Nova Patents
JP6139577B2

System for controlling an instrument using shape sensors

Abstract

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JP6139577B2, drawing sheet 1
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Term

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Expires 4 February 2035.

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23 claims: 2 independent, 21 dependent

  1. 1
    遠隔で制御される操縦可能器具の移動を制御するためのシステムであって、 前記システムは、 複数の関節運動可能セグメントを含む外科用器具であって、前記複数の関節運動可能セグメントは、前記外科用器具の形状を変化させるように互いに対して関節運動するように構成されている、外科用器具と、 前記複数の関節運動可能セグメントの周囲に螺旋構成で配置される光ファイバであって、前記光ファイバは、前記複数の関節運動可能セグメントのうちの少なくとも1つの関節運動可能セグメントの長さに沿った前記複数の関節運動可能セグメントのうちの前記少なくとも1つの関節運動可能セグメントの感知された形状に対応する形状信号を伝送するように構成されている、光ファイバと、 前記光ファイバと信号通信するコントローラであって、前記コントローラは、前記外科用器具に論理的に連結され、少なくとも前記光ファイバから 受信された 前記形状信 号に 応答して前記外科用器具を移動させる ことにより所望の形状を達成する ための制御信号を出力するように構成されて おり、前記制御信号は、前記外科用器具の前記形状を前記所望の形状に変化させるためのユーザ入力に基づいている 、コントローラと を含む、システム。
  2. 2
    前記光ファイバは、前記外科用器具の前記形状の変化に応答して前記形状信号を変更するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  3. 3
    前記コントローラは、前記複数の関節運動可能セグメントを独立して制御して前記外科用器具の前記形状を変化させるための制御信号を出力するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  4. 4
    前記複数の関節運動可能セグメントの各々は、前記複数の関節運動可能セグメントを互いに対して関節運動させるように構成されたアクチュエータをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
  5. 5
    前記アクチュエータは、テンドンを介して前記複数の関節運動可能セグメントに連結されている、請求項4に記載のシステム。
  6. 6
    前記アクチュエータは、電子機械モータ、空気圧モータ、油圧モータおよび電子回転アクチュエータからなる群より選択される、請求項5に記載のシステム。
  7. 7
    前記複数の関節運動可能セグメントの前記形状を変化させるための制御信号を前記アクチュエータに伝送するように構成されたユーザ入力デバイスをさらに含む、請求項4に記載のシステム。
  8. 8
    前記コントローラは、前記ユーザ入力デバイスからの前記制御信号および前記光ファイバからの前記形状信号に応答して前記複数の関節運動可能セグメントのうちの少なくとも1つの関節運動可能セグメントを移動させるための信号を前記アクチュエータに出力するように構成されている、請求項7に記載のシステム。
  9. 9
    前記ユーザ入力デバイスは、前記外科用器具の少なくとも一部分の形状を表す出力を表示するように構成された双方向ディスプレイを含む、請求項7に記載のシステム。
  10. 10
    前記複数の関節運動可能セグメントは、第1の関節運動可能セグメントおよび第2の関節運動可能セグメントを含み、 前記コントローラは、前記外科用器具が経路に沿って前進または後退すると前記形状信号に基づいて前記第1の関節運動可能セグメントの形状および前記第2の関節運動可能セグメントの形状を計算するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  11. 11
    ユーザ入力デバイスは、前記外科用器具の形状を 前記 所望の形状に変化させるためのコマンドをユーザから受信するように構成されたインターフェースを含み、 前記コントローラは、前記光ファイバからの前記形状信号に基づいて前記外科用器具の前記形状を計算するように構成されており、前記コントローラは、前記形状信号に基づいて前記所望の形状と前記形状との差異を計算するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
  12. 12
    前記コントローラは、前記形状信号に基づいて前記所望の形状と前記形状との間の前記計算された差異を補償するように前記外科用器具を移動させるための前記制御信号を出力するように構成されている、請求項11に記載のシステム。
  13. 13
    センサをさらに含み、 前記センサと比較した前記光ファイバの位置は、前記センサに対する前記外科用器具の位置を 決定 するために、または、前記外科用器具が前記センサを越えて挿入された深度を決定するために用いられる、請求項1に記載のシステム。
  14. 14
    前記光ファイバは、高空間解像度の光ファイバ曲がりセンサの直線状アレイを含む、請求項1に記載のシステム。
  15. 15
    前記光ファイバは、ブラッグ格子を含む、請求項1に記載のシステム。
  16. 16
    前記光ファイバは、前記光ファイバの螺旋の方向と反対の方向の逆撚りを含む、請求項1に記載のシステム。
  17. 17
    前記光ファイバは、前記関節運動可能セグメントの各々に沿って、単一完全螺旋巻きで延在する、請求項1に記載のシステム。
  18. 18
    前記光ファイバは、前記関節運動可能セグメントの各々に対して整数回の完全螺旋巻きで延在する、請求項1に記載のシステム。
  19. 19
    遠隔で制御される操縦可能器具の作動方法であって、前記遠隔で制御される操縦可能器具は、複数の関節運動可能セグメントを含む外科用器具であって、前記複数の関節運動可能セグメントは、前記外科用器具の形状を変化させるように互いに対して関節運動するように構成されている、外科用器具と、前記複数の関節運動可能セグメントの周囲に螺旋構成で配置される光ファイバと、コントローラとを含み、 前記方法は、 前記コントローラにより、前記光ファイバから前記複数の関節運動可能セグメントのうちの少なくとも1つの関節運動可能セグメントの長さに沿った前記複数の関節運動可能セグメントのうちの前記少なくとも1つの関節運動可能セグメントの感知された形状に対応する形状信号を受信することと、 前記コントローラにより、少なくとも前記光ファイバからの前記形状信号に応答して前記外科用器具を移動させる ことにより所望の形状を達成する ための制御信号を出力すること であって、前記制御信号は、前記外科用器具の前記形状を前記所望の形状に変化させるためのユーザ入力に基づいている、こと と を含む、方法。
  20. 20
    前記出力することは、前記コントローラにより、前記複数の関節運動可能セグメントを独立して移動させて前記外科用器具の前記形状を変化させるための制御信号を出力することを含む、請求項19に記載の方法。
  21. 21
    前記遠隔で制御される操縦可能器具は、入力デバイスをさらに含み、前記出力することは、前記コントローラにより、前記入力デバイスにおける入力に基づいて前記外科用器具を移動させるための制御信号を出力することをさらに含み、前記入力は、前記外科用器具を移動させるためのユーザコマンドである、請求項19に記載の方法。
  22. 22
    前記形状信号を受信することは、前記コントローラにより、前記外科用器具の移動中の前記外科用器具の前記形状の変化に依存した可変形状信号を受信することを含む、請求項19に記載の方法。
  23. 23
    前記遠隔で制御される操縦可能器具は、センサをさらに含み、前記方法は、 前記センサと前記光ファイバの位置を比較することと、 前記比較することに基づいて、前記センサに対する前記外科用器具の位置、または、前記外科用器具が前記センサを越えて挿入された深度を決定することと をさらに含む、請求項19に記載の方法。
Independent claims23