(57)【要約】【課題】  ロボット手術の安全性を向上させることができる医療用ロボットシステム及びその制御方法を提供する。【解決手段】  本発明による医療用ロボットシステムは、患者の切開部位に挿入されて手術器具を案内し、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを伝送するトロカールと、前記位置情報及び前記圧力情報のうち少なくとも一つを含む画面を表示するコンソールとを含む。【選択図】      図７
2013121507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の切開部位に挿入されて手術器具を案内し、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを伝送するトロカールと、
前記位置情報及び前記圧力情報のうち少なくとも一つを含む画面を表示するコンソールと、を含む、医療用ロボットシステム。
【請求項２】
前記画面は、
前記手術器具が前記トロカールに挿入された状態で動くことができるように許容された範囲を示す基準範囲に対応するリング状の第１アイコンと、
前記第１アイコンの内部に表示され、前記基準範囲内で前記手術器具の位置情報を示す点状の第２アイコンと、
前記手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコンと、を含む、請求項１に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項３】
前記コンソールは、
前記手術器具の位置を示す前記位置情報が前記基準範囲を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力する、請求項１または２に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項４】
前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第２アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む、請求項３に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項５】
前記コンソールは、
前記手術器具による圧力を示す前記圧力情報が事前に設定された基準圧力を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力する、請求項１または２に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項６】
前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第３アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む、請求項５に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項７】
前記基準範囲は、前記トロカールの直径に合せて設定可能な、請求項２に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項８】
前記基準圧力は、前記トロカールの材質に合せて選択可能な、請求項５に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項９】
前記トロカールは、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを、前記コンソールにより制御される手術ロボットに伝送し、
前記手術ロボットは、前記手術器具の位置が基準範囲を超えたり、前記手術器具による圧力が基準圧力を超える場合、前記手術器具が結合されたロボットアームの動作を制限する、請求項１に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項１０】
前記トロカールは、
前記トロカール内で前記手術器具の位置を感知する位置感知部と、
前記手術器具によって前記トロカールに加えられる圧力を感知する圧力感知部と、
前記感知された位置及び前記感知された圧力を含むメッセージを周期的に生成する制御部と、
前記生成されたメッセージを前記コンソールに周期的に伝送する送信部と、を含む、請求項１に記載の医療用ロボットシステム。
【請求項１１】
患者の切開部位に挿入されて手術器具を案内するトロカールが、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つをコンソールに伝送するステップと、
前記コンソールが、前記位置情報及び前記圧力情報のうち少なくとも一つを含む画面を表示するステップと、を含む、医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１２】
前記画面は、
前記手術器具が前記トロカールに挿入された状態で動くことができるように許容された範囲を示す基準範囲に対応するリング状の第１アイコンと、
前記第１アイコンの内部に表示され、前記基準範囲内で前記手術器具の位置情報を示す点状の第２アイコンと、
前記手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコンと、を含む、請求項１１に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１３】
前記手術器具の位置を示す前記位置情報が前記基準範囲を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力するステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１４】
前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第２アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む、請求項１３に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１５】
前記手術器具による圧力を示す前記圧力情報が事前に設定された基準圧力を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力するステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１６】
前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第３アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む、請求項１５に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１７】
前記基準範囲は、前記トロカールの直径に合せて設定可能な、請求項１２に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１８】
前記基準圧力は、前記トロカールの材質に合せて選択可能な、請求項１５に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項１９】
前記トロカールが、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを、前記コンソールにより制御される手術ロボットに伝送するステップと、
前記手術ロボットは、前記手術器具の位置が基準範囲を超えたり、前記手術器具による圧力が基準圧力を超える場合、前記手術器具が結合されたロボットアームの動作を制限するステップと、をさらに含む、請求項１１に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【請求項２０】
前記コンソールに伝送するステップは、
位置センサを用いて、前記トロカール内で前記手術器具の位置を感知するステップと、
圧力センサを用いて、前記手術器具によって前記トロカールに加えられる圧力を感知するステップと、
前記感知された位置及び前記感知された圧力を含むメッセージを周期的に生成するステップと、
前記生成されたメッセージを前記コンソールに周期的に伝送するステップと、を含む、請求項１１に記載の医療用ロボットシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用ロボットシステム及びその制御方法に係り、ロボット手術の安全性を向上させることができる医療用ロボットシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット手術は、手術器具を動かすことができるロボットを、医師が制御しながら進行する手術で、外科を含んだ多様な医学分野において応用されている。
【０００３】
一般に、医療用ロボットシステムは、ロボットと、このロボットの動きを制御できるコンソールとを含んで構成される。医師は、コンソールに設けられた入力部を操作してロボットを動かすことによって、患者の手術部位を切開したり縫合したりすることができる。
【０００４】
しかし、従来のシリアルリンクタイプの医療用ロボットシステムは、患者の切開部位に対する安全を保障できないという問題がある。具体的には、医師は、コンソールを用いてロボットを操作することができるだけで、ロボットが患者の切開部位にどれだけの力を加えているのか分からない。
【０００５】
このように、医師は、ロボットが患者の切開部位に加えている力を認知できないため、患者の切開部位が損傷しないように力を調節することが容易でなく、それだけ患者の切開部位が損傷する可能性も高くなる。したがって、手術を進行する間に患者の安全を保障することができるロボット手術システム及び方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ロボット手術の安全性を向上させることができる医療用ロボットシステム及びその制御方法を提供することである。
【０００７】
しかし、本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していない他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムは、患者の切開部位に挿入されて手術器具を案内し、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを伝送するトロカールと、前記位置情報及び前記圧力情報のうち少なくとも一つを含む画面を表示するコンソールと、を含む。
【０００９】
前記画面は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された状態で動くことができるように許容された範囲を示す基準範囲に対応するリング状の第１アイコンと、前記第１アイコンの内部に表示され、前記基準範囲内で前記手術器具の位置情報を示す点状の第２アイコンと、前記手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコンと、を含む。
【００１０】
前記コンソールは、前記手術器具の位置を示す前記位置情報が前記基準範囲を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力する。前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第２アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む。
【００１１】
前記コンソールは、前記手術器具による圧力を示す前記圧力情報が事前に設定された基準圧力を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力する。前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第３アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む。
【００１２】
前記基準範囲は、前記トロカールの直径に合せて設定可能である。前記基準圧力は、前記トロカールの材質に合せて選択可能である。前記トロカールは、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを、前記コンソールにより制御される手術ロボットに伝送し、前記手術ロボットは、前記手術器具の位置が基準範囲を超えたり、前記手術器具による圧力が基準圧力を超える場合、前記手術器具が結合されたロボットアームの動作を制限する。
【００１３】
前記トロカールは、前記トロカール内で前記手術器具の位置を感知する位置感知部と、前記手術器具によって前記トロカールに加えられる圧力を感知する圧力感知部と、前記感知された位置及び前記感知された圧力を含むメッセージを周期的に生成する制御部と、前記生成されたメッセージを前記コンソールに周期的に伝送する送信部と、を含む。
【００１４】
上述した課題を達成するために、本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムの制御方法は、患者の切開部位に挿入されて手術器具を案内するトロカールが、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つをコンソールに伝送するステップと、前記コンソールが、前記位置情報及び前記圧力情報のうち少なくとも一つを含む画面を表示するステップと、を含む。
【００１５】
前記画面は、前記手術器具が前記トロカールに挿入された状態で動くことができるように許容された範囲を示す基準範囲に対応するリング状の第１アイコンと、前記第１アイコンの内部に表示され、前記基準範囲内で前記手術器具の位置情報を示す点状の第２アイコンと、前記手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコンと、を含む。
【００１６】
前記手術器具の位置を示す前記位置情報が前記基準範囲を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力するステップをさらに含む。
【００１７】
前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第２アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む。
【００１８】
前記手術器具による圧力を示す前記圧力情報が事前に設定された基準圧力を超える場合に、アラームモードに応じてアラームを出力するステップをさらに含む。前記アラームの出力方式は、警告音、警告灯、警告文句の表示、及び前記第３アイコンの点滅のうち少なくとも一つを含む。
【００１９】
前記基準範囲は、前記トロカールの直径に合せて設定可能である。前記基準圧力は、前記トロカールの材質に合せて選択可能である。前記トロカールが、前記手術器具の位置情報及び前記手術器具による圧力情報のうち少なくとも一つを、前記コンソールにより制御される手術ロボットに伝送するステップと、前記手術ロボットは、前記手術器具の位置が基準範囲を超えたり、前記手術器具による圧力が基準圧力を超える場合、前記手術器具が結合されたロボットアームの動作を制限するステップと、をさらに含む。
【００２０】
前記コンソールに伝送するステップは、位置センサを用いて、前記トロカール内で前記手術器具の位置を感知するステップと、圧力センサを用いて、前記手術器具によって前記トロカールに加えられる圧力を感知するステップと、前記感知された位置及び前記感知された圧力を含むメッセージを周期的に生成するステップと、前記生成されたメッセージを前記コンソールに周期的に伝送するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による医療用ロボットシステム及びその制御方法によれば、次のような効果がある。
【００２２】
手術器具の現在の位置情報が画面にディスプレイされるので、医師は、手術器具の現在の位置が基準範囲を外れたかを容易に把握することができる。また、手術器具によってトロカールに加えられている圧力情報が画面にディスプレイされるので、医師は、手術器具による圧力が基準圧力を外れたかを容易に把握することができる。
【００２３】
また、執刀医は、手術を進行する間にも手術器具の現在の位置情報、及び手術器具による圧力情報を持続的に確認できるので、切開部位が手術器具により損傷することを防止することができる。
【００２４】
また、切開部位が手術器具により損傷することを防止することによって、ロボット手術の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るトロカールの構成を示す図である。
【図３】図２のトロカールで生成されるメッセージのフォーマットを例示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係る手術ロボットの構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係るコンソールの構成を示す図である。
【図６】図５に示されたコンソールにおいてディスプレイされる画面を例示した図である。
【図７】本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムの制御過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述している各実施例を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現可能であり、ただし、本実施例は、本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるもので、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義されるものである。
【００２７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例による医療用ロボットシステム及びその制御方法について説明する。図面において同一の図面符号は、同一の構成要素を示す。
【００２８】
図１は、本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムの構成を示す図である。図１に示すように、医療用ロボットシステムは、コンソール４００、手術ロボット３００及びトロカール２００を含むことができる。
【００２９】
コンソール４００は、手術ロボット３００に制御信号を送信したり、手術ロボット３００から映像データを受信することができる。また、コンソール４００は、トロカール２００からメッセージを受信することができる。そのために、コンソール４００は、手術ロボット３００やトロカール２００とネットワークを介して接続され得る。このとき、ネットワークは、有線ネットワーク又は無線ネットワークで具現されたり、またはこれらの組み合せで具現されても良い。コンソール４００は、患者の体内の手術部位に対する映像だけでなく、トロカール２００から感知された情報をディスプレイすることができ、医師は、コンソール４００を用いて手術ロボット３００の動作を遠隔で操作できる。コンソール４００に関するより具体的な説明は、図５を参照して後述する。
【００３０】
手術ロボット３００は、ネットワークを介してコンソール４００から制御信号を受信し、受信した制御信号によって動く装置である。このような手術ロボット３００は、患者の体内の手術部位を撮影して映像を獲得することができ、獲得された映像の映像データをネットワークを介してコンソール４００に送信することができる。また、手術ロボット３００は、トロカール２００から伝送されたメッセージ１００を受信することができる。手術ロボット３００に関するより具体的な説明は、図４を参照して後述する。
【００３１】
トロカール２００は、患者の切開部位に挿入される器具であって、手術ロボット３００に備えられた手術器具を案内する役割をする。トロカール２００のボディー（図示せず）は円筒形で、ボディーの中央に手術器具を挿入し得る貫通ホール（図示せず）を形成することができる。しかし、開示された発明はこれに限定されない。このようなトロカール２００は、患者の切開部位に挿入される器具であるので、切開部位に対する損傷を最小化するために、弾性材質で作製することができる。しかし、トロカール２００の材質は弾性材質に限定されず、他の材質で作製してもよい。
【００３２】
また、トロカール２００は、トロカール２００の貫通ホール内に手術器具が挿入される場合、貫通ホール内での手術器具の位置を感知できる。そして、トロカール２００は、手術器具によってトロカール２００に加えられる圧力を感知できる。ここで、トロカール２００に関するより具体的な説明のために図２を参照する。
【００３３】
図２は、本発明の一実施例に係るトロカール２００の構成を示す図である。図２に示すように、トロカール２００は、位置感知部２３０、圧力感知部２４０、制御部２２０及び送信部２１０を含むことができる。
【００３４】
位置感知部２３０は、トロカール２００の貫通ホール内での手術器具の位置を感知できる。そのために、位置感知部２３０は位置センサを含んで具現され得る。位置センサの例としては、フォトダイオードアレイ（ａｒｒａｙ）を挙げることができる。フォトダイオードアレイは、トロカール２００の貫通ホールの内周面に備えられることができが、開示された発明は、これに限定されるものではない。位置感知部２３０により感知された手術器具の位置情報は、後述される制御部２２０に提供することができる。
【００３５】
圧力感知部２４０は、貫通ホールに挿入された手術器具によってトロカール２００が受ける圧力を感知できる。そのために、圧力感知部２４０は圧力センサを含んで具現され得る。圧力センサの例としては、ロードセル（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）を挙げることができるが、開示された発明は、これに限定されるものではない。ロードセルは力または荷重を測定する素子である。圧力感知部２４０は、トロカール２００のボディーに備えられることができる。例えば、圧力感知部２４０は、貫通ホールの周囲に沿って備えられることができる。圧力感知部２４０により感知された圧力情報は、後述される制御部２２０に提供することができる。
【００３６】
制御部２２０は、位置感知部２３０から提供された位置情報、及び圧力感知部２４０から提供された圧力情報を含むメッセージ１００を生成することができる。ここで、メッセージ１００に関するより詳細な説明のために図３を参照する。
【００３７】
図３は、本発明の一実施例に係るメッセージ１００のフォーマットを例示した図である。図３に示すように、メッセージ１００は、ヘッダフィールド１１０、ＣＲＣフィールド１２０及びボディーフィールド１３０を含むことができる。
【００３８】
ヘッダフィールド１１０は、メッセージ１００に関する各種情報が記録されるフィールドである。例えば、メッセージの長さ、各フィールドの長さ、全体メッセージにおいて各領域の開始位置を識別する識別子などの情報が記録され得る。
【００３９】
ＣＲＣフィールド１２０は、巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ：ＣＲＣ）のためのコードが記録されるフィールドである。ＣＲＣコードは、メッセージ１００を受信した装置において該当のメッセージ１００のエラーの有無を確認するのに用いることができる。すなわち、ネットワークを介してメッセージ１００を送信する過程で、通信環境によってメッセージ１００の一部が損傷したり、失われることがあり、これによって、受信されたメッセージ１００にはエラーが存在し得る。この場合、メッセージ１００を受信した装置は、メッセージ内のＣＲＣフィールドに記録されたＣＲＣコードを確認することによって、該当のメッセージ１００にエラーが発生したかを確認することができる。
【００４０】
ボディーフィールド１３０は、位置感知部２３０から提供された位置情報、及び圧力感知部２４０から提供された圧力情報が記録されるフィールドである。
【００４１】
再び図２を参照すると、制御部２２０は、図３に例示したようなフォーマットのメッセージ１００を周期的に生成することができる。例えば、秒単位でメッセージ１００を生成できる。制御部２２０で生成されたメッセージ１００は、送信部２１０に提供することができる。
【００４２】
送信部２１０は、制御部２２０から提供されたメッセージ１００をコンソール４００及び／または手術ロボット３００にそれぞれ伝送することができる。そのために、送信部２１０は、コンソール４００の通信部（図５の図面符号４３０を参照）及び手術ロボット３００の受信部（図４の図面符号３１０を参照）と有線または無線で通信することができる。
【００４３】
図４は、本発明の一実施例に係る手術ロボット３００の構成を示す図である。図４に示すように、手術ロボット３００は、受信部３１０、送信部３６０、制御部３２０、ロボットアーム３３０、撮影部３４０及び手術器具３５０を含むことができる。
【００４４】
受信部３１０は、コンソール４００から伝送された制御信号、及びトロカール２００から伝送されたメッセージ１００を受信することができる。受信した制御信号及びメッセージ１００は、後述される制御部３２０に提供することができる。
【００４５】
制御部３２０は、受信部３１０で受信された制御信号によってロボットアーム３３０の動きを制御することができる。そして、制御部３２０は、受信したメッセージ１００を分析し、分析結果によってロボットアーム３３０の動作を制限することができる。
【００４６】
具体的に、制御部３２０は、メッセージ１００を分析して、手術器具３５０の位置情報及び手術器具３５０による圧力情報を獲得する。その後、制御部３２０は、手術器具３５０の現在の位置が基準範囲を超えたかを判断することができ、手術器具３５０によってトロカール２００に加えられている圧力が基準圧力を超えたかを判断することができる。ここで、基準範囲とは、手術器具３５０がトロカール２００の貫通ホールに挿入された状態で動けるように許容された範囲を意味する。すなわち、手術器具３５０がトロカール２００の貫通ホールに挿入された状態で動いても患者の切開部位を損傷しない範囲を言う。したがって、位置の基準範囲と圧力の基準圧力は、患者の安全を向上させ、患者の切開部位の損傷可能性を低減することができる。
【００４７】
判断の結果、手術器具３５０の位置が基準範囲を超えたり、手術器具３５０によってトロカール２００に加えられている圧力が基準圧力を超えた場合、制御部３２０は、緊急事態、言い換えると、手術器具３５０により患者の切開部位が損傷し得る事態が発生したものと判断することができる。その結果、制御部３２０は、ロボットアーム３３０の動作を制限することができる。このように緊急事態が発生した場合、制御部３２０は、メッセージ１００を分析した結果によってロボットアーム３３０の動作を制限するが、緊急事態ではない場合には、コンソール４００の制御信号によってロボットアーム３３０の動作を制御することができる。
【００４８】
基準範囲や基準圧力のように、緊急事態が発生したか否かを判断するのに必要な情報は、手術ロボット３００のメモリ部（図示せず）に格納されたものであってもよく、コンソール４００から受信されてメモリ部に格納されたものであってもよい。
【００４９】
基準範囲は、トロカール２００に形成された貫通ホールの直径と同一に設定されてもよく、貫通ホールの直径よりも小さく設定されてもよい。また、手術の種類によって患者に使用するトロカール２００の直径も変わることができ、医師は、手術に使用するトロカール２００の直径に合せて基準範囲を事前に設定することもできる。このとき、医師はコンソール４００を用いて基準範囲を設定することができる。しかし、開示された発明はこれに限定されない。
【００５０】
基準圧力は基準範囲とは異なり、医療用ロボットシステムを生産する段階で格納することができる。一例として、医療用ロボットシステムに格納される基準圧力の値は一つであってもよい。この場合、医師は手術前に基準圧力を別途に設定しなくてもよい。他の例として、医療用ロボットシステムに格納される基準圧力の値は複数個であってもよい。具体的に、トロカール２００の材質によって複数個の基準圧力を格納しておき、医師が手術に使用するトロカール２００の材質に合せて基準圧力を選択するようにしてもよい。
【００５１】
ロボットアーム３３０は、制御部３２０により制御される部分であって、ロボットアーム３３０の一端には、撮影部３４０と手術器具３５０を備えることができる。
【００５２】
撮影部３４０は、患者の体内の手術部位を撮影することができる。撮影部３４０により撮影された映像は制御部３２０に提供され、所定の映像処理過程を経ることができる。ここで、映像処理の例としては、撮影された映像の拡大、縮小、移動回転、編集及びフィルタリングを挙げることができる。実施例によって制御部３２０において行われる映像処理過程は、場合によって省略しても良い。
【００５３】
手術器具３５０は、ロボットアーム３３０の一端に備えられ、ロボットアーム３３０と着脱可能に設計することができる。執刀医はコンソール４００に設けられた入力部を操作して手術器具３５０を動かすことによって、患者の体内の手術部位を切除したり縫合することができる。
【００５４】
送信部３６０は、制御部３２０により映像処理が完了した映像をコンソール４００に送信することができる。
【００５５】
図５は、本発明の一実施例に係るコンソール４００の構成を示す図である。図５に示すように、コンソール４００は、入力部４１０、格納部４６０、制御部４２０、通信部４３０、映像出力部４４０及び音声出力部４５０を含むことができる。
【００５６】
入力部４１０は、医師から、手術ロボット３００の動きを操縦するための命令の入力を受けることができる。また、入力部４１０は、使用者から、基準範囲に関する情報の入力を受けることができる。その他にも、使用者は、入力部４１０を通じて手術器具の位置情報を表示するか否か、圧力情報を表示するか否か、緊急事態の発生によるアラームを出力するか否か及びアラームの出力方式などを設定することもできる。そのために、入力部４１０は、多数のボタンやキー、ジョイスティックなどを含むことができるが、開示された発明はこれに限定されない。
【００５７】
格納部４６０は、手術ロボット３００の動作を制御するのに必要なアルゴリズムやデータを格納することができる。また、格納部４６０は、緊急事態であるか否かを判断するのに必要なデータ、例えば、基準範囲及び基準圧力に関する情報を格納することができる。また、格納部４６０は、使用者が設定した設定情報を格納することができる。設定情報の例としては、手術器具の位置情報を表示するか否か、手術器具の圧力情報を表示するか否か、緊急事態の発生によるアラームを出力するか否か、及びアラームの出力方式などを挙げることができる。アラームの出力方式としては、警告音、警告灯、警告文句の表示、アイコンの点滅などを例に挙げることができる。
【００５８】
このような格納部４６０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリのような不揮発性メモリ素子、またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性メモリ素子、またはハードディスク、光ディスクのような格納媒体で具現可能である。しかし、上述した例に限定されるものではなく、格納部４６０は、当業界に知られている任意の他の形態で具現しても良いことはもちろんである。
【００５９】
通信部４３０は、コンソール４００及び／または手術ロボット３００との間のデータの送受信又は制御信号の送受信を担当することができる。具体的には、通信部４３０は、手術ロボット３００の動作を制御するための制御信号を手術ロボット３００に送信することができ、手術ロボット３００の撮影部３４０により撮影された映像データを受信することができる。
【００６０】
また、通信部４３０は、トロカール２００から伝送されたメッセージ１００を受信することができる。受信されたメッセージ１００は制御部４２０に提供することができる。
【００６１】
制御部４２０は、入力部４１０を通じて入力された命令によって手術ロボット３００を制御するための制御信号を生成することができる。制御部４２０で生成された制御信号は、通信部４３０を経て手術ロボット３００に伝送されることができる。
【００６２】
また、制御部４２０は、トロカール２００から受信したメッセージ１００を分析し、手術器具の位置情報及び手術器具による圧力情報を獲得することができる。そして、獲得された位置情報及び圧力情報を含む画面を構成することができる。具体的に、制御部４２０は、手術ロボット３００から受信した映像に、手術器具の位置情報及び手術器具による圧力情報が重畳された画面（図６の図面符号５００を参照）を構成することができる。手術ロボット３００から受信した映像は、患者の切開部位に対応するものであってもよい。このとき、制御部４２０は、格納部４６０に格納された設定情報を参照して画面を構成することができる。例えば、設定情報を参照した結果、手術器具による圧力情報のみが表示されるように設定されていたら、制御部４２０は、手術ロボット３００から受信した映像に、手術器具の圧力情報が重畳された画面を構成することができる。仮に、設定情報を参照した結果、手術器具の位置情報及び圧力情報をいずれも表示するように設定されていたら、制御部４２０は、図６のように、手術ロボット３００から受信した映像に、手術器具の位置情報及び圧力情報が重畳された画面を構成することができる。
【００６３】
図６を参照すると、画面５００の右上側に、位置の基準範囲に対応するリング状の第１アイコン５１０が表示されていることが分かる。そして、第１アイコン５１０の内部には、基準範囲内で手術器具の現在の位置を示す点状の第２アイコン５１５が表示されていることが分かる。ここで、第２アイコン５１５が表示される位置は周期的に更新可能である。具体的に、トロカール２００は、少なくとも位置情報を含むメッセージ１００を周期的に送信することができ、コンソール４００は、トロカール２００からメッセージ１００を受信するごとに、受信したメッセージ１００を分析し、第２アイコン５１５の位置を更新することができる。このように、トロカール２００の内部での手術器具の位置が画面に表示されるので、医師は手術の途中でも手術器具の位置を持続的に確認できる。そして、第２アイコン５１５の位置が第１アイコン５１０の境界に近づく場合、患者の切開部位が損傷しないように入力部４１０を適切に調節して手術を進行することができる。
【００６４】
また、画面の右下側に手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコン５２０が表示されていることが分かる。図６は、第３アイコン５２０が縦に長い形状である場合を示している。この場合、棒の内部を多数の領域に分割することができる。手術器具による圧力情報がない場合は、末棒の内部の各領域を透明に、例えば、空き領域として表示することができる。手術器具による圧力情報がある場合には、手術器具による圧力の大きさに比例して、棒の下側に位置した領域から順に色が変わるようになる。このとき、各領域の色相を互いに異なる色で表示することができる。例えば、棒の下側領域から上側領域に行くほど緑色、黄色、橙色、赤色で表示できる。他の例として、基準圧力よりも小さい圧力を示す領域は全て緑色で表示し、基準圧力よりも高い圧力を示す領域は赤色で表示できる。
【００６５】
第１アイコン５１０、第２アイコン５１５及び第３アイコン５２０などの各アイコンの形状及び位置は一例に過ぎず、開示された発明はこれに限定されない。
【００６６】
再び図５を参照すると、制御部４２０は、手術器具の現在の位置が基準範囲を超えたか、手術器具によってトロカール２００に加えられている圧力が基準圧力を超えたかを判断することができる。
【００６７】
判断の結果、手術器具の位置が基準範囲を超えたり、手術器具によってトロカール２００に加えられている圧力が基準圧力を超えた場合、制御部４２０は、緊急事態が発生したものと判断し、格納部４６０に格納されている設定情報を参照して、設定されたアラームの出力方式によってアラームを出力することができる。例えば、アラームの出力方式がアイコンの点滅に設定されている場合、制御部４２０は、第１アイコン５１０及び第２アイコン５１５のうち少なくとも一つを点滅させたり、または第３アイコン５２０を点滅させることができる。
【００６８】
映像出力部４４０は、制御部４２０により構成された画面をディスプレイすることができる。具体的に、手術ロボット３００により撮影された映像をディスプレイしたり、手術ロボット３００により撮影された映像に、手術器具の位置情報及び圧力情報のうち少なくとも一つが重畳された画面をディスプレイすることができる。このような映像出力部４４０は、例えば、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）で具現可能である。
【００６９】
音声出力部４５０は、緊急状況の発生に関連するアラームを音で出力することができる。このような音声出力部４５０は、例えば、スピーカーを含んで構成することができるが、開示された発明はこれに限定されない。
【００７０】
図７は、本発明の一実施例に係る医療用ロボットシステムの制御過程を示すフローチャートである。説明に先立ち、患者の切開部位にはトロカール２００が挿入されている状態であることを仮定する。このような状態で、医師は、コンソール４００の入力部を操作し、手術ロボット３００に連結された手術器具をトロカール２００の貫通ホールに挿入させることができる。そして、手術ロボット３００で撮影された映像がコンソール４００に伝送され、コンソール４００の映像出力部４４０を通じて表示されると、医師は、表示された映像を確認しながらコンソール４００の入力部４１０を操作し、患者の手術部位を手術することができる。
【００７１】
このように手術が進行する間、トロカール２００は、貫通ホールの内部での手術器具の位置、及び手術器具によってトロカール２００に加えられている圧力を感知することができる（６１０）。このとき、手術器具の位置及び圧力を感知することは、トロカール２００の位置感知部２３０及び圧力感知部２４０により行われることができる。
【００７２】
手術器具の位置及び手術器具による圧力が感知されると、トロカール２００は、手術器具の位置情報及び圧力情報を含むメッセージ１００を生成し、生成されたメッセージ１００をコンソール４００及び手術ロボット３００にそれぞれ伝送することができる（６２０、６３０）。
【００７３】
コンソール４００及び手術ロボット３００は、それぞれトロカール２００で伝送したメッセージ１００を受信した後（６２２、６３２）、受信したメッセージ１００を分析することができる（６２４、６３４）。その結果、受信したメッセージ１００から手術器具の位置情報及び圧力情報を獲得することができる。
【００７４】
メッセージ１００から手術器具の位置情報及び圧力情報が獲得されると、手術ロボット３００は、獲得された位置情報及び圧力情報によってロボットアーム３３０の動作を制御することができる(６３６)、コンソール４００は、獲得された位置情報及び圧力情報を表示することができる（６２６）。具体的に、手術器具の位置情報及び圧力情報を含む画面を構成し、コンソール４００の映像出力部４４０を通じて表示することができる。
【００７５】
具体的に、図６のように、画面５００の右上側には、基準範囲に対応する第１アイコン５１０を表示し、第１アイコン５１０の内部には、基準範囲内での手術器具の現在の位置を示す点状の第２アイコン５１５を表示する。そして、画面５００の右下側には、手術器具による圧力情報を示す棒状の第３アイコン５２０を表示する。
【００７６】
その後、新しく受信されたメッセージ１００を分析した結果、手術器具の位置が基準範囲を超えたり、手術器具によってトロカール２００に加えられている圧力が基準圧力を超えた場合、コンソール４００では緊急事態の発生によるアラームを出力することができる。このとき、アラームを出力するか否か又はアラームの出力方式は、事前に指定された設定情報に従うことができる。
【００７７】
前述した各実施例において、コンソール４００、手術ロボット３００及びトロカール２００を構成する構成要素は一種の‘モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）'で具現可能である。ここで、‘モジュール'は、ソフトウェアまたはフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）のようなハードウェア構成要素を意味し、モジュールは何らかの役割を行う。しかし、モジュールは、ソフトウェア又はハードウェアに限定されるという意味ではない。モジュールは、アドレシング可能な格納媒体にあるように構成されてもよく、一つまたはそれ以上のプロセッサを実行させるように構成されてもよい。
【００７８】
したがって、一例として、モジュールは、ソフトウェア構成要素、オブジェクト指向のソフトウェア構成要素、クラス構成要素、及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含む。構成要素とモジュールで提供される機能は、より小さい数の構成要素及びモジュールに結合されたり、追加的な構成要素とモジュールにさらに分離することができる。その上、前記構成要素及びモジュールは、デバイス内で一つ又はそれ以上のＣＰＵを実行できる。
【００７９】
上述した実施例に加えて、本発明の実施例は、上述した実施例の少なくとも一つの処理要素を制御するためのコンピュータ読み取り可能なコード／命令を含む媒体、例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体を通じて具現してもよい。前記媒体は、前記コンピュータ読み取り可能なコードの格納及び／又は伝送を可能にする媒体／媒体等に対応できる。
【００８０】
前記コンピュータ読み取り可能なコードは、媒体に記録可能なだけでなく、インターネットを介して伝送することもできる。生産結果は、コンピュータハードウェアのディスプレイにディスプレイされることができる。前記媒体は、例えば、磁気格納媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）及び光学記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ）のような記録媒体、搬送波（ｃａｒｒｉｅｒ  ｗａｖｅ）のような伝送媒体を含むことができる。また、本発明の実施例によって前記媒体は、合成信号またはビットストリーム（ｂｉｔｓｔｒｅａｍ）のような信号であってもよい。これら媒体は、分散ネットワークである場合もあるので、コンピュータ読み取り可能なコードは、分散方式で格納／伝送されて実行することができる。なお、単に一例として、処理要素はプロセッサ又はコンピュータプロセッサを含むことができ、前記処理要素は一つのデバイス内に分散及び／又は包含されることができる。
【００８１】
磁気記録装置の例としては、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）及び磁気｛じき｝テープ（ＭＴ）などを含むことができる。光学ディスクの例としては、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＤ−Ｒ（Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷを挙げることができる。
【００８２】
また、実施例によれば、前述した特徴、機能及び／または動作などの組み合わせが提供されることができる。また、手術ロボットシステムは、上述した構成要素及び方法を実行するための少なくとも一つのプロセッサを含むことができる。
【００８３】
以上のように例示された図面を参照して、本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できるということを理解できるであろう。したがって、以上記述した実施形態は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
【符号の説明】
【００８４】
１００    メッセージ
１１０    ヘッダフィールド
１２０    ＣＲＣフィールド
１３０    ボディーフィールド
２００    トロカール
２１０    送信部
２２０    制御部
２３０    位置感知部
２４０    圧力感知部
３００    手術ロボット
３１０    受信部
３２０    制御部
３３０    ロボットアーム
３４０    撮影部
３５０    手術器具
３６０    送信部
４００    コンソール
４１０    入力部
４２０    制御部
４３０    通信部
４４０    映像出力部
４５０    音声出力部
５００    画面
５１０    第１アイコン
５１５    第２アイコン
５２０    第３アイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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