手术辅助装置制造方法

手术辅助装置制造方法
【专利摘要】该手术辅助装置具有操作输入部以及动作部，该动作部安装有手术器械，使手术器械进行动作，在该手术辅助装置中，手术器械具有：处置部；柔性插入部；被固定在柔性插入部上的操作部。操作输入部具有：被检测体，其被安装在操作部上；以及检测装置，其对被检测体进行检测。检测装置计算能够确定被检测体的位置以及姿势中的至少任意一个的信息，控制装置根据由检测装置计算出的信息，将用于使手术器械移动的指令作为操作指令输出至动作部，由此控制手术器械的动作。
【专利说明】手术辅助装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及通过远程操作来进行操作的手术辅助装置。本申请基于2012年5月18日在日本申请的日本特愿2012-114484号并主张其优先权，在此引用其内容。

【背景技术】
[0002]以往，作为在手术中使用的医疗器械，已知一种电动内窥镜，该电动内窥镜具有供处置器械插入的处置器械通道(例如参照专利文献I)。
[0003]专利文献I所记载的医疗器械构成为，使用操纵杆使电动内窥镜的弯曲部弯曲，并且，将各种处置器械插入到处置器械通道，由此能够进行手术。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第4672031号公报


【发明内容】

[0007]发明要解决的问题
[0008]然而，在专利文献I所记载的医疗器械中，由于电动内窥镜的弯曲部的操作和处置器械的操作是独立的，因此，难以在使用单手进行操纵杆的操作的同时使处置器械进行动作。另外，难以知道电动内窥镜的弯曲部的位置以及姿势与处置器械的位置以及姿势之间的对应关系，直观的操作比较困难。
[0009]本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种操作者能够直观地并且容易地进行操作的手术辅助装置。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]本发明的第一方式的手术辅助装置具有根据来自使用者的输入而发出操作指令的操作输入部、以及安装有手术器械并根据所述操作指令使所述手术器械进行动作的动作部，在所述手术辅助装置中，所述手术器械具有:处置部，其对处置对象物进行处置；长条的柔性插入部，其在一端设置有所述处置部；以及操作部，其被固定在所述柔性插入部上，并与所述处置部联结。所述操作输入部具有:被检测体，其被安装在所述手术器械的所述操作部上；以及检测装置，其对所述被检测体进行检测。所述检测装置计算能够确定所述被检测体的位置以及姿势中的至少任意一个的信息。所述操作输入部根据由所述检测装置计算出的信息，将用于使所述手术器械移动的指令作为所述操作指令输出至所述动作部，由此控制所述手术器械的动作。
[0012]根据本发明的第二方式，在第一方式的手术辅助装置中，所述被检测体可以具有:主体部，其被安装在所述操作部上；以及标记物，其被设置在所述主体部上。此外，所述检测装置可以使用所述标记物计算所述信息。
[0013]根据本发明的第三方式，在第一或者第二方式的手术辅助装置中，所述检测装置可以使用如下的坐标系来计算所述信息，所述坐标系将被设定为相对于所述操作部具有规定的位置关系的原点作为基准。
[0014]根据本发明的第四方式，在第一至第三中的任意一个方式的手术辅助装置中，所述被检测体可以具有标识部，所述标识部使所述检测装置识别所述手术器械。此外，所述检测装置可以通过识别所述标识部来识别所述手术器械和其它手术器械，根据所述标识部设定用于计算所述信息的坐标系的原点。
[0015]根据本发明的第五方式，在第一至第四中的任意一个方式的手术辅助装置中，所述动作部可以具有从臂，所述从臂的位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制。所述从臂具有在所述从臂的远位端部被开口的中空部，所述中空部被插入有所述柔性插入部。此外，所述处置部可以从所述中空部的设置于远位端部的开口突出或没入到该远位端部的开口。
[0016]根据本发明的第六方式，在第一至第五中的任意一个方式的手术辅助装置中，所述动作部可以具有:从臂，其位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制；安装部，其设置在所述从臂上，并安装有所述手术器械；以及设置在所述安装部上的处置部移动机构，其位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制，使所述处置部移动。
[0017]根据本发明的第七方式，在第一、第五、第六中的任意一个方式所述的手术辅助装置中，所述被检测体可以具有安装在所述操作部上的适配器。所述检测装置可以具有:多关节臂，其与所述适配器联结；以及位置姿势检测部，其检测所述多关节臂的位置以及姿势并作为所述信息进行输出。
[0018]根据本发明的第八方式，在第一至第七中的任意一个方式的手术辅助装置中，所述被检测体可以是能够灭菌的。
[0019]根据本发明的第九方式，在第一至第七中的任意一个方式的手术辅助装置中，所述被检测体可以经由能够灭菌的部件被安装在所述操作部上。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明的手术辅助装置，操作者能够直观地并且容易地操作手术辅助装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1是示出本发明第I实施方式的手术辅助装置的整体图。
[0023]图2是与本发明第I实施方式的手术辅助装置一起被使用的手术器械的示意图。
[0024]图3是本发明第I实施方式的手术辅助装置中的检测装置的框图。
[0025]图4是示出本发明第I实施方式的手术辅助装置中的从机械手的一部分的示意图。
[0026]图5是本发明第I实施方式的手术辅助装置中的控制装置以及从臂的框图。
[0027]图6是示出本发明第I实施方式的手术辅助装置的使用时的动作的示意图。
[0028]图7是示出本发明第I实施方式的手术辅助装置的使用时的动作的示意图。
[0029]图8是示出本发明第I实施方式的变形例的结构的示意图。
[0030]图9是示出本发明第I实施方式的变形例的结构的示意图。
[0031]图10是示出本发明第I实施方式的变形例的结构的示意图。
[0032]图11是示出本发明第I实施方式的变形例的结构的示意图。
[0033]图12是示出本发明第I实施方式的变形例的结构的示意图。
[0034]图13是示出本发明第I实施方式的其它变形例的示意图。
[0035]图14是示出本发明第2实施方式的手术辅助装置的一部分的示意图。
[0036]图15是示出本发明第2实施方式的其它结构例的示意图。
[0037]图16是示出本发明第2实施方式的另一其它结构例的示意图。

【具体实施方式】
[0038](第I实施方式)
[0039]对本发明第I实施方式的手术辅助装置进行说明。图1是示出本实施方式的手术辅助装置的整体图。图2是与手术辅助装置一起被使用的手术器械的示意图。图3是手术辅助装置中的检测装置的框图。图4是示出手术辅助装置中的从机械手的一部分的示意图。图5是手术辅助装置中的控制装置以及从臂的框图。
[0040]如图1所示，手术辅助装置I具有主机械手2 (操作输入部)、从机械手20(动作部)、显示装置29以及控制装置30。另外，手术辅助装置I构成为能够安装公知的柔性处置器械作为手术器械100。
[0041]手术器械100的结构没有特别限定，但例如图2所示，安装在手术辅助装置I上而被使用的手术器械100具有处置部101、插入部110以及操作部120。
[0042]处置部101能够适当地选择采用钳子、针、高频刀等对活体组织进行处置的公知的结构。在本实施方式中，处置部101根据操作部120中的操作进行动作。处置部101的动作例如可列举使钳子开闭、使针从插入部110突出或没入到插入部110、向高频刀通入高频电流等。以下，作为处置部101，使用设置有可开闭的钳子102的例子进行说明。
[0043]钳子102具有通过销103以转动自如的方式相互联结的一对钳子片102a、102b。此外，在各钳子片102a、102b上联结有用于使各钳子片102a、102b绕销103的中心轴线转动的线104。线104的一端与钳子102联结，并贯穿插入到插入部110内，另一端与操作部120联结。
[0044]插入部110是柔性的筒状部件。在本实施方式中，插入部110的结构只要是筒状的，则没有特别限定，例如，插入部110具有将金属线卷绕成螺旋状的螺旋护套和覆盖螺旋护套的覆盖部件。与钳子片102a、102b联结的上述线104被贯穿插入在插入部110内。
[0045]操作部120固定在插入部110上。具体而言，操作部120具有:棒状的操作主体121，在该棒状的操作主体121的前端固定有插入部110 ;以及与操作主体121联结并固定在线104上的滑块125。
[0046]操作主体121具有以进退自如的方式保持滑块125的导轨部122。在操作主体121的、与固定有插入部110 —侧的端相反侧的端上设置有供使用者的手指钩挂的手指钩挂部123。
[0047]滑块125是在外周面上形成有能够供使用者的手指钩挂的凹陷的大致圆柱状的部件。通过使滑块125相对于操作主体121进行进退移动，使线104在插入部110内进退。
[0048]手术器械100的至少处置部101构成为能够灭菌。另外，也可以是手术器械100整体具有能够灭菌的结构。
[0049]图1所示的主机械手2设置为用于使从机械手20根据使用者的动作而进行动作。主机械手2具有安装在手术器械100上的被检测体3和对被检测体3进行检测的检测装置10。另外，手术辅助装置I具有操作输入部，该操作输入部发出用于使从机械手20进行动作的操作指令。在本实施方式中，操作输入部由主机械手2和控制装置30中的转换处理部31构成。
[0050]被检测体3被安装在当使用者把持着手术器械100的操作部120时不会造成妨碍的位置上。例如，在本实施方式中，被检测体3以可装卸的方式被固定在操作主体121与插入部110的连接部分附近。被检测体3具有安装在操作部120上的主体部4和设置在主体部4上的标记物5。另外，被检测体3构成为整体能够灭菌。被检测体3被适当地选择材料，使得可以通过例如高压蒸汽灭菌、环氧乙烷气体灭菌、利用酒精或者福尔马林等药液的灭菌、紫外线灭菌等任意一种方法或者其它灭菌方法进行灭菌。
[0051]被检测体3的形状没有特别限定。例如，被检测体3可以是长方体状或者球状等形状。通过使被检测体3构成为能够灭菌，使得清洁状态的医生等能够接触被检测体3。由此，清洁状态的医生等对被检测体3进行操作，对被检测体3进行操作的医生等能够保持在清洁范围内作业。其结果，能够更准确并且有效地实施手术等处置。
[0052]主体部4是在外表面上设置有标记物5的部件。设置在主体部4上的标记物5在主体部4的外表面设置在相互隔开的3处以上。各标记物5具有规定的颜色以及形状。例如，在本实施方式中，在主体部4上设置有相同形状、相同大小、相同颜色的多个标记物5。各标记物5例如通过印刷等形成在主体部4的外表面上。
[0053]标记物5配置成对相对于主体部4的位置进行定位。因此，标记物5的位置以及姿势与主体部4的位置以及姿势对应。另外，由于主体部4被固定在操作部120的操作主体121上，因此标记物5的位置以及姿势与操作部120的位置以及姿势对应。
[0054]进而，在主体部4上设置有3个标记物5的情况下，3个标记物5配置为将各标记物5作为顶点的三角形的3个边的长度相互不同。由此，根据各标记物5的相对位置关系，能够唯一地确定主体部4的姿势。各标记物5在主体部4的外表面上被设置在平面状的部分或者曲面状的部分上。
[0055]另外，也可以在主体部4上额外设置标记物5，使得能够应对某个标记物5在操作中相对于检测装置10被障碍物等遮挡的情况。在某个标记物5被遮挡的情况下，替代使用额外设置的标记物5来求出位置和姿势。
[0056]此外，也可以将3个或者3个以上的标记物5配置在一张薄片上，并将该薄片粘贴到主体部4的外表面上。
[0057]如图3所示，检测装置10具有摄影部11、图像识别部12以及输出部13。
[0058]摄影部11是由使用者正在使用安装有被检测体3的手术器械100时拍摄被检测体3的装置。摄影部11的摄影视野被设定为在手术辅助装置I的使用时，能够对被检测体3被使用者移动的整个空间(以下，称为“作业空间Q1”)进行拍摄。另外，摄影部11至少具有:第一照相机，其相对于作业空间Ql从规定的一个方向进行拍摄；以及第二照相机，其从与上述规定的一个方向不同的方向进行拍摄。由此，摄影部11能够针对位于作业空间Ql内的被检测体3，同时拍摄角度相互不同的至少2个图像。此外，摄影部11也可以具有3个以上的照相机。另外，设想使用者自身或者其它障碍物进入被检测体3与照相机之间的情况，摄影部11也可以具有冗余结构，该冗余结构具备了备用的照相机。摄影部11将所拍摄的图像输出至图像识别部12。
[0059]图像识别部12根据所拍摄的图像，通过图像识别处理对标记物5进行识别。进而，图像识别部12根据作业空间Ql内的各个标记物5的位置关系计算标记物5的位置以及姿势，作为坐标信息，并输出至输出部13。在图像识别部12中计算的坐标信息是使用了被检测体3所固有的坐标系的坐标信息(以下，称为“第一坐标信息A”。参照图2)。
[0060]输出部13将在图像识别部12中计算出的第一坐标信息A输出至控制装置30的转换处理部31。在本实施方式中，由输出部13输出的第一坐标信息A是用于由转换处理部31确定被检测体3的位置以及姿势的信息。不论被检测体3是否在作业空间Ql内移动，都从输出部13根据规定的发送时机输出第一坐标信息A。
[0061]如图1以及图4所示,从机械手20具有:从臂21,其安装有内窥镜装置以及上述手术器械100(以下，有时也统称为“手术器械100等”)；以及使手术器械100等以及从臂21进行动作的致动器(未图示)。设置于从机械手20的各致动器根据从控制装置30输出的驱动信号进行动作。
[0062]设置于从机械手20的内窥镜装置获取处置对象物和手术器械100的图像并输出至显示装置29。
[0063]从臂21具有用于安装手术器械100的安装部22。安装部22具有:中空部23，其插入有插入部110 ;以及处置部移动机构24，其用于变更处置部101的朝向。
[0064]中空部23在从臂21的近位端部和远位端部被开口。另外，在配置于从臂21的近位端部的中空部23的开口 23a中，设置有用于对插入部110进行固定的固定部28。另外，手术器械100的处置部101从形成在从臂21的远位端部的开口部23b突出或没入到该开口部 23bο
[0065]处置部移动机构24具有:保持部25，其对手术器械100的插入部110的远位端部进行保持；以及致动器26，其用于使保持部25进行弯曲动作。
[0066]保持部25设置于从臂21的远位端。另外，保持部25例如具有与插入部110的外表面卡合的夹子等。通过设置该夹子等，能够防止处置部101绕插入部110的中心轴线没有必要地进行旋转。另外，也可以在保持部25上形成对插入部110的外表面进行支撑的壁部或者筒状部等，来替代与插入部110的外表面卡合的夹子等。在该情况下，能够使处置部101根据需要相对于保持部25进退或旋转。
[0067]可以将插入部110的任意部位安装在保持部25上，然而，在本实施方式中，构成为将插入部I1的外表面且相对于处置部101稍靠近位侧的部位安装在保持部25上。另外，在本实施方式中，保持部25构成为在保持部25上安装有手术器械100的状态下的处置部101的稍靠近位侧处进行弯曲。另外，保持部25也可以是通过作业者的手动作业安装插入部110的结构。另外，保持部25也可以是例如具有通过未图示的其它动力源进行移动的夹子、通过远程操作安装插入部110的结构。下面，对具有通过远程操作使夹子进行动作来装卸插入部110的结构的例子进行说明。
[0068]在本实施方式中，致动器26配置在从臂21的内部，经由连杆27与保持部25连接。
[0069]另外，在从臂21上设置有用于检测从臂21的位置和姿势、以及处置部移动机构24的位置和姿势的位置姿势检测单元38 (参照图5)。位置姿势检测单元38例如是设置于从臂21自身或者处置部移动机构24的各关节轴上的编码器等。能够根据它们的关节位移量，通过解答运动学来计算从臂21的位置和姿势以及保持部25所保持的处置部101的位置和姿势。
[0070]如图1所示，显示装置29安装在与主机械手2的检测装置10相同的底座上，并设置于使用者的前方。显示装置29具有对内窥镜装置所获取的图像进行显示的显示面板。显示面板能够适当地选择采用液晶面板或者有机EL面板等。另外，显示面板也可以是对可立体观察的图像进行显示的面板。对可立体观察的图像进行显示的面板能够采用通过专用的眼镜使右眼用和左眼用的图像可分离的结构、或者可进行裸眼立体观察的结构等。
[0071]如图1以及图5所示，控制装置30具有转换处理部31、从控制部34以及存储部37。转换处理部31与检测装置10连接。从控制部34与转换处理部31连接，并且，与从机械手20的各个致动器26连接。存储部37与转换处理部31以及从控制部34连接。
[0072]转换处理部31具有信息获取部32以及与信息获取部32连接的操作指令生成部33。信息获取部32接收由图3所示的检测装置10输出的第一坐标信息A。
[0073]信息获取部32获取使用被检测体3(参照图1)所固有的坐标系计算出的第一坐标信息A，并将该第一坐标信息A输出至操作指令生成部33。
[0074]经由信息获取部32向操作指令生成部33输入由图3所示的检测装置10输出的被检测体3的第一坐标信息A。根据上述规定的发送时机,将被检测体3的第一坐标信息A作为被检测体3的跟踪信息输入到操作指令生成部33。
[0075]操作指令生成部33具有坐标系转换功能，该坐标系转换功能将被检测体3的跟踪信息的坐标系转换为安装有被检测体3的操作部120的坐标系。操作部120的坐标系是根据被检测体3中的标记物5的位置以及操作部120的形状确定的坐标系。在本实施方式中，操作部120的坐标系是将操作主体121与插入部110的连接位置作为原点的三维坐标系。用于确定操作部120的坐标系的信息作为手术器械信息被存储在存储部37中，通过操作指令生成部33适当地进行参照。由此，被检测体3的跟踪信息中的第一坐标信息A被转换为依据将操作主体121与插入部110的连接位置作为原点的三维坐标系的坐标信息(以下，称为“第二坐标信息B”。参照图2)。
[0076]例如，如下述式I所示，能够使用转换矩阵来进行坐标系的转换。
[0077]【式I】
[0078]{PJ = {T} {PJ..?(式 I)
[0079]在上述式I中，{Pm}是基于被检测体3所固有的坐标系的被检测体3的坐标，{T}是基于手术器械信息的已知的转换矩阵，{Ps}是将操作主体121与插入部110的连接位置作为原点的操作部120的坐标。
[0080]操作指令生成部33对从控制部34输出用于使图1所示的从机械手20以及手术器械100动作的操作指令。操作指令生成部33发出的操作指令例如包含第二坐标信息B，该第二坐标信息B表示成为操作对象的从臂21以及手术器械100的移动后的位置以及姿势。
[0081]从控制部34具有与转换处理部31连接的逆运动学计算部35以及与逆运动学计算部35连接的驱动量生成部36。
[0082]逆运动学计算部35从设置在从机械手20上的位置姿势检测单元38中获取从机械手20的跟踪信息。从机械手20的跟踪信息是指表示手术器械100以及从臂21的位置和姿势以及设置在手术器械100上的处置部101的位置和姿势的坐标信息(以下称为“第三坐标信息C”)。另外，在本实施方式中，从机械手20的跟踪信息中的坐标系是将相对于保持部25稍靠远位侧的位置作为原点的三维坐标系。另外，在将手术器械100安装到了保持部25的状态下，处置部101与插入部110之间的边界部分成为从机械手20的跟踪信息中的坐标系的原点。
[0083]此外，在本实施方式中，关于处置部101中的钳子片102a、102b(参照图2)的开闭角度，也可以不包含在从机械手20的跟踪信息中。这是因为，钳子片102a、102b通过线104与操作部120的滑块125直接联结，因此钳子片102a、102b的操作感能够被直接传达给使用者。
[0084]另外，逆运动学计算部35对应于来自操作指令生成部33的操作指令，将由转换处理部31输出的操作指令转换为从机械手20中的各关节以及手术器械100的移动角度信息，并输出至驱动量生成部36。
[0085]此外，逆运动学计算部35也可以具有坐标转换功能，该坐标转换功能根据需要，通过坐标转换使第二坐标信息B的坐标系与第三坐标信息C的坐标系匹配。通过坐标转换使第二坐标信息B的坐标系与第三坐标信息C的坐标系匹配后，观察内窥镜图像并使处置部101移动的使用者能够直观地对处置部101进行移动。
[0086]另外，逆运动学计算部35也可以具有比例尺转换功能，该比例尺转换功能使被检测体3的跟踪信息中的比例尺与从机械手20的跟踪信息中的比例尺匹配。
[0087]通过坐标转换功能以及比例尺转换功能，能够将观察显示装置29并移动被检测体3的使用者的动作适当地反映为从机械手20以及手术器械100的动作。
[0088]驱动量生成部36将驱动信号输出至从机械手20的各个致动器26,该驱动信号对与由逆运动学计算部35输出的移动角度信息对应的各个致动器26的驱动量进行规定。
[0089]接着，对本实施方式的手术辅助装置I的使用时的动作以及作用进行说明。图6以及图7是示出手术辅助装置的使用时的动作的示意图。
[0090]在手术辅助装置I的使用时，如图6所示，使用者将手术器械100的插入部110插入到从臂21的中空部23内。在处置部101从位于从臂21的远位端侧的中空部23的开口部23b突出的位置处，将插入部110的外表面安装到保持部25。此外，将插入部110安装到保持部25的作业可以由清洁者通过手动作业进行，也可以通过远程操作进行。此外，也可以使用保持部25的夹子和从臂21的固定部28这两者来固定手术器械100。另外，也可以只使用保持部25的夹子和从臂21的固定部28中的任意一方来固定手术器械100。
[0091]在手术器械100的使用时，如图7所示，使用者把持手术器械100的操作部120，并根据需要来移动操作部120。于是，安装在操作部120上的被检测体3也与操作部120 —体地移动，设置在被检测体3上的标记物5在作业空间Ql内移动。此时，通过图3所示的设置在检测装置10中的摄影部11对标记物5进行了拍摄。
[0092]检测装置10检测作业空间Ql内的标记物5的位置以及姿势，并将第一坐标信息A输出至控制装置30的转换处理部31。
[0093]由操作指令生成部33根据第一坐标信息A (被检测体3的跟踪信息)，对第一坐标信息A进行坐标转换而生成第二坐标信息B。在转换处理部31中，生成包含上述第二坐标信息B的操作指令(参照图1)。将由操作指令生成部33生成的操作指令输出至从控制部34的逆运动学计算部35。
[0094]在逆运动学计算部35中，对操作指令中包含的第二坐标信息B和从从机械手20获取的从机械手20的跟踪信息(第三坐标信息C)进行比较。利用该比较结果，逆运动学计算部35计算用于控制从臂21的位置以及姿势的各关节的移动角度和用于控制处置部101的位置以及姿势的各关节的移动角度，并作为移动角度信息输出至驱动量生成部36。
[0095]在驱动量生成部36中，按照由逆运动学计算部35输出的移动角度信息，生成规定使从臂21以及手术器械100移动的各致动器26的驱动量的驱动信号，使从臂21以及手术器械100移动。
[0096]在本实施方式中，使在手术器械100中从从臂21的远位端突出的部分的朝向变化的动作是通过保持部25进行弯曲动作来进行的。另外，通过使从臂21自身移动，使保持部25的位置移动，由此，还能够改变手术器械100的位置以及姿势。
[0097]例如，如图7所示，当使用者进行了使操作部120以操作部120中的操作主体121的远位端121a为转动中心进行转动那样的操作的情况下，也可以不移动从臂21自身，仅使保持部25进行弯曲动作。
[0098]在本实施方式中，根据第二坐标信息B控制处置部101的位置以及姿势。其结果，操作者能够得到如下的操作感:处置部101被固定在操作主体121与插入部110的连接位置处。即，在本实施方式中，对操作部120进行操作的使用者能够利用被用作在操作主体121的远位端安装有钳子片102a、102b的硬性器械的操作感来使用手术器械100。
[0099]接着，对钳子片102a、102b的开闭控制进行说明。
[0100]如图2所示，钳子片102a、102b与线104连接。连接有钳子片102a、102b的线104穿过插入部I1内而延伸至操作部120。进而，在操作部120中，线104与滑块125连接。因此，通过使滑块125相对于操作主体121进行滑动，使钳子片102a、102b进行开闭。通过一对钳子片102a、102b把持着组织等时的触感通过线104被传达至滑块125，并作为操作感传达给操作滑块125的使用者。
[0101]接着，对装卸并使用手术器械100的情况进行说明。
[0102]在图1所示的手术辅助装置I的使用时，存在从从臂21卸除手术器械100的情况。例如，在使用活检钳子作为手术器械100的情况下，在将活检样本取出至体外时，能够只将手术器械100拔出至体外，而无需从患者卸除从臂21，作业性较好。
[0103]这样的情况下，通过远程操作移动保持部25 (参照图4)的夹子，解除保持部25与插入部110之间的固定状态，进而，例如通过手动作业来解除从臂21的固定部28与手术器械100的插入部110之间的固定。
[0104]此外，在仅使用保持部25的夹子和从臂21的固定部28中的任意一方对手术器械100进行了固定的情况下，只要解除该一方的固定即可。
[0105]由于手术器械100的插入部110是柔性的，因此只要将插入部110从从臂21的中空部23中拔出，即使从臂21以及保持部25处于弯曲状态，也能够将插入部从中空部23中拔出。另外，也可以根据需要,将插入部110再次插入到中空部23内。该情况下，将位于插入部110的远位端的处置部101引导至与拔出手术器械100之前相同的位置。然后，通过远程操作移动保持部25的夹子，将插入部110固定在保持部25上，从而能够继续进行作业。
[0106]如以上所说明的那样，根据本实施方式的手术辅助装置1，被检测体3设置在手术器械100的操作部120上，通过检测装置10确定被检测体3的位置以及姿势来控制手术器械100的位置以及姿势。因此，能够由使用者一个人容易地进行从机械手20的位置和姿势的控制以及手术器械100的位置和姿势的控制，甚至是设置在手术器械100上的处置部101的操作。
[0107]另外，通过根据在主体部4中事先确定的配置关系而未发生变化的标记物5，对被检测体3的位置以及姿势进行检测，因此，能够通过简单的结构进行高精度的远程操作输入。
[0108]另外，在本实施方式中，柔性的插入部110被固定在从臂21的固定部28上。当在作业空间Ql内移动操作部120时，通过移动从臂21以及保持部25来移动处置部101，而不是通过以使插入部110进退或者旋转的方式从操作部120直接传达的力来移动处置部101。
[0109]由此，不会产生由于从臂21的中空部23与手术器械100的插入部110之间的摩擦阻力等的影响而导致操作部120的操作量与处置部101的移动量不对应的问题，能够顺利地改变处置部101的位置以及姿势。
[0110](变形例I)
[0111]接着，对本实施方式的变形例进行说明。图8?图12是示出本变形例的结构的示意图。
[0112]在本变形例中，对被检测体3中的坐标系进行规定，使得被检测体3所固有的坐标系的原点成为操作部120预先所固有的坐标系的原点。在本变形例的情况下，对于被检测体3，预先确定了与被检测体3对应的特定形状的操作部120。
[0113]具体而言，例如在与操作部120的形状对应且形状不同的多个被检测体3、3A中，如果标记物5的位置相对于操作主体121与插入部110的连接位置具有固定的位置关系，则不论被检测体3的形状如何，都能够将操作主体121与插入部110的连接位置设定为第二坐标信息B的原点。例如，如图8以及图9所示，具有与操作部120对应的被检测体3，另夕卜，具有与另一操作部120A对应的被检测体3A。
[0114]另外，作为其它方法，也可以使被检测体3或者操作部120具有用于使检测装置10识别操作部120的形状特征的单元。例如，如图10以及图11所示，在被检测体3上设置有用于使检测装置10识别对应的特定形状的操作部120的标识部6。如图12所示，在检测装置10中设置有识别标识部6来识别手术器械100的识别部14。
[0115]具体而言，例如，如图10所示，操作主体121B具有与操作部120B对应的被检测体3B。另外，如图11所示，操作主体121C具有与另一操作部120C对应的被检测体3C。
[0116]在设置于被检测体3B的标识部6B中，保持有根据操作部120B的形状而规定的手术器械信息、或者用于确定该手术器械信息的信息。在设置于被检测体3C的标识部6C中，保持有根据操作部120C的形状而规定的手术器械信息、或者用于确定该手术器械信息的信息。
[0117]标识部6B、6C可以适当地选择采用例如与标记物5分开设置的特定形状的图案、与标记物5分开设置的无线标签、或者通过标记物5的配置组合来表示操作部120的种类的标识等。
[0118]在检测装置10的识别部14中，与标识部6对应地存储有用于对多个手术器械100中的第二坐标信息B的原点位置进行规定的信息。
[0119]在本变形例中，通过检测装置10检测标记物5，并且通过检测装置10识别标识部6。例如，在标识部6为与标记物5分开设置的图案的情况下，在作业空间Ql内使摄影部11拍摄标识部6，设定与标识部6的图案对应的第二坐标信息B的原点。另外，当标识部6偏离摄影部11的摄影视野，而摄影部11拍摄到另一标识部6时，对应于该另一标识部6，重新设定第二坐标信息B的原点。
[0120]本变形例的手术辅助装置通过具有这样的结构，能够减少正在使用某个操作部120的过程中的用于对坐标系进行转换的运算。另外，在手术等的中途更换手术器械100的情况下，由于能够自动地设定与各个处置部101的操作部120适当对应的原点，因此操作性良好。
[0121 ] 在本变形例中，也可以根据标识部6所保持的上述信息来设定存储部37中的手术器械信息。
[0122]在本变形例中，第二坐标信息B的原点位置也可以被设定为操作主体121与插入部110的连接位置以外的位置。另外，根据本变形例公开的技术，还能够针对不具有相当于操作主体121和插入部110的结构的操作部120设定原点。
[0123](变形例2)
[0124]接着，对本实施方式的其它变形例进行说明。图13是示出本变形例的示意图。
[0125]如图13所示，在本变形例中，被检测体3被安装在操作部120的滑块125上，并具有供操作者把持的把持部7。另外，在被检测体3上与上述第I实施方式同样地设置有标记物5。
[0126]在本变形例中，使用者把持着被检测体3的把持部7，并将手指钩挂在操作主体121的手指钩挂部123上,进行操作部120的操作。
[0127]另外，在本变形例中，在第I实施方式中说明的第二坐标信息B例如是基于如下的三维坐标系的坐标信息:该三维坐标系将操作主体121相对于滑块125被完全拉拽至把持部7 —侧的位置处的、操作主体121与插入部110的连接位置作为原点。因此，在本变形例中，操作主体121相对于第二坐标信息B中的原点进行进退移动。
[0128]即使是这样的结构，也能够起到与上述第I实施方式同样的效果。
[0129]另外，在本变形例中，使用者把持着被检测体3的把持部7，并将手指钩挂在操作主体121上来移动操作主体121，由此进行处置部101的操作。该情况下，在作业空间Ql内，通常产生如下的相对移动:把持部7不移动，操作主体121相对于把持部7进行进退移动。在本变形例中，位置关系相对于把持部7被固定的原点成为第二坐标信息B中的原点。因此，使第二坐标信息B中的原点与把持着把持部7的手相关联，从而使用者能够进行直观的操作。
[0130]另外，在本变形例中，也可以与上述第I实施方式同样地进一步设置有安装在操作主体121上的被检测部。
[0131](第2实施方式)
[0132]接着，对本发明的第2实施方式的手术辅助装置进行说明。图14是示出本实施方式的手术辅助装置的一部分的示意图。图15是示出本实施方式中的其它结构例的示意图。图16是示出本实施方式中的另一其它结构例的示意图。
[0133]如图14所示，本实施方式的手术辅助装置IA具有安装在操作部120上的适配器8，以替代在上述第I实施方式中说明的具有标记物5的被检测体3。
[0134]适配器8和操作部120经由能够进行灭菌处理的中间部件9而被联结。在本实施方式中，中间部件9是形成为袋状的帘子。由此，维持操作部120的清洁。
[0135]另外，手术辅助装置IA具有检测装置10A，以替代具有摄影部11以及图像识别部12的检测装置10，该检测装置1A具有与适配器8联结的多关节臂IlA和位置姿势检测部12A。位置姿势检测部12A对多关节臂IlA的位置以及姿势进行检测。
[0136]在本实施方式中，多关节臂IlA在使用时被帘子覆盖，该帘子作为上述中间部件9而介于适配器8与操作部120之间。
[0137]位置姿势检测部12A具有对多关节臂IlA的各关节的移动角度进行检测的编码器等角度检测器，根据从各角度检测器输出的角度的信息来获取被检测体3的坐标。
[0138]另外，检测装置1A具有与第I实施方式同样的输出部13，能够通过输出部13将被检测体3的跟踪信息输出至转换处理部31。
[0139]在本实施方式中，替代在第I实施方式中对作业空间Ql内的标记物5进行检测(参照图3)，而使用多关节臂IlA来确定被检测体3的位置以及姿势。
[0140]即使是这样的结构，也能够起到与上述第I实施方式同样的效果。另外，在本实施方式中，防止标记物5被障碍物遮挡而没有被摄影部11拍摄到的情况，因此能够可靠地得到被检测体3的跟踪信息。
[0141]此外，如图15所示，在本实施方式中，中间部件9也可以不是帘子。例如，作为中间部件9，也可以采用介于适配器8与操作部120之间的环状部件。
[0142]另外，如图16所示，在本实施方式中，也可以不是通过作为中间部件9的帘子覆盖适配器8，而是适配器8为能够灭菌的，灭菌后的帘子9 (中间部件9)被固定在适配器8上。
[0143]如上所述，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但是具体的结构不受该实施方式的限制，也包含不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。
[0144]例如，处置部移动机构24也可以具有使处置部101绕插入部110的轴旋转的机构。
[0145]另外，能够对在上述各实施方式以及各变形例中示出的结构要素进行适当地组合而构成。
[0146]此外，针对上述具体结构的设计变更等不受上述事项限制。
[0147]产业上的可利用性
[0148]根据上述手术辅助装置，能够提供一种操作者可直观地且容易地进行操作的手术辅助装置。
[0149]标号说明
[0150]1、IA:手术辅助装置
[0151]2:主机械手(操作输入部)
[0152]3、3A、3B、3C:被检测体
[0153]4:主体部
[0154]5:标记物
[0155]6、6B、6C:标识部
[0156]7:把持部
[0157]8:适配器
[0158]9:中间部件
[0159]10、10A:检测装置
[0160]11:摄影部
[0161]IlA:多关节臂
[0162]12:图像识别部
[0163]12A:位置姿势检测部
[0164]13:输出部
[0165]14:识别部
[0166]20:从机械手(动作部)
[0167]21:从臂
[0168]22:安装部
[0169]23:中空部
[0170]23a:开口
[0171]23b:开口
[0172]24:处置部移动机构
[0173]25:保持部
[0174]26:致动器
[0175]27:连杆
[0176]28:固定部
[0177]29:显示装置
[0178]30:控制装置
[0179]31:转换处理部(操作输入部)
[0180]32:信息获取部
[0181]33:操作指令生成部
[0182]34:从控制部
[0183]35:逆运动学计算部
[0184]36:驱动量生成部
[0185]37:存储部
[0186]38:位置姿势检测单元
[0187]Ql:作业空间
[0188]100:手术器械
[0189]101:处置部
[0190]102:钳子
[0191]102a:钳子片
[0192]103:销
[0193]104:线
[0194]110:插入部
[0195]120、120A、120B、120C:操作部
[0196]121:操作主体
[0197]122:导轨部
[0198]123:手指钩挂部
[0199]125:滑块
【权利要求】
1.一种手术辅助装置，其具有根据来自使用者的输入而发出操作指令的操作输入部、以及安装有手术器械并根据所述操作指令使所述手术器械进行动作的动作部，在所述手术辅助装置中， 所述手术器械具有: 处置部，其对处置对象物进行处置； 长条的柔性插入部，其在一端设置有所述处置部；以及 操作部，其被固定在所述柔性插入部上，并与所述处置部联结， 所述操作输入部具有: 被检测体，其被安装在所述手术器械的所述操作部上；以及 检测装置，其对所述被检测体进行检测； 所述检测装置计算能够确定所述被检测体的位置以及姿势中的至少任意一个的信息，所述操作输入部根据由所述检测装置计算出的信息，将用于使所述手术器械移动的指令作为所述操作指令输出至所述动作部，由此控制所述手术器械的动作。
2.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其中， 所述被检测体具有: 主体部，其被安装在所述操作部上；以及 标记物，其被设置在所述主体部上， 所述检测装置使用所述标记物计算所述信息。
3.根据权利要求1或2所述的手术辅助装置，其中， 所述检测装置使用如下的坐标系来计算所述信息，所述坐标系将被设定为相对于所述操作部具有规定的位置关系的原点作为基准。
4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的手术辅助装置，其中， 所述被检测体具有标识部，所述标识部使所述检测装置识别所述手术器械， 所述检测装置通过识别所述标识部来识别所述手术器械和其它手术器械，根据所述标识部设定用于计算所述信息的坐标系的原点。
5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的手术辅助装置，其中， 所述动作部具有从臂，所述从臂的位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制， 所述从臂具有在所述从臂的远位端部被开口的中空部，所述中空部被插入有所述柔性插入部， 所述处置部从所述中空部的设置于远位端部的开口突出或没入到该远位端部的开口。
6.根据权利要求1?5中的任意一项所述的手术辅助装置，其中， 所述动作部具有: 从臂，其位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制； 安装部，其设置在所述从臂上，并安装有所述手术器械；以及 设置在所述安装部上的处置部移动机构，其位置以及姿势中的至少任意一个根据所述操作指令而被控制，使所述处置部移动。
7.根据权利要求1、5和6中的任意一项所述的手术辅助装置，其中， 所述被检测体具有安装在所述操作部上的适配器，所述检测装置具有:多关节臂，其与所述适配器联结；以及位置姿势检测部，其检测所述多关节臂的位置以及姿势并作为所述信息进行输出。
8.根据权利要求1?7中的任意一项所述的手术辅助装置，其中，所述被检测体是能够灭菌的。
9.根据权利要求1?7中的任意一项所述的手术辅助装置，其中，所述被检测体经由能够灭菌的部件被安装在所述操作部上。
【文档编号】A61B17/28GK104284637SQ201380024684
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】井上慎太郎, 岸宏亮 申请人:奥林巴斯株式会社