JP2022104901A - 意図しない運動の防止のための入力機構 - Google Patents

Abstract

【課題】意図しない運動を防止するための医療装置、方法及び記憶媒体を提供する。【解決手段】医用装置は、患者内で操縦可能な医用デバイスと、ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサ３０２、３０４と、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、コントローラ３００が、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないことを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、を有する。【選択図】図５

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０２０年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／１３２，１２０号（その全体が参照により本明細書に援用される）からの優先権の利益を主張する。

本開示は、概して医療機器に関し、より詳細には、意図しない運動を防止するための装置、方法及び記憶媒体に関する。

ロボットカテーテルシステムや他のタイプの機器等の医療機器は、不用意な又は意図しない運動を受けやすい。例えば、インテュイティブ・イオン・システムは、末梢肺病変の低侵襲生検用のロボット支援プラットフォームであり、インテュイティヴ・サージカル社によって製造されている。図８にインテュイティブ・イオン・システムを示し、図９にシステムのコンソールを示す。システムには、いくつかの方向制御部を有するコンソールによって制御されるロボットカテーテルが含まれる（Ｂａｉｌｅｙに対する米国特許第１０，５１２，５１５号を参照）。制御カートが転倒した場合等の不用意なカテーテル動作の可能性を低減するために、ユーザの手首を検出するセンサがある。ユーザの手首がリストレスト上で検出されない限り、カテーテル動作コマンドは無視される。

一般の安全装置は、図１０に示されるような安全フットペダルである。ユーザがフットペダルを踏み込むまで、機器の操作は無効にされる。

特開２００４－３２６７１３号は、力検出型ジョイスティック（図１１に示す）を開示しており、ジョイスティックの操作端部に接触センサが設けられる。力検出型ジョイスティックは、指の位置に応じて様々な機能がどのように有効化されるかを示し、例えば、ある指の位置では、ジョイスティックによってカーソルが動かされる。別の位置では、ページがスクロールされる。

外科用ロボットは、その性質上、医学的に敏感な体の部分へ進むので、エラーの余地はほとんどない。患者の安全にとって重要なことは、ロボットカテーテルの不用意な動作を防止することである。制御カートが倒されたり、ハンドルヘルドコントローラが落とされたりした場合等。

しかしながら、ユーザがカテーテル動作を指示できる使いやすさと速度も重要である。ロック機構が、デバイス使用の通常のワークフローの変更を最小限にする必要がある場合、ユーザの効率は制限される。

インテュイティブ・イオン・システムには、意図しない運動コマンドのリスクを最小限に抑えるために手首検出を備えた、スタンドアロンの床置きコントローラが含まれる。しかしながら、医師の手首は、この位置にあることを余儀なくされる。これにより、医師がコントローラを使用している間、医師が生検ツールの操作等の他のタスクを実行する効率が制限される。

上記で特定された欠点を克服する必要がある。

本開示は、より良好な作業効率をユーザに提供しながら意図しない運動を防止するための装置、方法及び記憶媒体を有利に提供する。

本開示の態様によれば、医用装置は、患者内で操縦可能な医用デバイスと、ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないことを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、を有する。

本開示の更なる特徴は、添付の図面を参照する例示の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。同様の構造は、同様の参照符号で示される。

図１は、一部の実施形態に係る、意図しない運動を防止するための例示の装置を示す図である。 図２は、図１の装置のブロック図である。 図３は、図２のコントローラのブロック図である。 図４は、一部の実施形態に係るカテーテルを示す図である。 図５は、一部の実施形態に係るコントローラを示す図である。 図６は、一部の実施形態に係るコントローラを示す図である。 図７は、一部の実施形態に係るコントローラを示す図である。 図８は、従来技術のインテュイティブ・イオン・システムを示す図である。 図９は、従来技術のインテュイティブ・イオン・システムのコンソールを示す図である。 図１０は、従来技術の安全フットペダルを示す図である。 図１１は、特開２００４－３２６７１３号の従来技術の図である。

以下、意図しない運動を防止するための装置、方法又は記憶媒体に関する本開示の様々な例示の実施形態、特徴及び態様を、図面を参照して説明するが、図面には、異なる特性、利点、欠点、性能パラメータ等が含まれ得る。

本開示では、例えばＣＴ（コンピュータ断層撮影法）、ＭＲＩ（磁気共鳴画像法）、ＩＶＵＳ（血管内超音波検査）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、Ｘ線イメージング、血管造影法、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）、マルチモダリティＯＣＴ（ＭＭＯＣＴ）、近赤外自家蛍光（ＮＩＲＡＦ）、スペクトル符号化内視鏡（ＳＥＥ）、それらの組合わせ又はハイブリッド等の血管内イメージングモダリティを機能的に実施する、意図しない運動を防止するための医用装置、機器、デバイス又は器具の構成を説明する。本開示は、いかなる特定の構成にも限定されない。

図１は、一部の実施形態に係る例示の医用装置１００として、ロボットカテーテルアセンブリ又はヘビ型構成を示す。図２は、ロボットカテーテル１００のハードウェア構成を示す。

ロボットカテーテル１００は、ハンドヘルドコントローラ１０２、医用ツール１０４、アクチュエータ１０６、医用デバイス１０８、トラッキングセンサ１１０、検出器１１２、コンソール１１４、ディスプレイ１１６及びミニディスプレイ１１８のうちの１つ以上を含み、また、他の要素又はコンポーネントを含んでよい。本開示を通して、医用ツール１０４を「生検ツール」と呼び、医用デバイス１０８を「カテーテル」と呼ぶが、これらは例示である。例えばヘビ型ロボットカテーテル、シース、ガイドワイヤ、針、プローブ、鉗子等の様々な他のタイプのツール、デバイス、構成又は配置の１つ以上も、本開示の範囲に包含される。

一部の実施形態に係るロボットカテーテル１００は、医療処置中に医師に対してより良好な作業効率を提供しながら意図しない運動を防止できる１つ以上のプロセス、技術、アルゴリズム等を用いて、機能を実施することができる。

コントローラ１０２は、手で掴める細長いハンドル又はハンドルセクションを備えたハウジングと、例えばレバーやボタン等の１つ以上の入力デバイス、或いは、ユーザ（医師等）がカテーテル１０８を動かすために医用装置１００にコマンドを送れるようにする別の入力デバイスとを有する。コントローラ１０２は、ソフトウェア、コンピュータ命令、アルゴリズム等を実行するので、ユーザは、ハンドヘルドコントローラ１０２を片手で持つことによって、ハンドヘルドコントローラ１０２を用いて全ての操作を完了することができる。

コントローラ１０２は、コントローラ１０２がユーザによって意図的に把持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ユーザが意図した操作と意図しない動作を区別するために動作解除センサの形態のセンサを含んでよい。センサは、光学式、電気式、機械式その他のタイプのセンサであってよく、センサがジョイスティック上に指又は親指を検出し、或いはハウジング上に指又は親指を検出したときにのみ、カテーテルが動作する。これにより、コントローラ１０２が落下した場合の動作が防止される。

医用ツール１０４は、生検ツールその他のタイプのツールであってよい。アクチュエータ１０６は、１つ以上のモータを含んでよく、カテーテル１０８の各セクションを駆動する。コントローラ１０２、医用デバイス１０８、コンソール１１４その他の要素は、アクチュエータ１０６に相互接続される。コントローラ１０２は、少なくとも１つのプロセッサを含み、アクチュエータ１０６を介して医用デバイス１０８を制御するとともに、ユーザによる操作に従ってアクチュエータ１０６を制御するように構成される。

医用デバイス１０８は、カテーテル又は別のタイプの医用デバイスとして構成されてよい。トラッキングセンサ１１０は、電磁トラッキングセンサ（ＥＭトラッキングセンサ）であってよく、カテーテル１０８の先端に取り付けられる。検出器１１２は、ＥＭトラッキングセンサ１１０の位置を検出し、検出した位置情報をコントローラ１０２及び／又はコンソール１１４に出力する。コントローラ１０２は、カテーテル先端の位置情報を、トラッキングセンサ１１０又は検出器１１２から直接受け取る。

コンソール１１４は、ソフトウェア、コンピュータ命令、アルゴリズム等を実行し、ディスプレイ１１６上にナビゲーション画面を表示するとともに、ミニディスプレイ１１８上に他のタイプの画像又は情報を表示するように制御する。コンソール１１４は、ＣＴやＭＲＩ等の医用画像に基づいて、患者の内部分枝構造（例えば、肺や他の内部構造）の３次元（３Ｄ）モデルを生成することができる。或いは、３Ｄモデルは、コンソール１１４によって別のデバイスから受信される場合がある。

コンソール１１４は、検出器１１２からカテーテル位置情報を取得する。或いは、コンソール１１４は、カテーテル位置情報をトラッキングセンサ１１０から直接取得することができる。

コンソール１１４は、３Ｄモデル及びカテーテル位置情報に基づいて、ソフトウェアを実行することにより、ナビゲーション画面を生成して、ディスプレイ１０４に出力する。ナビゲーション画面は、３Ｄモデル上でカテーテル１１０の現在位置を示すことができる。ナビゲーション画面により、ユーザは、分枝構造内のカテーテル１１０の現在位置を認識することができる。

コンソール１１４は、カテーテル位置と３Ｄモデル上にマップされた進路との間の相違を最小化するように、カテーテル位置情報に基づいて、取得された３Ｄモデルの修正を実行することができる。

ディスプレイ１１６及び／又はミニディスプレイ１１８は、例えば、モニタ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネセンスパネル等として構成された表示装置であってよい。装置の制御に基づいて、キャプチャされている１つ以上の画像、キャプチャされた画像、記憶装置に記録されたキャプチャされた動画等を示すディスプレイ１１６上に、ナビゲーション画面が表示されてよい。ミニディスプレイ１１８はディスプレイ１１６よりも小さく、それらは、類似又は他のタイプの画像及び／又は情報をそれぞれ表示することができる。

コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４は、装置１００の要素を制御するためにレバー、キー、ボタン、スイッチ、マウス、キーボード等のうちの１つ以上又は組合わせを含んでよく、また、各々、プロセッサ２０１、メモリ２０２、センサ２０３、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２０４、通信インタフェース２０５、ディスプレイ２０６、電源２０７のうちの１つ以上又は組合わせを含む構成要素２００（図３に示される）を有し、また、他の要素又はコンポーネントを含むことができる。装置１００は、医療機器や様々な他のデバイスと相互接続されてよく、また、コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４によって独立して、或いは外部から、或いは遠隔で制御することができる。

プロセッサ２０１は、医用装置１００の全体制御を実行するための制御回路又は回路構成として構成されてよく、また、メモリ２０２に格納されたプログラム、命令、コード又はソフトウェアを実行して、医用装置１００の各種データ処理、計算、アルゴリズムタスクその他の機能を実行することができる。メモリ２０２は、プログラム、ソフトウェア、コンピュータ命令、情報、他のデータ、又はそれらの組合わせを格納することができる。メモリ２０２は、作業メモリとして用いられる。プロセッサ２０１（１つ以上のプロセッサ、回路構成、又はそれらの組合わせを含み得る）は、メモリ２０２に展開されたソフトウェアを実行する。

センサ２０３は、医用装置１００の様々なタイプのデータをモニタリング、測定又は検出することができ、ネットワークを介してホストにセンサ示度又はデータを伝送又は送信することができる。Ｉ／Ｏインタフェース２０４は、医用装置１００とデータ又は情報をやり取りするために、各種コンポーネントを医用装置１００と相互接続することができる。Ｉ／Ｏインタフェース２０４は、カテーテル位置情報をコンソール１１４に入力することができ、ナビゲーション画面を表示するための情報をディスプレイ１１６に出力することができる。通信インタフェース２０５は、医用装置１００との通信を促進するために、各種コンポーネントを医用装置１００と相互接続することができる。

ディスプレイ２０６は、ディスプレイ１１６及び／又はディスプレイ１１８に対応し、ユーザに対して、画像、データその他の情報を見るための表示を提示することができ、また、ＬＣＤその他のタイプのディスプレイとして構成されてよい。コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４は、ディスプレイ２０６の表示制御と、入出力インタフェース２０４及び通信インタフェース２０５によって設定された各種の設定又はデフォルト情報の入力の制御とを実行することができ、医用装置１００に入力を提供することができる。

電源２０７は、医用装置１００に電力を供給して、医用装置１００への調整された電力供給を維持し、また、電源オンモード、電源オフモードで動作することができ、他のモードで動作することができる。電源１０７は、医用装置１００に収められた電池を含んでよく、また、電源コンセントからのライン電源やＡＣ電源等の外部電源を含んでよく、当該電源は、電源からの電力電圧を、医用装置１００のコンポーネントによって使用される１つ以上の電圧に適合させるために、ＡＣ／ＤＣアダプタ及びＤＣ／ＤＣコンバータ、又はＡＣ／ＤＣコンバータを介して医用装置１００と相互接続することができる。

コンポーネントは、コンポーネントが互いに通信できるように、バス２０８によって互いに接続される。バス２０８は、入力デバイス、出力デバイス、通信デバイスその他のデバイスに医用装置１００を接続する。入力デバイスは、ユーザが情報を伝送し医用装置１００に対するコマンドを選択することを可能にするように構成され、また、英数字、アイコン、絵文字その他のタイプの記号の付いたキー又はボタンを備えたマウス、キーボード、タッチスクリーン等のうちの１つ以上又は組合わせを含んでよい。出力デバイスは、医用装置１００によって生成されたデータ又は画像を表示するように構成され、プリンタ、表示装置その他の出力構成を含んでよい。

バス２０８は、互いに接続されたこれらのハードウェア間でデータを送受信し、或いは、プロセッサ２０１から他のハードウェアへコマンドを送信する。コンポーネントは、通信チャネルを通してプロセッサ２０１に結合できる１つ以上の物理的デバイスによって実装されてよい。例えば、コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の形態の回路構成を用いて実装されてよい。或いは、コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４は、ハードウェアとソフトウェアの組合わせとして実装されてよく、この場合ソフトウェアは、メモリから、或いはネットワーク接続を介して、プロセッサにロードされる。コントローラ１０２及び／又はコンソール１１４の機能は記憶媒体に格納されてよく、記憶媒体としては、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、磁気ディスク又は光ディスク、ディスケット、クラウドストレージ等が挙げられる。

センサ２０３は、コントローラ１０２がユーザによって意図的に把持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ユーザが意図した操作と意図しない動作を区別するために動作解除センサの形態であってよい。センサ２０３は、プロセッサ、検出回路構成、メモリ、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアのうちの１つ以上又は組合わせを含んでよく、他の回路構成、要素又はコンポーネントを含んでよい。センサ２０３は複数のセンサであってよく、医用装置１００と相互接続されたコンポーネントの運動、現在位置及び動作を検出する１つ以上のセンサから出力されたセンサ情報を取得する。センサ１０３は、多軸の加速センサ又は加速度計センサと多軸のジャイロスコープセンサを含んでよく、加速センサとジャイロスコープセンサの組合わせであってよく、他のセンサを含んでよく、また、圧電変換器、メカニカルスイッチ、単軸加速度計、多軸加速度計その他のタイプの構成を用いて構成されてよい。センサ１０３は、多軸、多次元での、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸又はそれらの任意の組合わせに沿った、医用装置１００の衝突、衝撃、落下、降下、動作、加速、減速、速度、回転、温度、圧力位置、向き、運動、その他のタイプのデータのうちの１つ以上又は組合わせを含む、医用装置１００の物理データ、動作データ、定量化データその他の特性パラメータをモニタリング、検出、測定、記録又は格納することができ、また、センサ示度、情報、データ、デジタル信号、電気信号、又は、検出された状態に対応する他のタイプの情報を生成することができる。医用装置１００は、無線又は有線方式で、遠隔のホスト又はサーバにセンサ示度データを伝送又は送信することができる。センサ２０３は問合わせすることができ、リアルタイムでの処理、保存、後処理又はそれらの組合わせが可能なセンサ示度信号又は情報を生成することができる。センサ２０３によって生成された情報又はデータには、ノイズその他のタイプの信号を除去するために、処理、復調、フィルタリング又は調整が行われてよい。センサ２０３は、加速センサ、減速センサ又は加速度計センサ、ジャイロスコープセンサ、電力センサ、電池センサ、近接センサ、運動センサ、位置センサ、回転センサ、磁気センサ、気圧センサ、照明センサ、圧力センサ、角度位置センサ、温度センサ、高度計センサ、赤外線センサ、音波センサ、空気モニタリングセンサ、圧電センサ、ひずみゲージセンサ、音波センサ、振動センサ、深度センサのうちの１つ以上又は組合わせを含んでよく、他のタイプのセンサを含んでもよい。

例えば加速センサは、医用装置１００のコンポーネントの質量の移動を位置によって検知又は測定することができ、或いは、医用装置１００のコンポーネントの運動の速さを検知することができる。ジャイロスコープセンサは、運動の角速度又は角度を検知又は測定することができ、デカルトｘ、ｙ、ｚ座標に沿った３つの並進自由度と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸及び水平軸の１つ以上に沿った回転による当該軸間の向きの変化等、３次元空間で最大６自由度まで医用装置１００の動きを測定することができる。ヨーは、医用装置１００のコンポーネントが垂直軸上で左又は右に回るときである。前後軸上の回転はロールと呼ばれる。左右への回転はピッチと呼ばれる。センサ２０３は、低い電力消費、ダイナミックレンジ及び帯域幅によって衝撃又は落下衝突をモニタリングして、衝撃事象を正確に検出及び捕捉し、センサ示度を追加又は後の処理のためにデジタル信号に変換することができる。衝撃プロファイル全体は、更なる分析のために、そのピーク振幅及びパルス幅によって特徴付けることができる。医用装置１００のコンポーネントのプロセッサ２０１は、電源の容量を問い合わせることもでき、電池容量の値が所定の閾値量を下回った時に、ユーザに対して、電池を交換するように警告することができる。

加速センサは、例えば重力センサ、落下検知センサ等を含んでよい。ジャイロスコープセンサは、角速度センサ、手振れ補正センサ、地磁気センサ等を含んでよい。位置センサは、ＧＰＳから出力されたデータを受け取るグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）センサであってよい。現在位置の経度及び緯度は、無線周波数認識装置（ＲＦＩＤ）及びＷｉＦｉデバイスのアクセスポイントと、無線基地局から出力される情報から得ることができるので、例えば、それらの検出は位置センサとして用いることができる。このようなセンサは、医用装置１００の内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。

医用装置１００のコンポーネントが動いたとき、加速変化、減速変化、又は重力軸周りの回転を検出することができ、センサ２０３は、検出された変化又は回転についての情報を出力することができる。医用装置１００のコンポーネントは、センサ１０３から出力された変化又は回転についての情報をセンサ情報として取得することができる。医用装置１００のコンポーネントの動作に反応して、センサ２０３は、医用装置１００のコンポーネントの位置する場所（現在位置）を示す位置情報（例えば経度及び緯度）を得ることができる。

一部の実施形態に係る医用デバイス１０８は、カテーテル１０８として構成されてよい。図４に示されるように、カテーテル１０８は、近位セクション、中間セクション及び遠位セクションを含む。各セクションは、駆動バックボーンとしての複数の駆動ワイヤ（駆動線状部材）によって曲げることができる。カテーテル１０８の姿勢は、受動スライドバックボーンとしての支持ワイヤ（支持線状部材）によって維持することができる。駆動ワイヤは、アクチュエータ１０６に接続される。アクチュエータ１０６は、１つ以上のモータを含んでよく、駆動ワイヤを押す及び／又は引くことによってカテーテル１０８の各セクションを駆動する。

コントローラ１０２は、フォローザリーダー（ＦＴＬ）アルゴリズムとして知られるアルゴリズムに基づいて、カテーテル１０８を制御することができる。ＦＴＬアルゴリズムを適用することにより、カテーテル１０８の中間セクションと近位セクション（追従セクション）は、第１の位置において、遠位セクションが第１の位置又は第１の位置付近の第２の位置で動いたのと同じように動く。

コントローラ１０２がユーザによって意図的に把持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ハンドヘルドコントローラ１０２は、ユーザによる意図的な操作を意図しない操作と区別するために動作解除センサ２０３を含んでよい。

ユーザがコントローラ１０２を持っていることを動作解除センサ２０３が検出するまで、カテーテル動作はシステムによってロックされる。動作解除センサ２０３がユーザの把持を検出すると、コントローラ１０２は、ユーザがコントローラ１０２を用いてカテーテル１０８を制御できるように、カテーテル動作を解除する。

動作解除センサ２０３として、以下のセンサと位置の任意の組合わせを用いることができる。

センサ２０３は、ユーザの指、親指又は手のひらとの接触を検出するハンドヘルドコントローラのユーザインタフェース面上にあってよい。

センサ２０３は、光学的にユーザを検出することができ、光検出器等を含んでよい。

センサ２０３は機械式であってよく、例えば、ばね仕掛けのジョイスティックをわずかに押下することによって、ジョイスティックを機械的に解放して動かすことができる。

センサ２０３は電気式であってよく、例えば、ユーザの皮膚によって電気回路を完成させることができ、或いは、ジョイスティックをわずかに押下することによって電気回路を開閉して、動作を有効化することができる。

センサ２０３は、体温を測定することができる。

センサ２０３は、ユーザの手のひら又は指を検出するように、コントローラ１０２の裏側に配置されてよい。センサ２０３は、上記の光学センサ／メカニカルセンサ／電気センサのうちの１つ以上又は組合わせであってよい。

カテーテル動作制御を達成する代替の方法は、カテーテル動作をデフォルトとして制御する一方、コントローラ１０２が落下したことをロボットカテーテル１００が検出した場合に動作をロックすることである。

以下のセンサのうちの１つ以上又は組合わせによって、落下状態を検出することができる。

落下したコントローラの重力による加速又は減速を検出する加速度計。所定の閾値を上回る加速又は減速が検出された場合に、カテーテル動作をロックすることができる。

相対的垂直落下を測定する気圧センサ。例えば、コントローラ１０２は通常の使用高さにあり、それが落下した場合、垂直位置の変化によって動作ロックをトリガすることができる。

参考として、インフィニオン・テクノロジーズ社のＤＰＳ３１０気圧センサは、±５ｃｍ以内の相対垂直位置を測定することができる。

更に代替の方法は、ユーザの把持を動作解除センサの偽アクティブ化と区別することである。例えば、センサは、コントローラ１０２が机の上に置かれたときや床に落下したときに、誤って環境と相互作用する場合がある。

ハンドヘルドコントローラ１０２の２箇所に、少なくとも２つのセンサが搭載されてよい。

一部の実施形態に係る医用装置は、患者内で操縦可能な医用デバイスと、ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないことを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、を有する。

医用デバイスは、カテーテルであってよい。入力デバイスは、１つ以上のアクチュエータの動作時に１つ以上の信号をコントローラに送信するように構成された１つ以上のアクチュエータであってよい。コントローラは、１つ以上の信号に基づいて医用デバイスを作動させることができる。１つ以上のアクチュエータは、１つ以上のレバー及び／又は１つ以上のボタンを含んでよい。１つ以上のセンサは、１つ以上のアクチュエータの表面上に設けられてよい。１つ以上のセンサは、光学センサ、メカニカルセンサ又は電気センサであってよい。

コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、コントローラは、入力デバイスによって受け取られた入力に基づいて、医用デバイスの作動を許可することができる。１つ以上のセンサは、入力デバイスが落下した結果として、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないかどうかを検知するように更に構成されてよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの加速又は減速を検出するように構成された加速度計を含んでよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの相対的垂直落下を測定するように構成された気圧センサを含んでよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの第１の位置に配置された第１のセンサと、入力デバイスの第２の位置に配置された第２のセンサとを含んでよい。第１の位置は、ユーザが入力デバイスを操作しているときのユーザの手の手のひらに対応し、第２の位置は、ユーザが入力デバイスを操作しているときのユーザの手の１本以上の指に対応する。

第１のセンサが、ユーザの手のひらが入力デバイスと相互作用していることを検出すると同時に、第２のセンサが、ユーザの１本以上の指が入力デバイスと相互作用していることを検出したときに、コントローラは、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していると決定することができる。第１のセンサが、入力デバイスと相互作用しているユーザの手のひらを検出しないときか、或いは、第２のセンサが、入力デバイスと相互作用しているユーザの１本以上の指を検出しないときのいずれかにおいて、コントローラは、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないと決定することができる。入力デバイスはレバーを含んでよく、第２の位置はレバー上である。入力デバイスは、ユーザの１本以上の指が第２のセンサにアクセスすることを可能にしながら第２のセンサを覆うように構成された保護構造を含んでよい。

図５は、コントローラ３００の第１の実施形態を示し、コントローラ３００は、コントローラ３００がユーザによって意図的に把持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ユーザが意図した操作と意図しない動作を区別するために動作解除センサの形態のセンサを含む。コントローラ３００はコントローラ１０２に対応し、図１及び図２のロボットカテーテル１００は、第１の実施形態を実施することができる。

図５のハンドヘルドコントローラ３００は、手のひら光学センサ３０２、指光学センサ３０４、グリップ３０６、レバー３０８、トリガ３１０のうちの１つ以上を有してよく、他の要素又はコンポーネントを含んでよい。手のひら光学センサ３０２及び指光学センサ３０４は、動作解除センサである。手のひら光学センサ３０２と指光学センサ３０４は、ユーザの手のひらと指の異なる位置によって当該センサをアクティブ化できるように、グリップ３０６の異なる位置に配置される。ユーザがグリップ３０６を握ってレバー３０８及びトリガ３１０を操作すると、手のひら光学センサ３０２と指光学センサ３０４は、それぞれ手のひらと指によってアクティブ化され、カテーテル動作を解除することができる。この解除作用は、手のひら光学センサ３０２と指光学センサ３０４の両方のアクティブ化によってのみ生じるものである。

したがって、ハンドヘルドコントローラ３００が床に落下したり机の上に置かれたりしたとき、手のひら光学センサ３０２と指光学センサ３０４は同時にアクティブ化されることができないので、誤ってカテーテル運動を解除することを回避することができる。

図６は、コントローラ４００の第２の実施形態を示し、コントローラ４００は、コントローラ４００がユーザによって意図的に保持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ユーザが意図した操作と意図しない動作を区別するために動作解除センサの形態のセンサを含む。コントローラ４００はコントローラ１０２に対応し、図１及び図２のロボットカテーテル１００は、第２の実施形態を実施することができる。

図６のハンドヘルドコントローラ４００は、手のひら光学センサ４０２、指光学センサ４０４、グリップ４０６、レバー４０８、トリガ４１０のうちの１つ以上を有してよく、他の要素又はコンポーネントを含んでよい。手のひら光学センサ４０２及び指光学センサ４０４は、動作解除センサである。手のひら光学センサ３０２はグリップ上にあり、指光学センサ４０４は、レバー４０８の上部にある。ユーザがグリップ４０６を握ってレバー４０８及びトリガ４１０を操作すると、手のひら光学センサ４０２と指光学センサ４０４は、それぞれ手のひらと指によってアクティブ化され、カテーテル動作を解除することができる。この解除作用は、手のひら光学センサ４０２と指光学センサ４０４の両方のアクティブ化によってのみ生じるものである。

手のひら光学センサ４０２をグリップ４０６に配置し、指光学センサ４０４をレバー４０８に配置することにより、ハンドヘルドコントローラ４００が床に落下したり机の上に置かれたりしたとき、手のひら光学センサ４０２と指光学センサ４０４は同時にアクティブ化されることができないので、誤ってカテーテル運動を解除することを回避することができる。

図７は、コントローラ５００の第３の実施形態を示し、コントローラ５００は、コントローラ５００がユーザによって意図的に把持及び操作されたときにのみカテーテル動作が生じることを保証するために、ユーザが意図した操作と意図しない動作を区別するために動作解除センサの形態のセンサを含む。コントローラ５００はコントローラ１０２に対応し、図１及び図２のロボットカテーテル１００は、第３の実施形態を実施することができる。

図７のハンドヘルドコントローラ５００は、手のひら光学センサ５０２、指光学センサ５０４、グリップ５０６、レバー５０８、トリガ５１０のうちの１つ以上を有してよく、他の要素又はコンポーネントを含んでよい。コントローラ５００は、追加の保護構造５１２を有する。動作解除センサの保護構造５１２により、環境物質が動作解除センサをアクティブ化することが困難になる。

手のひら光学センサ５０２及び指光学センサ５０４は、動作解除センサである。コントローラ５００は、グリップの異なる位置に２つのセンサ５０２、５０４を含むので、当該センサは、ユーザの手のひらと指の異なる位置によってアクティブ化することができる。ユーザがグリップ５０６を握ってレバー５０８及びトリガ５１０を操作すると、手のひら光学センサ５０２と指光学センサ５０４は、それぞれ手のひらと指によってアクティブ化され、カテーテル動作を解除することができる。この解除作用は、手のひら光学センサ５０２と指光学センサ５０４の両方のアクティブ化によってのみ生じるものである。

保護構造５１２は、ユーザの指を受け入れるのに十分な隙間が設けられるように、指光学センサ５０２を覆う。したがって、ユーザは、ユーザがハンドヘルドコントローラ５００を握っているときでも指で指光学センサ５０２をアクティブ化することができるが、床や机の表面によって指光学センサ５００をアクティブ化することはできない。

したがって、ハンドヘルドコントローラ５００が床に落下したり机の上に置かれたりしたとき、手のひら光学センサ５０２と指光学センサ５０４は同時にアクティブ化されることができないので、誤ってカテーテル運動を解除することを回避することができる。

関連技術に優るいくつかの利点がある。

インテュイティブ・イオン・システムでは、ユーザがインタフェースをとるために、比較的動かない表面（カート）が必要となる。本開示は、空間内で自由に動けるハンドヘルドコントローラを対象に特別に設計されている。

本開示は、フットペダルが床面積を必要とするというフットペダル安全機構の欠点を克服する。ユーザがフット安全スイッチをアクティブにしている間にコントローラが落下するおそれがあるので、フットペダルでは正しい動作停止が保証されない。

特開２００４－３２６７１３号のセンサ構成は、ジョイスティック機能を切り替えるように意図されている（すなわち、ポインティングがスクロールに変更される（逆も同様））。センサ構成は、動作をロック／解除するための安全機構としては記載されていない。

本開示の装置は、デフォルト状態は医用デバイスの動作を許可しないことで説明される構成である。

ユーザを検出するためのセンサ（又は複数のセンサ）は、コントローラと連絡をとっており、システムを解除してカテーテル動作を許可する。

センサは、本質的に、光学式、機械式又は電気式のうちの１つ以上又は組合わせであってよい。

或いは、医用装置は、動作を許可するデフォルト状態を有してよい。

センサは、コントローラが落下したかどうかを検出することができ、それによって動作ロックをトリガする。センサ（複数のセンサ）は、落下を検出するための加速度計であってよい。又は、気圧センサのような、相対的高さの変化を測定するセンサであってよい。

前述したように、一部の実施形態に係る医用装置は、患者内で操縦可能な医用デバイスと、ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないことを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、を有する。

一部の実施形態に係る医用装置は、患者内で操縦可能な医用デバイスと、ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサと、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないことを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、を有する。

医用デバイスは、カテーテルであってよい。入力デバイスは、１つ以上のアクチュエータの動作時に１つ以上の信号をコントローラに送信するように構成された１つ以上のアクチュエータであってよい。コントローラは、１つ以上の信号に基づいて医用デバイスを作動させることができる。１つ以上のアクチュエータは、１つ以上のレバー及び／又は１つ以上のボタンを含んでよい。１つ以上のセンサは、１つ以上のアクチュエータの表面上に設けられてよい。１つ以上のセンサは、光学センサ、メカニカルセンサ又は電気センサであってよい。

コントローラが、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していることを１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、コントローラは、入力デバイスによって受け取られた入力に基づいて、医用デバイスの作動を許可することができる。１つ以上のセンサは、入力デバイスが落下した結果として、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないかどうかを検知するように更に構成されてよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの加速又は減速を検出するように構成された加速度計を含んでよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの相対的垂直落下を測定するように構成された気圧センサを含んでよい。１つ以上のセンサは、入力デバイスの第１の位置に配置された第１のセンサと、入力デバイスの第２の位置に配置された第２のセンサとを含んでよい。第１の位置は、ユーザが入力デバイスを操作しているときのユーザの手の手のひらに対応し、第２の位置は、ユーザが入力デバイスを操作しているときのユーザの手の１本以上の指に対応する。

第１のセンサが、ユーザの手のひらが入力デバイスと相互作用していることを検出すると同時に、第２のセンサが、ユーザの１本以上の指が入力デバイスと相互作用していることを検出したときに、コントローラは、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していると決定することができる。第１のセンサが、入力デバイスと相互作用しているユーザの手のひらを検出しないときか、或いは、第２のセンサが、入力デバイスと相互作用しているユーザの１本以上の指を検出しないときのいずれかにおいて、コントローラは、ユーザの手が入力デバイスと相互作用していないと決定することができる。入力デバイスはレバーを含んでよく、第２の位置はレバー上である。入力デバイスは、ユーザの１本以上の指が第２のセンサにアクセスすることを可能にしながら第２のセンサを覆うように構成された保護構造を含んでよい。

上記の装置、方法及び媒体の少なくとも一部は、少なくとも部分的に、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するように構成された１つ以上の計算機器に対して上記動作を実現するためのコンピュータ実行可能命令を含む１つ以上のコンピュータ可読媒体を提供することによって実施することができる。システム又はデバイスは、コンピュータ実行可能命令を実行したときに上記の実施形態の動作を実行する。また、１つ以上のシステム又はデバイス上のオペレーティングシステムが、上記実施形態の動作の少なくとも一部を実施する場合がある。

更に、一部の実施形態は、上記の装置、方法及び媒体を実装するために１つ以上の機能ユニットを用いる。機能ユニットは、ハードウェア（例えば特注の回路構成）にのみ実装されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組合わせ（例えばソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ）に実装されてもよい。

更に、装置、方法及び媒体の一部の実施形態では、本明細書に記載の実施形態のうちの２つ以上からの特徴が組み合わされる。また、本明細書で用いられる場合、「又は」という接続詞は、一般に包括的な「又は」を指すが、明示的に示される場合、或いは文脈上「又は」が排他的な「又は」でなければならないことが示される場合、「又は」は排他的な「又は」を指す場合がある。

当業者には、本開示に基づく様々な修正及び変更が明らかとなるであろう。また、本開示の特徴は、例えばＣＴ、ＭＲＩ、ＩＶＵＳ、ＰＥＴ、Ｘ線イメージング、それらの組合わせ又はハイブリッド等を含む１つ以上の構成配置に適用することができる。

他の実施形態
本開示の実施形態は、記憶媒体（より完全には「非一時的なコンピュータ可読記憶媒体」と呼ぶこともできる）に記録されたコンピュータ実行可能命令（例えば１つ以上のプログラム）を読み出し実行して、前述の実施形態のうち１つ以上の機能を実行し、かつ／又は、前述の実施形態のうち１つ以上の機能を実行するための１つ以上の回路（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含むシステム又は装置のコンピュータ化構成によって実現することもできるし、また、システム又は装置のコンピュータ化構成が、記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出し実行して、前述の実施形態のうち１つ以上の機能を実行すること、及び／又は１つ以上の回路を制御して、前述の実施形態のうち１つ以上の機能を実行することによって実行される方法によって実現することもできる。コンピュータ化構成は、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のメモリ、回路構成又はそれらの組合わせ（例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロ処理ユニット（ＭＰＵ）等）を含んでよく、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するための別個のコンピュータ又は別個のプロセッサのネットワークを含んでよい。コンピュータ実行可能命令は、例えばネットワークク又は記憶媒体から、コンピュータ化構成に提供することができる。記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、分散コンピューティングシステムのストレージ、光ディスク（コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又はＢｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）（商標）等）、フラッシュメモリデバイス、メモリカード等のうち１つ以上を含んでよい。

本開示は、例示の実施形態を参照して説明されたが、当然のことながら、本開示は、開示された例示の実施形態に限定されない。以下の特許請求の範囲は、そのような変更並びに均等の構造及び機能を全て包含するように、最も広い解釈が与えられるべきである。

Claims (20)

1. 患者内で操縦可能な医用デバイスと、
   ユーザの手によって操作されるように構成された入力デバイスと、
   前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するための１つ以上のセンサと、
   コントローラであって、
   前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していることを前記１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定し、
   前記コントローラが、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していないことを前記１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、前記医用デバイスの作動を防止するように構成されたコントローラと、
   を備える医用装置。
2. 前記医用デバイスはカテーテルである、請求項１に記載の医用装置。
3. 前記入力デバイスは１つ以上のアクチュエータを有し、前記１つ以上のアクチュエータは、前記１つ以上のアクチュエータの動作時に１つ以上の信号を前記コントローラに送信するように構成され、
   前記コントローラは、前記１つ以上の信号に基づいて前記医用デバイスを作動させるように更に構成される、
   請求項１に記載の医用装置。
4. 前記１つ以上のアクチュエータは、１つ以上のレバー及び／又は１つ以上のボタンを有する、
   請求項３に記載の医用装置。
5. 前記１つ以上のセンサは、前記１つ以上のアクチュエータの表面上に設けられる、
   請求項３に記載の医用装置。
6. 前記１つ以上のセンサは光学センサである、請求項１に記載の医用装置。
7. 前記１つ以上のセンサはメカニカルセンサである、請求項１に記載の医用装置。
8. 前記１つ以上のセンサは電気センサである、請求項１に記載の医用装置。
9. 前記コントローラが、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していることを前記１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、前記コントローラは、前記入力デバイスによって受け取られた入力に基づいて、前記医用デバイスの作動を許可するように更に構成される、
   請求項１に記載の医用装置。
10. 前記１つ以上のセンサは、前記入力デバイスが落下した結果として、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していないかどうかを検知するように更に構成される、 請求項１に記載の医用装置。
11. 前記１つ以上のセンサは、前記入力デバイスの加速又は減速を検出するように構成された加速度計を有する、
    請求項１０に記載の医用装置。
12. 前記１つ以上のセンサは、前記入力デバイスの相対的垂直落下を測定するように構成された気圧センサを有する、
    請求項１０に記載の医用装置。
13. １つ以上のセンサは、前記入力デバイスの第１の位置に配置された第１のセンサと、前記入力デバイスの第２の位置に配置された第２のセンサとを含む、
    請求項１０に記載の医用装置。
14. 前記第１の位置は、前記ユーザが前記入力デバイスを操作しているときの前記ユーザの前記手の手のひらに対応し、前記第２の位置は、前記ユーザが前記入力デバイスを操作しているときの前記ユーザの前記手の１本以上の指に対応する、
    請求項１３に記載の医用装置。
15. 前記第１のセンサが、前記ユーザの前記手のひらが前記入力デバイスと相互作用していることを検出すると同時に、前記第２のセンサが、前記ユーザの前記１本以上の指が前記入力デバイスと相互作用していることを検出したときに、前記コントローラは、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していると決定する、
    請求項１４に記載の医用装置。
16. 前記第１のセンサが、前記入力デバイスと相互作用している前記ユーザの前記手のひらを検出しないときか、或いは、前記第２のセンサが、前記入力デバイスと相互作用している前記ユーザの前記１本以上の指を検出しないときのいずれかにおいて、前記コントローラは、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していないと決定する、
    請求項１４に記載の医用装置。
17. 前記入力デバイスはレバーを有し、
    前記第２の位置は前記レバー上である、
    請求項１４に記載の医用装置。
18. 前記入力デバイスは、前記ユーザの前記１本以上の指が前記第２のセンサにアクセスすることを可能にしながら前記第２のセンサを覆うように構成された保護構造を有する、
    請求項１４に記載の医用装置。
19. 医用装置の方法であって、
    患者内で医用デバイスを操縦するステップと、
    ユーザの手によって入力デバイスを操作するステップと、
    １つ以上のセンサを用いて、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するステップと、
    前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していることを前記１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定するステップと、
    前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していないことを前記１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、前記医用デバイスの作動を防止するステップと、
    を含む方法。
20. コンピュータに医用装置の方法を実行させるプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記方法は、
    患者内で医用デバイスを操縦するステップと、
    ユーザの手によって入力デバイスを操作するステップと、
    １つ以上のセンサを用いて、前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用しているかどうかを検知するステップと、
    前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していることを前記１つ以上のセンサが検知しているかどうかを決定するステップと、
    前記ユーザの前記手が前記入力デバイスと相互作用していないことを前記１つ以上のセンサが検知していると決定した場合、前記医用デバイスの作動を防止するステップと、
    を含む、記憶媒体。

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