JP6132908B2 - 手術ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、医療手術を遂行することに用いられる手術ロボットシステム及び手術ロボット制御方法に関するものである。

医学的に手術とは、皮膚や粘膜、その他の組織を医療機械を使用して切ったり、破ったり、その他の操作を加えたりして病気を治療する行為である。このような手術は患部などによって、腹腔鏡手術を含んだ最小浸湿手術、関節置換手術、前立腺切除術などの多様な種類がある。例えば、最小浸湿手術は小さい切開部を通じて患者の身体内に手術道具を挿入して遂行されるものであって、手術による切開を最小化する手術技法である。

最近には手術に対する正確性、精巧性、精密性などを向上させるために手術ロボットを用いて手術を遂行する手術ロボットシステムに対する開発が活発になされている。例えば、ダヴィンチ手術ロボットは患者の身体の内部に直接挿入されるロボットアームが施術者の手のように動作して手術を遂行することができる。このような手術ロボットシステムに対して背景になる技術は、韓国公開特許第１０−２００５−０１００１４７号（２００５年１０月１８日公開）、及び韓国公開特許第１０−２０１０−００４８７８９号（２０１０年５月１１日公開）に開示されている。

ここで、患部が属した手術領域には大動脈、心臓、肺などのように患者の生命に大きい影響を及ぼす血管、臓器など（以下、‘危険物’という）が位置することがあるが、このような危険物に近接した施術領域を手術する時には他の施術領域に比べてより精巧で、精密な手術遂行が要求される。しかしながら、従来技術に従う手術ロボットシステムは、手術領域に存在する危険物に関わらず、手術領域に属する全体手術領域で常に同一な動作により手術を遂行するように具現されることによって、重大な医療事故が発生する危険がある問題がある。

韓国公開特許第１０−２００５−０１００１４７号（２００５年１０月１８日公開） 韓国公開特許第１０−２０１０−００４８７８９号（２０１０年５月１１日公開）

本発明は、前述したような問題点を解決しようと案出されたものであって、手術ロボットを用いて手術を遂行する過程で医療事故が発生する危険を減少させることができる手術ロボットシステム及び手術ロボット制御方法を提供するためのものである。

前述したような技術的課題を解決するために、本発明は以下のような構成を含むことができる。

本発明に係る手術ロボットシステムは、複数個の施術領域に区画された手術領域で施術領域の各々に対して手術を遂行するための手術ツール、上記手術ツールが装着されるロボットアーム、及び上記ロボットアームを動作させるための駆動部を含むことができる。上記駆動部は、上記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルに基づいて、上記ロボットアームが動作する動作速度を調節することができる。

本発明に係る手術ロボット制御方法は、複数個の施術領域に区画された手術領域において手術ロボットが位置する施術領域が変更された場合、上記手術領域に存在する危険物に基づいて、変更された施術領域に対して設定された危険度レベルを確認するステップと、施術領域が変更されることによって危険度レベルが変更されるか否かを判断するステップと、危険度レベルが変更されるか否かが判断された場合、危険度レベルに基づいて上記手術ロボットが動作する動作速度が調節されるように、上記手術ロボットを制御するステップと、を含むことができる。

本発明によれば、次のような効果を得ることができる。

本発明は、施術領域に対して設定された危険度レベルに基づいて手術ロボットが移動する速度を調節することによって、手術ロボットを用いて遂行する手術に対する安定性を向上させることができるだけでなく、手術が遅れる程度を減らすことによって、施術者及び患者に加えられる苦痛と不便を減少させることができる。

本発明に係る手術ロボットシステムの概略的な斜視図である。 本発明に係る手術ロボットシステムの概略的なブロック図である。 本発明に係る手術ロボットシステムにおける施術領域別に危険度レベルが設定された一例を示す概念図である。 本発明に係る手術ロボット制御方法の概略的な順序図である。 本発明の変形された実施形態に係る手術ロボット制御方法の概略的な順序図である。

以下、本発明に係る手術ロボットシステムの好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３を参考すると、本発明に係る手術ロボットシステム１は手術ロボット１００を用いて手術を遂行するためのものである。例えば、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ロボット１００を用いて患部などによって腹腔鏡手術を含む最小浸湿手術、関節置換手術、前立腺切除術などの多様な手術を遂行することができる。

このために、本発明に係る手術ロボットシステム１は、手術領域１０を区画する複数個の施術領域２０の各々に対して手術を遂行するための手術ツール１１０、上記手術ツール１１０が装着されるロボットアーム１２０、及び上記手術ツール１１０により手術が遂行されるように上記ロボットアーム１２０を動作させるための駆動部１３０を含む。上記手術領域１０は、患部が属した領域を意味する。上記手術領域１０は、上記手術ツール１１０及び上記ロボットアーム１２０が手術を遂行するために移動する範囲が含まれた領域であって、患部を囲むように患部に比べて大きいサイズを有するように設定された領域でありうる。

上記駆動部１３０は、上記手術ツール１１０が位置する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節する。上記危険度レベル（ＤＬ）は、上記手術領域１０に存在する大動脈、心臓、肺などのように患者の生命に大きい影響を及ぼす血管、臓器などの危険物３０に基づいて設定できる。

例えば、図３に示すように、上記危険物３０が存在する第１施術領域２１は、上記危険物３０から離隔した第２施術領域２２及び上記第３施術領域２３に比べて高い第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定できる。そして、上記第１施術領域２１の次に上記危険物３０に近く位置した第２施術領域２２は、上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に比べて低い第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定できる。この場合、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が上記第２施術領域２２で手術を遂行する場合に比べて上記第１施術領域２１で手術を遂行する場合、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を減少させることができる。上記駆動部１３０は、上記手術ツール１１０が上記第１施術領域２１で手術を遂行する場合に比べて上記第２施術領域２２で手術を遂行する場合、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を増加させることができる。

これによって、本発明に係る手術ロボットシステム１は次のような作用効果を図ることができる。

第１に、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）が高いほど上記手術ツール１１０が移動する速度を減少させることによって、該当施術領域２０に対する手術の正確性、精巧性、及び精密性を向上させることができる。したがって、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０で手術を遂行する過程で、上記手術ツール１１０が上記危険物３０に接触されるなど、医療事故が発生する危険を減少させることができ、これによって、手術に対する安定性を向上させることができる。

第２に、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０で移動する速度を減少させることによって、応急状況が発生するにつれて上記手術ロボット１００を緊急停止させた以後に、上記手術ツール１１０が慣性などにより移動される距離を減少させることができる。したがって、本発明に係る手術ロボットシステム１は、応急状況発生時、上記手術ロボット１００が緊急停止される場合、上記手術ツール１１０が上記危険物３０に接触されるなどの医療事故が発生することを防止することができる。

第３に、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）が高いほど、上記手術ツール１１０が移動する速度を増加させることによって、手術の完了時までかかる時間を減らすことができる。したがって、本発明に係る手術ロボットシステム１は、手術に対する安定性を向上させることができるだけでなく、これによって手術が遅れる程度を減らすことによって、施術者及び患者に加えられる苦痛と不便を減少させることができる。

以下、上記手術ツール１１０、上記ロボットアーム１２０、上記駆動部１３０に対して添付した図面を参照して具体的に説明する。

図１から図３を参考すると、上記手術ツール１１０は上記施術領域２０の各々に対して手術を遂行するためのものである。上記手術ツール１１０は患者の身体内に挿入された状態で上記ロボットアーム１２０により作動することによって、手術を遂行することができる。上記手術ツール１１０は、上記ロボットアーム１２０に装着される。上記ロボットアーム１２０には手術の種類に応じて相異する手術ツール１１０が装着できる。例えば、上記ロボットアーム１２０には手術の種類に応じて、ドリル（Drill）、ミーリング（Milling）、鉗子（Forcep）、はさみ（Scissor）、グラスパー（Grasper）などを有する手術ツール１１０が装着できる。

図１から図３を参考すると、上記ロボットアーム１２０は上記駆動部１３０により動作する。上記ロボットアーム１２０が上記駆動部１３０により動作することによって、上記手術ツール１１０は上記施術領域２０の各々に対して手術を遂行することができる。上記ロボットアーム１２０は水平方向及び垂直方向のうち、少なくとも１つの方向に移動するように動作することによって、上記手術ツール１１０を上記水平方向及び上記垂直方向のうち、少なくとも１つの方向に移動させることができる。上記ロボットアーム１２０は、互いに異なる軸を中心に回転する複数個の関節部を含むこともできる。

図１から図３を参考すると、上記駆動部１３０は上記ロボットアーム１３０を動作させる。これによって、上記手術ツール１１０は上記施術領域２０の各々に対して手術を遂行することができる。上記駆動部１３０は、上記手術ツール１１０が位置する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することができる。

これによって、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記手術ツール１１０が移動する速度を調節することによって、上記手術ロボット１００を用いて遂行する手術に対する安定性を向上させることができるだけでなく、これによって手術が遅れる程度を減らすことによって、施術者及び患者に加えられる苦痛と不便を減少させることができる。

上記駆動部１３０は、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）が高いほど上記手術ツール１１０が移動する速度を減少させ、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）が低いほど上記手術ツール１１０が移動する速度を増加させることができる。

例えば、上記施術領域２０が３個の危険度レベル（ＤＬ）に区分されて設定された場合、上記駆動部１３０は次のように上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することができる。

まず、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が上記第１施術領域２１で手術を遂行する場合、上記ロボットアーム１２０を最低動作速度である第１動作速度で動作させることができる。上記第１施術領域２１は最も危険度の高い第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定された領域である。これによって、上記手術ツール１１０は上記第１施術領域２１において最低速度で移動しながら上記第１施術領域２１に対する手術を遂行することができる。

次に、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が上記第２施術領域２２で手術を遂行する場合、上記ロボットアーム１２０を上記第１動作速度に比べて速い第２動作速度で動作させることができる。上記第２施術領域２２は、上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に比べて危険度の低い第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された領域である。これによって、上記手術ツール１１０は上記第２施術領域２１で最低速度に比べて速い速度で移動しながら上記第２施術領域２２に対する手術を遂行することができる。

次に、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が上記第３施術領域２３で手術を遂行する場合、上記ロボットアーム１２０を最高動作速度である第３動作速度で動作させることができる。上記第３施術領域２３は上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に比べて危険度の低い第３危険度レベル（ＤＬ３）に設定された領域である。これによって、上記手術ツール１１０は上記第３施術領域２３において最高速度で移動しながら上記第３施術領域２３に対する手術を遂行することができる。

図１から図３を参考すると、本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ロボット１００を制御するための制御部２００を含むことができる。

上記制御部２００は、上記駆動部１３０を制御することによって、上記手術ツール１１０が上記施術領域２０の各々に対して手術が遂行できるように上記ロボットアーム１２０を動作させることができる。上記制御部２００は有線通信及び無線通信のうちの少なくとも１つを用いて上記手術ロボット１００に制御信号を提供することによって、上記手術ロボット１００を制御することができる。上記制御部２００は、上記手術ロボット１００から所定距離離隔した位置に設置できる。上記制御部２００は、上記手術ロボット１００の内部に内蔵されるように設置されることもできる。

上記制御部２００は、危険度レベル設定部２１０を含むことができる。

上記危険度レベル設定部２１０は、上記手術領域１０を複数個の施術領域２０に区画し、上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定する。上記危険度レベル設定部２１０は、上記施術領域２０の各々に対してＮ個（Ｎは２より大きい整数）の危険度レベル（ＤＬ）のうち、いずれか１つの危険度レベル（ＤＬ）を設定することができる。上記では、上記危険度レベル設定部２１０が上記施術領域２０の各々を３個の危険度レベル（ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３）に区分して設定すると例示したが、これに限定されず、上記危険度レベル設定部２１０は上記施術領域２０の各々に対して４個以上の危険度レベル（ＤＬ）に区分して設定することもできる。

上記危険度レベル設定部２１０は、上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を上記駆動部１３０に提供することができる。上記駆動部１３０は、有線通信及び無線通信のうちの少なくとも１つを用いて上記危険度レベル設定部２１０から上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を受信すれば、受信された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することができる。

上記危険度レベル設定部２１０は、上記施術領域２０の各々が上記危険物３０から離隔した距離に基づいて、上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定することができる。例えば、上記施術領域２０を３個の危険度レベル（ＤＬ）に区分して設定する場合、上記危険度レベル設定部２１０は、上記危険物３０が存在するか、または上記危険物３０から離隔した距離が０．５ｃｍ以下の第１施術領域２１を最も危険度の高い第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定することができる。上記危険度レベル設定部２１０は、上記危険物３０から離隔した距離が０．５ｃｍ超過、１．０ｃｍ以下の第２施術領域２２を上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に比べて低い第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定することができる。上記危険度レベル設定部２１０は、上記危険物３０から離隔した距離が１．５ｃｍ超過の第３施術領域２３を最も危険度の低い第３危険度レベル（ＤＬ３）に設定することができる。

上記危険度レベル設定部２１０は、上記施術領域２０の各々に対して予め設定された距離以内に存在する危険物３０の危険等級に基づいて、上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定することができる。予め設定された距離は施術者または製造者により予め設定できる。例えば、上記施術領域２０を３個の危険度レベル（ＤＬ）に区分して設定する場合、上記危険度レベル設定部２１０は最も危険等級の高い第１危険物が予め設定された距離以内に存在する施術領域２０を最も危険度の高い第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定することができる。上記危険度レベル設定部２１０は、上記第１危険物に比べて危険等級の低い第２危険物が予め設定された距離以内に存在する施術領域２０を上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に比べて低い第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定することができる。例えば、上記第１危険物は上記手術ツール１１０が接触されてはならない大動脈であり、上記第２危険物は上記手術ツール１１０がある程度接触可能な肝でありうる。上記危険度レベル設定部２１０は、最も危険等級の低い第３危険物が予め設定された距離以内に存在する施術領域２０を最も危険度の低い第３危険度レベル（ＤＬ３）に設定することができる。

上記危険度レベル設定部２１０は、上記施術領域２０の各々が上記危険物３０から離隔した距離及び上記施術領域２０の各々に対して予め設定された距離以内に存在する危険物３０の危険等級全てを用いて上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定することもできる。この場合、上記危険度レベル設定部２１０は、上記危険物３０から最も遠く位置して第３危険度レベル（ＤＬ３）に該当する施術領域２０であっても、該当危険物３０の危険等級が高い場合、該当施術領域２０を第２危険度レベル（ＤＬ２）または第１危険度レベル（ＤＬ１）に危険度レベル（ＤＬ）を高めて設定することができる。また、上記危険度レベル設定部２１０は、上記危険物３０から最も近く位置して第１危険度レベル（ＤＬ１）に該当する施術領域２０であっても、該当危険物３０の危険等級が低い場合、該当施術領域２０を第２危険度レベル（ＤＬ２）に危険度レベル（ＤＬ）を低めて設定することができる。

図示してはいないが、上記制御部２００は上記危険度レベル設定部２１０により上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を表示するためのディスプレイ部を含むことができる。この場合、上記ディスプレイ部は上記施術領域２０を危険度レベル（ＤＬ）に基づいて色彩を異にして表示することができる。これによって、施術者はディスプレイ部を肉眼で確認して上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認することができる。

図示してはいないが、上記制御部２００は患部を撮影したイメージを格納する格納部を含むことができる。上記危険度レベル設定部２１０は、上記格納部に格納されたイメージを用いて上記手術領域１０を複数個の施術領域２０に区画し、上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定する。上記イメージは、ＣＴ、ＭＲＩなどの映像装置により獲得されたものでありうる。上記イメージは、２次元または３次元映像に対するものでありうる。上記格納部は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの不揮発性メモリでありうる。上記ディスプレイ部は、上記イメージに上記施術領域２０を危険度レベル（ＤＬ）に基づいて色彩を異にして表示することができる。

図１から図３を参考すると、上記制御部２００は手術経路設定部２２０を含むことができる。

上記手術経路設定部２２０は、上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて手術経路を設定する。上記手術経路設定部２２０は、有線通信及び無線通信のうちの少なくとも１つを用いて上記危険度レベル設定部２１０から上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を受信し、受信された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記手術経路を設定することができる。

上記手術経路設定部２２０は、危険度レベル（ＤＬ）の低い施術領域２０から危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域に手術が遂行されるように手術経路を設定することができる。これによって、本発明に係る手術ロボットシステム１は上記手術ロボット１００が危険度レベル（ＤＬ）の低い施術領域２０に対して、先に手術を完了した後に、危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０に対して手術を遂行するようにすることによって、妨害になる要素が最大限除去された状態で危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０に対して手術が遂行されるように具現できる。したがって、本発明に係る手術ロボットシステム１は、危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０に対して手術を遂行する時に相対的な手術難易度を低めることができる。

図示してはいないが、上記格納部は手術経路設定部２２０により設定された手術経路を格納することができる。上記ディスプレイ部は、施術者が上記手術経路設定部２２０により設定された手術経路が適合するか否かが確認できるように、上記手術経路設定部２２０により設定された手術経路を表示することができる。この場合、上記ディスプレイ部は上記手術経路設定部２２０により設定された手術経路に従って手術をシミュレーションする形態に表示することもできる。施術者が上記手術経路設定部２２０により設定された手術経路を変更した場合、上記格納部は変更された手術経路を格納することができる。上記手術ロボット１００は、上記格納部に格納された手術経路に従って手術を自動で遂行することができる。

図１から図３を参考すると、上記制御部２００は変更部２３０を含むことができる。

上記変更部２３０は自動モード及び協業モード間に手術モードを変更することができる。上記自動モードは、上記手術ロボット１００が上記施術領域２０に対して自動で手術を遂行する手術モードである。本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が位置した施術領域２０に対して自動モードで手術を遂行する場合、上記手術ロボット１００が施術者による操作無しで上記設定された手術経路に従って自動で手術を遂行するように具現される。上記協業モードは、施術者及び上記手術ロボット１００が協業して手術を遂行する遂行モードである。本発明に係る手術ロボットシステム１は、上記手術ツール１１０が位置した施術領域２０に対して協業モードで手術を遂行する場合、上記手術ロボット１００が施術者の操作に従って動作して手術を遂行するように具現される。この場合、上記駆動部１３０は施術者が加える力の強さ及び力の方向に対応するようにロボットアーム１２０が動作するように上記ロボットアーム１２０を動作させることができる。

上記変更部２３０は、上記施術領域２０の各々に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、手術モードを自動モード及び協業モード間に自動で変更することができる。例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２において自動モードで手術を遂行してから上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定された第１施術領域２１に移動すれば、上記変更部２３０は上記手術モードを自動モードから協業モードに自動で変更することができる。

上記変更部２３０は、施術者から提供される入力信号に従って手術モードを自動モード及び協業モード間に自動で変更することもできる。この場合、上記変更部２３０は上記手術ツール１１０が位置する施術領域２０が以前に比べて危険度レベル（ＤＬ）が相異する施術領域２０に変更された場合、上記施術者に手術モードを変更するか否かを確認するメッセージを上記ディスプレイ部に表示することができる。

例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２において自動モードで手術を遂行してから上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定された第１施術領域２１に移動すれば、上記変更部２３０は施術者に手術モードを自動モードから協業モードに変更するか否かを確認するメッセージを上記ディスプレイ部に表示することができる。この場合、施術者が上記ディスプレイ部を通じて手術モードを変更するための入力信号を入力すれば、上記変更部２３０は手術モードを自動モードから協業モードに変更することができる。

図１から図３を参考すると、本発明に係る手術ロボットシステム１が上記変更部２３０を含む場合、上記駆動部１３０は駆動機構１３１及び負荷機構１３２を含むことができる。

上記駆動機構１３１は、上記手術モードが自動モードの場合、上記ロボットアーム１２０を動作させるための駆動速度を調節することができる。これによって、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が位置する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することができる。

例えば、上記手術ツール１１０が上記第３危険度レベル（ＤＬ３）に設定された第３施術領域２３から上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２に移動した場合、上記手術モードが自動モードであれば、上記駆動機構１３１は上記ロボットアーム１２０を移動させるモータの回転速度を減少させることによって、上記ロボットアーム１２０を動作させるための駆動速度を減少させることができる。

上記負荷機構１３２は、上記手術モードが協業モードの場合、施術者が上記ロボットアームを動作させる過程で作用する負荷を調節することができる。これによって、上記駆動部１３０は上記手術ツール１１０が位置する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することができる。

例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２から上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定された第１施術領域２１に移動した場合、上記手術モードが協業モードであれば、上記負荷機構１３２は上記ロボットアーム１２０を移動させるモータに連結される減速ギアを変更させることによって、施術者が上記ロボットアームを動作させる過程で作用する負荷を増加させることができる。これによって、上記負荷機構１３２は施術者が加える力の強さ及び力の方向に比べて上記ロボットアーム１２０が移動する距離が短く、上記ロボットアーム１２０が移動する速度が遅いように負荷を増加させることができる。即ち、上記負荷機構１３２は施術者が上記ロボットアーム１２０を移動させる過程で感じる重さを増加させることができる。上記負荷機構１３２は、上記ロボットアーム１２０に装着された油圧ダンパーを用いて施術者が上記ロボットアームを動作させる過程で作用する負荷を増加させることもできる。

以下、本発明に係る手術ロボット制御方法の好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。

図１から図４を参考すると、本発明に係る手術ロボット制御方法は、手術ロボット１００を用いて手術を遂行するためのものである。本発明に係る手術ロボット制御方法は、前述した本発明に係る手術ロボットシステム１を通じて遂行できる。本発明に係る手術ロボット制御方法は、次のような構成を含む。

まず、施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認する（Ｓ１０）。このような工程（Ｓ１０）は、上記手術ロボット１００が位置する施術領域２０が変更された場合に、上記手術ロボットシステム１が、変更された施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認することによりなされることができる。上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）は、上記危険度レベル設定部２１０により設定されたものでありうる。上記制御部２００は、上記手術ツール１１０が手術を遂行するために移動する過程で施術領域２０が変更された場合に、上記格納部から変更された施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認することができる。

次に、施術領域２０が変更されるにつれて、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かを判断する（Ｓ２０）。このような工程（Ｓ２０）は、上記手術ロボットシステム１が変更の以前の施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）、及び変更の以後の施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を相互比較することによりなされることができる。上記危険度レベルが変更されるか否かを判断する工程（Ｓ２０）は、上記制御部２００が、上記手術ツール１１０が変更の以前に位置していた施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）、及び上記手術ツール１１０が変更の以後に位置する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を相互比較することによって遂行できる。

次に、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かが判断された場合、危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記手術ロボット１００を制御する（Ｓ３０）。このような工程（Ｓ３０）は、上記手術ロボットシステム１が変更された施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記手術ロボット１００が動作する速度が調節されるように、上記手術ロボット１００を制御することによりなされることができる。上記手術ロボット１００を制御する工程（Ｓ３０）は、上記駆動部１３０が変更された施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を調節することによって遂行できる。

したがって、本発明に係る手術ロボット制御方法は、上記手術ツール１１０が手術を遂行する施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）に基づいて上記手術ツール１１０が移動する速度を調節することによって、上記手術ロボット１００を用いて遂行する手術に対する安定性を向上させることができるだけでなく、これによって手術が遅れる程度を減らすことによって、施術者及び患者に加えられる苦痛と不便を減少させることができる。

図１から図４を参考すると、上記手術ロボット１００を制御する工程（Ｓ３０）は、次のような工程をさらに含むことができる。

まず、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かを判断した結果、危険度レベル（ＤＬ）が高まった場合、上記手術ロボット１００が動作する動作速度を減少させる（Ｓ３１）。このような工程（Ｓ３１）は、上記手術ロボットシステム１が、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を減少させることによりなされることができる。上記手術ロボット１００が動作する動作速度を減少させる工程（Ｓ３１）は、上記駆動部１３０により遂行できる。例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２から上記第１危険度レベル（ＤＬ１）に設定された第１施術領域２１に移動した場合、上記駆動部１３０は上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を減少させることができる。

次に、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かを判断した結果、危険度レベル（ＤＬ）が維持された場合、上記手術ロボット１００が動作する動作速度を維持させる（Ｓ３２）。このような工程（Ｓ３２）は、上記手術ロボットシステム１が、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を維持させることによりなされることができる。上記手術ロボット１００が動作する動作速度を維持させる工程（Ｓ３２）は、上記駆動部１３０により遂行できる。例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２から上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２に移動した場合、上記駆動部１３０は上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を維持させることができる。

次に、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かを判断した結果、危険度レベル（ＤＬ）が低まった場合、上記手術ロボット１００が動作する動作速度を増加させる（Ｓ３３）。このような工程（Ｓ３３）は、上記手術ロボットシステム１が、上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を増加させることによりなされることができる。上記手術ロボット１００が動作する動作速度を増加させる工程（Ｓ３３）は、上記駆動部１３０により遂行できる。例えば、上記手術ツール１１０が上記第２危険度レベル（ＤＬ２）に設定された第２施術領域２２から上記第３危険度レベル（ＤＬ３）に設定された第３施術領域２３に移動した場合、上記駆動部１３０は上記ロボットアーム１２０が動作する動作速度を増加させることができる。

図１から図５を参考すると、上記手術ロボット１００を制御する工程（Ｓ３０）は、次のような工程をさらに含むことができる。

まず、危険度レベル（ＤＬ）が変更されるか否かを判断した結果、危険度レベル（ＤＬ）が高まった場合、手術モードが変更されるか否かを判断する（Ｓ３１１）。このような工程（Ｓ３１１）は、上記手術ロボットシステム１が、手術モードが自動モードから協業モードに変更されるか否かを判断することによりなされることができる。上記手術モードが自動モードから協業モードに変更されるか否かを判断する工程（Ｓ３１１）は、上記変更部２３０により遂行できる。

次に、上記手術モードが上記協業モードに変更された場合、負荷を増加させる（Ｓ３１２）。このような工程（Ｓ３１２）は、上記手術ロボットシステム１が、上記手術ロボット１００が動作する動作速度が減少するように施術者が上記手術ロボット１００を動作させる過程で作用する負荷を増加させることによりなされることができる。上記負荷を増加させる工程（Ｓ３１２）は、上記駆動機構１３１により遂行できる。

次に、上記手術モードが上記自動モードに維持された場合、上記駆動速度を減少させる（Ｓ３１３）。このような工程（Ｓ３１３）は、上記手術ロボットシステム１が、上記手術ロボット１００が動作する動作速度が減少するように上記駆動部１３３の駆動速度を減少させることによりなされることができる。上記駆動速度を減少させる工程（Ｓ３１３）は、上記駆動機構１３１により遂行できる。

図１から図４を参考すると、本発明に係る手術ロボット制御方法は、危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）をさらに含むことができる。上記危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）は、上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認する工程（Ｓ１０）が遂行される以前に遂行できる。

上記危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）は、上記手術ロボットシステム１が上記手術領域１０を複数個の施術領域２０に区画し、区画された施術領域２０の各々に対して危険物３０から離隔した距離に基づいて、Ｎ個の危険度レベル（ＤＬ）のうち何れか１つの危険度レベル（ＤＬ）を設定することによりなされることができる。このような工程（Ｓ４０）は上記危険度レベル設定部２１０により遂行できる。

上記危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）は、上記手術ロボットシステム１が区画された施術領域２０の各々に対して予め設定された距離以内に存在する危険物３０の危険等級に基づいて、Ｎ個の危険度レベル（ＤＬ）のうち何れか１つの危険度レベル（ＤＬ）を設定することによりなされることができる。このような工程（Ｓ４０）は上記危険度レベル設定部２１０により遂行できる。

上記危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）は、上記手術ロボットシステム１が上記施術領域２０の各々が上記危険物３０から離隔した距離及び上記施術領域２０の各々に対して予め設定された距離以内に存在する危険物３０の危険等級全てを用いて上記施術領域２０の各々に対して危険度レベル（ＤＬ）を設定することによりなされることができる。このような工程（Ｓ４０）は、上記危険度レベル設定部２１０により遂行できる。

図１から図４を参考すると、本発明に係る手術ロボット制御方法は、手術経路を設定する工程（Ｓ５０）をさらに含むことができる。

上記手術経路を設定する工程（Ｓ５０）は、上記手術ロボットシステム１が危険度レベル（ＤＬ）の低い施術領域２０から危険度レベル（ＤＬ）の高い施術領域２０に手術が遂行されるように手術経路を設定することによりなされることができる。このような工程（Ｓ５０）は、上記手術経路設定部２２０により遂行できる。上記手術経路を設定する工程（Ｓ５０）は、上記危険度レベル（ＤＬ）を設定する工程（Ｓ４０）が遂行された以後に遂行できる。上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認する工程（Ｓ１０）は、上記手術経路を設定する工程（Ｓ５０）が遂行された以後に遂行できる。上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認する工程（Ｓ１０）は、設定された手術経路に従って上記手術ロボットシステム１が上記手術ロボット１００を用いて手術を始めた以後に遂行できる。上記施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認する工程（Ｓ１０）は、上記制御部２０が、上記手術ロボット１００が設定された手術経路に従って手術を遂行する過程で施術領域２０が変更された場合、変更された施術領域２０に対して設定された危険度レベル（ＤＬ）を確認することによって遂行できる。

以上で説明した本発明は、前述した実施形態及び添付した図面に限定されるものでなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形、及び変更が可能であるということは本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にあって明らかである。

Claims (3)

1. 複数個の施術領域に区画された手術領域において施術領域の各々に対して手術を遂行するための手術ツールと、
   前記手術ツールが装着されるロボットアームと、
   前記ロボットアームを動作させるための駆動部と、を含み、
   前記施術領域に対して自動で手術を遂行する自動モードと、前記施術領域に対して施術者と協業して手術を遂行する協業モードとの間で、手術モードを変更する変更部をさらに含み、
   前記駆動部は、前記手術モードが前記自動モードの場合に、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが高くなれば前記手術ツールが移動する速度を減少させるように、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが維持されるときには前記手術ツールが移動する速度を維持するように、かつ、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが低くなれば前記手術ツールが移動する速度を増加させるように、前記ロボットアームを動作させるための駆動速度を調節する駆動機構と、前記危険度レベルが高くなり、かつ、前記手術モードが前記自動モードから前記協業モードに変更される場合に、施術者が前記ロボットアームを動作させる過程で作用する負荷を増加させる負荷機構と、
   を含むことを特徴とする、手術ロボットシステム。
2. 前記手術領域を複数個の施術領域に区画し、区画された施術領域の各々に対して、Ｎ個（Ｎは２より大きい整数）の危険度レベルのうち何れか１つの危険度レベルを設定する危険度レベル設定部をさらに含み、
   前記危険度レベル設定部は、前記施術領域の各々が危険物から離隔した距離と、前記施術領域の各々に対して予め設定された距離以内に存在する危険物の危険等級とのうち少なくとも１つを用いて、前記施術領域の各々に対して危険度レベルを設定することを特徴とする、請求項１に記載の手術ロボットシステム。
3. 複数個の施術領域に区画された手術領域において施術領域の各々に対して手術を遂行するための手術ツールと、
   前記手術ツールが装着されるロボットアームと、
   前記ロボットアームを動作させるための駆動部と、
   前記施術領域の各々に対して設定された危険度レベルに基づいて手術経路を設定する手術経路設定部と、
   前記施術領域に対して自動で手術を遂行する自動モードと、前記施術領域に対して施術者と協業して手術を遂行する協業モードとの間で、手術モードを変更する変更部を含み、
   前記駆動部は、前記手術モードが前記自動モードの場合に、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが高くなれば前記手術ツールが移動する速度を減少させるように、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが維持されるときには前記手術ツールが移動する速度を維持するように、かつ、前記手術ツールが位置する施術領域に対して設定された危険度レベルが低くなれば前記手術ツールが移動する速度を増加させるように、前記ロボットアームを動作させるための駆動速度を調節する駆動機構と、前記危険度レベルが高くなり、かつ、前記手術モードが前記自動モードから前記協業モードに変更される場合に、施術者が前記ロボットアームを動作させる過程で作用する負荷を増加させる負荷機構を含み、
   前記手術経路設定部は、危険度レベルの低い施術領域から危険度レベルの高い施術領域に手術が遂行されるように、手術経路を設定することを特徴とする、手術ロボットシステム。

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