(57)【要約】  本発明は、ジェスチャを検出するデバイス、システム及び方法に関する。当該デバイス、システム及び方法は、ユーザをトラックしてモニタリングするための光学的形状感知デバイスを使用する。これにより、異なる設定において、人について障害のないロバストなトラッキングが可能になる。当該デバイス、システム及び方法は医療施設において特に有用である。
2015525303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタされる、例えば医療関係者等の人によって着用される衣服であって、
当該衣服の一部の形状の変化及び／又は動きが光形状感知デバイスにおける形状変化として反映されるように、当該衣服に一体化され、当該衣服を通して実行される光形状感知デバイス
を備え、前記光形状感知デバイスは、動きをモニタリングするよう当該衣服に一体化される、衣服。
【請求項２】
前記光形状感知デバイスは、該デバイスの長さに対して比較的小さい断面を有する可撓体を備え、
前記光形状感知デバイスは、基準に対して可撓体の形状を決定するように構成され、前記光形状感知デバイスは、その構成に基づいて情報を収集して、前記可撓体の動き及び／又は現在の形状をトラックするように構成される、請求項１に記載の衣服。
【請求項３】
前記光形状感知デバイスは、当該衣服を着用している人の体肢に対応する当該衣服の部分に一体化される、請求項１に記載の衣服。
【請求項４】
当該衣服は手術衣であり、前記光形状感知デバイスは該手術衣の一方の腕に配置される、請求項１に記載の衣服。
【請求項５】
前記光形状感知デバイスを、前記光形状感知デバイスからの位置情報に基づいてジェスチャイベントを生成する制御コンピューティングデバイスに接続するコネクタを更に備える、請求項１に記載の衣服。
【請求項６】
手術器具であって、
当該手術器具内に配置され、基準に対して当該手術器具の形状及び位置を決定するように構成される光形状感知デバイス
を備え、前記光形状感知デバイスは、治療中にその構成に基づいて情報を収集するように構成される、手術器具。
【請求項７】
当該手術器具は、カテーテル及び／又はガイドワイヤを含む柔軟な器具である、請求項６に記載の手術器具。
【請求項８】
前記光形状感知デバイスからの位置情報に基づいてジェスチャイベントを生成する制御コンピューティングデバイスを接続するためのコネクタを更に備える、請求項６に記載の手術器具。
【請求項９】
ジェスチャパターン認識システムであって、
モニタされる人によって着用される衣服を備え、該衣服は、
該衣服の一部の形状の変化及び／又は動きが光形状感知デバイスにおける形状変化として反映されるように、該衣服に一体化されて該衣服を通して実行される光形状感知デバイスを備え、該光形状感知デバイスは、動きをモニタリングするよう前記衣服に一体化され、当該ジェスチャパターン認識システムは、前記光形状感知デバイスから信号を受信するプロセッサを備え、当該ジェスチャパターン認識システムは、前記光形状感知デバイスからの前記信号に基づいてジェスチャイベントを生成する、ジェスチャパターン認識システム。
【請求項１０】
ジェスチャパターン認識システムであって、
手術器具であって、該手術器具内に配置され、基準に対して該手術器具の形状及び位置を決定するように構成される光形状感知デバイスを備えた手術器具を備え、前記光形状感知デバイスは、当該ジェスチャパターン認識システム内のプロセッサに接続されて、前記光形状感知デバイスからの信号に基づいて治療中の前記手術器具の構成に関して情報を収集し、当該ジェスチャパターン認識システムは、前記信号に基づいてジェスチャイベントを作成する、ジェスチャパターン認識システム。
【請求項１１】
光形状感知デバイスを有する物体を備えるジェスチャパターン認識システムを制御する方法であって、前記ジェスチャパターン認識システムは、基準に対して前記物体の形状及び／又は位置を決定するように構成され、当該方法は、
前記物体のジェスチャパターンを検出するステップと、
前記物体の前記ジェスチャパターンが、認識されたジェスチャパターンのセットのうちの１つに対応するかどうかを判断し、前記ジェスチャパターンが認識される場合、認識されたジェスチャに基づいてジェスチャイベントを生成するステップと、
前記ジェスチャイベントに基づいてデバイスを動作させるステップと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記物体は衣服であり、前記光形状感知デバイスは該衣服に一体化されるか装着され、当該方法は、前記衣服を着用している人のジェスチャパターンを検出するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記物体は、手術器具内に配置され、かつ基準に対して手術器具の形状及び位置を決定するように構成される光形状感知デバイスを備えた手術器具であり、前記光形状感知デバイスは、治療中にその構成に基づいて情報を収集するように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ジェスチャパターンを検出するステップは、離散イベント並びに／あるいは速度及び／又は加速度を含む定量的メトリクスを検出することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記離散イベントを検出することは、前記物体を着用している人の体肢の動きを検出することを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェスチャ制御システム及び方法に関する。特に、本発明は、医療施設において使用するためのジェスチャ制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータと対話をすることは、マウスやキーボードを使用することを含め、多くの方法で行うことができる。しかしながら、一部の状況では、非接触型の制御ユニットを使用することが好ましい。そのような制御システムは音声制御システムの可能性があるが、音声制御は常に十分に正確かつ的確ではないことがある。本発明の発明者は、改善された制御システム及び方法が利点を有することを理解し、本発明を考案した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オペレータのジェスチャを使用して画像化システム及び他の医療デバイスを制御するためのシステムのロバスト性は、センサデータの量及びセンサのタイプに依存する。現在のジェスチャ制御方法には欠点があり、例えばカメラベースのシステムでは視線（line-of-sight）を必要とし、超音波ベースのシステムは近距離にしか有効でない。別の限定要因は、ほとんどのセンサアプローチにとって、例えばオペレータの腕全体をトラックするのは難しいことである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、特にオペレータの体肢（extremity）、例えば腕、頭、手、指をトラックする光形状感知対応型の衣服（garment）、又は任意の光形状感知対応型のデバイス、好ましくはシステムの組み合わせで用いられるデバイスを目的とし、この場合、パターン認識スキームを適用して、リアルタイムでのイベントの検出のために記録されたジェスチャを評価する。
【０００５】
非接触型の制御により、例えばコンピュータのようなデバイスへの正確かつロバストな入力を可能にする、制御システムを実現することは有利であろう。
【０００６】
一般に、本発明は、好ましくは、上述の短所のうちの１つ又は複数を個々に又は任意の組み合わせで軽減又は緩和するか、解消することに努める。特に、本発明の目的は、先行技術の上述の課題又は他の課題を解決する方法を提供することにあり得る。
【０００７】
これらの考慮事項の１つ又は複数により良く対処するために、本発明の第１の態様では、例えば医療関係者等のモニタリングされる人によって着用される衣服が提示される。この衣服は、該衣服に装着されて該衣服を通して実行される光形状感知デバイスを備え、これにより、該衣服の一部の形状の変化及び／又は動きが、光形状感知デバイス内の形状変化として反映され、光形状感知デバイスは、動きをモニタリングするように、衣服に縫い付けられるか装着される。
【０００８】
トラック可能な形状感知デバイスを組み込むか装着させた衣服を用いることによって、視線を必要とするカメラベースのシステム及び近距離にのみ有効な超音波ベースのシステムの欠点が解消される。克服すべき別の限定要因は、ほとんどのセンサアプローチにとって、例えばオペレータの腕全体をトラックすることが難しいことである。本発明によって、腕全体をトラックすることが可能になる。これは、ジェスチャのより正確な認識を可能にする。さらに、ジェスチャコマンドは、腕の幾つかの部分の動き、例えば腕及び／又は手の上部と下部による組み合わせを含み得ることも考慮される。衣服は、その衣服を着用している人についてロバストな方法でのモニタリングを可能にする。この衣服は、該衣服を着用している人の移動パターンの認識の可能性を提供し、これにより、人が非接触方法で機器と対話することが可能になる。
【０００９】
衣服又は器具を使用して、これには限られないが、例えば表示されている画像を着用者が変更又は操作することができる画像化システム、例えばカテーテルや介入又は手術用のプローブ又はロボットのような手術器具、造影剤用の注入器、画面上に表示されているデータセット、あるいは外科医がデバイスを制御するのにそのデバイスに触れる必要なく、容易かつ直感的な方法で操作することを望み得る任意の他の器具又は機器を含め、が画像化システムを含む、機器の範囲を制御することができる。更なる例は以下で提示される。
【００１０】
本発明は、ジェスチャ解釈及びコマンド実行を確認するオーディオ及び／又はビジュアル及び／又は触覚フィードバックを含んでもよい。さらに、システム、衣服、器具及び方法は、介入処置中にジェスチャ制御状態のオンとオフをトグルするモード切替を用いてもよい。また、認識されたコマンドを実行する前に確認ステップを使用してもよい。
【００１１】
上記衣服を医療施設、特に手術用の設定において使用するとき、該衣服は、ワークステーションを見ることを担当している医療スタッフとの対話が低減されるために、直感的な制御及び改善されたワークフローを提供する。現に、システムは、例えば一般的にジェスチャによって制御される画像ブラウザを含む、医療画像化により良く適していると考えられる。これは、限定ではないが、例えば手術又は他の医療手続を受けている又は受けることが予定されている患者のＣＴ、ＭＲＩ、Ｘ線、高音波画像化あるいはライブＸ線意画像、ＭＲ画像、ＣＴ画像、超音波画像を含め、事前記録される事前の介入処置による画像化とすることができる。
【００１２】
一実施形態において、光形状感知デバイスは、該デバイスの長さに対して比較的小さい断面を有する可撓体を備え、光形状感知デバイスは、基準に対して可撓体の形状を決定するように構成され、光形状感知デバイスは、その構成に基づいて情報を収集して、可撓体の動き及び／又は現在の形状をトラックするように構成される。光形状感知デバイスが、可撓体を備えるとき、光形状感知デバイスは、増加された強さを有しつつ、衣服を着用している人の動きを追うことができる。
【００１３】
有利には、光形状感知デバイスは、その衣服を着用している人の体肢に対応する衣服の部分に一体化される。上述のように、光形状感知デバイスは、移動する目的ではこれらが最も効率的であるので、
体肢に一体化するのが特に有益であると考えられる。体肢は、腕、頭、手並びに／あるいは１つ又複数の指を含む。人の胴体を単独でトラックすることにより、所与のコマンド又はイベントに対応する意図されてない移動パターンの検出を生じる可能性がある。胴体と１つまた複数の体肢の移動パターン認識を組み合わせることは、より多くのコマンド又はイベントを定義できるようにする広範な組み合わせを提供する。少なくとも１つの体肢をトラックすることは、制御すべきデバイスの直感的な制御を可能にする。
【００１４】
一実施形態において、上記衣服は手術衣であり、光形状感知デバイスは、その手術衣の一方の腕に配置される。手術衣として使用される衣服への光形状感知デバイスの統合は、そのような設定では無菌状態を保つのに接触を低減する必要性が非常に高いので、特に有益である。外科医と任意の機器との間の接触をなくすことは、例えばその機器の不十分な洗浄からの汚染のリスクを低減する。
【００１５】
有利には、上記衣服は、光形状感知デバイスを、該光形状感知デバイスからの位置情報に基づいてジェスチャイベントを生成する制御コンピューティングデバイスに接続するコネクタを備えてもよい。当該衣服は、有利には、コンピューティングデバイス、例えば手術用の設定で使用するための画像化デバイスのためのコマンド又は命令を生成するために使用される。
【００１６】
第２の態様は手術器具に関する。この手術器具は、当該手術器具内に配置され、基準に対して当該手術器具の形状及び位置を決定するように構成される光形状感知デバイスを備えおり、光形状感知デバイスは、治療中にその構成に基づいて情報を収集するように構成される。ジェスチャは、形状感知対応型のカテーテルを含む手術器具のような、トラックされる医療デバイスの操作を検出することに基づいて検出されることがあり、これは、例えば医師が指定のアクションを実行する場合に注入をトリガするのに使用される可能性がある。一例は、パターン認識を適用することによって検出可能な１８０度の時計回りの回転又は高速移動とすることができる。光形状感知デバイスは、この関係において、光位置感知デバイスであってもよい。
【００１７】
有利には、上記手術器具は、カテーテル及び／又はガイドワイヤを含め、柔軟な器具とすることができる。
【００１８】
一実施形態において、上記手術器具は、光形状感知デバイスからの位置情報に基づいてジェスチャイベントを生成する制御コンピューティングデバイスを接続するためのコネクタを備えてもよい。手術器具は、ジェスチャパターン認識を実行する制御コンピューティングデバイスに直接接続されてもよく、あるいは本発明の上記第１の態様に係る衣服に接続されてもよく、これによりパターン認識のためのシステムは、手術器具について記録されるパターンを、衣服を使用して検出されるパターンと相関させる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、ジェスチャパターン認識システムに関し、当該ジェスチャパターン認識システムは、モニタされる人によって着用される衣服を備える。この衣服は、該衣服に装着されて該衣服を通して実行される光形状感知デバイスを備え、これにより、該衣服の一部の形状の変化及び／又は動きが光形状感知デバイスにおける形状変化として反映される。光形状感知デバイスは、動きをモニタリングするよう衣服に縫い付けられるか装着され、当該ジェスチャパターン認識システムは、光形状感知デバイスから信号を受信し、当該ジェスチャパターン認識システムは、光形状感知デバイスからの信号に基づいてジェスチャイベントを生成する。光形状感知デバイスは、衣服を着用している人の動きのトラッキングを可能にし、システムは全体として、人がコマンド又は命令を画像表示デバイスのようなコンピューティングデバイスに発行するのを望む場合／ときに、モニタリングするために使用され得る。システムは、視線の制限がない、動きについて正確かつロバストなモニタリングを提供する。
【００２０】
本発明の第４の態様は、ジェスチャパターン認識システムに関する。当該ジェスチャパターン認識システムは、手術器具内に配置され、基準に対して手術器具の形状及び／又は位置を決定するように構成される光形状感知デバイスを備えた手術器具を備えており、光形状感知デバイスが、当該ジェスチャパターン認識システムに接続され、光形状感知デバイスからの信号に基づいて治療中の手術器具の構成に関して情報を収集し、当該ジェスチャパターン認識システムは、この信号に基づいてジェスチャイベントを作成する。光形状感知デバイスは、手術器具の動きをモニタリングするのに使用される。手術器具を操作する人が、ジェスチャイベントを作成するコマンドを発行するよう望むことがある。例として、適用するパターン認識に従ってシステムを使用することにより検出可能な時計回りの１８０度の回転や高速な移動のような指定のアクションを医師が実行した場合に、形状感知対応型のカテーテルを使用して注入をトリガすることが可能である。
【００２１】
本発明の第５の態様は、光形状感知デバイスを有する物体（object）を備えるジェスチャパターン認識システムを制御するための方法に関する。ここで、ジェスチャパターン認識システムは、基準に対して物体の形状及び／又は位置を決定するように構成され、当該方法は、物体のジェスチャパターンを検出するステップと、物体のジェスチャパターンが、認識されたジェスチャパターンのセットのうちの１つに対応するかどうかを判断し、ジェスチャパターンが認識される場合、認識されたジェスチャに基づいてジェスチャイベントを生成するステップと、ジェスチャイベントに基づいてデバイスを動作させるステップとを含む。当該方法は、光形状感知デバイスを有する衣服を着用する人のモニタリングを可能にする。当該方法は、その衣服を着用している人の移動パターンの認識を提供し、これにより、人は、機器と接触しない方法で対話することが可能になる。当該方法は、有利には、本発明の他の態様との関連で説明されるデバイス及びシステムと関連して使用され得る。
【００２２】
有利には、上記物体は衣服であり、光形状感知デバイスは該衣服に一体化されるか装着され、この場合、上記方法は、衣服を着用している人のジェスチャパターンを検出するステップを備えてもよい。ジェスチャパターンは、ジェスチャイベントを生成するのに使用され、ジェスチャイベントは、デバイスを制御するのに使用される。デバイスは、他の箇所で説明されるように画像化デバイスとすることが可能である。
【００２３】
有利には、上記物体が、手術器具内に配置される光形状感知デバイスを備え、かつ基準に対して手術器具の形状及び位置を決定するように構成される手術器具であるとき、光形状感知デバイスは、治療中のその構成に基づいて情報を収集するように構成され得る。本方法を手術器具に適用するとき、本方法は、器具のオペレータが非接触コマンドを発行するのを可能にする。コマンドは、形状感知対応型のカテーテルが、該カテーテルを介した注入をトリガすることに関連する可能性がある。
【００２４】
有利には、ジェスチャパターンを検出するステップは、離散イベント（discrete  event）並びに／あるいは速度及び／又は加速度を含む定量的メトリクスを検出することを含んでもよい。離散イベント、例えば腕が特定の方法で動くのを検出することや、手の移動パターンを検出すること等の離散イベントを適用することによって、方法は、通常は、オペレータの通常の挙動の一部ではない動きの定義を可能にする。同じことが、定量的メトリクスの検出にも当てはまる。
【００２５】
有利には、離散イベントを検出するステップは、物体を着用している人の体肢の動きを検出することを含んでもよい。説明されるように、本方法は、有利には、１つの体肢又は幾つかの体肢、例えば腕、脚、手、指、頭又はこれらの組み合わせの動きに焦点を当てることがある。
【００２６】
上記の態様の全てにおいて、以下のことが、光形状感知デバイスに当てはまることがある。
【００２７】
有利には、光形状感知デバイスは、ファイバ内の歪みを感知するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fibre  Bragg  Grating）及び／又はレイリー散乱インテロゲーションセットアップのうちの少なくとも１つを有する光ファイバを含み得る。１つ又は複数の光ファイバの使用は、デバイスを柔軟にすることが可能である。他の適切な材料又は構造も想定され得る。
【００２８】
有利には、光形状感知デバイスは、光学歪みセンサを有するより多くの光ファイバを用いるエリアを含むことによって、より高感度のエリアを含む。例えば光形状感知デバイスは、光学歪みセンサを有するある数の光ファイバが存在する、あるエリアを有し、光学歪みセンサを有する別の数の光ファイバが存在する別のエリアを有してもよく、したがって、より高感度のエリアを確立することができる。高い感度は、デバイスの位置の決定においてより良い解像度を実現するのを助けることができる。光学歪みセンサを有する１つの光ファイバを有するエリアにより第１の感度を有するエリアを定義し、光学歪みセンサを有する４つの光ファイバを有する別のエリアにより、第１の感度よりも高い第２の感度を有するエリアを定義することは有利であり得る。
【００２９】
有利には、光形状感知デバイスは、らせん形状、リング形状、直線若しくは曲線及び／又はループ形状のうちの１つ又は複数を含み得る。異なる考案は、異なる効果、例えば特定の臓器又及び／又は隆起により良く適合するという効果を提供し、特定の選択は、意図される医療上の適用に依存し得る。
【００３０】
一般に、本発明の様々な態様は、本発明の範囲内で可能な任意の方法により組み合わされ、結合され得る。これら及び他の態様、本発明の特徴及び／又は利点は、以下で説明される実施形態を参照することで明らかになり、解明されるであろう。
【００３１】
本発明の実施形態は、単に例として、図面を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明において用いられる原理の概略図である。
【図２】医療設定の概略図である。
【図３】手術器具を含むシステムの概略図である。
【図４】衣服を含むシステムの概略図である。
【図５】本発明に係る方法のステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
ジェスチャ制御は、無菌状態を保つために重要な非接触制御、直感的な制御及び改善されるワークフロー等のような利点のために、医療市場において注目を集めている。しかしながら、ジェスチャ制御のロバスト性は、センサデータの量及びセンサのタイプに依存し、例えばカメラベースのシステムでは、視線の問題が生じることがある。すなわち、カメラは、トラックされる物体に対して、例えば人の腕や手に対して何にも遮られないビューを有しなければならない。超音波ベースのシステムは、近距離の適用にのみ有効である。ほとんどのセンサアプローチにとって、例えばオペレータの腕全体をトラックすることは難しい。
【００３４】
図１は、本発明において使用される一原理を概略的に図示しており、ここでは、光ファイバが、光形状感知デバイスとして使用される。実施において、光ファイバ２０は、伸長デバイス（elongated  device）を光学的にトラックするのに適した任意のタイプの光ファイバとすることができる。光ファイバ２０の例は、これらに限られないが、当技術分野で公知のファイバの長さに沿って統合されるファイバブラッググレーティングのアレイを組み込んでいる、柔軟で光学的に透明なガラス又はプラスチックのファイバ、あるいは当技術分野で公知のファイバの長さに沿って生じる光屈折率において自然の変異を有する、柔軟で光学的に透明なガラス又はプラスチックのファイバ（例えばレイリー散乱ベースの光ファイバ）を含む。光ファイバ２０は、シングルコアのファイバ、あるいは好ましくはマルチコアファイバとすることができる。
【００３５】
図１の全体は、調整可能な光源３０及び光ファイバ干渉計を使用する光周波数領域の反射率測定のためのシステム１０の原理を概略的に図示している。光源３０の出力はスプリッタ４０を通過し、スプリッタ４０は、信号の一部を基準アーム５０へ向け、信号の残りの部分を、領域７０で反射される光を照射して受け取るサンプルアーム６０へ向ける。
【００３６】
基準アームから返される信号と、サンプルアームから返される信号との間の干渉は、二乗検波器８０を用いて検出され、一方、単色源の波長はスイープされて、基準及びサンプルアームの路長は一定に保持される。軸反射性プロファイル（Ａ−ｌｉｎｅ）は、サンプリングされた検出器信号の離散フーリエ変換（ＤＦＴ：discrete  Fourier  transform）によって取得される。
【００３７】
実施において、伸長デバイス２０は、ここでは伸長デバイスを光学的にトラックする目的で、光ファイバを組み込むのに適した任意のタイプのデバイスであってよい。伸長デバイス２０の例は、限定ではないが、任意のタイプの内視鏡、カテーテル及びガイドワイヤを含む。さらに、伸長デバイス２０は衣服に組み込まれるか装着されてもよい。
【００３８】
実施において、光源を含む光学インテロゲーションコンソール３０は、光を光ファイバ２０又は６０へ伝送し、光ファイバ２０又は６０から反射された光を受け取るように構造的に構成される任意のデバイス又はシステムとすることができる。一実施形態において、光学インテロゲーションコンソール３０は、当技術分野において公知の光学フーリエ領域反射率測定器及び他の適切な電子機器／デバイスを用いる。
【００３９】
図２は、モニタされる医療関係者によって着用される衣服１００を概略的に示している。衣服１００は、該衣服１００に装着されて該衣服１００を通して実行される光形状感知デバイス１１０を備えており、これにより、衣服１００の一部の形状の変化及び／又は移動が、光形状感知デバイス１１０において形状変化として反映される。ここで光形状感知デバイス１１０は、動きをモニタリングするよう衣服１００に縫い付けられるか装着される。これは、衣服１００を使用して、人について遮るもののないモニタリングを可能にし、これにより、特定の移動パターン検出が可能になる。図２において、衣服１００は手術衣であり、光形状感知デバイス１１０は手術衣の一方の腕に配置される。
【００４０】
光ファイバ形状感知１１０は、衣服の布地のような柔軟な基板内に含まれるとき、その感知対応型の衣服を着用しているオペレータのジェスチャをトラックするのに使用され得る。形状センサが、例えば手術用エプロンの袖の中に組み込まれている場合、視線や作業域のサイズのようないずれのセンサ上の制限なく、その腕全体をトラックすることができる。
【００４１】
光形状感知（ＯＳＳ：Optical  Shape  Sensing）の相対的な正確性は、ジェスチャ制御及び移動パターン認識に関して、３メートルを超える拡張されたテザー長（extended  tether  length）でも十分に良好であり、衣服１００を接続するのに十分なケーブル長が許容される。衣服１００は、手術台１２０を介して機器に接続されるか、制御システムへ直接接続され得る。好ましくは、接続は、無線接続を使用するときリスクが存在する可能性があるのでケーブル１３０を介するが、衣服１００又は光形状感知デバイス１１０が無線で接続され得ることを除外しない。
【００４２】
光形状感知の別の利点は特に、より確立されたＴＯＦ（Time  Of  Flight）技術と比較すると、小さな変形もトラックすることができる点にある。ＴＯＦベースのジェスチャ制御の１つの現在の問題が、制御をするには大きな移動を行わなければならず、そのような制御は手術室では受け入れるのは難しいことにあるので、これは特に重要である。このような制御は、手術室において必ずしも望ましいとは限らない。
【００４３】
光形状感知デバイス１１０は、デバイスの長さに対して比較的小さな断面を有する可撓体を備え、光形状感知デバイス１１０は、基準に対して可撓体の形状を決定するように構成され、光形状感知デバイス１１０は、その構成に基づいて情報を収集して、可撓体の動き及び／又は現在の形状をトラックするように構成される。これは、図１に図示される配置によっても可能である。
【００４４】
ジェスチャは、トラックされた医療デバイスの操作を検出することに基づいて検出されることも可能である。例えば形状感知対応型のカテーテルを使用して、パターン認識アプローチを適用することによって検出可能な時計回りの１８０度の回転や高速な移動のような指定のアクションを医師が実行する場合に、注入をトリガすることが可能である。図３は手術器具２００の概略図である。手術器具２００は、当該手術器具２００内に配置されて、基準に対して当該手術器具２００の形状及び／又は位置を決定するように構成される、光形状感知デバイス２１０を備えており、この光形状感知デバイス２１０は、治療中にその構成に基づく情報を収集するように構成される。
【００４５】
有利な実施形態において、手術器具２００は、カテーテル及び／又はガイドワイヤを含む柔軟な器具である。そのような器具は一般に外科医により使用され、器具を放す必要なく器具の機能を制御することが可能になるという付加的な特徴により、操作する際に安全性の改善をもたらす。
【００４６】
衣服１００と同様に、手術器具２００は、光形状感知デバイスからの位置情報に基づいてジェスチャイベントを生成する制御コンピューティングデバイス２３０に接続するためのコネクタを更に備える。好ましくは、器具２００は、ケーブル２４０を介してシステムに接続される。
【００４７】
安全性の更なる改善のために、形状感知デバイス２１０を識別目的で使用することができるように、システムを制限することが可能である：例えば介入処置を行う心臓専門医（interventional  cardiologist）のトラックされた手が、トラックされるアブレーションカテーテルの端を持っているときにのみ、アブレーション法をアクティブにすることができ、カテーテルに接触している他の全ての人は、これをアクティブにすることができない。
【００４８】
図４は、ジェスチャパターン認識システム３００を概略的に図示しており、ジェスチャパターン認識システム３００は、モニタされる人によって着用される衣服３１０を備える。衣服３１０は、該衣服３１０に装着され、該衣服３１０を通して実行される光形状感知デバイス３２０を備えており、これにより、衣服３１０の一部の形状の変化及び／又は動きは、光形状感知デバイス３２０における形状変化として反映される。光形状感知デバイス３２０は、動きをモニタリングするよう衣服３１０に縫い付けられるか装着される。ジェスチャパターン認識システム３００は、光形状感知デバイス３２０から信号を受信するプロセッサ３３０を備え、またジェスチャパターン認識システム３００は、光形状感知デバイス３２０からの信号に基づいてジェスチャイベントを生成する。
【００４９】
このシステムは、手術室の設定での使用に特に適している。光形状感知デバイス３２０は、衣服３１０を着用している人の動きをトラックすることが可能であり、システムは全体として、その人が画像表示デバイスのようなコンピューティングデバイスにコマンド又は命令を発行したい場合／ときに、モニタリングするのに使用され得る。システム３００は、視線の制限がない、動きの正確かつロバストなモニタリングを提供する。
【００５０】
図３に関連して同様のシステムが定義されてもよく、この場合、手術器具２００内に配置され、かつ基準に対して手術器具２００の形状及び／又は位置を決定するように構成される光形状感知デバイス２１０を備えた、手術器具２００が使用される。光形状感知デバイス２１０は次いで、ジェスチャパターン認識システム内のプロセッサ２３０に接続２４０され、治療中の器具２００の構成に関して、光形状感知デバイス２１０からの信号に基づいて情報を収集し、ジェスチャパターン認識システムは、その信号に基づいてジェスチャイベントを作成する。このシステムを使用する人は、器具又は画像表示システムのような外部システムにおいて更なる機能を動作させるように、パターン認識システムにコマンドを発行してもよい。
【００５１】
図５は、光形状感知デバイスを有する物体を備えるジェスチャパターン認識システムを制御するための方法４００のステップを概略的に図示しており、ここで、ジェスチャパターン認識システムは、基準に対してその物体の形状及び／又は位置を決定するように構成され、当該方法は、物体のジェスチャパターンを決定するステップ４１０と、物体のジェスチャパターンが、認識されたジェスチャのセットのいずれか１つに対応するかどうかを判断し、ジェスチャパターンが認識される場合、認識されたジェスチャに基づいてジェスチャイベントを生成するステップ４２０と、ジェスチャイベントに基づいて、デバイスを動作させるステップ４３０とを備える。
【００５２】
本方法は、衣服３１０とともに使用されることがあり、光形状感知デバイス３２０は衣服３１０に一体化又は装着され、この場合、本方法は、衣服を着用している人のジェスチャパターンを検出するステップを更に備える。
【００５３】
あるいは、方法４００は、手術器具内に配置され、かつ基準に対して手術器具の形状及び／又は形状を決定するように構成される光形状感知デバイス２１０を備えた手術器具２００とともに使用されることもあり、光形状感知デバイスは、治療中にその構成に基づいて情報を収集するように構成される。
【００５４】
本明細書で説明される全ての実施形態は、ジェスチャ制御を開始するために更なるステップ又はデバイスを備えてもよい。これは、例えば意図されたコマンドが、衣服を着用した人又は器具を操作している人によって発行される時を検出するための音声認識システムとすることが可能である。これにより、システム又は方法は、コマンドに関連しない動きを実際のコマンドとして誤解しないようになるので、改善されたセキュリティが可能になる。
【００５５】
本発明は、図面及び上記説明において具体的に図示及び説明されているが、そのような図示及び説明は、限定ではなく例示又は実施例と見なされるべきであり、本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形も、当業者が特許請求に係る発明を実施する際に、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の教示から理解されて達成される可能性がある。請求項において、「備える」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ある（ａ、ａｎ）」は、複数を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される幾つかの項目の機能を満たすことがある。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は半導体媒体のような適切な媒体に格納され／分散され得るが、他の形式で、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線の電話通信システムを介して分散されてもよい。特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
2015525303.tif 000003
【図２】
2015525303.tif 000004
【図３】
2015525303.tif 000005
【図４】
2015525303.tif 000006
【図５】
2015525303.tif 000007
【国際調査報告】
2015525303.tif 000008
2015525303.tif 000009
2015525303.tif 000010
2015525303.tif 000011
2015525303.tif 000012