(57)【要約】ロボットシステムのためのユーザーインターフェースは、処理ユニット、入力ハンドル、およびフットペダルを含む。入力ハンドルは、作動位置を有する作動制御部を含む。入力ハンドルの作動位置では、入力ハンドルは処理ユニットにハンドル信号を送信する。フットペダルは作動スイッチを含み、作動位置を有する。フットペダルの作動位置では、フットペダルはフット信号を処理ユニットに送信する。処理制御部は、作動制御部が作動および解放されることに応じて、入力ハンドルをフットペダルに結合するように構成されている。処理ユニットはまた、処理ユニットが結合した入力ハンドルからのハンドル信号とフットペダルからのフット信号を同時に受信すると、入力ハンドルに結合したツールを作動させるように構成された制御信号を生成するように構成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット手術システム用のユーザーインターフェースであって、
処理ユニットと、
作動制御部を含む入力ハンドルであって、前記作動制御部が、ハンドル信号を処理ユニットに送信する作動位置を有する、入力ハンドルと、
作動スイッチを含むフットペダルであって、前記フットペダルは、前記フットペダルがフット信号を前記処理ユニットに送信する作動位置を有する、フットペダルと、を含み、
前記処理ユニットは、作動制御部が作動および解放されるのに応じて、前記入力ハンドルを前記フットペダルに結合するように構成され、
前記処理ユニットは、前記処理ユニットが前記結合した入力ハンドルからのハンドル信号と前記フットペダルからのフット信号とを同時に受信すると、前記入力ハンドルに結合した前記ロボットシステムのツールを作動させるように構成された制御信号を生成するように構成されている、ユーザーインターフェース。
【請求項２】
前記フットペダルが初期位置を有し、ロックアウト機構を含み、前記ロックアウト機構は、前記ロックアウト機構が前記初期位置から前記作動位置への前記フットペダルの移動を防ぐロック構成と、前記ロックアウト機構が前記初期位置と前記作動位置との間の前記フットペダルの移動を可能にするロック解除構成とを有する、請求項１に記載のユーザーインターフェース。
【請求項３】
前記ロックアウト機構が、モーターと、前記モーターから延びるピンとを含む、請求項２に記載のユーザーインターフェース。
【請求項４】
前記ロックアウト機構は、前記ロックアウト機構が前記ロック解除構成から前記ロック構成に移行するときに、前記フットペダルを前記初期位置に向かって移動させるように構成されている、請求項３に記載のユーザーインターフェース。
【請求項５】
前記ピンは、前記ロックアウト機構が前記ロック解除構成から前記ロック構成に移行するときに、前記フットペダルと係合して前記フットペダルを前記初期位置に向かって移動させるように構成されている、請求項４に記載のユーザーインターフェース。
【請求項６】
前記フットペダルは、フレームと、前記フレームによって旋回可能に支持されたレバーとを含み、前記レバーは、前記フレームに向かって延びる舌部を含む、請求項３に記載のユーザーインターフェース。
【請求項７】
前記ロックアウト機構は、前記フットペダルの前記レバーが前記初期位置から前記作動位置へ旋回するのを防ぐために前記ピンが前記舌部と係合可能であるロック構成を有する、請求項６に記載のユーザーインターフェース。
【請求項８】
前記フットペダルの前記レバーは、前記初期位置と前記作動位置との間にロックアウト位置を有し、前記ロックアウト位置では、前記レバーが前記作動位置に向かって旋回するのが防止されるように、前記舌部が前記ピンに係合する、請求項６に記載のユーザーインターフェース。
【請求項９】
前記ロックアウト機構が前記ロック解除構成から前記ロック構成に移行するとき、前記ロックアウト位置と前記作動位置との間の前記フットペダルの前記レバーによって、前記舌部は、前記ロックアウト機構が前記ロック構成を達成するのを防ぐ、請求項６に記載のユーザーインターフェース。
【請求項１０】
前記モーターが、前記ロック構成と前記ロック解除構成との間で前記ピンを回転させるように構成された駆動シャフトを含む、請求項３に記載のユーザーインターフェース。
【請求項１１】
前記フットペダルが、作動センサーを含み、前記初期位置と前記作動位置との間にロックアウト位置を有し、前記作動センサーは、前記作動センサーが前記フットペダルまたは前記ロックアウト機構によって接触されると、前記処理ユニットに作動信号を送信するように構成されている、請求項２に記載のユーザーインターフェース。
【請求項１２】
前記処理ユニットが、前記作動信号に応じてフィードバック信号を送信するように構成され、前記ユーザーインターフェースが、前記フィードバック信号に応じてフィードバックを提供する、請求項１１に記載のユーザーインターフェース。
【請求項１３】
前記フットペダルが、前記初期位置に向かって付勢されている、請求項２に記載のユーザーインターフェース。
【請求項１４】
ロボット手術システム用のユーザーインターフェースのフットペダルであって、
フレームと、
初期位置と作動位置との間で前記フレームによって旋回可能に支持されたレバーと、
前記レバーが前記作動位置にあるときに信号を送信するように構成された作動スイッチと、
ロック構成を有するロックアウト機構であって、前記ロック構成において前記ロックアウト機構が前記初期位置から前記作動位置への前記レバーの移動を防止する、ロックアウト機構と、を含む、フットペダル。
【請求項１５】
前記ロックアウト機構が、モーターとピンとを含む、請求項１４に記載のフットペダル。
【請求項１６】
前記モーターが、前記ピンを回転させるように構成されている、請求項１５に記載のフットペダル。
【請求項１７】
前記モーターが、前記ピンを前記モーターから離れて延ばすように構成されている、請求項１５に記載のフットペダル。
【請求項１８】
前記ピンは、前記ロックアウト機構が前記ロック解除構成から前記ロック構成に移行するときに、前記レバーを前記初期位置に向かって旋回させるように構成されている、請求項１５に記載のフットペダル。
【請求項１９】
ユーザーインターフェースを有するロボット手術システムのツールを作動させる方法であって、
前記ユーザーインターフェースの入力ハンドルを前記ユーザーインターフェースのフットペダルに結合することと、
実質的に同時に、前記フットペダルを作動位置に押圧し、かつ前記結合した入力ハンドルのトリガーを作動させることにより、前記ツールを作動させることと、を含む、方法。
【請求項２０】
前記ユーザーインターフェースの別の入力ハンドルを前記フットペダルに結合するか、または前記結合した入力ハンドルの前記トリガーを所定の時間解放することにより、前記入力ハンドルを前記フットペダルから取り外すことをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ロボット手術システムは、低侵襲医療処置で使用されている。医療処置中、ロボット手術システムは、ユーザーインターフェースとインターフェースする外科医によって制御される。ユーザーインターフェースにより、外科医は患者に作用するエンドエフェクタを操作できる。ユーザーインターフェースは、ロボット手術システムを制御するために外科医によって移動可能な入力コントローラーを含む。
【０００２】
ユーザーインターフェースの入力コントローラーは、外科医がエンドエフェクタを操作できるように外科医によって係合されるジンバルで支持される入力デバイスまたはハンドルを含む。エンドエフェクタの一部の機能を有効にするためには、フットペダルを押圧する必要がある場合がある。通常、フットペダルは個々のハンドルに割り当てられる。
【０００３】
ロボット手術システムの柔軟性を高めるために、フットペダルが同じ外科処置中に１つ以上の入力ハンドルに割り当てられ得ることが有利である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、一般に、手術ロボットのツールの機能を作動させるためのユーザーインターフェースに関する。ユーザーインターフェースは、第１および第２の入力ハンドルと、フットペダルとを含む。フットペダルは、第１および第２の入力ハンドルのそれぞれに選択的に結合可能であり、手術ロボットのツールは、フットペダルが押圧されると同時に作動する結合した入力ハンドルの制御に応じて作動するように構成されている。
【０００５】
本開示によれば、ロボット手術システム用のユーザーインターフェースは、処理ユニット、入力ハンドル、およびフットペダルを含む。入力ハンドルは、作動位置を有する作動制御部を含む。作動位置では、入力ハンドルはハンドル信号を処理ユニットに送信する。フットペダルは、作動位置を有する作動スイッチを含む。作動位置では、フットペダルがフット信号を処理ユニットに送信する。処理ユニットは、作動制御部が作動および解放されるのに応じて、入力ハンドルをフットペダルに結合するように構成されている。処理ユニットはまた、処理ユニットが結合した入力ハンドルからのハンドル信号とフットペダルからのフット信号を同時に受信したときに、入力ハンドルに結合したロボットシステムのツールを作動させるように構成された制御信号を生成するように構成されている。
【０００６】
態様では、フットペダルは初期位置を有し、ロックアウト機構を含む。ロックアウト機構は、ロックアウト機構が初期位置から作動位置へのフットペダルの移動を防ぐロック構成を有してもよい。ロックアウト機構は、ロックアウト機構が初期位置と作動位置との間のフットペダルの移動を可能にするロック解除構成を有してもよい。
【０００７】
いくつかの態様では、ロックアウト機構は、モーターと、そのモーターから延びるピンとを含む。ロックアウト機構は、ロックアウト機構がロック解除構成からロック構成に移行するときに、フットペダルを初期位置に向かって移動させるように構成されてもよい。ピンは、ロックアウト機構がロック解除構成からロック構成に移行するときに、フットペダルに係合してフットペダルを初期位置に向かって移動させるように構成されてもよい。
【０００８】
所定の態様では、フットペダルは、フレームと、フレームによって旋回可能に支持されたレバーとを含む。レバーは、フレームに向かって延びる舌部を含んでもよい。ロックアウト機構は、フットペダルのレバーが初期位置から作動位置に旋回するのを防ぐために、ピンが舌部によって係合可能であるロック構成を有することができる。フットペダルのレバーは、初期位置と作動位置との間にロックアウト位置を有することができる。ロックアウト位置では、レバーが作動位置に向かって旋回するのを防止するように、舌部がピンに係合する場合がある。
【０００９】
特定の態様では、ロックアウト機構がロック解除構成からロック構成に移行するとき、ロックアウト位置と作動位置の間のフットペダルのレバーによって、舌部はロックアウト機構がロック構成を達成するのを防ぐ。モーターは、ロック構成とロック解除構成との間でピンを回転させるように構成された駆動シャフトを含んでもよい。フットペダルは、作動センサーを含むことができ、初期位置と作動位置の間にロックアウト位置を有することができる。作動センサーは、作動センサーがフットペダルまたはロックアウト機構によって接触されると、処理ユニットに作動信号を送信するように構成されてもよい。処理ユニットは、作動信号に応じてフィードバック信号を送信するように構成されてもよい。ユーザーインターフェースは、フィードバック信号に応じてフィードバックを提供してもよい。フットペダルは、初期位置に向かって付勢され得る。
【００１０】
本開示の別の態様では、ロボット手術システム用のユーザーインターフェースのフットペダルは、フレーム、レバー、作動スイッチ、およびロックアウト機構を含む。レバーはフレームによって支持されており、初期位置と作動位置との間で旋回する。作動スイッチは、レバーが作動位置にあるときに信号を送信するように構成されている。ロックアウト機構はロック構成を有し、ロックアウト機構は初期位置から作動位置へのレバーの移動を防ぐ。
【００１１】
態様では、ロックアウト機構は、モーターおよびピンを含む。モーターは、ピンを回転するように構成されてもよい。追加または代替として、モーターは、ピンをモーターから離れて延ばすように構成されてもよい。ピンは、ロックアウト機構がロック解除構成からロック構成に移行するときに、レバーを初期位置に向かって旋回させるように構成され得る。
【００１２】
本開示の別の態様では、ユーザーインターフェースを有するロボット手術システムのツールを作動させる方法は、ユーザーインターフェースの入力ハンドルをユーザーインターフェースのフットペダルに結合することと、実質的に同時に、フットペダルを作動位置に押圧し、かつ結合した入力ハンドルのトリガーを作動させることにより、ツールを作動させることと、を含む。
【００１３】
態様では、この方法は、ユーザーインターフェースの別の入力ハンドルをフットペダルに結合するか、または結合した入力ハンドルのトリガーを所定の時間解放することにより、入力ハンドルをフットペダルから取り外すことを含む。
【００１４】
さらに、矛盾しない程度に、本明細書に詳述される態様のいずれかは、本明細書に詳述される他の態様のいずれかと併せて使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示の様々な態様は、本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する図面を参照して、本明細書において以下に説明される。
【００１６】
【図１】本開示によるユーザーインターフェースおよびロボットシステムの概略図である。
【図２】図１のユーザーインターフェースの入力ハンドルの斜視図である。
【図３】図１のユーザーインターフェースの例示的なフットペダルの初期位置の概略図である。
【図４】ロックアウト位置にある図３のフットペダルの概略図である。
【図５】作動位置にある図３のフットペダルの概略図である。
【図６】初期位置にある図１のユーザーインターフェースの別の例示的なフットペダルの概略図である。
【図７】作動位置にある図６のフットペダルの概略図である。
【図８】初期位置にある図１のユーザーインターフェースの別の例示的なフットペダルの概略図である。
【図９】作動位置にある図８のフットペダルの概略図である。
【図１０】本開示による、ユーザーインターフェースを備えたロボットシステムのツールの機能を制御する方法を示すフローチャートである。
【図１１】本開示による例示的なペダル割り当て機構を備えたユーザーインターフェースの概略図である。
【図１２】本開示による別の例示的なペダル割り当て機構を備えたユーザーインターフェースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の実施形態は図面を参照して詳細に記載され、ここで同様の参照番号は、いくつかの図の各々において同一のまたは対応する要素を示す。本明細書に使用される際、「臨床医」という用語は、医師、看護師、または任意の他の医療提供者を指し、医療支援従事者を含み得る。この記載全体を通して、「近位」という用語は、臨床医に最も近い装置またはその構成要素の部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から最も遠い装置またはその構成要素の部分を指す。
【００１８】
図１を参照すると、ロボット手術システム１は、一般に、ロボットシステム１０、処理ユニット３０、およびユーザーインターフェース４０として示されている。ロボットシステム１０は、一般に、リンク機構１２およびロボットベース１８を含む。リンク機構１２は、組織に作用するように構成されたエンドエフェクタまたはツール２０を移動可能に支持する。リンケージ１２は、それぞれが組織に作用するように構成されたエンドエフェクタまたはツール２０を支持する端部１４を有するアームまたはリンクの形態であってもよい。さらに、リンケージ１２の端部１４は、手術部位「Ｓ」を撮像するための撮像装置１６を含むことができる。ユーザーインターフェース４０は、処理ユニット３０を介してロボットベース１８と通信する。
【００１９】
ユーザーインターフェース４０は、３次元画像を表示するように構成された表示装置４４を含む。表示装置４４は、手術部位「Ｓ」の３次元画像を表示し、これは、リンケージ１２の端部１４に配置される撮像装置１６および／または手術室の周辺に配置される撮像装置によって捕捉されたデータ（例えば、手術部位「Ｓ」内に配置される撮像装置、患者「Ｐ」に隣接して配置される撮像装置、撮像リンク機構５２の遠位端に配置される撮像装置５６）を含んでもよい。撮像装置（例えば、撮像装置１６、５６）は、手術部位「Ｓ」の視覚画像、赤外線画像、超音波画像、Ｘ線画像、熱画像、および／または他の既知のリアルタイム画像をキャプチャしてもよい。撮像装置は、キャプチャした撮像データを処理ユニット３０に送信し、処理ユニット３０は、撮像データからリアルタイムで手術部位「Ｓ」の３次元画像を作成し、その３次元画像を表示するために表示装置４４に送信する。
【００２０】
ユーザーインターフェース４０は、ロボットシステム１０を臨床医が操作できるようにする（例えば、リンケージ１２、リンケージ１２の端部１４、および／またはツール２０を移動させる）ジンバル７０に取り付けられた入力ハンドル８０、８０’も含む。ジンバル７０のそれぞれは、処理ユニット３０と通信し、制御ユニットに制御信号を送信し、そこからフィードバック信号を受信する。追加的または代替的に、入力ハンドル８０、８０’の各々は、外科医がリンケージ１２の端部１４で支持されるツール２０を作動すること（例えば、クランプする、把持する、発射する、開放する、閉鎖する、回転する、推進する、スライスすることなど）を可能にする制御インターフェースを含み得る。ユーザーインターフェース４０は、ツール２０の作動を制御するために入力ハンドル８０、８０’の一方または両方と共に使用され得るフットペダル９０をさらに含む。
【００２１】
ジンバル７０のそれぞれは、手術部位「Ｓ」内でリンケージ１２の端部１４を移動させるために移動可能である。表示装置４４上の３次元画像は、表示装置４４上で見られるようにジンバル７０の動きがリンケージ１２の端部１４を移動させるように方向付けられている。表示装置４４上の３次元画像の向きは、患者「Ｐ」の上方からの視界に対して鏡映または回転させることができることが理解されるであろう。加えて、表示装置４４上の３次元画像のサイズは、外科医が手術部位「Ｓ」内で構造のより良好な視界を有することを可能にする手術部位「Ｓ」の実際の構造よりも大きくまたは小さくスケーリングされ得ることが理解されよう。ジンバル７０が移動すると、ツール２０は手術部位「Ｓ」内で移動する。ツール２０の動きは、ツール２０を支持するリンク機構１２の端部１４の動きも含むことができる。
【００２２】
ロボット手術システムの構成および動作の詳細な説明については、米国特許第８，８２８，０２３号を参照することができ、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
さらに図２を参照すると、本開示による例示的な入力ハンドル８０が示されている。入力ハンドル８０は、複数の形状およびサイズを取り得ることが想定される。さらに、入力ハンドル８０は、それぞれの入力ハンドル８０に結合したツール２０に特有の制御要素を含むことができる。本開示の目的のために、入力ハンドル８０は、スイッチ８２および作動制御部８４（例えば、トリガー）を含む。スイッチ８２は、入力ハンドル８０に結合したツール２０の位置を維持しながら、あるいはその動きを縮小しながら、入力ハンドル８０を再配置すること（すなわち、クラッチ操作すること）に関連する。例えば、スイッチ８２が作動されると、入力ハンドル８０がユーザーインターフェース４０の作業空間内に再配置されるため、ツール２０は手術部位「Ｓ」内の位置を維持する。作動制御部８４は、ツール２０の機能（例えば、クランプ、把持、発射、開放、閉鎖、回転、推進、密閉、凝固、切断、スライスなど）に関連する。
【００２４】
引き続き図１および図２を参照すると、ロボット手術システムのツールを作動させる方法が、本開示に従って記載される。図１に示すように、ユーザーインターフェース４０は、第１または右側の制御アーム６０に動作可能に取り付けられた第１または右側の入力ハンドル８０と、第２または左側の制御アーム６０に動作可能に取り付けられた第２または左側の入力ハンドル８０’とを含む。外科処置中、フットペダル９０は、右または左入力ハンドル８０、８０’のいずれかと選択的に結合し、右または左入力ハンドル８０、８０’のそれぞれに結合したツール２０を作動させる。
【００２５】
右入力ハンドル８０に結合したツール２０を作動させるために、右入力ハンドル８０の作動制御部８４が作動および解放されて、フットペダル９０を右入力ハンドル８０に結合する。フットペダル９０が右入力ハンドル８０に結合された後、フットペダル９０を押圧すると同時に右入力ハンドル８０の作動制御部８４を作動させることにより、ツール２０が作動される。フットペダル９０を１回押圧して保持し、作動制御部８４を繰り返し作動させることにより、ツール２０が複数回作動させられ得ることが理解されよう。あるいは、作動制御部８４を作動位置に保持し、フットペダル９０を繰り返し押圧することにより、ツール２０は複数回作動され得る。フットペダル９０を押圧することと、作動制御部８４を作動させることの両方を必要とすることにより、ツール２０の機能の不注意な作動が防止され得ることが想定される。
【００２６】
本開示によれば、いったんフットペダル９０がそれぞれの入力ハンドル（例えば、右入力ハンドル８０）に結合されると、フットペダル９０は、別の入力ハンドル（例えば、左入力ハンドル８０’）の作動制御部８４が作動されるまで、それぞれの入力ハンドルに結合したままになる。追加的にまたは代替的に、それぞれの入力ハンドルの作動制御部８４が作動された後、フットペダル９０がそれぞれの入力ハンドルから取り外される前に、フットペダル９０は、それぞれの入力ハンドル（例えば、右入力ハンドル８０）と所定の時間結合したままであってもよい。所定の時間は、作動制御部８４の各作動（例えば、ツール２０の作動）でリセットされ得る。所定の時間は、約１５秒から約２分の範囲であってもよい。また、それぞれの入力ハンドルのスイッチ８２が押圧されて、ユーザーインターフェース４０の作業空間内でそれぞれの入力ハンドルを再配置すると、フットペダル９０がそれぞれの入力ハンドルから取り外すことも想定される。スイッチ８２が解放されると、それぞれの入力ハンドルがフットペダル９０と自動的に再結合されるか、それぞれの入力ハンドルをフットペダル９０と再結合するために、それぞれの入力ハンドルの作動制御部８４を作動させる必要がある場合がある。
【００２７】
フットペダル９０をそれぞれの入力ハンドルに結合するおよび取り外すために、様々な方法が使用され得ると考えられる。例えば、フットペダル９０は、作動制御部８４を素早く２回作動させることにより、それぞれの入力ハンドルに結合され得る。また、ユーザーインターフェース４０は、フットペダル９０をそれぞれの入力ハンドルに結合するかまたは取り外すための音声制御を受け入れるように構成されてもよいと考えられる。さらに、ユーザーインターフェース４０は、臨床医がフットペダル９０をそれぞれの入力ハンドルに結合するかまたは取り外すことができるようにするディスプレイ４４上のＧＵＩを含むことができる。追加的または代替的に、フットペダル９０と各入力ハンドルの作動制御部８４の両方を解放し、その後フットペダル９０または作動制御部８４のいずれかを迅速に二回、作動または押圧することにより、フットペダル９０は各入力ハンドルから取り外され得る。
【００２８】
フットペダル９０は、臨床医に見えるフットペダル９０の表面に配置された表示灯９１を含む。示されるように、表示灯９１は、フットペダル９０の前面に配置されるが、表示灯９１は、レバー９４またはフットペダル９０の側面に配置され得ることが想定される。表示灯９１は、フットペダル９０の状態を臨床医に視覚的に示す。表示灯９１は、フットペダル９０が入力ハンドル８０、８０’から取り外されたときにオフにされ得るかまたは照らされることが不可能になり、以下に詳述されるようなロック構成にあるときに赤色に照らされ得ると考えられる。あるいは、フットペダル９０が入力ハンドル８０、８０’から取り外されると、表示灯９１が赤色に点灯し、フットペダル９０が入力ハンドル８０、８０’の１つに結合されると、フットペダル９０は緑色で点灯する。表示灯９１は、フットペダル９０がどの入力ハンドル８０、８０’と結合しているかを示すことができると想定される。例えば、表示灯９１は、フットペダル９０が右入力ハンドル８０に結合しているときに点灯する右矢印と、フットペダル９０が左入力ハンドル８０’に結合しているときに点灯する左矢印とを含むことができる。追加または代替として、表示灯９１は、フットペダル９０が右入力ハンドル８０に結合している場合、第１の色（例えば、緑色）で照らすことができ、フットペダル９０が左入力ハンドル８０’に結合されている場合、第１の色と異なる第２の色（例えば、青色）で照らすことができる。
【００２９】
ここで図３〜図５を参照すると、フットペダル９０は、フットペダル９０が右および左の入力ハンドル８０、８０’から取り外されたときにフットペダル９０が作動するのを防止するロックアウト機構１００を含むことができる。フットペダル９０は、フレーム９２、レバー９４、および作動スイッチ９６を含む。フレーム９２は、初期位置（図３）と作動位置（図５）との間でレバー９４を旋回可能に支持する。初期位置では、レバー９４は作動スイッチ９６から離間している。作動位置では、レバー９４は、作動スイッチ９６が押圧されるように移動または旋回する。例えば、図５では、レバー９４は作動スイッチ９６を直接押圧する。作動スイッチ９６は処理ユニット３０（図１）と通信して、レバー９４が作動位置にあるときに処理ユニット３０に信号を提供する。作動スイッチ９６は、レバー９４との接触を検出するか、または比較的遠い位置と比較的近い位置との間のレバー９４の再配置を検出するための（例えば、ホール効果スイッチの方法で）任意の適切な機械的、電気的、または電気機械的スイッチであり得る。
【００３０】
フットペダル９０は、レバー９４を初期位置に向かって付勢する付勢部材９３を含むことができる。付勢部材９３は、ねじりばね、圧縮ばねなどの形態であってもよい。
【００３１】
図４を特に参照すると、レバー９４はまた、初期位置と作動位置との間にロックアウト位置を有し得る。フットペダル９０は作動スイッチを含み、レバー９４はレバー９４の下面からフレーム９２に向かって延びる舌部９５を含む。初期位置では、レバー９４の舌部９５は作動スイッチ９８から離間している。作動スイッチ９８は処理ユニット３０（図１）と通信して、レバー９４の舌部がロックアウト位置と作動位置との間にあるときに信号を処理ユニット３０に提供する。作動スイッチ９８は、レバー９４との接触を検出するか、または比較的遠い位置と比較的近い位置との間のレバー９４の再配置を検出するための（例えば、ホール効果スイッチの方法で）任意の適切な機械的、電気的、または電気機械的スイッチであり得る。
【００３２】
図３〜図５を参照すると、ロックアウト機構１００は、フットペダル９０が入力ハンドル（例えば、入力ハンドル８０、８０’）に結合していないときにレバー９４が作動スイッチ９６を押圧することを防止する。ロックアウト機構１００は、モーターまたはソレノイド１０２およびピン１０４を含む。ソレノイド１０２は、処理ユニット（図１）と連通しており、ピン１０４をロック解除構成（図３）とロック構成（図４）との間で移動させる。ピン１０４のロック解除構成では、レバー９４は初期位置と作動位置との間で旋回する。ピン１０４のロック構成では、レバー９４がロック構成を超えて旋回することが防止され、レバー９４は初期位置とロックアウト位置との間で旋回する。処理ユニット３０は、レバー９４がロック構成を超えた場合にピン１０４がロック構成に移動するのを防ぐことができ、またはレバー９４は、レバー９４がロックアウト位置と作動位置との間にあるときに、ピン１０４がロック構成に移動するのを機械的に防ぐことができる。
【００３３】
上記で詳述したように、外科処置中に、フットペダル９０を使用して、ユーザーインターフェース４０のそれぞれの入力ハンドル（例えば、入力ハンドル８０、８０’）に結合したツール２０の機能を作動させる。最初に、ロックアウト機構１００のピン１０４はロック構成にあり、レバー９４が押圧されるのを防ぐ。臨床医がレバー９４を押圧しそうとすると、レバー９４は初期位置からロックアウト位置まで旋回する。レバー９４がロックアウト位置に到達すると、ピン１０４は、フットペダル９０がツール２０の作動からロックアウトされているという触覚的または機械的フィードバックを臨床医に提供する。作動スイッチ９８を含む実施形態では、作動スイッチ９８は、入力ハンドル８０、８０’を介して、視覚的、可聴的、または触覚的フィードバックを提供し得るロックアウト位置にレバー９４があるという信号を処理ユニット３０に提供し、ディスプレイ４４またはフットペダル９０は、ツール２０の作動が利用できないことを臨床医に知らせる。
【００３４】
それぞれの入力ハンドル（例えば、入力ハンドル８０、８０’）がフットペダル９０に結合すると、処理ユニット３０は信号をソレノイド１０２に送り、ピン１０４をロック解除構成に移行させる。臨床医がフットペダル９０を押圧すると、レバー９４が作動位置まで旋回し、作動スイッチ９６に接触する。作動スイッチ９６を押圧することに応じて、フットペダル９０は信号を処理ユニット３０に送信する。フットペダル９０の作動スイッチ９６と入力ハンドル８０、８０’の作動制御部８４が同時に信号を処理ユニット３０に提供しているとき、処理ユニット３０は制御信号をツール２０に送信してツール２０の関連機能を作動させる。
【００３５】
図６および図７を参照すると、フットペダル９０は、ソレノイド１１２およびピン１１４を含む、本開示による別のロックアウト機構１１０を含む。ロックアウト機構１１０のソレノイド１１２およびピン１１４は、ロックアウト機構１００のソレノイド１０２およびピン１０４と同様であるため、簡潔にするために相違点のみを説明する。
【００３６】
ソレノイド１１２はフットペダル９０のフレーム９２内に配置され、ピン１１４はソレノイド１１２からレバー９４の下面に向かって延びている。レバー９４は、ピン１１４を受けるための保持ウェル９７を規定する。ピン１１４のロック解除構成では、ピン１１４は実質的にフレーム９２内にあり、レバー９４が作動位置へ旋回するようになっている。ピン１１４のロック構成では、ピン１１４はソレノイドによって延ばされ、ピン１１４はロック構成を超えてレバー９４が旋回するのを防ぐ。レバー９４がロック構成にあり、ピン１１４がロック構成にあるとき、ピン１１４はレバー９４のウェル９７と係合する。外科処置中、フットレバー９４に結合した入力ハンドルなしでペダル９０がロックアウト位置と作動位置の間にある場合、ソレノイド１１２はピン１１４をレバー９４のウェル９７内に延ばしてレバー９４をロックアウト位置まで旋回させる。ソレノイド１１２がピン１１４を延ばすと、フットレバー９４は臨床医の足を移動させて、それぞれの入力ハンドルがもはやフットレバー９４に結合していないという触覚フィードバックを提供することができる。
【００３７】
図８および図９を参照すると、フットペダル９０は、モーター１２２およびピンまたはタブ１２４を含む本開示に従って提供される、別のロックアウト機構１２０を含む。モーター１２２は、タブ１２４がモーター１２２の駆動シャフト１２３に回転可能に連結された状態でフレーム９２に取り付けられている。タブ１２４は、ロック構成とロック解除構成との間で回転可能である。ロック構成（図８）では、モーター１２２は、タブ１２４が、レバー９４がロックアウト位置を超えて旋回するのを防ぐようにタブ１２４を配置する。タブ１２４は、ロック構成に向かって付勢され得ることが想定される。ロック解除構成（図９）では、タブ１２４は、レバー９４が初期位置と作動位置との間で旋回できるように配置される。モーター１２２は、ロック構成とロック解除構成との間でタブ１２４を回転させるように構成される。
【００３８】
図１０を参照すると、本開示による、フットペダルを備えた手術ロボットのツールを作動させるための例示的な方法が示されている。当初、入力ハンドルはフットペダルに結合している。フットペダルが入力ハンドルに結合している場合、フットペダルはロック解除構成に移行する。次に、フットペダルと入力ハンドルを同時に押圧して、ツールを作動させる。上記に詳述されるように、フットペダルと入力ハンドルを複数回同時に押圧することで、ツールを複数回作動させることができる。次に、フットペダルまたは入力ハンドルのトリガーのいずれかを所定の時間解放するか、別の入力ハンドルをフットペダルに結合することにより、フットペダルは入力ハンドルから取り外される。
【００３９】
図１１を参照すると、ユーザーインターフェース４０の例示的な実施形態は、本開示によるペダル割り当て機構４００を含む。ペダル割り当て機構４００は、ペダル９０、１９０、２９０、３９０を支持する回転テーブル４１０を含む。ペダル９０、１９０、２９０、３９０のそれぞれは、ペダル９０に類似しており、簡潔さを優先して個々に詳述されない。
【００４０】
回転テーブル４１０は、処理ユニット３０からの信号に応じて回転テーブル４１０が回転するように、処理ユニット３０（図１）と通信する。処理ユニット３０は、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうち選択された１つが臨床医に利用しやすいように回転テーブル４１０を回転させ、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうち選択された１つが入力ハンドル８０、８０’の１つに結合すると、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０うち選択された１つは、結合した入力ハンドル８０、８０’に割り当てられたツール２０（図１）の機能を作動させる。
【００４１】
臨床医は、ユーザーインターフェース４０と相互作用することにより、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうちのどれか１つを入力ハンドル８０に結合するかを選択することができる。例えば、ユーザーインターフェース４０は、音声コマンドを受け入れ、および／または臨床医がフットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうちの１つを選択できるようにするディスプレイ４４上のＧＵＩを含むことができる。追加または代替として、処理ユニット３０は、手術ロボット１０のアーム１２に連結されたツール２０（図１）を検出し、検出されたツール２０に対応するフットペダル９０、１９０、２９０、３９０を選択することができる。
【００４２】
ここで図１２を参照すると、ユーザーインターフェース４０の別の例示的な実施形態は、本開示によるペダル割り当て機構５００を含む。ペダル割り当て機構５００は、ペダル９０、１９０、２９０、３９０を支持するラック５１０を含む。
【００４３】
ラック５１０は、結合したフットペダル９０、１９０、２９０、３９０上の表示灯９１、１９１、２９１、３９１が、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０が処理ユニット３０からの信号に応じて入力ハンドル８０、８０’に結合されているという表示を提供するように、処理ユニット３０（図１）と通信する。フットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうちの選択された１つは、結合した入力ハンドル８０、８０’に割り当てられたツール２０（図１）の機能を作動させる。示されるように、ラック５１０は、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０の４つすべてを備えた単一の段を含むが、ラック５１０は、各段に１つ以上のフットペダルを備えた複数の段を含むことができると考えられる。
【００４４】
臨床医は、ユーザーインターフェース４０と相互作用することにより、フットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうちのどれか１つを入力ハンドル８０に結合するかを選択することができる。例えば、ユーザーインターフェース４０は、音声コマンドを受け入れ、および／または臨床医がフットペダル９０、１９０、２９０、３９０のうちの１つを選択できるようにするディスプレイ４４上のＧＵＩを含むことができる。追加または代替として、処理ユニット３０は、手術ロボット１０のアーム１２に連結されたツール２０（図１）を検出し、検出されたツール２０に対応するフットペダル９０、１９０、２９０、３９０を選択することができる。
【００４５】
本開示のいくつかの実施形態が図面に示されているが、本開示は当該技術分野が許容する広い範囲として捉えられるべきであり、本明細書も同様に読み取られるべきと考えられるので、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではないことが意図される。上記の実施形態の任意の組み合わせもまた想定され、これらは、添付の特許請求の範囲内である。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者は本明細書に添付される特許請求の範囲内での他の修正を想定するであろう。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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