[发明专利]手术支持装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程地操纵的手术支持装置及其控制方法。

本申请要求于2012年2月27日提交的日本专利申请No.2012-040011以及于2011年8月4日提交的美国临时专利申请No.61/515203的优先权，通过引用将这些专利申请的内容并入本文。

背景技术

传统上，将具有主机械手（master manipulator）和从机械手（slave manipulator）的主从式手术支持装置称为手术支持装置，主机械手由操作者来操纵，从机械手基于从主机械手输出的信号运动。

已知使用检测操作者的手的位置和取向以及打开和闭合状态的跟踪装置使得手术支持装置工作（例如，参见专利文献1）。

在专利文献1中描述的跟踪装置包括：手套，所述手套上附接有多个标记；以及检测器，所述检测器检测所述标记的位置。因此，当操作者戴上附接有多个标记的手套并且移动他/她的手时，可以使得从机械手基于手的位置和取向以及打开和闭合状态来工作。

引用列表

专利文献

[专利文献1]美国专利公开No.2011/0118753

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1中所描述的跟踪装置中，手的位置和取向以及打开和闭合状态是基于附接到手套的所有标记的相对位置关系来计算的。由于手的位置、取向以及打开和闭合状态相对于多个所检测的标记是独立的并且是计算出的，因此计算量增加。当采用模式匹配技术来减少计算负荷时，根据手指或手掌的弯曲状态存在所述标记的位置关系的许多模式并且因此应当预先准备大量的模式。

由于具有相同构造的多个标记附接至手套，因此这些标记可能被错误地识别并且可能发生针对手术支持装置的错误输入。

考虑到上述情况而做出本发明，并且本发明的目的在于提供一种手术支持装置及其控制方法，该手术支持装置能够利用简单的构造准确地远程输入操纵。

问题的解决方案

为了实现上述目的，本发明提供了如下装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种手术支持装置，所述手术支持装置包括：操纵输入单元，所述操纵输入单元基于来自操作者的输入来输出操纵命令；以及动作单元，所述动作单元基于所述操纵命令使手术器械运动，所述操纵输入单元包括：被检测体，所述被检测体由所述操作者把持；以及检测装置，所述检测装置检测所述被检测体，所述被检测体包括：主体部分，所述主体部分上布置有第一标记，所述第一标记由所述检测装置检测；操纵部分，所述操纵部分被布置在所述主体部分中并且由所述操作者来操纵；以及第二标记，所述第二标记被布置在所述主体部分和所述操纵部分中的至少一个中。所述第二标记的状态响应于对所述操纵部分的操纵来改变。所述检测装置至少使用所述第一标记来计算能够确定所述被检测体的位置和取向的信息并且至少使用所述第二标记来计算能够确定所述操纵部分的操纵输入状态的信息，并且所述操纵输入单元基于由所述检测装置计算的结果将用于使得所述手术器械运动的命令作为操纵命令输出到所述动作单元，由此基于所述被检测体的所述位置和所述取向以及所述操纵输入状态来控制所述手术器械的动作。

根据本发明的第二方面的手术支持装置，在第一方面中，所述操纵部分可移动地连接到所述主体部分，所述第二标记被布置在所述操纵部分中，并且所述检测装置至少使用所述第一标记来计算所述主体部分的位置和取向并且基于所述第二标记的位置来计算所述操纵部分的所述操纵输入状态。

根据本发明的第三方面的手术支持装置，在第二方面中，所述操纵部分能够相对于所述主体部分打开和闭合。

根据本发明的第四方面的手术支持装置，在第一至第三方面中，所述第一标记所在的第一位置和所述第二标记所在的第二位置彼此不同，除了所述第一位置与所述第二位置以外，所述第一标记与所述第二标记在至少一个事项方面不同，并且所述检测装置基于所述事项在所述第一标记与所述第二标记之间进行区分。

根据本发明的第五方面的手术支持装置，在第一至第三方面中，仅所述第一标记所在的第一位置和所述第二标记所在的第二位置彼此不同，并且所述检测装置仅基于所述第一标记的所述第一位置与所述第二标记的所述第二位置之间在所述操纵输入单元上的相对位置关系在所述第一标记与所述第二标记之间进行区分。

根据本发明的第六方面的手术支持装置，在第三方面中，所述检测装置使用所述第一标记与所述第二标记两者来计算所述主体部分的所述位置和所述取向以及所述操纵输入状态。