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手術用ロボット

国内特許コード P150012259
整理番号 S2013-1383-N0
掲載日 2015年9月4日
出願番号 特願2013-245948
公開番号 特開2015-100677
登録番号 特許第5754820号
出願日 平成25年11月28日(2013.11.28)
公開日 平成27年6月4日(2015.6.4)
登録日 平成27年6月5日(2015.6.5)
発明者
  • 見上 慧
  • 只野 耕太郎
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 手術用ロボット
発明の概要 【課題】本願発明は、鉗子10の先端以外でも物体の接触を検知できる手術用ロボット1を提供する。
【解決手段】手術用ロボット1は、鉗子10の先端及びベースに加わる力に基づいて、鉗子10の合力がゼロとなるように外力を算出する外力算出手段32と、鉗子10の先端に加わる力と、鉗子10のベースに加わる力及びモーメントと、鉗子10の先端位置及びベース位置とに基づいて、鉗子10のモーメントの合計がゼロとなるように外力作用点を算出する外力作用点算出手段34と、外力又は外力作用点の少なくとも一方に基づいて、鉗子10の先端からベースまでの間に物体が接触したか否かを判定する接触判定手段35と、接触判定手段35で接触したと判定された場合、鉗子10の接触を警告する警告手段36と、を備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、外科手術において、患者の痛みの低減、入院期間の短縮や傷跡の縮小といったQOL(Quality Of Life)重視の観点から、腹腔鏡下手術が広く行なわれている。腹腔鏡下手術とは、術者が細い筒(トロッカール)から鉗子を入れ、腹腔鏡の映像を観察しながら手術を行うものである。この内視鏡手術は、開腹手術より傷口が小さくて済むことから、患者への負担が少ない。





ここで、腹腔鏡下手術では、鉗子、内視鏡等の手術器具を保持するロボットアームを備えた手術用ロボット(鉗子ロボット)が広く利用されている(例えば、特許文献1参照)。従来の手術用ロボットは、鉗子の先端に備えられたセンサ、カメラ等の接触検知手段により、患者体内に挿入された鉗子と、患者の血管、筋肉、臓器等の物体との接触を検知する。

産業上の利用分野



本願発明は、鉗子、内視鏡等の手術器具が装着されたロボットアームを備える手術用ロボットに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
手術器具と、前記手術器具が装着されたロボットアームとを備える手術用ロボットであって、
前記手術器具の先端に加わる力を測定する第1測定手段と、
前記ロボットアームに装着された前記手術器具の基端に加わる力及びモーメントを測定する第2測定手段と、
前記手術器具の先端及び基端に加わる力に基づいて、前記手術器具の合力がゼロとなるように、前記手術器具の先端から基端までの間に加わる外力を算出する外力算出手段と、
前記手術器具の先端に加わる力と、前記手術器具の基端に加わる力及びモーメントと、前記手術器具の先端及び基端の位置とに基づいて、前記手術器具のモーメントの合計がゼロとなるように、前記外力算出手段で算出した外力が加わった外力作用点を算出する外力作用点算出手段と、
前記外力算出手段が算出した外力、又は、前記外力作用点算出手段が算出した外力作用点の少なくとも一方に基づいて、前記手術器具の先端から基端までの間に物体が接触したか否かを判定する接触判定手段と、
前記接触判定手段で接触したと判定された場合、前記手術器具の接触を警告する、又は、前記手術器具が前記物体に接触しないように前記ロボットアームを制御する接触対応動作を実行する接触対応動作実行手段と、
を備えることを特徴とする手術用ロボット。

【請求項2】
前記外力算出手段は、式(2)を用いて、前記手術器具の先端から基端までの間に加わる外力Fとして、前記手術器具の先端に加わる力Fと、前記手術器具の基端に加わる力Fとの合計値の反数を算出し、
【数1】


前記外力作用点算出手段は、前記手術器具の先端位置P及び前記手術器具の基端位置Pが含まれる式(3)を用いて、前記手術器具の先端におけるモーメントF×(P-P)と、前記手術器具の外力作用点におけるモーメントF×(P-P)と、前記手術器具の基端におけるモーメントMとの合計がゼロとなるように、前記外力作用点Pを算出することを特徴とする請求項1に記載の手術用ロボット。
【数2】



【請求項3】
前記接触判定手段は、
前記外力作用点の変化量が予め設定された閾値を超えたか否かを判定し、
前記外力作用点の変化量が前記閾値を超えた場合、前記手術器具の先端から基端までの間に物体が接触したと判定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の手術用ロボット。

【請求項4】
前記手術器具は、鉗子であり、
前記鉗子を開閉させるエアシリンダと、
前記エアシリンダを加圧又は減圧するサーボバルブと、をさらに備え、
前記第1測定手段は、前記エアシリンダの圧力変化により、前記鉗子の先端に加わる力を測定する圧力センサであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の手術用ロボット。

【請求項5】
前記外力作用点算出手段は、前記ロボットアームが配置された空間の基底平面毎に、前記基底平面上の直線と前記外力作用点の基底平面上の写像との交点に前記手術器具の姿勢を示す重み付けを行って、前記外力作用点の推定値をさらに算出し、
前記接触判定手段は、前記外力作用点の代わりに前記外力作用点の推定値を用いて、前記手術器具の先端から基端までの間に物体が接触したか否かを判定することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の手術用ロボット。
産業区分
  • 治療衛生
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013245948thum.jpg
出願権利状態 登録
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