醫療用機械手和醫療用機械手控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通過被插入到身體中而使用的醫療用機械手以及控制該醫療用機械手的醫療用機械手控制方法。
[0002]要求了于2013年2月25日臨時申請的美國專利臨時申請N0.61/768，720的優先權，該美國專利臨時申請的內容通過引用被并入到本文中。
【背景技術】
[0003]近年來，為了節省醫療設施中的人力，已考慮使用機器人的醫學治療(treatment)。特別是，在外科領域，已提出了各種醫療用機械手系統，通過這些醫療用機械手系統，使用多自由度(多關節)機械手來治療患者。
[0004]例如，在專利文件I中公開的外科治療裝置中，在導向管的遠端(distal end)(插入部)布置有攝像系統的相機頭。第一工作儀器和第二工作儀器(治療部)在攝像系統的視野內從導向管的遠端延伸。所允許的容積被確定為與視野的邊界相對應。外科治療裝置的控制系統阻止兩個工作儀器的所有部件移動超出所允許的容積。因此，由于外科醫生可以看到工作儀器的所有移動部件，因此外科醫生可以移動兩個工作儀器而不接觸周圍組織。由工作儀器正移動的邊界來確定儀器容積。控制系統在儀器容積內允許的容積的區域中移動兩個工作儀器。
[0005]當朝關于導向管的遠端側插入攝像系統時，攝像系統的視野的邊界(即，所允許的容積)也移動到遠端側，并且兩個工作儀器的一部分被放置在攝像系統的視野的外面。
[0006]現有技術文件
[0007]專利文件
[0008][專利文件I]美國專利申請，公開號:2008/0065109
【發明內容】
[0009]技術問題
[0010]然而，在相關技術中的外科治療裝置中，治療部被布置成從插入部的遠端延伸。因此，如果插入部的遠端側以旋轉(swiveling)運動方式移動，則治療部可能與在該治療部的附近的組織等接觸。
[0011]為了解決上述問題，本發明的目的在于提供能夠在通過被插入到身體中來使用醫療用機械手時抑制與周圍組織的接觸的醫療用機械手、以及醫療用機械手控制方法。
[0012]為了解決所述問題，本發明提出了下面的解決方案。
[0013]根據本發明的第一方面，提供了一種醫療用機械手，該醫療用機械手包括:插入部，其被構造成插入到身體中；治療部，其設置在所述插入部的遠端部上；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，當所述控制部從所述操作部接收到用于使所述插入部移動的指令時，使所述治療部縮回到近端(proximal end)偵!|。
[0014]根據本發明的第二方面，在根據本發明的第一方面的醫療用機械手中，僅當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的指令時，所述控制部可以使所述治療部移動到所述近端側。
[0015]根據本發明的第三方面，在根據本發明的第一方面或第二方面的醫療用機械手中，當所述治療部移動到所述近端側時，所述控制部可以使所述治療部的遠端部移動到與距離在所述控制部接收到指令時的所述治療部的所述遠端部的位置相比更靠近所述近端側。
[0016]根據本發明的第四方面，在根據本發明的第三方面的醫療用機械手中，當所述控制部接收到指令時，所述控制部可以存儲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線的位置，并且在保持將所述治療部布置在所述布置基準線上的狀態的同時，所述控制部可以使所述治療部移動到所述近端側。
[0017]根據本發明的第五方面，在根據本發明的第一方面至第三方面中的任一方面的醫療用機械手中，當所述控制部接收到指令時，在使所述治療部移動到所述近端側之前，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端側的直線形狀。
[0018]根據本發明的第六方面，在根據本發明的第三方面的醫療用機械手中，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端表面處具有開口，所述治療部可以插入到所述通道中，能夠向前和縮回移動，并且當所述控制部接收到指令時，所述控制部可以使所述治療部移動，以使整個所述治療部容納在所述通道內部。
[0019]根據本發明的第七方面，在根據本發明的第一方面至第六方面中的任一方面的醫療用機械手中，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。
[0020]根據本發明的第八方面，在根據本發明的第一方面至第六方面中的任一方面的醫療用機械手中，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。
[0021]根據本發明的第九方面，在根據本發明的第一方面至第八方面中的任一方面的醫療用機械手中，所述控制部可以執行控制，使得當由指令指示的所述插入部的移動量增加時，所述治療部朝所述近端側的移動量增加。
[0022]根據本發明的第十方面，在根據本發明的第一方面至第九方面中的任一方面的醫療用機械手中，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的指令，也不使所述治療部移動到所述近端側，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]根據本發明的第十一方面，在根據本發明的第一方面至第十方面中的任一方面的醫療用機械手中，可以在所述插入部的所述遠端部上設置有攝像部，所述攝像部具有能夠獲得在視野范圍內的對象(subject)的圖像的攝像單元，當所述控制部接收到指令時，可以將所述治療部的遠端布置在所述攝像單元的所述視野范圍內，當接收到指令時，所述控制部可以存儲作為所述攝像單元的所述視野范圍的初始視野范圍，所述控制部可以開始所述插入部的移動，并且當所述治療部的所述遠端到達所述初始視野范圍的邊緣部分時，所述控制部可以停止所述插入部的移動。
[0024]根據本發明的第十二方面，在根據本發明的第七方面的醫療用機械手中，所述醫療用機械手還可以包括攝像部，所述攝像部包括:攝像部主體，其設置成從所述插入部的遠端表面伸出；以及攝像單元，其設置在所述攝像部主體的遠端部中并且能夠獲得對象的圖像，并且當所述治療部移動到所述近端側，使得所述治療部的遠端到達所述攝像部的在所述插入部的軸線的方向上的遠端的位置時，所述控制部可以停止所述治療部的所述縮回操作。
[0025]根據本發明的第十三方面，提供了一種控制醫療用機械手的醫療用機械手控制方法，該醫療用機械手包括:插入部，其被構造成插入到身體中；治療部，其設置在所述插入部的遠端部上；以及操作部，其操作所述插入部，該方法包括以下處理:當從所述操作部接收到用于使所述插入部移動的指令時，使所述治療部移動到近端側。
[0026]根據本發明的第十四方面，在根據本發明的第十三方面的醫療用機械手中，僅當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的指令時，可以使所述治療部移動到所述近端側。
[0027]依照根據相應方面的醫療用機械手和醫療用機械手控制方法，當接收到用于使內窺鏡插入部彎曲的操作指令時，內窺鏡控制部使夾持(grasping)鉗移動到近端側。因此，當內窺鏡插入部的遠端側彎曲時，夾持鉗的旋轉范圍變窄。因此，能夠阻止夾持鉗與周圍組織等接觸。
【附圖說明】
[0028]圖1是例示了根據本發明的第一實施方式的醫療用機械手的總圖。
[0029]圖2是例示了醫療用機械手的框圖。
[0030]圖3是醫療用機械手的內窺鏡插入部的一部分斷裂的側視圖。
[0031]圖4是例示了在醫療用機械手的控制方法中，輸出用來改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過程的流程圖。
[0032]圖5是例示了醫療用機械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時間的遠端位置以及內窺鏡插入部的彎曲角度。
[0033]圖6是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0034]圖7是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0035]圖8是例示了根據本發明的第一實施方式的修改示例的醫療用機械手的控制方法的圖。
[0036]圖9是例示了醫療用機械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時間的遠端位置以及內窺鏡插入部的彎曲角度。
[0037]圖10是例示了根據本發明的第二實施方式的醫療用機械手的內窺鏡插入部的一部分斷裂的側視圖。
[0038]圖11是例示了在醫療用機械手的控制方法中，輸出用于改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過程的流程圖。
[0039]圖12是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0040]圖13是例示了在根據本發明的第三實施方式的醫療用機械手的控制方法中，輸出用于改變彎曲部的角度的操作指令的情況的過程的流程圖。
[0041]圖14是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0042]圖15是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0043]圖16是例示了根據本發明的第四實施方式的醫療用機械手的內窺鏡插入部的一部分斷裂的側視圖。
[0044]圖17是例示了通過醫療用機械手的攝像單元獲得圖像的示例的圖。
[0045]圖18是例示了醫療用機械手的控制方法的圖，其示出了夾持鉗隨時間的遠端位置以及內窺鏡插入部的彎曲角度。
[0046]圖19是例示了根據本發明的第五實施方式的醫療用機械手的內窺鏡插入部的一部分斷裂的側視圖。
[0047]圖20是例示了醫療用機械手的框圖。
[0048]圖21是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0049]圖22是例示了醫療用機械手的控制方法的圖。
[0050]圖23是例示了根據本發明的修改示例的實施方式的醫療用機械手的操作的圖。
[0051]圖24是例示了根據本發明的修改示例的實施方式的醫療用機械手的操作的圖。
[0052]圖25是例示了根據本發明的修改示例的實施方式的操作臂的移動量與夾持鉗到近端側的移動量之間的關系的示例的圖。
[0053]圖26是例示了根據本發明的修改示例的實施方式的操作臂的移動量與夾持鉗到近端側的移動量之間的關系的另一個