JPH11262492A

JPH11262492A - 手術装置

Info

Publication number: JPH11262492A
Application number: JP6979098A
Authority: JP
Inventors: Fujio Tajima; 不二夫田島; Kazutoshi Suga; 和俊菅; Yasuhiro Nemoto; 泰弘根本; Masakatsu Fujie; 正克藤江
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JP3582348B2; US6402737B1

Abstract

(57)【要約】【課題】自動的かつ動的にシステム構成および各要素の
動作を変化させるような手術装置を提供する。【解決手段】手術に用いられる手術装置であって、それ
ぞれに制御手段を有する複数のデバイス（手段）101〜1
04と、複数のデバイス101〜104との間に伝送経路128を
有して統括制御する統括制御手段126と、複数のデバイ
ス101〜104の動作手順を記述した動作手順記述を保持す
る動作手順記述保持手段129とを備え、統括制御手段126
は、デバイスの構成を検知する検知手段を備え、検知手
段によって検知されたデバイスに必要な動作手順記述を
伝送経路128によって各デバイスに送るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用機器に係わ
り、術者の患部への治療行為を支援する手術装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、手術の支援を行う装置としては、
特開平08-071072号公報に記載の手術用マニピュレータ
システムがある。このシステムでは、生体内組織部位の
観察と処置を行う手術用マニピュレータと、この手術用
マニピュレータを操作するための操作手段と、この操作
手段からの操作情報に基づいて手術用マニピュレータの
動作を制御する制御手段と、手術用マニピュレータの動
作制御を行うために必要な制御パラメータを任意に変化
させることができるパラメータ可変手段とを備えてい
る。この構成によれば、制御パラメータを術者にとって
操作しやすい状態に変更することができ、操作性の向上
を図れることや、特に術中に変更すれば多種多様な操作
ができ、操作のバリエーションが拡大するとされてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】実際の手術においては
使用者の違い、症例の違いに応じて手術装置の構成を変
える必要がある。また手術作業が進行中の現場でもこの
ようなことは起こり得る。例えば症例の違いや現場の状
況に応じて臨機応変に作業用マニピュレータの個数の増
減、作業に対応した種類の変更を行ったり、主に使用す
る計測機器の変更などを行ったりする必要がある。◆上
記のようにシステム構成や構成要素自体（デバイス内に
おける構成）を変えた場合、また逆に同じシステム構成
又は構成要素のままで異なる作業を行う場合は当然これ
を動作させるための手順の記述すなわち各要素における
動作制御プログラム自体の変更を行わなければ、その要
素の、そしてひいては装置全体の性能が発揮できず、場
合によっては治療を継続できなくなる可能性さえ生じ
る。例えば患部を切断するためのマニピュレータと、吸
引管位置決め用マニピュレータの動作制御プログラムは
当然異なり、また同じ切断用マニピュレータであっても
レーザによる切断の場合は患部に対して非接触であるた
め先端の位置制御が重要になるが、機械力による切断す
なわちメスを用いた切断を行う際には患部との接触を生
じるため上記の位置制御では正しく動作しないため、こ
れとは異なる力制御等のアルゴリズムに基づいて記述さ
れた動作制御プログラムが必要になる。しかるに従来は
こういったプログラム自体を動的かつ自動的に変更する
ことは行われず、あくまで使用者の指示に依っていた。
◆また従来技術においては、使用者の認証という概念が
なく、手術装置は現在の使用者が誰であるかを知ること
ができなかった。よって使用者固有の設定はこれを使用
者自身が行う必要があった。また正規の使用者でない人
間が手術装置を使用することを防止できなかった。

【０００４】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、自動的かつ動的にシステム
構成および各要素の動作を変化させるような手術装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の手術装置は、制御手段を有するデバイス
と、該デバイスとの間に通信手段を有する統括制御手段
と、前記デバイスの動作手順を記述した動作手順記述を
保持する動作手順記述保持手段とを備え、前記統括制御
手段に、デバイスの構成を検知する検知手段を備え、該
検知手段によって検知されたデバイスの構成に合う動作
手順記述を前記通信手段によってデバイスに送るように
構成したものである。◆また上記目的を達成するため
に、本発明の手術装置は、手術に用いるツールを操作す
る操作マニピュレータからなるデバイスを含めて、それ
ぞれに制御手段を有する複数のデバイスと、前記ツール
を操作するデバイスに動作を指令するための動作指令入
力手段と、前記複数のデバイスとの間に通信手段を有し
て統括制御する統括制御手段と、前記複数のデバイスの
動作手順を記述した動作手順記述を保持する動作手順記
述保持手段とを備え、前記統括制御手段に、デバイスの
構成を検知する検知手段を備え、該検知手段によって検
知されたデバイスの構成に合う動作手順記述を前記通信
手段によってデバイスに送るように構成したものであ
る。◆上記の検知手段は、デバイスの構成として、デバ
イスの使用の有無、デバイスが有するツール及び／又は
デバイスの作業内容を検知するとよい。◆また上記の検
知手段は、手術装置の電源投入又はリセットがあったと
きに、デバイス側から統括制御手段への割り込みによる
リクエストによって、デバイスの構成を検知するとよ
い。◆また上記の検知手段は、デバイスの構成に変更が
あったときに、デバイスから統括制御手段への割り込み
によるリクエストによって、デバイスの構成を検知する
とよい。◆上記手術装置によれば、統括制御手段により
自動的かつ動的にデバイスの構成を検知して動作手順記
述をデバイスに設定できるので、自動的かつ動的にシス
テム構成、デバイスの構成や動作を変化させることがで
きる。これにより、デバイスに誤った動作手順記述を与
えるというソフトウェア的な誤りを防止できるほか、デ
バイスの構成におけるハードウェア的な誤りを未然に発
見できる。特に、手術作業が進行中に術者が各種設定に
煩わされることがなく、誤った設定の防止に有効であ
る。◆また、デバイスにデフォルトの動作手順記述を持
たせ、統括制御手段から動作手順記述が送られてこない
ときは、デフォルトの動作手順記述を実行するとよい。
これにより、最低限の処置を継続して実行でき、応急処
置が可能になる。◆また、使用者を認証する認証手段を
設け、統括制御手段で複数の使用者に対するデバイス使
用の優先権を設定するとよい。これによって、複数の術
者によって作業を確実に分担でき、高度な手術を行うこ
とができる。また、認証手段を設けることにより、統括
制御手段において使用者を自動的に判断して、その使用
者専用の動作手順記述をデバイスに設定することができ
る。◆また、使用者を認証する認証手段を設け、統括制
御手段で複数の使用者がデバイスの使用に関して有する
優先権を判定し、優先権の一番高い使用者に用意された
動作手順記述をデバイスに送るようにするとよい。これ
によって、デバイスの動作が使用者にとって扱いやすい
ものとなる。◆また、症例に対してデフォルトのデバイ
ス構成に関する情報を有し、実際に設定されたデバイス
の構成との差異を提示する手段を備えるとよい。これに
より、デバイスの構成の誤りを発見しやすくなるととも
に、通常のデバイス構成に関して情報を提供することに
よって術者を支援できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明に係る一実施例の構
成を示す。

【０００７】図中において、101はディスプレイ，モニ
タ装置，スピーカ等の機器を含んで術者に臨場感を与え
る臨場感制御情報生成手段、102はメス，光ファイバレ
ーザ，生理食塩水注入用パイプ等の治療器具（ツール）
を含むスレーブマニピュレータからなる患部組織操作手
段、103はマスタ・スレーブマニピュレータの制御装置
となる操作指令生成手段、104は力覚センサ，近接覚セ
ンサ，視覚センサ（撮像手段、テレビカメラ）等の作業
環境情報検出手段、117はＭＲＩ，ＣＴ，超音波スキャ
ナ等を含んで構成される生体内部情報計測手段、118は
画像処理用の計算機で構成される計測情報処理手段、11
9は生体内部計測用入力信号、120は生体内部を透過また
は反射した出力信号、121は生体内部の計測情報、122は
三次元再構成等視覚化された生体内部情報、123は患部
組織操作手段によって行われる操作、124は作業環境情
報検出手段の一部である各種センサによる検出データ、
125は患部、105は力覚センサ情報、106は近接覚センサ
情報、107は視覚センサ情報、108は仮想反力情報、109
は合成加工画像、110は仮想音場、111は操作指令情報、
112は合成反力、113は動作指令、114は動作指令入力手
段、115はスレーブマニピュレータ位置情報、116は拡大
倍率情報、126は上記各手段（デバイス）を統括して制
御する統括制御手段（各デバイスに対する上位の制御装
置）、127はICカードリーダ等の入力装置を含むユーザ
認証手段、128はネットワーク或いは専用の通信回線等
によって構成される伝送経路、129は例えば磁気ディス
ク装置のような記憶手段で構成される動作手順記述保持
手段を表す。

【０００８】作業環境情報検出手段104はそのセンサ部
分を患部組織操作手段102の構成要素であるスレーブマ
ニピュレータ先端および周辺に持ち、視覚センサと上記
マニピュレータ先端の力覚センサおよび近接覚センサを
もって患部とその周辺環境を検出する。

【０００９】臨場感制御情報生成手段101は作業環境情
報検出手段104の検出した情報と計測情報処理手段118の
出力した生体内部の三次元再構成画像情報とスレーブマ
ニピュレータ位置情報115を加工・合成し画像と音およ
び仮想反力を生成する。これをもって患部の状態が１人
以上の術者に示される。

【００１０】力覚センサおよび近接覚センサの情報は操
作指令生成手段103にも伝達される。力覚センサにより
検出された実際の反力は各術者の感じることのできるレ
ンジに変換される。

【００１１】臨場感制御情報生成手段101で生成された
仮想反力はレンジ変換された実反力および自分以外の術
者の操作力を加え合わせられ、動作指令入力手段114を
介して各術者に伝えられる。各術者は臨場感制御情報生
成手段101の示した情報をもとに動作指令入力手段114を
介して患部組織操作手段102に対する動作指令を入力す
る。入力された動作指令は操作指令生成手段102によっ
て操作指令情報111に変換される。患部組織操作手段は
拡大倍率情報116をパラメータとして操作指令情報111を
解釈実行し患部組織を操作する。

【００１２】このとき同時に生体内部情報計測手段117
が一定時間ごとに計測用信号を患部125に向かって入力
しそこから透過または反射した出力信号を捉える。この
信号はディジタル化され計測情報として計測情報処理手
段118へ送られる。

【００１３】計測情報処理手段118は一定時間ごとに得
られる計測情報に演算を加えその結果を三次元画像情報
として再構成する。

【００１４】統括制御手段126は上記各手段に対して現
在のユーザおよび各手段の具体的な構成を把握し、必要
な動作手順記述(以下プログラム)を配信した後各手段の
動作状況を監視する。各手段における構成の変化(装置
やツールの交換，追加，除去)を検出した場合は、各手
段から通知される認識番号(以下デバイスID)に従い、管
理のための情報(以下デバイステーブル)を更新する。ま
たユーザの変化(新規使用開始，使用終了等)を検知した
場合は、ユーザ固有の使用環境を整えるために、現在デ
バイステーブルに登録されている各デバイスに対してプ
ログラムの再配信を行う。あるいはユーザによって各手
段からその作業内容の変化を通知された時も上記のよう
なプログラムの再配信を行う。ここにはまたデフォルト
のユーザテーブルとデバイステーブルおよび各手段に対
するデフォルトのプログラムが用意されており、特定の
ユーザが使用していない場合もしくはユーザ認証が何ら
かの理由で失敗した時、動作手順記述保持手段からの情
報の取り出しに失敗した時はこのデフォルトの各テーブ
ルとプログラムを用いて各手段の設定および管理が行わ
れる。このデフォルトのプログラムを用いることによ
り、最低限の動作を補償し、応急処置を可能にする。

【００１５】ユーザはユーザ認証手段127を介して自分
がこの装置を使用することを宣言する。統括制御手段は
ユーザ管理のための情報(以下、ユーザテーブル)にユー
ザの識別子(以下、ユーザID)を登録する。この場合、ユ
ーザは一人とは限らず複数のユーザが装置の各手段を共
通に或いは分割して使用することができる。

【００１６】伝送経路128は統括制御手段と他の各手段
を結び必要な情報を伝送するための媒体である。これは
IEEE1073，IEEE1014などの割込線を含めた計算機のバス
規格や、IEEE802,3に規定されたCSMA/CD方式に代表され
る計算機ネットワークによって実現される。あるいは工
業用の小規模ネットワーク、例えばISO11898などの規格
に基づくものよっても実装可能である。

【００１７】動作手順記述保持手段129には上記のプロ
グラムとユーザ登録簿が格納されている。

【００１８】次に図２を用いて各手段の基本構成を説明
する。図中下部の大きな矩形200が各手段を表す。

【００１９】201は動作手順記述解釈実行手段、202は動
作手順記述記録・保持手段、203はデフォルト動作手順
記述保持手段、204は各手段の機構部、205は内部伝送経
路を表す。上記201〜205の具体的な実装としては201が
マイクロプロセッサ、202がスタティックRAM、203がROM
といったものが考えられる。また204はマスタ・スレー
ブマニピュレータ機構部，各種画像計測装置(MRI，CT，
超音波スキャナ，etc.)，画像処理装置，画像・音声等
提示装置およびその提示内容を生成もしくは合成する光
学映像・再構成画像合成装置，センサデータモダリティ
変換装置，仮想音場生成装置，テレビカメラ，力セン
サ，近接覚センサ等の作業環境情報検出装置，動作入力
部からの動作指令解釈・変換装置などを指す。205はア
ドレスおよびデータバスを指す。また201と204の間は往
々にして外部バスと称されるものによって接続される。
それは例えば仕様の公開されたバスでもよいし、独自の
仕様で実装してもよい。

【００２０】図２のROM203のメモリマップの例を図３に
示す．ROMにはアドレスの低い方から例外ベクタ，後述
のデバイスID上部，IPL，およびデフォルト動作プログ
ラムが格納されている。例外ベクタとは当該手段におい
てプログラム実行中に例外が生じた場合その例外の種類
に応じた処理を記述してあるアドレスのテーブルであ
る。通常プロセッサのリセットも例外とされ、立ち上げ
時の動作プログラムの先頭番地がこのベクタの先頭に記
録されている。この場合は上記のIPLの先頭番地がこれ
にあたる。デバイスIDとは各手段における実際に使用さ
れているデバイスの識別を行うための識別子もしくは識
別番号である。ここで上位としている部分にはデバイス
のクラスを識別するための情報が記録されている。例え
ば操作用マニピュレータが1番，画像計測装置が2番，操
作入力装置が3番という具合に番号付けがされている。
これはもちろん識別のためであるので番号でなく名前等
で表現されていてもよい。なおクラスと表現したのは操
作用マニピュレータや画像計測装置などにも様々な種類
があるためである。実際に唯一のデバイスを識別するた
めに、デバイスIDの中位および下位にツールの種類およ
び作業の種類を示す識別子が別のところから獲得され、
これらをまとめたものがある手段のデバイスIDとして統
括制御手段に通知される。中位，下位のIDおよびその獲
得方法、統括制御手段への通知手順に関しては後述す
る。上記のようにリセットの際に実行されるのがIPL(in
tial program loader)である。IPLには統括制御手段と
の通信および動作プログラムの獲得手順を記述したプロ
グラムが格納されている。各手段は何らかの理由で起動
もしくは再起動した場合に、このIPLの記述に従って必
要な手順を実行する。デフォルト動作プログラムは立ち
上げ時に各手段が何らかの理由(伝送経路の不具合，統
括制御手段の故障など)で統括制御手段との通信を行う
ことに失敗した場合に用いられる。後述のように動作プ
ログラムの獲得に失敗した場合はこの部分のプログラム
が実行され、各手段はとりあえず単体としての機能を保
証する。

【００２１】図２中のRAMのメモリマップの例は図４の
ようになる。RAM202中にはIPL実行中に獲得された動作
プログラムが格納され、その先頭から実行される。また
プログラム実行に際して必要な作業領域もこの中に確保
される。このRAMは不揮発なものを用いるため、例えば
電源切断後の再起動時においてもプログラム動作時のメ
モリアロケーションを常に同じアドレスに行うなどのト
レース可能な方法で行っていれば再起動前の作業中のデ
ータ等を再利用することが可能である。

【００２２】次に統括制御手段の動作手順を図５を用い
て説明する。

【００２３】統括制御手段の実装例としてはマルチユー
ザとリアルタイムマルチプロセスをサポートするオペレ
ーティングシステム(以下OS)を利用するのが簡単であ
る。まず電源投入もしくはリセットによって当該手段中
のOSが起動する(ステップ501)。次にユーザ認証プロセ
ス，システムコンフィギュレーションプロセス，スナッ
プショットプロセスを生成・実行する(ステップ502)。
ステップ502において各手段との通信を行い所要のデー
タを得た後、ユーザテーブルおよびデバイステーブルを
管理するテーブル管理プロセスを起動する(ステップ50
3)。さらに各手段の動作状況を監視するウオッチドッグ
プロセスを起動し、これをタイマ割り込みによって周期
的に実行する(ステップ504)。これら一連の手順は立ち
上げ時に実行されるファイル中に記述されており自動実
行される。ユーザテーブルおよびデバイステーブルは共
有メモリ中に置かれ、そこに接続した全てのプロセスが
参照できる。ただし書き込むことのできるのは後述のテ
ーブル管理プロセスのみである。他プロセスの書き込み
の禁止はOSが介在することによって実現可能である。

【００２４】図６はユーザ認証プロセスの動作手順を示
している。

【００２５】該プロセスは通常はユーザ認証を促すメッ
セージを提示しながらユーザ認証手段中の入力装置から
の割り込みを待っている(ステップ601)。入力装置とし
てはキーボード，マウス，あるいはICカードリーダな
ど、あるいは指紋読み取り装置，声紋分析装置，網膜パ
ターン撮像装置が考えられる。また認証のために入力す
る情報としては、キーボードから入力される文字列，ユ
ーザ本人のみが知る情報に関する質問にマウスで答える
形態のもの，ICカードに記録されたユーザ識別子，本人
の指紋，声紋，撮像された網膜パターンなどのいずれか
１つ以上のものを用いる。ステップ601実行中に割り込
みがあるとプログラムは状態遷移し、入力受付を開始す
る(ステップ602)。上記の方法でユーザ認証のための情
報を得た後、登録されているユーザ登録簿を用いて照会
を行い(ステップ603)、これが成功した場合はテーブル
管理プロセスに認証が成功した旨とユーザ名を通知する
(ステップ605)。各種情報のプロセス間の通知は共有メ
モリまたばパイプを通じて行われる。共有メモリとは複
数のプロセスから参照できるメモリ領域のことであり、
パイプとはあるプロセスから別のプロセスへ情報を送る
ために用いられる機構のことである。これらの機構はOS
によって提供される。以下は図示していないが、テーブ
ル管理プロセスはこれを受けてユーザテーブルを更新す
る。ユーザ管理テーブルの更新に伴ってデバイステーブ
ルも更新される。使用中のユーザに関して変更があった
場合は自動的に各デバイスに関する情報も更新される。

【００２６】次に図７を用いて各手段のコンフィギュレ
ーションリクエスト時の統括制御手段のシステムコンフ
ィギュレーションプロセスの動作を説明する．統括制御
手段側のシステムコンフィギュレーションプロセスは各
手段からの割り込みによるコンフィギュレーションリク
エストを待っている(ステップ708)。割り込みは統括制
御手段と各手段が前記の各種バスで結合されていれば割
り込み信号線によって通知される。ネットワークで結合
されている場合はポート番号を指定したソケット通信に
よって実現される。そこへ各手段のいずれかからリクエ
ストが送られてくる(ステップ701)。各手段がリクエス
トを行うのは電源投入(起動)，リセット，ツールの交
換，作業内容の変更のうちいずれかの事象が生じた時で
ある。これについては後述する。割り込みによりシステ
ムコンフィギュレーションプロセスはステップ708から
ステップ709へと状態遷移し、リクエストに対する処理
を行う子プロセスを生成・起動する(ステップ709)。こ
こで子プロセスを生成起動するのはまた別の各手段から
のコンフィギュレーションリクエストが来た場合に対応
できるようにするためである。リクエストの送り元は統
括制御手段からの割り込みによるアクノリッジ(リクエ
ストに対する承認)を待つ(ステップ702)。ここで一定時
間内に割り込みがないと(ステップ703)、各手段は統括
制御手段に不具合が生じたものと判断し、自分が持って
いるデフォルトの動作プログラムを実行する(ステップ7
16)。統括制御手段側では生成起動された該子プロセス
からのアクノリッジを割り込みによって通知する(ステ
ップ710)と、各手段からのデバイスIDの通知を待つ(ス
テップ711)。割り込みによりアクノリッジを受けたリク
エストの送り元は割り込みによってデバイスIDの通知を
行い(ステップ704)、統括制御手段からの動作プログラ
ムの配信を待つ(ステップ705)。このとき一定時間内に
割り込みを介したプログラム配信が行われないと、リク
エスト元は自分の持つデフォルトの動作プログラムを実
行する(ステップ716)。デバイスIDの通知を待つ該子プ
ロセスは一定時間内に割り込みによってデバイスIDが知
らされないとそのままプロセスを終了する(ステップ71
5)。この場合はデバイステーブルは更新されない。リク
エスト元からの割り込みによるデバイスIDの通知がある
と、該子プロセスは通知されたデバイスIDとそのデバイ
スを現在使用できるユーザのユーザIDに基づいて選択さ
れた動作プログラムを動作手順記述保持手段129から読
み出し(129からの情報の獲得が何らかの理由で失敗した
時には統括制御手段中から)、これを割り込みを介して
リクエスト元に配信する(ステップ713)。リクエスト元
はこれを受けて動作プログラムを受信し作業手順記述記
録・保持手段202に記録した後これを実行する(ステップ
707)。該子プロセスは新しいデバイスIDを前述の共有メ
モリ等の方法でテーブル管理プロセスに通知する(ステ
ップ714)。図示はしていないが通知の際にはシグナルを
送り、情報が送られたことを気づかせる。シグナルとは
プロセスの間でやりとりされる信号であり、OSの介在に
よりこの機構が実現している。以上を行った後該子プロ
セスは終了し姿を消す(ステップ715)。上記のようにリ
クエストが来た数だけ子プロセスが生成されるので、非
同期に複数のリクエストが各地から送られても対応でき
る。

【００２７】次に図８を用いて統括制御手段のウオッチ
ドッグプロセスと、それに対応した各手段の側でのプロ
グラムの動作を説明する。

【００２８】該プロセスはタイマ割り込みにより周期的
起動され実行される(ステップ805)。次に共有メモリ上
のデバイステーブルの先頭のブロック(後述)から参照を
始める(ステップ806)。現在参照しているブロックに登
録されたデバイス(各手段のうちのいずれか)に割り込み
を介してウオッチドッグ信号を送る(ステップ808)。一
方当該デバイスは統括制御手段からの割り込みを待つ
(ステップ801)が、一定時間内にウオッチドッグ割り込
みがない場合は統括制御手段に不具合が生じたと判断
し、自分の持っているデフォルトの動作プログラムに切
り替える(ステップ804)。そうでない場合はウオッチド
ッグ信号に対してアクノリッジ(ウオッチドッグに対す
る返事)を割り込みを介して送る(ステップ803)。該プロ
セスはウォッチドッグ信号を送った後デバイスからのア
クノリッジを待つ(ステップ809)が、一定時間内に割り
込みがない場合はそのデバイスが何らかの理由で消滅し
たと判断し、そのデバイスのブロックをデバイステーブ
ルから削除するようテーブル管理プロセスに通知する
(ステップ812)。この場合の通知も前記のシグナルによ
って行われる。アクノリッジが返ってきた場合はそのデ
バイスは存在して稼働中であると判断し、次のデバイス
が登録されているブロックを参照する(ステップ811)。
デバイステーブルにおいてはデバイスを登録してあるブ
ロックが線形リストを形成しており、あるブロックの中
には次のブロックへのポインタ(メモリ上のアドレス)が
格納されている。最後のブロック中の次ブロックへのポ
インタはNULLすなわち何も指さないようにする。ユーザ
テーブルも同様の構造をしている。これらについては後
述する。上記のようにポインタがNULLにならない間は各
デバイスに対して信号の送付と返事待ちを繰り返す。線
形リストの最後まで参照し終わったら、該プロセスは次
のタイマ割り込みによる起動まで休止する(ステップ81
3)。以上の動作手順によって各デバイスの稼働状態を常
に監視し、変化が起こった場合は直ちにテーブルを更新
することができる。

【００２９】次に図９を用いてスナップショットプロセ
スの動作手順を説明する。

【００３０】これは統括制御手段が各手段の状態を保存
する機能を実現したものであり、例えば各手段のいずれ
かにおいてユーザが使用中に変更した環境設定情報があ
った場合にはこれを保存する。統括制御手段側のスナッ
プショットプロセスは各手段からの割り込みによるスナ
ップショットリクエストを待っている(ステップ908)。
割り込みは統括制御手段と各手段が前記の各種バスで結
合されていれば割り込み信号線によって通知される。ネ
ットワークで結合されている場合はポート番号を指定し
たソケット通信によって実現される。そこへ各手段のい
ずれかからリクエストが送られてくる(ステップ901)。
リクエストのタイミングはユーザからスナップショット
の要求のあった時、一定時間間隔ごと、のいずれか一
方、または両方である。割り込みによりスナップショッ
トプロセスはステップ908からステップ909へと状態遷移
し、リクエストに対する処理を行う子プロセスを生成・
起動する(ステップ909)。ここで子プロセスを生成起動
するのは、また別の各手段からのスナップショットリク
エストが来た場合に対応できるようにするためである。
リクエストの送り元は統括制御手段からの割り込みによ
るアクノリッジ(リクエストに対する承認)を待つ(ステ
ップ902)。ここで一定時間内に割り込みがないと(ステ
ップ903)各手段は統括制御手段に不具合が生じたものと
判断し、処理を中断する(ステップ916)。統括制御手段
側では生成起動された該子プロセスからのアクノリッジ
を割り込みによって通知する(ステップ910)と、各手段
からのデバイスIDの通知を待つ(ステップ911)。割り込
みによりアクノリッジを受けたリクエストの送り元は割
り込みによってデバイスIDの通知を行い(ステップ90
4)、統括制御手段からのアクノリッジ通知割り込みを待
つ(ステップ905)。このとき一定時間内に割り込みを介
したアクノリッジ通知が行われないと、リクエスト元は
処理を中断する(ステップ916)。一方デバイスIDの通知
を待つ該子プロセスは一定時間内に割り込みによってデ
バイスIDが知らされないとそのままプロセスを終了する
(ステップ915)。この場合は環境設定情報は更新されな
い。リクエスト元からの割り込みによるデバイスIDの通
知があると該子プロセスは割り込みを通じて該当するデ
バイスに再びアクノリッジを送る(ステップ913)。リク
エスト元はこれを受けてユーザによって変更された環境
設定情報を送る(ステップ907)。該子プロセスは送られ
た環境設定情報を動作手順記述保持手段に格納する(ス
テップ914)。以上を行った後該子プロセスは終了し姿を
消す(ステップ915)。図示はしていないが該情報はデバ
イスIDとユーザIDによるタグ付けがされ、次回以降は動
作手順記述すなわち配信されるプログラムの一部として
扱われる。上記のようにリクエストが来た数だけ子プロ
セスが生成されるので非同期に複数のリクエストが各地
から送られても対応できる。

【００３１】次に図１０を用いてデバイステーブル，ユ
ーザテーブルとその周辺のデータ構造を説明する。

【００３２】1001はテーブルポインタブロック、1002は
デフォルトユーザテーブル、1003はデフォルトデバイス
テーブル、1004はユーザテーブル、1005はデバイステー
ブル、1006はユーザ制御ブロック、1007はデバイス制御
ブロックをそれぞれ表す。これらに使用するデータ領域
はテーブル管理プロセスによって統括制御手段のメモリ
中に動的に確保される(図示せず)。各テーブルは前述の
ように線形リストを形成しており、そのブロック内に次
のブロックのアドレスが記されている。リストへのブロ
ックの追加・削除等の操作はプログラムにおけるメモリ
確保／解放とポインタ操作で実現できる。ポインタ操作
に関してはここでは詳しくは説明しない。ユーザ制御ブ
ロック1006は図１１に示すようなデータ構造を持ってい
る。1つのブロックの中にはユーザID，そのユーザのシ
ステム全体に対する操作の権利を示すパーミッション，
現在使用しているデバイス制御ブロックのデータが納め
られたファイルの識別子を記録してある使用デバイスレ
コード名，使用可能デバイスレコード名，現在の対象症
例からなり、ブロックの最後には次のブロックへのポイ
ンタである次ポインタを記録する領域がある。またデバ
イス制御ブロック1007の1ブロック中にはデバイスID，
そのデバイスを使用中のユーザ名，そのデバイスで実行
中の動作プログラムのファイル識別子である使用中コー
ドレコード名，そのデバイスの使用状態(使用中，使用
待ち，休止中)を記録する領域，そして最後には次のブ
ロックへのポインタである次ポインタを記録する領域が
ある。

【００３３】次に図１２を用いて各手段におけるデバイ
スIDの中位部分を獲得する方法の例を説明する。ここで
は操作用マニピュレータの先端ツールの交換を例に示
す。

【００３４】1201はPIO、1202はCPUに至るバス、1203は
プルアップ抵抗、1204は基準電位点(グランド)、1205は
マニピュレータ先端、1206は先端に取り付けるツール、
1207は出っ張り、1208は切り欠き、1209〜1212はツール
の嵌合部内壁の結線パターンであり、1209はパターン
1、1210はパターン2、1211はパターン3、1212はパター
ン4、1213はマニピュレータ先端の別の配線パターン、1
214はツールの嵌合部内壁の別の配線であり、1215〜121
8は1214の配線に対する結線パターンであり、1215は121
4に対するパターン1、1216は1214に対するパターン2、1
217は1214に対するパターン3、1218は1214に対するパタ
ーン4、を表す。プルアップ抵抗1203の一端は5[V]の電
位が与えられ、他端は導線を通じてマニピュレータの先
端へ導かれている。導線は先端の四角いパッドの部分を
除いて被覆されている。導線のうちの1本はグランド120
4に通じている。ツール1206は出っ張り1207と切り欠き1
208によって常に正しい向きでのみ嵌合可能である。ツ
ール側の嵌合部内壁には5[V]およびグランドの間が様々
なパターンで導通するように結線がされている。こちら
側の結線も四角いパッド部分を除いて被覆絶縁されてい
る。ここでは2ビットのパターンで4通りの識別が可能な
例を示している。例えば1209のように右2つのパッドを
結線すると、ツールを嵌合した際にはプルアップされて
いる線の右側のみがグランドに接続されるため、左右の
プルアップ線の電位のパターンをPIO1202を用いて読む
と10というパターンになる。同様に1210ならば01、1211
ならば11となる。1212は特殊パターンであり、これが接
続された時はツールが嵌合されていない状態と等しい。
よってこのパターンの配線されたダミーツールを嵌合し
ておくとツールを引き抜いたのと同じ状態と見倣される
ため、このマニピュレータは使用されないものと認識さ
せることができる。何らかの理由で嵌合のための出っ張
りや切り欠きをつけられない場合はマニピュレータ先端
の配線を1213のように、またツール内壁の配線を配線を
1214のようにし、これらの配線間の結線を1215〜1218の
ようにすれば上記と同じようなビットパターンを作り出
すことができる。さらにこの場合は奥まで嵌合しさえす
ればある程度の回転マニピュレータ先端の配線と常に接
触することになるので回転方向の位置決めは問題になら
ない。なお以上の例では各配線の電位によってビットパ
ターンを作り出しそれをデバイスIDの中位として用いた
が、これは他の方法例えば光ファイバと導波路の組み合
わせや流体回路で実現することもできる。

【００３５】次に図１３を用いてデバイスIDの下位識別
子を得る方法の例を説明する。

【００３６】該下位識別子は各手段における作業内容を
表現するために用いられる。図中では動作指令入力手段
114を介して操作用マニピュレータの作業内容を指定す
る例を示している。1301は作業内容指定スイッチ群、13
02はロック指定スイッチ、1303は接触作業指定スイッ
チ、1304は位置決め作業指定スイッチ、1305はスイッチ
の状態を検出するためのPIOである。作業の種類は位置
と力のハイブリッド作業などこの他にもさまざまなもの
が考えられるが、例としての説明を簡単にするために図
示はしない。動作指令手段の筒状の可動部の上には上記
1302〜1304のスイッチがある。該動作指令入力手段の使
用者は行う作業に応じて上記のスイッチを切り替える。
このスイッチはいずれか１つのみ押下しておくことがで
き、別のスイッチが押下されたときには前のスイッチは
元に戻るような構造になっている。どのスイッチが押下
されているかは図１２で示したのと同様の方法によるも
のとする。すなわちプルアップされているラインとそう
でないラインをPIOによって検出する他の方法である。
ここで検出された作業内容の種類は各手段において記憶
されると共に、前述の上位，中位識別子と組み合わされ
て１つのデバイスIDとなり、統括制御手段へと通知され
る。図１４はデバイスIDのデータ構造の例である。この
場合はあるビット幅のデータによってデバイスIDが表現
されている。1401はデバイスのクラス、1402はツールの
種類、1403は作業内容をそれぞれ表現する。既に説明し
たようにデバイスのクラスとはそのデバイスの大まかな
カテゴリを表している。各位のビット幅はクラスの種
類，ツールの種類，作業内容の種類を表現するのに足る
だけ用意する。例えばクラスの種類が16以内なら1401に
必要なビット幅は4である。ツールの種類を表現するの
に必要なビット幅は各クラスにおけるツールの種類の数
のうち最大のものが表現できればよい。例えば操作用マ
ニピュレータのツールの種類が7つあり、これがすべて
のツールの中で最大の個数だったとすると、ツール種類
を表現するビット幅は高々3ビットあればよい。作業内
容の表現に関しては、あるクラスであるツールを用いた
時の作業内容の種類の最大値が表現できれば十分である
ので、例えば操作用マニピュレータで鉗子ツールを用い
た時の作業の種類が前記1302〜1304の3種類であると
し、これが全ての組み合わせの中で最大だとすれば、必
要なビット幅は高々2ビットに過ぎない。以上よりデバ
イスIDの表現に必要な総ビット幅は高々9ビットであり
非常に小さい。実際にはクラス，ツール，作業内容の追
加が考えられるので各ビット幅には余裕を持たせること
を考えるが、1ビット増やすだけで2倍の種類を表現でき
るので、デバイスID自体を表現するビット幅の変化は小
さい。なお上記のスイッチは例えばフットスイッチや
声，ジェスチャ等で切り替える形式のものでもよい。

【００３７】次にある手段におけるツールもしくは作業
内容の変更によって再配信される動作プログラムの例を
図１５，図１６，数式１および数式２を用いて説明す
る。

【００３８】以下に説明するのは操作用マニピュレータ
において、作業内容が前記の方法によって変更通知され
た場合の例を示している。変更前の作業内容は位置決め
であり、生理食塩水注入用のパイプの先端位置姿勢ある
いは焼断用の光ファイバレーザの先端位置姿勢を制御し
ていたものとする。次に鉗子による組織除去を行うため
にツールの交換および作業内容指定スイッチの切り替え
を行ったとする。図１５は位置決め時の先端位置決め制
御のアルゴリズムを示す制御系である。位置決め制御の
手法は様々であるが、ここでは代表的なものとしてPID
制御系を例に挙げて説明を行う。制御系は関節座標もし
くは作業座標において構成される。１５０１は位置指令
値ｘｒであり通常の場合動作入力指令手段から与えられ
る。1502〜1504は補償器の構成要素である。1502は補償
器中の積分要素、1503は比例要素、1504は微分要素であ
る。1505〜1507は偏差e=xr-xを各要素に与えて得られた
ものであり、これらの総和が制御入力uとなる。1508は
制御対象の伝達関数を示すものであり、上記のuが入力
される。1509はuが入力された結果の制御対象P(s)の位
置応答である。以上の制御系を実装する方法は様々であ
るが、そのひとつとして制御系を離散化しプログラム中
で演算の形で手順を記述するやり方がある。図１５の制
御系を離散化して式で記述したものが数式１の(1)〜(5)
である。

【００３９】

【数１】

【００４０】k番目のサンプル時刻tkにおいて目標位置
と応答との偏差e(tk)は(1)で表される。これを図１５の
各要素に与え、補償量uI,uP,uDを得る際の作用を離散化
表現したものが式(2)〜(4)であり、該時刻における制御
入力u(tk)はそれらの総和となる。

【００４１】次にツール交換および作業内容の変更通知
によって接触作業を行う上で必要な制御アルゴリズムを
記述した動作プログラムが配信され、これが実行され
る。図１６はマニピュレータの接触作業における典型的
な力制御系の例を示している．1601は力の指令値、1602
はマニピュレータ先端において検出される力、1603は慣
性を表現する積分要素、1608は粘性および剛性を表現す
る要素、1604はマニピュレータ先端において望ましい力
を発生するための速度指令値、1605は与えられた速度指
令値を制御対象において実現するための補償器、1606は
制御対象、1607は制御対象の位置応答である。力制御系
の一般的な数式モデルは数２の(6)のように表される。

【００４２】

【数２】

【００４３】(6)を変形して(7)に示すように速度指令を
得る。これを離散化し時刻tkにおける速度指令を与える
式(8)を得る。再配信された動作プログラム中には(8)を
表現する演算が記述されている。これによって使用者は
プログラムの変更を自分で行うことなく、またその変更
を意識することもないままで、ツール交換前には位置決
め作業を行っていたマニピュレータを用いて接触作業を
行うことができる。こういった作業内容の変化には単に
制御系のパラメータ変更では対処しきれず、制御アルゴ
リズム等動作プログラム自体の変更が必要である。アル
ゴリズムを選択できるようにプログラム中で記述した場
合はプログラムサイズが大きくなり、これを実行するた
めの資源(メモリ，ディスク)などをより多く必要とする
ことになるためコストが上がる。またプログラムにない
アルゴリズムを使用することはできないし、アルゴリズ
ムの改善も望めない。一方本明細書に記載したようにプ
ログラムを各手段の外部から配信するような機構であれ
ば必要に応じたアルゴリズムを記述した動作プログラム
もしくは同じアルゴリズムでも細部に改善の施されたも
のを利用できるため、各手段は常にその時点における最
高の性能を発揮することができる。

【００４４】次に図１７を用いてユーザ登録簿と各種の
表データの関係の例を説明する。

【００４５】1701はユーザ登録簿，1702はユーザAに関
する対象症例と使用デバイスIDの対応表、1703はユーザ
Aに使用が許可されているデバイス一覧表、1704はユー
ザAの使用可能デバイスに関する操作優先度、1705はデ
バイスID=0001001000bに関するユーザと対象症例および
配信プログラムの対応表をそれぞれ表す。これらの情報
は動作手順記述保持手段に納められている、またバック
アップとして統括制御手段中にも保持されている。これ
ら二者はシステム動作中にスナップショットを取った時
に前者のみが更新されることで異なったものになる。後
者はシステム起動時に前者からコピーされ更新されるが
システムが起動している間は更新されない。ユーザ登録
簿1701は登録されたユーザに関する情報を記録してある
ものである。各ユーザおよびデフォルトユーザに対して
症例-使用デバイスID対応表，使用可能デバイスID一覧
表(この場合の可能とは使用する権限があるという意味
である)，使用可能デバイスID毎の優先度の記録されて
いるファイル名が記されている。優先度とはあるユーザ
があるデバイスに対してどれほどの優先度を以て使用で
きるかを示したものである。使用中の複数のユーザに対
して使用可能デバイスが重複している場合は優先度の高
い方が操作する権限を有する。1702はユーザAに関する
症例-使用デバイスID対応表の例である。

【００４６】症例ごとに使用するデバイスのIDが記録さ
れている。また1703はユーザAの使用可能デバイス一覧
表である。ユーザAの使用可能なデバイスIDが記録され
ている。1702の各症例に対する使用デバイスは1703の中
に含まれていなければならない。1704には1703に記され
た使用可能デバイスIDの各々に対する優先度が記録され
ている。1705はあるデバイスIDのデバイスに対して症例
とユーザの組み合わせて配信するプログラムを決定する
ための表が格納されている。1705中の1-1,1-2などの番
号は配信されるプログラムのファイル名である。動作手
順記述手段は必ずしも1つの計算機，１つのファイルシ
ステムの下でまとまっている必要はない。よってファイ
ル名もここではマシン名とディレクトリの情報を付加し
たものになっていてもよい。ファイル名は統括制御手段
は以上の情報をデータベースとして保持し、必要に応じ
てこれを更新したり、内容の一貫性を確保したりする操
作を行う。図１１の1006中のパーミッションにあたるの
がデバイス毎優先度1704、もしくはこれを指し示すもの
(ファイル名など)である。使用デバイスレコード名には
1702のファイル名が記され現在の対象症例に応じたデバ
イスIDのリストが得られる。これによってデバイステー
ブルのデバイス制御ブロック1007をリスト中のデバイス
IDの数だけ生成する。デバイスIDフィールドにはデバイ
スIDを、使用中ユーザ名にはユーザIDを記録する。使用
中コードレコード名は使用中ユーザ名からユーザ制御ブ
ロックを参照し、その中の対象症例と上記ユーザ名およ
びデバイスIDから1705を参照することによって得られ
る。使用可能デバイスレコード名には1703のファイル名
が記されている。症例と使用デバイスIDの対応は現状追
認型であり、ユーザが手術の途中でデバイスの追加，交
換，撤去を行った場合は各手段からスナップショットリ
クエストが統括制御手段に送られ、テーブル管理プロセ
スはその情報を以て1702を更新する。なお図１７の各デ
ータベースの内容については内容の変更は別途行えるも
のとし、システムの管理者のみがデータベースの変更権
限をもつものとする。但しシステム管理者がユーザの一
人であってもよい。これは統括制御手段上で動作してい
るOSのファイル管理機能(アクセス権限の設定)によって
実現される。但し上記のように対応表1702のみはユーザ
が術中に変更した構成を反映するように自動的にあるい
は後述のようにユーザの指示の下にデータベースが更新
される。

【００４７】次に図１８および図１９を用いてテーブル
管理プロセスの動作手順を説明する。

【００４８】該プロセスは動作手順記述保持手段からデ
フォルトのテーブル情報が読み出せることを確認し(ス
テップ1801)、読み出し可能であればデフォルトのテー
ブル生成に必要な情報を動作手順記述手段129からメモ
リ上に複写する(ステップ1802)。このときは使用中ユー
ザはテーブル生成のためのデータベース参照には利用さ
れないが、実際上デフォルトのテーブルとユーザ固有の
テーブルにそれほど大きな違いが生ずることはないの
で、後述の修正時にもそれほど情報の新規参照は起こら
ない。動作手順記述手段129もしくは伝送経路128の不具
合等何らかの理由で129のデータベースを参照できない
場合は統括制御手段中のバックアップの情報を読み出す
(ステップ1803)。次にデバイスのコンフィギュレーショ
ン完了を待つ(ステップ1804，ステップ1805)。次に使用
中のユーザを調べ(ステップ1806)誰も使用していなけれ
ばデフォルトのユーザを設定する(ステップ1807)。次に
このユーザID(使用中ユーザIDもしくはデフォルトユー
ザID)に基づいたデータベースの再参照を行い、先ほど
生成されたデバイステーブルを修正するとともにユーザ
テーブルを生成または更新する(ステップ1808)。さらに
現在のコンフィギュレーション(システムに存在するデ
バイスIDのリスト)とユーザの求めるコンフィギュレー
ション(使用デバイスIDのリスト。ユーザが認証された
直後では症例はデフォルト。後述のメニューで症例を指
定してあればその症例に対応するデバイスIDのリスト)
との差異を通知する(ステップ1901)。ただしシステム側
はこの差異を解消する動作はせず、ユーザにその扱いを
委ねるものとする。あるユーザがある症例に使用するは
ずのデバイスのうちのいくつかが現在のシステムに存在
しない場合に勝手にデバイスの追加やあるいはそれらの
存在しないデバイスのIDをリストから削除するなどとい
うことはしない。あくまでもユーザが差異を解消する行
動を術中に行うものとする。一例としては、腹腔内手術
に腹壁吊り上げ装置を用いる術式を好む外科医が手術装
置を使用して手術を行おうとした際に、実際に今使おう
としている手術装置の構成要素として腹壁吊り上げ用マ
ニピュレータが接続されていないことを統括制御手段が
その外科医に対して知らせるという場合が考えられる。
前記の事実を知らされることにより、外科医はこの問題
を解決する行動を即座に取ることができる。即ち、どこ
からか該マニピュレータを手配して手術装置に接続する
ことである。接続された該マニピュレータは前記の手順
により即座に認識された後、使用者である外科医に依存
した動作プログラムの配信を受け、使用可能となる。ま
た場合によっては手術の現場に該マニピュレータを手配
することができないことも起こり得る。外科医はその場
合これをなしで済ますかあるいは手術自体を中止するか
の判断を自分で下し、なしで済ます場合はこれを統括制
御手段に指示する。統括制御手段はこれを受けて初めて
デバイスIDのリストから当該デバイスの情報が格納され
ているブロックを削除する。システム自体はデバイスを
実際に持ってきて物理的に接続するという行為はしない
しできないので、判断を使用者に委ねるのは妥当な方法
である。以上の処理を行った後、該プロセスはメニュー
を表示しユーザの入力を待つ(ステップ1902，ステップ1
903)。メニューは対象症例の変更，デバイス毎の操作パ
ーミッションの一時的変更，トータルスナップショット
要求などである。対象症例の変更とは新規選択，新しい
症例の追加あるいは症例の削除などである。操作パーミ
ッションの一時的変更は次のような場合に用いる。すな
わちあるデバイスに関して操作優先度の高いユーザが低
いユーザにその操作権限を一時的に譲るといった場合で
ある．この場合そのデバイスIDのデバイス制御ブロック
中の使用中ユーザ名と使用中コードレコード名が書き換
えられる．トータルスナップショットとはデバイスの交
換等で各手段から自動的にリクエストされるデバイス毎
の情報のスナップショットではなく、ユーザテーブルお
よびデバイステーブル中の情報すべてに関してスナップ
ショットを取るものである。ただし変更された部分のみ
の更新であるので伝送される情報量はそれほど多くはな
い。入力があった場合はトータルのスナップショット
(まだ上記のステップでの入力は反映されていない時点
のもの)を取り、入力された情報を持って図１８のBへジ
ャンプする(ステップ1904)。以上のステップに於いては
ユーザへのメニューは計算機ディスプレイや付加的な音
声ガイド等を用いて行う。またユーザの入力方法として
は、キーボードからのテキスト入力，GUI(graphical us
er interface)とマウスを用いた入力，もしくは音声指
示，ジェスチャなどを用いてもよい。以上のステップと
は別に他のプロセスの動作によってテーブルに関する変
更がなされ、これを通知されることによって実行される
ステップがある。前述のユーザ認証プロセス，システム
コンフィギュレーションプロセス，ウオッチドッグプロ
セスからシグナル等による割り込み要求があると、該プ
ロセスは割り込みに対応した処理へと遷移する。割り込
み処理中ではユーザテーブル，デバイステーブルの更新
を行い(ステップ1905)、その後割り込みから元のプログ
ラムの実行位置へと戻る(ステップ1906)。

【００４９】以上の構成によって、使用者は各手段を自
分の使いやすいように構成でき、かつその構成を使用中
に変化させた場合も再調整等に煩わされることなく最高
の性能で使用し続けることのできる手術装置を提供する
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、統括制御手段により自
動的かつ動的にデバイスの構成を検知して動作手順記述
をデバイスに設定できるので、自動的かつ動的にシステ
ム構成、デバイスの構成や動作を変化させることができ
る。これにより、デバイスに誤った動作手順記述を与え
るというソフトウェア的な誤りを防止できるほか、デバ
イスの構成におけるハードウェア的な誤りを未然に発見
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【図２】各手段の基本構成図。

【図３】ROMのメモリマップの一実施例を示す図。

【図４】RAMのメモリマップの一実施例を示す図。

【図５】統括制御手段の動作手順を示す図である。

【図６】ユーザ認証プロセスの動作手順を示す図であ
る。

【図７】システムコンフィギュレーションプロセスの動
作を示す図である。

【図８】ウオッチドッグプロセスと、各手段の側でのプ
ログラムの動作を示す図である。

【図９】スナップショットプロセスの動作手順を示す図
である。

【図１０】デバイステーブル、ユーザテーブルとその周
辺のデータ構造を示す図である。

【図１１】ユーザ制御ブロック、デバイス制御ブロック
のデータ構造を示す図である。

【図１２】各手段におけるデバイスIDの中位部分を獲得
する方法の例を示す図である。

【図１３】デバイスIDの下位識別子を得る方法の例を示
す図である。

【図１４】デバイスIDのデータ構造の例を示す図であ
る。

【図１５】位置決め作業時の先端位置決め制御系の例を
示す図である。

【図１６】マニピュレータの接触作業における力制御系
の例を示す図である。

【図１７】ユーザ登録簿と各種の表データの関係の例を
示す図である。

【図１８】テーブル管理プロセスの動作手順１を示す図
である。

【図１９】テーブル管理プロセスの動作手順２を示す図
である。

【符号の説明】

101…臨場感制御情報生成手段、102…患部組織操作手
段、103…操作指令生成手段、104…作業環境情報検出手
段、117…生体内部情報計測手段、118…計測情報処理手
段、119…生体内部計測用入力信号、120…生体内部を透
過または反射した出力信号、121…生体内部の計測情
報、122…三次元再構成等視覚化された生体内部情報、1
23…患部組織操作手段によって行われる操作、124…作
業環境情報検出手段の一部である各種センサによる検出
データ、125…患部、105…力覚センサ情報、106…近接
覚センサ情報、107…視覚センサ情報、108…仮想反力情
報、109…合成加工画像、110…仮想音場、111…操作指
令情報、112…合成反力、113…動作指令、114…動作指
令入力手段、115…スレーブマニピュレータ位置情報、1
16…拡大倍率情報、126…統括制御手段、127…ユーザ認
証手段、128…伝送経路、129…動作手順記述保持手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤江正克茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】手術に用いられる手術装置であって、制御
手段を有するデバイスと、該デバイスとの間に通信手段
を有する統括制御手段と、前記デバイスの動作手順を記
述した動作手順記述を保持する動作手順記述保持手段と
を備え、前記統括制御手段は、デバイスの構成を検知す
る検知手段を備え、該検知手段によって検知されたデバ
イスの構成に合う動作手順記述を前記通信手段によって
各デバイスに送るようにしたことを特徴とする手術装
置。
【請求項２】請求項１に記載の手術装置において、前記
検知手段は、デバイスの構成として、デバイスの使用の
有無及び／又はデバイスの作業内容を検知することを特
徴とする手術装置。
【請求項３】手術に用いるツールを操作する操作マニピ
ュレータからなるデバイスを含めて、それぞれに制御手
段を有する複数のデバイスと、前記ツールを操作するデ
バイスに動作を指令するための動作指令入力手段と、前
記複数のデバイスとの間に通信手段を有して統括制御す
る統括制御手段と、前記複数のデバイスの動作手順を記
述した動作手順記述を保持する動作手順記述保持手段と
を備え、前記統括制御手段は、デバイスの構成を検知す
る検知手段を備え、該検知手段によって検知されたデバ
イスの構成に合う動作手順記述を前記通信手段によって
各デバイスに送るようにしたことを特徴とする手術装
置。
【請求項４】請求項３に記載の手術装置において、前記
検知手段は、デバイスの構成として、デバイス個々の使
用の有無、デバイスが有するツール及び／又はデバイス
の作業内容を検知することを特徴とする手術装置。
【請求項５】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、前記検知手段は、手術装置の電源投入又はリセット
があったときに、デバイス側から統括制御手段への割り
込みによるリクエストによって、前記デバイスの構成を
検知することを特徴とする手術装置。
【請求項６】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、前記検知手段は、デバイスの構成に変更があったと
きに、前記デバイスから統括制御手段への割り込みによ
るリクエストによって、前記デバイスの構成を検知する
ことを特徴とする手術装置。
【請求項７】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、前記デバイスはデフォルトの動作手順記述を持ち、
前記統括制御手段から動作手順記述が送られてこないと
きは、前記デフォルトの動作手順記述を実行することを
特徴とする手術装置。
【請求項８】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、使用者を認証する認証手段を設け、前記統括制御手
段は複数の使用者に対するデバイス使用の優先権を設定
することを特徴とする手術装置。
【請求項９】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、使用者を認証する認証手段を設け、前記統括制御手
段は複数の使用者がデバイスの使用に関して有する優先
権を判定し、優先権の一番高い使用者に用意された前記
デバイスの動作手順記述を前記通信手段によって前記デ
バイスに送ることを特徴とする手術装置。
【請求項１０】請求項１又は３に記載の手術装置におい
て、症例に対してデフォルトのデバイス構成に関する情
報を有し、実際に設定されたデバイスの構成との差異を
提示する手段を備えたことを特徴とする手術装置。
【請求項１１】術者が術具または治療器を遠隔操作する
ことによって手術作業を行うことを支援する手術装置に
おいて、各術者が起こした動作を入力する動作指令入力
手段と、該動作指令入力手段の出力した動作指令を操作
指令情報へと変換する操作指令生成手段と、該操作指令
生成手段からの操作指令を解釈し患部に対する位置決め
を行い運動エネルギ・光エネルギ・電気エネルギ・熱エ
ネルギのうちの1種類以上を発生することにより、組織
の変形・破壊・変性を行う患部組織操作手段と、手術部
位の画像情報および前記患部組織操作手段の患部への接
近や接触力を検出する作業環境情報検出手段と、患部と
その周辺に変動磁場・電磁波・超音波のうちの1種類以
上を印加し透過あるいは共鳴信号を計測する生体内部情
報計測手段と、該生体内部情報計測手段により計測され
た信号を逐次三次元の計測情報画像に再構成する計測情
報処理手段と、該計測情報処理手段及び前記作業環境情
報検出手段の出力を各術者に合成加工して提示する臨場
感制御情報生成手段と、操作を許可された使用者を認証
するためのユーザ認証手段と、前記各手段において解釈
実行される動作手順の記述を保持する動作手順記述保持
手段と、前記各手段を統括的に制御する統括制御手段と
を備え、前記統括制御手は、使用者あるいは対象症例も
しくは前記各手段の構成に応じて、前記動作手順記述保
持手段から前記各手段に動作手順の記述を送信するとと
もに、手術作業中における使用者あるいは対象症例もし
くは前記各手段の構成の変更に応じて、前記動作手順記
述保持手段から前記各手段に変更後の動作手順の記述を
送信することを特徴とする手術装置。