医疗用系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗用系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为对具有关节的从动臂进行远程操作的操作输入装置，公知有一种医疗用系统(例如参照专利文献1和2)，该医疗用系统具备主臂，该主臂具有与从动臂的关节结构相似构造的关节结构。根据这样的系统，由于能够使与主臂的动作对应的动作再现于从动臂，所以操作者能够一边根据主臂的形状和动作直接地识别从动臂的形状和动作，一边直观地操作从动臂。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特许第3583777号公报
[0006]专利文献2:日本特许第4608601号公报
[0007]专利文献3:日本特许第4176126号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]在实际的手术中，在牵引患部时或缝针后的线打结时等，除了精细的动作以外还需要使从动臂比较大地移动。在这种情况下，由于手术者也需要注意从动臂与患者体内的周边组织的位置关系，所以要求准确地把握包含关节部在内的从动臂整体的形状和姿势。另一方面，当进行患部的细致的处置等时，需要将设有前端处置部的从动臂的前端准确地移动。在这种情况下，存在如下要求:手术者无需在意从动臂整体的形状和姿势，使意识只集中于从动臂的前端的操作。
[0010]另一方面，一般情况下公知有不同构造的主臂间的标度变换的技术(例如参照专利文献3)。与此相对，在相似构造的主臂中，如专利文献1、2的系统那样，从动臂的动作量相对于主臂的操作量的比例(动作标度比)根据主臂与从动臂的构造比而唯一确定，不能够根据情况来变更从动臂的操作条件。因此，不能够对应于对患部的粗略的处置和细致的处置那样的不同情况下的相反的要求，存在使用方便性差的问题。
[0011]本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种医疗用系统及其控制方法，能够使用与从动臂相似构造的主臂维持从动臂的直观的操作性并且与粗略的操作和细致的操作的双方对应，能够提高使用方便性。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]为了实现上述目的，本发明提供以下的手段。
[0014]本发明的第一实施方式是一种医疗用系统，该医疗用系统具有:多关节的从动臂；主臂，其被操作者操作，具有与该从动臂相似构造的关节结构；以及控制部，其根据在该主臂中进行的操作来控制所述从动臂，该控制部能够在第一控制模式和第二控制模式之间进行切换，其中，在该第一控制模式中，根据所述主臂的各关节的旋转量来控制所述从动臂的各关节的旋转动作，使得所述从动臂相对于所述主臂成为相似形状，在该第二控制模式中，根据所述主臂的前端部的规定的部位的移动量来控制所述从动臂的各关节的旋转动作，使得所述从动臂的前端部的规定的部位追随所述主臂的前端部的规定的部位的移动。
[0015]根据本发明的第一实施方式，因为从动臂与主臂的关节结构是互相相似的构造，所以能够使用主臂直观地操作从动臂。
[0016]在这种情况下，在第一控制模式中，控制部使从动臂整体追随主臂整体的动作。因此，第一控制模式适合于比较大地移动从动臂而进行粗略的操作的情况。另一方面，在第二控制模式中，控制部使从动臂的前端部的规定的部位追随主臂的前端部的规定的部位的动作。因此，适用于准确地操作从动臂的前端部的规定的部位而进行细致的操作的情况。这样，能够与粗略的操作和细致的操作的双方对应，能够提高使用方便性。
[0017]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部对所述从动臂进行控制，使得所述从动臂的形状的变化量为最小。
[0018]由此，由于从动臂整体的动作量被抑制为最小限度，所以操作者能够使意识进一步集中于从动臂的前端部的规定的部位的操作。
[0019]并且，在上述第一方式中，可以是:以使得预先登记的规定的关节(例如，在构造上与组织干扰概率高的关节)的动作为最小的方式控制所述从动臂。
[0020]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部对所述从动臂的从前端起任意数量的关节的旋转动作进行控制，使得这些关节与所述主臂成为相似形状。
[0021]由此，能够更直观地操作从动臂的前端部。
[0022]在上述第一方式中，可以是:所述从动臂的动作量相对于在所述主臂中进行的操作量的比例在所述第一控制模式中是规定的恒定值，在所述第二控制模式中小于所述规定的恒定值。
[0023]由此，第二控制模式中的从动臂的动作量比第一控制模式中的从动臂的动作量小。由此，能够使第二控制模式成为更适合于细致的操作的模式。
[0024]在上述第一方式中，可以是:所述从动臂的动作量相对于在所述主臂中进行的操作量的比例在所述第一控制模式中是规定的恒定值，在第二控制模式中小于规定的恒定值，在所述第二模式中，所述控制部根据所述主臂的前端部的规定的部位的位置来进行所述从动臂的逆运动学的计算，并且选择所得到的多个解中的使所述从动臂的形状与所述主臂的形状最近似的解。
[0025]由此，能够使第二控制模式成为更适合于细致的操作的模式，并且能够根据主臂来粗略地识别从动臂的形状和姿势。
[0026]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部选择所述主臂的各关节的位移量与所述从动臂的各关节的位移量之间的差异的总和最小的解。
[0027]并且，在上述第一方式中，可以是:在假定了由经过所述从动臂和所述主臂各自的根部的中心轴并在该中心轴上互相垂直的两个平面分割而成的4个空间的情况下，所述控制部选择所述从动臂位于与所述主臂所处的空间对应的空间的解。
[0028]由此，能够通过简单的计算来选定从动臂的形状和姿势与主臂的形状和姿势近似的解。
[0029]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部对所述从动臂进行控制，使得按照与所述主臂的最前端侧的关节的位置和姿势对应的位置和姿势配置所述从动臂的最前端侧的关节。
[0030]在上述第一方式中，可以是:该医疗用系统具有动作比例变更部，该动作比例变更部变更所述动作量相对于所述操作量的比例。
[0031]由此，能够根据需要将所述比例变更为适当的值，能够进一步提高使用方便性。
[0032]在上述第一方式中，可以是:该医疗用系统具有控制模式手动变更部，该控制模式手动变更部供操作者选择所述第一控制模式和所述第二控制模式中的一方。
[0033]由此，操作者能够在任意的定时切换控制模式。控制模式手动变更部也可以是开关那样的输入部。
[0034]在上述第一方式中，可以是:该医疗用系统具有控制模式自动变更部，该控制模式自动变更部根据所述从动臂的使用的条件、状况或者环境来切换控制模式。
[0035]由此，能够在适当的定时自动地切换成适当的控制模式。
[0036]在上述第一方式中，可以是:所述控制模式自动变更部根据所述从动臂的种类对所述第一控制模式和所述第二控制模式进行切换。
[0037]由此，能够自动地切换成适合于各从动臂的用途的控制模式。
[0038]在上述第一方式中，可以是:当从所述第二控制模式向所述第一控制模式转移时，在该第一控制模式之前，所述控制部执行恢复流程，使得所述主臂和所述从动臂的各关节的位移量互相对应，其中，在该恢复流程中，使所述主臂和所述从动臂中的至少一方进行动作。
[0039]由此，能够在主臂和从动臂的整体的位置和姿势对应的状态下平稳地开始第一控制模式。
[0040]本发明的第二实施方式是一种医疗用系统的控制方法，该医疗用系统具有:多关节的从动臂；以及主臂，该主臂被操作者操作，具有与该从动臂相似构造的关节结构，其中，该医疗用系统的控制方法能够使控制所述从动臂的控制模式在第一控制模式和第二控制模式之间切换，其中，在该第一控制模式中，根据所述主臂的各关节的旋转量来控制所述从动臂的各关节的旋转动作，使得所述从动臂相对于所述主臂成为相似形状，在该第二控制模式中，根据所述主臂的前端部的规定的部位的移动量来控制从动臂的各关节的旋转动作，使得所述从动臂的前端部的规定的部位追随所述主臂的前端部的规定的部位的移动。
[0041]发明效果