JP7061166B2 - 内視鏡用システムの構成要素 - Google Patents
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Description
にしたがう。ここで、pおよびqはマスタおよびスレーブ作業空間750、752内の位置であり、PおよびQはそれぞれマスタおよびスレーブ作業空間750、752であり、fは、pとqとの間の最小距離の条件下で集合Pから集合Qにポイントをマッピングする関数である。
第1の欠点は、取り外しの時点で腱の位置を固定することにより、器具の遠位先端が取り外し時にその現在の位置にロックされることである。器具は、医療部位に達するために管腔を通り抜けなければならない。器具の遠位先端が取り外しの時点でまっすぐでなかった場合、または把持ジョー等の遠位先端の作動可能要素が管腔の直径を越えて突出する場合には、器具を管腔から取り除くことが困難または不可能にさえなる。
なお、本発明の実施の態様は、つぎのとおりである。
[1]
内視鏡用システムの内視鏡用外科用器具コントローラであって、前記内視鏡用システムは内視鏡用外科用器具を含み、前記内視鏡用外科用器具は、
駆動機構と、
前記駆動機構により作動させられる末端関節であって、前記内視鏡用外科用器具の遠位端に配置される、末端関節と、
を含み、前記内視鏡用システムは、
前記駆動機構と電気通信する入力デバイスであって、前記入力デバイスの動きが前記末端関節の前記作動を引き起こす、入力デバイス、
をさらに含み、前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
少なくとも1つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを含む少なくとも1つのメモリであって、前記少なくとも1つのメモリと前記コンピュータプログラムコードとは、前記少なくとも1つのプロセッサを用いて、前記内視鏡用外科用器具コントローラに少なくとも、
前記入力デバイスの動きに起因する信号を検出させ、前記信号は、前記入力デバイスが動かされている先のマスタ作業空間内の直交座標位置を提供し、前記マスタ作業空間は前記入力デバイスが中で動かされることができる境界を提供し、
受け取られた直交座標位置を、前記マスタ作業空間の直交座標位置と、前記末端関節が中で作動させられることができる境界を提供するスレーブ作業空間の直交座標位置と、前記マスタ作業空間内の各直交座標位置を前記スレーブ作業空間内の少なくとも1つの直交座標位置にマッピングするマッピングテーブルとを含むデータベースに対して処理させ、
受け取られた直交座標位置に対する前記スレーブ作業空間内の一致する直交座標位置を決定させ、
前記末端関節を前記スレーブ作業空間内の前記一致する直交座標位置に作動させるよう前記駆動機構に指令させる、
ように構成される、少なくとも1つのメモリと、
を含む、内視鏡用外科用器具コントローラ。
[2]
前記マスタ作業空間内の複数の前記直交座標位置が前記スレーブ作業空間内の直交座標位置にマッピングされる、[1]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[3]
前記マスタ作業空間内の前記複数の前記直交座標位置がマッピングされる前記スレーブ作業空間内の前記直交座標位置は、前記マスタ作業空間内の前記複数の前記直交座標位置の各々に対して前記スレーブ作業空間内の最も良く一致する直交座標位置を提供する、[2]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[4]
内視鏡用システムの内視鏡用外科用器具コントローラであって、前記内視鏡用システムは内視鏡用外科用器具を含み、前記内視鏡用外科用器具は、
駆動機構と、
前記駆動機構により作動させられる末端関節であって、前記内視鏡用外科用器具の遠位端に配置される、末端関節と、
を含み、前記内視鏡用システムは、
前記駆動機構と電気通信する入力デバイスであって、前記入力デバイスの動きが前記末端関節の前記作動を引き起こす、入力デバイス、
をさらに含み、前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
少なくとも1つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを含む少なくとも1つのメモリであって、前記少なくとも1つのメモリと前記コンピュータプログラムコードとは、前記少なくとも1つのプロセッサを用いて、前記内視鏡用外科用器具コントローラに少なくとも、
前記末端関節が中で作動させられることができる境界を提供するスレーブ作業空間内の可動トレーサを作製させ、前記可動トレーサは、前記入力デバイスが動かされることに応答して前記スレーブ作業空間内でシフトすることにより前記入力デバイスを追跡するように構成され、
前記入力デバイスの動きに起因する信号を検出させ、
前記可動トレーサを前記スレーブ作業空間内のある直交座標位置にシフトさせ、前記シフトの距離は、前記入力デバイスの前記動きの前および後のマスタ作業空間内の前記入力デバイスの直交座標位置に依存し、前記マスタ作業空間は、前記入力デバイスが中で動かされることができる境界を提供し、
前記シフト後の前記スレーブ作業空間内の前記可動トレーサの前記直交座標位置に前記末端関節を作動させるよう前記駆動機構に指令させる、
ように構成される、少なくとも1つのメモリと、
を含む、内視鏡用外科用器具コントローラ。
[5]
前記内視鏡用外科用器具コントローラは、前記可動トレーサを作製する際に前記スレーブ作業空間と前記マスタ作業空間とが格納されたデータベースに問い合わせるようにさらに構成される、[4]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[6]
前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記入力デバイスを追跡するように前記可動トレーサを構成するときに前記入力デバイスを前記可動トレーサにリンクする、
ようにさらに構成される、[4]または[5]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[7]
前記入力デバイスが前記スレーブ作業空間の外である前記マスタ作業空間の領域内で動くとき、前記可動トレーサは前記スレーブ作業空間の外周に隣接してまたは沿って動く、[6]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[8]
前記内視鏡用システムは、
前記入力デバイスに連結されたフィードバック力モジュールであって、前記入力デバイスを前記スレーブ作業空間の前記境界の中に対応する前記マスタ作業空間の領域内に保つ抵抗力を生み出すように構成される、フィードバック力モジュール、
をさらに含み、前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記入力デバイスが前記スレーブ作業空間の前記境界に対応する前記マスタ作業空間の前記領域の外へさらに動くほど前記抵抗力を増加させるために前記フィードバック力モジュールに信号を伝送する、
ようにさらに構成される、[1]~[7]のいずれか一つに記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[9]
前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記フィードバック力モジュールにより生み出される前記抵抗力の前記増加の大きさを計算し、
前記抵抗力の前記増加の前記計算された大きさに応答して前記関節装備または前記末端関節を作動させるために印加されるトルク限界を調節するように前記駆動モータまたは前記駆動機構にコマンドを送る、
ようにさらに構成される、[8]に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[10]
前記直交座標位置は、三次元空間における位置を提供する、[1]~[9]のいずれか一つに記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[11]
前記マスタ作業空間は、前記スレーブ作業空間よりも大きい容積を有する、[1]~[10]のいずれか一つに記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[12]
前記内視鏡用外科用器具は、前記末端関節に連結されたエフェクタをさらに含み、前記エフェクタは、アーム、グリッパまたは電気焼灼術プローブのいずれか1つである、[1]~[11]のいずれか一つに記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[13]
前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記入力デバイスの向きの変化により前記関節装備または前記末端関節の対応する向きの変化がもたらされるように前記入力デバイスの向きを前記関節装備または前記末端関節の向きと同期させる、
ようにさらに構成される、[1]~[12]のいずれか一つに記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
[14]
内視鏡用外科用器具の腱を作動させるためのモータシャフトを連結するためのアダプタであって、
ハウジングと、
前記腱が周りに巻回するドラムであって、前記ハウジングに回転可能に連結されるドラムと、
前記ドラムにトルクを印加するように設けられるエネルギ蓄積機構と、
を含む、アダプタ。
[15]
前記エネルギ蓄積機構は、前記腱を前記ドラムの周りに巻回する方向に前記トルクを印加するように置かれる、[14]に記載のアダプタ。
[16]
前記エネルギ蓄積機構の一端は前記ドラムに連結され、前記エネルギ蓄積機構の反対端は前記ハウジングに連結される、[14]または[15]に記載のアダプタ。
[17]
前記エネルギ蓄積機構は、前記ドラムの一部分の周りに配置される、[1]~[16]のいずれか一つに記載のアダプタ。
[18]
前記エネルギ蓄積機構は、前記ドラムのいずれかの端に配置される、[14]~[16]のいずれか一つに記載のアダプタ。
[19]
前記エネルギ蓄積機構は、前記印加されるトルクが前記腱に約0.5~3Nの張力を引き起こすように設計される、[14]~[18]のいずれか一つに記載のアダプタ。
[20]
前記エネルギ蓄積機構は、弾性的可撓性部材または液圧デバイスを含む、[14]~[19]のいずれか一つに記載のアダプタ。
[21]
前記弾性的可撓性部材は、捻りバネである、[20]に記載のアダプタ。
[22]
前記捻りバネは、ぜんまい構成、コイル構成または軸方向に捩れた構成のいずれか1つを有する、[21]に記載のアダプタ。
[23]
前記コイル構成の前記捻りバネは、少なくとも14の縦横比を有する、[22]に記載のアダプタ。
[24]
前記腱が係合する少なくとも1つの溝をさらに含み、前記少なくとも1つの溝は、前記ドラムの一部分の上に提供される、[14]~[23]のいずれか一つに記載のアダプタ。
[25]
前記溝は前記ドラムの直径に沿って延在する、[24]に記載のアダプタ。
[26]
前記ドラム上に形成されるネジ山をさらに含み、前記ネジ山は、前記腱が係合する複数の前記溝を提供する、[24]または[25]に記載のアダプタ。
[27]
輸送内視鏡を装着するための内視鏡取り付け面を有するベースであって、前記輸送内視鏡により担持されるロボット部材を作動させるための駆動機構を装着するための駆動機構取り付け面をさらに有するベースと、
前記ベースが回転可能に連結されるプラットフォームと、
を含む、輸送内視鏡ドッキングステーション。
[28]
前記プラットフォームに対する前記ベースの回転を促進するように設けられるロータリ機構をさらに含む、[27]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[29]
前記ロータリ機構は、前記ベースと前記プラットフォームとの間に配置される、[28]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[30]
前記ロータリ機構は、前記ベースと前記ベースの前記駆動機構取り付け面に隣接する前記プラットフォームの一部分との間、前記ベースと前記ベースの前記内視鏡取り付け面に隣接する前記プラットフォームの一部分との間、またはその両方に配置される、[29]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[31]
前記ロータリ機構は、ボールベアリング装備、ローラベアリング装備、および潤滑ワッシャ装備のうちのいずれか1つ以上である、[28]~[30]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[32]
前記プラットフォームに対する前記ベースの前記回転をロックするように配置されるロック機構をさらに含む、[27]~[31]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[33]
前記ロック機構を前記ベースに連結するコネクタをさらに含む、[32]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[34]
前記コネクタは、タイミングベルト装備、ギア装備、またはアームリンケージのうちのいずれか1つを含む、[33]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[35]
前記ロック機構は、摩擦係合を通じて前記ベースをロックするように構成される電気的に作動するデバイスを含む、[31]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[36]
前記ロック機構は、初期設定で前記ベースをロックするように構成される、[35]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[37]
前記ロック機構は、ブレーキパッド、クランプならびにラッチおよびボールト装備のいずれか1つ以上を含む、[32]~[36]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[38]
前記ベースの回転を減衰させるための減衰機構をさらに含む、[33]~[37]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[39]
前記減衰機構は、ロータリ摩擦ディスク構成、ロータリ摩擦ギアラック構成、空気式ロータリダンパ構成または粘弾性構成のいずれか1つを有するロータリダンパを含む、[38]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[40]
前記ロータリダンパは、前記ロック機構を前記ベースに連結する前記コネクタに連結される、[39]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[41]
前記ベースに取り外し可能に取り付けられる前記アダプタの一端の中心を通って走る軸が、前記ベースの前記回転の軸と揃えられる、[27]~[40]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[42]
前記ベースは、前記駆動機構のアクチュエータアセンブリが連結されるスタンドをさらに含み、前記アクチュエータアセンブリは、前記ロボット部材を作動させるための少なくとも1つのアクチュエータを含む、[27]~[41]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[43]
前記アクチュエータアセンブリは、アダプタが連結されるアダプタ取り付け面を含み、前記アダプタは、前記アクチュエータを前記ロボット部材に連結するためのものである、[42]に記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
[44]
前記駆動機構の少なくとも一部分は前記ベースと一体であり、前記駆動機構の残りは前記駆動機構の前記一体化された部分に取り外し可能に取り付け可能である、[27]~[43]のいずれか一つに記載の輸送内視鏡ドッキングステーション。
Claims (8)
- 内視鏡用システムの内視鏡用外科用器具コントローラであって、前記内視鏡用システムは内視鏡用外科用器具を含み、前記内視鏡用外科用器具は、
駆動機構と、
前記駆動機構により作動させられる末端関節であって、前記内視鏡用外科用器具の遠位端に配置される、末端関節と、
を含み、前記内視鏡用システムは、
前記駆動機構と電気通信する入力デバイスであって、前記入力デバイスの動きが前記末端関節の前記作動を引き起こす、入力デバイス、
をさらに含み、前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
少なくとも1つのプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを含む少なくとも1つのメモリであって、前記少なくとも1つのメモリと前記コンピュータプログラムコードとは、前記少なくとも1つのプロセッサを用いて、前記内視鏡用外科用器具コントローラに少なくとも、
前記入力デバイスの動きに起因する信号を検出させ、前記信号は、前記入力デバイスが動かされている先のマスタ作業空間内の直交座標位置を提供し、前記マスタ作業空間は前記入力デバイスが中で動かされることができる境界を提供し、
受け取られた前記マスタ作業空間内の直交座標位置を、前記マスタ作業空間の直交座標位置と、前記末端関節が中で作動させられることができるスレーブ作業空間内の境界を提供するスレーブ作業空間の直交座標位置と、前記マスタ作業空間内の各直交座標位置を前記スレーブ作業空間内の少なくとも1つの直交座標位置にマッピングするマッピングテーブルとを含むデータベースであって、前記スレーブ作業空間内の各直交座標位置について、前記マッピングテーブルは、前記マスタ作業空間内の複数の直交座標位置を、前記スレーブ作業空間内の当該直交座標位置にマッピングする、データベースに対して処理させ、
受け取られた直交座標位置に対する前記スレーブ作業空間内の一致する直交座標位置を決定させ、
前記末端関節を前記スレーブ作業空間内の前記一致する直交座標位置に作動させるよう前記駆動機構に指令させる、
ように構成される、少なくとも1つのメモリと、
を含む、内視鏡用外科用器具コントローラ。 - 前記マスタ作業空間内の前記複数の前記直交座標位置がマッピングされる前記スレーブ作業空間内の前記直交座標位置は、前記マスタ作業空間内の前記複数の前記直交座標位置の各々に対して前記スレーブ作業空間内の最も良く一致する直交座標位置を提供する、請求項1に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
- 前記内視鏡用システムは、
前記入力デバイスに連結されたフィードバック力モジュールであって、前記入力デバイスを前記スレーブ作業空間の前記境界の中に対応する前記マスタ作業空間の領域内に保つ抵抗力を生み出すように構成される、フィードバック力モジュール、
をさらに含み、前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記入力デバイスが前記スレーブ作業空間の前記境界に対応する前記マスタ作業空間の前記領域の外へさらに動くほど前記抵抗力を増加させるために前記フィードバック力モジュールに信号を伝送する、
ようにさらに構成される、請求項1または請求項2に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。 - 前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記フィードバック力モジュールにより生み出される前記抵抗力の前記増加の大きさを計算し、
前記抵抗力の前記増加の前記計算された大きさに応答して前記関節装備または前記末端関節を作動させるために印加されるトルク限界を調節するように前記駆動モータまたは前記駆動機構にコマンドを送る、
ようにさらに構成される、請求項3に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。 - 前記直交座標位置は、三次元空間における位置を提供する、請求項1~4のいずれか一項に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
- 前記マスタ作業空間は、前記スレーブ作業空間よりも大きい容積を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
- 前記内視鏡用外科用器具は、前記末端関節に連結されたエフェクタをさらに含み、前記エフェクタは、アーム、グリッパまたは電気焼灼術プローブのいずれか1つである、請求項1~6のいずれか一項に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
- 前記内視鏡用外科用器具コントローラは、
前記入力デバイスの向きの変化により前記関節装備または前記末端関節の対応する向きの変化がもたらされるように前記入力デバイスの向きを前記関節装備または前記末端関節の向きと同期させる、
ようにさらに構成される、請求項1~7のいずれか一項に記載の内視鏡用外科用器具コントローラ。
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