WO2018008106A1 - 医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法 - Google Patents

医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法 Download PDF

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WO2018008106A1
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medical instrument
medical
external force
holding
control signal
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PCT/JP2016/069996
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Inventor
井上 慎太郎
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オリンパス株式会社
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74Manipulators with manual electric input means
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    • A61B34/30Surgical robots
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    • A61B1/005Flexible endoscopes
    • A61B1/0051Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • A61B1/0055Constructional details of insertion parts, e.g. vertebral elements
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    • A61B2034/302Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/25User interfaces for surgical systems

Definitions

  • the present invention relates to a medical instrument holding device, a medical system, a method for operating a medical instrument holding device, and a method for operating a medical system.
  • auxiliary instrument for assisting the operator's procedure is attached to the tip of the arm of the medical manipulator device.
  • this auxiliary instrument is operated by an operator's assistant. For this reason, the surgeon performs a procedure with the medical instrument operated by the surgeon while instructing the assistant to operate the auxiliary instrument attached to the arm.
  • the assistant device operated by the assistant is not operated as intended by the operator.
  • Patent Document 1 discloses a second operation having a first surgical instrument disposed at a distal end portion of a manipulator, positioning means for setting the position of the first surgical instrument, and a gripping part gripped by an operator. And a medical manipulator device including the device.
  • the second surgical instrument has an operation means having a switch for outputting a command for adjusting the operation of the positioning means, and the switch is arranged at a position where the operator can operate with the hand holding the grip portion. Yes. For this reason, the surgeon can move the first surgical instrument to the position intended by the surgeon by operating the switch of the second surgical instrument while operating the second surgical instrument held by the surgeon. it can.
  • the present invention provides a medical instrument holding device, a medical system, and a method for operating the medical instrument holding device that allow an operator to easily move an auxiliary instrument held on an arm portion to a desired position. And it aims at providing the operating method of a medical system.
  • a medical instrument holding device includes a holding part that holds a first medical instrument having a first end effector, and a distal end part that has a plurality of joints and is connected to the holding part.
  • An arm portion having a base, a base portion connected to a proximal end portion of the arm portion, a force detection portion for detecting an external force applied to the first medical instrument held by the holding portion, and detection by the force detection portion
  • a control unit that generates a control signal for operating the joint based on the external force.
  • the first medical instrument in the medical instrument holding device according to the first aspect, includes a first distal end provided with the first end effector, and the holding. A first proximal end held by the portion and a first insertion portion extending from the first proximal end to the first distal end.
  • the force detection unit may detect only the external force applied to the first insertion part or the first distal end part.
  • the first medical instrument has at least one contact with the first insertion part or the first distal end part. May have a part.
  • the force detection unit may detect the external force applied to the contacted part.
  • the contacted portion has an operation instruction portion configured to be able to operate the first end effector. Also good.
  • the medical instrument holding device may further include a contact detection unit that detects a contact state in the contacted part.
  • the control unit may generate the control signal for operating the joint based on the contact state and the external force.
  • the control unit when the control unit detects that the contact detection unit is not in contact, the position of the joint is maintained.
  • a control signal may be generated.
  • the control unit is not in contact after detecting that the contact detection unit is in contact.
  • the control signal for maintaining the external force detected by the force detection unit a predetermined time before detecting that the contact detection unit is not in contact may be generated.
  • a medical system includes a first medical instrument having a first end effector, a second medical instrument having a second end effector, and a holding unit that holds the first medical instrument.
  • An arm portion having a plurality of joints and having a distal end portion connected to the holding portion; a base portion connected to a proximal end portion of the arm portion; and the first medical instrument held by the holding portion
  • a medical device holding device including: a force detection unit that detects an external force applied to the control unit; and a control unit that generates a control signal for operating the joint based on the external force detected by the force detection unit.
  • the first medical instrument includes a first distal end portion provided with the first end effector and the holding portion. You may have the held
  • the force detection unit may detect only the external force applied to the first insertion part or the first distal end part.
  • the first medical instrument has at least one contacted portion at the first insertion portion or the first distal end portion. You may have.
  • the force detection unit may detect the external force applied to the contacted part.
  • the force detection unit detects the external force generated when the second medical instrument contacts the contacted portion. May be.
  • the contacted portion causes the first end effector to contact with the second end effector.
  • the medical instrument holding device has a contact state in the contacted portion. You may further have the contact detection part to detect.
  • the control unit may generate the control signal for operating the joint based on the contact state and the external force.
  • a method for operating a medical instrument holding device generates a control unit that operates a holding unit that holds a first medical instrument, an arm unit that has a plurality of joints, and the joint.
  • An operation method of a medical instrument holding device comprising: a step of detecting an external force applied to the first medical instrument; a step of generating the control signal based on the detected external force; And operating the joint based on a control signal.
  • the operating method of the medical instrument holding device may further comprise a step of detecting a contact state from the outside in the first medical instrument. Good.
  • the control signal may be generated based on the contact state and the external force.
  • a medical system operating method comprising a first medical instrument, a second medical instrument, a holding part for holding the first medical instrument, an arm part having a plurality of joints, And a medical device holding apparatus having a control unit that generates a control signal for operating the joint, and detecting an external force applied to the first medical device by the second medical device And generating the control signal based on the detected external force, and operating the joint based on the control signal.
  • the operating method of the medical system according to the sixteenth aspect further comprises a step of detecting a contact state by the second medical instrument in the first medical instrument. Also good.
  • the control signal may be generated based on the contact state and the external force.
  • the operator can easily move the medical device held by the arm portion to a desired position. .
  • FIG. 1 is a functional block diagram of the medical system 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the medical system 1.
  • the medical system 1 includes a medical instrument holding device (hereinafter simply referred to as “holding device”) 10, a first medical instrument 30, and a second medical instrument 40. .
  • the holding device 10 includes a holding unit 11, an arm unit 12, a base unit 15, a force detection unit 16, and a control unit 20.
  • the holding unit 11 holds the first medical instrument 30.
  • the holding part 11 is configured to be connectable to the first medical instrument 30 by a known connecting mechanism. In a state where the first medical instrument 30 is connected to and held by the holding unit 11, the movable part of the first medical instrument 30 can be operated by the control of the control unit 20.
  • the arm portion 12 has a plurality of joints 13 and has a distal end portion 12 a connected to the holding portion 11.
  • the configuration and number of the joints 13 are set according to the degree of freedom necessary to perform a desired treatment with the first medical instrument 30 held by the holding unit 11.
  • a known joint configuration is applied to each joint 13.
  • the arm unit 12 has a plurality of actuators 14.
  • the actuator 14 has a known configuration for driving the joints 13 and is provided in each joint 13. Each joint 13 can be operated by the actuator 14.
  • the base portion 15 is connected to the base end portion 12b of the arm portion 12.
  • the base portion 15 supports the arm portion 12 so that the holding device 10 does not fall down due to the operation of the arm portion 12.
  • the force detection unit 16 detects an external force applied to the first medical instrument 30 held by the holding unit 11.
  • the force detection unit 16 includes a torque sensor 17 included in the arm unit 12 and a calculation unit 18 electrically connected to each torque sensor 17.
  • the torque sensor 17 is a sensor that detects the magnitude of torque applied to each joint 13, and is provided in each joint 13 of the arm unit 12.
  • the computing unit 18 has a known configuration capable of performing predetermined numerical calculations. When an external force is applied to the first medical instrument 30, the torque sensor 17 and the calculation unit 18 use the information such as the shapes of the first medical instrument 30 and the arm unit 12 to perform the external force by a known kinematic method. Can be detected.
  • the force detection unit 16 outputs the detected external force to the control unit 20 as external force detection information.
  • the external force detection information output by the force detection unit 16 includes at least the magnitude and direction of the external force.
  • the control unit 20 generates a control signal for operating the joint 13 based on the external force detected by the force detection unit 16. More specifically, the control unit 20 generates this control signal based on the external force detection information received from the force detection unit 16.
  • the control unit 20 is electrically connected to the force detection unit 16 and the actuator 14 of each joint 13 of the arm unit 12 so that signals can be transmitted and received.
  • the control unit 20 outputs a control signal corresponding to each joint 13 to the actuator 14 of each joint 13 and operates each joint 13 based on these control signals.
  • the control unit 20 is electrically connected to the first medical instrument 30 via the holding unit 11 and the arm unit 12 so as to be able to transmit and receive signals.
  • the control unit 20 outputs a control signal to the first medical instrument 30 and operates the first medical instrument 30 based on the control signal.
  • the first medical instrument 30 is a medical instrument operated by the holding device 10.
  • the first medical device 30 has a first end effector 31.
  • the first medical device 30 includes a distal end (first distal end) 32, a proximal end (first proximal end) 33, and the proximal end 33 to the distal end 32. And an insertion portion (first insertion portion) 34 extending in the direction.
  • a first end effector 31 is provided at the distal end portion 32.
  • the proximal end portion 33 is held by the holding portion 11 of the holding device 10.
  • the insertion part 34 is formed in an elongated shape.
  • portions on the distal end side from the insertion portion 34, that is, the insertion portion 34 and the distal end portion 32 are portions that may be inserted into the body of the patient P.
  • the first end effector 31 is a grasping forceps.
  • the first end effector 31 is opened and closed by a known drive mechanism using an operation wire (not shown) or the like using an actuator (not shown) included in the first medical instrument 30 as a drive source, and grips tissue in the body. Can do.
  • the first end effector 31 performs an opening / closing operation in accordance with a control signal output from the control unit 20.
  • the insertion portion 34 has a joint 35 on the distal end side. Therefore, the insertion portion 34 includes a proximal insertion portion 34A that extends from the proximal end portion 33 to the joint 35 and a distal insertion portion 34B that extends from the joint 35 to the distal end portion 32.
  • the joint 35 is a known joint that can bend with one degree of freedom. Accordingly, the distal insertion portion 34B can be bent in a predetermined direction with respect to the proximal insertion portion 34A via the joint 35.
  • the bending operation of the distal insertion portion 34B can be performed by a known drive mechanism using an operation wire (not shown) or the like using an actuator (not shown) included in the first medical instrument 30 as a drive source.
  • the bending operation of the distal insertion portion 34B is performed according to a control signal output from the control unit 20.
  • the second medical instrument 40 is a medical instrument that is grasped by an operator and used for a procedure for the patient P.
  • the second medical instrument 40 includes a second end effector 41 and an operation unit 42 that operates the second end effector 41.
  • the second medical device 40 has a distal end portion 43, a proximal end portion 44, and an insertion portion 45 that extends from the proximal end portion 44 to the distal end portion 43.
  • the second end effector 41 is provided at the distal end 43.
  • the operation portion 42 is provided at the proximal end portion 44.
  • the insertion portion 45 is formed in an elongated shape.
  • the second end effector 41 is a grasping forceps.
  • the operation unit 42 can open and close the second end effector 41 by a known drive mechanism using an operation wire (not shown) or the like. As a result, the second end effector 41 can grip the first medical instrument 30, tissue in the body, and the like.
  • the medical system 1 further includes a main operation unit 50, an observation device 51, and a monitor 54.
  • the main operation unit 50 is configured to be able to operate the first medical instrument 30 held by the arm unit 12 and the holding unit 11 of the holding device 10.
  • the main operation unit 50 is electrically connected to the control unit 20 so that signals can be transmitted to and received from the control unit 20.
  • the control unit 20 Based on the input from the main operation unit 50, the control unit 20 generates a control signal for operating the first medical instrument 30 held by the arm unit 12 and the holding unit 11, and transmits the control signal to the arm unit 12. Based on the transmitted control signal, each joint 13 of the arm unit 12 and the first medical instrument 30 operate.
  • the observation apparatus 51 includes an observation unit 52 that can observe the inside of the patient P, such as a laparoscope, and an observation arm unit 53 to which the observation unit 52 is attached.
  • the observation arm unit 53 has a plurality of joints, and can move the observation unit 52 to a desired position.
  • the observation unit 52 and the observation arm unit 53 are electrically connected to the control unit 20 so that signals can be transmitted to and received from the control unit 20, and can be operated by the main operation unit 50.
  • the monitor 54 is a liquid crystal display, for example, and is electrically connected to the control unit 20.
  • the monitor 54 displays the internal image of the patient P acquired by the observation unit 52.
  • the control unit 20 has a first mode and a second mode as control modes for controlling the arm unit 12 and the first medical instrument 30 of the holding device 10.
  • the first mode is a control mode in which the arm unit 12 and the first medical instrument 30 can be operated by the main operation unit 50.
  • the second mode is a control mode in which the arm unit 12 and the first medical instrument 30 can be operated by an external force applied to the first medical instrument 30.
  • the first mode the arm unit 12 and the first medical instrument 30 cannot be operated by an external force applied to the first medical instrument 30.
  • the arm unit 12 and the first medical instrument 30 cannot be operated by the main operation unit 50.
  • These control modes can be switched by, for example, a foot switch 55 electrically connected to the control unit 20.
  • the first medical instrument 30 is held by the holding portion 11 of the holding device 10. A portion on the distal end side from the insertion portion 34 in the first medical instrument 30 is inserted into the abdominal cavity Ac through a port Ap1 formed in the abdominal wall Aw of the patient P. The first end effector 31 of the first medical instrument 30 holds the tissue T in the abdominal cavity Ac and pulls it upward.
  • the pulling operation of the first medical instrument 30 is performed by operating the main operation unit 50 by the assistant of the operator Op. For this reason, the control mode of the control unit 20 is set to the first mode. Further, the control unit 20 sets the position of the port Ap1 as the remote center Rc. That is, the control unit 20 operates each joint 13 of the arm unit 12 so that a part of the first medical device 30 always exists at the remote center Rc regardless of the position and posture of the first medical device 30.
  • the second medical instrument 40 is held by the operator Op. A portion of the second medical instrument 40 on the distal end side from the insertion portion 45 is inserted into the abdominal cavity Ac via a port Ap2 formed in the abdominal wall Aw of the patient P.
  • the situation in the abdominal cavity Ac can be observed by the observation unit 52 inserted into the abdominal cavity Ac through a port (not shown) formed in the abdominal wall Aw.
  • Each port formed in the abdominal wall Aw may be provided with a known trocar.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the medical system 1.
  • the operator Op operates the foot switch 55 to switch the control mode of the control unit 20 from the first mode to the second mode (step S1).
  • the arm portion 12 and the first medical instrument 30 can be operated by an external force applied to the first medical instrument 30.
  • the operator Op operates the second medical instrument 40 to cause the second end effector 41 to grip the insertion portion 34 of the first medical instrument 30 in the abdominal cavity Ac.
  • an external force F1 is applied to the first medical instrument 30 so as to move the first end effector 31 holding the tissue T in a desired direction (step S2).
  • the force detector 16 detects the external force F1 applied to the first medical instrument 30 (step S3).
  • the force detection unit 16 outputs the detected external force F1 to the control unit 20 as detection information of the external force F1 (step S4).
  • the control unit 20 receives the detection information of the external force F1 from the force detection unit 16, and generates a control signal for operating each joint 13 of the arm unit 12 based on the external force F1 detected by the force detection unit 16 (step S5). ). At this time, the control unit 20 performs so-called profile control. More specifically, based on the detection information including the magnitude and direction of the external force F1, the control unit 20 generates a control signal for operating each joint 13 so as to cancel the external force F1 applied to the first medical instrument 30. Generate. That is, the control unit 20 outputs a control signal for operating each joint 13 so as to move the first medical instrument 30 in the direction of the external force F1 applied to the first medical instrument 30 according to the magnitude of the external force F1. Generate.
  • the control unit 20 outputs the generated control signal to each joint 13 and operates each joint 13 based on the control signal (step S6, step S7). Since the operation of the first medical instrument 30 is restricted at the remote center Rc as described above, each joint 13 operates so that a part of the first medical instrument 30 is always present at the remote center Rc.
  • the external force F1 is continuously applied to the first medical instrument 30 by the second medical instrument 40 until the first end effector 31 moves to a desired position (step S8).
  • the second end effector 41 is opened, and the first medical instrument 30 is released from the second end effector 41 (step S9).
  • the foot switch 55 is operated to switch the control mode of the control unit 20 from the second mode to the first mode (step S10). This prevents the arm portion 12 and the first medical device 30 from operating due to an external force applied to the first medical device 30 unintentionally.
  • the holding device 10 includes a holding unit 11 that holds a first medical instrument 30 having a first end effector 31, a plurality of joints 13, and a distal end portion 12 a that is connected to the holding unit 11.
  • a control unit 20 that generates a control signal for operating the joint 13 based on the external force F ⁇ b> 1 detected at 16.
  • the control unit 20 generates a control signal for operating the joint 13 based on the external force applied to the first medical instrument 30, so that by applying the external force F ⁇ b> 1 to the first medical instrument 30.
  • Each joint 13 can be operated according to the external force F1.
  • the first medical instrument 30 held by the holding unit 11 connected to the arm unit 12 having the joint 13 can be moved. Therefore, the first medical instrument 30 can be easily moved to a desired position simply by applying the external force F1 to the first medical instrument 30.
  • the first medical device 30 includes a distal end portion 32 provided with a first end effector 31, a proximal end portion 33 held by the holding portion 11, and a distal end portion 32 from the proximal end portion 33. And an insertion portion 34 extending in the direction.
  • the force detection unit 16 detects an external force F1 applied to the insertion unit 34 or the distal end 32.
  • the force detection unit 16 detects the external force F1 applied to the insertion unit 34 or the distal end 32 that may be inserted into the body during the procedure. For this reason, it is possible to prevent the joint 13 from operating due to an external force applied to an unintended part.
  • the medical system 1 includes a first medical instrument 30 having a first end effector 31, a second medical instrument 40 having a second end effector 41, and a holding unit 11 that holds the first medical instrument 30.
  • the arm portion 12 having a plurality of joints 13 and having a distal end portion 12 a connected to the holding portion 11, a base portion 15 connected to the proximal end portion 12 b of the arm portion 12, and the holding portion 11.
  • a holding device having a force detection unit 16 that detects an external force F1 applied to the first medical instrument 30, and a control unit 20 that generates a control signal for operating the joint 13 based on the external force F1 detected by the force detection unit 16. 10.
  • each joint 13 can be operated according to the external force F1 by applying the external force F1 to the first medical instrument 30. Since the first medical instrument 30 is connected to the joint 13 via the holding part 11, the first medical instrument 30 can be easily moved to a desired position by simply applying an external force F1 to the first medical instrument 30. it can.
  • the operating method of the holding device 10 includes a holding unit 11 that holds the first medical instrument 30, an arm unit 12 having a plurality of joints 13, and a control unit 20 that generates a control signal for operating the joints 13.
  • each joint 13 can be operated according to the external force F1 by applying the external force F1 to the first medical instrument 30. Since the first medical instrument 30 is connected to the joint 13 via the holding part 11, the first medical instrument 30 can be easily moved to a desired position by simply applying an external force F1 to the first medical instrument 30. it can.
  • the operation method of the medical system 1 includes a first medical instrument 30, a second medical instrument 40, a holding part 11 that holds the first medical instrument 30, an arm part 12 having a plurality of joints 13, and An operation method of the medical system 1 including a holding device 10 having a control unit 20 that generates a control signal that operates the joint 13, and detects an external force F ⁇ b> 1 applied to the first medical device 30 by the second medical device 40.
  • Step S3, Step S5 for generating a control signal based on the detected external force F1, and Step S7 for operating the joint 13 based on the control signal are provided.
  • the second medical instrument 40 applies the external force F1 to the first medical instrument 30, whereby each joint 13 can be operated according to the external force F1. Since the first medical instrument 30 is connected to the joint 13 via the holding part 11, the second medical instrument 40 can easily apply the external force F1 to the first medical instrument 30 to easily obtain the desired first medical instrument 30. Can be moved to a position.
  • the first end effector 31 of the first medical instrument 30 is a grasping forceps, but is not limited thereto.
  • the configuration of the first end effector 31 may be appropriately changed according to the contents of the procedure.
  • the first end effector 31 may be a retractor that excludes tissue in the body, or may be other various auxiliary devices.
  • the insertion part 34 of the first medical instrument 30 has the joint 35
  • the present invention is not limited to this.
  • the configuration of the insertion unit 34 may be appropriately changed according to the contents of the procedure.
  • the insertion unit 34 may have a plurality of joints or may not have joints.
  • the second end effector 41 of the second medical instrument 40 is a grasping forceps, but is not limited thereto.
  • the configuration of the second end effector 41 may be changed as appropriate according to the contents of the procedure. Further, the second end effector 41 is not particularly limited as long as an external force can be applied to the first medical instrument 30.
  • the second end effector 41 may apply an external force to the first medical instrument 30 by contacting the first medical instrument 30 (for example, pressing the first medical instrument 30).
  • the medical system 1 is provided with one arm portion 12, a plurality of arm portions 12 may be provided depending on the contents of the procedure.
  • the calculation unit 18 is provided independently of the control unit 20, but may be configured as a part of the control unit 20.
  • the control unit 20 may perform control so that a force greater than a preset value is not applied to the tissue T when operating each joint 13 by the external force F1 applied to the first medical instrument 30.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the medical system 2 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the medical system 2.
  • the medical system 2 is different from the medical system 1 according to the first embodiment in that the first medical instrument 60 further includes a contacted portion 61.
  • the detailed description is abbreviate
  • the first medical instrument 60 further includes a contacted portion 61 in addition to the first end effector 31.
  • the contacted portion 61 is provided on the distal end side of the proximal insertion portion 34A. More specifically, the contacted portion 61 is in the vicinity of the joint 35 in the proximal insertion portion 34A (a position closer to the joint 35 than the proximal end portion 33 in the proximal insertion portion 34A). It is provided on the outer peripheral surface of the side insertion portion 34A.
  • the contacted portion 61 is composed of a known contact sensor, and detects that it is gripped by the second end effector 41 of the second medical instrument 40.
  • the contacted part 61 is electrically connected to the control part 20 via the holding part 11 and the arm part 12 so that signals can be transmitted and received.
  • the contacted portion 61 has the function of the foot switch 55 in the first embodiment. That is, the control unit 20 switches the control mode from the first mode to the second mode when the contacted portion 61 detects contact, for example, when the second end effector grips the contacted portion 61. The control unit 20 maintains the second mode while the contacted portion 61 detects contact. Moreover, the control part 20 switches a control mode from a 2nd mode to a 1st mode, when the to-be-contacted part 61 stops detecting a contact. The control unit 20 maintains the first mode until the contacted portion 61 detects contact.
  • the surgeon Op moves the first medical instrument 60 with the second medical instrument 40
  • the first medical instrument 60 can be operated by an external force applied to the first medical instrument 60.
  • the operator Op moves the first medical instrument 60 to a desired position in the same manner as in the first embodiment while holding the contacted portion 61 of the first medical instrument 60 with the second end effector 41.
  • the control mode is switched from the second mode to the first mode.
  • the joint 13 of the arm portion 12 is operated by the external force F2 applied to the first medical instrument 60 only when the contacted portion 61 detects contact. For this reason, it is possible to prevent the joint 13 from operating due to an internal organ or the like in contact with a part other than the contacted part 61 in the first medical instrument 60.
  • the contacted portion 61 is provided on the distal end side of the proximal insertion portion 34A, but is not limited thereto.
  • the contacted portion 61 may be provided at the insertion portion 34 or the distal end portion 32.
  • the to-be-contacted part 61 may be provided with two or more.
  • the first medical instrument 60 may have the contacted part 62 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the contacted portion 62.
  • the contacted part 62 includes a pair of contact sensors (contact detection parts) 63 and 63.
  • the pair of contact sensors 63 and 63 detect a contact state in the contacted portion 62.
  • the pair of contact sensors 63, 63 are disposed on the outer peripheral surface of the proximal insertion portion 34A at positions facing each other across the longitudinal axis of the proximal insertion portion 34A.
  • the control part 20 judges that the to-be-contacted part 62 has detected a contact, when both the contact sensors 63 and 63 have detected a contact.
  • the control unit 20 generates a control signal for operating the joint 13 based on the contact state in the contacted portion 62 and the external force F1. Specifically, when the pair of contact sensors 63 and 63 detect contact, the control unit 20 generates a control signal for operating the joint 13 based on the external force F1 detected by the force detection unit 16. Further, when it is detected that the pair of contact sensors 63 and 63 are not in contact, the control unit 20 generates a control signal for maintaining the joint 13.
  • the joint 13 of the arm portion 12 can be operated by the external force F2 applied to the first medical instrument 60 only when both contact sensors 63 and 63 detect contact. Therefore, it is possible to reduce false detection due to a case where an internal organ touches the contacted portion 62.
  • the operating method of the medical system corresponding to the above-described configuration further includes a step of detecting a contact state by the second medical device 40 in the first medical device 30 in the operating method of the medical system 1 described above.
  • step S5 for generating the control signal the control signal is generated based on the contact state and the external force F1.
  • FIG. 7 shows a modification of the medical system 2 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of the medical system 3 according to this modification.
  • the medical system 3 is different from the medical system 2 described above in that the contacted portion 81 of the first medical instrument 80 is configured to be able to detect an external force.
  • the detailed description is abbreviate
  • the contacted portion 81 is configured so that an external force applied to the contacted portion 81 can be detected.
  • the contacted portion 81 includes a force sensor in addition to the contact sensor described above.
  • a known configuration can be applied to the force sensor, for example, a strain gauge.
  • the contacted portion 81 can function as the force detection portion 16. For this reason, in the medical system 3, the torque sensor 17 of the holding device 70 does not function as a force detection unit, and the holding device 70 does not have the calculation unit 18.
  • the contacted part 81 detects only an external force directly applied to the contacted part 81 and outputs external force detection information to the control unit 20.
  • the force detection unit may be provided in the first medical instrument 80 inserted into the body.
  • FIG. 8 is a functional block diagram of the medical system 4 according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, the medical system 4 is different from the medical system 2 according to the second embodiment in that the holding device 90 further includes a memory 91. In addition, the detailed description is abbreviate
  • the memory 91 is a known storage device that can be read and written from the control unit 20 or the like.
  • the memory 91 is electrically connected to the control unit 20, the force detection unit 16, and the contacted unit 61.
  • the force detection unit 16 outputs external force detection information to the memory 91 at predetermined intervals.
  • the memory 91 can store external force detection information output from the force detection unit 16.
  • the contacted part 61 outputs contact detection information indicating whether or not contact is detected to the memory 91 at a predetermined interval.
  • the memory 91 can store contact detection information output from the contacted part 61.
  • the control unit 20 can appropriately read the external force detection information and the contact detection information stored in the memory 91.
  • the control unit 20 further has a third mode as a control mode.
  • the third mode is a control mode capable of maintaining the state in which the arm unit 12 and the first medical device 60 are operated by the external force applied to the first medical device 60 even after the external force is stopped. is there.
  • the control mode can be switched to the third mode, for example, by a foot switch (not shown).
  • the first contact detection information indicating that the contacted portion 61 detects contact. Is output to the memory 91 and the control unit 20.
  • the memory 91 stores the received first contact detection information. While the contacted portion 61 is detecting contact, the contacted portion 61 continues to output the first contact detection information to the memory 91 and the control unit 20 at a predetermined interval.
  • the first medical instrument 60 moves according to the applied external force as in the second mode.
  • the force detection unit 16 predetermines detection information of external force applied to the first medical instrument 60 (including the case where the magnitude of the external force is 0). Are output to the memory 91 and the control unit 20 at intervals.
  • the memory 91 stores the received external force detection information.
  • the force detection unit 16 causes the external force to move away from the first medical instrument 60. Will not be detected.
  • the contacted part 61 outputs second contact detection information indicating that no contact is detected to the memory 91 and the control unit 20.
  • the force detection unit 16 stops outputting external force detection information to the memory 91 and the control unit 20.
  • the control unit 20 receives the external force detection information stored in the memory 91 before receiving the second contact detection information after receiving the latest first contact detection information. Search for detection information that can be determined that the size is not 0 (greater than 0).
  • the control unit 20 reads from the memory 91 detection information that is closest to the time when the second contact detection information is received from the detected detection information.
  • the control unit 20 generates a control signal for operating each joint 13 so that a force having the magnitude and direction of the external force included in the read detection information is applied to the contacted part 61 of the first medical instrument 60, 13 is output.
  • Each joint 13 operates based on the received control signal.
  • Each joint 13 continues to operate based on the received control signal until the control mode of the control unit 20 is switched from the third mode to another mode. Note that a switch for stopping the operation of each joint 13 may be provided in the medical system 4.
  • the second end effector 41 makes contact. Even after the external force applied to the part 61 is removed, the tissue T can be continuously pulled by the external force, and the traction force can be kept constant.
  • the contacted part 62 described above may be provided instead of the contacted part 61. Since the contacted part 62 includes the pair of contact sensors 63, 63, the contact state in the contacted part 62 can be detected with higher accuracy.
  • the second end effector 41 grips the contacted portion 62 in the third mode, it is detected that the pair of contact sensors 63 and 63 are in contact with each other. After the second end effector 41 applies an external force to the first medical instrument 60 in this state, when the second end effector 41 is released from the contacted portion 62, it is detected that the pair of contact sensors 63, 63 are not in contact. To do. Thereby, the contacted part 62 outputs the second contact detection information to the memory 91 and the control unit 20, and at the same time, the force detection unit 16 stops outputting the external force detection information to the memory 91 and the control unit 20. To do.
  • the control unit 20 detects that the pair of contact sensors 63 and 63 are not in contact with each other, that is, when the second contact detection information is received, the external force detected by the force detection unit 16 a predetermined time before is received. Detection information is read from the memory 91. The control unit 20 generates a control signal for operating each joint 13 so that a force having the magnitude and direction of the external force included in the read detection information is applied to the contacted portion 62 of the first medical instrument 60. That is, the control unit 20 generates a control signal for maintaining the external force detected by the force detection unit 16 before the predetermined time.
  • the tissue T can be continuously pulled by the external force, and the traction force can be kept constant.
  • FIG. 9 shows a modification of the medical system 4 according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the medical system 5 according to this modification.
  • the medical system 5 is different from the above-described medical system 4 in that the holding device 100 further includes a display unit 101.
  • the detailed description is abbreviate
  • the display unit 101 is configured to be able to display information to the surgeon Op and assistant, and is a liquid crystal display, for example.
  • the display unit 101 is electrically connected to the control unit 20.
  • the control unit 20 causes the display unit 101 to display the magnitude and direction of the external force included in the external force detection information.
  • the control unit 20 may cause the display unit 101 to display the contact detection information described above in addition to the magnitude and direction of the external force included in the external force detection information.
  • the operator Op can quantitatively grasp the magnitude and direction of the external force applied to the first medical instrument 60.
  • the display unit 101 is provided independently of the monitor 54, but the monitor 54 may have the function of the display unit 101.
  • the case where the first medical instrument 60 includes the contacted portion 61 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. Even when the first medical instrument does not have a contacted part like the first medical instrument 30 according to the first embodiment, the first medical instrument can be operated as described above.
  • the force detection unit 16 predetermines external force detection information applied to the first medical instrument 60 (including the case where the magnitude of the external force is 0). Are output to the memory 91 and the control unit 20 at intervals.
  • the control unit 20 determines whether the magnitude of the external force is 0 based on the received external force detection information. When the control unit 20 determines that the magnitude of the external force is 0 after the detection information that the magnitude of the external force is not 0 (greater than 0) continues, the magnitude of the external force is 0.
  • a control signal is generated based on the detection information immediately before the determined detection information and determined that the magnitude of the external force is greater than zero.
  • the tissue T can be continuously pulled by the external force even after the external force applied to the first medical instrument 60 is removed by the second end effector 41, and the traction force Can be kept constant.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the medical system 6 according to the present embodiment.
  • the medical system 6 is different from the medical system 4 according to the third embodiment in that the control unit 20 further has a fourth mode as a control mode.
  • the functional blocks of the medical system 6 are the same as those of the medical system 4 according to the third embodiment.
  • the detailed description is abbreviate
  • the fourth mode is a control mode in which the first medical instrument 110 can move only in the direction in which the external force is applied after the external force is applied to the first medical instrument 110 and the application of the external force is stopped.
  • the contacted portion 61 of the first medical instrument 110 when gripped by the second end effector 41, the contacted portion 61 indicates that the contact is detected. Is output to the memory 91 and the control unit 20.
  • the memory 91 stores the received first contact detection information. While the contacted portion 61 is detecting contact, the contacted portion 61 continues to output the first contact detection information to the memory 91 and the control unit 20 at a predetermined interval.
  • the first medical instrument 110 moves according to the applied external force as in the second mode.
  • the force detection unit 16 predetermines detection information of external force applied to the first medical instrument 110 (including the case where the magnitude of the external force is 0). Are output to the memory 91 and the control unit 20 at intervals.
  • the memory 91 stores the received external force detection information.
  • the contacted part 61 receives the second contact detection information indicating that the contact is not detected.
  • the data is output to the memory 91 and the control unit 20.
  • the force detection unit 16 stops outputting external force detection information to the memory 91 and the control unit 20.
  • the control unit 20 receives the external force detection information stored in the memory 91 before receiving the second contact detection information after receiving the latest first contact detection information. Search for detection information that can be determined that the size is not 0 (greater than 0).
  • the control unit 20 reads from the memory 91 detection information that is closest to the time when the second contact detection information is received from the detected detection information.
  • the control unit 20 performs control so that the first medical instrument 110 can move only in the direction of the external force included in the read detection information. At this time, the control unit 20 performs control as described above.
  • the first medical instrument 110 further includes an operation unit 111 in addition to the configuration of the first medical instrument 60.
  • the operation unit 111 is provided at the proximal end portion 33.
  • the operation unit 111 is provided to make it easier for the user to directly operate the first medical instrument 110, and is not an essential configuration.
  • control unit 20 Since the control unit 20 performs the above-described control, the user holds the operation unit 111 of the first medical instrument 110, and the first medical instrument 110 is directed in the direction of the external force included in the detection information read by the control unit 20. Can be moved.
  • the operator Op performs the second end effector. Even after the external force applied to the contacted portion 61 is removed at 41, the assistant As directly operates the first medical instrument 110 to restrict the direction of the tissue T to the applied external force direction.
  • the traction force can be finely adjusted.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of the medical system 7 according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged view of the distal end side of the first medical instrument 120 of the medical system 7.
  • the medical system 7 is different from the medical system 2 according to the second embodiment in that the first medical instrument 120 further includes an operation instruction unit 122.
  • the detailed description is abbreviate
  • the first medical instrument 120 has a contacted part 121.
  • the contacted part 121 is different from the contacted part 61 of the first medical instrument 60 according to the second embodiment in that it includes an operation instruction part 122.
  • the operation instruction unit 122 is configured to be able to operate the first end effector 31.
  • the operation instruction unit 122 is electrically connected to the control unit 20 so that signals can be transmitted and received.
  • an operation signal is output to the control unit 20 by the operation of the operation instruction unit 122.
  • the control unit 20 generates a control signal for operating the first end effector 31 based on the operation signal, and outputs the control signal to the first end effector 31.
  • the first end effector 31 opens and closes based on the control signal.
  • FIG. 12 shows an example of the configuration of the operation instruction unit 122.
  • the operation instruction unit 122 includes a pair of rotating pieces 123 and 123.
  • the pair of rotating pieces 123 and 123 are rotatably connected to the contacted part 121, respectively.
  • the operation instruction unit 122 generates an operation signal according to the opening angle between the pair of rotating pieces 123 and 123.
  • the opening angle can be adjusted by gripping the pair of rotating pieces 123 and 123 with the second end effector 41 of the second medical instrument 40. Since the control unit 20 generates a control signal based on the operation signal corresponding to the opening angle, the first end effector 31 can control the opening / closing operation by the opening angle.
  • the operator Op can control the operation of the first end effector 31 of the first medical instrument 120 from the body by the second medical instrument 40.
  • the configuration of the operation instruction unit 122 in the present embodiment is an example, and is not limited thereto.
  • a force sensor is provided in the operation instruction unit 122, and the operation instruction unit 122 is configured such that the opening / closing operation of the first end effector 31 is controlled according to the amount of force with which the second end effector 41 holds the operation instruction unit 122. May be.
  • FIG. 13 is a functional block diagram of the medical system 8 according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is an enlarged view showing the distal end side of the first medical instrument 130 of the medical system 8.
  • the medical system 8 is different from the medical system 2 according to the second embodiment in that the first medical instrument 130 includes a contacted portion 131 instead of the contacted portion 61.
  • the detailed description is abbreviate
  • the contacted part 131 includes a first contacted part 132 and a second contacted part 133.
  • the first contacted portion 132 is near the joint 35 in the proximal insertion portion 34A (a position closer to the joint 35 than the proximal end portion 33 in the proximal insertion portion 34A), and the proximal insertion portion 34A. Is provided on the outer peripheral surface of the.
  • the second contacted portion 133 is provided on the outer peripheral surface of the distal insertion portion 34 ⁇ / b> B between the joint 35 and the distal end portion 32.
  • the first contacted part 132 and the second contacted part 133 are configured substantially the same as the contacted part 61 according to the second embodiment. Therefore, when only one of the first contacted part 132 and the second contacted part 133 is gripped by the second end effector 41 of the second medical instrument 40, the medical system 2 according to the second embodiment. The same operation as in the case is performed.
  • the contacted portion 131 includes the first contacted portion 132 and the first contacted portion 132 by the third end effector 141 of the third medical device 140 having substantially the same configuration as the second end effector 41 and the second medical device 40 of the second medical device 40.
  • the joint 35 can be controlled only when the two contacted parts 133 are gripped. That is, in a state where both the first contacted part 132 and the second contacted part 133 are gripped, the angle at which the distal insertion part 34B bends with respect to the proximal insertion part 34A can be adjusted. is there.
  • the control unit 20 receives detection information indicating that contact has been detected from both the first contacted part 132 and the second contacted part 133, the joint 35 of the first medical instrument 130.
  • control as described above is performed. Accordingly, by appropriately operating the second end effector 41 and the third end effector 141, the distal insertion portion 34B can be bent to a desired position with respect to the proximal insertion portion 34A.
  • the surgeon Op can control the bending operation of the joint 35 of the first medical instrument 130 from the body using the second medical instrument 40 and the third medical instrument 140.
  • the medical instrument holding device, the medical system, and the operating method of the medical instrument holding device that allow the surgeon to easily move the medical instrument held by the arm portion to a desired position. And a method of operating a medical system can be provided.

Abstract

医療器具保持装置(10)はアーム部(12)を備える。アーム部(12)は複数の関節(13)を有する。アーム部(12)の先端部(12a)には保持部(11)が接続されている。保持部(11)は第一医療器具(30)を保持する。各関節(13)は制御部(20)が生成する制御信号に基づいて動作する。術者(Op)が第二医療器具(40)の把持鉗子(41)で第一医療器具(30)を把持し、これに外力(F1)を加える。すると、力検知部(16)が外力(F1)を検知し、制御部(20)は、第一医療器具(30)が当該外力(F1)の方向に移動するように関節(13)を動かすための制御信号を生成する。したがって、術者(Op)は第一医療器具(30)に外力(F1)を加えるだけで、容易に第一医療器具(30)を移動することができる。

Description

医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法
 本発明は、医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法に関する。
 従来、複数のアームを動作させることにより外科手術を行う医療用マニピュレータ装置が知られている。医療用マニピュレータ装置のアームの先端部には、術者による手技を補助するための医療器具(補助器具。以下、単に「補助器具」と称する。)が取り付けられている。通常、この補助器具は術者の助手によって操作される。このため、術者は、アームに取り付けられた補助器具の動作を助手に指示しながら、自身が操作する医療器具で手技を行う。しかしながら、術者の指示が助手にうまく伝わらずに、助手の操作する補助器具が術者の意図通りに動作されない場合がある。
 そこで、アームに取り付けられた補助器具を術者が保持する医療器具で操作可能な医療用マニピュレータ装置が提案されている。例えば、特許文献1には、マニピュレータの先端部に配置される第一の術具と、第一の術具の位置を設定する位置決め手段と、術者が把持する握り部を有する第二の術具と、を備える医療用マニピュレータ装置が開示されている。第二の術具は、位置決め手段の動作を調節するための指令を出力するスイッチを有した操作手段を有し、スイッチは術者が握り部を把持した手で操作可能な位置に配置されている。このため、術者は、自身が把持する第二の術具を操作しながら、第二の術具のスイッチを操作することによって術者の意図した位置に第一の術具を移動させることができる。
日本国特開2003-126116
 しかしながら、特許文献1に記載された医療用マニピュレータ装置では、術者は、第二の術具の握り部に配置されたスイッチを操作して第一の術具の位置を調整するので、スイッチの操作方向と第一の術具の動作方向との対応関係を考慮しながらスイッチを操作する必要がある。このため、第二の術具のスイッチによって、第一の術具を所望の位置に移動させる操作が煩雑になっていた。
 上記の事情を踏まえ、本発明は、術者がアーム部に保持された補助器具を容易に所望の位置に移動させることが可能な医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法を提供することを目的とする。
 本発明の第一の態様によれば、医療器具保持装置は、第一エンドエフェクタを有する第一医療器具を保持する保持部と、複数の関節を有し、前記保持部に接続された先端部を有するアーム部と、前記アーム部の基端部に接続されたベース部と、前記保持部に保持された前記第一医療器具に加わる外力を検知する力検知部と、前記力検知部で検知した前記外力に基づいて、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、を備える。
 本発明の第二の態様によれば、前記第一の態様に係る医療器具保持装置において、前記第一医療器具は、前記第一エンドエフェクタが設けられた第一遠位端部と、前記保持部に保持された第一近位端部と、前記第一近位端部から前記第一遠位端部に延びる第一挿入部と、を有していてもよい。前記力検知部は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に加わる前記外力のみを検知してもよい。
 本発明の第三の態様によれば、前記第二の態様に係る医療器具保持装置において、前記第一医療器具は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に少なくとも一つの被接触部を有していてもよい。前記力検知部は、前記被接触部に加わる前記外力を検知してもよい。
 本発明の第四の態様によれば、前記第三の態様に係る医療器具保持装置において、前記被接触部は、前記第一エンドエフェクタを操作可能に構成された操作指示部を有していてもよい。
 本発明の第五の態様によれば、前記第三または前記第四の態様に係る医療器具保持装置は、前記被接触部における接触状態を検知する接触検知部をさらに備えていてもよい。前記制御部は、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記関節を動作させる前記制御信号を生成してもよい。
 本発明の第六の態様によれば、前記第五の態様に係る医療器具保持装置において、前記制御部は、前記接触検知部が接触していないことを検知した場合、前記関節の位置を維持するための制御信号を生成してもよい。
 本発明の第七の態様によれば、前記第五または前記第六の態様に係る医療器具保持装置において、前記制御部は、前記接触検知部が接触したことを検知した後に接触していないことを検知した場合、前記接触検知部が接触していないことを検知した時から所定時間前に前記力検知部が検知した前記外力を維持するための制御信号を生成してもよい。
 本発明の第八の態様によれば、医療システムは、第一エンドエフェクタを有する第一医療器具と、第二エンドエフェクタを有する第二医療器具と、前記第一医療器具を保持する保持部と、複数の関節を有し、前記保持部に接続された先端部を有するアーム部と、前記アーム部の基端部に接続されたベース部と、前記保持部に保持された前記第一医療器具に加わる外力を検知する力検知部と、前記力検知部で検知した前記外力に基づいて、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、を有する医療器具保持装置と、を備える。
 本発明の第九の態様によれば、前記第八の態様に係る医療システムにおいて、前記第一医療器具は、前記第一エンドエフェクタが設けられた第一遠位端部と、前記保持部に保持された第一近位端部と、前記第一近位端部から前記第一遠位端部に延びる第一挿入部と、を有していてもよい。前記力検知部は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に加わる前記外力のみを検知してもよい。
 本発明の第十の態様によれば、前記第九の態様に係る医療システムにおいて、前記第一医療器具は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に少なくとも一つの被接触部を有していてもよい。前記力検知部は、前記被接触部に加わる前記外力を検知してもよい。
 本発明の第十一の態様によれば、前記第十の態様に係る医療システムにおいて、前記力検知部は、前記第二医療器具が前記被接触部に接触することによって生じる前記外力を検知してもよい。
 本発明の第十二の態様によれば、前記第十または前記第十一の態様に係る医療システムにおいて、前記被接触部は、前記第二エンドエフェクタを接触させることで前記第一エンドエフェクタを操作可能に構成された操作指示部を有していてもよい。
 本発明の第十三の態様によれば、前記第十から前記第十二の態様のうちのいずれか一態様に係る医療システムにおいて、前記医療器具保持装置は、前記被接触部における接触状態を検知する接触検知部をさらに有していてもよい。前記制御部は、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記関節を動作させる前記制御信号を生成してもよい。
 本発明の第十四の態様によれば、医療器具保持装置の作動方法は、第一医療器具を保持する保持部と、複数の関節を有するアーム部と、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、を備える医療器具保持装置の作動方法であって、前記第一医療器具に加わる外力を検知するステップと、検知した前記外力に基づいて、前記制御信号を生成するステップと、前記制御信号に基づいて、前記関節を動作させるステップと、を備える。
 本発明の第十五の態様によれば、前記第十四の態様に係る医療器具保持装置の作動方法は、前記第一医療器具における外部からの接触状態を検知するステップをさらに備えていてもよい。前記制御信号を生成する前記ステップでは、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記制御信号を生成してもよい。
 本発明の第十六の態様によれば、医療システムの作動方法は、第一医療器具と、第二医療器具と、前記第一医療器具を保持する保持部、複数の関節を有するアーム部、および前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部を有する医療器具保持装置と、を備える医療システムの作動方法であって、前記第二医療器具によって前記第一医療器具に加わる外力を検知するステップと、検知した前記外力に基づいて、前記制御信号を生成するステップと、前記制御信号に基づいて、前記関節を動作させるステップと、を備える。
 本発明の第十七の態様によれば、前記第十六の態様に係る医療システムの作動方法は、前記第一医療器具における前記第二医療器具による接触状態を検知するステップをさらに備えていてもよい。前記制御信号を生成する前記ステップでは、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記制御信号を生成してもよい。
 上記した医療器具保持装置、医療システム、医療保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法によれば、術者はアーム部に保持された医療器具を容易に所望の位置に移動させることができる。
本発明の第一実施形態に係る医療システムの機能ブロック図である。 前記医療システムを模式的に示す図である。 前記医療システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る医療システムの機能ブロック図である。 前記医療システムを模式的に示す図である。 前記医療システムの被接触部の構成の一例を示す図である。 前記医療システムの変形例の機能ブロック図である。 本発明の第三実施形態に係る医療システムの機能ブロック図である。 前記医療システムの変形例の機能ブロック図である。 本発明の第四実施形態に係る医療システムを模式的に示す図である。 本発明の第五実施形態に係る医療システムの機能ブロック図である。 前記医療システムの第一医療器具の先端側を拡大して示す図である。 本発明の第六実施形態に係る医療システムの機能ブロック図である。 前記医療システムの第一医療器具の先端側を拡大して示す図である。
 (第一実施形態)
 以下、本発明の第一実施形態について、図1から図3を参照して説明する。
 図1は、本実施形態に係る医療システム1の機能ブロック図である。図2は、医療システム1を模式的に示す図である。
 図1および図2に示すように、医療システム1は、医療器具保持装置(以下、単に「保持装置」と称する。)10と、第一医療器具30と、第二医療器具40と、を備える。
 保持装置10は、保持部11と、アーム部12と、ベース部15と、力検知部16と、制御部20と、を備える。
 保持部11は、第一医療器具30を保持する。保持部11は、公知の連結機構によって第一医療器具30と連結可能に構成されている。第一医療器具30が保持部11に連結されて保持された状態では、制御部20の制御によって、第一医療器具30の可動部分を動作させることができる。
 アーム部12は、複数の関節13を有し、保持部11に接続された先端部12aを有する。関節13の構成および数は、保持部11に保持された第一医療器具30によって所望の処置を行うために必要な自由度に応じて設定されている。各関節13には、公知の関節構成が適用されている。また、アーム部12は、複数のアクチュエータ14を有する。アクチュエータ14は、関節13を駆動する公知の構成を有し、各関節13にそれぞれ設けられている。アクチュエータ14によって、各関節13を動作させることができる。
 ベース部15は、アーム部12の基端部12bに接続されている。ベース部15は、アーム部12の動作によって保持装置10が転倒などしないようにアーム部12を支持している。
 力検知部16は、保持部11に保持された第一医療器具30に加わる外力を検知する。本実施形態では、力検知部16は、アーム部12が有するトルクセンサ17と、各トルクセンサ17に電気的に接続された演算部18とによって構成されている。トルクセンサ17は、各関節13に加わるトルクの大きさを検知するセンサであり、アーム部12の各関節13にそれぞれ設けられている。演算部18は、所定の数値計算などが実施可能な公知の構成を有する。第一医療器具30に外力が加えられた場合に、トルクセンサ17および演算部18は、第一医療器具30およびアーム部12の形状などの情報を用いて公知の運動力学的手法によって、その外力を検知することが可能である。
 また、力検知部16は、検知した外力を、外力の検知情報として制御部20に出力する。力検知部16が出力する外力の検知情報は、少なくとも外力の大きさおよび向きを含む。
 制御部20は、力検知部16で検知した外力に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成する。より具体的には、制御部20は、力検知部16から受信した外力の検知情報に基づいて、この制御信号を生成する。制御部20は、力検知部16およびアーム部12の各関節13のアクチュエータ14と信号を送受信可能にそれぞれ電気的に接続されている。制御部20は、各関節13に対応する制御信号を各関節13のアクチュエータ14にそれぞれ出力し、これらの制御信号に基づいて各関節13を動作させる。また、制御部20は、保持部11およびアーム部12を介して第一医療器具30と信号を送受信可能に電気的に接続されている。制御部20は、制御信号を第一医療器具30に出力し、この制御信号に基づいて第一医療器具30を動作させる。
 第一医療器具30は、保持装置10によって操作される医療器具である。第一医療器具30は、第一エンドエフェクタ31を有する。また、第一医療器具30は、遠位端部(第一遠位端部)32と、近位端部(第一近位端部)33と、近位端部33から遠位端部32に延びる挿入部(第一挿入部)34と、を有する。遠位端部32には、第一エンドエフェクタ31が設けられている。近位端部33は、保持装置10の保持部11に保持されている。挿入部34は、細長に形成されている。第一医療器具30において挿入部34から遠位端側の部分、すなわち挿入部34および遠位端部32は、患者Pの体内に挿入される可能性がある部分である。
 本実施形態では、第一エンドエフェクタ31は把持鉗子である。第一エンドエフェクタ31は、第一医療器具30が有するアクチュエータ(不図示)を駆動源として、操作ワイヤ(不図示)などを用いた公知の駆動機構によって開閉し、体内の組織などを把持することができる。第一エンドエフェクタ31は、制御部20から出力された制御信号に従って、開閉動作を行う。
 挿入部34は、その遠位端側に関節35を有する。よって、挿入部34は、近位端部33から関節35に延びる近位側挿入部34Aと、関節35から遠位端部32に延びる遠位側挿入部34Bと、を有する。関節35は、1自由度の屈曲動作が可能な公知の関節である。これによって、遠位側挿入部34Bは、関節35を介して、近位側挿入部34Aに対して所定の方向に屈曲することができる。遠位側挿入部34Bの屈曲動作は、第一医療器具30が有するアクチュエータ(不図示)を駆動源として、操作ワイヤ(不図示)などを用いた公知の駆動機構によって行うことができる。この遠位側挿入部34Bの屈曲動作は、制御部20から出力された制御信号に従って行われる。
 第二医療器具40は、術者によって把持されて、患者Pに対する手技に用いられる医療器具である。第二医療器具40は、第二エンドエフェクタ41と、第二エンドエフェクタ41を操作する操作部42と、を有する。また、第二医療器具40は、遠位端部43と、近位端部44と、近位端部44から遠位端部43に延びる挿入部45と、を有する。第二エンドエフェクタ41は、遠位端部43に設けられている。操作部42は、近位端部44に設けられている。挿入部45は、細長に形成されている。
 本実施形態では、第二エンドエフェクタ41は把持鉗子である。操作部42は、操作ワイヤ(不図示)などを用いた公知の駆動機構によって、第二エンドエフェクタ41を開閉させることができる。これによって、第二エンドエフェクタ41は、第一医療器具30や体内の組織などを把持することができる。
 また、医療システム1は、主操作部50と、観察装置51と、モニター54と、をさらに備える。
 主操作部50は、保持装置10のアーム部12および保持部11に保持された第一医療器具30を操作可能に構成されている。主操作部50は、制御部20と信号を送受信可能に制御部20に電気的に接続されている。制御部20は、主操作部50からの入力に基づいて、アーム部12および保持部11に保持された第一医療器具30を動作させる制御信号を生成し、アーム部12へ送信する。送信された制御信号に基づいて、アーム部12の各関節13および第一医療器具30が動作する。
 観察装置51は、腹腔鏡など患者Pの体内を観察可能な観察部52と、観察部52が取り付けられた観察アーム部53と、を有する。観察アーム部53は、複数の関節を有しており、観察部52を所望の位置に移動させることが可能である。観察部52および観察アーム部53は、制御部20と信号を送受信可能に制御部20に電気的に接続されており、主操作部50によって操作可能である。
 モニター54は、例えば液晶ディスプレイであり、制御部20に電気的に接続されている。モニター54は、観察部52が取得した患者Pの体内の画像を表示する。
 制御部20は、保持装置10のアーム部12および第一医療器具30を制御する制御モードとして、第一モードと第二モードとを有する。第一モードは、主操作部50によってアーム部12および第一医療器具30を操作することが可能な制御モードである。第二モードは、第一医療器具30に加えられた外力によってアーム部12および第一医療器具30を動作させることが可能な制御モードである。なお、第一モードでは、第一医療器具30に加えられた外力によってアーム部12および第一医療器具30を動作させることはできない。第二モードでは、主操作部50によってアーム部12および第一医療器具30を操作することはできない。これらの制御モードは、例えば、制御部20に電気的に接続されたフットスイッチ55によって切り替えることができる。
 次に、本実施形態に係る医療システム1の使用時の動作について、術者Opが手技中に患者Pの腹腔Ac内の組織Tを牽引する場合の例を用いて説明する。
 図2に示すように、第一医療器具30は、保持装置10の保持部11に保持されている。第一医療器具30において挿入部34から遠位端側の部分は、患者Pの腹壁Awに形成されたポートAp1を介して腹腔Ac内に挿入されている。第一医療器具30の第一エンドエフェクタ31は、腹腔Ac内の組織Tを把持し、上方に牽引している。
 この第一医療器具30の牽引動作は、術者Opの助手が主操作部50を操作することによって行われる。このため、制御部20の制御モードは第一モードに設定されている。また、制御部20は、ポートAp1の位置を遠隔中心Rcとして設定している。すなわち、制御部20は、第一医療器具30の位置や姿勢に関わらず、第一医療器具30の一部が常に遠隔中心Rcに存在するように、アーム部12の各関節13を動作させる。
 第二医療器具40は、術者Opに把持されている。第二医療器具40において挿入部45から遠位端側の部分は、患者Pの腹壁Awに形成されたポートAp2を介して腹腔Ac内に挿入されている。
 なお、図2において図示していないが、腹腔Ac内の状況は、腹壁Awに形成された不図示のポートを介して腹腔Ac内に挿入された観察部52によって観察することが可能である。腹壁Awに形成された各ポートには、公知のトロッカーが設けられていてもよい。
 上述した状況において、術者Opが所望する位置に第一医療器具30を移動させる手順を説明する。図3は、医療システム1の動作を示すフローチャートである。
 図3に示すように、術者Opはフットスイッチ55を操作して、制御部20の制御モードを第一モードから第二モードに切り替える(ステップS1)。これによって、第一医療器具30に加えられた外力によってアーム部12および第一医療器具30を動作させることが可能となる。
 術者Opは、第二医療器具40を操作して、腹腔Ac内にある第一医療器具30の挿入部34を第二エンドエフェクタ41に把持させる。第二エンドエフェクタ41が挿入部34を把持した状態で、組織Tを把持する第一エンドエフェクタ31を所望の方向に移動させるように第一医療器具30に外力F1を加える(ステップS2)。
 力検知部16は、第一医療器具30に加えられた外力F1を検知する(ステップS3)。力検知部16は、検知した外力F1を外力F1の検知情報として制御部20に出力する(ステップS4)。
 制御部20は、力検知部16から外力F1の検知情報を受信し、力検知部16で検知した外力F1に基づいて、アーム部12の各関節13を動作させる制御信号を生成する(ステップS5)。このとき、制御部20は、いわゆるならい制御を行う。より具体的には、外力F1の大きさおよび向きを含む検知情報に基づいて、制御部20は、第一医療器具30に加えられた外力F1を打ち消すように各関節13を動作させる制御信号を生成する。すなわち、制御部20は、第一医療器具30を、第一医療器具30に加えられた外力F1の方向に、外力F1の大きさに応じて移動させるように各関節13を動作させる制御信号を生成する。
 制御部20は、生成した制御信号を各関節13に出力し、制御信号に基づいて各関節13を動作させる(ステップS6、ステップS7)。なお、上述のように遠隔中心Rcにおいて第一医療器具30の動作が拘束されているので、各関節13は、第一医療器具30の一部が必ず遠隔中心Rcに存在するように動作する。
 第一エンドエフェクタ31が所望の位置に移動するまで、第二医療器具40によって第一医療器具30に外力F1を加え続ける(ステップS8)。第一エンドエフェクタ31が所望の位置に移動したら、第二エンドエフェクタ41を開き、第一医療器具30を第二エンドエフェクタ41から放す(ステップS9)。フットスイッチ55を操作し、制御部20の制御モードを第二モードから第一モードに切り替える(ステップS10)。これによって、アーム部12および第一医療器具30が第一医療器具30に意図せず加えられた外力によって動作することが防止される。
 本実施形態に係る保持装置10は、第一エンドエフェクタ31を有する第一医療器具30を保持する保持部11と、複数の関節13を有し、保持部11に接続された先端部12aを有するアーム部12と、アーム部12の基端部12bに接続されたベース部15と、保持部11に保持された第一医療器具30に加わる外力F1を検知する力検知部16と、力検知部16で検知した外力F1に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成する制御部20と、を備える。
 上述した構成によれば、制御部20は、第一医療器具30に加えられた外力に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成するので、第一医療器具30に外力F1を加えることによって、外力F1に応じて各関節13を動作させることができる。この関節13の動作によって、関節13を有するアーム部12に接続された保持部11に保持された第一医療器具30を移動させることができる。よって、第一医療器具30に外力F1を加えるだけで、容易に第一医療器具30を所望の位置に移動させることができる。
 また、第一医療器具30は、第一エンドエフェクタ31が設けられた遠位端部32と、保持部11に保持された近位端部33と、近位端部33から遠位端部32に延びる挿入部34と、を有する。力検知部16は、挿入部34または遠位端部32に加わる外力F1を検知する。
 上述した構成によれば、力検知部16は、手技中に体内に挿入される可能性のある、挿入部34または遠位端部32に対して加わる外力F1を検知する。このため、意図しない部位に加えられた外力によって関節13が動作することを防止することができる。
 本実施形態に係る医療システム1は、第一エンドエフェクタ31を有する第一医療器具30と、第二エンドエフェクタ41を有する第二医療器具40と、第一医療器具30を保持する保持部11と、複数の関節13を有し、保持部11に接続された先端部12aを有するアーム部12と、アーム部12の基端部12bに接続されたベース部15と、保持部11に保持された第一医療器具30に加わる外力F1を検知する力検知部16と、力検知部16で検知した外力F1に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成する制御部20と、を有する保持装置10と、を備える。
 上述した構成によれば、第一医療器具30に外力F1を加えることによって、外力F1に応じて各関節13を動作させることができる。第一医療器具30は保持部11を介して関節13に接続されているので、第一医療器具30に外力F1を加えるだけで、容易に第一医療器具30を所望の位置に移動させることができる。
 本実施形態に係る保持装置10の作動方法は、第一医療器具30を保持する保持部11と、複数の関節13を有するアーム部12と、関節13を動作させる制御信号を生成する制御部20と、を備える保持装置10の作動方法であって、第一医療器具30に加わる外力F1を検知するステップS3と、検知した外力F1に基づいて、制御信号を生成するステップS5と、制御信号に基づいて、関節13を動作させるステップS7と、を備える。
 上述した作動方法によれば、第一医療器具30に外力F1が加えられることによって、外力F1に応じて各関節13を動作させることができる。第一医療器具30は保持部11を介して関節13に接続されているので、第一医療器具30に外力F1を加えるだけで、容易に第一医療器具30を所望の位置に移動させることができる。
 本実施形態に係る医療システム1の作動方法は、第一医療器具30と、第二医療器具40と、第一医療器具30を保持する保持部11、複数の関節13を有するアーム部12、および関節13を動作させる制御信号を生成する制御部20を有する保持装置10と、を備える医療システム1の作動方法であって、第二医療器具40によって第一医療器具30に加わる外力F1を検知するステップS3と、検知した外力F1に基づいて、制御信号を生成するステップS5と、制御信号に基づいて、関節13を動作させるステップS7と、を備える。
 上述した作動方法によれば、第二医療器具40が第一医療器具30に外力F1を加えることによって、外力F1に応じて各関節13を動作させることができる。第一医療器具30は保持部11を介して関節13に接続されているので、第二医療器具40が第一医療器具30に外力F1を加えるだけで、容易に第一医療器具30を所望の位置に移動させることができる。
 なお、本実施形態では、第一医療器具30の第一エンドエフェクタ31は把持鉗子であるとしたが、これに限らない。第一エンドエフェクタ31の構成は、手技の内容などに応じて適宜変更されてもよい。例えば、第一エンドエフェクタ31は、体内の組織を圧排するリトラクターであってもよいし、他の各種補助器具であってもよい。
 また、第一医療器具30の挿入部34は関節35を有するとしたが、これに限らない。挿入部34の構成は、手技の内容などに応じて適宜変更されてもよい。例えば、挿入部34は、複数の関節を有してもよいし、関節を有していなくてもよい。
 第二医療器具40の第二エンドエフェクタ41は把持鉗子であるとしたが、これに限らない。第二エンドエフェクタ41の構成は、手技の内容などに応じて適宜変更されてもよい。また、第二エンドエフェクタ41は、第一医療器具30に対して外力を加えられる構成であれば、特に限定されない。第二エンドエフェクタ41は、第一医療器具30に接触することによって(例えば、第一医療器具30を押すなど)、第一医療器具30に外力を加えてもよい。
 医療システム1には一つのアーム部12が設けられているとしたが、手技の内容などに応じて、複数のアーム部12が設けられていてもよい。
 演算部18は、制御部20とは独立して設けられていたが、制御部20の一部として構成されていてもよい。
 制御部20は、第一医療器具30に加えられた外力F1によって各関節13を動作させる際に、予め設定した値以上の力が組織Tに加わらないように制御してもよい。
 (第二実施形態)
 次に、本発明の第二実施形態について、図4および図5を参照して説明する。
 図4は、本実施形態に係る医療システム2の機能ブロック図である。図5は、医療システム2を模式的に示す図である。
 図4および図5に示すように、医療システム2は、第一医療器具60が被接触部61をさらに有する点で、第一実施形態に係る医療システム1と異なっている。なお、第一実施形態に係る医療システム1と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 第一医療器具60は、第一エンドエフェクタ31に加えて、被接触部61をさらに有する。被接触部61は、近位側挿入部34Aの遠位端側に設けられている。より具体的には、被接触部61は、近位側挿入部34Aにおいて関節35の近傍(近位側挿入部34Aにおいて近位端部33よりも関節35に近い位置)であって、近位側挿入部34Aの外周面に設けられている。被接触部61は、公知の接触センサで構成されており、第二医療器具40の第二エンドエフェクタ41で把持されたことを検知する。被接触部61は、保持部11およびアーム部12を介して制御部20と信号を送受信可能に電気的に接続されている。
 被接触部61は、第一実施形態におけるフットスイッチ55の機能を有する。すなわち、制御部20は、例えば第二エンドエフェクタが被接触部61を把持することなどによって被接触部61が接触を検知した場合に、制御モードを第一モードから第二モードに切り替える。制御部20は、被接触部61が接触を検知している間、第二モードを維持する。また、制御部20は、被接触部61が接触を検知しなくなった場合に、制御モードを第二モードから第一モードに切り替える。制御部20は、被接触部61が接触を検知するまで、第一モードを維持する。
 医療システム2において、術者Opが第二医療器具40によって第一医療器具60を移動させる場合、術者Opは第二エンドエフェクタ41で第一医療器具60の被接触部61を把持する。これによって、制御部20の制御モードが第二モードに切り替わるため、第一医療器具60に加えられる外力によって第一医療器具60を動作させることができる。術者Opは、第二エンドエフェクタ41で第一医療器具60の被接触部61を把持した状態で、第一実施形態と同様にして、第一医療器具60を所望の位置に移動させる。第二エンドエフェクタ41から被接触部61を放すことで、制御モードが第二モードから第一モードに切り替わる。
 上述した構成によれば、被接触部61が接触を検知したときのみ、第一医療器具60に加えられた外力F2によって、アーム部12の関節13が動作する。このため、第一医療器具60において被接触部61以外の部位に体内の臓器などが接触することによって関節13が動作してしまうことを防止できる。
 なお、本実施形態では、被接触部61は、近位側挿入部34Aの遠位端側に設けられていたが、これに限らない。被接触部61は、挿入部34または遠位端部32に設けられていればよい。また、被接触部61は、複数設けられていてもよい。
 なお、被接触部61における誤検知を低減するため、第一医療器具60は、図6に示す被接触部62を有していてもよい。図6は、被接触部62の構成を示す図である。
 被接触部62は、一対の接触センサ(接触検知部)63、63を有する。一対の接触センサ63、63は、被接触部62における接触状態を検知する。本実施形態では、一対の接触センサ63、63は、近位側挿入部34Aの外周面において、近位側挿入部34Aの長手軸を挟んで対向する位置に配置されている。制御部20は、両方の接触センサ63、63が接触を検知した場合に、被接触部62が接触を検知したと判断する。
 この場合、制御部20は、被接触部62における接触状態および外力F1に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成する。具体的には、一対の接触センサ63、63が接触を検知した場合には、制御部20は、力検知部16で検知した外力F1に基づいて、関節13を動作させる制御信号を生成する。また、一対の接触センサ63、63が接触していないことを検知した場合には、制御部20は、関節13を維持するための制御信号を生成する。
 上述した構成によれば、両方の接触センサ63、63が接触を検知した場合にのみ、第一医療器具60に加えられた外力F2によって、アーム部12の関節13を動作させることができる。よって、体内の臓器が被接触部62に触れてしまう場合などによる誤検知を低減することができる。
 また、上述した構成に対応する医療システムの作動方法は、上述した医療システム1の作動方法において、第一医療器具30における第二医療器具40による接触状態を検知するステップをさらに備える。制御信号を生成するステップS5では、接触状態および外力F1に基づいて、制御信号を生成する。
 (変形例)
 図7に、本実施形態に係る医療システム2の変形例を示す。図7は、本変形例に係る医療システム3の機能ブロック図である。
 図7に示すように、医療システム3は、第一医療器具80の被接触部81が外力を検知可能に構成されている点で、上述した医療システム2と異なっている。なお、医療システム2と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 被接触部81は、被接触部81に加わる外力が検知可能に構成されている。具体的には、被接触部81は、前述した接触センサに加えて、力センサを有して構成されている。力センサは、公知の構成を適用することができ、例えば歪みゲージである。
 上述した構成によって、被接触部81は力検知部16として機能することができる。このため、医療システム3において、保持装置70のトルクセンサ17は力検知部としては機能せず、保持装置70は演算部18を有していない。
 医療システム3において、被接触部81は、被接触部81に直接加えられた外力のみを検知し、外力の検知情報を制御部20に出力する。このように、力検知部は、体内に挿入される第一医療器具80に設けられていてもよい。
 (第三実施形態)
 次に、本発明の第三実施形態について、図8を参照して説明する。
 図8は、本実施形態に係る医療システム4の機能ブロック図である。図8に示すように、医療システム4は、保持装置90がメモリ91をさらに備える点で、第二実施形態に係る医療システム2と異なっている。なお、第二実施形態に係る医療システム2と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 メモリ91は、制御部20などから読み書き可能な公知の記憶装置である。メモリ91は、制御部20、力検知部16、および被接触部61とそれぞれ電気的に接続されている。力検知部16は、外力の検知情報を所定の間隔でメモリ91に出力する。メモリ91は、力検知部16から出力された外力の検知情報を記憶することができる。被接触部61は、接触を検知したか否かを示す接触検知情報を所定の間隔でメモリ91に出力する。メモリ91は、被接触部61から出力された接触検知情報を記憶することができる。制御部20は、メモリ91に記憶された外力の検知情報および接触検知情報を適宜読み出すことができる。
 制御部20は、制御モードとして第三モードをさらに有する。第三モードは、第一医療器具60に加えられた外力によってアーム部12および第一医療器具60を動作している状態を、外力を加えることをやめた後も維持することが可能な制御モードである。制御モードは、例えば図示しないフットスイッチによって、第三モードへ切り替えることができる。
 具体的には、第三モードでは、第二エンドエフェクタ41で第一医療器具60の被接触部61を把持すると、被接触部61は、接触を検知していることを示す第一接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力する。メモリ91は、受信した第一接触検知情報を記憶する。被接触部61は、接触を検知している間は、所定の間隔で第一接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力し続ける。
 第二エンドエフェクタ41が被接触部61を把持した状態で第一医療器具60に外力を加えると、第二モードの場合と同様に、加えられた外力に応じて第一医療器具60が移動する。第二エンドエフェクタ41が被接触部61を把持している間、力検知部16は、第一医療器具60に加えられた外力の検知情報(外力の大きさが0の場合を含む)を所定の間隔でメモリ91および制御部20に出力する。メモリ91は、受信した外力の検知情報を記憶する。
 ここで、第一医療器具60に外力を加えることをやめて第二エンドエフェクタ41を被接触部61から放すと、第二エンドエフェクタ41が第一医療器具60から離れることによって力検知部16は外力を検知しなくなる。この場合、被接触部61は、接触を検知していないことを示す第二接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力する。同時に、力検知部16は、外力の検知情報をメモリ91および制御部20に出力することを停止する。
 この場合に、制御部20は、直近の第一接触検知情報を受信してから第二接触検知情報を受信する前にメモリ91に記憶された外力の検知情報から、検知情報に含まれる外力の大きさが0でない(0よりも大きい)と判定できる検知情報を検索する。制御部20は、検索した検知情報の中から第二接触検知情報を受信した時刻に最も近い検知情報をメモリ91から読み出す。制御部20は、読み出した検知情報に含まれる外力の大きさおよび向きを有する力が第一医療器具60の被接触部61に加わるように各関節13を動作させる制御信号を生成し、各関節13に出力する。各関節13は、受信した制御信号に基づいて動作する。各関節13は、制御部20の制御モードが第三モードから他のモードに切り替わるまで、受信した制御信号に基づいて動作し続ける。なお、各関節13の動作を停止させるスイッチなどが医療システム4に設けられていてもよい。
 上述した第三モードでは、例えば図5に示すように、第一医療器具60の第一エンドエフェクタ31に把持された組織Tを上方に牽引している場合に、第二エンドエフェクタ41で被接触部61に加えた外力を取り除いた後も、その外力で組織Tを牽引し続けることができ、牽引力を一定に保つことができる。
 なお、医療システム4において、被接触部61に代えて、上述した被接触部62が設けられていてもよい。被接触部62は一対の接触センサ63、63を有するので、被接触部62における接触状態をより高精度に検知することができる。
 この場合、第三モードにおいて、第二エンドエフェクタ41が被接触部62を把持すると、一対の接触センサ63、63が接触したことを検知する。この状態で第二エンドエフェクタ41が第一医療器具60に外力を加えた後、第二エンドエフェクタ41を被接触部62から放すと、一対の接触センサ63、63は接触していないことを検知する。これによって、被接触部62は、第二接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力し、同時に、力検知部16は、外力の検知情報をメモリ91および制御部20に出力することを停止する。
 ここで、制御部20は、一対の接触センサ63、63が接触していないことを検知した時、すなわち第二接触検知情報を受信した時から所定時間前に力検知部16が検知した外力の検知情報を、メモリ91から読み出す。制御部20は、読み出した検知情報に含まれる外力の大きさおよび向きを有する力が第一医療器具60の被接触部62に加わるように各関節13を動作させる制御信号を生成する。すなわち、制御部20は、この所定時間前に力検知部16が検知した外力を維持するための制御信号を生成する。
 上述した構成であっても、第二エンドエフェクタ41で被接触部62に加えた外力を取り除いた後、その外力で組織Tを牽引し続けることができ、牽引力を一定に保つことができる。
 (変形例)
 図9に、本実施形態に係る医療システム4の変形例を示す。図9は、本変形例に係る医療システム5の機能ブロック図である。
 図9に示すように、医療システム5は、保持装置100が表示部101をさらに備える点で、上述した医療システム4と異なっている。なお、医療システム4と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 表示部101は、術者Opや助手に対して情報を表示することが可能に構成されており、例えば液晶ディスプレイなどである。表示部101は、制御部20に電気的に接続されている。制御部20は、外力の検知情報に含まれる外力の大きさおよび向きを表示部101に表示させる。なお、制御部20は、外力の検知情報に含まれる外力の大きさおよび向きに加えて、上述した接触検知情報を表示部101に表示させてもよい。
 上述した構成によって、術者Opは、第一医療器具60に加えられる外力の大きさや向きを定量的に把握することができる。
 なお、医療システム5では、表示部101はモニター54と独立して設けられているが、モニター54に表示部101の機能を持たせてもよい。
 本実施形態では、第一医療器具60は被接触部61を有する場合を例として説明したが、これに限らない。第一実施形態に係る第一医療器具30のように、第一医療器具が被接触部を有しない場合でも、上述したように第一医療器具を動作させることができる。
 この場合、制御部20の制御モードが第三モードに切り替わったら、力検知部16は、第一医療器具60に加えられた外力の検知情報(外力の大きさが0の場合を含む)を所定の間隔でメモリ91および制御部20に出力する。制御部20は、受信した外力の検知情報に基づいて外力の大きさが0であるか否かを判定する。制御部20は、外力の大きさが0でない(0よりも大きい)と判定した検知情報が続いた後に、外力の大きさが0であると判定した場合、外力の大きさが0であると判定した検知情報の直前の検知情報であって、外力の大きさが0よりも大きいと判定した検知情報に基づいて、制御信号を生成する。
 この制御信号に基づいて各関節13が動作することによって、第二エンドエフェクタ41で第一医療器具60に加えた外力を取り除いた後も、その外力で組織Tを牽引し続けることができ、牽引力を一定に保つことができる。
 (第四実施形態)
 次に、本発明の第四実施形態について、図10を参照して説明する。
 図10は、本実施形態に係る医療システム6を模式的に示す図である。医療システム6は、制御部20が制御モードとして第四モードをさらに有する点で、第三実施形態に係る医療システム4と異なっている。医療システム6の機能ブロックは、第三実施形態に係る医療システム4と同一である。なお、第三実施形態に係る医療システム4と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 第四モードは、第一医療器具110に外力が加えられて、外力を加えることをやめた後、外力が加えられた方向にのみ第一医療器具110が移動することが可能な制御モードである。
 具体的には、第四モードでは、第二エンドエフェクタ41で第一医療器具110の被接触部61を把持すると、被接触部61は、接触を検知していることを示す第一接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力する。メモリ91は、受信した第一接触検知情報を記憶する。被接触部61は、接触を検知している間は、所定の間隔で第一接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力し続ける。
 第二エンドエフェクタ41が被接触部61を把持した状態で第一医療器具110に外力を加えると、第二モードの場合と同様に、加えられた外力に応じて第一医療器具110が移動する。第二エンドエフェクタ41が被接触部61を把持している間、力検知部16は、第一医療器具110に加えられた外力の検知情報(外力の大きさが0の場合を含む)を所定の間隔でメモリ91および制御部20に出力する。メモリ91は、受信した外力の検知情報を記憶する。
 ここで、第一医療器具110に外力を加えることをやめて第二エンドエフェクタ41を被接触部61から放すと、被接触部61は、接触を検知していないことを示す第二接触検知情報をメモリ91および制御部20に出力する。同時に、力検知部16は、外力の検知情報をメモリ91および制御部20に出力することを停止する。
 この場合に、制御部20は、直近の第一接触検知情報を受信してから第二接触検知情報を受信する前にメモリ91に記憶された外力の検知情報から、検知情報に含まれる外力の大きさが0でない(0よりも大きい)と判定できる検知情報を検索する。制御部20は、検索した検知情報の中から第二接触検知情報を受信した時刻に最も近い検知情報をメモリ91から読み出す。制御部20は、読み出した検知情報に含まれる外力の向きにのみ第一医療器具110が移動可能となるように制御する。このとき、制御部20は、上述したならい制御を行う。
 第一医療器具110は、第一医療器具60の構成に加えて、操作部111をさらに有する。操作部111は、近位端部33に設けられている。なお、操作部111は、使用者が第一医療器具110を直接動作させやすくするために設けられており、必須の構成ではない。
 制御部20は上述した制御を行うので、使用者は、第一医療器具110の操作部111を把持して、制御部20が読み出した検知情報に含まれる外力の向きに第一医療器具110が移動させることができる。
 上述した第四モードでは、例えば図10に示すように、第一医療器具110の第一エンドエフェクタ31に把持された組織Tを上方に牽引している場合に、術者Opが第二エンドエフェクタ41で被接触部61に加えた外力を取り除いた後も、助手Asが第一医療器具110を直接操作することによって、組織Tの牽引の方向を加えられた外力の方向に規制された状態で、牽引力を微調整することができる。
 (第五実施形態)
 次に、本発明の第五実施形態について、図11および図12を参照して説明する。
 図11は、本実施形態に係る医療システム7の機能ブロック図である。図12は、医療システム7の第一医療器具120の先端側を拡大して示す図である。
 図11に示すように、医療システム7は、第一医療器具120が操作指示部122をさらに有する点で、第二実施形態に係る医療システム2と異なっている。なお、第二実施形態に係る医療システム2と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 第一医療器具120は、被接触部121を有する。被接触部121は、操作指示部122を有する点で、第二実施形態に係る第一医療器具60の被接触部61と異なっている。
 操作指示部122は、第一エンドエフェクタ31を操作可能に構成されている。操作指示部122は、制御部20と信号を送受信可能に電気的に接続されている。制御部20の制御モードが第二モードの場合に、操作指示部122の操作によって、操作信号が制御部20に出力される。制御部20は、操作信号に基づいて第一エンドエフェクタ31を動作する制御信号を生成し、第一エンドエフェクタ31に出力する。第一エンドエフェクタ31は、制御信号に基づいて開閉動作する。
 図12に、操作指示部122の構成の例を示す。操作指示部122は、一対の回動片123、123を有する。一対の回動片123、123は、それぞれ被接触部121に回動可能に接続されている。操作指示部122は、一対の回動片123、123の間の開き角に応じて操作信号を生成する。この開き角は、第二医療器具40の第二エンドエフェクタ41で一対の回動片123、123をそれぞれ把持することによって、調整することができる。制御部20は、この開き角に応じた操作信号に基づいて制御信号を生成するので、第一エンドエフェクタ31は、この開き角によって開閉動作を制御することができる。
 上述した構成によって、術者Opは、第二医療器具40によって、体内から第一医療器具120の第一エンドエフェクタ31の動作を制御することができる。
 なお、本実施形態における操作指示部122の構成は一例であり、これに限らない。例えば、操作指示部122に力センサを設けて、第二エンドエフェクタ41で操作指示部122を把持する力量に応じて第一エンドエフェクタ31の開閉動作が制御されるように操作指示部122を構成してもよい。
 (第六実施形態)
 次に、本発明の第六実施形態について、図13および図14を参照して説明する。
 図13は、本実施形態に係る医療システム8の機能ブロック図である。図14は、医療システム8の第一医療器具130の先端側を拡大して示す図である。
 図13に示すように、医療システム8は、第一医療器具130が被接触部61に代えて被接触部131を有する点で、第二実施形態に係る医療システム2と異なっている。なお、第二実施形態に係る医療システム2と同様の構成を有する部分については、その詳細な説明を省略する。
 被接触部131は、第一被接触部132と第二被接触部133とを有する。第一被接触部132は、近位側挿入部34Aにおいて関節35の近傍(近位側挿入部34Aにおいて近位端部33よりも関節35に近い位置)であって、近位側挿入部34Aの外周面に設けられている。第二被接触部133は、関節35と遠位端部32との間の遠位側挿入部34Bの外周面に設けられている。
 第一被接触部132および第二被接触部133は、第二実施形態に係る被接触部61とそれぞれ略同一に構成されている。よって、第一被接触部132および第二被接触部133のいずれか一方のみが第二医療器具40の第二エンドエフェクタ41で把持された場合には、第二実施形態に係る医療システム2の場合と同様の動作を行う。
 被接触部131は、第二医療器具40の第二エンドエフェクタ41および第二医療器具40と略同一の構成を有する第三医療器具140の第三エンドエフェクタ141によって第一被接触部132および第二被接触部133がそれぞれ把持された場合にのみ、関節35を制御することが可能に構成されている。すなわち、第一被接触部132および第二被接触部133の両方が把持された状態では、近位側挿入部34Aに対して遠位側挿入部34Bが屈曲する角度を調整することが可能である。
 具体的には、制御部20は、第一被接触部132および第二被接触部133の両方から、接触を検知したことを示す検知情報を受信した場合に、第一医療器具130の関節35に対して、上述したならい制御を行う。これによって、第二エンドエフェクタ41および第三エンドエフェクタ141を適宜操作することで、近位側挿入部34Aに対して遠位側挿入部34Bを所望の位置に屈曲させることができる。
 上述した構成によって、術者Opは、第二医療器具40および第三医療器具140によって、体内から第一医療器具130の関節35の屈曲動作を制御することができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 上記した本発明の実施形態によれば、術者がアーム部に保持された医療器具を容易に所望の位置に移動させることが可能な医療器具保持装置、医療システム、医療器具保持装置の作動方法、および医療システムの作動方法を提供することができる。
 1、2、3、4、5、6、7、8 医療システム
 10、70、90、100 医療器具保持装置
 11 保持部
 12 アーム部
 13 関節
 15 ベース部
 16 力検知部
 20 制御部
 30、60、80、110、120、130 第一医療器具
 31 第一エンドエフェクタ
 40 第二医療器具
 41 第二エンドエフェクタ
 42 操作部
 61、62、81、121、131 被接触部
 63 接触センサ(接触検知部)
 101 表示部
 122 操作指示部
 F1、F2 外力

Claims (17)

  1.  第一エンドエフェクタを有する第一医療器具を保持する保持部と、
     複数の関節を有し、前記保持部に接続された先端部を有するアーム部と、
     前記アーム部の基端部に接続されたベース部と、
     前記保持部に保持された前記第一医療器具に加わる外力を検知する力検知部と、
     前記力検知部で検知した前記外力に基づいて、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、
     を備える医療器具保持装置。
  2.  請求項1に記載の医療器具保持装置であって、
     前記第一医療器具は、
      前記第一エンドエフェクタが設けられた第一遠位端部と、
      前記保持部に保持された第一近位端部と、
      前記第一近位端部から前記第一遠位端部に延びる第一挿入部と、
     を有し、
     前記力検知部は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に加わる前記外力のみを検知する
     医療器具保持装置。
  3.  請求項2に記載の医療器具保持装置であって、
     前記第一医療器具は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に少なくとも一つの被接触部を有し、
     前記力検知部は、前記被接触部に加わる前記外力を検知する
     医療器具保持装置。
  4.  請求項3に記載の医療器具保持装置であって、
     前記被接触部は、前記第一エンドエフェクタを操作可能に構成された操作指示部を有する
     医療器具保持装置。
  5.  請求項3または4に記載の医療器具保持装置であって、
     前記被接触部における接触状態を検知する接触検知部をさらに備え、
     前記制御部は、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記関節を動作させる前記制御信号を生成する
     医療器具保持装置。
  6.  請求項5に記載の医療器具保持装置であって、
     前記制御部は、前記接触検知部が接触していないことを検知した場合、前記関節の位置を維持するための制御信号を生成する
     医療器具保持装置。
  7.  請求項5または6に記載の医療器具保持装置であって、
     前記制御部は、前記接触検知部が接触したことを検知した後に接触していないことを検知した場合、前記接触検知部が接触していないことを検知した時から所定時間前に前記力検知部が検知した前記外力を維持するための制御信号を生成する
     医療器具保持装置。
  8.  第一エンドエフェクタを有する第一医療器具と、
     第二エンドエフェクタを有する第二医療器具と、
     前記第一医療器具を保持する保持部と、複数の関節を有し、前記保持部に接続された先端部を有するアーム部と、前記アーム部の基端部に接続されたベース部と、前記保持部に保持された前記第一医療器具に加わる外力を検知する力検知部と、前記力検知部で検知した前記外力に基づいて、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、を有する医療器具保持装置と、
     を備える医療システム。
  9.  請求項8に記載の医療システムであって、
     前記第一医療器具は、
      前記第一エンドエフェクタが設けられた第一遠位端部と、
      前記保持部に保持された第一近位端部と、
      前記第一近位端部から前記第一遠位端部に延びる第一挿入部と、
     を有し、
     前記力検知部は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に加わる前記外力のみを検知する
     医療システム。
  10.  請求項9に記載の医療システムであって、
     前記第一医療器具は、前記第一挿入部または前記第一遠位端部に少なくとも一つの被接触部を有し、
     前記力検知部は、前記被接触部に加わる前記外力を検知する
     医療システム。
  11.  請求項10に記載の医療システムであって、
     前記力検知部は、前記第二医療器具が前記被接触部に接触することによって生じる前記外力を検知する
     医療システム。
  12.  請求項10または11に記載の医療システムであって、
     前記被接触部は、前記第二エンドエフェクタを接触させることで前記第一エンドエフェクタを操作可能に構成された操作指示部を有する
     医療システム。
  13.  請求項10から12のうちのいずれか一項に記載の医療システムであって、
     前記医療器具保持装置は、前記被接触部における接触状態を検知する接触検知部をさらに有し、
     前記制御部は、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記関節を動作させる前記制御信号を生成する
     医療システム。
  14.  第一医療器具を保持する保持部と、複数の関節を有するアーム部と、前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部と、を備える医療器具保持装置の作動方法であって、
     前記第一医療器具に加わる外力を検知するステップと、
     検知した前記外力に基づいて、前記制御信号を生成するステップと、
     前記制御信号に基づいて、前記関節を動作させるステップと、
     を備える医療器具保持装置の作動方法。
  15.  請求項14に記載の医療器具保持装置の作動方法であって、
     前記第一医療器具における外部からの接触状態を検知するステップをさらに備え、
     前記制御信号を生成する前記ステップでは、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記制御信号を生成する
     医療器具保持装置の作動方法。
  16.  第一医療器具と、第二医療器具と、前記第一医療器具を保持する保持部、複数の関節を有するアーム部、および前記関節を動作させる制御信号を生成する制御部を有する医療器具保持装置と、を備える医療システムの作動方法であって、
     前記第二医療器具によって前記第一医療器具に加わる外力を検知するステップと、
     検知した前記外力に基づいて、前記制御信号を生成するステップと、
     前記制御信号に基づいて、前記関節を動作させるステップと、
     を備える医療システムの作動方法。
  17.  請求項16に記載の医療システムの作動方法であって、
     前記第一医療器具における前記第二医療器具による接触状態を検知するステップをさらに備え、
     前記制御信号を生成する前記ステップでは、前記接触状態および前記外力に基づいて、前記制御信号を生成する
     医療システムの作動方法。
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