医疗支撑臂系统和控制装置制造方法及图纸

[问题]需要一种用于控制支撑斜视内窥镜的臂的技术，以便在使用臂时保持手眼协调。[解决方案]该医疗支撑臂系统设置有多关节臂和控制单元，所述多关节臂支撑在外科手术区域中获取观察目标的图像的内窥镜，所述控制单元基于对应于内窥镜的镜筒轴的真实连杆和对应于内窥镜的光轴的虚拟连杆之间的关系来控制多关节臂。

Medical support arm system and control device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】医疗支撑臂系统和控制装置
本公开内容涉及一种医疗支撑臂系统和一种控制装置。
技术介绍
传统上，例如，专利文献1描述了在医疗观察装置中的包括捕获手术部位的图像的成像单元和保持单元的配置，该成像单元连接到该保持单元，并且以可操作的方式设置有旋转轴，其具有至少六个自由度，其中，旋转轴中的至少两个轴是基于旋转轴的状态被控制为驱动的主动轴，并且旋转轴中的至少一个轴是根据与外部接触的直接操作而旋转的被动轴。引用列表专利文献专利文献1：国际公开号2016/017532
技术实现思路
本专利技术要解决的问题顺便提及，在插入人体的内窥镜中，即使在观察目标的前方有障碍物，也可以通过使用斜视内窥镜来观察该观察目标，而不会被障碍物阻挡。然而，在使用斜视内窥镜的情况下，需要保持手眼协调。因此，在使用臂支撑斜视内窥镜的情况下，需要提供一种用于控制臂以保持手眼协调的技术。问题的解决方案根据本公开内容，提供了一种医疗支撑臂系统，包括：铰接臂，被配置为支撑在手术区域中获取观察目标的图像的内窥镜；以及控制单元，被配置为基于对应于内窥镜的镜筒轴的真实连杆和对应于镜筒光轴的虚拟连杆之间的关系来控制铰接臂。本专利技术的效果如上所述，根据本公开内容，在使用臂支撑斜视内窥镜的情况下，可以控制臂，以保持手眼协调。注意，上述效果不必受到限制，并且除了上述效果之外或者代替上述效果，可以发挥本说明书中描述的任何效果或者可以从本说明书中理解的其他效果。附图说明[图1]是示出根据本公开内容的技术可应用的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的示图；[图2]是示出图1中示出的摄像头和CCU的功能配置的示例的方框图；[图3]是示出根据本公开内容实施例的医疗支撑臂装置的配置示例的透示图；[图4]是用于描述根据本公开内容实施例的理想接合控制的说明图；[图5]是示出根据本公开内容实施例的机械臂控制系统的配置示例的功能方框图；[图6]是示出根据本公开内容实施例的斜视内窥镜的配置的示意图；[图7]是示出斜视内窥镜和前视内窥镜的比较的示意图；[图8]是示出斜视内窥镜通过腹壁插入人体并对观察目标进行观察的状态的示意图；[图9]是示出斜视内窥镜通过腹壁插入人体并对观察目标进行观察的状态的示意图；[图10]是用于描述斜视内窥镜的光轴的示图；[图11]是用于描述斜视内窥镜的操作的示图；[图12]是用于描述建模和控制的示图；[图13]是示出在全身协调控制的扩展应用于六轴臂和斜视内窥镜单元的情况下的连杆配置的示例的示图；[图14]是示出在全身协调控制的扩展应用于六轴臂和斜视内窥镜单元的情况下的连杆配置的示例的示图；[图15A]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第一示例的示图；[图15B]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第一示例的示图；[图16A]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第二示例的示图；[图16B]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第二示例的示图；[图17A]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第三示例的示图；[图17B]是示出适用于本实施例的斜视内窥镜的第三示例的示图；[图18]是用于描述斜视角固定的斜视内窥镜的示图；[图19]是用于描述考虑到斜视角固定的斜视内窥镜的变焦操作的虚拟旋转连杆的更新的示图；[图20]是用于描述考虑到斜视角可变的斜视内窥镜的变焦操作的虚拟旋转连杆的更新的示图。具体实施方式将参考附图详细描述本公开内容的有利实施例。注意，在本说明书和附图中，通过提供相同的符号，省略了具有基本相同功能配置的配置元件的冗余描述。注意，将按以下顺序给出描述。1.内窥镜系统的配置示例2.支撑臂装置的具体配置示例3.斜视内窥镜的基本配置4.根据本实施例的臂支撑斜视内窥镜的控制5.虚拟连杆的设置6.结论<<1.内窥镜系统的配置示例>>图1是示出根据本公开内容的技术可应用的内窥镜手术系统5000的示意性配置的示例的示图。图1示出了操作者(外科医生)5067正在使用内窥镜外科系统5000对病床5069上的患者5071进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统5000包括内窥镜5001、其他手术工具5017、支撑内窥镜5001的支撑臂装置5027以及其中安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车5037。在内窥镜手术中，称为套管针(5025a至5025d)的多个圆柱形穿刺器械穿刺到腹壁中，而不是切开腹壁并打开腹部。然后，内窥镜5001的镜筒5003和其他手术工具5017通过套管针5025a至5025d插入患者5071的体腔中。在所示的示例中，作为其他手术工具5017，气腹管5019、能量治疗工具5021和镊子5023插入患者5071的体腔中。此外，能量治疗工具5021是用于利用高频电流或超声波振动执行组织切开和分离、血管密封等的治疗工具。注意，所示的手术工具5017仅仅是示例，并且通常在内窥镜手术中使用的各种手术工具(例如，镊子和牵开器)可以用作手术工具5017。将由内窥镜5001捕获的患者5071体腔内的手术部位的图像显示在显示装置5041上。例如，操作者5067在实时观察显示装置5041上显示的手术部位的图像的同时，使用能量治疗工具5021和镊子5023来执行治疗，例如，移除患部。注意，在手术期间，由操作者5067、助手等支撑气腹管5019、能量治疗工具5021和镊子5023，但是省略了图示。(支撑臂装置)支撑臂装置5027包括从基座单元5029延伸的臂单元5031。在所示的示例中，臂单元5031包括接合单元5033a、5033b和5033c以及连杆5035a和5035b，并且在臂控制装置5045的控制下被驱动。内窥镜5001由臂单元5031支撑，并且控制内窥镜5001的位置和姿态。通过该控制，可以实现内窥镜5001的位置的稳定固定。(内窥镜)内窥镜5001包括镜筒5003和摄像头5005。将距离镜筒5003的远端具有预定长度的区域插入患者5071的体腔中。摄像头5005连接到镜筒5003的近端。在示出的示例中，示出了被配置为包括硬镜筒5003的所谓硬内窥镜的内窥镜5001。然而，内窥镜5001可以被配置为包括软镜筒5003的所谓软内窥镜。在镜筒5003的远端设置有适配物镜的开口部分。光源装置5043连接到内窥镜5001，并且由光源装置5043生成的光通过在镜筒5003内部延伸的光导而被引导到镜筒5003的远端，并且患者5071体腔中的观察目标被通过物镜的光照射。注意，内窥镜5001可以是前视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。光学系统和成像元件设置在摄像头5005内部，并且来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统会聚到成像元件。观察光被成像元件光电转换，并且生成对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。图像信号作为原始数据被发送到相机控制单元(CCU)5039。注意，摄像头5005具有通过适当驱动光学系统来调节放大率和焦距的功能。注意，例如，可以在摄像头5005中设置多个成像元件，以支持三维(3D)显示等。在这种情况下，在镜筒5003内部设置有多个中继光学系统，以将观察光引导到多个成像元件中的每一个。(安装在推车中的各种装置)CCU5039包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并集中控制内窥镜5001和显示装置5041的操作。具体地，CCU50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医疗支撑臂系统，包括：铰接臂，被配置为支撑对手术区域中的观察目标的图像进行获取的内窥镜；以及控制单元，被配置为基于对应于所述内窥镜的镜筒轴的真实连杆和对应于所述内窥镜的光轴的虚拟连杆之间的关系来控制所述铰接臂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 JP 2017-0362601.一种医疗支撑臂系统，包括：铰接臂，被配置为支撑对手术区域中的观察目标的图像进行获取的内窥镜；以及控制单元，被配置为基于对应于所述内窥镜的镜筒轴的真实连杆和对应于所述内窥镜的光轴的虚拟连杆之间的关系来控制所述铰接臂。2.根据权利要求1所述的医疗支撑臂系统，进一步包括：虚拟连杆设置单元，被配置为设置所述虚拟连杆。3.根据权利要求2所述的医疗支撑臂系统，其中，所述虚拟连杆设置单元基于所述内窥镜的规格设置所述虚拟连杆。4.根据权利要求3所述的医疗支撑臂系统，其中，所述内窥镜的规格包括所述内窥镜的结构规格和所述内窥镜的功能规格中的至少一个。5.根据权利要求4所述的医疗支撑臂系统，其中，所述结构规格包括所述内窥镜的斜视角和所述内窥镜的尺寸中的至少一个，所述功能规格包括所述内窥镜的焦距。6.根据权利要求3所述的医疗支撑臂系统，其中，所述虚拟连杆设置单元识别对应于所述内窥镜的内窥镜ID并获取对应于所识别的所述内窥镜ID的所述内窥镜的规格。7.根据权利要求6所述的医疗支撑臂系统，其中，所述虚拟连杆设置单元识别写入所述内窥镜的存储器中的所述内窥镜ID。8.根据权利要求6所述的医疗支撑臂系统，其中，所述虚拟连杆设置单元基于来自用户的输入信息来识别所述内窥镜ID。9.根据权利要求2所述的医疗支撑臂系统，其中，所述虚拟连杆设置单元基于从传感器获得的、从所述内窥镜的远端到所述观察目标的距离或方向来设置所述虚拟连杆。10.根据权利要求9所述的医疗支撑臂系统，其中，在经由输入装置输入要由显示装置显示的图像的坐标的情况下，所述虚拟连杆设置单元基于所述坐标来确定所述观察目标，并且所述虚拟连杆设置单元基于从所述观察目标到所述内窥镜的远端的距离或方向来设置所述虚拟连杆。11.根据权利要求10所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田康宏，宫本敦史，长阪宪一郎，薄井优，黑田容平，长尾大辅，新井淳，福岛哲治，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP