醫(yī)療用機(jī)械手和醫(yī)療用機(jī)械手控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過(guò)被插入到身體中而使用的醫(yī)療用機(jī)械手以及控制該醫(yī)療用機(jī)械手的醫(yī)療用機(jī)械手控制方法。
[0002]要求了于2013年2月25日臨時(shí)申請(qǐng)的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/768，720的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用被并入到本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，為了節(jié)省醫(yī)療設(shè)施中的人力，已考慮使用機(jī)器人的醫(yī)學(xué)治療(treatment)。特別是，在外科領(lǐng)域，已提出了各種醫(yī)療用機(jī)械手系統(tǒng)，通過(guò)這些醫(yī)療用機(jī)械手系統(tǒng)，使用多自由度(多關(guān)節(jié))機(jī)械手來(lái)治療患者。
[0004]例如，在專利文件I中公開(kāi)的外科治療裝置中，在導(dǎo)向管的遠(yuǎn)端(distal end)(插入部)布置有攝像系統(tǒng)的相機(jī)頭。第一工作儀器和第二工作儀器(治療部)在攝像系統(tǒng)的視野內(nèi)從導(dǎo)向管的遠(yuǎn)端延伸。所允許的容積被確定為與視野的邊界相對(duì)應(yīng)。外科治療裝置的控制系統(tǒng)阻止兩個(gè)工作儀器的所有部件移動(dòng)超出所允許的容積。因此，由于外科醫(yī)生可以看到工作儀器的所有移動(dòng)部件，因此外科醫(yī)生可以移動(dòng)兩個(gè)工作儀器而不接觸周圍組織。由工作儀器正移動(dòng)的邊界來(lái)確定儀器容積。控制系統(tǒng)在儀器容積內(nèi)允許的容積的區(qū)域中移動(dòng)兩個(gè)工作儀器。
[0005]當(dāng)朝關(guān)于導(dǎo)向管的遠(yuǎn)端側(cè)插入攝像系統(tǒng)時(shí)，攝像系統(tǒng)的視野的邊界(即，所允許的容積)也移動(dòng)到遠(yuǎn)端側(cè)，并且兩個(gè)工作儀器的一部分被放置在攝像系統(tǒng)的視野的外面。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文件
[0007]專利文件
[0008][專利文件I]美國(guó)專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào):2008/0065109

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問(wèn)題
[0010]然而，在相關(guān)技術(shù)中的外科治療裝置中，治療部被布置成從插入部的遠(yuǎn)端延伸。因此，如果插入部的遠(yuǎn)端側(cè)以旋轉(zhuǎn)(swiveling)運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)，則治療部可能與在該治療部的附近的組織等接觸。
[0011]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供能夠在通過(guò)被插入到身體中來(lái)使用醫(yī)療用機(jī)械手時(shí)抑制與周圍組織的接觸的醫(yī)療用機(jī)械手、以及醫(yī)療用機(jī)械手控制方法。
[0012]為了解決所述問(wèn)題，本發(fā)明提出了下面的解決方案。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種醫(yī)療用機(jī)械手，該醫(yī)療用機(jī)械手包括:插入部，其被構(gòu)造成插入到身體中；治療部，其設(shè)置在所述插入部的遠(yuǎn)端部上；操作部，其操作所述插入部；以及控制部，其包括縮回模式，在所述縮回模式下，當(dāng)所述控制部從所述操作部接收到用于使所述插入部移動(dòng)的指令時(shí)，使所述治療部縮回到近端(proximal end)偵!|。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，僅當(dāng)所述控制部從所述操作部接收到用于使所述插入部在與所述插入部的軸線交叉的方向上移動(dòng)的指令時(shí)，所述控制部可以使所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面或第二方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，當(dāng)所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)時(shí)，所述控制部可以使所述治療部的遠(yuǎn)端部移動(dòng)到與距離在所述控制部接收到指令時(shí)的所述治療部的所述遠(yuǎn)端部的位置相比更靠近所述近端側(cè)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，當(dāng)所述控制部接收到指令時(shí)，所述控制部可以存儲(chǔ)沿著所述治療部的縱向方向限定的所述治療部的布置基準(zhǔn)線的位置，并且在保持將所述治療部布置在所述布置基準(zhǔn)線上的狀態(tài)的同時(shí)，所述控制部可以使所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第三方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，當(dāng)所述控制部接收到指令時(shí)，在使所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)之前，所述控制部可以使所述治療部變形成延伸到所述治療部的遠(yuǎn)端側(cè)的直線形狀。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，可以在所述插入部中形成有通道，所述通道在所述插入部的遠(yuǎn)端表面處具有開(kāi)口，所述治療部可以插入到所述通道中，能夠向前和縮回移動(dòng)，并且當(dāng)所述控制部接收到指令時(shí)，所述控制部可以使所述治療部移動(dòng)，以使整個(gè)所述治療部容納在所述通道內(nèi)部。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第六方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，在完成所述治療部的縮回操作之后，所述控制部可以使所述插入部移動(dòng)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第六方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，在接收到指令之后并且在完成所述治療部的縮回操作之前，所述控制部可以使所述插入部移動(dòng)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第八方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，所述控制部可以執(zhí)行控制，使得當(dāng)由指令指示的所述插入部的移動(dòng)量增加時(shí)，所述治療部朝所述近端側(cè)的移動(dòng)量增加。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第九方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，所述控制部可以具有非縮回模式，在所述非縮回模式下，即使從所述操作部接收到用于使所述插入部移動(dòng)的指令，也不使所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)，并且所述控制部可以能夠切換所述縮回模式和所述非縮回模式。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第十方面中的任一方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，可以在所述插入部的所述遠(yuǎn)端部上設(shè)置有攝像部，所述攝像部具有能夠獲得在視野范圍內(nèi)的對(duì)象(subject)的圖像的攝像單元，當(dāng)所述控制部接收到指令時(shí)，可以將所述治療部的遠(yuǎn)端布置在所述攝像單元的所述視野范圍內(nèi)，當(dāng)接收到指令時(shí)，所述控制部可以存儲(chǔ)作為所述攝像單元的所述視野范圍的初始視野范圍，所述控制部可以開(kāi)始所述插入部的移動(dòng)，并且當(dāng)所述治療部的所述遠(yuǎn)端到達(dá)所述初始視野范圍的邊緣部分時(shí)，所述控制部可以停止所述插入部的移動(dòng)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，在根據(jù)本發(fā)明的第七方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，所述醫(yī)療用機(jī)械手還可以包括攝像部，所述攝像部包括:攝像部主體，其設(shè)置成從所述插入部的遠(yuǎn)端表面伸出；以及攝像單元，其設(shè)置在所述攝像部主體的遠(yuǎn)端部中并且能夠獲得對(duì)象的圖像，并且當(dāng)所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)，使得所述治療部的遠(yuǎn)端到達(dá)所述攝像部的在所述插入部的軸線的方向上的遠(yuǎn)端的位置時(shí)，所述控制部可以停止所述治療部的所述縮回操作。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，提供了一種控制醫(yī)療用機(jī)械手的醫(yī)療用機(jī)械手控制方法，該醫(yī)療用機(jī)械手包括:插入部，其被構(gòu)造成插入到身體中；治療部，其設(shè)置在所述插入部的遠(yuǎn)端部上；以及操作部，其操作所述插入部，該方法包括以下處理:當(dāng)從所述操作部接收到用于使所述插入部移動(dòng)的指令時(shí)，使所述治療部移動(dòng)到近端側(cè)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，在根據(jù)本發(fā)明的第十三方面的醫(yī)療用機(jī)械手中，僅當(dāng)從所述操作部接收到用于使所述插入部在與所述插入部的軸線交叉的方向上移動(dòng)的指令時(shí)，可以使所述治療部移動(dòng)到所述近端側(cè)。
[0027]依照根據(jù)相應(yīng)方面的醫(yī)療用機(jī)械手和醫(yī)療用機(jī)械手控制方法，當(dāng)接收到用于使內(nèi)窺鏡插入部彎曲的操作指令時(shí)，內(nèi)窺鏡控制部使夾持(grasping)鉗移動(dòng)到近端側(cè)。因此，當(dāng)內(nèi)窺鏡插入部的遠(yuǎn)端側(cè)彎曲時(shí)，夾持鉗的旋轉(zhuǎn)范圍變窄。因此，能夠阻止夾持鉗與周圍組織等接觸。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是例示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的總圖。
[0029]圖2是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的框圖。
[0030]圖3是醫(yī)療用機(jī)械手的內(nèi)窺鏡插入部的一部分?jǐn)嗔训膫?cè)視圖。
[0031]圖4是例示了在醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法中，輸出用來(lái)改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過(guò)程的流程圖。
[0032]圖5是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時(shí)間的遠(yuǎn)端位置以及內(nèi)窺鏡插入部的彎曲角度。
[0033]圖6是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0034]圖7是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0035]圖8是例示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的修改示例的醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0036]圖9是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時(shí)間的遠(yuǎn)端位置以及內(nèi)窺鏡插入部的彎曲角度。
[0037]圖10是例示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的內(nèi)窺鏡插入部的一部分?jǐn)嗔训膫?cè)視圖。
[0038]圖11是例示了在醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法中，輸出用于改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過(guò)程的流程圖。
[0039]圖12是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0040]圖13是例示了在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法中，輸出用于改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過(guò)程的流程圖。
[0041]圖14是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0042]圖15是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0043]圖16是例示了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的內(nèi)窺鏡插入部的一部分?jǐn)嗔训膫?cè)視圖。
[0044]圖17是例示了通過(guò)醫(yī)療用機(jī)械手的攝像單元獲得圖像的示例的圖。
[0045]圖18是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時(shí)間的遠(yuǎn)端位置以及內(nèi)窺鏡插入部的彎曲角度。
[0046]圖19是例示了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的內(nèi)窺鏡插入部的一部分?jǐn)嗔训膫?cè)視圖。
[0047]圖20是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的框圖。
[0048]圖21是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0049]圖22是例示了醫(yī)療用機(jī)械手的控制方法的圖。
[0050]圖23是例示了根據(jù)本發(fā)明的修改示例的實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的操作的圖。
[0051]圖24是例示了根據(jù)本發(fā)明的修改示例的實(shí)施方式的醫(yī)療用機(jī)械手的操作的圖。
[0052]圖25是例示了根據(jù)本發(fā)明的修改示例的實(shí)施方式的操作臂的移動(dòng)量與夾持鉗到近端側(cè)的移動(dòng)量之間的關(guān)系的示例的圖。
[0053]圖26是例示了根據(jù)本發(fā)明的修改示例的實(shí)施方式的操作臂的移動(dòng)量與夾持鉗到近端側(cè)的移動(dòng)量之間的關(guān)系的另一個(gè)