JP6622872B2 - 手術用ロボットのマスターコンソール - Google Patents

Description

本発明は、手術用ロボットのマスターコンソールに係り、詳細には、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ：手術を行う医師）の便宜性、及び操作の正確性が向上された手術用ロボットのマスターコンソールに関する。

手術ロボットは、外科医によって行われた手術行為を代替する機能を有するロボットをいう。そのような手術ロボットは、人に比べ、正確であって精密な動作が可能であり、遠隔手術が可能であるという長所を有する。
現在、全世界的に開発されている手術ロボットは、骨手術ロボット、腹腔鏡手術ロボット、定位手術ロボットなどがある。

該手術用ロボットは、一般的に、マスターコンソールとスレーブロボットとから構成される。オペレータがマスターコンソールに具備された操縦レバー（例えば、ハンドル）を操作すれば、スレーブロボットのロボットアームに結合されている手術ツールが操作されて手術が行われる。

該手術用ロボットを利用して手術を行うとき、オペレータが長期間たまった（蓄積された）疲れを解消するため、または手術ツールを交替させなければならない間、オペレータは、マスターコンソールでしばらく休息を取る。一方、マスターコンソールの下には、フットペダルが配置されるので、オペレータの休息中、フットペダルのタッチなしに、安全であって楽に休息を取るためには、足を据え置くための器具が必要である。既存のオペレータは、単純に足をベースに乗せたり、マスターコンソールを離れて脱して休息を取らなければならなかった。しかし、ベースに足を載せれば、誤ってフットペダルをタッチし、手術事故を発生させる危険があり、オペレータがマスターコンソールを離れる場合、手術を再開するために、セッティング（ｓｅｔｔｉｎｇ）を再びしなければならない煩わしさ及び問題点がある。

また、前述のように、マスターコンソール下には、多様な機能のフットペダルが配置されており、オペレータが手術状況に適するフットペダルを踏むことにより、手術ツールを操作することができる。一方、実際の手術状況では、オペレータが、マスターコンソールの上端部に配置されたディスプレイを介して、肉眼で手術状況に集中しなければならないために、誤って間違ったフットペダルを操作する危険がある。

前述の背景技術は、発明者が本発明の導出のために保有していたり、本発明の導出過程で習得したりした技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術とすることはできない。
[先行技術文献]
[特許文献１]韓国公開特許第１０−２０１６−０１３３４８６号公報

本発明は、オペレータの便宜性、及び操作の正確性が向上された手術用ロボットのマスターコンソールを提供することを目的とする。

本発明の一側面は、互いに並んで配置された第１ベース及び第２ベースを有するベース部、並びに前記第１ベースと前記第２ベースとの間に配置されるフットペダルユニットを含み、前記フットペダルユニットは、オペレータの足で操作される少なくとも１以上のフットペダルスイッチ、前記フットペダルスイッチを支持するフットパネル、及び前記フットパネルから外側に延長されるフットレストを具備する手術用ロボットのマスターコンソールを提供する。

また、前記フットペダルユニットは、前記オペレータの身体情報に対応し、前記第１ベースと前記第２ベースとに沿って移動することができる。

また、前記フットレストは、前記ベース部を覆い包むようにも延長される。

また、前記フットレストは、前記ベース部の上面に対して傾斜を有することができる。

また、前記フットペダルユニットは、前記フットパネルの上面に突出し、前記第１ベースと第２ベースとの間に配置されるサブフットレストをさらに含んでもよい。

また、前記サブフットレストは、地面に対して傾斜を有する傾斜面、及び前記傾斜面で突き出される認識突起を具備することができる。

また、前記フットペダルユニットは、前記フットパネルの一面に配置され、外面に第１パターンを有する少なくとも１つの第１スイッチ、及び前記フットパネルの一面に前記第１スイッチと異なる高さに配置され、外面に前記第１パターンと異なる第２パターンを有する少なくとも１つの第２スイッチを具備することができる。

また、前記第１パターン及び前記第２パターンのうち少なくとも一つは、一方向に沿って漸進的に突出量が増大する。

また、前記フットペダルユニットは、左右方向に、前記オペレータ足の位置を感知する第１感知センサ、及び前後方向に、前記オペレータ足の位置を感知する第２感知センサをさらに具備することができる。

また、前記第１スイッチは、前記フットパネルに対して傾斜を有し、前記第２スイッチは、前記フットパネルと並んでも配置される。

また、前記第１スイッチは、前記オペレータの足が後端部を加力して作動するように、回動軸が前端部に配置され、前記第２スイッチは、前記オペレータの足が前端部を加力して作動するように、回動軸が後端部にも配置される。

また、前記第１スイッチは、後端部に向け、前記第１パターンの突出量が増大し、前記第２スイッチは、前端部に向け、前記第２パターンの突出量が増大することができる。

また、前記フットペダルユニットは、前記フットパネルの上部に配置され、外面に互いに反対側に突出した第１突起を有する１対の第１スイッチ、及び前記フットパネルの一面に、前記第１スイッチと異なる高さに配置され、外面に互いに反対側に突出した第２突起を有する１対の第２スイッチを具備することができる。

また、前記フットパネルは、地面に対して第１傾きを有する第１面と、前記第１面と異なる第２傾きを有する第２面と、を具備し、前記第１ベースと前記第２ベースとの間に配置され、前記フットペダルスイッチは、前記第１面に配置される第１タッチセンサを具備する少なくとも１つの第１スイッチ、及び前記第２面に配置される第２タッチセンサを具備する少なくとも１つの第２スイッチを具備することができる。

また、前記第１タッチセンサ及び第２タッチセンサの外面には、それぞれパターンが形成されており、各パターンは、互いに異なる。

本発明によれば、マスターコンソールを操作するオペレータが楽であって容易に足をフットレストに据え置くことができるので、オペレータの疲れを軽減させ、便宜性及び安全性が向上されたマスターコンソールを提供することができる。

また、該マスターコンソールを操作するオペレータが容易であって正確にそれぞれのフットペダルスイッチを認識することができるので、手術用ロボットの操作性及び安全性が向上されたマスターコンソールを提供することができる。

本発明の一実施形態による手術用ロボットの全体構造を示す平面図である。 本発明の一実施形態による手術用ロボットのマスターコンソールを示す斜視図である。 図２のフットペダルユニットを図示する斜視図である。 図３のフットペダルユニットを図示する平面図である。 図４ＡのＡ領域を拡大して図示した正面図である。 図３のフットペダルスイッチの変形例を図示する正面図である。 図２のフットペダルユニットの一部構成を示す構成図である。 本発明の他の実施形態によるフットペダルユニットを概略的に図示する断面図である。 発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニットを図示する図面である。 発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニットを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニットを図示する図面である。 本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニットを図示する図面である。 本発明の他の実施形態による手術用ロボットのマスターコンソールを示す側面図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野で当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、さまざまに異なる形態に具現され、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態による手術用ロボット（１）の全体構造を示す平面図である。

図１を参照すれば、手術用ロボット１は、手術台２に横になっている患者Ｐに手術を行うスレーブロボット１０と、スレーブロボット１０を、オペレータＯが遠隔操縦するようにするマスターコンソール２０と、を含む。また、手術用ロボット１は、ビジョンカート３０を含んでもよい。ビジョンカート３０の表示部３５を介して、補助者Ａが手術の進行状況を確認することができる。

スレーブロボット１０は、１以上のロボットアーム１１を含んでもよい。一般的に、ロボットアームは、人間の腕及び／または手首と類似した機能を有しており、手首部位に所定ツールを付着させることができる装置を含む。本明細書においてロボットアーム１１とは、上膊、下膊、手首、ヒジなどの構成要素、及び前記手首部位に結合される手術用インストルメントなどをいずれも包括する概念と定義することができる。そのようなスレーブロボット１０のロボットアーム１１は、多自由度（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｆｒｅｅｄｏｍ）を有して駆動されるようにも具現される。ロボットアーム１１は、例えば、患者Ｐの手術部位に挿入される手術器具（手術用インストルメント）、該手術器具を手術位置により、ヨー（ｙａｗ）方向に回転させる揺動駆動部、該揺動駆動部の回転駆動と直交するピッチ（ｐｉｔｃｈ）方向に手術器具を回転させるピッチ駆動部、手術器具を長手方向に移動させる移送駆動部、手術器具を回転させる回転駆動部、手術器具の終端部分に設けられて手術病変を切開または切断する手術器具駆動部（ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）を含んで構成される。ただし、ロボットアーム１１の構成は、それらに制限されるものではなく、そのような例示が、本発明の権利範囲を制限するものではないと理解されなければならない。ここで、オペレータＯが操作レバーを操作することにより、ロボットアーム１１が相応する方向に回転、移動するというような実際の制御過程に係わる具体的な説明は、省略する。

スレーブロボット１０は、患者Ｐを手術するために、１以上でもって利用され、互いに独立したスレーブロボット１０によっても具現される。また、前述のように、本発明の実施形態は、腹腔鏡以外の多様な手術用内視鏡（例えば、胸腔鏡、関節鏡、鼻鏡など）が利用される手術に汎用的に使用されるのである。

マスターコンソール２０とスレーブロボット１０とが、必ずしも物理的に独立した別途の装置として分離されなければならないものではなく、一つに統合されて一体型にも構成される。ただし、以下では、説明の便宜のために、マスターコンソール２０とスレーブロボット１０とが物理的に分離された場合を中心に説明する。

マスターコンソール２０は、操作レバー（図示せず）及びディスプレイ部材１２２（図２）を含む。また、マスターコンソール２０は、追加して、外側にオペレータＯの状態を表示することができる外部のディスプレイ装置２５をさらに具備することができる。

詳細には、マスターコンソール２０は、オペレータＯが、両手にそれぞれ把持して操作することができるように、操作レバー（図示せず）を具備する。操作レバーは、２個、またはそれ以上の数量のハンドルによって具現され、オペレータＯのハンドル操作による操作信号が、有線または無線の通信網を介してスレーブロボット１０に伝送され、ロボットアーム１１が制御される。すなわち、オペレータＯのハンドル操作により、ロボットアーム１１の位置移動、回転、切断作業などの手術動作が遂行される。

例えば、オペレータＯは、ハンドル形態の操作レバーを利用し、スレーブロボットアーム１１や手術ツール１２などを操作することができる。そのような操作レバーは、その操作方式により、多様な機構的構成を有することができ、スレーブロボットアーム１１や手術ツール１２などの動作を操作するマスターハンドルと、全体システムの機能を操作するために、マスターコンソール２０に付加されたジョイスティック、キーパッド、トラックボール、タッチスクリーンのような各種入力ツールのように、スレーブロボット１０のロボットアーム１１及び／またはその他手術装備を作動させるための多様な形態によっても具備される。ここで、該操作レバーは、ハンドルの形状に制限されるものではなく、有線通信網または無線通信網のようなネットワークを介して、ロボットアーム１１の動作を制御することができる形態であるならば、いかなる制限もなしにも適用される。

マスターコンソール２０のディスプレイ部材１２２（図２）には、内視鏡を介して撮影される手術部位の映像が、画像イメージで表示される。また、ディスプレイ部材１２２には、所定仮想操作板が、前記内視鏡を介して撮影される映像と共に表示されたり、独立して表示されたりする。
ディスプレイ部材１２２は、オペレータＯが映像を確認することができる多様な形態にも具備される。例えば、オペレータＯの両眼に対応するように、ディスプレイ装置が設けられもする。他の例として、１以上のモニタによって構成され、各モニタに、手術時に必要な情報が個別的に表示されるようにもする。ディスプレイ部材１２２の数量は、表示を必要とする情報の類型や種類などによって多様に決定される。さらに詳細なマスターコンソール２０に係わる説明は、以下で説明する。

ビジョンカート３０は、スレーブロボット１０やマスターコンソール２０に離隔されて設けられ、外部から、手術の進行状況を、表示部３５を介して確認することができる。表示部３５においてディスプレイされる映像は、オペレータＯのディスプレイ部材１２２でディスプレイされる映像と同一でもある。補助者Ａは、表示部３５の映像を確認しながら、オペレータＯの手術作業を補助することができる。例えば、補助者Ａは、手術の進行状態により、必要な手術ツール１２をインストルメントカート３において選んで交替させることができる。

制御部４０は、スレーブロボット１０、マスターコンソール２０及びビジョンカート３０と連結され、それぞれの信号を送受信することができる。制御部４０に係わる具体的な説明は、以下で述べる。

図２は、本発明の一実施形態による手術用ロボットのマスターコンソール１００を示す斜視図である。

図２を参照すれば、マスターコンソール１００は、ベース部１１０、ヘッド部１２０、操作部１３０及びフットペダルユニット１５０を具備することができる。

ベース部１１０は、マスターコンソール１００の外観を形成し、マスターコンソール１００を地面に支持する。ベース部１１０は、ヘッド部１２０に向けて地面から延長される。ベース部１１０の下端には、第１ベース１１１と第２ベース１１２とが並んで設けられもする。

ヘッド部１２０は、マスターコンソール１００の上側に配置され、オペレータＯの頭が挿入されるインサート溝１２１、オペレータＯに手術映像を提供するディスプレイ部材１２２、ファン（ｆａｎ）（図示せず）、オペレータＯの頭位置を感知する頭認識センサ１２３、オペレータＯに音声シグナルを伝達するスピーカ（図示せず）を具備することができる。

操作部１３０は、ハンドル状の操作レバー（図示せず）を利用し、オペレータＯがスレーブロボット１０を操作することができる。操作部１３０の一側には、タッチスクリーン形態の入力装置を具備し、オペレータＯが入力命令を操作することができる。

図３は、図２のフットペダルユニット１５０を図示する斜視図であり、図４Ａは、図３のフットペダルユニット１５０を図示する平面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ領域を拡大して図示した正面図である。

以下において、前方または前端方向は、着席したオペレータＯに近接する方向と定義し、後方または後端方向は、着席したオペレータＯに遠くなる方向と定義する。

図２ないし図４Ｂを参照すれば、フットペダルユニット１５０は、操作部１３０の下に配置され、第１ベース１１１と第２ベース１１２との間に設けられもする。フットペダルユニット１５０は、オペレータＯが足を利用し、入力信号を生成することができる。フットペダルユニット１５０は、フットパネル１５１、フットペダルスイッチ１５２、フットレスト１５３、第１感知センサ１５４及び第２感知センサ１５５を具備することができる。

フットパネル１５１は、第１ベース１１１と第２ベース１１２との間に設けられ、前後方向に階段状にも形成される。フットパネル１５１は、上端に設けられた第１ステップ１５１ａと、下端に設けられた第２ステップ１５１ｂと、を具備することができる。フットパネル１５１は、第１ベース１１１と第２ベース１１２とに沿って、線形移動することができる。例えば、オペレータＯの身体情報により、制御部４０が第１駆動部４１を駆動し、フットパネル１５１を線形（前後方向）移動させ、それにより、オペレータＯは、フットペダルユニット１５０の操作のための最適の位置で手術を進めることができる。

フットペダルスイッチ１５２は、マスターコンソール１００に位置したオペレータＯの足で操作され、少なくとも１以上でもって、フットパネル１５１の一面に配置される。フットペダルスイッチ１５２は、第１ステップ１５１ａに配置される複数個の第１スイッチ１５２ａと、第２ステップ１５１ｂに配置される複数個の第２スイッチ１５２ｂとにも区分される。

第１スイッチ１５２ａと第２スイッチ１５２ｂは、それぞれ表面に、互いに異なるパターンを形成し、オペレータＯは、足の触覚を利用し、各ペダルスイッチの位置及び機能を認識することができる。第１スイッチ１５２ａは、外面に第１パターンＰＡを有することができ、第２スイッチ１５２ｂは、外面に第１パターンＰＡと異なる第２パターンＰＢを有することができる。オペレータＯは、足の触覚を利用し、第１パターンＰＡと第２パターンＰＢとを区分することができるので、手術中、ヘッド部１２０にあるディスプレイ部材１２２から目を離さずに、第１スイッチ１５２ａと第２スイッチ１５２ｂとを区分することができる。

第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、オペレータＯが、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとの位置を区分するために、互いに異なる形状を有する。ただし、第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、図面に図示された特定形状に限定されるものではなく、陽刻及び／または陰刻の多様な形状を有することができる。

第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、オペレータＯの足が加力する位置に配置される。第１パターンＰＡは、オペレータＯの足によって加力される第１スイッチ１５２ａの端部に配置され、第２パターンＰＢは、オペレータＯの足によって加力される第２スイッチ１５２ｂの端部に配置される。オペレータＯが直接加力する領域に、第１パターンＰＡ及び第２パターンＰＢが配置されるので、オペレータＯが容易であって迅速にパターンを認識することができる。

第１スイッチ１５２ａは、第１ステップ１５１ａの一側に、互いに隣接するように配置された第１ペダルスイッチＰ１及び第２ペダルスイッチＰ２を具備することができる。例えば、第１ペダルスイッチＰ１は、手術ツール１２を利用し、バイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）（両極性）方式で切開（ｃｕｔｔｉｎｇ）したり、手術ツールの設定や位置変更のような機能を具現したりすることができる。第２ペダルスイッチＰ２は、手術ツール１２を利用し、モノポーラ（ｍｏｎｏｐｏｌａｒ）（単極性）方式で切開することができる。第１スイッチ１５２ａは、第１ステップ１５１ａの他側に配置された第５ペダルスイッチＰ５を具備することができる。第５ペダルスイッチＰ５は、手術ツール１２のクラッチモードを具現することができる。

第２スイッチ１５２ｂは、第２ステップ１５１ｂの一側に、互いに隣接するように配置された第３ペダルスイッチＰ３及び第４ペダルスイッチＰ４を具備することができる。例えば、第３ペダルスイッチＰ３は、手術ツール１２を利用し、バイポーラ方式で焼灼（cauterization）機能を具現することができる。第４ペダルスイッチＰ４は、手術ツール１２を利用し、モノポーラ方式で焼灼機能を具現することができる。第２スイッチ１５２ｂは、第２ステップ１５１ｂの他側に配置された第６ペダルスイッチＰ６を具備することができる。第６ペダルスイッチＰ６は、内視鏡の機能を具現する手術ツールを操作することができる。詳細には、第６ペダルスイッチＰ６が活性化されれば、ロボットアーム１１の位置は固定され、カメラのフォーカシング、ズーム、移動などの機能が具現されることができる。

フットペダルスイッチ１５２は、フットパネル１５１の側面にも設けられる。例えば、第７ペダルスイッチＰ７は、フットペダルユニット１５０の側面に設けられ、ロボットアーム１１の活性化及び非活性化を調節することができる。以上で述べた第１スイッチＰ１ないし第７ペダルスイッチＰ７の機能は例示的に説明したものであり、前述の説明に限定されるものではなく、で多様な機能を遂行することができる。

第１スイッチ１５２ａの第１パターンＰＡは、同一形状を有することができる。図４Ａのように、第１ペダルスイッチＰ１、第２ペダルスイッチＰ２及び第５ペダルスイッチＰ５は、同一形状の第１パターンＰＡを有する。また、第２スイッチ１５２ｂの第２パターンＰＢは、同一形状を有することができる。第３ペダルスイッチＰ３、第４ペダルスイッチＰ４及び第６ペダルスイッチＰ６は、同一形状の第２パターンＰＢを有する。

フットレスト１５３は、フットパネル１５１から外側にも延長される。フットレスト１５３は、第１ベース１１１と第２ベース１１２とをそれぞれ覆い包むように連結される。フットレスト１５３は、第１ベースを覆い包む第１フットレストと、第２ベースを覆い包む第２フットレストと、を有することができる。

フットレスト１５３は、第１ベース１１１と第２ベース１１２との上面に配置されるフットプレート１５３ａと、第１ベース１１１と第２ベース１１２との内側壁に沿って延長され、フットプレート１５３ａに連結される連結壁１５３ｂと、を具備することができる。フットレスト１５３は、第１ベース１１１と第２ベース１１２との上側に延長されるので、フットパネル１５１より高く設けられもする。

フットプレート１５３ａの上面には、複数個の突起が設けられ、オペレータＯは、フットレスト１５３の位置を容易に認識することができる。オペレータＯの顔は、ヘッド部１２０に位置した状態で、手術進行時、安全を理由に、フットペダルスイッチから足を離す必要がある。そのような場合、オペレータＯは、目でフットレスト１５３の位置を確認することができないが、突起の触覚を利用し、フットレスト１５３の位置を感知することができる。また、図面に図示されていないが、他の実施形態として、フットプレート１５３ａは、通風ホールを具備し、オペレータＯの足に空気を噴射することができる。

フットレスト１５３は、オペレータＯの休息のためや、手術ツールの交替のために、手術作業を一時停止したり中断したりするとき、オペレータＯの足を載せておくことができる。オペレータＯが楽に足を載せてことができるので、手術作業の疲労度を下げることができる。フットレスト１５３は、フットパネル１５１に一体に形成されるので、身体情報によって最適化された位置で、オペレータＯが休息を取ることができる。

フットペダルユニット１５０は、第１感知センサ１５４及び第２感知センサ１５５を具備し、オペレータＯ足の位置を感知することができる。第１感知センサ１５４は、第１方向（ｙ軸）にセンシングし、オペレータＯの足が第１スイッチ１５２ａ及び／または第２スイッチ１５２ｂにおいて、左側または右側の位置にあるかということを感知することができる。レーザ、赤外線などが第１方向に照射されれば、第１感知センサ１５４は、オペレータＯの足が左側または右側にあるかということを感知することができる。第２感知センサ１５５は、第２方向（ｘ軸）にセンシングし、オペレータＯの足が、第１ステップ１５１ａ及び／または第２ステップ１５１ｂに位置するかということを感知することができる。レーザ、赤外線などが第２方向に照射されれば、第２感知センサ１５５は、オペレータＯの足が前後方向のどこにあるかということを感知することができる。

図４Ｃは、図３のフットペダルスイッチの変形例１５２’を図示する正面図である。

図４Ｃを参照すれば、フットペダルスイッチ１５２’は、一方向に沿って、第２パターンＰＢ’の突出量を増大させることができる。第２パターンＰＢ’は、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４との外側方向に、突出量が漸進的に増大する。オペレータＯは、第２パターンＰＢ’の突出方向を感知し、第３ペダルスイッチＰ３または第４ペダルスイッチＰ４であるかということを確認することができる。

図面に図示されていないが、第２パターンＰＢ’は、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４との内側方向に突出量が漸進的に増大することができる。また、第１パターンＰＡも、第１ペダルスイッチＰ１と第２ペダルスイッチＰ２との内側方向または外側方向に、突出量が漸進的に増大することができる。

図５は、図２のフットペダルユニット１５０の一部構成を示す構成図である。

図５を参照すれば、制御部４０は、各駆動部と連結されて駆動信号を生成し、フットペダルユニット１５０の位置を設定することができる。また、制御部４０は、各ペダルスイッチと連結されてペダルスイッチから操作信号を受信し、スレーブロボット１０を駆動させることができる。

制御部４０は、情報保存部４３と連結され、オペレータＯの身体情報に対応し、フットペダルユニット１５０の位置を移動させることができる。一例として、マスターコンソール１００に着席したオペレータＯが、情報保存部４３から身体情報をローディングすれば、制御部４０は、第１駆動部４１を駆動させ、フットペダルユニット１５０の位置を移動させることができる。

制御部４０は、第１感知センサ１５４及び第２感知センサ１５５と連結され、オペレータＯの足の位置を確認することができる。第１感知センサ１５４と第２感知センサ１５５は、オペレータＯの足が、第１ペダルスイッチＰ１ないし第４ペダルスイッチＰ４のうちどこに位置するかということを感知することができる。

本発明の一実施形態による手術用ロボットのマスターコンソール１００は、オペレータＯの疲労感を低減させることができる。フットペダルユニット１５０の一側に、フットレスト１５３が設けられるので、オペレータＯが、一時的に手術作業を中断するとき、オペレータＯが足を容易であって楽に載せることができる。

特に、フットレスト１５３が、フットペダルスイッチ１５２と離隔されて配置されるので、手術作業の中断時、オペレータＯの不注意により、フットペダルスイッチ１５２の動作を防止することができる。また、フットレスト１５３は、ベース部１１０に沿って延長されるので、フットレスト１５３設置のために追加空間が必要ではなく、既存のベース部１１０を活用し、コンパクトに設けられもする。

複雑であって多様な手術を同時に進めたり、交替によって手術ツール１２の機能が変わったりすれば、オペレータＯは、フットペダルスイッチ１５２を変更しなければならない。一例として、オペレータＯが、患者のいずれか１つの手術部位を切開した後、他の部位を焼灼しなければならないならば、オペレータＯは、第１スイッチ１５２ａから第２スイッチ１５２ｂに操作対象を変更しなければならない。他の例として、バイポーラタイ方式の手術ツールを使用していて、モノポーラタイ方式の手術ツールに交替されれば、オペレータＯは、左側の第１ペダルスイッチまたは第３ペダルスイッチから、第２ペダルスイッチまたは第４ペダルスイッチに操作対象を変更しなければならない。

しかし、手術を連続して行うために、オペレータＯがヘッド部１２０に頭が挿入された状態を維持しなければならないので、オペレータＯは、フットペダルスイッチ１５２の各位置を目で確認することができない。もしオペレータＯが、フットペダルスイッチ１５２の位置を確認するために、顔をヘッド部１２０から離せば、手術を進めるために、新たにセッティングしなければならない煩わしさが発生する。

本発明の一実施形態による手術用ロボットのマスターコンソール１００は、フットペダルユニット１５０の第１スイッチ１５２ａと第２スイッチ１５２ｂとが、互いに異なるパターンを有するので、オペレータＯが目で確認せずとも、フットペダルスイッチ１５２の位置を認識することができる。すなわち、オペレータＯは、第１ステップ１５１ａにあるペダルスイッチと、第２ステップ１５１ｂにあるペダルスイッチとを足の触覚で区分することができる。また、オペレータＯは、第１パターンＰＡまたは第２パターンＰＢの突出方向を認識し、左右方向のフットペダルスイッチ１５２’を区分することができる。

本発明の一実施形態による手術用ロボットのマスターコンソール１００は、オペレータＯが、フットペダルスイッチ１５２の位置を正確に認識することができるので、誤作動を防止することができる。

図６は、本発明の他の実施形態によるフットペダルユニットを概略的に図示する断面図である。

図５及び図６を参照すれば、フットペダルユニットは、ベース部１１０において傾斜を有するように形成されるフットプレート１５３’ａを有することができる。フットプレート１５３’ａは、第２駆動部４２が昇降部１５５’を駆動させ、ベース部１１０の上面に対して傾斜を有することができる。
フットプレート１５３’ａの傾斜角度θは、オペレータＯが直接調節するか、あるいは保存されたオペレータＯの身体情報を利用しても設定される。例えば、情報保存部４３に保存された身体情報により、制御部４０が第２駆動部４２を駆動させ、フットプレート１５３ａの傾斜角度θを調節することができる。

図７及び図８は、本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニット２５０を図示する図面である。

図７及び図８を参照すれば、フットペダルユニット２５０は、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとを有するフットパネル２５１、第１スイッチ２５２ａと第２スイッチ２５２ｂとを有するフットペダルスイッチ２５２、連結壁２５３ｂとフットプレート２５３ａとを有するフットレスト２５３、第１感知センサ２５４、第２感知センサ２５５、及び第１サブフットレスト２５６を具備することができる。フットペダルユニット２５０のフットパネル２５１、フットペダルスイッチ２５２、フットレスト２５３、第１感知センサ２５４は、前述の一実施形態のフットペダルユニット１５０のそれぞれ対応構成と同一であるので、それらに係わる詳細な説明は、省略する。

第１サブフットレスト２５６は、両側のフットレスト２５３の間に配置され、フットパネル２５１で上側に突出する。第１サブフットレスト２５６は、フットパネル２５１に配置された複数個のフットペダルスイッチを区分することができる。例えば、第１サブフットレスト２５６は、第１フットペダルスイッチＰ１ないし第４フットペダルスイッチＰ４と、第５フットペダルスイッチＰ５及び第６フットペダルスイッチＰ６とを区分することができる。

第１サブフットレスト２５６は、第１傾斜面２５５ａと第１認識突起２５５ｂとを具備することができる。第１傾斜面２５５ａは、フットペダルユニット２５０の段差に沿って傾くようにも形成される。第１認識突起２５５ｂは、オペレータＯが、足の触覚を利用し、第１サブフットレスト２５６の位置を認識することができる。

第１サブフットレスト２５６は、両側のフットレストのうちいずれか一つに隣接するようにも配置される。第２サブフットレスト２５６は、両側のフットレストのうちいずれか一つに隣接するように配置されるが、第１サブフットレスト２５６と対向するようにも配置される。オペレータＯは、第１サブフットレスト２５６を利用し、さらに楽に足を据え置くことができる。例えば、オペレータＯが一時的に手術を中断するとき、フットレスト２５３のうちいずれか一つと、第１サブフットレスト２５６とに足を置き、容易であって安楽に休息を取ることができる。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、本発明の他の実施形態によるフットペダルスイッチ２５２’を図示する図面である。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃを参照すれば、フットペダルスイッチ２５２’は、第１スイッチ２５２ａと第２スイッチ２５２ｂとが、それぞれ互いに異なる第１パターンＰＡと第２パターンＰＢとを有することができる。第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、外側方向に突出量が増大するように形成され、オペレータＯが、左右方向の位置を容易に認識することができる。

フットペダルスイッチ２５２’は、回動軸が後端に形成され、オペレータＯは、前端ｆ１を加力することになる。第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、オペレータＯが加力するスイッチの前方に配置され、パターンの形状を容易に認識することができる。

第２サブフットレスト２５７は、第１ペダルスイッチＰ１と第２ペダルスイッチＰ２との間と、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４との間とに配置される。すなわち、第２サブフットレスト２５７は、第１方向に、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとを横切って形成される。

第２サブフットレスト２５７は、第２傾斜面２５７ａと第２認識突起２５７ｂとを具備することができる。第２傾斜面２５７ａは、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとに沿って傾くように形成される。第２認識突起２５７ｂにより、オペレータＯは、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとの位置を感知することができる。

第２サブフットレスト２５７は、左右方向のフットペダルスイッチ２５２を区分することができる。オペレータＯは、第２サブフットレスト２５７を利用し、第１ペダルスイッチＰ１と第２ペダルスイッチＰ２とを区分することができ、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４とを区分することができる。また、第２サブフットレスト２５７は、高さ方向のフットペダルスイッチ２５２を区分することができる。オペレータは、第２認識突起２５７ｂを認識し、第１スイッチ２５２ａと第２スイッチ２５２ｂとの相対的な位置を認識することができる。

オペレータＯは、第２サブフットレスト２５７を利用し、さらに楽に足を据え置くことができる。例えば、オペレータＯが、一時的に手術を中断するとき、フットレスト１５３のうちいずれか一つと、第２サブフットレスト２５７とに足を置き、容易であって安楽に休息を取ることができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチ３５２を図示する図面である。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すれば、フットペダルスイッチ３５２は、第１スイッチ３５２ａと第２スイッチ３５２ｂとを具備し、突起を具備することができる。

第１スイッチ３５２ａは、第１ステップ１５１ａに配置され、互いに反対側面に突出した第１突起を有し、第２スイッチ３５２ｂは、第２ステップ１５１ｂに互いに反対側面に突出した第２突起を有する。第１突起と第２突起は、第１方向（ｙ軸）に沿って並んで整列される。

詳細には、第１ペダルスイッチＰ１の右側には、第１壁Ｗ１が突起状に突出し、第２ペダルスイッチＰ２の左側には、第２壁Ｗ２が突起状に突出する。第３ペダルスイッチＰ３の右側には、第３壁Ｗ３が突起状に突出し、第４ペダルスイッチＰ４の左側には、第４壁Ｗ４が突起状に突出する。

オペレータＯは、第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２との位置を感知し、第１ペダルスイッチＰ１と第２ペダルスイッチＰ２とを区分し、第３壁Ｗ３と第４壁Ｗ４との位置を感知し、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４とを区分することができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチ３５２’を図示する図面である。

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すれば、フットペダルスイッチ３５２’は、図１０Ａと反対方向に突起が突出する。すなわち、第１ペダルスイッチＰ１の左側には、第１壁Ｗ１が突起状に突出し、第２ペダルスイッチＰ２の右側には、第２壁Ｗ２が突起状に突出する。第３ペダルスイッチＰ３の左側には、第３壁Ｗ３が突起状に突出し、第４ペダルスイッチＰ４の右側には、第４壁Ｗ４が突起状に突出する。

オペレータＯは、第１壁Ｗ１と第２壁Ｗ２との位置を感知し、第１ペダルスイッチＰ１と第２ペダルスイッチＰ２とを区分し、第３壁Ｗ３と第４壁Ｗ４との位置を感知し、第３ペダルスイッチＰ３と第４ペダルスイッチＰ４とを区分することができる。

図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルスイッチ４５２を図示する図面である。

図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃを参照すれば、フットペダルスイッチ４５２は、第１ステップ１５１ａの一面に傾斜を有するように配置され、外側に、第１パターンＰＡを有する第１スイッチ４５２ａと、第２ステップ１５１ｂの一面にフラットに配置され、第１パターンＰＡと異なる第２パターンＰＢの複数個の第２スイッチ４５２ｂを具備することができる。

第１スイッチ４５２ａは、オペレータＯの足が、後端部ｂ１を加力して作動するように、回動軸Ｈが前端部に配置される。第１パターンＰＡは、オペレータＯが容易に感知するように、後端部ｂ１に行くほど突出量が増大する。第２スイッチ４５２ｂは、オペレータＯの足が前端部ｆ１を加力して作動するように、回動軸Ｈが後端部に配置される。第２パターンＰＢは、オペレータＯが容易に感知するように、前端部ｆ１に行くほど突出量が増大する。

他の実施形態として、第１スイッチ４５２ａは、後端部ｂ１に向け、第１パターンＰＡの直径が増大し、第２スイッチ４５２ｂは、前端部ｆ１に向け、第２パターンＰＢの直径が低減する。

第１スイッチ４５２ａの加力する位置は、後端であり、第２スイッチ４５２ｂの加力する位置は、前端であるので、オペレータＯは、加力位置を区分し、第１スイッチ４５２ａと第２スイッチ４５２ｂとを区分することができる。また、第１スイッチ４５２ａと第２スイッチ４５２ｂとの突出方向や突出量が互いに反対であるので、オペレータＯは、突出方向や突出量を区分し、第１スイッチ４５２ａと第２スイッチ４５２ｂとを区分することができる。

オペレータＯは、第１スイッチ４５２ａと第２スイッチ４５２ｂとが互いに異なる傾斜角度を有するので、両者を容易に区分することができる。また、第１スイッチ４５２ａが傾斜を有するので、オペレータＯが足を載せた状態で、容易に第１スイッチ４５２ａの後端を加力することができる。

第３サブフットレスト４５６は、第１ステップ１５１ａと第２ステップ１５１ｂとの間にも配置される。第３サブフットレスト４５６は、第２方向（ｘ軸）に延長され、第１スイッチ４５２ａと第２スイッチ４５２ｂとを区別することができる。

第３サブフットレスト４５６は、オペレータＯにクッション感を提供することができるので、オペレータＯが楽に第１スイッチ４５２ａを加力することができる。すなわち、オペレータＯのかかとが第３サブフットレスト４５６に支持されるので、楽にフットペダルスイッチ４５２を操作することができる。

オペレータＯは、第３サブフットレスト４５６を利用し、さらに楽に足を据え置くことができる。例えば、オペレータＯが一時的に手術を中断するとき、第３サブフットレスト４５６に足を置き、容易であって安楽に休息を取ることができる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるフットペダルユニット５５０を図示する図面である。

図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すれば、本発明の他の実施形態によるフットペダルユニット５５０は、オペレータＯのタッチが感知されれば、それに該当する信号を生成するタッチセンサを利用し、フットペダルスイッチ５５２を構成することができる。言い換えれば、本発明の他の実施形態によるフットペダルユニット５５０は、オペレータＯの動作によって変形が起こる機構的なスイッチを具備せず、オペレータＯのタッチを感知することにより、入力命令を操作することができる。このとき、オペレータＯは、タッチセンサ外面に形成された第１パターンＰＡまたは第２パターンＰＢを介して、各ペダルのスイッチの位置及び機能を認識することができる。

具体的には、フットペダルユニット５５０は、地面に対して、第１傾きを有する第１面１５１ｃと、第１面１５１ｃから延長され、第１傾きと異なる第２傾きを有する第２面１５１ｄとを含んでもよい。図示されているように、第１面１５１ｃの第１傾きは、第２面１５１ｄの傾くより大きくなる。そのような傾き配差を介して、フットペダルユニット５５０は、段差を有さずにも、オペレータＯが、第１スイッチ５５２ａと第２スイッチ５５２ｂとを区分することができる。

フットペダルスイッチ５５２は、第１面１５１ｃに配置される第１タッチセンサを具備し、第１タッチセンサの外面に、第１パターンＰＡを有する複数個の第１スイッチ５５２ａと、第２面１５１ｄに配置される第２タッチセンサを具備し、第２タッチセンサの外面に第１パターンＰＡと異なる第２パターンＰＢを有する複数個の第２スイッチ５５２ｂとを具備することができる。ここで、第１タッチセンサと第２トチセンサは、圧力によってタッチを感知する加圧式タッチセンサでもある。ただし、本発明の技術的思想は、それに制限されるものではなく、静電方式のタッチセンサを利用することができるということは言うまでもない。

第１パターンＰＡと第２パターンＰＢは、オペレータＯの足が加力する位置に配置される。オペレータＯは、前述の機構的な変形によって入力命令を感知するスイッチと異なり、タッチのような小さい圧力でも、フットペダルスイッチ５５２を利用し、入力命令を操作することができる。第１パターンＰＡ及び第２パターンＰＢのうち少なくとも一つは、一方向に沿って漸進的に突出量が増大する。

一方、第１スイッチ５５２ａの第１タッチセンサと、第２スイッチ５５２ｂの第２トチセンサは、それぞれ第１面１５１ｃ及び第２面１５１ｄと一体型に形成されるか、あるいは同一平面上にも配置される。オペレータＯのタッチが感知されれば、第１タッチセンサまたは第２タッチセンサは、操作信号を生成し、制御部４０は、各ペダルスイッチと連結され、ペダルスイッチから操作信号を受信し、スレーブロボット１０を駆動させることができる。

また、制御部４０は、操作信号が受信されれば、オペレータＯに音声信号を提供するスピーカ（図示せず）、または振動信号を提供する振動モータ（図示せず）を駆動させ、タッチに対するフィードバックを付与することにより、オペレータＯの認識性を向上させることができる。このとき、図示されていないが、振動モータ（図示せず）は、第１スイッチ５５２ａまたは第２スイッチ５５２ｂと隣接するように配置され、各ペダルスイッチの操作により、互いに異なる振動を介して、ペダルスイッチの位置をオペレータＯが認識することができる。

そのようなフットペダルスイッチ５５２は、機構的隙間露出を最小化させることができ、単純な形状を具現することができ、医療装備の衛生環境を向上させることができる。特に、突出形態の機構的なペダルが必要ではなく、オペレータＯが平面上に足を自然に位置させることができ、それを介して、オペレータＯの疲労度を最小化させることができる。

図１４は、本発明の他の実施形態による手術用ロボットのマスターコンソールを示す斜視図である。

図１４を参照すれば、マスターコンソール３００は、ベース部１１０、ヘッド部１２０、操作部１３０、フットペダルユニット１５０及びフットレスト３４０を具備することができる。

フットレスト３４０は、ベース部１１０の一側に設けられ、オペレータＯの操作により、フットペダルユニット１５０の上部に開かれる。例えば、オペレータＯが、フットレスト３４０の一側を加力すれば、畳まれているフットレスト３４０が開かれ、フットペダルユニット１５０の上部にも配置される。フットレスト３４０は、フットペダルスイッチを覆うように活性化されるので、オペレータＯが誤ってフットペダルスイッチを加力することを防止することができる。

本明細書においては、本発明について、限定された実施形態を中心に説明したが、本発明の範囲内で、多様な実施形態が可能である。また、説明されていないが、均等な手段も、また本発明にそのまま結合されるものと言えるのである。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものである。

本発明の手術用ロボットのマスターコンソールは、例えば、医療関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１ 手術用ロボット
１０ スレーブロボット
２０，１００ マスターコンソール
４０ 制御部
１１０ ベース部
１２０ ヘッド部
１３０ 操作部
１５０ フットペダルユニット
１５１ フットパネル
１５２ フットペダルスイッチ
１５３ フットレスト
１５４ 第１感知センサ
１５５ 第２感知センサ

Claims (6)

1. 互いに並んで配置された第１ベース及び第２ベースを有するベース部と、
   前記第１ベースと前記第２ベースとの間に配置されるフットペダルユニットと、を含み、
   前記フットペダルユニットは、
   オペレータの足で操作される少なくとも１以上のフットペダルスイッチと、
   前記フットペダルスイッチを支持するフットパネルと、
   前記フットパネルから外側に延長されるフットレストと、を備え、
   前記フットペダルスイッチは、
   前記フットパネルの一面に配置され、外面に第１パターンを有する少なくとも１つの第１スイッチと、
   前記フットパネルの一面に、前記第１スイッチと異なる高さに配置され、外面に前記第１パターンと異なる第２パターンを有する少なくとも１つの第２スイッチと、を備え、
   前記フットペダルユニットは、
   左右方向に、前記オペレータ足の位置を感知する第１感知センサと、
   後方向に、前記オペレータ足の位置を感知する第２感知センサと、をさらに備える、手術用ロボットのマスターコンソール。
2. 前記フットレストは、前記ベース部を覆い包むように延長されることを特徴とする請求項１に記載の手術用ロボットのマスターコンソール。
3. 前記フットレストは、前記ベース部の上面に対して傾斜を有することを特徴とする請求項１に記載の手術用ロボットのマスターコンソール。
4. 前記フットペダルユニットは、
   前記フットパネルの上面に突出し、前記第１ベースと第２ベースとの間に配置されるサブフットレストをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の手術用ロボットのマスターコンソール。
5. 前記第１スイッチは、前記フットパネルに対して傾斜を有し、前記第２スイッチは、前記フットパネルと並んで配置されることを特徴とする請求項１に記載の手術用ロボットのマスターコンソール。
6. 前記第１スイッチは、前記オペレータの足が後端部を加力して作動するように、回動軸が前端部に配置され、
   前記第２スイッチは、前記オペレータの足が前端部を加力して作動するように、回動軸が後端部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の手術用ロボットのマスターコンソール。
   

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