JP6654180B2 - 遠隔操作装置及び遠隔手術システム - Google Patents
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Description
もよい。
手術室において、手術の傷口及び医療機器が病原菌及び異物により汚染されることを防ぐため、清潔操作が行われる。この清潔操作においては、清潔区域及び清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。そして、塵や埃等の異物が落ちている可能性が高い床面から一定の高さまでの区域は、原則、汚染区域として扱い、清潔領域から除外される。この区域は、通常、床面から70cmの高さまでの区域である。
本発明は、このような清潔操作に関する知見に関連するものである。
図1は、本発明の実施の形態に係る遠隔手術システム100の構成例を示す斜視図である。
図1に示すように、遠隔手術システム100は、低侵襲手術を実施するシステムである。遠隔手術システム100は、患者側手術装置1と遠隔操作装置2とを含む。患者側手術装置1によって実行されるべき動作態様指令が外科医等の術者Oにより遠隔操作装置2に入力されると、遠隔操作装置2は動作態様指令を患者側手術装置1に送信する。そして、患者側手術装置1は、遠隔操作装置2から送信された動作態様指令に応答して、術具等を取り扱う。このように、遠隔手術システム100は、遠隔操作装置2からインストゥルメントアーム3等を遠隔的に操作することによって、低侵襲手術を実施するシステムである。
患者側手術装置1は、遠隔手術システム100と患者Pとのインターフェースを構成する。患者側手術装置1は、患者が横たわる手術台111の傍らに配置される。
遠隔操作装置2は、遠隔手術システム100と術者Oとのインターフェースを構成し、インストゥルメントアーム3、インストゥルメント12、カメラアーム4、内視鏡カメラプローブ13(図4参照)を術者Oが操作するための装置である。すなわち、遠隔操作装置2は、術者Oによって入力されたインストゥルメントアーム3、インストゥルメント12、カメラアーム4、及び内視鏡カメラプローブ13によって実行されるべき動作態様指令を患者側手術装置1に対して送信することができるように構成されている。また、遠隔操作装置2は、内視鏡カメラプローブ13によって撮影された画像を表示することができるように構成されている。遠隔操作装置2は、例えば、手術台111の傍らに設置される
が、別室などに設置することも可能である。
方向(術者Oから見て左右方向)に延在する軸線(第1軸L1)周りに揺動可能に支持脚41に取り付けられ、少なくとも図3Aに示す支持脚41から斜め上前方に延びる起立角度位置P1とこの起立角度位置P1から前方に回動した図3Bに示す倒伏角度位置P2との間の任意の角度位置に下側支持部42を位置させることができるように構成されている。この支持脚41と下側支持部42の基端部42aとが接続されている部分が第1関節JT1を構成し、起立角度位置P1及び倒伏角度位置P2は、第1関節JT1の関節角度により規定される。
例えば上方又は下方にそれぞれ略15cm(合計略30cm)動かすことができるように構成されている。この場合、動作倍率が1/2であれば、インストゥルメントアーム3は上下方向に合計略15cm動かすことができるように構成され、遠隔手術システム100の操作性を良好に保つことができる。
式を適用してもよい。
図4に示すように、制御器6は、例えば、CPU等の演算器を有する制御部66と、ROM及びRAM等のメモリを有する記憶部67とを備えている。制御器6は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。
する。そして、制御部66は、遠隔操作部32に入力された動作態様指令がインストゥルメントアーム3によって実行されるべき動作態様指令であると判断すると、当該動作態様指令をインストゥルメントアーム3に対して送信する。これによって、遠隔操作装置2は、患者側手術装置1のインストゥルメントアーム3を制御し、インストゥルメント12の移動及び位置決めを行う。
図6Aは、立位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。
ハンドル52の操作領域Aは、全体が床面から70cm以上の清潔区域に収まるよう構成することができる。したがって、インストゥルメントアーム3を用いた処置と術者Oによる手技による処置とを切り替えながら行う手術においては、遠隔操作装置2に立位適応形態をとらせることにより、操作ハンドル及び術者の手の汚染を防止することができ、術者は起立した状態のまま、改めて清潔操作を行うことなく素早く操作ハンドルをそのまま術具に持ち替えて手術を行うことができる。
図6Bは、座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。
遠隔操作装置2の寸法等を具体的に設計するために、「1988 ANTHROPOM
ETRIC SURVEY OF U.S. ARMY PERSONNEL:METHODS
AND SUMMARY STATISTICS(1988)」に記載されている測定データを用いた。
センターの設計―第4部:ワークステーションの配置及び寸法」では5パーセンタイルと95パーセンタイルの人間モデルを使用することが規定されている。
次に、遠隔操作装置2の動作例を説明する。
図11は、実施の形態2に係る遠隔手術システム200の遠隔操作装置202を示す側面図である。
なお、本実施形態において、支持機構231は、支持脚41、スライド機構201、下側支持部42、及び上側支持部43により構成される例を示したが、下側支持部42と上側支持部43は一体として支持部とし、第2関節JT2を無くしても構わない。さらに、表示部の角度を調節するための第3関節JT3を無くすことも可能である。これらの場合、立位姿勢と座位姿勢の適応形態を、一体化した支持部の上下移動によってのみ変更することとなる。
図13Aは、実施の形態3に係る遠隔手術システム300を示す斜視図であり、遠隔操作装置2が座位適応形態をとる状態を示す図である。図13Bは、実施の形態3に係る遠隔手術システム300を示す斜視図であり、遠隔操作装置2が立位適応形態をとる状態を示す図である。
いるが、図14に示すように、座位適応形態において術者Oが表示装置333又は他の表示部334を見ながら手術を行うことを排除しているわけではない。例えば、長時間表示部33を見ながら手術を行うことにより術者Oが疲労を感じた場合、表示部33に代えて外部表示装置333や角度調節をした他の表示部334を見ながら手術を行えば、術者Oは姿勢を変更して手術を行うことができ、術者Oの疲労を緩和することができる。
JT1 第1関節
JT2 第2関節
JT3 第3関節
O 術者
P 患者
P1 起立角度位置
P2 倒伏角度位置
P3 拡開角度位置
P4 縮閉角度位置
1 患者側手術装置
2 遠隔操作装置
3 手術マニピュレータ
4 サーボマニピュレータ
5 セットアップジョイントアーム
6 制御器
7 基台
11 可動部
12 術具
13 内視鏡カメラプローブ
31 支持機構
32 遠隔操作部
33 表示部
33a 左眼用表示部
33b 右眼用表示部
34 操作対象切替操作部
35 姿勢操作部
36 操作べダル
41 支持脚
42 下側支持部
42a 基端部
42b 先端部
43 上側支持部
43a 基端部
44 関節駆動部
45 第1関節駆動部
46 第2関節駆動部
47 第3関節駆動部
51 操作アーム
51a 基端部
52 ハンドル
61 立位適応形態遷移ボタン
62 座位適応形態遷移ボタン
63 高さ位置調節ボタン
64 前後位置調節ボタン
66 制御部
67 記憶部
100 遠隔手術システム
111 手術台
Claims (17)
- シャフトの先端部にエンドエフェクタを備えたインストゥルメントを保持する手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、
所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行される前記インストゥルメントの移動を含む前記動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、
操作者が立位で操作するのに適応した第1形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第2形態との間で、相互に形態を変形する姿勢変更指令が入力される姿勢操作部と、
制御部と、を備え、
前記操作者により前記姿勢操作部を介して前記姿勢変更指令が入力された場合には、前記制御部は、前記操作ハンドルによる操作を無効化する、若しくは前記動作態様指令の送信を無効化するように構成され、
前記操作ハンドルを支持する支持機構を更に備え、
前記支持機構は、前記第1形態と前記第2形態との間で遷移可能に構成され、
前記第1形態は、前記遠隔操作装置が設置される床面から所定の高さ以上に設定された清潔区域に前記操作ハンドルの前記操作領域が収まるように前記支持機構が前記操作ハンドルを保持する形態であり、
前記第2形態は、前記清潔区域よりも下方の区域に前記操作ハンドルの前記操作領域の少なくとも一部が位置するように前記支持機構が前記操作ハンドルを保持する形態である、遠隔操作装置。 - 前記清潔区域は、前記床面から70cm以上に設定されている、請求項1に記載の遠隔操作装置。
- シャフトの先端部にエンドエフェクタを備えたインストゥルメントを保持する手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、
所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行される前記インストゥルメントの移動を含む前記動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、
操作者が立位で操作するのに適応した第1形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第2形態との間で、相互に形態を変形する姿勢変更指令が入力される姿勢操作部と、
制御部と、を備え、
前記操作者により前記姿勢操作部を介して前記姿勢変更指令が入力された場合には、前記制御部は、前記操作ハンドルによる操作を無効化する、若しくは前記動作態様指令の送信を無効化するように構成され、
前記操作ハンドルを支持する支持機構を更に備え、
前記支持機構は、支持脚と、水平方向に延在する第1軸を介して基端部が前記支持脚に取り付けられ前記第1軸周りに揺動可能な下側支持部と、水平方向に延在する第2軸を介して基端部が前記下側支持部の先端部に取り付けられ前記第2軸周りに揺動可能な上側支持部とを含み、
前記操作ハンドルは、前記下側支持部の後方に位置するように前記下側支持部に取り付けられる、遠隔操作装置。 - 前記下側支持部は、前記支持脚から斜め上前方に延びる起立角度位置と前記起立角度位置から前方に回動した倒伏角度位置との間で揺動可能であり、前記上側支持部は、前記起立角度位置に位置する前記下側支持部の先端部から斜め上後方に延びる拡開角度位置と、該拡開角度位置よりも前記下側支持部と成す角の角度が小さい縮閉角度位置との間で揺動可能である、請求項3に記載の遠隔操作装置。
- 前記第1軸と前記第2軸は、略平行である、請求項3又は4に記載の遠隔操作装置。
- 前記第1形態は、前記下側支持部が前記起立角度位置に位置し且つ前記上側支持部が前記拡開角度位置に位置する形態であり、該第1形態において前記遠隔操作装置が設置される床面から85cm以上の第1高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持し、前記第2形態は、前記下側支持部が前記倒伏角度位置に位置し且つ前記上側支持部が前記縮閉角度位置に位置する形態であり、該第2形態において前記第1高さ位置から48cm以上下方の第2高さ位置に前記操作領域の前記中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する、請求項4に記載の遠隔操作装置。
- シャフトの先端部にエンドエフェクタを備えたインストゥルメントを保持する手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、
所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行される前記インストゥルメントの移動を含む前記動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、
操作者が立位で操作するのに適応した第1形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第2形態との間で、相互に形態を変形する姿勢変更指令が入力される姿勢操作部と、
制御部と、を備え、
前記操作者により前記姿勢操作部を介して前記姿勢変更指令が入力された場合には、前記制御部は、前記操作ハンドルによる操作を無効化する、若しくは前記動作態様指令の送信を無効化するように構成され、
前記操作ハンドルを支持する支持機構と記憶部とを更に備え、
前記支持機構は、支持脚と、前記支持脚に対する高さ位置を前記第1形態と前記第2形態との間で変更可能である支持部と、前記支持部を前記第1形態と前記第2形態との間で駆動する駆動部と、を備え、
前記記憶部は、前記第1形態に係る前記支持部の高さ位置に係る第1高さ情報、及び前記第2形態に係る前記支持部の高さ位置に係る第2高さ情報を記憶しており、
前記操作者により前記姿勢操作部を介して前記第1形態に変形させる前記姿勢変更指令が入力された場合には、前記制御部が前記第1高さ情報を前記記憶部から読み出して、前記支持脚に対する前記支持部の高さ位置を変更するように駆動部を制御し、前記操作者により前記姿勢操作部を介して前記第2形態に変形させる前記姿勢変更指令が入力された場合には、前記制御部が前記第2高さ情報を前記記憶部から読み出して、前記支持脚に対する前記支持部の高さ位置を変更するように駆動部を制御する、遠隔操作装置。 - 前記記憶部は、操作者毎の前記第1形態を規定する情報及び前記第2形態を規定する情報を記憶可能である、請求項7に記載の遠隔操作装置。
- 前記支持部を前記支持脚に対し上下方向にスライド可能に接続するスライド機構を更に備える、請求項7又は8に記載の遠隔操作装置。
- 内視鏡カメラプローブが撮影した画像を表示する表示部を備え、
前記支持機構は、前記第1形態と前記第2形態のそれぞれにおいて、前記操作ハンドルに対する前記表示部の相対的な位置を変更可能に前記表示部を支持する、請求項1乃至9の何れかに記載の遠隔操作装置。 - 前記表示部は、水平方向に延在する軸線周りに回動可能に前記支持機構に取り付けられている、請求項10に記載の遠隔操作装置。
- 前記表示部は前記第1形態において前記操作者が視認するのに適した高さに設けられ、前記第2形態においては前記表示部とは異なる他の表示装置が用いられるように構成した、請求項10又は11に記載の遠隔操作装置。
- 前記他の表示装置が角度調整可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項12に記載の遠隔操作装置。
- 記憶部を更に備え、
前記記憶部は、操作者毎の前記第1形態を規定する情報及び前記第2形態を規定する情報を記憶可能である、請求項1乃至6、10乃至13の何れかに記載の遠隔操作装置。 - 前記遠隔操作装置が前記第2形態をとる状態における前記操作ハンドルの前記操作領域の下限の高さ位置は、前記遠隔操作装置が前記第1形態をとる状態における前記操作ハンドルの前記操作領域の下限の高さ位置よりも48cm以上下方である、請求項1乃至14の何れかに記載の遠隔操作装置。
- 請求項12又は13に記載の遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置の外部に設置された前記他の表示装置とを含む、遠隔手術システム。
- 請求項1乃至15の何れかに記載の遠隔操作装置と、前記手術マニピュレータを含み、前記動作態様指令に応答して前記手術マニピュレータを動作させる患者側手術装置と、を含む遠隔手術システム。
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