JP7178081B2 - 医療用ドローンシステム - Google Patents

Description

本発明は医療機器の位置制御を行う装置及びシステムに関し、より具体的にはドローンを用いて医療機器の位置制御をする装置及びシステムに関するものである。

医療行為中には様々な機器の位置制御が必要となる。例えば腹腔鏡手術では、術者の助手（スコピスト）が腹腔鏡を保持し、患者の腹腔内に挿入して撮影することで術野をモニタに表示させる。術者はモニタを見ながら自ら保持した処置具等を移動させて手術を行う。その際、スコピストは術者が求める視野を先読みしながら腹腔鏡を移動させて適切な術野の画像を表示させる必要がある。さらに、必要に応じて近景・遠景を使い分けるなどの操作が必要な場合もある。

しかしながら、術者が求める視野を常に表示させることは、必ずしも容易ではない。特にスコピストが初心者である場合などには、手ぶれや天地の逆転が生じることもあり、術者による手術の妨げになる状況も少なくない。さらに、近年ではスコピスト役の医師が不足していることも大きな問題となっている。

これに対し、腹腔鏡をマウントして所定の方向を向くように固定する機器である「スコープホルダー」が使用される場合がある。このスコープホルダーを使用した場合には、手振れの心配もなくスコピストが不要となることから、人手が不足しがちな小規模病院等ではその効果が発揮されている。しかしながら、スコープホルダーのセットアップが煩雑であることに加え、手術の進行に応じて腹腔鏡の固定方向を調整する作業が必要であるため、術者に新たな負担を強いる場合があった。さらには、スコープホルダーのアーム類が大きなスペースを占有してしまい、術者の手術中の動きを妨げる場合があった。

上述したとおり、医療現場においては、医療機器の位置制御に関し、術者の意図に沿う位置制御が可能で、セットアップが容易で、且つ術者の手術中の動きを妨げないシステムが求められていた。

図１０はスコープホルダーを用いて腹腔内を観察する際の一般的なシステムを表している。このシステムにおいては、腹腔内を観察するには腹腔鏡９０１を用いて、体内の画像をディスプレイ装置９７３に表示して確認する。具体的には、まず患者の体表面に小径の穴を設けてそこから体内にトロッカー９６１を挿入し、当該トロッカー９６１を介して腹腔鏡９０１の光学視管９１１を体腔内に挿入する。光学視管９１１には観察光学系と照明光学系（不図示）が備えられており、当該観察光学系により観察対象の画像を取得し、撮像素子を備えたカメラヘッド９１２及びビデオプロセッサ９７２を通してディスプレイ装置９７３に表示する。

そして、腹腔鏡９０１は、スコープホルダー９２１により位置決めされている。このスコープホルダー９２１は、手術室の床または手術用ベッド等に固定され、一以上の関節部９２２を有しており、術者または補助者がこの関節部９２２の角度を変更し、適宜固定することで腹腔鏡９０１の位置及び姿勢を決めることが可能となっている。また、このスコープホルダー９２１の関節部９２２の角度は手動で変更、固定されるものの他、電動で変更、固定されるものも存在する。先述のように、スコープホルダー９２１の関節部９２２の角度を手動で変更、固定する場合には、術者または補助者の作業が非常に煩雑になっていた。一方、電動で変更、固定するものにおいては、スコープホルダー９２１自体が大型化し、術者や補助者の動きが妨げられる場合があった。

特開２００１－１１２７０４号公報 特開２００２－０１４２８７号公報 特開２００４－２９８４５８号公報 特開２０１８－００００１５号公報 特開２０１８－０２７７１９号公報

本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、手術室における各医療機器の位置制御の効率化または省スペース化を可能とする技術を提供することである。

前記の課題を解決するために、本発明においては、ドローンを用いて医療機器の位置を制御することとした。より詳細には、本発明は、手術に使用される医療機器を保持する保持部と、推力を発生する推力発生部とを有するドローンと、
前記推力発生部によって発生する推力の大きさ及び方向を調整することにより、前記ドローンの位置を制御する制御部と、
を備え、
前記保持部により保持された前記医療機器の位置を前記手術において所定の位置に制御可能としたことを特徴とする、医療用ドローンシステムである。

本発明によれば、前記ドローンの位置を適切に制御することで、前記保持部により保持された医療機器の位置を手術において必要な位置に制御することができる。これにより、スコープホルダーを使用した場合のような、医療機器の移動毎の煩雑なセットアップ作業を省略することができる。また、スコープホルダーのような、医療機器と手術用ベッドや手術室の床とを連結固定する大型の装置を省略することができ、医療システムの省スペース化を実現することができる。

また、本発明においては、前記制御部による前記ドローンの位置制御が、
前記保持部による前記医療機器の保持位置が外乱に依らず維持されるように、前記ドローンの位置が制御される、静止モードを含むようにしてもよい。

これによれば、手術等の医療行為中に術者、補助者等の使用者（以下、単に使用者ともいう）や物がドローンに衝突することにより、医療機器の位置が一時的に元の位置からずれたとしても、自動的に所定の位置に復帰するようにドローンを制御することができ、予期せぬ外乱によって医療機器の位置がずれたままになってしまうことを防止できる。その結果、使用者がドローンに外乱を与えてしまうことを過度に忌避する必要がなくなり、医療行為に集中することが可能となる。

また、本発明においては、一時的に前記静止モードを無効にする無効スイッチをさらに備え、
前記静止モードにおいて、前記無効スイッチがＯＮされた状態で、前記ドローンの位置が変更され、変更後に前記無効スイッチがＯＦＦされた場合には、
前記ドローンの位置が、前記無効スイッチがＯＦＦされた位置に維持されるように制御されるようにしてもよい。

ここで、手術などの医療行為中においては、頻繁に医療機器の位置を変更する必要が生
じる。この場合には、一旦、静止モードを解除して、ドローンを次の位置まで飛行により移動させて、再度静止モードとすることが考えられる。しかしながら、急ぐ場合等では、使用者、特に術者が直接ドローンを把持して所望の位置まで手動で移動させ、ドローンから手を離した位置にドローンを維持させることが望まれることがある。

これに対し、本発明においては、静止モードにおいて、無効スイッチをＯＮにしてドローンの位置を変更し、変更後に無効スイッチをＯＦＦした場合には、ドローンの位置が、無効スイッチがＯＦＦされた位置に維持されるようにした。これによれば、医療行為中に、医療機器の位置を、使用者の所望の位置までより迅速に変更することができる。例えば、無効スイッチをドローン自体に設けたボタン式のスイッチにしておけば、ドローンを無効スイッチをＯＮにしつつ把持し、所望の場所まで動かした後に手を離すといった簡単な動作で医療機器の位置を所望も位置まで変更することができる。

また、本発明においては、前記医療機器は撮影機能を有し、
前記制御部による前記ドローンの位置制御が、
前記医療機器による撮影領域が所定の撮影対象に追従して移動することで該撮影対象が常に撮影されるように、前記ドローンの位置が制御される、追従モードを含むようにしてもよい。

これによれば、前記医療機器の使用者は常に撮影対象を視認しつつ医療行為を続けることができ、医療行為の効率をさらに向上させることが可能となる。ここで、所定の撮影対象は、例えば医療行為に使用される処置具先端であってもよい。また、特定の臓器や患部等の施術対象であってもよい。なお、この場合には、ＡＩ（ＡｒｔｉｆｉｃａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）により、撮影対象に応じて撮影領域が自動的に変更されるようにしてもよい。例えば処置具先端の種類に応じて、処置具先端付近を自動的に拡大（ズーム）撮影されてもよいし、自動的に俯瞰（オーバーヴュー）撮影されてもよい。

また、本発明においては、前記ドローンを駆動するための電力を供給する電力供給部をさらに備え、
前記電力供給部と前記ドローンとは、別体で構成されるようにしてもよい。これによれば、ドローン自体をより小型化、軽量化することが可能である。なお、このように電力供給部とドローンとの別体構成は、本発明におけるドローンの移動範囲が非常に狭いという特殊性に基づいて実現可能となっている。

また、本発明においては、前記推力発生部により発生される推力を外部から補助する推力補助手段をさらに備えるようにしてもよい。これによれば、ドローンをさらに小型化または簡略化することが可能となる。この推力補助手段は、例えばドローンを上から機械的に引張る、あるいは下から押し上げる手段であってもよい。

より具体的には、ドローンを上から紐状の部材あるいはバネにより吊るす機構であってもよい。また、ドローンを下から弾性部材で支持する機構であってもよい。また、前記ドローンを電磁力により上から引っ張りあるいは下から押し上げる手段であってもよい。なお、このような推力補助手段による補助は、本発明におけるドローンの移動範囲が非常に狭いという特殊性に基づいて実現可能となっている。

また、本発明においては、前記医療機器は腹腔鏡であり、
前記腹腔鏡はトロッカーを介して患者体内に挿入され、
前記ドローンの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記位置検出手段は、前記トロッカーまたは患者の体を基準として、前記ドローンの位置を検出するようにしてもよい。

ここで、医療機器が腹腔鏡の場合には、ドローンが腹腔鏡を保持し、腹腔鏡がトロッカーを介して患者体内に挿入された状態で、腹腔鏡の位置が制御される。この状態においては、ドローンが移動した場合には、腹腔鏡がトロッカーにおける一点を中心に回転するとともに、トロッカーに対して進退運動をする。そして、この場合の腹腔鏡の位置制御の目的は、使用者が要求する、患者の体内の画像を取得することである。

この事情を考慮した場合に、腹腔鏡の位置制御において、トロッカーまたは患者の体とドローンとの位置関係が重要となる。よって、本発明においては、位置検出手段は、トロッカーまたは患者の体を基準として、ドローンの位置を検出するようにした。これによれば、より確実に、目的に沿った腹腔鏡の位置制御を行うことができ、より精度よく、使用者が要求する、患者の体内の画像を取得することが可能となる。なお、ドローンの位置検出の基準は、より具体的には、トロッカーの挿入部（腹腔鏡の挿入穴）としてもよい。あるいは、トロッカーの何れかの部分に設けられたマークであってもよい。また、患者の体表面としてもよい。

本発明における課題を解決するための手段は可能な限り組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、手術室における各医療機器の位置制御の効率化または省スペース化を促進することができる。

本発明の実施例１における医療用ドローンシステムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における医療用ドローンシステムの機能ブロック図を示す図である。 本発明の実施例１におけるドローンの位置制御の基準について説明するための図である。 本発明の実施例１における静止モードについて説明するための図である。 本発明の実施例１における静止モードについて説明するための図である。 本発明の実施例１における静止モードにおける位置制御ルーチンの処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例２における追従モードについて説明するための図である。 本発明の実施例３における医療用ドローンシステムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３における医療用ドローンシステムの機能ブロック図を示す図である。 従来の内視鏡システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。以下の実施例に記載されている構成要素の構造、形状、配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１における医療用ドローン１（以下、単にドローン１ともいう。）を含む、医療用ドローンシステム１０について説明するための図である。図１において光学視管式の腹腔鏡４は、トロッカー６を介して患者の体Ｂ内に挿入される。腹腔鏡４
は、照明光学系であるライトガイドケーブルおよび、観察光学系である対物レンズ、画像伝送用のリレーレンズ等（いずれも不図示）を内蔵する光学視管４ａ、光学視管４ａの基端部に接続され撮像素子を有するカメラヘッド５を有している。カメラヘッド５はビデオプロセッサ７に電気的に接続されビデオプロセッサ７はディスプレイ装置８に電気的に接続されている。腹腔鏡４で撮影された画像はカメラヘッド５の撮像素子（不図示）によって電気信号に変換された後ビデオプロセッサ７に送信され、適宜画像処理された後、ディスプレイ装置８に表示される。

図１において、ドローン１は、ドローン本体１ａに推力発生部としてのプロペラ１ｂが複数基（図１では２基のみ図示している）固定されることにより飛行が可能となっている。また、ドローン本体１ａには、保持部１ｃが設けられ、この保持部１ｃによってドローン本体１ａがカメラヘッド５に固定されている。保持部１ｃのカメラヘッド５への固定方式はねじ固定方式、クランプ方式など特に限定はされないが、不特定の腹腔鏡４に適用可能なように、脱着可能に固定されている。また、保持部１ｃにはピボット部１ｄが設けられており、ドローン本体１ａの角度と、腹腔鏡４の角度が自由に変更可能となるように結合されている。なお、保持部１ｃが固定される部分は腹腔鏡４においてカメラヘッド５に限られないことは当然である。

この医療用ドローンシステム１０において、ドローン１が水平方向に移動した場合には、腹腔鏡４及びトロッカー６がトロッカー６の一点（以下、基準点ともいう）を中心に回転する。また、ドローン１が垂直方向に移動した場合には、トロッカー６に対して腹腔鏡４の光学視管４ａが前後にスライドする。このように、ドローン１が移動した場合には、光学視管４ａの回転運動とトロッカー６に対する進退運動とにより、腹腔鏡４が追従することが可能となっている。そして、ドローン１の位置が変化して、ドローン１と腹腔鏡４との間の角度が変化しても、ピボット部１ｄの作動により、ドローン１の姿勢を水平に保持することが可能となっている。

また、医療用ドローンシステム１０には、ドローン１と有線無線を問わず通信が可能とされており、ドローン１の位置制御等を行う制御部としてのＰＣ２が備えられている。ＰＣ２には入力装置としてのキーボードやマウス等の入力部２ａが備えられており、ドローン１の位置制御モード（後述）を選択可能となっている。また、ドローン１の上部には、ドローン１、腹腔鏡４及びトロッカー６を上側から撮影可能なカメラ３が備えられている。このカメラ３による撮影画像はＰＣ２に入力されドローン１及びトロッカー６の位置を測定することが可能となっている。

図２には、医療用ドローンシステム１０の機能ブロック図を示す。本実施例では、図中破線で囲まれたブロックはドローン１に備えられている。前述のように医療用ドローンシステム１０には、ＰＣ２で実現されドローン１の制御を行う制御部、制御部に使用者によるコマンドが入力される入力部２ａ、全体の位置関係の情報を入手可能なカメラ３が設けられている。また、ドローン１には、制御部との間で信号の授受を行う通信部１２、通信部１２からの指令信号を受けて駆動するモータ等の駆動部１１、駆動部１１の駆動力により回転して推力を発生させるプロペラ１ｂ、ドローン本体１ａの位置に関する物理量を測定して通信部１２を介して制御部に送信するためのセンサ１３が備えられる。また、前述の駆動部１１、通信部１２、センサ１３に電力を供給する電源部１４も備えられている。なお、制御部は必ずしもＰＣ２で実現される必要はなく、タブレット端末、携帯電話、スマートホンの他、専用に構築された回路によって実現されてもよい。

上記のセンサ１３の例としては、赤外線や超音波を発信して反射波を検出することでドローン１の高さを検出する距離センサ、ピボット部１ｄに備えられて腹腔鏡４の角度を検出する角度センサ、トロッカー６に備えられ、トロッカー６に対する光学視管４ａの位置
を検出する位置センサ等が挙げられる。

上記のシステムでドローン１の位置制御をするためのドローン１の水平方向の位置は、カメラ３の撮影画像をＰＣ２において画像解析することにより取得する。ドローン１の垂直方向の位置は、センサ１３としての距離センサによって患者の体Ｂからドローン本体１ａの高さを測定することで取得してもよい。あるいは、カメラ３の撮影画像をＰＣ２において画像解析し、撮影されるドローン１の大きさ等から推測することにより取得してもよい。なお、センサ１３及びカメラ３は本実施例において位置検出手段を構成する。

次に、図３を用いて、ドローン１の位置を検出する際の基準について説明する。図３（ａ）に示す方法においては、上述したように、センサ１３によって患者の体Ｂからの高さを検知する。また、カメラ３によって撮影された画像により、トロッカー６の基準点を算出し、トロッカー６の基準点からの図３（ａ）における横方向（Ｘ方向）と図２における紙面に垂直方向（Ｚ方向）の位置を検出する。

その他、図３（ｂ）に示すように、センサ１３として距離センサの代わりに、ピボット部１ｄに角度センサを設けておき、また、トロッカー６にはトロッカー６と光学視管４ａとの相対位置を測定できる位置センサを設けておいてもよい。この場合には、トロッカー６の基準点からピボット部１ｄの中心までの距離ｒと、光学視管４ａの鉛直線に対する２方向の角度θ、φを検出することで、トロッカー６を基準とした極座標としてドローン１の位置を検知することが可能である。

いずれにせよ、本実施例においては、ドローン１の位置をトロッカー６または患者の体Ｂを基準として検出することとした。腹腔鏡４によって得られる画像は、ドローン１と患者の体Ｂ及び、トロッカー６の位置との位置関係により決定されるので、より正確に、得られる画像を制御することが可能である。ここで、トロッカー６における基準点は、腹腔鏡４の挿入前の画像から取得された、トロッカー６の挿入穴の中心としてもよい。また、高さの基準は、患者の体表面としてもよい。もちろん、特にトロッカー６または患者の体Ｂにおける他の特定の部分を基準として定義しても構わない。

次に、図４及び図５を用いて、ドローン１の位置制御におけるモードの例について説明する。本実施例における医療用ドローンシステム１０では、使用者により、ドローン１の位置制御について入力部２ａから入力することで、様々なモードを選択することが可能である。ここでは、使用者によって、「静止モード」が選択された場合について説明する。

医療用ドローンシステム１０における「静止モード」は、使用者からのモード解除の指令がない限り、ドローン１の位置を一定箇所に維持するモードである。この場合には、図４に示すように、例えば使用者や物がドローン１に接触する等の外乱によってドローン１の位置が一時的に変化したとしても、自動的に元の位置まで戻る。このモードを用いてドローン１の位置制御をすれば、意図しない外乱によって、腹腔鏡４による画像の撮影領域が一旦ずれたとしても、すぐに元の撮影領域に復帰することができ、腹腔鏡手術をより円滑に継続させることが可能である。

次に、図５においては、この「静止モード」において、使用者がドローン１の位置を変更することで異なる画像を得たい場合の動作について説明する。ここでは、ドローン１のドローン本体１ａには無効スイッチとしてのクラッチＳＷ１ｅが設けられているものとする。この場合には、使用者は、クラッチＳＷ１ｅをＯＮしながら（例えば、クラッチＳＷ１ｅを押すようにドローン本体１ａを掴みながら）、手動でドローン１の静止位置を所望の位置まで変更し、手を離してクラッチＳＷ１ｅをＯＦＦする。そうすると、ドローン１は変更後の位置において「静止モード」を継続させる。これによれば、使用者は、腹腔鏡
４による撮影領域を変更したい場合には、簡単な動作で、所望の画像が得られるように腹腔鏡４の位置を制御することが可能である。なお、本実施例における無効スイッチは、必ずしもドローン本体１ａに設けられたクラッチＳＷ１ｅでなくてもよい。例えば、制御部であるＰＣ２において無効スイッチのＯＮ、ＯＦＦを切換えても構わない。

図６には、本実施例の静止モードにおける位置制御ルーチンの一例を示す。本ルーチンは、ＰＣ２のメモリに記憶されたプログラムであり、ドローン１の稼働中は一定間隔で実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されると、Ｓ１０１において、静止モードが選択されているか否かが判定される。ここで、静止モードが選択されていないと判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、静止モードが選択されていると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、この時点におけるドローン１の位置を検出する。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。Ｓ１０３においては、ドローン１の位置がＳ１０２で検出された位置と同一になるように、すなわち、ドローン１が静止するように位置制御がなされる。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においてはクラッチＳＷ１ｅがＯＮされたか否かが判定される。ここで、クラッチＳＷ１ｅがＯＮされていないと判定された場合には、そのまま一旦、本ルーチンを終了する。一方、クラッチＳＷ１ｅがＯＮされたと判定された場合には、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、さらにその時点でのドローン１の位置が検出される。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、クラッチＳＷ１ｅがＯＦＦされたか否かが判定される。ここで、クラッチＳＷ１ｅがＯＦＦされていない、すなわち、ＯＮされ続けていると判定された場合には、Ｓ１０５の処理に戻り、Ｓ１０５及びＳ１０６の処理が繰返し実行される。一方、クラッチＳＷ１ｅがＯＦＦされたと判定された場合には、Ｓ１０７に進む。Ｓ１０７においては、ドローン１の位置がＳ１０５で検出された位置となるように、すなわち、クラッチＳＷ１ｅがＯＦＦされた位置で静止するように位置制御がなされる。Ｓ１０７の処理が終了すると本ルーチンを一旦、終了する。

以上、説明したとおり、本実施例によれば、使用者としては、従来のスコープホルダーのように、煩雑なセッティング作業を行う必要がなくなり、より簡単な動作で、腹腔鏡４の位置を制御し、所望の腹腔鏡画像を得ることができる。また、静止モードを選択することで、使用者や物がドローン１に不用意に接触したとしても、元の位置に自動的に戻すことができ、所望の腹腔鏡画像を自動的に得ることができる。これらにより腹腔鏡手術の効率を向上させることが可能である。

また、本実施例によれば、従来のスコープホルダーのような、腹腔鏡４と手術用ベッドや手術室の床とを連結固定する大型の装置を省略することができ、省スペース化を実現することができる。なお、本発明におけるドローン１の位置の検出方法については、本実施例の方法には限定されない。例えば、ドローン１にＧＰＳ（ＧｒｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載して検出してもよいし、ドローン１にカメラを搭載し、
ドローン１搭載のカメラによる撮影画像を画像処理することで、トロッカー６を基準としたドローン１の位置を検出しても構わない。さらに、トロッカー６から電波や光を発信し、ドローン１で受信することで、トロッカー６を基準としたドローン１の位置を検出しても構わない。また、本実施例では、本発明が腹腔鏡に適用され、適用された腹腔鏡４が光
学視管式である例について説明したが、他の形式の腹腔鏡、例えば撮像素子が先端側に配置されカメラヘッド５が省略された所謂ＴＩＰＯＮ ＳＴＩＣＫタイプの腹腔鏡に対して
も、上記と同様の態様で適用されることが可能である。

＜実施例２＞
次に、実施例２について説明する。本実施例においては、ドローン１の位置制御のモードであって、ドローン１が腹腔鏡４で撮影する撮影対象に追従して動くモードである「追従モード」について説明する。本実施例における医療用ドローンシステム１０及びドローン１のハード構成については実施例１と同様であるので説明は省略する。

本実施例においては、図７に示すように、例えば、腹腔鏡４で撮影される体内の画像に鉗子２０の先端２０ａが映っている状態で、使用者がＰＣ２において「追従モード」を選択する。そして、ＰＣ２上の画像上で鉗子２０の先端２０ａをマウス等の適切なポインティングデバイスによって選択する。その際、ＰＣ２では、例えば画像上の濃度の相違に基づいてエッジ検出処理が行われ、鉗子２０の先端２０ａが選択されたことが認識される。その後は、ドローン１は、鉗子２０の先端２０ａが常に腹腔鏡画像の中央にくるように位置制御される。

これによれば、使用者が最も視覚的に認識したい処置具の先端部分を選択的に常に撮影領域の中央で表示することができ、より円滑且つ効率的に腹腔鏡手術を進めることが可能である。

なお、本実施例においては、「追従モード」を選択する際に、体内の特定の臓器や施術対象部分を選択することで、当該部分が常に撮影領域の中央に位置するようにドローン１の位置制御を行うことも可能である。

また、本実施例においては、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）
により、撮影対象に応じて撮影領域が自動的に変更されるようにしてもよい。例えば、撮影対象と撮影画像の範囲（または倍率）との関係のデータが蓄積され、撮影対象が認識された際に、蓄積データに基づいて、当該撮影対象に適した撮影領域が得られるように撮影倍率が自動的に調整される。より具体的な例としては、撮影対象が鉗子先端であることが認識された場合には、鉗子の先端付近を自動的に拡大（ズーム）撮影することが考えられる。また、例えば撮影対象が洗浄用チューブであることが認識された場合には、腹腔内の広い領域を自動的に俯瞰（オーバーヴュー）撮影することが考えられる。さらには、撮影対象が施術対象の患部と認識された場合には患部付近を自動的に拡大（ズーム）撮影することが考えられる。

＜実施例３＞
次に、図８を用いて本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、ドローン１におけるプロペラ１ｂの推進力を外部から補助する機構を有する例について説明する。

図８に示すように、本実施例においては、先ず、電源部１４はドローン本体１ａとは別体とされており、手術室の所定の場所に設置されている。そして、電源コード１４ａによってドローン本体１ａの各部分に電力を供給することが可能となっている。また、ドローン１は天井２５から補助ワイヤ２２で吊るされた状態となっている。この補助ワイヤ２２は、例えば樹脂製または金属製のワイヤの途中に小さなヤング率を有するつるまきバネ２２ａを挿入したような構成としてもよい。

ここで、ドローン１の移動範囲は、手術において腹腔鏡画像が必要な範囲であるので、
狭い範囲で充分である。また、ドローン１に移動が求められる高さの範囲も極狭い範囲である。よって、手術室の天井からドローン１の飛行高さまでの距離をある程度以上大きく設定することで、補助ワイヤ２２による引張り力を、水平方向に比較的弱く、垂直方向上方について比較的強い略一定値とすることが可能である。

これにより、ドローン１の駆動部１１の垂直方向の推力を一定の力で補助することが可能である。その結果、プロペラ１ｂ及び、駆動部１１をより小型化、軽量化することができ、ドローン１自体を小型化、軽量化することができる。同時に、騒音も小さくすることができる。結果として、ドローン１を腹腔鏡４に取り付けた状態の装置を省スペース化することができ、手術中の使用者の行動自由度を拡大することが可能である。なお、本実施例において補助ワイヤ２２は推力補助手段に相当する。

また、本実施例においては、電源部１４をドローン１とは別体に構成したために、ドローン１をさらに小型化、軽量化することが可能になっている。図９には、この場合の医療用ドローンシステム１０の機能ブロック図を示す。なお、電源部１４は必ずしもバッテリーとする必要はなく、外部の電気系統からコンセントを通じて電力を供給する電力供給部であってもよい。

なお、本実施例においては、ドローン１を補助ワイヤ２２で天井２５から吊るす例について説明したが、ドローン１の推力の補助の方法はこれに限られない。手術室の床側から補助ワイヤで上方に押し上げる構成としてもよいし、電磁力等の非接触力により補助しても構わない。また、補助ワイヤ２２と天井２５との接続部がドローン１の動きとともに水平方向に移動可能に構成しても構わない。また、補助ワイヤ２２は天井２５とは異なるもの、例えば、無影灯（不図示）のブーム、支柱から吊るされてもよい。

また、上記の実施例においては、医療用ドローンシステム１０における構成のいずれをドローン１に搭載するかについて、図２及び図９に示した例を挙げたが、各ブロックの配分についてはこれに限られない。例えば、センサ１３を床または天井などに設置することで、ドローン１をさらに小型、軽量化することが可能である。また、逆に、全ての構成をドローン１内に配置し、全体のシステムを１セット化して取り扱いをより容易にしても構わない。

また、上記の実施例においては、本発明を腹腔鏡４に適用した医療用ドローンシステム１０について説明したが、本発明の適用対象は腹腔鏡４に限られない。例えば手術用の無影灯の他、様々な光源、熱源、超音波源、カメラ、温度カメラ、マイク等にドローン１を結合して位置制御をしても構わない。本発明は、光や熱、電磁波、音波等を入射あるいは出射する機能を有する医療機器に適用することで、顕著な効果を得ることが可能である。

１・・・ドローン
１ｃ・・・保持部
１ｄ・・・ピボット部
１ｅ・・・クラッチＳＷ
２・・・ＰＣ
３・・・カメラ
４・・・腹腔鏡
５・・・カメラヘッド
６・・・トロッカー
１１・・・駆動部
１２・・・通信部
１３・・・センサ
１４・・・電源部
２２・・・補助ワイヤ

Claims (7)

1. 手術に使用される医療機器を保持する保持部と、プロペラの回転によって推力を発生する推力発生部とを有するドローンと、
   前記推力発生部によって発生する推力の大きさ及び方向を調整することにより、前記ドローンの位置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ドローンの位置を変化させて前記保持部により保持された前記医療機器の位置を前記手術において所定の位置に制御可能である
   ことを特徴とする、医療用ドローンシステム。
2. 前記制御部による前記ドローンの位置制御が、
   前記保持部による前記医療機器の保持位置が外乱に依らず維持されるように、前記ドローンの位置が制御される、静止モードを含むことを特徴とする、請求項１に記載の医療用ドローンシステム。
3. 一時的に前記静止モードを無効にする無効スイッチをさらに備え、
   前記静止モードにおいて、前記無効スイッチがＯＮされた状態で、前記ドローンの位置が変更され、変更後に前記無効スイッチがＯＦＦされた場合には、
   前記ドローンの位置が、前記無効スイッチがＯＦＦされた位置に維持されるように制御されることを特徴とする、請求項２に記載の医療用ドローンシステム。
4. 前記医療機器は撮影機能を有し、
   前記制御部による前記ドローンの位置制御が、
   前記医療機器による撮影領域が所定の撮影対象に追従して移動することで該撮影対象が常に撮影されるように、前記ドローンの位置が制御される、追従モードを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の医療用ドローンシステム。
5. 前記ドローンを駆動するための電力を供給する電力供給部をさらに備え、
   前記電力供給部と前記ドローンとは、別体で構成されたことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の医療用ドローンシステム。
6. 前記推力発生部により発生される推力を外部から補助する推力補助手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の医療用ドローンシステム。
7. 前記医療機器は腹腔鏡であり、
   前記腹腔鏡はトロッカーを介して患者体内に挿入され、
   前記ドローンの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
   前記位置検出手段は、前記トロッカーまたは患者の体を基準として、前記ドローンの位置を検出することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の医療用ドローンシステム。

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