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DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING EXTERNAL FORCE, AND COMPUTER PROGRAM UPDATE_EN

Patent code P180015589
File No. 4955
Posted date Nov 22, 2018
Application number P2015-120581
Publication number P2017-000623A
Patent number P6648883
Date of filing Jun 15, 2015
Date of publication of application Jan 5, 2017
Date of registration Jan 20, 2020
Inventor
  • (In Japanese)中尾 恵
  • (In Japanese)松田 哲也
  • (In Japanese)坂田 良平
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING EXTERNAL FORCE, AND COMPUTER PROGRAM UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an external force estimation device capable of estimating an external force applied to the whole of an elastic body, from local displacement information of the elastic body.
SOLUTION: An external force estimation device 12 includes an acquisition part 21 that acquires displacement information from a partial area of an elastic body to which a sparse external force is applied, and an estimation part 22 that estimates the external force by applying l1 reconstruction to a relational expression based on a finite element method using the displacement, rigidity information of the elastic body and the external force applied to the elastic body to convert it to an optimization problem.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、患者への侵襲を少なくし術後のQOL向上等を図ることを目的として、体に形成した小さな穴から内視鏡カメラや術具等を挿入し、内視鏡カメラで術野を確認しながら術具により手術を行う内視鏡下手術が数多く実施されている。また、最近では、遠隔からの操縦によってロボットに術具を操作させるロボット手術も実施されてきている。

しかし、内視鏡下手術やロボット手術においては、術野が狭いために手術対象となる臓器の全体像を視認することができない。また、ロボット手術においては、鉗子を用いて臓器に力を加えたとしてもその反力が術者へは提示されないので、術者は、狭い術野の中で臓器の変形を確認しながら臓器にかかる力を想像しなければならない。そのため、鉗子から臓器に過剰な力が加わって臓器や血管を傷つけてしまうおそれがあり、術具の操作には熟練した技能が求められる。
このような実情に鑑み、鉗子に加わる力を計測し、手術の技能分析に役立てる研究が行われている(例えば、非特許文献1参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、外力推定装置及び方法、並びにコンピュータプログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
スパース性を有する外力が付与される弾性体における視認可能な第1領域と視認不能な第2領域のうち、前記第1領域の第1変位の情報を取得する取得部と、
前記弾性体を表す所定のメッシュモデルにおいて、前記第1領域の第1変位と、前記第1領域の第1外力及び前記第2領域の第2外力との間に成立する有限要素法の関係式に、l1再構成を適用して最適化問題に変換することにより、前記第1外力及び前記第2外力の双方を推定する推定部と、を備えている、外力推定装置。

【請求項2】
 
前記推定部は、
推定された前記第2外力を用いて、前記第2領域の第2変位を推定する、請求項1に記載の外力推定装置。

【請求項3】
 
前記弾性体に付与された既知の外力と、前記推定部が推定した前記第1外力との差に基づいて、前記メッシュモデルの剛性情報を修正する修正部を更に備えている、請求項1又は2に記載の外力推定装置。

【請求項4】
 
コンピュータが、スパース性を有する外力が付与される弾性体における視認可能な第1領域と視認不能な第2領域のうち、前記第1領域の第1変位の情報を取得するステップと、
前記コンピュータが、前記弾性体を表す所定のメッシュモデルにおいて、前記第1領域の第1変位と、前記第1領域の第1外力及び前記第2領域の第2外力との間に成立する有限要素法の関係式に、l1再構成を適用して最適化問題に変換することにより、前記第1外力及び前記第2外力の双方を推定するステップとを含む、外力推定方法。

【請求項5】
 
スパース性を有する外力が付与される弾性体における視認可能な第1領域と視認不能な第2領域のうち、前記第1領域の第1変位の情報を取得する機能、及び、
前記弾性体を表す所定のメッシュモデルにおいて、前記第1領域の第1変位と、前記第1領域の第1外力及び前記第2領域の第2外力との間に成立する有限要素法の関係式に、l1再構成を適用して最適化問題に変換することにより、前記第1外力及び前記第2外力の双方を推定する機能を、コンピュータに実現させるコンピュータプログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015120581thum.jpg
State of application right Registered
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