JP7461379B2 - 外科用ロボットシステムを試験するための試験ユニット - Google Patents

Description

本発明は、外科用ロボットシステムの少なくとも一部分を試験するための試験ユニットに関する。特に、本発明は、外科用ロボットシステムの１つ以上のサブシステムに、外科用ロボットシステムのそれらのサブシステムを試験するために結合するための試験ユニットに関する。

手術を補助および実施するためにロボットを使用することが知られている。図１は、基部１０８およびアーム１０２からなる、典型的な外科用ロボット１００を例示する。器具１０５は、アームに結合される。基部は、ロボットを支持し、それ自体が、例えば、手術室の床、手術室の天井、またはトロリーに堅固に取り付けられている。アームは、基部と器具との間に延在する。アームは、その長さに沿って、外科用器具を患者に対して所望の場所に位置特定するために使用される複数の可撓性関節１０３によって関節式に連結されている。外科用器具は、ロボットアームの遠位端１０４に取り付けられる。外科用器具は、外科手術部位にアクセスするように、ポート１０７で患者１０１の身体を貫通する。例示されるように、その遠位端において、器具は、医療的手技で係合するためのエンドエフェクタ１０６を含む。「器具」という用語は、外科手術部位を撮像するための内視鏡を包含し、電気外科手術器具を含む。

外科用ロボット１００は、図２に示されるオペレータコンソール２００を介して、オペレータ（例えば、外科医）によって遠隔制御される。オペレータコンソール２００は、外科用ロボット１００と同じ部屋（例えば、手術室）内、またはそこから遠隔に位置してもよい。オペレータコンソール２００は、アーム１０２および／またはそれに取り付けられた器具１０５の状態を制御するための入力装置２０２、２０４を含む。入力装置２０２、２０４は、ハンドグリップ、または平行グラムリンケージに装着されたハンドコントローラであってもよい。制御システムは、ハンドコントローラの動きを制御信号に変換して、外科用ロボットのアーム、関節および／または器具エンドエフェクタを移動させる。オペレータは、いつ電気外科手術ツールを起動（通電）するかを選択することができる。制御システムは、電気外科手術ツールが通電されることを決定し得、それに応じてさらなる制御信号を生成し得る。

オペレータコンソール２００はまた、ディスプレイ２０６を含む。ディスプレイ２０６は、入力装置２０２、２０４を操作するユーザに対して可視的であるように配設される。ディスプレイは、外科手術部位のビデオストリーム（例えば、内視鏡ビデオ）を表示するために使用される。

いくつかの外科処置は、いくつかの外科用ロボットを必要とする場合があり、各々が、外科手術部位で他のものと同時に使用される器具または他の器具を担持する。図３は、患者３０８上の共通のワークスペースで動作する複数のロボット３０２、３０４、３０６を有する外科用ロボットシステム３００を例示している。例えば、外科用ロボットは、内視鏡外科手術（例えば、腹腔鏡手術）でしばしば使用され、これはまた、低侵襲手術と呼ばれ得る。当業者に既知であるように、外科医は、内視鏡手技中に、口または鼻孔などであるがこれに限定されない、身体の小さな切開または自然な開口部を通して内視鏡を挿入する。内視鏡は、外科医が、同じ切開／開口部を通して、または異なる切開／開口部を通して、自身のツールを誘導するのを助けるために使用される、ビデオモニタ（例えば、ディスプレイ２０６）にリアルタイム画像を送信する、取り付けられたカメラを有する剛直または可撓性の管である。内視鏡は、外科医が、関連エリアを切開して露出させることを必要とせずに、身体の関連エリアを詳細に視認することを可能にする。この技術は、外科医が、患者の体内を見ること、および従来の切開手術に別途必要とされるよりもはるかに小さい切開部を通して手術することを可能にする。したがって、典型的なロボット内視鏡手術では、１つの外科用ロボットアームに取り付けられた内視鏡、ならびに１つ以上の他の外科用ロボットアームに取り付けられた、一対の把持器および／またはハサミなどの、１つ以上の他の外科用器具が存在する。

内視鏡は、内視鏡に電力およびデータ接続を提供するために、それが装着されているロボットアーム、またはロボットシステムの別の部位とインターフェース接続し得る。電力接続は、内視鏡の関節接続および／または内視鏡の光に電力を提供し得る。データ接続は、内視鏡を制御するための制御信号を提供し得る。内視鏡は、静止画像および／または動画（ビデオ）をキャプチャし得る。データ接続は、例えば、表示および／または記憶のために、画像が内視鏡からオペレータコンソールに転送されることを好適に可能にする。

内視鏡ビデオに加えて、テレメトリデータを含むデータが、ロボットアーム（およびロボットアームに結合された器具）とオペレータコンソールとの間で渡され得る。そのようなデータは、ロボットアームおよび器具の動作をもたらすための制御信号、ならびにアームおよび／または器具上に位置するセンサによって生成される検知されたデータを含み得る。したがって、データは、ロボットシステムの状態に関連し得る。ロボットシステムの状態をより柔軟な様式で決定することができることが有用である。

この概要は、以下で詳細な説明でさらに記述される概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、特許請求された主題の主要な特徴または必須の特徴を識別することを意図しておらず、特許請求された主題の範囲を制限するために使用することも意図していない。

本発明の態様によると、外科用ロボットシステムを試験するための外科用ロボット試験ユニットであって、外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、第１の信号を受信し、かつ受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、試験ユニットが、
第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
第１のサブシステムの第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、試験ユニットが、第１のサブシステムの能力を越えて第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、エミュレートされた信号が、第１の信号の第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
第２のサブシステムで受信するために、生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
エミュレートされた信号に対する第２のサブシステムの応答を示す第２のサブシステムから応答信号を受信することと、
受信された応答信号を分析することと、
分析に基づいて、第２のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニットが提供される。

試験ユニットが、受信された応答信号を予想される信号と比較することによって、受信された応答信号を分析するように構成され得る。第１の特性挙動の境界が、最大信号値を含み得、試験ユニットが、最大信号値超の値を有するエミュレートされた信号を生成するように構成され得る。

第１の特性挙動の境界が、最小信号値を含み得、試験ユニットが、最小信号値未満の値を有するエミュレートされた信号を生成するように構成され得る。

試験ユニットが、第１の信号の値の第１の範囲を包含する値の範囲にわたって、エミュレートされた信号を生成するように構成され得る。

第１の特性挙動の境界は、第１の信号の再現性指標を含み得、試験ユニットは、示された再現性を超える再現性を有するエミュレートされた信号を生成するように構成され得る。再現性指標が、標準偏差を含み得、試験ユニットが、再現性指標よりも小さい標準偏差を有するエミュレートされた信号を生成するように構成され得る。

第１の特性挙動の境界が、第１の信号の値の変化率を含み得、試験ユニットが、境界変化率超および／または未満の変化率を有するエミュレートされた信号を生成するように構成され得る。

試験ユニットが、一組のエミュレートされた信号から１つ以上のエミュレートされた信号を生成するように構成され得、一組のエミュレートされた信号の各エミュレートされた信号が、第１のサブシステムによって生成され得る信号を表す。

試験ユニットは、
第２のサブシステムをエミュレートすることであって、
第１のサブシステムで受信するための第２のサブシステムの第２の信号を表すさらなるエミュレートされた信号を生成することであって、第２の信号が、第２の特性挙動を有し、試験ユニットが、第２のサブシステムの能力を越えて第１のサブシステムを試験するように動作可能であるように、さらなるエミュレートされた信号が、第２の信号の第２の特性挙動のさらなる境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
第１のサブシステムで受信するために、生成されたさらなるエミュレートされた信号を送信することと、
さらなるエミュレートされた信号に対する第１のサブシステムの応答を示す第１のサブシステムからさらなる応答信号を受信することと、によって、エミュレートすることと、
受信されたさらなる応答信号を分析することと、
比較に基づいて第１のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成され得る。

試験ユニットが、受信されたさらなる応答信号をさらなる予想される信号と比較することによって、受信されたさらなる応答信号を分析するように構成され得る。第１のサブシステムが、制御コンソールおよびベッドサイドユニットのうちの一方を備え得、第２のサブシステムが、制御コンソールおよびベッドサイドユニットのうちの他方を備え得る。

試験ユニットが、複数の制御コンソールおよび／またはベッドサイドユニットをエミュレートするように構成され得る。エミュレートされた信号が、アーム制御信号を表し得る。エミュレートされた信号が、１つ以上の所望の関節トルクおよび／または速度を含み得る。エミュレートされた信号が、器具制御信号を表し得る。エミュレートされた信号が、電気外科手術信号を含み得る。

エミュレートされた信号が、アームおよび／または器具の所望の動きの範囲を含む。

本発明の別の態様によると、外科システムであって、
外科用ロボットシステムであって、
第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するように構成された第１のサブシステムと、
第１の信号を受信し、かつ受信された第１の信号に応答するように構成された第２のサブシステムと、を有する、外科用ロボットシステムと、
科用ロボット試験ユニットであって、
第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
第１のサブシステムの第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、試験ユニットが、第１のサブシステムの能力を越えて第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、エミュレートされた信号が、第１の信号の第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
第２のサブシステムで受信するために、生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
エミュレートされた信号に対する第２のサブシステムの応答を示す第２のサブシステムから応答信号を受信することと、
受信された応答信号を分析することと、
分析に基づいて、第２のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニットと、を備える、外科システムが提供される。

本発明の別の態様によると、外科用ロボットシステムを試験する方法であって、外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、第１の信号を受信し、かつ受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、方法が、
第１のサブシステムの第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、エミュレートされた信号が、第１の信号の第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
第２のサブシステムで受信するために、生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
エミュレートされた信号に対する第２のサブシステムの応答を示す第２のサブシステムから応答信号を受信することと、
受信された応答信号を分析することと、
分析に基づいて第２のサブシステムの状態を決定して、それによって、第１のサブシステムの能力を越えて第２のサブシステムを試験することと、を含む、方法。

本発明の別の態様によると、本明細書に説明される方法を実施するように構成された試験ユニットが提供される。

本発明の別の態様によると、基部、および基部から器具の取付部まで延在するアームを有するロボットと、本明細書に説明される方法を実施するように構成された試験ユニットと、を備える、外科用ロボットシステムが提供される。

本発明の別の態様によると、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、そこに記憶されているコンピュータ可読命令が、コンピュータシステムで実行されると、コンピュータシステムに、本明細書に説明される方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。

上の任意の態様のいずれかの特徴を、上の任意の態様のいずれか１つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。任意の方法の特徴を、装置の特徴として書き変えることができ、逆もまた同様である。

ここで、添付図面を参照して、本発明を例として説明する。
図は、以下のとおりである。

例示的な外科処置を実施する例示的な外科用ロボットを概略的に例示する。 例示的なオペレータコンソールを概略的に例示する。 複数の外科用ロボットを有する例示的な外科用ロボットシステムを概略的に例示する。 外科用ロボットシステムの典型的なセットアップを概略的に例示する。 試験ユニットを有する外科用ロボットシステムを概略的に例示する。 試験ユニットを有する別の外科用ロボットシステムを概略的に例示する。 試験ユニットと外科用ロボットシステムのサブシステムとの間の結合配置を概略的に例示する。 オペレータコンソールの例を概略的に例示する。 ベッドサイドユニットの例を概略的に例示する。 試験ユニットの例を概略的に例示する。 試験ユニットを動作させる方法を示す。

以下の説明は、当業者が本発明を作製および使用することができるようにするための実施例として提示されている。本発明は、本明細書に記載される実施形態に限定されないが、開示される実施形態に対する様々な修正は、当業者には明らかであろう。実施形態は、例としてのみ記載されている。

外科用ロボットシステムは、典型的には、多くの異なるサブシステムを備えることになる。オペレータコンソールおよび１つ以上のベッドサイドユニットなどのサブシステムは、互いに相互作用して、ロボットシステム全体の機能を達成する。オペレータコンソールは、ロボットアーム、およびベッドサイドユニットに結合された器具を動作可能に制御し得、ベッドサイドユニットから応答を受信し得る。ロボットシステムの様々なサブシステムを一緒に接続し、システムを動作させることが可能であり、そのため、サブシステム間で転送されたデータを監視することによって、様々なサブシステムまたはシステム全体の状態を決定することができる。

改善されたアプローチでは、外科用ロボット試験ユニットは、ロボットシステムのサブシステムの１つ以上に結合され得る。試験ユニットは、例えば、信号を生成し、それを試験中のサブシステムに送信することによって、別のサブシステムをエミュレートし得る。試験ユニットは、試験中のサブシステムの応答を監視し得、それによって、試験中のサブシステムの状態を決定し得る。例えば、試験ユニットは、アームが装着されているベッドサイドユニットに結合し得る。試験ユニットは、アーム関節を特定の様式で駆動するための駆動信号を生成し得る。試験ユニットは、アーム上のトルクおよび／または加速度センサからなどのセンサ信号を監視して、アームが駆動信号にどのように応答するかを決定し得る。アームが予想外のやり方で挙動した場合、試験ユニットは、アームに障害が発生したと決定し得る。したがって、試験ユニットは、１つ以上のサブシステムの障害を診断するために使用され得る。試験ユニットはまた、所定であり得る一連の試験信号のうちの１つ以上に対する応答を分析することによって、保守試験に使用され得る。

本明細書に説明される試験ユニットの利点は、それがエミュレートするサブシステムの能力を越えて信号を生成することができることである。例えば、エミュレートされるサブシステムの信号の範囲の外側の信号を生成することができる。試験ユニットは、エミュレートされるサブシステムから可能であるよりも速いまたは遅い速度で変化する信号を好適に生成し得る。試験ユニットは、エミュレートされるサブシステムから可能であるよりも高い再現性を有する信号を好適に生成し得る。これは、試験サブシステムのより高い精度を可能にし得る。

試験ユニットが、異なるサブシステム信号の境界信号特性を超える特性を有する信号を用いて、それぞれのサブシステムを試験することを可能にすることは、試験ユニットがそれぞれのサブシステムを「ストレステスト」することができることを意味する。つまり、試験ユニットは、外科用ロボットシステムの標準動作中に経験することになるよりも極端である条件下で、それぞれのサブシステムを試験することができる。この試験アプローチは、標準動作中のサブシステムの応答におけるより大きい信頼性を可能にする。

外科用ロボット試験ユニットは、外科用ロボットシステムを試験するためのものである。好適には、外科用ロボットシステムは、第１のサブシステムを備える。第１のサブシステムは、オペレータコンソールまたはベッドサイドユニットとすることができる。第１のサブシステムは、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するように構成されている。ロボットシステムは、第１の信号を受信し、受信された第１の信号に応答するように構成された、ベッドサイドユニットまたはオペレータコンソールなどの、第２のサブシステムを備える。試験ユニットは、第１のサブシステムをエミュレートするように構成されている。 試験ユニットは、エミュレートされた信号を生成することによって第１のサブシステムを好適にエミュレートする。エミュレートされた信号は、第１のサブシステムの第１の信号を表す。エミュレートされた信号は、エミュレートされた挙動を有する。試験ユニットが第１のサブシステムの能力を越えて第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、エミュレートされた挙動は、第１の信号の第１の特性挙動の境界を超える。

試験ユニットは、第２のサブシステムで受信するために、生成されたエミュレートされた信号を送信することによって、第１のサブシステムをさらにエミュレートし得る。試験ユニットは、エミュレートされた信号に対する第２のサブシステムの応答を示す応答信号を第２のサブシステムから受信するようにさらに構成されている。

試験ユニットは、受信された応答信号を予想される信号と比較し、比較に基づいて第２のサブシステムの状態を決定するように構成されている。

したがって、試験ユニットは、所望の信号を第２のサブシステムに送信し、送信された信号に対する第２のサブシステムの応答を監視することによって、第２のサブシステム上で保守または診断試験を実施し得る。

概して、オペレータコンソールは、外科用ロボットシステムのサブシステムであるとみなされ得る。ベッドサイドユニットは、外科用ロボットシステムのさらなるサブシステムであるとみなされ得る。サブシステムは、これよりも高いレベルの一般性で受け取られてもよい。例えば、複数のベッドサイドユニットは、一緒に結合され、全体としてサブシステムとみなされ得る。サブシステムは、これよりも低いレベルの一般性で受け取られてもよい。例えば、アームに結合された器具または内視鏡は、サブシステムであるとみなされ得る。ベッドサイドユニットに結合されたロボットアームは、サブシステムとみなされ得る。オペレータコンソール内の処理または制御モジュールは、サブシステムとみなされ得る。しかしながら、外科用ロボットシステムのサブシステムとみなされるものの正確な区分は、重要ではない。

本技術は、外科用ロボットシステムの一部分が入力を受信し、受信された入力に応答して出力を生成し得る場合に適用可能である。これは、その部分が試験ユニットによって「クエリ」されることを可能にする。試験ユニットクエリに対するその部分の応答は、定期的な保守および／または障害診断手順で使用され得る。

以下の議論では、ベッドサイドユニットは、外科用ロボットシステムのサブシステムとみなされることになる。ベッドサイドユニットは、それに取り付けられたロボットアームを有し得る。ベッドサイドユニットに取り付けられたときに、ロボットアームは、本議論の目的上、そのサブシステムの一部であるとみなされ得る。ロボットアームは、それに取り付けられた器具または内視鏡を有し得る。アームに取り付けられたときに、器具または内視鏡はまた、本議論の目的上、そのサブシステムの一部であるとみなされ得る。ロボットアームおよび器具は、ベッドサイドユニットサブシステムの一部である必要はないことが理解されるであろう。

典型的な外科用ロボットシステム４００の典型的なセットアップが図４に例示される。図４は、３つのベッドサイドユニットである、ベッドサイドユニットＡ４０４、ベッドサイドユニットＢ４０６、およびベッドサイドユニットＣ４０８に結合された、オペレータコンソール４０２を示す。例示された配置では、ベッドサイドユニットＣ４０８は、患者台４１０の一方側に位置し、ベッドサイドユニットＡ４０４およびＢ４０６は、患者台４１０の他方側に位置する。各ベッドサイドユニットは、オペレータコンソール４０２に直接結合される。他の配置では、ベッドサイドユニットは、直列に一緒に結合されてもよく、オペレータコンソールは、ベッドサイドユニットのうちの第１のものに結合される。

図５ａは、図４と同様であるが、試験ユニット５０２の追加を伴う、外科用ロボットシステム５００を示す。試験ユニットは、オペレータコンソールおよび／またはベッドベッドサイドユニットのうちの任意の１つ以上に直接結合するように提供され得る。図５ａの例示的な配置では、試験ユニット５０２は、オペレータコンソールに結合されたままである間、ベッドサイドユニットに結合する。この配置では、試験ユニット５０２は、コンソールまたはベッドユニットがシステムの他の部位から接続解除されることを必要とせずに、オペレータコンソールおよびベッドサイドユニットのうちの１つ以上を試験するように動作可能であり得る。そのようなアプローチは、ロボットシステム自体の再編成を必要とせずに、試験ユニットが簡便な様式でロボットシステムに結合されることを可能にする。

したがって、試験ユニット５０２は、迅速な様式でロボットシステム５００に動作可能に結合され得る。外科処置が実施されていないときに試験が実施される場合、最小限の破損で試験ユニット５０２をロボットシステムに結合することができることは、ロボットシステムが外科処置を実施することができないダウンタイムを低減し得る。したがって、保守チェックまたは障害診断手順は、効率的な様式で実施され得る。交換が必要とされる場合、例えば、ロボットシステムに結合された器具に障害が存在するため、交換は、システムが別の処置に使用される前に行われ得る。これは、障害が検出され、交換が実施された場合、別の処置が開始された１回のみに、有害な中断を潜在的に低減し得る。交換が不要である場合、試験ユニット５０２は、外科システムから結合解除され、外科システムが、再び一緒に接続されることを必要とせず、別の処置のための準備ができていることを可能にし得る。

別のアプローチは、試験ユニット５０２を外科用ロボットシステムのサブシステムに、そのサブシステムが外科用ロボットシステムの残りの部分から結合解除されたときに、連結することである。このアプローチは、図５ｂに例示され、これは、ベッドサイドユニットＣ４０８に結合された試験ユニット５０２を示す。ベッドサイドユニットＣは、オペレータコンソール４０２に直接結合される。そのようなアプローチは、試験ユニット５０２が、オペレータコンソール４０２から送信される信号からの潜在的な干渉なしで、ベッドサイドユニットＣ４０８を試験することを可能にする。したがって、この代替的なアプローチは、例えば、これらのベッドサイドユニットのアームおよび／または器具を再配置するために、オペレータコンソールが他のベッドサイドユニット４０４、４０６と通信し続けることを可能にし得る。したがって、外科用ロボットシステムの残りの部分は、試験がシステムの別の部分上で実施されている際に、別の外科処置のために準備され得る。この配置はまた、オペレータコンソール４０２が、外科処置中に、ベッドサイドユニットＣ４０８が試験ユニット５０２による試験を受けている間、オペレータコンソール４０２が、ベッドサイドユニットＡ４０４およびベッドサイドユニットＢ４０６を動作可能に制御することを可能にする。この配置では、ベッドサイドユニットｃ４０８は、患者台４１０の近くに留まっているか、または位置する必要はない。

好適には、試験ユニット５０２は、図６に例示されるように、最大で３つのベッドサイドユニットに一度に結合するように構成されるが、他の構成では、試験ユニット５０２は、より多いまたはより少ないベッドサイドユニットに結合し得る。試験ユニット５０２は、ベッドサイドユニットＡ４０４、ベッドサイドユニットＢ４０６、およびベッドサイドユニットＣ４０８に結合される。この構成では、試験ユニットは、ベッドサイドユニットとインターフェース接続しているときに、オペレータコンソールをエミュレートするように好適に構成される。したがって、試験ユニットは、ベッドサイドユニットのアームおよび／または器具を駆動するための駆動信号などの、適切な信号を生成し得る。

試験ユニット５０２はまた、オペレータコンソール４０２に好適に連結することができる（図６の破線で示されるように）。この接続は、試験ユニット５０２と、ベッドベッドサイドユニットとの間の接続と同時であってもよいが、そうである必要はない。１つのアプローチでは、試験ユニット５０２は、試験ユニット５０２がベッドサイドユニットに結合されていないときに、オペレータコンソール４０２に結合するように構成されている。試験ユニット５０２が、オペレータコンソール４０２に結合される構成（１つ以上のベッドサイドユニットにも結合されるか否かにかかわらず）では、試験ユニットは、１つ以上のベッドサイドユニット（任意選択的に、それぞれのアーム、および潜在的に外科用器具および／または内視鏡も含む）をエミュレートするよう好適に構成されている。このようにして、試験ユニットは、１つ以上の実際のベッドサイドユニットに結合されているかのようにオペレータコンソールに見えるように、オペレータコンソールと相互作用し得る。ベッドサイドユニットのそれらをエミュレートする信号に応答したオペレータコンソールの挙動は、それによって、試験ユニット５０２によって試験され得る。

オペレータコンソール、ベッドサイドユニット、および試験ユニットが、ここで、図７～９を参照してさらに説明される。オペレータコンソールの例示的な例が図７に示される。オペレータコンソール４０２は、１つ以上の入力コントローラ７０２と、信号発生器７０６を有する運動学コントローラ７０４と、メモリ７０８と、トランシーバ７１０と、を備える。典型的には、外科医などのオペレータの手による操作のための２つの入力コントローラが提供される。入力コントローラの他の例としては、フットペダル、アイトラッキングセンサ、ジェスチャセンサ、タッチセンサインターフェース、音声起動インターフェースなどの音声センサなどが挙げられる。入力コントローラ７０２は、運動学コントローラ７０４に結合する。運動学コントローラは、入力コントローラから受信された信号を処理し、ロボットアームおよび器具を駆動するための駆動信号などの適切な信号を生成するためのものである。運動学コントローラ７０４は、ベッドサイドユニット（例えば、アームおよび／または器具上の）にあるセンサからのセンサ信号に好適に応答する。運動学コントローラは、ベッドサイドユニットへの送信のために信号を生成するための信号発生ユニット７０６を含み得る。いくつかの実施態様では、信号発生器は、別個のモジュールとして提供される必要はない。いくつかの実施態様では、信号発生器は、別個のモジュールとして提供され得る。運動学コントローラは、メモリ７０８に結合されて、例えば、ベッドサイドユニットに関連する記憶されたセンサ読取値、および／または駆動信号などの既に生成された信号にアクセスし、そこから現在の駆動信号が生成される。入力コントローラ７０２はまた、メモリ７０８に直接結合して、例えば、入力コントローラ信号を記憶し得る。運動学コントローラは、トランシーバ７１０に結合し、別のサブシステムへのオペレータコンソールによって生成された信号の転送を容易にする。トランシーバはまた、そのような他のサブシステムからの信号の受信も容易にする。受信された信号は、オペレータコンソール、例えば、運動学コントローラで処理され得る。

オペレータコンソールの上記の説明は、本技術を理解する目的で、オペレータコンソールの選択された要素に焦点を当てていることが理解されるであろう。この説明は、必ずしもそのようなオペレータコンソールの実用的な実施態様の完全な説明としてとられる必要はない。

ベッドサイドユニット８００の例が、図８に例示される。ベッドサイドユニットは、アームセンサ８０４、ならびに器具（および／または内視鏡）センサ８０６を含む、センサ８０２を備える。ベッドサイドユニットはまた、アームアクチュエータ８１０、ならびに器具（および／または内視鏡）アクチュエータ８１２を含む、アクチュエータ８０８を備える。例示されるように、ベッドサイドユニットはまた、電気外科手術発電機８１４を備える。電気外科手術発電機は、電気外科手術器具がロボットアームに結合される場合のみ、提供される必要があることが理解されるであろう。ベッドサイドユニットは、プロセッサ８１６、メモリ８２０、およびトランシーバ８２２をさらに備える。

図８に概略的に示されるセンサ８０２は、典型的には、ロボットアームまたは器具上に、またはその一部として提供される。アームセンサ８０４は、外科用ロボットアーム上に、またはその一部として提供される。器具センサ８０６は、外科用器具上に、またはその一部として提供される。器具センサは、内視鏡が外科用器具の代わりに提供される内視鏡センサと交換され得る。他の実施態様では、器具センサは、外科用ロボットアーム上に、またはその一部として位置し得る。器具センサ８０６などの複数のセンサが提供される場合、複数のセンサのサブセットは、外科用ロボットアーム上に、またはその一部として提供され得、複数のセンサの異なるサブセットは、外科用器具上に、またはその一部として提供され得る。

電気外科手術発電機８１４は、焼灼器などの電気外科手術器具に電力を供給するように構成されている。特定の電力プロファイルは、プロセッサ８１６によって送信される制御信号に応答して、電気外科手術発電機８１４によって供給され得る。電気外科手術発電機によって提供される電力は、電気外科手術器具（図示せず）に結合され得る。

プロセッサ８１６は、センサ８０２からセンサ入力を受信し、駆動信号をアクチュエータ８０８に提供するように構成される。プロセッサは、制御システムに従って信号を処理して、ベッドサイドユニット８００の部分に対する適切な制御をもたらすように構成される。プロセッサは、オペレータコンソールなどの別のサブシステムから受信された信号に応答して動作し得る。プロセッサは、オペレータコンソールなどの別のサブシステムに信号を送信し得る。

好適に、センサ８０２、アクチュエータ８０８、電気外科手術発電機８１４およびプロセッサ８１６のうちの１つ以上は、メモリ８２０に結合される。これは、信号および／または他のデータが、メモリに保存され、メモリから読み出されることを可能にする。

プロセッサ８１６は、トランシーバ８２２に結合し、別のサブシステムへの、ベッドサイドユニット８００によって生成される信号の転送を容易にする。トランシーバはまた、そのような他のサブシステムからの信号の受信も容易にする。受信された信号は、ベッドサイドユニット、例えば、プロセッサ８１６で処理され得る。

本技術を理解する目的で、ベッドサイドユニット８００の上記の説明は、ベッドサイドユニットの選択された要素に焦点を当てている（ロボットアームと、ロボットアームに結合された器具は、ベッドサイドユニットの一部とみなされる）ことが理解されるであろう。この説明は、必ずしもそのようなベッドサイドユニットの実用的な実施態様の完全な説明としてとられる必要はない。

ベッドサイドユニット５０２の例は、図９に例示される。試験ユニットは、プロセッサ９００、メモリ９０２、データベース９０４、およびトランシーバ９０６を備える。プロセッサは、オペレータコンソール４０２の運動学コントローラ７０４をエミュレートするための運動学コントローラエミュレータ９０８を備える。運動学コントローラエミュレータは、オペレータコンソールの信号発生器７０６をエミュレートするための信号発生器モジュール９１０を備え得る。運動学コントローラエミュレータ９０８は、試験ユニット５０２が、ベッドサイドユニットへの送信のための駆動信号などの信号を生成する際にオペレータコンソールの挙動をエミュレートすることを可能にする。したがって、試験ユニット５０２は、例えば、１つ以上のベッドベッドサイドユニットに結合されたときに、オペレータコンソールをエミュレートすることができる。

また、プロセッサ９００はまた、オペレータコンソールから受信された信号を処理するように、かつ応答して、ベッドサイドユニットの応答の特徴である応答信号などの、適切な信号（任意選択的に、エミュレートされたセンサ信号および／もしくはアクチュエータ信号、ならびに／または電気外科手術信号を含む）を生成するように、好適に構成されている。したがって、試験ユニット５０２は、例えば、オペレータコンソールに結合されたときに、１つ以上のベッドサイドユニットをエミュレートすることができる。

プロセッサ９００は、メモリ９０２、データベース９０４、およびトランシーバ９０６に結合される。メモリ９０２は、プロセッサが、試験ユニット５０２によってエミュレートされているサブシステムに関連する信号およびデータを記憶することを可能にする。プロセッサは、メモリ９０２に記憶されたデータにアクセスすることができる。データベース９０４は、試験ルーチン９１２を含む。試験ルーチンは、本明細書の別の箇所でより詳細に説明されるように、試験ユニットが外科用ロボットシステムのサブシステムを試験することである、所定のやり方に好適に関連する。

トランシーバ９０６は、試験中のサブシステムへの、試験ユニット５０２によって生成された信号の転送を容易にする。トランシーバ９０６はまた、そのような他のサブシステムからの信号の受信も容易にする。受信された信号は、試験ユニット、例えば、プロセッサ９００で処理され得る。

試験ユニット５０２の上記の説明は、本技術を理解する目的で、試験ユニットの選択された要素に焦点を当てていることが理解されるであろう。この説明は、必ずしもそのような試験ユニットの実用的な実施態様の完全な説明としてとられる必要はない。

試験ユニット５０２は、外科用ロボットシステムの１つ以上のサブシステムを試験するときに有用である。試験ユニットは、オペレータコンソールに結合されて、オペレータコンソールによって生成される出力の試験、および／またはオペレータコンソール出力信号に依存して生成されるエミュレートされた信号に対するオペレータコンソールの応答を可能にし得る。この試験が有利となり得るやり方の例がここで提供されるが、これは、本明細書に説明されるものなどの試験ユニットが使用され得る多くの異なるやり方の単なる例であることが理解されるであろう。

オペレータコンソールは、典型的には、本明細書に説明されるベッドサイドユニットの一部を形成する、外科用ロボットアームおよび器具の動きを駆動するために使用される。新しい駆動アルゴリズムをトラブルシューティングまたは試験するか、または既存の駆動アルゴリズムにおける障害の発生を識別することが望まれ得る。試験ユニット５０２の使用は、よりかさばるベッドサイドユニットが試験中に提供される必要なしで、オペレータコンソールが試験されることを可能にし得る。したがって、ベッドサイドユニットは、異なるオペレータコンソールと併せて、外科処置を実施するために使用され得、システム全体の動作効率を向上させる。さらに、単一の試験ユニットが、複数のベッドサイドユニットの代わりにオペレータコンソールと一緒に使用され得る。これは、試験のためのスペース要件を低減し、ベッドサイドユニット自体の寸法のみならず、ロボットアームおよび器具が、オペレータコンソールによって出力される制御信号に応答して動く際のアームクリアランスを確保するために必要なスペースも低減する。

試験ユニットの使用は、衝突回避が試験される場合に特に効果的であり得る。オペレータコンソールを有するベッドサイドユニットを使用することは、アームの衝突が発生するリスクがあり、これは、アームを損傷させる可能性があり、保守および交換の可能性が必要となる。試験ユニットが、オペレータコンソールと共に、ベッドサイドユニットの代わりに使用される場合、アーム衝突が発生したか否かは、試験ユニットから決定され得る。したがって、試験ユニットの使用は、効率を高め、試験手順の潜在的なコストを低減することを助け得る。

試験ユニットは、例えば、外科処置中に、障害、例えば、衝突が発生した後に、システムを効率的に回復するために使用され得る。そのような障害復旧は、例えば、試験ユニットを使用して、障害を経験したシステムの一部分からのテレメトリデータなどのデータをエミュレートすることによって達成され得る。次いで、このエミュレートされたデータは、分析、例えば、障害を経験した可能性のあるシステムの一部分からのデータと比較され得る。潜在的に障害のあるシステム部分からのデータとのエミュレートされたデータ（障害が発生していない場合に予想されるデータである可能性がある）の比較は、障害が何らかの損傷を発生させたか、および／または特にシステム全体もしくはシステムのその部分を引き続き使用することが安全なままであるか否かを明らかにすることを助け得る。比較は、データの特性値の比較を含み得る。比較は、信号プロファイルの比較を含み得る。

試験ユニットは、エミュレートされるシステム部分内で発生した障害に従ってデータをエミュレートするように構成され得る。この場合、試験ユニットは、複数のデータストリームを生成し得る。各データストリームは、エミュレートされる、異なる障害、または異なる障害条件のセットに従って生成され得る。例えば、エミュレートされる第１の障害条件は、第１のタイプの衝突（例えば、テーブルトップとのアームの衝突）を含み得る。エミュレートされる第２の障害条件は、第２のタイプの衝突（例えば、２つのアーム間の衝突）を含み得る。エミュレートされる第３の障害条件は、アームアクチュエータに障害が起こることを含み得る。多くの他の障害なども同様にエミュレートされ得、例えば、エミュレートされる第４の障害条件が、第１のタイプの衝突およびアームアクチュエータに障害が起こることを含み得る。

エミュレートされたデータストリームは、試験中のシステム部分から得られたデータと比較され得る。比較は、発生した障害または障害条件のセットを識別することを助け得る。例えば、取得されたデータ（例えば、既知の比較メトリック、例えば、信号プロファイル全体、信号の所定の特性の比較などに従って）に最も厳密に合致するエミュレートされたデータストリームが識別され得、そのエミュレートされたデータストリームと関連付けられた障害条件または障害条件のセットは、発生したか、または最も発生している可能性がある、障害条件または障害条件のセットとして識別され得る。上記のとおり、比較は、データの特性値の比較を含み得る。比較は、信号プロファイルの比較を含み得る。

このように障害条件を正しく識別することは、常に可能であるとは限らない。しかしながら、最も可能性の高い障害条件の識別は、後の分析および保守タスクにおける時間を節約することを助け得、そのため、試験ユニットは、依然として利益を提供し得る。

例は、ここで、別の物体とのアームの衝突との文脈で論じられることになる。試験ユニットは、問題のあるアームに結合され得る。試験ユニットは、アームからのデータを、例えば、試験ユニット自体で生成されたもの、または試験ユニットにアクセス可能なものなどの、予想される信号とアームからのテレメトリデータを比較することによって、分析して、アームの衝突が、アームへの何らかの機械的損傷が引き起こされたか否か、またはアームおよび／もしくはシステム全体を継続して使用することが安全であるか否かを確認し得る。比較は、例えば、衝突の衝撃の力（アームテレメトリデータから決定される）を閾値（試験ユニットで生成されるか、またはそれにアクセス可能）と比較することによって行われ得る。分析は、アーム上で試験を実行し（試験ユニットを使用してアームを駆動することによるなど）、アクチュエータから受信された信号を分析することによって行われて、それらが正常に稼働していることを確保する。

試験ユニットを使用するこのアプローチは、損傷がなく、依然として良好に稼働しており、かつ安全に使用可能である、ベッドサイドユニットを交換する必要性を除去することによって、効率を向上させ得る。

試験ユニットは、設計検証および／または仕様試験に使用され得る。試験ユニットは、オペレータコンソールおよびベッドサイドユニットなどのサブシステムを試験して、それらのサブシステムが設計要件に沿って動作することを好適に確保することができる。例えば、所与のエミュレートされた信号に対する応答が、そのサブシステムの設計仕様に沿っていることを確保するためである。試験ユニットの使用は、例えば、オペレータコンソールの入力コントローラ、および／またはロボットアームの操作の人間のオペレータによる慎重な制御を必要とせずに、それらのサブシステムの応答の正確なレビューを可能にする。

試験ユニットの態様が、ここで、さらに説明されることになる。

試験ユニットが連結するように構成されるサブシステム（オペレータコンソールまたはベッドサイドユニットであってもよい）は、別途論じられるように、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成することができる。特性挙動の境界は、好適に、最大信号値を含む。試験ユニットは、最大信号値超の値でエミュレートされた信号を生成するように構成される。

特性挙動の境界は、最小信号値を含み得る。試験ユニットは、最小信号値未満の値でエミュレートされた信号を生成するように構成される。好適には、試験ユニットが、第１の信号の値の第１の範囲を包含する値の範囲にわたって、エミュレートされた信号を生成するように構成される。例えば、試験中のサブシステムが、値の範囲［ｘ、ｙ］を有する信号を生成することができる場合、試験ユニットは、（ｉ）ｐ＜ｘ、および／または（ｉｉ）ｑ＞ｙの値の範囲を有するエミュレートされた信号を好適に生成することができる。

第１の特性挙動の境界は、第１の信号の再現性指標を含み得る。再現性指標は、信号値がどの程度の再現性であるかの指標である。再現性指標は、標準偏差を含み得る。試験ユニットは、示された再現性を超える再現性でエミュレートされた信号を生成するように構成される。すなわち、エミュレートされた信号値は、第１の信号値よりも安定し得る。向上した信号安定性は、より正確な試験手順を支援し得る。

第１の特性挙動の境界は、第１の信号の値の変化率を含み得る。試験ユニットは、境界変化率を超える変化率でエミュレートされた信号を生成するように好適に構成される。これは、外科用ロボットシステムの標準動作中に適用されるものよりも高い変化率を適用することによって、サブシステムが「ストレステスト」されることを可能にし得る。これは、試験中にサブシステムが、そのような標準動作中に要求されるべきであるよりも速い処理速度で適切に応答することができることを試験することを可能にし得る。

試験ユニットは、境界変化率未満の変化率でエミュレートされた信号を生成するように好適に構成される。したがって、試験ユニットは、試験中のサブシステムが、より低速な時変信号に適切に応答することができることをチェックし得る。これは、例えば、経時的な信号ドリフトに対する応答を試験するために使用され得る。

試験ユニットが、一組のエミュレートされた信号から１つ以上のエミュレートされた信号を生成するように好適に構成され、一組のエミュレートされた信号の各エミュレートされた信号が、第１のサブシステムによって生成され得る信号を表す。第１のサブシステムは、モードのグループのうちの１つで動作可能であるように好適に構成されている。例えば、オペレータコンソールが動作可能に結合されて、外科用ロボットアームを駆動し、外科用ロボット器具を操作する、動作可能な制御モードが存在し得る。また、オペレータ入力が少なくとも１つの器具を駆動しないように、オペレータコンソールが構成される、クラッチモードも存在し得る。多くの他のモードが可能である。一組のエミュレートされた信号は、外科用ロボットシステムのモードのグループに対応し得る。例えば、一組のエミュレートされた信号のうちの１つのエミュレートされた信号は、動作可能な制御モードに対応し得る。一組のエミュレートされた信号のうちの別のエミュレートされた信号は、クラッチモードに対応し得る。したがって、一組のエミュレートされた信号からのエミュレートされた信号の選択は、外科用ロボットシステムで可能な様々な制御モードの選択的な有効化および／または無効化をエミュレートするために使用され得る。

試験ユニットは、外科用ロボットシステムの１つのサブシステムのみに結合される必要はない。いくつかの実施態様では、試験ユニットは、１つよりも多いサブシステムに結合し得る。試験ユニットが結合するように構成される異なるサブシステムは、同じタイプである必要はない。例えば、試験ユニットは、オペレータコンソールおよびベッドサイドユニットの両方に結合し得る。好適には、試験ユニットは、第１のサブシステムで受信するための第２のサブシステムの第２の信号を表す、さらなるエミュレートされた信号を生成することによって第２のサブシステムをエミュレートするように構成され、第２の信号が、第２の特性挙動を有する。さらなるエミュレートされた信号は、試験ユニットが第２のサブシステムの能力を越えて第１のサブシステムを試験するように動作可能であるように、第２の信号の第２の特性挙動のさらなる境界を超えるエミュレートされた挙動を好適に有する。好適には、試験ユニットは、第１のサブシステムで受信するために、生成されたさらなるエミュレートされた信号を送信することによって、第２のサブシステムをエミュレートするように構成される。試験ユニットは、さらなるエミュレートされた信号に対する第１のサブシステムの応答を示す、さらなる応答信号を第１のサブシステムから受信することによって、第２のサブシステムをエミュレートするようにさらに構成され得る。試験ユニットは、受信されたさらなる応答信号をさらなる予想される信号と比較し、比較に基づいて第１のサブシステムの状態を決定するように好適に構成されている。

エミュレートされた信号は、アーム制御信号、例えば、ロボットアームの動きをコマンドする信号を表し得る。エミュレートされた信号は、例えば、ロボットアームのうちの１つ以上の関節の１つ以上の所望の関節トルクおよび／または速度を含み得る。

エミュレートされた信号は、器具制御信号、例えば、器具の動きをコマンドする信号を表し得る。器具は、外科用ロボットアームに好適に結合され、器具制御信号は、ロボットアームを介して器具に送信するためのものであり得る。エミュレートされた信号は、例えば、器具のうちの１つ以上の関節の１つ以上の所望の関節トルクおよび／または速度を含み得る。エミュレートされた信号は、所望の器具状態、例えば、把持器ツールの一対の顎の間の開口角度を含み得る。エミュレートされた信号は、電気外科手術ツールの電気起動レベルなどの、電気外科手術信号を含み得る。電気起動レベルは、ツールに印加される電圧、またはツールの電力レベルを含み得る。

エミュレートされた信号が、アームおよび／または器具の所望の動きの範囲を含み得る。

本明細書に説明される試験ユニットは、外科システムの一部として提供されてもよい。外科システムは、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するように構成された第１のサブシステム（例えば、オペレータコンソールまたはベッドサイドユニット）と、第１の信号を受信し、受信された第１の信号に応答するように構成された第２のサブシステム（例えば、ベッドサイドユニットまたはオペレータコンソール）と、を有する外科用ロボットシステムを備え得る。外科システムは、外科用ロボット試験ユニットをさらに備え得る。

試験ユニットを動作する方法が、ここで、図１０を参照して説明されることになる。試験ユニットは、第１のサブシステムの第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成するように動作可能である（１００２）。エミュレートされた信号は、第１の信号の第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する。試験ユニットは、第２のサブシステムで受信するために、生成されたエミュレートされた信号を送信する（１００４）。

試験ユニットは、エミュレートされた信号に対する第２のサブシステムの応答を示す、応答信号を第２のサブシステムから受信する（１００６）。試験ユニットは、例えば、受信した応答信号を予想される信号と比較することによって、受信された応答信号を分析し（１００８）、例えば、比較などの分析に基づいて、第２のサブシステムの状態を決定する（１０１０）。したがって、試験ユニットは、第１のサブシステムの能力を越えて第２のサブシステムを試験するように動作可能である。

試験ユニットは、スタンドアロンモジュールを含み得る。したがって、試験ユニットは、必要なプロセッサなど、およびサブシステムと通信するためのトランシーバと共に提供され得る。試験ユニットは、物理的または概念的に分離され得る複数のモジュールを含み得る。例えば、処理モジュールは、データストレージおよび送信モジュールに結合され得る。いくつかの例では、試験ユニットは、ラップトップまたはタブレットコンピュータなどのコンピューティングデバイスを備える。本明細書に説明される試験ユニットの機能は、そのようなモジュールの任意の１つ以上、または２つ以上の組み合わせを跨いで提供され得る。

本明細書に説明されるプロセッサまたは運動学コントローラのいずれかは、マイクロプロセッサ、コントローラ、またはコンピュータ実行可能命令を処理するための任意の他の好適なタイプのプロセッサであってもよい。いくつかの例では、例えば、システムオンチップアーキテクチャが使用される場合、プロセッサおよび／または運動学コントローラは、ハードウェア内で（ソフトウェアまたはファームウェアではなく）本明細書に説明される方法の一部を実装する、１つ以上の固定機能ブロック（加速器とも呼ばれる）を含み得る。オペレーティングシステムまたは任意の他の好適なプラットフォームソフトウェアを含む、プラットフォームソフトウェアは、図１０の方法を実装するソフトウェアなどのアプリケーションソフトウェアが実行されることを可能にするように提供され得る。

コンピュータ実行可能命令は、コンピューティングベースのデバイスによってアクセス可能である任意のコンピュータ可読媒体を使用して提供され得る。コンピュータ可読媒体は、例えば、メモリおよび通信媒体などのコンピュータ記憶媒体を含み得る。メモリなどのコンピュータ記憶媒体（すなわち、非一時的機械可読媒体）は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術に実装された揮発性および不揮発性、リムーバブルおよび非リムーバブル媒体を含む。コンピュータ記憶媒体には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、またはコンピューティングベースの装置によるアクセスのために情報を記憶するために使用され得る任意の他の非送信媒体が含まれるが、これらに限定されない。対照的に、通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、もしくはキャリア波などの変調データ信号内の他のデータ、または他のトランスポート機構を具現化し得る。本明細書で定義されるように、コンピュータ記憶媒体は、通信媒体を含まない。コンピュータ記憶媒体（すなわち、非一時的機械可読媒体、例えば、メモリ）は、コンピューティングベースのデバイス内に示されるが、記憶装置は、リモートで分配または位置し、（例えば、通信インターフェースを使用して）ネットワークまたは他の通信リンクを介してアクセスされ得ることが理解されるであろう。

上記の説明では、説明を容易にするために、システムによって講じられた措置は、機能ブロックまたはモジュールに分割されている。実際には、これらのブロックのうちの２つ以上を、建築的に組み合わせることができる。機能を異なる機能ブロックに分割することもできる。

本技術は、外科用ロボットシステムの文脈において説明されてきたが、説明された少なくともいくつかの特徴は、そのようなシステムに限定されるものではなく、互いに通信する様々なサブシステムを含むロボットシステムにより一般的に適用され得る。

ロボットシステムには、車両製造システム、部品取り扱いシステム、実験室システムなどの製造システム、および危険物などのためのマニピュレータまたは外科用マニピュレータが含まれ得る。

本明細書によって、本出願人は、本明細書に説明される各個々の特徴および２つ以上のかかる特徴の任意の組み合わせを、かかる特徴または組み合わせが、当業者に共通する一般知識に照らして、全体として本明細書に基づいて行うことができるような程度まで、かかる特徴または特徴の組み合わせが、本明細書に開示する任意の問題を解決するかにかかわらず、かつ特許請求の範囲を限定することなく、分離して開示する。本出願人は、本発明の態様が、任意のかかる個々の特徴または特徴の組み合わせからなり得ることを示している。前述の説明を考慮すると、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
外科用ロボットシステムを試験するための外科用ロボット試験ユニットであって、前記外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、前記第１の信号を受信し、かつ前記受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、前記試験ユニットが、
前記第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、前記試験ユニットが、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記エミュレートされた信号が、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、によって、エミュレートすることと、
前記受信された応答信号を分析することと、
前記分析に基づいて、前記第２のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニット。
［態様２］
前記試験ユニットが、前記受信された応答信号を予想される信号と比較することによって、前記受信された応答信号を分析するように構成されている、態様１に記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様３］
前記第１の特性挙動の前記境界が、最大信号値を含み、前記試験ユニットが、前記最大信号値超の値を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、態様１または態様２に記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様４］
前記第１の特性挙動の前記境界が最小信号値を含み、前記試験ユニットが、前記最小信号値未満の値を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様５］
前記試験ユニットが、前記第１の信号の値の第１の範囲を包含する値の範囲にわたって前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様６］
前記第１の特性挙動の前記境界が、前記第１の信号の再現性指標を含み、前記試験ユニットが、前記指標された再現性を超える再現性を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様７］
前記再現性指標が、標準偏差を含み、前記試験ユニットが、前記再現性指標よりも小さい標準偏差を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、態様６に記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様８］
前記第１の特性挙動の前記境界が、前記第１の信号の値の変化率を含み、前記試験ユニットが、前記境界変化率超および／または未満の変化率を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様９］
前記試験ユニットが、一組のエミュレートされた信号から１つ以上のエミュレートされた信号を生成するように構成され、前記一組のエミュレートされた信号の各エミュレートされた信号が、前記第１のサブシステムによって生成され得る信号を表す、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１０］
前記試験ユニットが、
前記第２のサブシステムをエミュレートすることであって、
前記第１のサブシステムで受信するための前記第２のサブシステムの第２の信号を表すさらなるエミュレートされた信号を生成することであって、前記第２の信号が、第２の特性挙動を有し、前記試験ユニットが、前記第２のサブシステムの能力を越えて前記第１のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記さらなるエミュレートされた信号が、前記第２の信号の前記第２の特性挙動のさらなる境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
前記第１のサブシステムで受信するために、前記生成されたさらなるエミュレートされた信号を送信することと、
前記さらなるエミュレートされた信号に対する前記第１のサブシステムの前記応答を示す、さらなる応答信号を前記第１のサブシステムから受信することと、によって、エミュレートすることと、
前記受信されたさらなる応答信号を分析することと、
前記分析に基づいて前記第１のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１１］
前記第１のサブシステムが、制御コンソールおよびベッドサイドユニットのうちの一方を備え、前記第２のサブシステムが、前記制御コンソールおよび前記ベッドサイドユニットのうちの他方を備える、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１２］
前記試験ユニットが、複数の制御コンソールおよび／またはベッドサイドユニットをエミュレートするように構成されている、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１３］
前記エミュレートされた信号が、アーム制御信号を表す、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１４］
前記エミュレートされた信号が、１つ以上の所望の関節トルクおよび／または速度を含む、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１５］
前記エミュレートされた信号が、器具制御信号を表す、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１６］
前記エミュレートされた信号が、電気外科手術信号を含む、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１７］
前記エミュレートされた信号が、前記アームおよび／または前記器具の所望の動きの範囲を含む、先行態様のいずれかに記載の外科用ロボット試験ユニット。
［態様１８］
外科システムであって、
外科用ロボットシステムであって、
第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するように構成された第１のサブシステムと、
前記第１の信号を受信し、かつ前記受信された第１の信号に応答するように構成された第２のサブシステムと、を有する、外科用ロボットシステムと、
外科用ロボット試験ユニットであって、
前記第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、前記試験ユニットが、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記エミュレートされた信号が、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、によって、エミュレートすることと、
前記受信された応答信号を分析することと、
前記分析に基づいて、前記第２のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニットと、を備える、外科システム。
［態様１９］
外科用ロボットシステムを試験する方法であって、前記外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、前記第１の信号を受信し、かつ前記受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、前記方法が、
前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表すエミュレートされた信号を生成することであって、前記エミュレートされた信号が、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有する、生成することと、
前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、
前記受信された応答信号を分析することと、
前記分析に基づいて前記第２のサブシステムの状態を決定して、それによって、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験することと、を含む、方法。

Claims (15)

1. 外科用ロボットシステムを試験するための外科用ロボット試験ユニットであって、前記外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、前記第１の信号を受信し、かつ前記受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、前記試験ユニットが、
   （ａ）前記第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
   エミュレートされた信号を生成することであって、前記エミュレートされた信号は、前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表し、且つ、前記試験ユニットが、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有するように、生成することと、
   前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
   前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、
   によって、エミュレートすることと、
   （ｂ）前記受信された応答信号を分析することと、
   （ｃ）前記分析に基づいて、前記第２のサブシステムの状態を決定することと、
   を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニット。
2. 前記試験ユニットが、前記受信された応答信号を予想される信号と比較することによって、前記受信された応答信号を分析するように構成されている、請求項１に記載の外科用ロボット試験ユニット。
3. 前記第１の特性挙動の前記境界が、最大信号値を含み、前記試験ユニットが、前記最大信号値超の値を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、および／または
   前記第１の特性挙動の前記境界が、最小信号値を含み、前記試験ユニットが、前記最小信号値未満の値を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、請求項１または請求項２に記載の外科用ロボット試験ユニット。
4. 前記試験ユニットが、前記第１の信号の値の第１の範囲を包含する値の範囲にわたって前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
5. 前記第１の特性挙動の前記境界が、前記第１の信号の再現性指標を含み、前記再現性指標が前記第１の信号の望ましい再現性の高さを表しており、
   前記試験ユニットが、前記再現性指標を超える高さの再現性を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
6. 前記再現性指標が、標準偏差を含み、前記試験ユニットが、前記再現性指標よりも小さい標準偏差を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、請求項５に記載の外科用ロボット試験ユニット。
7. 前記第１の特性挙動の前記境界が、前記第１の信号の値の変化率を含み、前記試験ユニットが、前記境界変化率超および／または未満の変化率を有する前記エミュレートされた信号を生成するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
8. 前記試験ユニットが、一組のエミュレートされた信号から１つ以上のエミュレートされた信号を生成するように構成され、前記一組のエミュレートされた信号の各エミュレートされた信号が、前記第１のサブシステムによって生成され得る信号を表し、前記第１のサブシステムが、モードのグループのうちの１つで動作可能であるように構成され、前記一組のエミュレートされた信号が、前記モードのグループに対応する、請求項１から７のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
9. 前記試験ユニットが、
   （ｄ）前記第２のサブシステムをエミュレートすることであって、
   前記第１のサブシステムで受信するための前記第２のサブシステムの第２の信号を表すさらなるエミュレートされた信号を生成し、前記第２の信号が、第２の特性挙動を有し、前記試験ユニットが、前記第２のサブシステムの能力を越えて前記第１のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記さらなるエミュレートされた信号が、前記第２の信号の前記第２の特性挙動のさらなる境界を超えるエミュレートされた挙動を有するように、生成することと、
   前記第１のサブシステムで受信するために、前記生成されたさらなるエミュレートされた信号を送信することと、
   前記さらなるエミュレートされた信号に対する前記第１のサブシステムの前記応答を示す、さらなる応答信号を前記第１のサブシステムから受信することと、
   によってエミュレートすることと、
   （ｅ）前記受信されたさらなる応答信号を分析することと、
   （ｆ）前記分析に基づいて前記第１のサブシステムの状態を決定することと、
   を行うように構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
10. 前記第１のサブシステムが、制御コンソールおよびベッドサイドユニットのうちの一方を備え、前記第２のサブシステムが、前記制御コンソールおよび前記ベッドサイドユニットのうちの他方を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
11. 前記試験ユニットが、複数の制御コンソールおよび／またはベッドサイドユニットをエミュレートするように構成されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
12. 前記エミュレートされた信号が、アーム制御信号、および／または器具制御信号を表す、請求項１から１１のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
13. 前記エミュレートされた信号が、
    １つ以上の所望の関節トルクおよび／または速度と、
    電気外科手術信号と、
    アームおよび／または器具の所望の動きの範囲と、のうちのいずれか１つ以上を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の外科用ロボット試験ユニット。
14. 外科システムであって、
    （ｇ）外科用ロボットシステムであって、
    第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するように構成された第１のサブシステムと、
    第１の信号を受信し、かつ受信された第１の信号に応答するように構成された第２のサブシステムと、を有する、外科用ロボットシステムと、
    （ｈ）外科用ロボット試験ユニットであって、
    前記第１のサブシステムをエミュレートすることであって、
    エミュレートされた信号を生成することであって、前記エミュレートされた信号は、前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表し、且つ、前記試験ユニットが、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験するように動作可能であるように、前記エミュレートされた信号が、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有するように、生成することと、
    前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
    によってエミュレートすることと、
    （ｉ）前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、によってエミュレートすることと、
    （ｊ）前記受信された応答信号を分析することと、
    （ｋ）前記分析に基づいて、前記第２のサブシステムの状態を決定することと、を行うように構成されている、外科用ロボット試験ユニットと、を備える、外科システム。
15. 外科用ロボットシステムを試験する方法であって、前記外科用ロボットシステムが、第１の特性挙動を有する第１の信号を生成するよう構成された第１のサブシステムと、前記第１の信号を受信し、かつ前記受信された第１の信号に応答するよう構成された、第２のサブシステムと、を備え、前記方法が、
    エミュレートされた信号を生成することであって、前記エミュレートされた信号は、前記第１のサブシステムの前記第１の信号を表し、且つ、前記第１の信号の前記第１の特性挙動の境界を超えるエミュレートされた挙動を有するように、生成することと、
    前記第２のサブシステムで受信するために、前記生成されたエミュレートされた信号を送信することと、
    前記エミュレートされた信号に対する前記第２のサブシステムの前記応答を示す応答信号を前記第２のサブシステムから受信することと、
    前記受信された応答信号を分析することと、
    前記分析に基づいて前記第２のサブシステムの状態を決定して、それによって、前記第１のサブシステムの能力を越えて前記第２のサブシステムを試験することと、を含む、方法。
    

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