WO2016190401A1 - 医療用マニピュレータシステム - Google Patents

医療用マニピュレータシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2016190401A1
WO2016190401A1 PCT/JP2016/065636 JP2016065636W WO2016190401A1 WO 2016190401 A1 WO2016190401 A1 WO 2016190401A1 JP 2016065636 W JP2016065636 W JP 2016065636W WO 2016190401 A1 WO2016190401 A1 WO 2016190401A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base
bed
rail
distance
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/065636
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
卓未 磯田
西澤　幸司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2017518174A priority Critical patent/JPWO2016190401A1/ja
Publication of WO2016190401A1 publication Critical patent/WO2016190401A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots

Definitions

  • the present invention relates to a medical manipulator system.
  • a plurality of manipulators for holding a treatment tool and a scope for photographing a treatment site are arranged around a bed where a patient lies, and the treatment tool and the affected part reflected on an image acquired by the scope are confirmed on a monitor while the treatment tool is used.
  • a robotic surgery system that uses it to treat an affected area (for example, see Patent Document 1).
  • One embodiment of the present invention includes a plurality of medical manipulators including a base movably arranged with respect to a bed, and an arm mounted on the base, and a position of each of the medical manipulators with respect to the bed.
  • a medical manipulator system comprising: a position detection unit that detects a plurality of arms; and a control unit that controls the plurality of arms using a common control coordinate system based on the position of the base detected by the position detection unit. is there.
  • the position of each base of the plurality of medical manipulators with respect to the bed is detected by the position detection unit, and the arm mounted on each base is controlled by the control unit using a common control coordinate system.
  • the rail includes a rail fixed to the bed, the base is movably attached along a longitudinal direction of the rail, and the position detection unit reaches the base from a predetermined position of the bed. The upper distance may be measured.
  • the position detection unit can detect the position of the base relative to the bed only by measuring the distance between the predetermined position of the bed and the base. Can do.
  • the position detection unit is provided on either the bed or the base and is provided on either the bed or the base, a light wave irradiation unit that emits a light wave in a direction along the rail, and the light wave
  • a light receiving unit that receives a light wave irradiated by the irradiation unit and reflected by one of the end of the rail and the base, and a distance between the end of the rail and the base based on the light wave received by the light receiving unit.
  • a distance calculating unit for calculating.
  • the light wave irradiation unit and the light receiving unit are provided with the light wave irradiation unit on either the bed or the base, the light receiving unit is provided on the other, and the light receiving unit directly receives the light wave emitted from the light wave irradiation unit. And it includes both cases where the light wave irradiation part and the light receiving part are provided on one of the bed or the base and the light wave reflected on the other is received.
  • the position detection unit is provided in any one of the bed and the base and emits a sound wave in a direction along the rail, and is provided in either the bed or the base, and the sound wave
  • a sound receiving unit that receives a sound wave irradiated by the irradiation unit and reflected by either the end of the rail or the base, and the end of the rail and the base based on the sound wave received by the sound receiving unit
  • a distance calculation unit that calculates the distance may be provided.
  • the sound wave receiving unit and the sound receiving unit are provided with either the sound wave irradiation unit on the bed or the base, and the sound receiving unit is provided on the other side, and the sound receiving unit directly receives the sound wave emitted from the sound wave irradiation unit. And the case where the sound wave irradiation part and the sound receiving part are provided on one of the bed or the base and the sound wave reflected on the other is received.
  • the position detection unit may include a rolling element that rolls on the rail by the movement of the base, and an encoder that detects a rotation amount of the rolling element.
  • the position detection unit is provided on the base and an inclined surface that is inclined at a predetermined angle in one direction along the longitudinal direction of the rail, and a distance for measuring a distance between the base and the inclined surface.
  • a measuring unit, and a distance along a longitudinal direction of the rail with respect to a predetermined position of the bed may be measured based on the distance detected by the distance measuring unit.
  • the distance measuring unit changes the distance between the base and the inclined surface. By measuring, the movement distance of the base can be obtained.
  • the base may be provided so as to be detachable from the bed.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a rail and a manipulator base provided in the bed of FIG. 3. It is a top view of the bed and manipulator which show the 2nd modification of the medical manipulator system of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the rail with which the bed of FIG. 5 is equipped, and a position detection part. It is a top view of the bed and manipulator which show the 3rd modification of the medical manipulator system of FIG.
  • FIG. 7 It is a front view which shows the inclined surface attached to the rail with which the bed of FIG. 7 is equipped. It is a top view of the bed and manipulator which show the 4th modification of the medical manipulator system of FIG. It is a front view of the manipulator which shows the 5th modification of the medical manipulator system of FIG. It is a front view of the manipulator of FIG.
  • a medical manipulator system 1 includes a bed 2 that lies on a patient, and a plurality of, for example, three manipulators that are detachably attached to the sides of the bed 2.
  • Each of the manipulators 3a, 3b, 3c includes a base 7 for detachably attaching the manipulators 3a, 3b, 3c to the side of the bed 2 and an arm 8 mounted on the base 7.
  • the arm 8 has a multi-joint structure, and the posture and position of the treatment section 9 can be arbitrarily changed.
  • two manipulators 3a, 3b, 3c are fixed on one side in the width direction of the bed 2 and one on the other side.
  • an observation device 10 such as an endoscope scope is attached to the tip of one of the manipulators 3a, and forceps or the like for treating the affected part are attached to the tips of the other manipulators 3b and 3c.
  • a treatment section 9 is attached.
  • the position detection unit 4 is fixed to one end in the longitudinal direction of the bed 2 on both sides in the width direction of the bed 2, and determines the distance to the bases 7 of the manipulators 3 a and 3 c adjacent in the longitudinal direction.
  • a distance sensor 12 for measuring the distance to the end.
  • a light wave is emitted from a light wave irradiation unit (not shown) along the longitudinal direction of the bed 2, and the light wave reflected at the other base 7 or the other longitudinal end of the bed 2 is received by a light receiving unit (
  • a light receiving unit By receiving light by a not-shown optical device, an optical type that calculates the distance from the distance sensors 11 and 12 to the base 7 by a distance calculating unit (not shown) based on the received light wave can be cited.
  • Outputs of the distance sensors 11 and 12 are sent to the control unit 6.
  • the operation unit 5 has a similar or pseudo-similar structure with each arm 8 provided corresponding to each manipulator 3a, 3b, 3c.
  • the control unit 6 rotates the joint portion 13 of the arm 8 of each manipulator 3a, 3b, 3c by an angle corresponding to the operation amount.
  • control unit 6 when the control unit 6 receives distance information from the distance sensors 11 and 12 of the position detection unit 4, the control unit 6 controls the three manipulators 3a, 3b, and 3c using a common control coordinate system. . That is, the position of the two bases 7 with respect to the bed 2 can be known from the distance information received from the distance sensor 11 provided on the bed 2.
  • the control unit 6 has two manipulators 3a and 3b fixed to one side in the width direction of the bed 2. Can be recognized.
  • the control unit 6 can recognize that the single manipulator 3 c is fixed to the other side in the width direction of the bed 2. Therefore, the position of each part of the arm 8 mounted on the base 7 and the position of the treatment part 9 at the tip of the arm 8 can be managed in a common control coordinate system.
  • control unit 6 can recognize the relative positional relationship between the plurality of manipulators 3 a, 3 b, 3 c and the direction of the coordinate system of each manipulator 3 a, 3 b, 3 c, and the arms 8 operated by the operation unit 5,
  • the treatment section 9 and the treatment section 9 can be operated so as not to interfere with each other.
  • the optical distance sensors 11 and 12 that detect the light waves reflected and returned from the end of the base 7 or the bed 2 that is the measurement object are employed. You may employ
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the base 7 of the manipulator 3a as an example.
  • the distance sensors 11 and 12 are arranged at a position covered by the rail 14 as shown in FIG. By doing in this way, it prevents that the optical path between the light wave irradiation part of the distance sensors 11 and 12 and a light-receiving part is interrupted
  • the surface of the rail 14 is rolled as the base 7 moves along the rail 14.
  • FIG. When the base 7 is mounted from one end of the rail 14 and the roller 15 comes into contact with the surface of the rail 14, the rotation of the roller 15 is started from that point and the distance measurement is started.
  • the position of the base 7 with respect to the bed 2 can be indirectly detected by the amount of rotation.
  • a position detector 18 that indirectly detects the position of the base 7 with respect to the bed 2, as shown in FIGS. 7 and 8, it has an inclined surface 19 that is inclined at a constant inclination angle along the longitudinal direction of the rail 14. Even if a member 20 is disposed and a distance sensor (distance measuring unit) 21 fixed to the base 7 is used to measure the distance X to the inclined surface 19 in the direction intersecting the longitudinal direction of the rail 14, Good. That is, when the base 7 is moved along the rail 14, the distance X between the distance sensor 21 and the inclined surface 19 changes in proportion to the amount of movement, so the distance X to the inclined surface 19 is measured by the distance sensor 21. By doing so, the position of the base 7 with respect to the bed 2 can be indirectly detected.
  • the position detecting unit 18 of the method for measuring the distance X to the inclined surface 19 as described above, it is possible to prevent the optical path and the like from being obstructed by an obstacle, and as shown in FIG. Even if the rail 14 attached to the bed 2 has a shape other than a straight line, for example, an arc shape, the position of the base 7 with respect to the bed 2 can be indirectly detected.
  • control unit 6 performs the same operation of the treatment unit 9 at the distal end of the arm 8 in the common control coordinate system with respect to the same operation performed in the operation unit 5 when an operation command is given by the operation unit 5.
  • the inverse kinematic equation is solved using the detected direction of the coordinate system to determine the operating angle of each joint portion 13 of the arm 8.
  • the relative positional relationship between the patient and each of the manipulators 3a, 3b, and 3c may also be measured to avoid interference between the patient and the treatment unit 9 or the arm 8.
  • a marker is attached to a patient before surgery to obtain patient physical information such as CT and MRI, and the position of the patient relative to the bed 2 can be set according to the relative positional relationship between the marker and the bed 2 during surgery. That's fine.
  • the base 7 is detachably attached to the bed 2 or is movably attached to the rail 14 fixed to the bed 2 has been described.
  • the base 7 may be employed such that the base 7 moves independently along the side edge of the bed 2 without being attached to the bed 2.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

術中に複数の医療用マニピュレータのベッドに対する位置を変化させても，医療用マニピュレータどうしの干渉を回避する。患者を横たえるベッド（２）と、該ベッド（２）に対して移動可能に配置されたベース（７）と、該ベース（７）に搭載されるアームとを備える複数の医療用マニピュレータ（３ｂ，３ｃ）と、各該医療用マニピュレータ（３ｂ，３ｃ）のベース（７）のベッド（２）に対する位置を検出する位置検出部（４）と、該位置検出部（４）により検出されたベース（７）の位置に基づいて、共通の制御座標系を用いて、複数のアームを制御する制御部（６）とを備える医療用マニピュレータシステム（１）を提供する。

Description

医療用マニピュレータシステム
　本発明は、医療用マニピュレータシステムに関する。
　従来、患者を横たえるベッドの周囲に、処置具を保持する複数のマニピュレータおよび処置部位を撮影するスコープを配置し、スコープにより取得された画像に写る処置具および患部をモニタで確認しながら処置具を用いて患部の処置を行うロボット手術システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。
特許第３５４０３６２号公報
　しかしながら、特許文献１のロボット手術システムでは、術中にマニピュレータのベッドへの設置位置を処置に適した位置に移動することが想定され、そのような場合には、マニピュレータどうしが干渉する場合がある。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、術中に複数のマニピュレータのベッドに対する位置を変化させても、マニピュレータどうしの干渉を回避することができる医療用マニピュレータシステムを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、ベッドに対して移動可能に配置されたベースと、該ベースに搭載されるアームとを備える複数の医療用マニピュレータと、各該医療用マニピュレータの前記ベースの前記ベッドに対する位置を検出する位置検出部と、該位置検出部により検出された前記ベースの位置に基づいて、共通の制御座標系を用いて、複数の前記アームを制御する制御部とを備える医療用マニピュレータシステムである。
　本態様によれば、ベッドに対する複数の医療用マニピュレータの各ベースの位置が位置検出部によって検出されるとともに、各ベースに搭載されたアームが制御部によって共通の制御座標系を用いて制御されることにより、術中に複数の医療用マニピュレータのベッドに対する位置を変化させても、アームどうしの干渉アームを回避することができる。
　上記態様において、前記ベッドに固定されるレールを備え、前記ベースが、前記レールの長手方向に沿って移動可能に取り付けられ、前記位置検出部が、前記ベッドの所定位置から前記ベースに至る前記レール上の距離を測定してもよい。
　このようにすることで、ベースの移動がレールの長手方向に制限されるので、位置検出部は、ベッドの所定位置とベースとの距離を測定するだけで、ベッドに対するベースの位置を検出することができる。
　上記態様において、前記位置検出部が、前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ前記レールに沿う方向に光波を射出する光波照射部と、前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ、前記光波照射部により照射され前記レールの端部および前記ベースのいずれかに反射した光波を受光する受光部と、該受光部により受光された光波に基づいて前記レールの端部と前記ベースとの距離を算出する距離算出部とを備えていてもよい。
　このようにすることで、光波照射部から射出された光波が受光部により受光されることにより、受光された光波に基づいて距離算出部によりレールの端部とベースとの距離が算出される。ここで、光波照射部および受光部は、光波照射部をベッドまたはベースのいずれか一方に設け、受光部を他方に設けて、光波照射部から射出された光波を受光部が直接受光する場合、および、光波照射部および受光部をベッドまたはベースの一方に設け、他方において反射した光波を受光する場合の両方を含む。
　上記態様において、前記位置検出部が、前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ前記レールに沿う方向に音波を射出する音波照射部と、前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ、前記音波照射部により照射され前記レールの端部および前記ベースのいずれかに反射した音波を受信する受音部と、該受音部により受信された音波に基づいて前記レールの端部と前記ベースとの距離を算出する距離算出部とを備えていてもよい。
　このようにすることで、音波照射部から射出された音波が受音部により受信されることにより、受信された音波に基づいて距離算出部によりレールの端部とベースとの距離が算出される。ここで、音波照射部および受音部は、音波照射部をベッドまたはベースのいずれか一方に設け、受音部を他方に設けて音波照射部から射出された音波を受音部が直接受信する場合、および、音波照射部および受音部をベッドまたはベースの一方に設け、他方において反射した音波を受信する場合の両方を含む。
　上記態様において、前記位置検出部が、前記ベースの移動によって前記レール上を転がる転動体と、該転動体の回転量を検出するエンコーダとを備えていてもよい。
　このようにすることで、ベースがベッドに対して移動すると、転動体がレールを転がり、その回転量がエンコーダにより検出されることにより、ベースの移動量を検出することができる。ベースのベッドに対する移動前の位置を定めておくことにより、検出された移動量によって移動後の位置も検出することができる。
　上記態様において、前記位置検出部が、前記レールの長手方向に沿って一方向に所定の角度で傾斜する傾斜面と、前記ベースに設けられ、該ベースと前記傾斜面との距離を測定する距離測定部とを備え、該距離測定部により検出された距離に基づいて、前記ベッドの所定位置に対して前記レールの長手方向に沿う距離を測定してもよい。
　このようにすることで、ベースがレールの長手方向に沿って移動すると、その移動距離に比例してベースと傾斜面との距離が変化するので、距離測定部によりベースと傾斜面との距離を測定することにより、ベースの移動距離を求めることができる。
　上記態様において、前記ベースが、前記ベッドに対して着脱可能に設けられていてもよい。
　本発明によれば、術中に複数の医療用マニピュレータのベッドに対する位置を変化させても，医療用マニピュレータどうしの干渉を回避することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータシステムを示す全体構成図である。 図１の医療用マニピュレータシステムのベッドおよびマニピュレータを示す正面図である。 図１の医療用マニピュレータシステムの第１の変形例を示すベッドおよびマニピュレータの平面図である。 図３のベッドに備えられるレールおよびマニピュレータのベースの縦断面図である。 図１の医療用マニピュレータシステムの第２の変形例を示すベッドおよびマニピュレータの平面図である。 図５のベッドに備えられるレールおよび位置検出部を示す縦断面図である。 図１の医療用マニピュレータシステムの第３の変形例を示すベッドおよびマニピュレータの平面図である。 図７のベッドに備えられるレールに取り付けられた傾斜面を示す正面図である。 図１の医療用マニピュレータシステムの第４の変形例を示すベッドおよびマニピュレータの平面図である。 図１の医療用マニピュレータシステムの第５の変形例を示すマニピュレータの正面図である。 図１０のマニピュレータの正面図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム１は、図１および図２に示されるように、患者を横たえるベッド２と、該ベッド２の側部に着脱可能に取り付けられる複数、例えば、３個のマニピュレータ（医療用マニピュレータ）３ａ，３ｂ，３ｃと、各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃとベッド２に対する位置を検出する位置検出部４と、操作者により操作される操作部５と、該操作部５により入力された指令信号および位置検出部４により検出された各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃの位置に基づいて各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃを制御する制御部６とを備えている。
　各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃは、該マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃをベッド２の側部に着脱可能に取り付けるためのベース７と、該ベース７に搭載されたアーム８とを備えている。アーム８は、例えば、図２に示されるように、多関節構造を有し、処置部９の姿勢および位置を任意に変更することができるようになっている。
　図１に示す例では、マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃは、ベッド２の幅方向の一側に２個、他側に１個固定されている。そのうちの１つのマニピュレータ３ａの先端には、図２に示されるように、内視鏡スコープ等の観察装置１０が取り付けられ、他のマニピュレータ３ｂ，３ｃの先端には、患部を処置する鉗子等の処置部９が取り付けられている。
　位置検出部４は、図１に示されるように、ベッド２の幅方向の両側においてベッド２の長手方向の一端に固定され、長手方向にそれぞれ隣接するマニピュレータ３ａ，３ｃのベース７までの距離を測定する２つの距離センサ１１と、各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃのベース７に固定され、ベッド２の長手方向の他端側に隣接する他のマニピュレータ３ｂのベース７またはベッド２の長手方向の他端までの距離を測定する距離センサ１２とを備えている。
　距離センサ１１，１２としては、光波照射部（図示略）からベッド２の長手方向に沿って光波を射出し、隣接するベース７またはベッド２の長手方向の他端において反射した光波を受光部（図示略）によって受光することにより、受光した光波に基づいて距離センサ１１，１２からベース７までの距離を距離算出部（図示略）により算出する光学式のものを挙げることができる。
　各距離センサ１１，１２の出力は、制御部６に送られるようになっている。
　操作部５は、各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃに対応して設けられた各アーム８と相似または疑似相似構造を有している。操作者が操作部５を操作することにより、制御部６が、その操作量に応じた角度だけ各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃのアーム８の関節部１３を回転させるようになっている。
　この場合において、制御部６は、位置検出部４の各距離センサ１１，１２からの距離情報を受け取ると、３つのマニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃを共通の制御座標系によって制御するようになっている。すなわち、ベッド２に設けられた距離センサ１１から受け取った距離情報により、ベッド２に対する２つのベース７の位置が分かる。
　ベッド２に固定されている距離センサ１１により測定された距離Ｌ１と、ベース７に固定されている距離センサ１２により測定された距離Ｌ２，Ｌ３との合計が所定の長さより短い場合には、さらに他のベース７が存在していることを認識することができる。図１に示す例では、ベッド２の幅方向の一側のベッド２に固定されている距離センサ１１により測定された距離Ｌ１と、２つのベース７に固定されている距離センサ１２により測定された距離Ｌ２，Ｌ３との合計が、ベッド２の長さと同等の所定の長さとなるため、制御部６は、ベッド２の幅方向の一側には２つのマニピュレータ３ａ，３ｂが固定されていることを認識できる。
　同様に、ベッド２の幅方向の他側のベッド２に固定されている距離センサ１１により測定された距離Ｌ４と、１つのベース７に固定されている距離センサ１２により測定された距離Ｌ５との合計もベッド２の長さと同等の所定長さとなるため、制御部６は、ベッド２の幅方向の他側には単一のマニピュレータ３ｃが固定されていることを認識することができる。したがって、ベース７に搭載されているアーム８の各部の位置やアーム８の先端の処置部９の位置を共通の制御座標系において管理することができる。
　すなわち、制御部６が、複数のマニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃの相対位置関係および各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃの座標系の方向を認識でき、操作部５により操作されるアーム８どうし、アーム８と処置部９および処置部９どうしが干渉しないように動作させることができる。
　なお、本実施形態においては、測定対象物であるベース７あるいはベッド２の端部において反射して戻る光波を検出する光学式の距離センサ１１，１２を採用したが、これに代えて、受光部を測定対象物に固定する方式の距離センサを採用してもよい。また、光学式の距離センサに代えて、音波照射部から音波を射出して受音部によって受信する方式の音響式の距離センサを採用してもよい。
　本実施形態においては、ベッド２の側部にベース７を直接取り付ける場合を例示したが、これに代えて、図３および図４に示されるように、ベッド２の側部に長手方向に沿って配置された直線状のレール１４に沿って移動可能にベース７を取り付けてもよい。この場合には、ベース７をレール１４に沿って移動させても、距離センサ１１，１２によって相互の距離（レール１４の端部とベース７との距離）を測定し、相互に干渉しないように制御することができる。図４は、一例として、マニピュレータ３ａのベース７の縦断面を示している。
　この場合において、距離センサ１１，１２は、図４に示されるように、レール１４によって覆われる位置に配置することが好ましい。このようにすることで、距離センサ１１，１２の光波照射部と受光部との間の光路が障害物（例えば、作業者等）によって遮断され、距離の誤測定が発生することを防止することができる。
　光学式あるいは音響式のような非接触の距離センサ１１，１２に代えて、図５および図６に示されるように、ベース７のレール１４に沿う移動に伴ってレール１４の表面を転がるように配置されたローラ（転動体）１５と、該ローラ１５の回転量を検出するエンコーダ１６とを備える位置検出部１７を採用してもよい。ベース７をレール１４の一端から装着してローラ１５がレール１４の表面に接触すると、その時点からローラ１５の回転が開始され、距離の測定が開始されるので、エンコーダ１６が検出したローラ１５の回転量によって、ベッド２に対するベース７の位置を間接的に検出することができる。
　ベッド２に対するベース７の位置を間接的に検出する位置検出部１８として、図７および図８に示されるように、レール１４の長手方向に沿って一定の傾斜角度で傾斜する傾斜面１９を有する部材２０を配置しておき、ベース７に固定した距離センサ（距離測定部）２１によってレール１４の長手方向に交差する方向の傾斜面１９までの距離Ｘを測定する方式のものを採用してもよい。すなわち、レール１４に沿ってベース７を移動させると、その移動量に比例して距離センサ２１と傾斜面１９との距離Ｘが変化するので、距離センサ２１により傾斜面１９までの距離Ｘを測定することにより、ベッド２に対するベース７の位置を間接的に検出することができる。
　このような傾斜面１９までの距離Ｘを測定する方式の位置検出部１８を採用することにより、障害物によって光路等が遮られることを防止することができるとともに、図９に示されるように、ベッド２に取り付けられるレール１４が直線以外の形状、例えば、円弧状であっても、ベッド２に対するベース７の位置を間接的に検出することができる。
　図９に示されるように、直線以外の形状のレール１４にベース７を搭載する場合には、レール１４に沿うベース７の移動に伴って、各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃに固定された座標系の方向が変化する。この場合に、レール１４の形状は決まっているので、位置検出部４により検出された各ベース７の位置と、レール１４の形状とに基づいて、各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃに固定された座標系の方向を検出することができる。
　すなわち、制御部６は、操作部５による操作指令が与えられたときに、操作部５においてなされた同じ操作に対して、共通の制御座標系においてアーム８の先端の処置部９が同じ動作をするように、検出された座標系の方向を用いて逆運動学方程式を解いて、アーム８の各関節部１３の動作角度を決定する。これにより、ベッド２に対するベース７の位置および座標系の方向が変化しても、共通の制御座標系に固定されたスコープ等の観察装置１０により取得された画像内においては、操作部５による同じ操作によって、アーム８の先端の処置部９に同じ動作を行わせることができ、操作性を向上することができる。
　本実施形態においては、患者と各マニピュレータ３ａ，３ｂ，３ｃとの相対位置関係も計測し、患者と処置部９やアーム８との干渉を回避するようにしてもよい。
　例えば、術前に患者にマーカを付けてＣＴやＭＲＩ等の患者の身体情報を取得しておき、術中にはマーカとベッド２との相対位置関係によってベッド２に対する患者の位置を設定しておけばよい。
　本実施形態においては、ベース７が、ベッド２に着脱可能に取り付けられ、あるいは、ベッド２に固定されたレール１４に移動可能に取り付けられる場合について説明したが、これに代えて、図１０および図１１に示されるように、ベース７が、ベッド２に取り付けられずにベッド２の側縁に沿って自立して移動するものを採用してもよい。
　１　医療用マニピュレータシステム
　２　ベッド
　３ａ，３ｂ，３ｃ　マニピュレータ（医療用マニピュレータ）
　４，１７，１８　位置検出部
　６　制御部
　７　ベース
　８　アーム
　１１，１２　距離センサ（光波照射部、受光部、音波照射部、受音部）
　１４　レール
　１５　ローラ（転動体）
　１６　エンコーダ
　１９　傾斜面
　２１　距離センサ（距離測定部）

Claims (7)

  1. 　ベッドに対して移動可能に配置されたベースと、該ベースに搭載されるアームとを備える複数の医療用マニピュレータと、
    　各該医療用マニピュレータの前記ベースの前記ベッドに対する位置を検出する位置検出部と、
    　該位置検出部により検出された前記ベースの位置に基づいて、共通の制御座標系を用いて、複数の前記アームを制御する制御部とを備える医療用マニピュレータシステム。
  2. 　前記ベッドに固定されるレールを備え、
    　前記ベースが、前記レールの長手方向に沿って移動可能に取り付けられ、
    　前記位置検出部が、前記ベッドの所定位置から前記ベースに至る前記レール上の距離を測定する請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
  3. 　前記位置検出部が、
    　前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ前記レールに沿う方向に光波を射出する光波照射部と、
    　前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ、前記光波照射部により照射され前記レールの端部および前記ベースのいずれかに反射した光波を受光する受光部と、
    　該受光部により受光された光波に基づいて前記レールの端部と前記ベースとの距離を算出する距離算出部とを備える請求項２に記載の医療用マニピュレータシステム。
  4. 　前記位置検出部が、
    　前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ前記レールに沿う方向に音波を射出する音波照射部と、
    　前記ベッドおよび前記ベースのいずれかに設けられ、前記音波照射部により照射され前記レールの端部および前記ベースのいずれかに反射した音波を受信する受音部と、
    　該受音部により受信された音波に基づいて前記レールの端部と前記ベースとの距離を算出する距離算出部とを備える請求項２に記載の医療用マニピュレータシステム。
  5. 　前記位置検出部が、前記ベースの移動によって前記レール上を転がる転動体と、該転動体の回転量を検出するエンコーダとを備える請求項２に記載の医療用マニピュレータシステム。
  6. 　前記位置検出部が、前記レールの長手方向に沿って一方向に所定の角度で傾斜する傾斜面と、前記ベースに設けられ、該ベースと前記傾斜面との距離を測定する距離測定部とを備え、
    　該距離測定部により検出された距離に基づいて、前記ベッドの所定位置に対して前記レールの長手方向に沿う距離を測定する請求項２に記載の医療用マニピュレータシステム。
  7. 　前記ベースが、前記ベッドに対して着脱可能に設けられている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の医療用マニピュレータシステム。
PCT/JP2016/065636 2015-05-27 2016-05-26 医療用マニピュレータシステム Ceased WO2016190401A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017518174A JPWO2016190401A1 (ja) 2015-05-27 2016-05-26 医療用マニピュレータシステム

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015107479 2015-05-27
JP2015-107479 2015-05-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016190401A1 true WO2016190401A1 (ja) 2016-12-01

Family

ID=57394094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/065636 Ceased WO2016190401A1 (ja) 2015-05-27 2016-05-26 医療用マニピュレータシステム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2016190401A1 (ja)
WO (1) WO2016190401A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110279385A (zh) * 2019-07-11 2019-09-27 深圳市先赞科技有限公司 内窥镜操作系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3006773U (ja) * 1994-06-23 1995-01-31 シーマン株式会社 医療用器具支持装置
JPH07328016A (ja) * 1994-06-14 1995-12-19 Olympus Optical Co Ltd 手術用マニピュレータシステム
JP2003299674A (ja) * 2002-04-12 2003-10-21 Masasuke Shiraishi 手術台装置
WO2007102435A1 (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Honda Motor Co., Ltd. 工作機械、工作機械の制御方法
WO2013018908A1 (ja) * 2011-08-04 2013-02-07 オリンパス株式会社 医療用マニピュレータおよび手術支援装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3243524B2 (ja) * 1999-06-23 2002-01-07 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 変位量計測装置及び落下式衝撃試験装置の変位量計測装置
JP2011169818A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Taiheiyo Cement Corp センサユニットおよびこれを用いた位置決め装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07328016A (ja) * 1994-06-14 1995-12-19 Olympus Optical Co Ltd 手術用マニピュレータシステム
JP3006773U (ja) * 1994-06-23 1995-01-31 シーマン株式会社 医療用器具支持装置
JP2003299674A (ja) * 2002-04-12 2003-10-21 Masasuke Shiraishi 手術台装置
WO2007102435A1 (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Honda Motor Co., Ltd. 工作機械、工作機械の制御方法
WO2013018908A1 (ja) * 2011-08-04 2013-02-07 オリンパス株式会社 医療用マニピュレータおよび手術支援装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110279385A (zh) * 2019-07-11 2019-09-27 深圳市先赞科技有限公司 内窥镜操作系统

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016190401A1 (ja) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6799658B2 (ja) 適応入力マッピングのためのシステム及び方法
JP6293777B2 (ja) 画像キャプチャ装置及び操作可能な装置可動アームの制御された動作の間の衝突回避
KR102549816B1 (ko) 디바이스의 안전한 동작을 위한 시스템 및 방법
US12271541B2 (en) Systems and methods of device control with operator and motion sensing
JP2022546136A (ja) 電磁歪み検出及び補償
KR20190045380A (ko) 기구 좌굴 검출을 위한 시스템들 및 방법들
US10800034B2 (en) Method for tracking a hand-guided robot, hand-guided robot, computer program, and electronically readable storage medium
KR20190014523A (ko) 뼈 절단용 의료 장치
JP2018513737A (ja) 画像誘導手術における位置合せ補償のシステム及び方法
US12472328B2 (en) Systems and methods for determining buckling and patient movement during a medical procedure
KR20210114556A (ko) 중재 시술 계획을 위한 시스템 및 방법
US20160354164A1 (en) Surgical system and medical-device-interference avoidance method
CN106999254B (zh) 机械手系统
EP3632324B1 (en) Method and systems for a mobile imaging system
CN120227153A (zh) 用于设备验证和传感器校准的系统和方法
US12318164B2 (en) Systems and methods for controlling a robotic manipulator or associated tool
WO2016190401A1 (ja) 医療用マニピュレータシステム
WO2018235255A1 (ja) 医療システムとその作動方法
JP4341467B2 (ja) 放射線治療装置
US20190029762A1 (en) Medical manipulator system and manipulator curved-shape estimation method
CN121817976A (zh) 计算机辅助医疗系统和非暂时性机器可读介质
US20250221611A1 (en) Needle sensor derived image plane
CN121568655A (zh) 机器人辅助导航的术中成像

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16800105

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017518174

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16800105

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1