指示被输出到主控制单元72等。
[0097]电源79将从外部输入的电力供应到从机械手11、主设备40、主控制单元72等。
[0098]接下来，将描述使用具有上述构造的优选实施方式的手术支持系统I的过程。下文中，将示例性描述将治疗工具引入患者体腔并且缝合目标组织的情况。
[0099]助手让患者Q平躺在如图1中所示的手术台12上，并且执行诸如消毒、麻醉等合适处理。当助手操作输入单元78以启动手术支持系统I时，从电源79向从机械手11、主设备40、主控制单元72等供电。
[0100]如图7中所示，将套管针Tl和T2附接于患者Q的体壁Q1，从而被引导到不同方向。
[0101]向照射单元31a供电以照射内窥镜31的前面，在显示单元42上显示图像采集元件31c获取的图像。在操作人员O观察显示单元42的图像的状态下，助手将内窥镜31通过套管针Tl引入患者Q的体腔Q2中。另外，可通过控制主设备40来执行内窥镜31的引入。
[0102]操作人员O操作操作单元41并且输入与该过程的内容等对应的合适阈值。输入的阈值被存储在机械手控制单元76中。操作单元41被操作用于驱动手术钳30的线材用电动机30b，将用于缝合的弯曲针N夹持在患者Q体外的一对钳片30a之间。
[0103]机械手选择器开关61被操作用于进行切换，使得从机械手IlA由操作单元41控制。这里，如下地控制优选实施方式的手术支持系统I。图8是示出手术支持系统I的控制方法的流程图。
[0104]首先，在步骤SlO中，治疗工具位置检测单元73检测手术钳30的远端部分的位置，内窥镜位置检测单元74检测内窥镜31的远端部分的位置和方向。距离计算单元75用检测到的手术钳30的远端部分的位置和检测到的内窥镜31的远端部分的位置和方向，检测手术钳30的远端部分是否位于内窥镜31的视场Rl中。当距离计算单元75确定手术钳30的远端部分位于视场Rl中(“是”)时，执行步骤S20。
[0105]当距离计算单元75确定手术钳30的远端部分不位于视场Rl中(“否”)时，执行步骤S11。在步骤Sll中，将关节21设置为固定关节而将关节24设置为驱动关节。然后，执行步骤S36。
[0106]在上述步骤S20中，距离计算单元75用就在之前执行的步骤SlO中检测到的手术钳30的远端部分的位置和内窥镜31的远端部分的位置，计算切换距离U。也就是说，只有当手术钳30的远端部分位于内窥镜31的视场Rl中时，距离计算单元75才计算切换距离L1O然后，执彳丁步骤S30。
[0107]在步骤S30中，机械手控制单元76确定切换距离L1是否是阈值或更小。当切换距离L1是阈值或更小(“是”)时，执行S31。在步骤S31中，将关节24设置为固定关节而将关节21设置为驱动关节。然后，执行步骤S36。
[0108]同时，在步骤S30中，当机械手控制单元76确定切换距离L1F是阈值或更小(“否”)时，执行S32。在步骤S32中，将关节21设置为固定关节而将关节24设置为驱动关节。然后，执行步骤S36。
[0109]接下来，在步骤S36中，机械手控制单元76基于从主控制单元72接收的位置和方向的指示值和步骤S31和32中被设置为固定关节和驱动关节的关节信息，通过反向动力学计算，用指示值计算为了与从机械手IlA远端的手术钳30的位置和方向一致而所需的从机械手IlA的关节21至27的驱动量。另外，确定针对关节21至27中的每个的指示值。
[0110]接下来，在步骤S37中，机械手控制单元76根据步骤S36中得到的从机械手IlA的关节21至27的指示值来驱动关节21至27。然而，在步骤Sll、S31或S32中被设置成固定的关节在固定状态下不被驱动。然后，执行步骤S10。
[0111]以各预定时间At(例如，I毫秒)重复步骤SlO至S37。也就是说，将关节21和24中的任一个设置为固定关节可自动地在每个时刻变化。当操作单元41中机械手选择器开关61被操作用于控制不同于从机械手IlA不同的另一个从机械手11时，这个流程被强制终止。
[0112]以此方式，在执行步骤SlO至S37时，当手术钳30的远端部分位于内窥镜31的视场Rl之外时，以及当手术钳30的远端部分位于内窥镜31的视场Rl内使得切换距离1^相对长时，关节21被固定在靠近从机械手IlA远端的手术钳30的位置。同时，当手术钳30的远端部分位于内窥镜31的视场Rl内并且另外切换距离1^相对短时，关节24被固定在远离从机械手IlA远端的手术钳30的位置。
[0113]操作人员O操作操作单元41，以在观察显示单元42上显示的图像的同时，如图7中所示将从机械手IlA的手术钳30通过套管针T2引入体腔Q2中。然后，手术钳30的远端部分接近待治疗的目标组织Q3。
[0114]总体上，在使用弯曲针N进行的针-钩操作中，在滚动与从机械手IlA远端的手术钳30附接的手术钳30的同时，弯曲针N被钩到目标组织Q3。如上所述，从机械手IlA在协作地操作七个关节21至27的同时控制手术钳30的位置和方向。这里，当远离手术钳30 ( S卩，远离从机械手IlA远端的手术钳30)的关节24滚动时，手术钳30也滚动，但比关节24更靠近远端的关节21至23也大规模地被操作，这些关节21至23等可与周围组织等相碰。
[0115]出于这个原因，当主要需要诸如针-钩操作的滚动操作时，关节21即靠近从机械手IlA远端的手术钳30的关节可滚动，使得其它关节并不多余地操作。在这种情况下，可将关节24设置为固定关节。切换距离L1相对短，手术钳30的远端部分大规模地显示在内窥镜31的视场Rl中，在内窥镜31的视场Rl内不能容易地识别到从机械手IlA的近端侧的状态。然而，由于关节21至27被控制成并不多余地操作，因此没有问题。
[0116]当将关节24设置为固定关节时，由于得到的从机械手IlA远端的手术钳30的位置和方向的范围大规模地受限，因此在除了滚动还需要旋转的操作的情况下，可驱动关节24进行滚动。在这种情况下，可将关节21设置为固定关节。由于切换距离L1相对大并且从机械手IlA的远端侧的大范围显示在内窥镜31的视场Rl中，因此即使当从机械手IlA大规模地操作时，操作人员O也可容易地识别操作，从而能够有简单的对策。
[0117]以此方式，当优选实施方式的从机械手IIA包括对应于7个自由度的关节21至27时，一个关节固定而其它六个关节操作，而不顾及切换距离L1的值。出于此原因，不同于将所有这七个关节相对于六个自由度的位置和方向的驱动量设置为未知量，当相对于六个独立关节执行反向动力学计算时，可避免冗余的问题并且可简化反向动力学计算。
[0118]在使用弯曲针N缝合目标组织Q3之后，从套管针T2抽出手术钳30并且从套管针TI抽出内窥镜31。
[0119]执行合适的治疗(诸如，从患者Q的体壁Ql抽出套管针Tl和T2以及缝合体壁Ql的切口 )，从而终止一系列过程。
[0120]总体上，在专利文献I等中示出的具有安装在远端的冗余关节的手术支持系统的情况下，根据来自操作单元的操作信息，用于计算机械手的关节驱动量的反向动力学计算变复杂。在这种情况下，机械手的自由度与操作单元的自由度一致，因为例如冗余关节被暂时固定，并且当机械手的关节一对一对应时，可简化反向动力学计算。
[0121]然而，操作人员固定的冗余关节的切换在该过程期间为操作人员增加了负担。
[0122]另一方面，根据优选实施方式的手术支持系统I和手术支持系统I的控制方法，基于构成位置关系计算单元的距离计算单元75计算的切换距离L1，机械手控制单元76自动地执行具有冗余关系的关节21和24的切换。因此，不需要由操作主设备40的操作单元41的操作人员O执行关节21和24的切换，可减少该过程起来带给操作人员O的负担，并且可有效执行该过程。
[0123]由于构成从机械手IlA的关节中的一个固定，可简化控制从机械手IlA所需的反向动力学计算。
[0124]当切换距离L1是阈值或更小时，固定关节24而驱动关节21。出于此原因，当执行诸如针-钩操作的相对小操作时，可抑制除了关节21外的关节与周围组织等接触。然后，可提高手术支持系统I的操作性能。同时，当切换距离L1大于阈值时，固定关节21而驱动关节24。因此，可容易地执行相对大操作。
[0125]位置关系计算单元包括图像采集单元检测单元和治疗单元检测单元。图像采集单元检测单元可使用编码器21b至27b和从机械手IlB或内窥镜31的形状尺寸，精确地检测内窥镜31的远端部分的位置和方向。由于治疗单元检测单元还具有与图像采集单元检测单元相同的构造，因此可精确地检测手术钳30的远端部分的位置。
[0126]由于手术支持系统I包括与从机械手IlB的远?而IIb附接的内窥镜31，因此手术支持系统I可包括还含有内窥镜31的所有构造。
[0127]只有当手术钳30位于内窥镜31的视场Rl内时，距离计算单元75才计算切换距离Lp因此，可减小距离计算单元75的计算处理量。
[0128](第二优选实施方式)
[0129]接下来，在将参照图9和图10描述本发明的第二优选实施方式时，用相同的参考标号指明与上述优选实施方式相同的组件并且将省略详细描述而只描述不同点。
[0130]如图9中所示，相对于第