JP2022088805A - ロボット手術システムおよび表示方法 - Google Patents
ロボット手術システムおよび表示方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022088805A JP2022088805A JP2020200851A JP2020200851A JP2022088805A JP 2022088805 A JP2022088805 A JP 2022088805A JP 2020200851 A JP2020200851 A JP 2020200851A JP 2020200851 A JP2020200851 A JP 2020200851A JP 2022088805 A JP2022088805 A JP 2022088805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- operation handle
- operable range
- manipulator
- area
- arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/25—User interfaces for surgical systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/35—Surgical robots for telesurgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
- A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
- A61B1/00045—Display arrangement
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/76—Manipulators having means for providing feel, e.g. force or tactile feedback
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00973—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets pedal-operated
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2059—Mechanical position encoders
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
- A61B2034/742—Joysticks
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
- A61B2090/373—Surgical systems with images on a monitor during operation using light, e.g. by using optical scanners
Abstract
【課題】操作者が、操作ハンドルを操作可能範囲に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すための操作ハンドルの操作を容易に認識することがロボット手術システムを提供する。【解決手段】この外科手術システム100(ロボット手術システム)では、グラフィカルユーザインタフェースGは、マニピュレータ60の動作可能範囲と、マニピュレータ60の動作可能範囲のうち操作ハンドル21により操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8と、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータ60を動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す第2グラフィカル表示GR2を表示する、第1エリアG8とは異なる第2エリアG9とを含む。【選択図】図13
Description
この発明は、ロボット手術システムおよび表示方法に関し、特に、グラフィカルユーザインタフェースを内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて表示するロボット手術システムおよび表示方法に関する。
従来、グラフィカルユーザインタフェースを内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて表示するロボット手術システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、エンドエフェクタを含む機器と、エンドエフェクタを操作するハンドコントローラと、ディスプレイとを備えるロボット手術システムが開示されている。このロボット手術システムでは、ディスプレイには、手術作業空間(内視鏡によって取り込まれた画像)と、手術作業空間内でのエンドエフェクタの動きの限界を示す境界を含むエンドエフェクタ移動領域と、エンドエフェクタの現在の空間位置の二次元投影とを含む、グラフィック描写(グラフィカルユーザインタフェース)が表示される。
上記特許文献1に記載のロボット手術システムでは、エンドエフェクタを操作するハンドコントローラが、操作可能範囲の限界に達する場合がある。この場合、ハンドコントローラとエンドエフェクタとの操作接続を切った上で、ハンドコントローラを操作することにより、操作可能範囲内に戻す必要がある。また、上記ロボット手術システムでは、エンドエフェクタは、動きの限界に達する場合がある。この場合、ハンドコントローラを操作することにより、エンドエフェクタを動作可能な範囲内に戻す必要がある。
しかしながら、上記特許文献1では、ハンドコントローラが、操作可能範囲の限界に達したとき、および、エンドエフェクタ(マニピュレータ)が動作の限界(動作可能範囲の限界)に達したときに、操作者がハンドコントローラ(操作ハンドル)をどのように操作すればハンドコントローラを操作可能範囲内に、および、エンドエフェクタを動作可能範囲内に戻すことができるのかを認識することが困難であるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、操作者が、操作ハンドルを操作可能範囲に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲に戻すための操作ハンドルの操作を容易に認識することが可能なロボット手術システムおよび表示方法を提供するものである。
この発明の第1の局面によるロボット手術システムは、ロボット手術システムであって、手術部位の画像を取り込むための内視鏡と、手術器具を支持するためのマニピュレータと、内視鏡によって取り込まれた画像を表示するための表示装置、および、手術器具を操作するための操作ハンドルを含む遠隔操作装置と、グラフィカルユーザインタフェースを生成し、グラフィカルユーザインタフェースを内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて表示装置に表示するように構成されている制御装置と、を備え、グラフィカルユーザインタフェースは、マニピュレータの動作可能範囲と、マニピュレータの動作可能範囲のうち操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示を表示する第1エリアと、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を表示する、第1エリアとは異なる第2エリアとを含む。
この発明の第1の局面によるロボット手術システムでは、上記のように、グラフィカルユーザインタフェースは、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を表示する、第1エリアとは異なる第2エリアを含む。ここで、ロボット手術システムでは、操作ハンドルによって受け付けられた操作量に対してマニピュレータの移動量が小さくなるように変更される(スケーリング)場合がある。この場合、マニピュレータが動作可能範囲内であっても、操作ハンドルが操作可能範囲外になるという状況が生じ易く、操作者は、操作ハンドルとマニピュレータとの操作接続を切断して操作ハンドルを操作可能範囲内に戻す必要がある。また、このような操作を繰り返すうちにマニピュレータが動作限界に達することがあり、操作者は、マニピュレータを動作可能範囲内に戻す必要がある。そこで、上記ように構成することによって、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースの第2エリアを視認することにより、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を視認することができる。その結果、操作者が、操作ハンドルを操作可能範囲に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すための操作ハンドルの操作を容易に認識することができる。
また、グラフィカルユーザインタフェースは、マニピュレータの動作可能範囲と、マニピュレータの動作可能範囲のうち操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示を表示する第1エリアを含む。これにより、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースの第1エリアを視認することにより、操作ハンドルが操作可能な操作可能範囲の限界に近づいているか否か、および、マニピュレータが動作可能範囲の限界に近づいているか否かを、容易に、認識することができる。
この発明の第2の局面による表示方法は、手術部位の画像を取り込むための内視鏡によって取り込まれた画像を取得するステップと、グラフィカルユーザインタフェースを生成し、グラフィカルユーザインタフェースを内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて、表示装置に表示するステップとを備え、グラフィカルユーザインタフェースを表示するステップは、手術器具を支持するためのマニピュレータの動作可能範囲と、マニピュレータの動作可能範囲のうち、手術器具を操作するための操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースの第1エリアに表示するステップと、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を、グラフィカルユーザインタフェースの第1エリアとは異なる第2エリアに表示するステップと、を含む。
この発明の第2の局面による表示方法では、上記のように、グラフィカルユーザインタフェースを表示するステップは、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を、グラフィカルユーザインタフェースの第1エリアとは異なる第2エリアに表示するステップを含む。ここで、ロボット手術システムでは、操作ハンドルによって受け付けられた操作量に対してマニピュレータの移動量が小さくなるように変更される(スケーリング)場合がある。この場合、マニピュレータが動作可能範囲内であっても、操作ハンドルが操作可能範囲外になるという状況が生じ易く、操作者は、操作ハンドルとマニピュレータとの操作接続を切断して操作ハンドルを操作可能範囲内に戻す必要がある。また、このような操作を繰り返すうちにマニピュレータが動作限界に達することがあり、操作者は、マニピュレータを動作可能範囲内に戻す必要がある。そこで、上記ように構成することによって、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースの第2エリアを視認することにより、操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドルの操作を視認することができる。その結果、操作者が、操作ハンドルを操作可能範囲に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲内に戻すための操作ハンドルの操作を容易に認識することが可能な表示方法を提供することができる。
また、グラフィカルユーザインタフェースを表示するステップは、手術器具を支持するためのマニピュレータの動作可能範囲と、マニピュレータの動作可能範囲のうち、手術器具を操作するための操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースの第1エリアに表示するステップを含む。これにより、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースの第1エリアを視認することにより、操作ハンドルが操作可能な操作可能範囲の限界に近づいているか否か、および、マニピュレータが動作可能範囲の限界に近づいているか否かを、容易に、認識することが可能な表示方法を提供することができる。
本発明によれば、操作者が、操作ハンドルを操作可能範囲に戻すため、および/またはマニピュレータを動作可能範囲に戻すための操作ハンドルの操作を容易に認識することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1~図26を参照して、第1実施形態による外科手術システム100の構成について説明する。外科手術システム100は、患者P側装置である医療用マニピュレータ1と、医療用マニピュレータ1を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置2とを備えている。医療用マニピュレータ1は医療用台車3を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置2は、医療用マニピュレータ1から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ1は、遠隔操作装置2により遠隔操作されるように構成されている。操作者(医師など)は、医療用マニピュレータ1に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置2に入力する。遠隔操作装置2は、入力された指令を医療用マニピュレータ1に送信する。医療用マニピュレータ1は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ1は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、外科手術システム100は、特許請求の範囲の「ロボット手術システム」の一例である。
図1~図26を参照して、第1実施形態による外科手術システム100の構成について説明する。外科手術システム100は、患者P側装置である医療用マニピュレータ1と、医療用マニピュレータ1を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置2とを備えている。医療用マニピュレータ1は医療用台車3を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置2は、医療用マニピュレータ1から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ1は、遠隔操作装置2により遠隔操作されるように構成されている。操作者(医師など)は、医療用マニピュレータ1に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置2に入力する。遠隔操作装置2は、入力された指令を医療用マニピュレータ1に送信する。医療用マニピュレータ1は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ1は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、外科手術システム100は、特許請求の範囲の「ロボット手術システム」の一例である。
遠隔操作装置2は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置2は、操作ハンドル21と、フットペダル22と、タッチパネル23と、モニタ24と、支持アーム25と、支持バー26とを含む。操作ハンドル21は、操作者(医師など)が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。なお、モニタ24は、特許請求の範囲の「表示装置」の一例である。
操作ハンドル21は、医療器具4を操作するように構成されている。また、操作ハンドル21は、医療器具4に対する操作量を受け付ける。操作ハンドル21は、操作者(医師など)から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作ハンドル21Lと、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作ハンドル21Rと、を含んでいる。
また、図3に示すように、操作ハンドル21は、リンク部21a、リンク部21b、リンク部21c、操作者(医師など)が操作するリンク部21dとを含む。リンク部21aは、A4軸周りに回動する。リンク部21aがA4軸周りに回動されることにより、後述するアーム部61がJT4軸周りに回動する。リンク部21bは、リンク部21aに対して、A5軸周りに回動する。リンク部21bがA5軸周りに回動されることにより、後述するアーム部61がJT5軸周りに回動する。リンク部21cは、リンク部21bに対して、A6軸周りに回動する。リンク部21cがA6軸周りに回動されることにより、アーム部61がJT6軸周りに回動する。リンク部21dは、リンク部21cに対して、A7軸周りに回動する。リンク部21dがA7軸周りに回動されることにより、アーム部61がJT7軸周りに回動する。なお、医療器具4は、特許請求の範囲の「手術器具」、「第1手術器具」および「第2手術器具」の一例である。また、操作ハンドル21Lおよび操作ハンドル21Rは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1操作ハンドル」および「第2操作ハンドル」の一例である。
また、操作ハンドル21は、操作ハンドル21によって受け付けられた操作量に対してアーム60(医療器具4)の移動量が変更(スケーリング)される。たとえば、移動量の倍率が1/2倍に設定されている場合、医療器具4は、操作ハンドル21の移動距離の1/2の移動距離を移動するよう制御される。これによって、精細な手術を精確に行うことができる。なお、アーム60は、特許請求の範囲の「マニピュレータ」の一例である。
図4に示すように、フットペダル22は、医療器具4に関する機能を実行するように複数設けられている。また、複数のフットペダル22は、基台部28に配置されている。フットペダル22は、切替ペダル22aと、クラッチペダル22bと、カメラペダル22cと、切開ペダル22dと、凝固ペダル22eとを含んでいる。切替ペダル22aと、クラッチペダル22bと、カメラペダル22cと、切開ペダル22dと、凝固ペダル22eとは、操作者の足により操作される。また、切開ペダル22dは、右側のアーム60用の切開ペダル22dRと、左側のアーム60用の切開ペダル22dLとを含む。また、凝固ペダル22eは、右側のアーム60用の凝固ペダル22eRと、左側のアーム60用の凝固ペダル22eLとを含む。なお、クラッチペダル22bは、特許請求の範囲の「入力装置」の一例である。
切替ペダル22aは、操作ハンドル21で動作させるアーム60を切り替えるように構成されている。第1実施形態では、クラッチペダル22bは、アーム60と操作ハンドル21との操作接続を一時切断するクラッチ操作を実行するように構成されている。クラッチペダル22bが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル21による操作が、アーム60に伝達されなくなる。また、カメラペダル22cが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル21(操作ハンドル21R、操作ハンドル21L)によって、内視鏡6(内視鏡6が取り付けられたアーム60)を操作することが可能になる。切開ペダル22d(凝固ペダル22e)が操作者によって踏み込まれている間、図示しない電気手術装置が起動する。
図1に示すように、モニタ24は、内視鏡6によって取り込まれた画像gr(図13参照)を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム25は、モニタ24の高さを操作者(医師など)の顔の高さに合わせるようにモニタ24を支持する。タッチパネル23は、支持バー26に配置されている。モニタ24近傍に設けられた図示しないセンサにより操作者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ1は遠隔操作装置2による操作が可能になる。操作者は、モニタ24により患部を視認しながら、操作ハンドル21およびフットペダル22を操作する。これにより、遠隔操作装置2に指令が入力される。遠隔操作装置2に入力された指令は、医療用マニピュレータ1に送信される。
医療用台車3には、医療用マニピュレータ1の動作を制御する制御部31と、医療用マニピュレータ1の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部32とが設けられている。そして、遠隔操作装置2に入力された指令に基づいて、医療用台車3の制御部31は、医療用マニピュレータ1の動作を制御する。
また、医療用台車3には、入力装置33が設けられている。入力装置33は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ40、アームベース50、および、複数のアーム60の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。
図1および図2に示す医療用マニピュレータ1は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ1は、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50と、複数のアーム60とを備えている。アームベース50は、ポジショナ40の先端に取り付けられている。アームベース50は、比較的長い棒形状(長尺形状)を有する。また、複数のアーム60は、各々のアーム60の根元部が、アームベース50に取り付けられている。複数のアーム60は、折り畳まれた姿勢(収納姿勢)をとることが可能に構成されている。アームベース50と、複数のアーム60とは、図示しない滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、アーム60は、医療器具4を支持する。なお、アーム60は、特許請求の範囲の「マニピュレータ」の一例である。また、医療器具4は、特許請求の範囲の「手術器具」の一例である。
ポジショナ40は、たとえば、7軸多関節ロボットにより構成されている。また、ポジショナ40は、医療用台車3上に配置されている。ポジショナ40は、アームベース50を移動させる。具体的には、ポジショナ40は、アームベース50の位置を3次元に移動させるように構成されている。
また、ポジショナ40は、ベース部41と、ベース部41に連結された複数のリンク部42とを含む。複数のリンク部42同士は、関節部43により連結されている。
図1に示すように、複数のアーム60の各々の先端には、医療器具4が取り付けられている。医療器具4は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像grを取り込むための内視鏡6(図8参照)などを含む。
図5に示すように、インストゥルメントには、アーム60のホルダ71に設けられたサーボモータM2によって駆動される被駆動ユニット4aが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、鉗子4bが設けられている。
また、図6に示すように、インストゥルメントは、エンドエフェクタ部材104aおよび104bの基端側を先端側でJT11軸周りに回転可能に支持する第1支持体4eと、第1支持体4eの基端側を先端側でJT10軸周りに回転可能に支持する第2支持体4fと、第2支持体4fの基端側に接続されるシャフト4cとを含む。被駆動ユニット4aと、シャフト4cと、第2支持体4fと、第1支持体4eと、鉗子4bとは、Z方向に沿って配置されている。JT11軸は、シャフト4cが延びる方向(Z方向)に対して直交する。また、JT10軸は、シャフト4cが延びる方向においてJT11軸と離間しかつシャフト4cが延びる方向およびJT11軸に対して直交する。
第1支持体4eには、JT11軸の軸線周りに回転するように鉗子4bが取り付けられている。また、第2支持体4fは、第1支持体4eをJT10軸について回転可能に支持している。つまり、第2支持体4fにはJT10軸の軸線周りに回転するように第1支持体4eが取り付けられている。また、第1支持体4eの先端側(Z1方向側)の部分は、U字形状を有している。第1支持体4eのU字形状の先端側の部分のJT11軸の軸線における中央部にツールセンタポイント(TCP1、クレビス)が設定されている。
また、医療器具4(鉗子4b)は、シャフト4cの回転軸(シャフト4cが延びる方向に沿った軸)としてのJT9軸と、鉗子4bの開閉軸としてのJT12軸とを備えている。なお、アーム60のホルダ71に設けられたサーボモータM2は、複数(たとえば、4個)設けられており、複数のサーボモータM2によって、被駆動ユニット4aの回転体が駆動される。これにより、J9軸~J12軸周りに、医療器具4が駆動される。
また、図8に示すように、内視鏡6のTCP2は、内視鏡6の先端に設定されている。
次に、アーム60の構成について詳細に説明する。
図5に示すように、アーム60は、アーム部61(ベース部62、リンク部63、関節部64)と、アーム部61の先端に設けられる並進移動機構部70とを含む。アーム60は、アーム60の根元側(アームベース50)に対して先端側を3次元に移動させるように構成されている。また、アーム部61は、7軸多関節ロボットアームから構成されている。なお、複数のアーム60は、互いに同様の構成を有する。
図5に示すように、アーム60は、回転軸としてのJT1~JT7軸と、直動軸としてのJ8軸とを備えている。JT1~JT7軸は、アーム部61の関節部64の回転軸に対応する。また、JT7軸は、並進移動機構部70の基端側リンク部72に対応する。JT8軸は、並進移動機構部70の先端側リンク部73を基端側リンク部72に対してZ方向に沿って相対的に移動させる軸に対応する。すなわち、図12に示すサーボモータM1は、アーム60のJT1~JT7軸に対応するように設けられている。また、サーボモータM3は、JT8軸に対応するように設けられている。
並進移動機構部70は、アーム部61の先端側に設けられるとともに医療器具4が取り付けられている。また、並進移動機構部70は、医療器具4を患者Pに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部70は、医療器具4をアーム部61に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部70には、医療器具4を保持するホルダ71が設けられている。ホルダ71には、サーボモータM2(図12参照)が収容されている。
また、図7に示すように、医療用マニピュレータ1は、アーム60に取り付けられ、アーム60を操作する操作部80を備えている。操作部80は、イネーブルスイッチ81と、ジョイスティック82とスイッチ部83とを含む。イネーブルスイッチ81は、ジョイスティック82およびスイッチ部83によるアーム60の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ81は、操作者(看護師、助手など)が操作部80を把持して押下されることによりアーム60による医療器具4の移動を許可する状態となる。
また、スイッチ部83は、医療器具4の長手方向に沿った医療器具4を患者Pに挿入する方向側に医療器具4を移動させるスイッチ部83aと、医療器具4を患者Pに挿入する方向と反対側に医療器具4を移動させるスイッチ部83bとを含む。スイッチ部83aとスイッチ部83bとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。
また、図7に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4の移動の支点(図11参照)となるピボット位置PPを教示するピボットボタン85を含む。ピボットボタン85は、操作部80の面80bに、イネーブルスイッチ81に隣り合うように設けられている。そして、内視鏡6(図8参照)またはピボット位置教示器具7(図9)の先端が、患者Pの体表面Sに挿入されたトロカールTの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン85が押下されることによりピボット位置PPが教示され、記憶部32に記憶される。なお、ピボット位置PPの教示において、ピボット位置PPは、1つの点(座標)として設定され、ピボット位置PPの教示は、医療器具4の方向を設定するものではない。
また、図1に示すように、複数のアーム60のうちの一つのアーム60(たとえば、アーム60c)には内視鏡6が取り付けられ、残りのアーム60(たとえば、アーム60a、60bおよび60d)には、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられる。具体的には、手術において、4つのアーム60のうちの1つのアーム60に内視鏡6が取り付けられ、3つのアーム60に内視鏡6以外の医療器具4(鉗子4bなど)が取り付けられる。そして、内視鏡6が取り付けられているアーム60に対して、内視鏡6が取り付けられた状態でピボット位置PPが教示される。また、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられるアーム60に対して、ピボット位置教示器具7が取り付けられた状態でピボット位置PPが教示される。なお、内視鏡6は、互いに隣り合うように配置されている4つのアーム60のうちの、中央に配置される2つのアーム60(アーム60bおよび60c)のうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置PPは、複数のアーム60毎に個別に設定される。
また、図7に示すように、操作部80の面80bには、アーム60の位置を最適化するためのアジャストメントボタン86が設けられている。内視鏡6が取り付けられたアーム60に対するピボット位置PPの教示後、アジャストメントボタン86が押下されることにより、他のアーム60(アームベース50)の位置が最適化される。
また、図7に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4を並進移動(図10参照)させるモードと、回転移動(図11参照)させるモードとを切り替えるモード切替ボタン84を含む。また、モード切替ボタン84の近傍には、モードインジケータ84aが設けられている。モードインジケータ84aは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ84aが点灯(回転移動モード)または消灯(並進移動モード)されることにより、現在のモード(並進移動モードまたは回転移動モード)が表示される。
また、モードインジケータ84aは、ピボット位置PPが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。
図10に示すように、アーム60を並進移動させるモードでは、医療器具4の先端4dが、X-Y平面上において移動するように、アーム60が移動される。また、図11に示すように、アーム60を回転移動させるモードでは、ピボット位置PPが教示されていない時は、鉗子4bを中心に回転移動し、ピボット位置PPが教示されている時は、ピボット位置PPを支点として医療器具4が回転移動するように、アーム60が移動される。なお、医療器具4のシャフト4cがトロカールTに挿入された状態で、医療器具4が回転移動される。
また、図12に示すように、アーム60には、アーム部61の複数の関節部64に対応するように、複数のサーボモータM1と、エンコーダE1と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE1は、サーボモータM1の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM1の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
また、図12に示すように、並進移動機構部70には、医療器具4の被駆動ユニット4aに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータM2と、医療器具4を並進移動させるためのサーボモータM3と、エンコーダE2およびエンコーダE3と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE2およびエンコーダE3は、それぞれ、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
また、ポジショナ40には、ポジショナ40の複数の関節部43に対応するように、複数のサーボモータM4と、エンコーダE4と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE4は、サーボモータM4の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM4の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
また、医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪(図示せず)の各々を駆動するサーボモータM5と、エンコーダE5と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE5は、サーボモータM5の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM5の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
医療用台車3の制御部31は、指令に基づいて複数のアーム60の移動を制御するアーム制御部31aと、指令に基づいてポジショナ40の移動および医療用台車3の前輪(図示せず)の駆動を制御するポジショナ制御部31bとを含む。アーム制御部31aには、アーム60を駆動するためのサーボモータM1を制御するためのサーボ制御部C1が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C1には、サーボモータM1の回転角を検出するためのエンコーダE1が電気的に接続されている。
また、アーム制御部31aには、医療器具4を駆動するためのサーボモータM2を制御するためのサーボ制御部C2が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C2には、サーボモータM2の回転角を検出するためのエンコーダE2が電気的に接続されている。また、アーム制御部31aには、並進移動機構部70を並進移動するためのサーボモータM3を制御するためのサーボ制御部C3が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C3には、サーボモータM3の回転角を検出するためのエンコーダE3が電気的に接続されている。
そして、遠隔操作装置2に入力された動作指令が、アーム制御部31aに入力される。アーム制御部31aは、入力された動作指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1(C2、C2)に出力する。サーボ制御部C1(C2、C3)は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1(M2、M3)に出力する。これにより、遠隔操作装置2に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。
また、図12に示すように、制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のジョイスティック82からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、ジョイスティック82から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1に出力する。サーボ制御部C1は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1に出力する。これにより、ジョイスティック82に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。
制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のスイッチ部83からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、スイッチ部83から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1またはC3に出力する。サーボ制御部C1またはC3は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1またはM3に出力する。これにより、スイッチ部83に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。
また、図12に示すように、ポジショナ制御部31bには、ポジショナ40を移動するサーボモータM4を制御するためのサーボ制御部C4が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C4には、サーボモータM4の回転角を検出するためのエンコーダE4が電気的に接続されている。また、ポジショナ制御部31bには、医療用台車3の前輪(図示せず)を駆動するサーボモータM5を制御するためのサーボ制御部C5が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C5には、サーボモータM5の回転角を検出するためのエンコーダE5が電気的に接続されている。
また、入力装置33から準備位置の設定などに関する動作指令が、ポジショナ制御部31bに入力される。ポジショナ制御部31bは、入力装置33から入力された動作指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C4に出力する。サーボ制御部C4は、ポジショナ制御部31bから入力された位置指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM4に出力する。これにより、入力装置33に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ40が移動される。同様に、入力装置33からの動作指令に基づいて、ポジショナ制御部31bは、医療用台車3を移動させる。
ここで、第1実施形態では、外科手術システム100は、画像処理装置8を備えている。画像処理装置8は、グラフィカルユーザインタフェースG(図14参照)を生成し、グラフィカルユーザインタフェースGを内視鏡6によって取り込まれた画像gr(図13参照)上に重ねて遠隔操作装置2のモニタ24に表示するように構成されている。画像処理装置8は、内視鏡6から画像grを取り込むように構成されている。また、画像処理装置8は、アーム制御部31aからアーム60の動作可能範囲の情報と、アーム60の現在位置の情報とを取得する。また、画像処理装置8は、遠隔操作装置2から、操作ハンドル21の操作可能範囲の情報と、操作ハンドル21の現在位置の情報とを取得する。なお、画像処理装置8は、特許請求の範囲の「制御装置」の一例である。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、クラッチエリアG1を含む。図15に示すように、クラッチエリアG1には、クラッチペダル22bの状態が示される。図15(a)は、クラッチペダル22bが踏まれていない状態(OFF状態)を示している。図15(b)は、操作者がクラッチペダル22bに足を置いている状態(ホバー状態)を示している。図15(c)は、クラッチペダル22bが踏まれている状態(ON状態)を示している。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、カメラエリアG2を含む。カメラエリアG2は、カメラペダル22cの状態が表示される。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、ハンドエリアG3を含む。ハンドエリアG3は、各アーム60の状態や、凝固ペダル22eおよび切開ペダル22dの状態が表示される。クラッチエリアG1、カメラエリアG2、および、ハンドエリアG3は、モニタ24上において、下方側に表示される。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、医療器具エリアG4を含む。医療器具エリアG4は、各アーム60に取り付けられた医療器具4の現在の使用回数/最大使用回数(図16参照)が表示される。なお、現在の使用回数が最大使用回数に等しくなると、現在の使用回数が赤字で表示される。また、アーム60に医療器具4が取り付けられていない場合、医療器具エリアG4には何も表示されない。医療器具エリアG4は、モニタ24上において、クラッチエリアG1、カメラエリアG2、および、ハンドエリアG3の上方側に表示される。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、水準器エリアG5を含む。水準器エリアG5は、内視鏡6の角度情報が表示される。また、水準器エリアG5は、カメラペダル22cが踏み込まれている間のみ表示される。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、左ポップアップエリアG6を含む。左ポップアップエリアG6は、フットペダル22に足が置かれているホバー状態のときに、図17(a)~(c)に示すアイコンが表示される。図17(a)は、凝固ペダル22eLと切開ペダル22dLに足が置かれているときに表示されるアイコンである。図17(b)は、クラッチペダル22bに足が置かれているときに表示されるアイコンである。図17(c)は、カメラペダル22cに足が置かれているときに表示されるアイコンである。左ポップアップエリアG6は、モニタ24上において、左側側部に表示される。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、右ポップアップエリアG7を含む。右ポップアップエリアG7は、凝固ペダル22eRと切開ペダル22dRに足が置かれているときにアイコン(図18)が表示される。右ポップアップエリアG7は、モニタ24上において、右側側部に表示される。
ここで、第1実施形態では、図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、アーム60の動作可能範囲と、アーム60の動作可能範囲のうち操作ハンドル21により操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示GR1(図19参照)を表示する第1エリアG8を含む。また、グラフィカルユーザインタフェースGは、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すため、および/または(第1実施形態では、「および」)アーム60を動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す第2グラフィカル表示GR2(図20参照)を表示する、第1エリアG8とは異なる第2エリアG9を含む。
ここで、アーム60の動作可能範囲とは、アーム60のJT9軸~JT12軸の内のシャフト4cを回転させる軸の可動範囲を意味しており、正方向および負方向に270°回転する。また、操作ハンドル21の操作可能範囲とは、A7軸(JT7軸)の可動範囲を意味しており、正方向および負方向に270°回転する。
また、第1実施形態では、第2グラフィカル表示GR2は、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったとき、および/または(第1実施形態では、「および」)アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったときに表示される。なお、第1閾値および第2閾値は、たとえば、10°である。
また、第1実施形態では、操作ハンドル21により操作可能なアーム60は、2つである。たとえば、操作ハンドル21Lによって、医療器具4を支持するための左アーム60L(例えば、アーム60a、図1参照)が操作される。また、操作ハンドル21Rによって、医療器具4を支持するための右アーム60R(例えば、アーム60d、図1参照)が操作される。そして、第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8(第1エリアG8L、第1エリアG8R)、および、第2グラフィカル表示GR2を表示する第2エリアG9(第2エリアG9L、第2エリアG9R)は、各々、左アーム60Lおよび右アーム60Rごとに別個に設けられている。なお、左アーム60Lおよび右アーム60Rは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1マニピュレータ」および「第2マニピュレータ」の一例である。
具体的には、第1実施形態では、左アーム60L用の第1エリアG8Lおよび第2エリアG9Lは、モニタ24において、左右方向における一方側(左側)に表示されている。また、右アーム60R用の第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rは、モニタ24において、左右方向における他方側(右側)に表示されている。第1エリアG8Lおよび第2エリアG9Lは、モニタ24の左上側(左ポップアップエリアG6の上方)に表示されている。第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rは、モニタ24の右上側(右ポップアップエリアG7の上方)に表示される。また、モニタ24上において、第1エリアG8L、第2エリアG9L、第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rの各々の高さ位置は、互いに略等しい。
また、第1実施形態では、図19に示すように、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とは、画像gr上において線の長さにより表される。アーム60の動作可能範囲は、モニタ24上において、水平方向に延びる線L1の長さにより動作可能範囲が表されている。水平方向に延びる線L1の両端には、垂直方向に延びる境界線L2(アーム60の機械的な限界点)が設けられている。
また、第1実施形態では、線L1の長さによって表されるアーム60の動作可能範囲の表示は、動作可能範囲の中央を示す垂直方向に延びる線L3をさらに含む。なお、線L3は、特許請求の範囲の「印部」の一例である。線L3の長さは、境界線L2の長さよりも小さい。
また、操作ハンドル21の操作可能範囲は、水平方向に延びる線L10により表される。垂直方向において、線L10の幅W10は、線L1の幅W1よりも大きい。
また、第1実施形態では、アーム60の動作可能範囲を表す線L1の長さは固定され、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10の長さは、操作ハンドル21の移動に伴って伸縮する。操作ハンドル21が操作(回転)され、操作可能範囲が小さくなったときは、線L10の長さが小さくなる。操作ハンドル21が操作(回転)され、操作可能範囲が大きくなったときは、線L10の長さが大きくなる。
ここで、操作ハンドル21によって受け付けられた操作量に対して医療器具4の移動量が変更(スケーリング)されている。つまり、操作ハンドル21の操作量と医療器具4の移動量との比は、1:1の対応ではない。このため、操作ハンドル21によって受け付けられた操作量よりも、医療器具4の移動量が小さくされる。これにより、操作ハンドル21を操作可能範囲の限界まで操作させた場合でも、医療器具4は、動作可能範囲の限界まで移動しない。このとき、操作者は、医療器具4(アーム60)と操作ハンドル21との操作接続を一時切断し(クラッチ操作)、操作ハンドル21を元の位置に戻して、操作ハンドル21の操作可能範囲を広げる。このため、アーム60(医療器具4)の動作可能範囲(長さL1)と、操作ハンドル21の操作可能範囲(長さL10)とがずれる。
そこで、第1実施形態では、操作ハンドル21の操作可能範囲と、アーム60の動作可能範囲とのずれ量が識別可能なように、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10とアーム60の動作可能範囲を表す線L1とが重ねて表示される。具体的には、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10の下端に接する(重なる)ように、動作可能範囲を表す線L1が表されている。
また、第1実施形態では、アーム60の動作可能範囲に対する操作ハンドル21の操作可能範囲のずれ方向が識別可能なように、アーム60の動作可能範囲を表す線L1に対して、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10がずれ方向に偏らせて表示されている。たとえば、図19に示す例では、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10が、アーム60の動作可能範囲を表す線L1に対して、右側に偏って表されている。この場合、アーム60の動作可能範囲のうち、右側に偏った範囲のみが、操作ハンドル21によって操作可能となる。
また、第1実施形態では、第1グラフィカル表示GR1は、アーム60の現在位置をさらに示す。アーム60の現在位置として、操作ハンドル21の操作可能範囲内におけるアーム60の現在位置が表示される。具体的には、アーム60の現在位置は、たとえば操作ハンドル21の操作可能範囲の上方において、下向きの三角形の印部MKによって表されている。
また、第1実施形態では、図20に示すように、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すため、および/または(第1実施形態では、「および」)アーム60を動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す第2グラフィカル表示GR2は、操作ハンドル21を回転させる方向を示す。操作ハンドル21を回転させる方向は、操作ハンドル21を回転させる方向に対応する、円弧a1と円弧a1の先端に設けられる矢印a2とにより表される。図20に示す例では、操作ハンドル21を右回り(時計回り)に360°回転させることを示すように、円弧a1と右回りの矢印a2とが表示されている。
また、第1実施形態では、円弧a1は、操作ハンドル21の回転角度に対応する長さを有する。第2グラフィカル表示GR2によって指示される操作ハンドル21の回転角度は、360°と180°との2種類である。円弧a1は、360°に対応する比較的長い円弧a1と、180°に対応する比較的短い円弧a1とを含む。
また、第1実施形態では、第2エリアG9には、操作ハンドル21を回転させる角度がさらに表示される。第2エリアG9には、第2グラフィカル表示GR2によって指示される操作ハンドル21の回転角度に対応して、「360°」という文字や「180°」という文字が表示される。「360°」という文字または「180°」という文字は、操作ハンドル21を回転させる方向を示す円弧a1の内側に表示される。
また、第1実施形態では、第2エリアG9には、アーム60と操作ハンドル21との操作接続を一時切断するためのクラッチ操作が必要であることを示すクラッチ用グラフィカル表示a3がさらに表示される。クラッチ用グラフィカル表示a3は、操作ハンドル21を回転させる方向を示す円弧a1の内側に表示される。また、クラッチ用グラフィカル表示a3は、「360°」という文字または「180°」という文字の上方に表示される。
また、図14に示すように、第1実施形態では、第1エリアG8と第2エリアG9とは、隣り合うように設けられている。具体的には、モニタ24において、第1エリアG8と第2エリアG9とは、水平方向に隣り合うように設けられている。
また、第1実施形態では、第1グラフィカル表示GR1および第2グラフィカル表示GR2は、表示される状態と、表示されない状態とを切り替え可能に構成されている。具体的には、図21に示すように、遠隔操作装置2のタッチパネル23が操作されることにより、「HCインジケータ表示」と、「HCアクション表示」とのボタンが表示される。なお、HCは、ハンドコントローラ(操作ハンドル21)を意味している。そして、「HCインジケータ表示」の「オン」が選択されると、第1グラフィカル表示GR1が常時表示される。また、「HCインジケータ表示」の「オフ」が選択されると、第1グラフィカル表示GR1が表示されない。これにより操作に熟練した操作者にとって必要性の低い「HCインジケータ表示」を容易に表示しないように設定することができる。
また、第1実施形態では、第2グラフィカル表示GR2は、クラッチペダル22bが操作されたときに表示される。また、第2グラフィカル表示GR2は、アーム60と操作ハンドル21との操作接続を行うときに表示される。具体的には、「HCアクション表示」の「オン」が選択されると、第2グラフィカル表示GR2は、操作接続(マッチンググリップ:操作ハンドル21のグリップと医療器具4の先端部との同期)の処理中、クラッチペダル22bが踏み込まれているとき、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値(たとえば、10°)以下になったとき、および、アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値(たとえば、10°)以下になったときに表示される。また、「HCアクション表示」の「オフ」が選択されると、第2グラフィカル表示GR2は表示されない。
図14に示すように、グラフィカルユーザインタフェースGは、ステータスエリアG10を含む。ステータスエリアG10には、医療用マニピュレータ1の内蔵バッテリの残量、モニタ24の明るさ/コントラスト、ラップタイム、手術経過時間などの情報が表示される。
次に、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とのずれの修正について説明する。
(ケースA)
図22に示すように、ケースAの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースAの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要がある。
図22に示すように、ケースAの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースAの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要がある。
そして、ケースAの状態では、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を左回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれた状態で、操作ハンドル21が左回りに360°回転されること(操作)により、操作ハンドル21の操作可能範囲が右方向に広がる。そして、第2エリアG9の表示は消える。
(ケースB)
図23に示すように、ケースBの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が右側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において操作限界であり、右方向において余裕を有する。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースBの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を左方向に広げる必要がある。
図23に示すように、ケースBの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が右側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において操作限界であり、右方向において余裕を有する。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースBの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を左方向に広げる必要がある。
そして、ケースBの状態では、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を右回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれた状態で、操作ハンドル21が右回りに360°回転されること(操作)により、操作ハンドル21の操作可能範囲が左方向に広がる。そして、第2エリアG9の表示は消える。
(ケースC)
図24に示すように、ケースCの状態では、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において操作限界であり、右方向において余裕を有する。また、アーム60は、左方向において動作限界であり、右方向において余裕を有する。ケースCの状態では、アーム60を、左右の両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
図24に示すように、ケースCの状態では、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において操作限界であり、右方向において余裕を有する。また、アーム60は、左方向において動作限界であり、右方向において余裕を有する。ケースCの状態では、アーム60を、左右の両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
そして、ケースCの状態では、第2エリアG9には、操作ハンドル21を右回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、ケースEの状態では、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれない状態で、操作ハンドル21が右回りに360°回転されること(操作)により、アーム60が右方向に移動する。そして、第2エリアG9の表示は消える。
(ケースD)
図25に示すように、ケースDの状態では、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左方向において余裕を有し、右方向において動作限界である。ケースDの状態では、アーム60を、左右の両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
図25に示すように、ケースDの状態では、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左方向において余裕を有し、右方向において動作限界である。ケースDの状態では、アーム60を、左右の両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
そして、ケースDの状態では、第2エリアG9には、操作ハンドル21を左回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、ケースFの状態では、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれない状態で、操作ハンドル21が左回りに360°回転されること(操作)により、アーム60が左方向に移動する。そして、第2エリアG9の表示は消える。
(表示方法)
次に、図26を参照して、外科手術システム100におけるモニタ24へのグラフィカルユーザインタフェースGの表示方法について説明する。なお、グラフィカルユーザインタフェースGの生成は、画像処理装置8によって行われる。また、以下の説明では、マッチンググリップの処理中、および、クラッチペダル22bが踏み込まれているときに表示される第2グラフィカル表示GR2の表示動作は、省略されている。
次に、図26を参照して、外科手術システム100におけるモニタ24へのグラフィカルユーザインタフェースGの表示方法について説明する。なお、グラフィカルユーザインタフェースGの生成は、画像処理装置8によって行われる。また、以下の説明では、マッチンググリップの処理中、および、クラッチペダル22bが踏み込まれているときに表示される第2グラフィカル表示GR2の表示動作は、省略されている。
まず、ステップS1において、画像処理装置8は、手術部位の画像grを取り込むための内視鏡6によって取り込まれた画像grを取得する。
次に、ステップS2において、第1実施形態では、画像処理装置8は、アーム60の動作可能範囲と、アーム60の動作可能範囲のうち操作ハンドル21により操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8を含むグラフィカルユーザインタフェースGを生成する。また、画像処理装置8は、アーム60を動作可能範囲内に戻すため、および、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す第2グラフィカル表示GR2を表示する、第1エリアG8とは異なる第2エリアG9を生成する。
次に、ステップS3において、画像処理装置8は、遠隔操作装置2のタッチパネル23において、「HCインジケータ表示」の「オン」が選択されているか否かを判定する。
次に、ステップS3においてyesの場合、ステップS4において、画像処理装置8は、第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8を、内視鏡6によって取り込まれた画像gr上に重ねてモニタ24に表示する。ステップS3においてnoの場合、ステップS5に進む。
次に、ステップS5において、画像処理装置8は、アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったか、または、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったか否かを判定する。
次に、ステップS5においてyesの場合、ステップS6において、画像処理装置8は、遠隔操作装置2のタッチパネル23において、「HCアクション表示」の「オン」が選択されているか否かを判定する。
ステップS6においてyesの場合、ステップS7において、画像処理装置8は、第2グラフィカル表示GR2を表示する第2エリアG9を、内視鏡6によって取り込まれた画像gr上に重ねてモニタ24に表示する。ステップS5(ステップS6)においてnoの場合、ステップS1に戻る。
上記のステップS1~S7の動作は、アーム60の動作中、常に行われるとともに、操作ハンドル21によって操作される2つのアーム60毎に行なわれる。
[第1実施形態の効果]
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態による外科手術システム100および表示方法では、上記のように、グラフィカルユーザインタフェースGは、アーム60を動作可能範囲内に戻すため、および/または操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す第2グラフィカル表示GR2を表示する、第1エリアG8とは異なる第2エリアG9を含む。ここで、外科手術システム100では、操作ハンドル21によって受け付けられた操作量に対してアーム60の移動量が小さくなるように変更される(スケーリング)場合がある。この場合、アーム60が動作可能範囲内であっても、操作ハンドル21が操作可能範囲外になるという状況が生じ易く、操作者は、操作ハンドル21とアーム60との操作接続を切断して操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻す必要がある。また、このような操作を繰り返すうちにアーム60が動作限界に達することがあり、操作者は、アーム60を動作可能範囲内に戻す必要がある。そこで、上記ように構成することによって、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースGの第2エリアG9を視認することにより、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すため、および/またはアーム60を動作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を視認することができる。その結果、操作者が、操作ハンドル21を操作可能範囲に戻すため、および/またはアーム60を動作可能範囲に戻すための操作ハンドル21の操作を容易に認識することができる。
また、グラフィカルユーザインタフェースGは、アーム60の動作可能範囲と、アーム60の動作可能範囲のうち操作ハンドル21により操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8を含む。これにより、操作者は、グラフィカルユーザインタフェースGの第1エリアG8を視認することにより、操作ハンドル21が操作可能な操作可能範囲の限界に近づいているか否か、および、アーム60が動作可能範囲の限界に近づいているか否かを、容易に、認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2グラフィカル表示GR2は、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったとき、および/またはアーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったときに表示される。これにより、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値よりも大きいとき、および/またはアーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値よりも大きいときには、第2グラフィカル表示GR2は表示されないので、第2グラフィカル表示GR2が操作者のモニタ24の視認の妨げになるのを抑制することができる。また。第2グラフィカル表示GR2は、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値よりも大きいとき、および/またはアーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値よりも大きいときに表示されるので、操作ハンドル21が操作可能範囲の限界に近付いたこと、および/またはアーム60が動作可能範囲の限界に近づいたことを、操作者が容易に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、アーム60は、左アーム60Lと右アーム60Rと、を含み、操作ハンドル21は、操作ハンドル21Lと操作ハンドル21Rと、を含み、第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8、および、第2グラフィカル表示GR2を表示する第2エリアG9は、各々、左アーム60Lおよび右アーム60Rごとに別個に設けられている。これにより、第1グラフィカル表示GR1を表示する第1エリアG8、および、第2グラフィカル表示GR2を表示する第2エリアG9は、各々、左アーム60Lおよび右アーム60Rごとに別個に設けられているので、操作者は、左アーム60Lに対する操作ハンドル21Lの操作と、右アーム60Rに対する操作ハンドル21Rの操作とを、容易に、区別して認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、操作者から見て、操作ハンドル21Lは、左右方向の一方側(左側)に配置され、操作ハンドル21Rは、左右方向の他方側(右側)に配置されており、左アーム60L用の第1エリアG8Lおよび第2エリアG9Lは、モニタ24において、左右方向における一方側(左側)に表示され、右アーム60R用の第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rは、モニタ24において、左右方向における他方側(右側)に表示される。これにより、操作ハンドル21Lおよび操作ハンドル21Rの各々の左右方向の位置と、左アーム60L用の第1エリアG8Lおよび第2エリアG9L、および、右アーム60R用の第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rの各々のモニタ24における位置とが対応しているので、操作者は、左アーム60Lに対する操作ハンドル21Lの操作と、右アーム60Rに対する操作ハンドル21Rの操作とを、より容易にかつ直感的に、区別して認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1グラフィカル表示GR1は、アーム60の現在位置をさらに示す。これにより、操作者は、第1グラフィカル表示GR1を視認することにより、アーム60の現在位置を容易に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、アーム60の現在位置として、操作ハンドル21の操作可能範囲内におけるアーム60の現在位置が表示される。これにより、操作者は、第1グラフィカル表示GR1を視認することにより、操作ハンドル21によるアーム60の操作が、操作可能範囲の限界に近付いているか否かを容易に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とは、画像gr上において線の長さにより表される。これにより、操作者は、線の長さによって、アーム60の動作可能範囲と操作ハンドル21の操作可能範囲とを直感的に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、アーム60の動作可能範囲を表す線L1の長さは固定され、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10の長さは、操作ハンドル21の移動に伴って伸縮する。これにより、操作者は、固定されたアーム60の動作可能範囲に対する操作ハンドル21の操作可能範囲の変化状態をリアルタイムで容易に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、操作ハンドル21の操作可能範囲と、アーム60の動作可能範囲とのずれ量が識別可能なように、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10とアーム60の動作可能範囲を表す線L1とが重ねて表示され、アーム60の動作可能範囲に対する操作ハンドル21の操作可能範囲のずれ方向が識別可能なように、アーム60の動作可能範囲を表す線L1に対して、操作ハンドル21の操作可能範囲を表す線L10がずれ方向に偏らせて表示されている。ここで、操作ハンドル21によって受け付けられた操作量に対してアーム60の移動量が変更される(スケーリング)場合がある。この場合、操作ハンドル21の操作可能範囲の長さと、アーム60の動作可能範囲の長さとの間にずれが生じる。そこで、上記のように構成することによって、操作者は、操作ハンドル21の操作可能範囲とアーム60の動作可能範囲とのずれ量、および、アーム60の動作可能範囲に対する操作ハンドル21の操作可能範囲のずれ方向を直感的に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、線L1の長さによって表されるアーム60の動作可能範囲の表示は、動作可能範囲の中央を示す線L3をさらに含む。これにより、操作者は、アーム60の動作可能範囲の中央を直感的に認識することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2グラフィカル表示GR2は、操作ハンドル21を回転させる方向を示す。これにより、操作者が操作ハンドル21を回転させる方向を容易に認識することができるので、操作者による操作ハンドル21の誤操作を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、操作ハンドル21を回転させる方向は、操作ハンドル21を回転させる方向に対応する、円弧a1と円弧a1の先端に設けられる矢印a2とにより表される。これにより、第2グラフィカル表示GR2の円弧a1および矢印a2の表示と、操作者の操作ハンドル21に対する回転操作とが対応するので、操作者による操作ハンドル21の誤操作をより容易に抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、円弧a1は、操作ハンドル21の回転角度に対応する長さを有する。これにより、操作者が、操作ハンドル21の回転量を直感的に認識することができるので、操作者による操作ハンドル21の誤操作をさらに効果的に抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2エリアG9には、操作ハンドル21を回転させる角度がさらに表示される。これにより、操作者は、角度(数値)を認識することによって、操作ハンドル21の回転量を容易に認識することができる。これにより、操作者は、操作ハンドル21を適切な量だけ回転操作することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、遠隔操作装置2は、アーム60と操作ハンドル21との操作接続を一時切断するためのクラッチ操作を実行するためのクラッチペダル22bをさらに備える。これにより、操作者は、クラッチペダル22bを用いてクラッチ操作を容易に実行することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2エリアG9には、クラッチ操作が必要であることを示すクラッチ用グラフィカル表示a3がさらに表示される。これにより、操作者は、クラッチ操作が必要であることを容易に認識することができる。その結果、操作者が、クラッチ操作を行わずに(アーム60と操作ハンドル21との操作接続を切断しない状態で)、操作ハンドル21を操作してしまうことを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2グラフィカル表示GR2は、クラッチペダル22bが操作されたときに表示される。これにより、クラッチペダル22bが操作された際のアーム60と操作ハンドル21とのずれを、操作者が容易に確認することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第2グラフィカル表示GR2は、アーム60と操作ハンドル21との操作接続を行うときに表示される。これにより、アーム60と操作ハンドル21との操作接続後のアーム60と操作ハンドル21とのずれを、操作者が容易に確認することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1エリアG8と第2エリアG9とは、隣り合うように設けられている。これにより、第1エリアG8と第2エリアG9との間の距離が比較的大きい場合と異なり、操作者の第1エリアG8および第2エリアG9に対する視認性を向上させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1グラフィカル表示GR1および第2グラフィカル表示GR2は、表示される状態と、表示されない状態とを切り替え可能に構成されている。これにより、操作者の好みに応じて、第1グラフィカル表示GR1および第2グラフィカル表示GR2の表示状態と非表示状態とを選択することができる。
[第2実施形態]
図27および図28を参照して、第2実施形態によるアーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とのずれの修正について説明する。第2実施形態では、2回の操作(操作1および操作2)が行われることにより、アーム60の動作可能範囲と操作ハンドル21の操作可能範囲とのずれが修正される。
図27および図28を参照して、第2実施形態によるアーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とのずれの修正について説明する。第2実施形態では、2回の操作(操作1および操作2)が行われることにより、アーム60の動作可能範囲と操作ハンドル21の操作可能範囲とのずれが修正される。
(ケースE)
図27に示すように、ケースEの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースCの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要がある。
図27に示すように、ケースEの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、操作ハンドル21の操作可能範囲の右端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向において余裕を有し、右方向において操作限界である。また、アーム60は、左右の両方向において余裕を有する。ケースCの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要がある。
そして、ケースEの状態では、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を左回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれた状態で、操作ハンドル21が左回りに360°回転されること(操作1)により、操作ハンドル21の操作可能範囲が右方向に広がる。これにより、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を左回りに180°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「180°」の文字が表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれた状態で、操作ハンドル21が左回りに180°回転されること(操作2)により、操作ハンドル21の操作可能範囲が右方向に広がる。そして、第2エリアG9の表示は消える。
(ケースF)
図28に示すように、ケースFの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、アーム60を動作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向(左回転方向)および右方向(右回転方向)の両方において、比較的小さい角度範囲で回転動作可能(余裕あり)である。また、アーム60は、左方向に回転動作できず(動作限界)、右方向に回転動作可能(余裕あり)である。ケースAの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要があるとともに、アーム60を左右両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
図28に示すように、ケースFの状態では、操作ハンドル21の比較的小さい操作可能範囲が左側に偏って表示され、かつ、アーム60の現在位置(三角形の印部MK)は、アーム60を動作可能範囲の左端に位置している。つまり、操作ハンドル21は、左方向(左回転方向)および右方向(右回転方向)の両方において、比較的小さい角度範囲で回転動作可能(余裕あり)である。また、アーム60は、左方向に回転動作できず(動作限界)、右方向に回転動作可能(余裕あり)である。ケースAの状態では、操作ハンドル21の操作可能範囲を右方向に広げる必要があるとともに、アーム60を左右両方向に動作可能な位置に移動させる必要がある。
そして、ケースFの状態では、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を左回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字とが表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれた状態で、操作ハンドル21が左回りに360°回転されること(操作1)により、操作ハンドル21の操作可能範囲が右方向に広がる。これにより、第2エリアG9には、クラッチ用グラフィカル表示a3と、操作ハンドル21を右回りに360°回転させること示す円弧a1および矢印a2と、「360°」の文字が表示される。そして、操作者により、クラッチペダル22bが踏み込まれない状態で、操作ハンドル21が右回りに360°回転されること(操作2)により、アーム60が右方向に回転し、アーム60は、左方向にも回転動作可能になる。そして、第2エリアG9の表示は消える。
第2実施形態では、上記のように、操作1に加えて操作2に対しても第2グラフィカル表示GR2が表示されるので、操作者に操作ハンドル21の操作をより容易に認識させることができる。第2実施形態は、比較的熟練度の低い操作者に対して特に有効である。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、画像処理装置8が内視鏡6からの画像を取り込むとともにグラフィカルユーザインタフェースGを生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、医療用マニピュレータ1の制御部31が、グラフィカルユーザインタフェースGを生成してもよいし、遠隔操作装置2の制御部(図示せず)が、グラフィカルユーザインタフェースGを生成してもよい。また、内視鏡6からの画像を取り込む画像処理装置と、グラフィカルユーザインタフェースGを生成し、内視鏡6の画像上に重なる画像処理装置とが別個に設けられていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2グラフィカル表示GR2が、アーム60を動作可能範囲内に戻すため、および、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すために必要な操作ハンドル21の操作を示す例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2グラフィカル表示GR2が、アーム60を動作可能範囲内に戻すため、または、操作ハンドル21を操作可能範囲内に戻すための一方のみに必要な操作ハンドル21の操作を示してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2グラフィカル表示GR2が、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったとき、および、アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったとき、の両方に表示される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2グラフィカル表示GR2が、操作ハンドル21の操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったとき、または、
アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったときの一方にのみ表示されてもよい。また、第2グラフィカル表示GR2が、第1閾値および第2閾値以外の基準に基づいて表示されてもよい。
アーム60の動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったときの一方にのみ表示されてもよい。また、第2グラフィカル表示GR2が、第1閾値および第2閾値以外の基準に基づいて表示されてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、左アーム60Lの第1エリアG8L(第2エリアG9L)と、右アーム60Rの第1エリアG8R(第2エリアG9R)とが別個に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、左アーム60Lの第1エリアG8Lと右アーム60Rの第1エリアG8Rとが共通に設けられ、左アーム60Lの第2エリアG9Lと、右アーム60Rの第2エリアG9Rとが共通に設けられてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、左アーム60Lの第1エリアG8Lおよび第2エリアG9Lが、モニタ24の左側に表示され、右アーム60Rの第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rが、モニタ24の右側に表示される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、左アーム60Lの第1エリアG8Lおよび第2エリアG9Lと、右アーム60Rの第1エリアG8Rおよび第2エリアG9Rとが、モニタ24において上下方向に並べて表示されてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とが線(直線)で表示される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とが、円グラフ(円弧)などで表示されてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とが重ねて表示される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム60の動作可能範囲と、操作ハンドル21の操作可能範囲とが分離して表示されてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2グラフィカル表示GR2が、操作ハンドル21を回転させる方向に対応する、円弧a1と円弧a1の先端に設けられる矢印a2とにより表される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2グラフィカル表示GR2を、操作ハンドル21を回転させる方向を向く直線状の矢印によって表してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第1エリアG8と第2エリアG9とが、隣り合うように設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1エリアG8を、モニタ24の左側(または右側)に表示し、第2エリアG9を、モニタ24の中央部に表示してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、アーム60が4つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム60の数は、少なくとも1つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボット以外の軸構成(例えば、6軸や8軸)の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、医療用マニピュレータ1が、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50とを備えている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ1が、アーム60だけで構成されてもよい。
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。
2 遠隔操作装置
4 医療器具(手術器具)
6 内視鏡
8 画像処理装置(制御装置)
21 操作ハンドル
21L 操作ハンドル(第1操作ハンドル)
21R 操作ハンドル(第2操作ハンドル)
22b クラッチペダル(入力装置)
24 モニタ(表示装置)
60 アーム(マニピュレータ)
60L 左アーム(第1マニピュレータ)
60R 右アーム(第2マニピュレータ)
100 外科手術システム(ロボット手術システム)
a1 円弧
a2 矢印
a3 クラッチ用グラフィカル表示
gr 画像
G グラフィカルユーザインタフェース
G8、G8L、G8R 第1エリア
G9、G9L、G9R 第2エリア
GR1 第1グラフィカル表示
GR2 第2グラフィカル表示
L1 (マニピュレータの動作可能範囲を表す)線
L3 (動作可能範囲の中央を示す)線(印部)
L10 (操作ハンドルの操作可能範囲を表す)線
4 医療器具(手術器具)
6 内視鏡
8 画像処理装置(制御装置)
21 操作ハンドル
21L 操作ハンドル(第1操作ハンドル)
21R 操作ハンドル(第2操作ハンドル)
22b クラッチペダル(入力装置)
24 モニタ(表示装置)
60 アーム(マニピュレータ)
60L 左アーム(第1マニピュレータ)
60R 右アーム(第2マニピュレータ)
100 外科手術システム(ロボット手術システム)
a1 円弧
a2 矢印
a3 クラッチ用グラフィカル表示
gr 画像
G グラフィカルユーザインタフェース
G8、G8L、G8R 第1エリア
G9、G9L、G9R 第2エリア
GR1 第1グラフィカル表示
GR2 第2グラフィカル表示
L1 (マニピュレータの動作可能範囲を表す)線
L3 (動作可能範囲の中央を示す)線(印部)
L10 (操作ハンドルの操作可能範囲を表す)線
Claims (19)
- ロボット手術システムであって、
手術部位の画像を取り込むための内視鏡と、
手術器具を支持するためのマニピュレータと、
前記内視鏡によって取り込まれた画像を表示するための表示装置、および、前記手術器具を操作するための操作ハンドルを含む遠隔操作装置と、
グラフィカルユーザインタフェースを生成し、前記グラフィカルユーザインタフェースを前記内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて前記表示装置に表示するように構成されている制御装置と、を備え、
前記グラフィカルユーザインタフェースは、
前記マニピュレータの動作可能範囲と、前記マニピュレータの動作可能範囲のうち前記操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示を表示する第1エリアと、
前記操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/または前記マニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な前記操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を表示する、前記第1エリアとは異なる第2エリアとを含む、ロボット手術システム。 - 前記第2グラフィカル表示は、前記操作ハンドルの操作可能範囲の限界までの角度が第1閾値以下になったとき、および/または前記マニピュレータの動作可能範囲の限界までの角度が第2閾値以下になったときに表示される、請求項1に記載のロボット手術システム。
- 前記手術器具は、第1手術器具および第2手術器具を含み、
前記マニピュレータは、前記第1手術器具を支持するための第1マニピュレータと、前記第2手術器具を支持するための第2マニピュレータと、を含み、
前記操作ハンドルは、前記第1手術器具を操作するための第1操作ハンドルと、前記第2手術器具を操作するための第2操作ハンドルと、を含み、
前記第1グラフィカル表示を表示する前記第1エリア、および、前記第2グラフィカル表示を表示する前記第2エリアは、各々、前記第1マニピュレータおよび前記第2マニピュレータごとに別個に設けられている、請求項1または2に記載のロボット手術システム。 - 操作者から見て、前記第1操作ハンドルは、左右方向の一方側に配置され、前記第2操作ハンドルは、前記左右方向の他方側に配置されており、
前記第1マニピュレータ用の前記第1エリアおよび前記第2エリアは、前記表示装置において、前記左右方向における一方側に表示され、
前記第2マニピュレータ用の前記第1エリアおよび前記第2エリアは、前記表示装置において、前記左右方向における他方側に表示される、請求項3に記載のロボット手術システム。 - 前記第1グラフィカル表示は、前記マニピュレータの現在位置をさらに示し、前記マニピュレータの現在位置として、前記操作ハンドルの操作可能範囲内における前記マニピュレータの現在位置が表示される、請求項1~4のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記マニピュレータの動作可能範囲と、前記操作ハンドルの操作可能範囲とは、前記画像上において線の長さにより表され、
前記マニピュレータの動作可能範囲を表す線の長さは固定され、
前記操作ハンドルの操作可能範囲を表す線の長さは、前記操作ハンドルの移動に伴って伸縮する、請求項1~5のいずれか1項に記載のロボット手術システム。 - 前記操作ハンドルの操作可能範囲と、前記マニピュレータの動作可能範囲とのずれ量が識別可能なように、前記操作ハンドルの操作可能範囲を表す線と前記マニピュレータの動作可能範囲を表す線とが重ねて表示され、
前記マニピュレータの動作可能範囲に対する前記操作ハンドルの操作可能範囲のずれ方向が識別可能なように、前記マニピュレータの動作可能範囲を表す線に対して、前記操作ハンドルの操作可能範囲を表す線が前記ずれ方向に偏らせて表示されている、請求項6に記載のロボット手術システム。 - 前記線の長さによって表される前記マニピュレータの動作可能範囲の表示は、前記動作可能範囲の中央を示す印部をさらに含む、請求項6または7に記載のロボット手術システム。
- 前記第2グラフィカル表示は、前記操作ハンドルを回転させる方向を示す、請求項1~8のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記操作ハンドルを回転させる方向は、前記操作ハンドルを回転させる方向に対応する、円弧と前記円弧の先端に設けられる矢印とにより表される、請求項9に記載のロボット手術システム。
- 前記円弧は、前記操作ハンドルの回転角度に対応する長さを有する、請求項10に記載のロボット手術システム。
- 前記第2エリアには、前記操作ハンドルを回転させる角度がさらに表示される、請求項1~11のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記遠隔操作装置は、前記マニピュレータと前記操作ハンドルとの操作接続を一時切断するためのクラッチ操作を実行するための入力装置をさらに備える、請求項1~12のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記第2エリアには、前記クラッチ操作が必要であることを示すクラッチ用グラフィカル表示がさらに表示される、請求項13に記載のロボット手術システム。
- 前記第2グラフィカル表示は、前記入力装置が操作されたときに表示される、請求項13または14に記載のロボット手術システム。
- 前記第2グラフィカル表示は、前記マニピュレータと前記操作ハンドルとの操作接続を行うときに表示される、請求項1~15のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記第1エリアと前記第2エリアとは、隣り合うように設けられている、請求項1~16のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 前記第1グラフィカル表示および前記第2グラフィカル表示は、表示される状態と、表示されない状態とを切り替え可能に構成されている、請求項1~17のいずれか1項に記載のロボット手術システム。
- 手術部位の画像を取り込むための内視鏡によって取り込まれた画像を取得するステップと、
グラフィカルユーザインタフェースを生成し、前記グラフィカルユーザインタフェースを前記内視鏡によって取り込まれた画像上に重ねて、表示装置に表示するステップとを備え、
前記グラフィカルユーザインタフェースを表示するステップは、
手術器具を支持するためのマニピュレータの動作可能範囲と、前記マニピュレータの動作可能範囲のうち、前記手術器具を操作するための操作ハンドルにより操作可能な操作可能範囲と、を示す第1グラフィカル表示を前記グラフィカルユーザインタフェースの第1エリアに表示するステップと、
前記操作ハンドルを操作可能範囲内に戻すため、および/または前記マニピュレータを動作可能範囲内に戻すために必要な前記操作ハンドルの操作を示す第2グラフィカル表示を、前記グラフィカルユーザインタフェースの前記第1エリアとは異なる第2エリアに表示するステップと、を含む、表示方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020200851A JP2022088805A (ja) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | ロボット手術システムおよび表示方法 |
US17/527,666 US11806103B2 (en) | 2020-12-03 | 2021-11-16 | Robotic surgical system and display method |
EP21211654.5A EP4008287A1 (en) | 2020-12-03 | 2021-12-01 | Robotic surgical system and display method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020200851A JP2022088805A (ja) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | ロボット手術システムおよび表示方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022088805A true JP2022088805A (ja) | 2022-06-15 |
Family
ID=78820888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020200851A Pending JP2022088805A (ja) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | ロボット手術システムおよび表示方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11806103B2 (ja) |
EP (1) | EP4008287A1 (ja) |
JP (1) | JP2022088805A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023277066A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 川崎重工業株式会社 | 手術支援システムおよび操作者側装置 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7789875B2 (en) | 1998-02-24 | 2010-09-07 | Hansen Medical, Inc. | Surgical instruments |
JP2001104333A (ja) | 1999-10-07 | 2001-04-17 | Hitachi Ltd | 手術支援装置 |
JP2002253574A (ja) * | 2001-03-01 | 2002-09-10 | Hitachi Ltd | 手術支援装置 |
US7660623B2 (en) | 2003-01-30 | 2010-02-09 | Medtronic Navigation, Inc. | Six degree of freedom alignment display for medical procedures |
US8052636B2 (en) | 2004-03-05 | 2011-11-08 | Hansen Medical, Inc. | Robotic catheter system and methods |
US10008017B2 (en) | 2006-06-29 | 2018-06-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Rendering tool information as graphic overlays on displayed images of tools |
US20090192523A1 (en) | 2006-06-29 | 2009-07-30 | Intuitive Surgical, Inc. | Synthetic representation of a surgical instrument |
US9089256B2 (en) | 2008-06-27 | 2015-07-28 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system providing an auxiliary view including range of motion limitations for articulatable instruments extending out of a distal end of an entry guide |
US8473031B2 (en) | 2007-12-26 | 2013-06-25 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Medical robotic system with functionality to determine and display a distance indicated by movement of a tool robotically manipulated by an operator |
US8315720B2 (en) | 2008-09-26 | 2012-11-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method for graphically providing continuous change of state directions to a user of a medical robotic system |
US8594841B2 (en) | 2008-12-31 | 2013-11-26 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Visual force feedback in a minimally invasive surgical procedure |
JP6021353B2 (ja) | 2011-08-04 | 2016-11-09 | オリンパス株式会社 | 手術支援装置 |
US9707043B2 (en) | 2011-09-02 | 2017-07-18 | Stryker Corporation | Surgical instrument including housing, a cutting accessory that extends from the housing and actuators that establish the position of the cutting accessory relative to the housing |
AU2014248758B2 (en) | 2013-03-13 | 2018-04-12 | Stryker Corporation | System for establishing virtual constraint boundaries |
WO2016077543A1 (en) | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | User- interface control using master controller |
JP6147459B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2017-06-14 | オリンパス株式会社 | 医療用マニピュレータシステム |
CN107708598A (zh) * | 2015-06-18 | 2018-02-16 | 奥林巴斯株式会社 | 医疗系统 |
WO2017124177A1 (en) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | Titan Medical Inc. | Graphical user interface for a robotic surgical system |
KR20230167129A (ko) * | 2016-07-14 | 2023-12-07 | 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 | 컴퓨터 보조 원격조작 시스템에서의 2차 기구 제어 |
US10568701B2 (en) | 2016-12-19 | 2020-02-25 | Ethicon Llc | Robotic surgical system with virtual control panel for tool actuation |
GB201703878D0 (en) | 2017-03-10 | 2017-04-26 | Cambridge Medical Robotics Ltd | Control system |
WO2018170031A1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Covidien Lp | Robotic surgical systems, instruments, and controls |
EP3648698A4 (en) * | 2017-07-06 | 2021-03-31 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | SYSTEMS AND METHODS FOR HAPTIC FEEDBACK WHEN SELECTING MENU ITEMS IN A TELEOPERATION SYSTEM |
WO2019155383A1 (en) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | Distalmotion Sa | Surgical robot systems comprising robotic telemanipulators and integrated laparoscopy |
JP6823018B2 (ja) * | 2018-08-03 | 2021-01-27 | ファナック株式会社 | 協調動作支援装置 |
JP6902639B2 (ja) | 2018-09-25 | 2021-07-14 | 株式会社メディカロイド | 手術システム |
JP6856594B2 (ja) | 2018-09-25 | 2021-04-07 | 株式会社メディカロイド | 手術システムおよび表示方法 |
US20210369328A1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-12-02 | Covidien Lp | System and user interface for displaying actual operating parameters and ideal operating parameters |
-
2020
- 2020-12-03 JP JP2020200851A patent/JP2022088805A/ja active Pending
-
2021
- 2021-11-16 US US17/527,666 patent/US11806103B2/en active Active
- 2021-12-01 EP EP21211654.5A patent/EP4008287A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023277066A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 川崎重工業株式会社 | 手術支援システムおよび操作者側装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4008287A1 (en) | 2022-06-08 |
US20220175478A1 (en) | 2022-06-09 |
US11806103B2 (en) | 2023-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7275204B2 (ja) | 遠隔操作医療システムにおけるオンスクリーンメニューのためのシステム及び方法 | |
EP3651677B1 (en) | Systems and methods for switching control between multiple instrument arms | |
JP7303775B2 (ja) | 手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの位置決め方法 | |
JP2023010748A (ja) | 外科手術システムおよび操作装置 | |
EP4008287A1 (en) | Robotic surgical system and display method | |
WO2017221323A1 (ja) | 医療システム | |
EP4035620A1 (en) | Surgical system and display method | |
WO2023238891A1 (ja) | 手術システム | |
JP2023172575A (ja) | 手術システム、表示方法およびプログラム | |
JP2023172576A (ja) | 手術システム、表示方法およびプログラム | |
JP7316321B2 (ja) | 手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの作動方法 | |
JP2022120451A (ja) | 手術システムおよび表示方法 | |
US20230380913A1 (en) | Surgical system | |
US20240008931A1 (en) | Surgical system and method of operating surgical system | |
JP2023008313A (ja) | 手術システム、表示方法およびプログラム | |
JP2023008647A (ja) | 手術システム、表示方法およびプログラム | |
JP2023018313A (ja) | 手術支援システムおよびピボット位置設定方法 | |
WO2023150449A1 (en) | Systems and methods for remote mentoring in a robot assisted medical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20210107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20210112 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231012 |