CN111084661A 手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质 （株式会社卓越牵引力）

介质。使用向体腔中插入的第2手术器械控制向体腔中插入且被机械地驱动的第1手术器械的姿作模式控制机械臂的动作，动作模式包括第1模姿态控制第1手术器械的姿态的方式控制机械臂21.一种手术辅助装置，其能够使用向体腔中插入的第2手术器械对向所述体腔中插入所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，在所述动作模式为所述第1模式的情况下，所述控制单所述动作模式还包括第3模式，在该第3模式下，为了进行处置而使用所述第2手术器所述切换单元响应于检测出包括对所述机械臂在所述动作模式为所述向量操作模式的情况下，所述控制单元根据所述第1手术器械的轴的轴向和所述指示表示该第1手术器械的轴的轴向中的哪一个朝向来控制所述机械臂所述手术辅助装置还包括第2机械臂，该第2机械臂包括能够在铅垂方向上进退的第33第2机械臂，其包括能够在铅垂方向上进退的第所述第1基座和所述第2机械臂以能够在铅垂方向上进退的方式安装在所述第2基座所在所述第1模式下，所述控制单元响应于检测出规定的操作的情况对机械臂的动作进所述控制单元响应于检测出所述规定的操作的情况对所述控制单元根据对所述第1手术器械的末端位置的移动进行限制之前的所述第1手所述控制单元在所述动作模式为所述第2模式时，响应于检测出安装在所述机械臂上的所述第1手术器械的末端被插入到外套管中的情况，将所述机械臂与所述外套管对应起所述控制单元在所述动作模式为所述第2模式的情况下，响应于检测出安装在所述机所述控制单元根据通过使所述第1手术器械的轴向所述体腔插入的插入角度不同而得器械对向所述体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手术器械的姿态进行控制，其特所述手术辅助装置包括对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制的机械臂、切换4所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，在所述控制工序中，在所述动作模式为所述第1模式械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为使用向体腔中插入的第2手术器械对向所述体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手所述手术辅助装置包括对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制的机械臂、切换所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，在所述控制工序中，在所述动作模式为所述第1模式械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为5手术的手术辅助装置(也称作手术辅助机器人等)中存在如下手术辅助装置：欲通过用1个[0003]手术辅助装置的操作存在医生在手术辅助装置具备的控制单元进行操作的控制[0004]用于现有的腹腔镜手术的手术辅助装置能够大致分为进行手术者、腹腔镜操作室的其他装置的配合使用的情况下，存在难以使患者与机器人的位置关系为最佳的情况。因。关于专利文献2所公开的控制台型的手术辅助机器人，即使在减小了装置尺寸的情况6装置，其能够使用向所述体腔中插入的第2手术器械对向体腔中插入且能够被机械地进行据包括与所述机械臂的所述接触的操作控制所[0016]图2B是示意性示出在本实施方式的手术辅助装置的使用中将手持医疗器械和机[0022]图8是示出用于本实施方式的向量操作模式的手术器械机械手侧的输入开关的例7[0037]图1A和图1B分别示出了本发明的手术辅助装置涉及的机械臂100的概要和在本实框架102垂直的方向上具有自由度的部件与第3框架103连接。在第3框架103上安装有2个3向上具有自由度的关节。此外，3轴的直线运动多关节机械臂(也简称作直线运动机械臂入深度被水平机械臂110控制的机器人医疗器械进一步地、对机器人医疗器械的末端部的[0040]在水平机械臂110中，第1臂111与第2臂112通过仅对于水平方向的旋转具有自由度的主动关节连接起来。第1臂111构成为能够通过具有在垂直方向(第3框架103的长轴方与水平机械臂110的手末端的手术器械机械手连接的机器人医疗器械三维地进行移动，因[0041]与水平机械臂110同样，在直线运动机械臂120的末端具有被构成为能够绕2个轴内窥镜安装在万向节机构上。直线运动机械臂120的第3臂123与第2臂122通过具有水平方度的主动关节连接起来。构成为能够通过将第1臂121与在垂直方向(第3框架113的长轴方8够使与直线运动机械臂120的手末端的内窥镜保持件114连接的内窥镜(机器人医疗器械)[0043]图2A和图2B示意性示出了本实施方式的手术辅助装置200的功能结构例和在手术辅助装置200的使用中将手持医疗器械和机器人医疗器械插入体腔内的情形。手术辅助装[0044]手持式医疗器械131是手术者实际上通过手动进行通常的处置的手术器械，其经计测部132和安装在手术者侧外套管135上的手术者侧插入深度计测部136对手持医疗器械127和手术器械机械手124也可以作为手[0046]机器人侧插入深度计测部126能够检测出机械臂被插入到机器人侧外套管125中110或直线运动机械臂120控制的机器人医疗器械127向体腔插入的插入深度进行计测。另外，机器人侧插入深度计测部126也可以仅是能够检测出机械臂被插入到机器人侧外套管125中的情况的结构。该情况下，能够根据来自机械臂的编码器的输出获得位置姿态的信[0048]手术者侧插入深度计测部136包括安装在手术者侧外套管135上的1个以上的距离9入深度计测部136可以是如发送器或接收器那样分别安装于手术者侧外套管135和手持医[0049]控制部201包括CPU或GPU等1个以上的处理器，通过将记录介质204所存储的程序为根据对操作部202进行的操作来切换手术辅助装置的动作模式的切换单元发挥功能。此外，还作为以根据手持医疗器械131的轴向体腔内插入的插入角度和插入深度来控制机器模式)和使用手持式医疗器械131来操作机器人医疗器械127的模式(也简称为机器人操作的脚踏开关等操作部件。操作部202还可以替代开关而包括能够通过语音进行操作输入的语音输入系统。控制部201响应于来自操作部202的输入进行手术辅助装置200内的动作模[0054]参照图3至图8来说明水平机械臂110的详细内容。如图3所示，水平机械臂110的手124上的机器人医疗器械的手术器械轴的轴线403相交。万向节机构301是不具有动力部弹性机构具有抑制由于该水平机械臂110的动作时的微振动引起的影响或由于患者的呼吸臂113能够通过用正时轮接收从第3臂驱动单元302经由正时带307输出的动力来进行主动[0056]第1臂111通过C型构造的框架支承第2臂112。在单侧配置具有可承受力矩的轴承成与滚珠直线导轨501平行。驱动电机504通过将旋转动力传递到正时带505并由正时轮对[0063]第3框架113在平行地配置的2个滚珠直线导轨501之间具有缆线引导件509，该缆线引导件509对用于将信号线及动力线与第3臂113连接[0064]另外，图5所示的直线运动机构使用高效的正时带轮使得能够容易地进行来自输[0066]除了用于实现能够根据状况使机械臂通过手动进行移动的自重抵消机构(配重制动解除开关311构成为能够从多个方向按下开关，使得即使机械臂相对于操作者以各种机械臂110的各关节部上的保持制动器进行解除的开关、和用于供手术者等抓握的圆筒状[0068]从安全方面考虑，仅在该制动解除开关311被按下的期间内解除用于维持机械臂所示的制动解除开关311是能够供手术者用手抓握从而容易地进行如下操作的形状：水平[0069]本实施方式的制动解除开关311的把手构成为圆筒形状，设想手术者用大拇指和上移动的情况下的把手的旋转的滑动，因此具有从任何方向都能够对被2根手指大致平行地夹持的接触作出反应的机构。操作者还能够以覆盖制动解除开关311整体(5根手指与圆[0070]图7A～图7C示出了从铅垂方向观察制动解除开关311的情况下的内部构造。在图示的例子中，将一般的带状的压敏开关704(电阻值由于加压而发生变化的开关)配置在圆301的末端即手术器械机械手124侧设置2个输入开关，能够根据对该输入开关的操作来操[0076]2个输入开关仅表示前后方向，手术者能够用手支承(接触)比2轴的万向节机构机械手124作为用于对2轴的万向节机构301进行手动操作的操作单元发挥功能，由此能够机器人医疗器械127的末端的情况下，也能够通过使用该向量操作模式来实现与脏器的接入点901为插入深度和插入角度的基准点在患者的体腔内对机器人医疗器械127的末端部臂123与第2臂122能够足以承受自重力矩和直线运动机械臂120受到的外力并且进行平滑的移动，通过在水平方向上平行地配置的2个滚珠直线导轨1001将第3臂123与第2臂123连[0082]第3臂123的驱动通过驱动单元1002进行，该驱动单元1002被固缆线引导件509对用于将信号线及动力线与第3臂123连接的布[0084]在经由能够承受力矩的连接轴承1005而安装的第1臂连接板1006上具备减速器[0088]与水平机械臂110同样，第1臂121也具有由引线连接的用于进行自重抵消的配重[0090]通过将内窥镜1004经由内窥镜保持件114而与图10至图11所示的直线运动机械臂插入点为旋转中心在体腔内对内窥镜的末端部的位置三维110(即第1臂111)单独地沿垂直方向进行动作来确保2个阶段的行程。根据图13和图14A可知，通过使第3框架103和直线运动机械臂120的第1臂121以能够进退的方式安装在共用的臂121的直线运动中共用一个丝杠轴1101，使得能够不产生限制机械臂在手术中所需的可[0098]图15A和B所示的局部的球状的范围1501～1503示出了将机器人医疗器械127插入腹部的被插入外套管的位置，球状的范围的表面的轨迹表示机器人医疗器械127的末端部从机器人侧外套管125最大程度地被拔出的位置处的臂末端部。虽然机械臂单独的可动范直机械臂120适用于能够以避免这些可动范围的方式[0103]上述的手术辅助装置200还可以具有针对各机械臂的主动关节部的故障检测系判定是否在输出侧编码器与电机编码器之间检测出差异，在判定为检测出差异的情况下，[0108]参照图17来说明初始化处理的一系列动作。另外，通过使控制部201将记录介质过手术者对(例如脚踏开关等的)操作部202的操作将手术辅助装置的动作模式预先设定为械臂的制动解除开关311或向量操作开关式，对机械臂进行控制以解除作为对象的机械臂的制动。在按下向量操作开关801的情况械臂的制动解除开关311或向量操作开关801。控制部201在判定为按下了其他机械臂的制[0115]在S1707中，控制部201从机器人侧插入深度计测部126检测出将机器人医疗器械与全部机器人侧外套管125相对应的情况下，将手术辅助装置的动作模式切换为原来的动的万向节机构的旋转中心为P1和Q1、并设此时的机器人医疗器械127的末端坐标为P2和Q2。[0120]为了求出插入点x的坐标，根据以下的式计算与从各直线向下的垂线相交的点S1[0131]在S1711中，控制部201使用上述计算方法中的一方或双方来计算插入点的外套管125的位置，根据手持医疗器械向体腔插入的插入角度和插入深度来控制各机械臂的外套管拔去2个中的任意一个机器人医疗器械127，并插入到手术者侧外套管135中。这引模式，使用安装在操作部202中包括的手持医疗器械131上的开关的情况的例子进行说械127的操作起到结束为止的轨迹临时记录在内存205中。控制部201根据所记录的轨迹计[0139]控制部201响应于检测出向半自动牵引模式进行切换的切换操作的情况，以使机器人医疗器械127的末端坐标仅向与牵引方向一致的固定方向移动的方式对机械臂进行控[0140]在半自动牵引模式下，对于使末端位置在牵引方向上移动的幅不限定于使用手术器械的操作，也可以使用操作部202的脚踏开关等，还可以新添加开关手持医疗器械131对向体腔中插入并且能够机械地被驱动的机器人医疗器械127的姿态进[0143]并且，上述的手术辅助系统的结构也可以按照各自分离或者合并的结构来