特許 5775881 触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムと方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775881

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムと方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 19/00 20060101AFI20150820BHJP

   A61B 17/34 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   A61B19/00 502

   A61B17/34

【請求項の数】18

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-549125(P2012-549125)

(86)(22)【出願日】2011年1月14日

(65)【公表番号】特表2013-517065(P2013-517065A)

(43)【公表日】2013年5月16日

(86)【国際出願番号】US2011021349

(87)【国際公開番号】WO2011088357

(87)【国際公開日】20110721

【審査請求日】2013年12月17日

(31)【優先権主張番号】61/295,438

(32)【優先日】2010年1月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500390995

【氏名又は名称】イマージョン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(72)【発明者】

【氏名】ウーリッヒ、 クリストファー ジェイ．

【審査官】 佐藤 智弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−１８７５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５９５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２５９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１３２７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １９／００

Ａ６１Ｂ １７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外科手術中に患者の身体内に部分的に挿入されるように構成された挿入鞘であって、外科手術ツールを受け入れるように構成された挿入鞘と、
挿入鞘に解放可能に結合され且つ外科手術ツールを受け入れて接触するように構成されるサブアッセンブリーと
を含み、サブアッセンブリーはアクチュエータを備え、
アクチュエータは、挿入鞘に、または外科手術ツールが挿入鞘の中に挿入されている間には外科手術ツールに触覚的効果を出力するように構成される、システム。

【請求項2】

サブアッセンブリーは、挿入鞘内に挿入された外科手術ツールと接触するように構成されたローラーを更に含み、
アクチュエータはローラーに結合されており、アクチュエータは、アクチュエータ信号を受け取り、アクチュエータ信号に基づいて触覚的効果を出力するように構成されている、請求項１のシステム。

【請求項3】

サブアッセンブリーは、第２のアクチュエータを更に含み、第２のアクチュエータは、振動触覚アクチュエータ信号を受け取り、振動触覚アクチュエータ信号に基づいて振動触覚効果を出力するように構成されている、請求項２のシステム。

【請求項4】

外科手術ツールの動きを指し示すセンサー信号を生成するように構成されたセンサーを更に含む、請求項１のシステム。

【請求項5】

アクチュエータおよびセンサーと通信しているホストプロセッサを更に含み、ホストプロセッサは、
センサー信号を受け取り、
センサー信号に基づいてアクチュエータ信号を生成し、
アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送する
ように構成されている、請求項４のシステム。

【請求項6】

外科手術ツールは、遠位端を有し、外科手術ツールの遠位端において配置されたセンサーを含み、センサーはセンサー信号を生成するように構成されており、
システムは、アクチュエータおよびセンサーと通信しているホストプロセッサを更に含み、ホストプロセッサは、
センサー信号を受け取り、
センサー信号に基づいてアクチュエータ信号を生成し、
アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送する
ように構成されている、請求項１のシステム。

【請求項7】

センサーは、外科手術ツールの迎え角または曲げの量を検出するように構成されている、請求項６のシステム。

【請求項8】

センサー信号は、外科手術ツールと障害物の間の接触力と関連付けられた感知された力を含み、アクチュエータは、第１の閾値と第２の閾値の間に接触力を維持するように構成された力を出力するように構成されている、請求項７のシステム。

【請求項9】

センサーは、電圧、温度、流体フロー、または粘度の１つを検出するように構成されている、請求項６のシステム。

【請求項10】

サブアッセンブリーは、圧電アクチュエータ、偏心回転質量、または線形共鳴アクチュエータを含む第２のアクチュエータを更に含み、第２のアクチュエータは、振動触覚アクチュエータ信号を受け取り、振動触覚アクチュエータ信号に基づいて振動触覚効果を出力するように構成されており、
ホストプロセッサは更に、
センサー信号に基づいて振動触覚アクチュエータ信号を生成し、
振動触覚アクチュエータ信号を第２のアクチュエータに伝送する
ように構成されている、請求項９のシステム。

【請求項11】

外科手術ツールは、
外科医によって操作されるように構成されたハンドルを有するガイドワイヤと、
ハンドルに結合された第２のアクチュエータであって、ハンドルに触覚的効果を出力するように構成された第２のアクチュエータと、
を含む、請求項１のシステム。

【請求項12】

ハンドルは、トリガーと第３のアクチュエータを含み、第３のアクチュエータは、トリガーに触覚的効果を出力するように構成されている、請求項１１のシステム。

【請求項13】

ハンドルと第２のアクチュエータは、外科手術手順に引き続いてガイドワイヤから取り外されて廃棄されるように構成されている、請求項１１のシステム。

【請求項14】

外科手術ツールは、
治療的外科手術ツールと、
治療的外科手術ツールに結合されたパワーサプライであって、パワーサプライは、治療的外科手術ツールによって提供された治療的効果の強度を制御するように構成されており、
トリガーと、
トリガーに結合された第２のアクチュエータであって、第２のアクチュエータ信号を受け取り、第２のアクチュエータ信号に基づいてトリガーにトリガー触覚的効果を出力するように構成された第２のアクチュエータを含むパワーサプライと、
を含む、請求項１のシステム。

【請求項15】

トリガー触覚的効果は振動からなる、請求項１４のシステム。

【請求項16】

トリガー触覚的効果は、トリガーの動きに抵抗するように構成された運動感覚性力からなる、請求項１４のシステム。

【請求項17】

患者のステータスを感知するために患者に外部結合されるように構成されたセンサーと、
外科手術ツールに振動触覚効果を出力するように構成された振動触覚アクチュエータと、
振動触覚アクチュエータおよびセンサーと通信しているホストプロセッサであって、ホストプロセッサは、
センサー信号を受け取り、
センサー信号に基づいて振動触覚アクチュエータ信号を生成し、
振動触覚アクチュエータ信号を振動触覚アクチュエータに伝送する
ように構成されている、請求項１のシステム。

【請求項18】

センサーは、血圧モニターまたは心拍数モニターを含む、請求項１７のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願へのクロスリファレンス］この出願は、“Minimally Invasive Surgical Tools with Haptic Feedback”と題され、２０１０年１月１５日に出願された、米国仮特許出願番号61/295,438への優先権を主張し、その全体がここで引用によって組み込まれる。

【0002】

本発明は、全体的に外科手術ツールに関し、より詳しくは医療的シミュレーションのためのシステムと方法に関し、より特定には触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムと方法に関する。

【背景技術】

【0003】

最小侵襲性外科手術は、主要な切開または開口部を作ることなく行われ、患者にとって削減された外傷に結果としてなり、顕著なコスト節約を生み出す。これらは、より短い入院時間と削減された治療要求から結果としてなる。最小侵襲性外科手術のその他の恩恵は、より少ない痛み、術後疼痛の薬物治療のより少ない必要性、より少ない傷跡、およびより切開に関係する併発症のより少ない可能性を含む。

【0004】

最小侵襲性外科手術は、手術的手順（例えば、小さい切開）または結果（例えば、削減された外科合併症またはコスト）に基づいたもののどちらかとして定義される。しかしながら、最小侵襲性外科手術は、マイナーな外科手術と同じではない。いくつかの「最小侵襲性」手順、例えば、冠状動脈バイパス手術は、依然として入院療養を要する主要な手術である。

【0005】

最小侵襲性外科手術では、小型カメラが典型的には小さな切開を通して身体中に導入される。カメラは、画像をビデオモニターに伝送し、様々な状態を医師が診断し、必要あれば治療することを可能とする。これをするために、医師は、灌注および排液デバイスのような、外科手術器具と補助的デバイス（集合的に、「最小侵襲性外科手術ツール」）を、１つ以上の追加の小さな切開を通して挿入する。そのような外科手術器具は、腹腔鏡手術、カテーテル法または内視鏡検査のため、および遠隔手術とテレプレゼンスを可能とするため、のものであることができる。しかしながら切開外科手術と比較して、最小侵襲性外科手術は視覚的および触覚的な知覚に制限を課し、この種の外科手術に特有のチャレンジを作り出す。主要な心配の１つは、可能性として力の不適切な使用によって引き起こされた、組織損傷の潜在的可能性である。

【発明の概要】

【0006】

本発明の実施形態は、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムと方法を提供する。例えば、一実施形態では、システムは、患者の身体内に部分的に挿入されるように構成された挿入鞘であって、外科手術ツールを受け入れるように構成された挿入鞘と、少なくとも部分的に挿入鞘内に配置されたローラーであって、挿入鞘内に挿入された外科手術ツールと接触するように構成されたローラーと、ローラーに結合されたアクチュエータであって、アクチュエータ信号を受け取り、アクチュエータ信号に基づいて触覚的効果を出力するように構成されたアクチュエータと、を含む。

【0007】

方法の一実施形態では、方法は、外科手術ツールに結合されたセンサーからセンサー信号を受け取り、外科手術ツールは少なくとも部分的に患者の身体内に挿入されるように構成されていることと、センサー信号に少なくとも一部は基づいてアクチュエータ信号を生成し、アクチュエータ信号は、アクチュエータが触覚的効果を出力することを引き起こすように構成されていることと、アクチュエータ信号を、外科手術ツールに結合されたアクチュエータに伝送することからなる、コンピューター実装された方法からなる。別の実施形態では、コンピューター読み取り可能な媒体が、プロセッサがそのような方法を実行することを引き起こすためのプログラムコードからなる。

【0008】

これらの描写的実施形態は、発明を限定または規定するためではなく、寧ろその理解を助けるための例を提供するために記述される。描写的実施形態は、詳細な記載中で説明され、それは発明の更なる記載を提供する。この発明の様々な実施形態によって供される利点は、この明細書を精査することによって更に理解され得る。

【0009】

この明細書中に組み込まれてその一部を構成する、付随する図面は、実施形態の１つ以上の例を描写し、例示的実施形態の記載と共に、実施形態の原理と実装を説明する役目を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのための描写的システムを示す。

【図2a】図２ａは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図2b】図２ｂは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図2c】図２ｃは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図3】図３は、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図4a】図４ａは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図4b】図４ｂは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。

【図5】図５は、本発明の一実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのための方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

例示的実施形態が、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムと方法の文脈で、ここに記載される。以下の記載は単に描写的なだけで、いかなるやり方でも限定するものとして意図されていないことを当業者は悟るであろう。その他の実施形態は、この開示の恩恵を受けたそのような当業者に、それら自体を容易に示唆するであろう。ここで付随する図面に描かれた例示的実施形態の実装を詳細に参照する。同じまたは同様の項目を参照するのに、同じ参照指示が、図面と以下の記載を通して使われる。

【0012】

明確さへの関心から、ここに記載された実装の慣行的な特徴の全てが示され記載されはしない。勿論、いかなるそのような実際の実装の開発において、応用または事業と関係した制約の遵守のような開発者の特定のゴールを達成するために、多数の実装に特定の決定がなされなければならないことと、それらの特定のゴールは、１つの実装から別のものへと１人の開発者から別のものへで変動することが、理解されるであろう。更には、以下の開示された実施形態では、「または」という用語が、特定の実施形態の異なる特徴を記載するのに使われ得る。「または」という用語の使用は、包含的および排他的の両方で解釈されることが意図されており、よって組み合わせは、ここに記載された通りの同定された特徴のいずれかまたは全てを含み得る。

【0013】

触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのための描写的システム
触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのための１つの描写的システムでは、システムは、生きている患者上での最小侵襲性外科手術（ＭＩＳ）中に外科医を支援するように構成されている。例えば、外科医は、あらゆる異常を検出するためまたは不整脈に対処するために心臓組織を切除するために、心臓発作に引き続いてのような、患者の心臓の内部表面上の電位（即ち、電圧）の変化を測定するための心臓電気生理学を行うようにＭＩＳを行っても良い。

【0014】

ここで図１を参照すると、図１は、本発明の一実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステム１０の描写的実施形態を示す。図１中のシステム１０は、挿入鞘２０と、ハンドル３２をもった外科手術ツール３０（この場合はガイドワイヤ）と、プロセッサ５２、メモリ５４およびディスプレイ５６をもったコンピューター５０と、心拍数モニター６０からなる。

【0015】

描写的ＭＩＳ手順を行うために、外科医は、患者の脚１２中に切開を作り、外科手術ツールのための挿入経路を提供するように、挿入鞘２０（この場合はカテーテル）を、患者の大腿動脈中に挿入する。外科医はそれから、それが患者の心臓に達するまでカテーテル２０を患者の脈管系を通して挿入する。外科医はそれから、心臓壁上または内の様々なポイントでの電圧を測定するために、ガイドワイヤ３０の遠位端上に電圧センサー３６または複数のセンサーを備えたガイドワイヤのような外科手術ツール３０を、患者の心臓までカテーテル２０を通して挿入しても良い。そのようなガイドワイヤ３０は典型的には、心臓壁上の関心のある様々なポイントに達するように外科医がガイドワイヤ３０を操作することを許容するために、ハンドル３２に接続された近位端を有する。ガイドワイヤ３０を操作するために、外科医は、ガイドワイヤ３０の遠位先端を多数の方向のいずれかで動かすように、ガイドワイヤのハンドル３２上の１つ以上の操作子３４、例えばノブまたはレバー、を操作する。そのような実施形態では、外科医はそれから、センサー３６での電圧測定をするために、心臓壁に接触するようにガイドワイヤの遠位先端を操作しても良い。

【0016】

図１に示された描写的実施形態では、挿入チューブ２０は、ＭＩＳ手順を行う際に外科医を支援するために、アクチュエータ４０が備えられている。ガイドワイヤ３０がアクチュエータ４０を通して挿入チューブ２０中まで通るように、環または円筒形状に構成された誘導性アクチュエータ４０が、挿入チューブ２０の近位端に結合されている。誘導性アクチュエータ４０は、挿入チューブ内のガイドワイヤ３０の並進運動を支援するかまたはそれに抵抗するように、運動感覚性触覚的効果を提供するために、ガイドワイヤ３０上に電磁気力を生成するようにアクチュエータ４０のコイルを通して電流を伝送することによって作動されることができる。誘導性アクチュエータを使用することの利点は、ローラーを使った時にはあるであろうようなアクチュエータとガイドワイヤの間に物理的結合がないので、ガイドワイヤを操作している外科医は、ローラーまたはその他の摩擦のある接触が採用されていたとすればあったかもしれないような、克服する摩擦と慣性がないために、より正確な触感覚を受け取り得る、ということであり得る。しかしながら、以下でより詳細に説明するように、その他のタイプのアクチュエータが採用されても良い。

【0017】

加えて、ガイドワイヤ３０のハンドル３２は、複数のアクチュエータ４２、４４を含む。アクチュエータ４２の１つは、振動触覚アクチュエータであり、ガイドワイヤの遠位端上のセンサー３６によって感知された電圧に基づいて、ガイドワイヤハンドル３２に振動的効果を出力するのに使われる。例えば、振動効果の周波数は、センサー３６によって感知された電圧の大きさに比例しても良く、よって外科医に手順のステータスに関する追加の情報を提供する。この場合の振動情報は、様々なセンサー読み出し値についてのグラフィック情報を示しているディスプレイに追加してのものである。

【0018】

ハンドル３２内に配置された第２のアクチュエータ４４は、ハンドル上の操作子３４に触覚的効果を提供するように構成されている。例えば、第２のアクチュエータ４４は、ガイドワイヤの遠位先端と心臓の壁の間の接触力に基づいて、またはガイドワイヤの遠位先端と心臓の壁の迎え角に基づいて、触覚的効果を出力しても良い。示された実施形態では、第２のアクチュエータ４４は、ガイドワイヤの遠位端の先端（図示されていない力センサー）上の感知された力に基づいて操作子３４の動きに抵抗する運動感覚性力を出力する。

【0019】

プロセッサ５２とメモリ５４からなるコンピューター５０は、外科手術ツール３０、およびいくつかの場合には挿入鞘２０、からセンサー信号を受け取り、ガイドワイヤ３０、ガイドワイヤハンドル３２または操作子３４上の様々なアクチュエータ４０、４２、４４によって出力されるべき触覚的効果を引き起こすようにアクチュエータ信号を生成する。加えて、コンピューター５０は、心臓モニター６０のようなその他の外部デバイスから情報を受け取り、それも触覚的効果を生成するのに使っても良い。その他の外部センサーの例は、心拍数モニター、血圧モニター、酸素センサー、血液ガスセンサー等を含む。

【0020】

例えば、この描写的実施形態では、心拍数モニター６０が患者に接続されており、心拍数情報をコンピューター５０に提供する。コンピューター５０は、患者の心拍数が許容可能な限度の外に入るかどうかを指し示すために触覚的効果を生成することができる。外科医は、特定の電圧読み出し値とガイドワイヤを操作することに焦点を絞ってい得るので、この追加の情報は外科医には直ちに明らかでなくても良い。例えば、もし患者の心臓があまりにも速く鼓動し始めれば、コンピューター５０は、潜在的に危険な状態を指し示し異常な心拍数に外科医の注意をひくための触覚的効果を引き起こすように、アクチュエータ信号を生成することができる。

【0021】

加えて、コンピューター５０は、ディスプレイ５６が、感知された電圧の視覚的表示、カテーテル中に挿入されたカメラからの画像、心拍数等のような、関連する情報を外科医に表示することを引き起こすように、ディスプレイ信号を出力することができる。よって、システム１０は、外科医がＭＩＳ手順に焦点を絞ることを許容する没頭させる統合的な体験を提供する一方で、手順をより良く行い、そうでなければ外科医の注意を逸らしたかもしれない状態を監視することを外科医に許容するように外科医に直ちに触覚応答を提供する様々な入力を受け取ることができる。

【0022】

ここで図２ａを参照すると、図２ａは、本発明の一実施形態に従った最小侵襲性外科手術ツールのためのシステム１００を示す。システム１００は、挿入鞘１１０と、第１の外科手術ツール１２０と、第２の外科手術ツール１３０からなる。挿入鞘１１０は、複数のローラー１１２ａ、ｂと、各々が複数のローラー１１２ａ、ｂの１つに結合された複数のアクチュエータ１４０ａ、ｂからなる。挿入鞘１１０は、患者の身体１０２中に部分的に挿入され、外科手術ツール１２０のような外科手術ツールを受け入れるように構成されている。示された実施形態では、挿入鞘１１０はトロカールからなる。

【0023】

示された実施形態では、ローラー１２０ａ、ｂは外科手術ツール１２０と接触するように構成され、アクチュエータ１４０ａ、ｂの作動によってそれぞれ作り出された触覚的力を出力するように構成されている。一実施形態では、アクチュエータ１４０ａ、ｂの各々は能動的アクチュエータであり、そのそれぞれのローラー１１２ａ、ｂが回転することを引き起こすように構成されている。それぞれのローラーを回転させることにより、アクチュエータ１４０ａ、ｂは、挿入鞘１１０内の外科手術ツール１２０の並進運動を支援するかまたはそれに抵抗するように構成された運動感覚性力を出力することができる。例えば、示された実施形態では、アクチュエータ１４０ａ、ｂはＤＣモーターからなるが、受動的アクチュエータ（即ち、磁気ブレーキ）、カムまたはその他の摩擦を生成するかまたは調節する手段も含むことができる。いくつかの実施形態では、ただし、アクチュエータ１４０ａ、ｂは、挿入鞘１１０内の外科手術ツール１２０の並進運動に抵抗するようにそれらのそれぞれのローラー１１２ａ、ｂにブレーキをかけるように構成された受動的アクチュエータからなる。いくつかの実施形態では、ローラー１１２ａ、ｂの一方または両方は、ローラー１１２ａ、ｂの回転を検出するように構成された回転エンコーダーのような、センサーに結合されている。そのような実施形態の１つでは、センサーは、外科手術ツール１２０の対応する動きに基づいてローラーの動きまたは位置を指し示すために、プロセッサにセンサー信号を伝送するように構成されている。

【0024】

いくつかの実施形態では、トロカール１１０は、ＭＩＳ手順の間で殺菌されるように構成されているが、いくつかの実施形態では、トロカール１１０は廃棄されるように構成されている。ローラー１１２ａ、ｂは外科手術ツール１２０と接触するように構成されているので、それらはＭＩＳ手順の間で廃棄されるかまたは殺菌されるかのどちらかであるように構成されている。いくつかの実施形態では、ローラー１１２ａ、ｂとアクチュエータ１４０ａ、ｂは、挿入鞘１１０とローラー／アクチュエータのサブアッセンブリーがＭＩＳ手順に引き続いて切り離されることができ、各々が個別に殺菌されるかまたは廃棄されることができるように、挿入鞘１１０に解放可能に結合されるように構成されたサブアッセンブリー内に配置されても良い。

【0025】

アクチュエータ１４０ａ、ｂに加えて、挿入鞘１１０はまた、外科手術ツール１２０または挿入鞘１１０に振動触覚効果を印加するように構成された、振動触覚アクチュエータ１４０ｃからなる。示された実施形態では、アクチュエータ１４０ｃは圧電アクチュエータからなるが、その他の実施形態では、偏心回転質量、線形共鳴アクチュエータ、ボイスコイル、またはその他の好適なアクチュエータのような、その他のタイプのアクチュエータが採用されても良い。加えて、複数の振動触覚アクチュエータが、鞘中に組み込まれても良く、またはいくつかの実施形態では、振動触覚アクチュエータは全く採用されなくても良い。

【0026】

示された実施形態では、外科手術ツーツ１２０はカテーテルからなり、よって外科手術ツールと挿入鞘の両方であっても良い。外科手術ツール１２０は、挿入鞘１１０中に挿入され、患者の身体１０２中に挿入されるように構成されている。示された実施形態では、外科手術ツール１２０は、外科手術ツールの遠位端に結合された少なくとも１つのセンサー１５２からなる。センサー１５２は力センサーからなり、外科手術ツール１２０の遠位端と狭窄または内臓のような障害物間の接触力を感知するように構成されている。センサー１５２は、感知された力の大きさを指し示すセンサー信号を生成し、センサー信号をプロセッサ（図示せず）に伝送するように構成されており、それは挿入鞘に結合された１つ以上のアクチュエータ１４０ａ、ｂを作動させるためにセンサー信号を使っても良い。例えば、アクチュエータは、外科手術ツール１２０の遠位先端上の感知された力を増幅することのように、外科手術ツールの更なる挿入に抵抗するような力を生成しても良い。いくつかの実施形態では、プロセッサは、アクチュエータ１４０ａ、ｂが、外科手術ツール１２０の更なる挿入に完全に抵抗するかまたはそれを阻止すること、または外科手術ツール１２０を引き出すように外科手術ツールの運動を逆転することを引き起こすような信号を生成しても良い。そのような実施形態の１つは、外科医が不注意で患者内の内臓または血管に穴を開けることを防止し得るので、有利であり得る。

【0027】

いくつかの実施形態では、電圧センサー、温度センサー、流体フローセンサーまたは粘度センサーのような、その他のタイプのセンサー１５２が、外科手術ツール１２０の遠位先端に固定されても良い。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサーが、外科手術ツール１２０のその他の部分に固定されるかまたは外科手術ツール１２０中に挿入されても良い。例えば、センサー信号をプロセッサに提供するためのファイバー光学センサー、蛍光透視鏡またはビデオカメラのような、センサー（または複数のセンサー）が外科手術ツール１２０中に挿入されても良い。いくつかの実施形態では、外科手術ツール１２０内に挿入された更なる外科手術ツール１３０の位置、または外科手術ツール内の曲げの量を感知するためのように、１つ以上のセンサーが、外科手術ツール１２０内に配列されても良い。例えば、いくつかのＭＩＳ手順では、外科医は、患者の脳の中のような、脈管系の蛇行した部分を通して通り抜けても良く、手順の遂行中にどれほど外科手術ツールが曲がっているかの表示を必要とし得る。もし多過ぎる曲がりが感知されれば、プロセッサは、感知された曲げの量に基づいて触覚的効果を生成して、外科手術ツールかまたはハンドルに触覚的効果を出力しても良い。いくつかの実施形態では、システム１００は、センサー信号を生成するために、センサー間の距離、センサー間の抵抗または電圧の変化、または２つのセンサー間のステータスのその他の差を検出するように構成された、非同一位置のセンサーからなっていても良い。そのような実施形態の１つでは、外科手術ツール１２０、１３０の遠位端は第１のセンサーからなっていても良く、挿入鞘１１０、１２０は第２のセンサーからなっていても良い。プロセッサは、２つのセンサーの間のセンサー読み出し値の差を検出して、差に基づいてアクチュエータ信号を生成しても良い。一実施形態では。センサーは、センサーの間の距離を検出し、１つ以上のセンサー信号を生成し、センサー信号をプロセッサに伝送するように構成されていても良い。

【0028】

外科手術ツール１２０はまた、外科手術ツール１２０に結合されたアクチュエータ１４２からなっていても良い。示された実施形態では、アクチュエータ１４２は、外科手術ツール１２０に解放可能に結合されているが、いくつかの実施形態では、アクチュエータ１４２は外科手術ツールに恒久的に結合されているかまたは外科手術ツール内に一体的に配置されていても良い。この実施形態では、アクチュエータ１４２は誘導性アクチュエータからなり、外科手術ツール１２０内に挿入されている外科手術ツール１３０のような外科手術ツールに触覚的効果を提供するように構成されている。上述した通り、外科手術ツール１２０はカテーテルからなり、よって１つ以上の外科手術ツールが外科手術ツール１２０内に挿入されることを許容するように構成されている。例えば、図２ａに示された実施形態では、外科手術ツール１３０はガイドワイヤからなり、カテーテル１２０内に挿入されるように構成されている。そのような実施形態では、アクチュエータ１４２は、カテーテル内のガイドワイヤ１３０の並進運動に抵抗するかまたはそれを支援するような電磁気力を生成するように構成されている。他の実施形態では、外科手術ツール１３０は、偏向可能なカテーテルまたは電気生理学的プローブのようなその他の好適な外科手術ツールからなっていても良い。上述した通り、誘導性アクチュエータは、外科手術ツール１２０内でガイドワイヤ１３０を動かすためにローラーまたはその他の物理的結合の摩擦または慣性を克服することを外科医に要求しないので、そのようなＭＩＳ手順において利点を提供し得る。ただし、いくつかの実施形態では、１つ以上のローラーのような、その他のタイプのアクチュエータが使われても良い。

【0029】

例えば、図２ｂは、外科手術ツール１２０が、アクチュエータ１４３内に少なくとも部分的に配置された複数のローラー１４５ａ、ｂからなるアクチュエータ１４３に結合されている、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。各ローラー１４５ａ、ｂは、ローラー１４５ａ、ｂを回転させることまたはローラー１４５ａ、ｂの回転に抵抗することによって外科手術ツール１３０上に力を加えるように構成されているアクチュエータ１４６ａ、ｂと通信しており、それにより外科手術ツール１２０内の外科手術ツール１３０の並進運動を支援するかまたはそれに抵抗する。挿入鞘１１０に対して上述した通り、アクチュエータ１４６ａ、ｂは能動的または受動的アクチュエータからなっていても良く、あるいはいくつかの実施形態では、各々の１つかまたは複数の異なるタイプのアクチュエータからなっていても良い。誘導性アクチュエータ１４２の使用によって外科手術ツール１３０が悪影響を受け得るかまたは外科手術ツール１３０が誘導性アクチュエータ１４２によって生成された力に敏感ではない実施形態では、アクチュエータ１４３が望ましくても良い。更には、上述した通り、アクチュエータ１４２、１４３は、外科手術ツール１２０内での外科手術ツール１３０の挿入を支援するかまたは、もし外科手術ツール１３０が患者の臓器または血管に穴を開けるかもしれなければ動きに抵抗するかまたは動きを阻止するのに使われても良い。

【0030】

ここで図２ｃを参照すると、図２ｃは、本発明の一実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステムを示す。図２ｃに示された実施形態は、図２ａおよび２ｂに示されたものと同様ではあるけれども、挿入鞘１１０が、アクチュエータ１４０ａ−ｃからなるがローラー１１２ａ、ｂを含んでいない。代りに、アクチュエータ１４０ａ−ｃは、挿入鞘１１０または外科手術ツール１２０に触覚的効果を出力するように構成されている。例えば、一実施形態では、アクチュエータ１４０ａ−ｃの１つ以上が、偏心回転質量のような振動触覚アクチュエータからなる。一実施形態では、アクチュエータ１４０ａ−ｃの１つ以上が、外科手術ツール１２０の動きに抵抗するように構成された抵抗性アクチュエータからなる。例えば、一実施形態では、アクチュエータ１４０ａ、ｂの各々が、外科手術ツール上に抵抗力を印加するように外科手術ツール１２０との接触に動かされるように構成されたブレーキ表面からなる。一実施形態では、アクチュエータ１４０ａ−ｃの１つ以上が、外科手術ツール上に力をかけるように構成された誘導性アクチュエータからなっていても良い。更なる実施形態では、アクチュエータ１４０ａ−ｃの１つ以上が、その挿入鞘または配送カテーテル内での外科手術ツールの動きに対する抵抗を作り出すために外科手術ツールの表面摩擦を変えるように構成されていても良い。よって、ここに示され説明されたいくつかの実施形態が外科手術ツール１２０に力を印加するために１つ以上のローラーを採用する一方で、その他の実施形態は、挿入鞘１１０上に振動触覚力を印加するかまたはその他のメカニズムを使って外科手術ツール１２０に力を印加するように構成されていても良い。

【0031】

図２ａを再度参照すると、示された実施形態では、外科手術ツール１３０は、外科手術ツール１２０内に挿入されるように構成され、外科手術ツール１３０の遠位先端に結合された少なくとも１つのセンサー１５０からなる。外科手術ツール１３０の近位端は、外科医かまたはその他のユーザが外科手術ツール１２０内で外科手術ツール１３０を挿入するかまたは引込めることを許容するように構成されたハンドル１３２に結合されている。加えて、ハンドル１３２は、外科手術ツール１３０の遠位先端を操作するための１つ以上の操作子１３４からなる。例えば、操作子１３４は、外科手術ツール１３０の縦軸から離れるように外科手術ツール１３０の遠位先端を曲げるのに使われてもよく、それにより外科手術ツールを特定の方向に「操縦」する。加えて、ハンドル１３２は、ハンドル１３２のユーザに触覚的効果を出力するように構成された複数のアクチュエータからなる。

【0032】

示された実施形態では、ハンドル１３２は、外科手術ツール１３０に解放可能に結合されている。前述した通り、ＭＩＳ外科手術ツールは典型的には、ＭＩＳ手順で使われた後に殺菌されるかまたは廃棄されなければならない。よって、一実施形態では、ハンドル１３２は、ＭＩＳ手順での使用の後に外科手術ツール１３０から切り離されて廃棄されるように構成されている。別の実施形態では、ハンドル１３２は、ＭＩＳ手順に引き続いて殺菌されるように構成されている。更に、いくつかの実施形態では、ハンドル１３２は、外科手術ツール１３０に恒久的に結合されており、よって外科手術ツール１３０と共に廃棄されるかまたは外科手術ツール１３０と共に殺菌されても良い。

【0033】

アクチュエータ１４６は、振動的または振動触覚効果をハンドル１３２に出力するように構成された振動触覚アクチュエータからなる。例えば、示された実施形態では、アクチュエータ１４６は、回転モーターに結合された偏心回転質量（ＥＲＭ）からなる。いくつかの実施形態では、圧電アクチュエータ、ボイスコイル、または線形共鳴アクチュエータ（ＬＲＡｓ）のような、その他のタイプのアクチュエータが採用されても良い。いくつかの実施形態では、複数の振動触覚アクチュエータがハンドル１３２内に配置されても良い一方で、その他の実施形態では、振動触覚アクチュエータが全く使われなくても良い。

【0034】

振動触覚アクチュエータ１４６が、ＭＩＳ手順と関連付けられた情報を外科医またはハンドル１３２のユーザに提供するために採用されても良い。例えば、前述した描写的実施形態では、外科手術ツール１３０の遠位先端が、患者の心臓上の感知された電圧を指し示すセンサー信号をプロセッサに提供する電圧センサー１５０に結合されても良い。プロセッサはそれから、振動触覚アクチュエータ１４６が、感知された電圧に少なくとも一部は基づいてハンドル１３２に振動を出力することを引き起こすように、アクチュエータ信号を生成しても良い。一実施形態では、外科手術ツール１３０の遠位先端はまた、あるいは代りに、力情報からなるセンサー信号をプロセッサに提供する力センサー１５０がフィットされていても良く、それはセンサー１５０によって感知された力と大きさが比例する振動触覚的効果を生成するようにアクチュエータ信号を生成する。そのような実施形態は、アクチュエータ１４２または１４３のようなシステム１００中のその他のアクチュエータによって提供された情報を超える追加の情報を外科医に提供しても良い。

【0035】

アクチュエータ１４２、１４３が外科手術ツールの動きに抵抗しても良い一方、アクチュエータ１４６によって提供された振動的効果は、その他のアクチュエータ１４２、１４３によって生成された抵抗との組み合わせで有用であり得る、障害物上にツールによって印加された力の大きさの表示を提供しても良い。もっと更なる情報がアクチュエータ１４６によって出力されても良い。例えば、外部センサーがセンサー信号をプロセッサに伝送しても良く、それは外科手術ツールからの力またはセンサー読み出し値と関連しない別の状態を外科医に知らせるために、それがハンドル１３２に振動的効果を出力することを引き起こすようにアクチュエータ１４６へのアクチュエータ信号を生成しても良い。例えば、外部センサーは、心臓モニター、血圧モニター、血液酸素モニター、または患者のステータスを監視しているその他のセンサーを含んでいても良い。

【0036】

振動触覚アクチュエータ１４６に加えて、またはその代りに、ハンドル１３２は、操作子１３４に運動感覚性力を出力するように構成されたアクチュエータ１４４からなっていても良い。示された実施形態では、アクチュエータは、操作子１３４の動きに抵抗するかまたはそれを支援するための力を出力するように構成されている。例えば、外科手術ツール１３０と通信しているプロセッサは、外科手術ツール１３０の遠位先端の更なる動きが、患者の血管または内臓に多過ぎる圧力を印加していることを検出し、アクチュエータ１４４が操作子１３４の動きに抵抗することを引き起こすようにアクチュエータ信号を生成しても良い。一実施形態では、外科手術ツール１３０は、患者内の障害物に近づくかまたは接触するにつれて外科手術ツールの遠位先端の迎え角を検出するセンサー１５０からなっていても良い。例えば、もし遠位先端の迎え角が浅すぎれば、外科手術ツール１３０の先端に結合された第２のセンサーは、患者内の状態を正確に感知することができないかも知れず、あるいは穿刺が作られなければならない（例えば、経中隔穿刺）手順では、もし迎え角が浅すぎれば、ツールは臓器に穴を開けて間違った方向に臓器から出るかもしれない。そのような実施形態では、アクチュエータ１４４は、操作子１３４の更なる動きを阻止するための力を出力しても良い。加えて、アクチュエータ１４２、１４３は、外科手術ツール１３０の更なる挿入を阻止するための力を出力しても良い。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１４４は、抵抗性力ではなく、迎え角が浅すぎることまたは外科手術ツール１３０の遠位先端によって危険な量の圧力がかけられていることを指し示すためのような、振動的効果を出力するように構成されていても良い。

【0037】

ここで図３を参照すると、図３は、本発明の一実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステム２００を示す。図３に示されたシステム２００は、パワーサプライ２１０と治療的外科手術ツール１３０ａのためのトリガー２１２に結合された、図２ａに示された実施形態からなる。図３に示された実施形態では、外科手術ツール１３０ａは、センサー１５０に加えて外科手術ツール１３０ａの遠位先端に結合された切除ツール１５０ａからなる。切除ツール１５０ａは、パワーサプライ２１０からパワー信号を受け取り、切除ツール１５０ａによって接触された組織を切除するように構成されている。

【0038】

パワーサプライ２１０は、トリガー２１２とアクチュエータ２４０からなり、電流または電圧のようなパワー信号を外科手術ツール１３０ａと切除ツール１５０ａに供給するように構成されている。トリガー２１２は、切除ツール１５０ａにパワーを印加するために、外科医のような操作者によって使用され、感圧スイッチ、スライダーコントロール、ノブ、オン／オフスイッチ、またはその他のトリガーメカニズムからなっていても良い。一実施形態では、より多くの圧力がトリガー２１２に印加されるにつれて、より多くのパワーが切除ツール１５０ａに伝送されても良い。アクチュエータ２４０は、多過ぎるパワーが印加されているかどうか、または多過ぎる組織が切除されているかも知れないかどうかを指し示すように、操作者にフィードバックを提供するためにトリガー２１２に力を出力するように構成されている。例えば、一実施形態では、アクチュエータ２４０は、トリガー２１２の押下げに抵抗するための力を出力するように構成された電磁気アクチュエータからなる。組織が切除されるにつれて、プロセッサ（図示せず）は、センサーまたは患者の予め規定された特性を使ってなされた計算に基づいて、切除された組織の量を決定しても良い。プロセッサはそれから、アクチュエータ信号を生成して、電磁気アクチュエータがトリガー２１２の押下げに抵抗することを引き起こすためにアクチュエータ信号を伝送しても良く、また切除ツール１５０ａへのパワーのフローを削減するかまたは停止するようにトリガーが開かれることを引き起こしても良い。更には、第２のアクチュエータ（図示せず）が、第１のアクチュエータ２４０によって生成された抵抗に加えて、操作者への警告を指し示すためにトリガー２１２に振動接触効果を出力するように、トリガー２１２と通信していても良い。そのような表示は、単なるべとついたパワートリガーではなく、エラー状態の外科医への確認を提供し得るので有利であり得る。更なる実施形態では、アクチュエータ１４６は、組織が切除されるにつれて振動的効果を出力するように作動されても良い。もっと更なる実施形態では、アクチュエータ１４４は、患者内の追加の組織に向けた外科手術ツール１３０ａの遠位先端の更なる動きに抵抗するためのアクチュエータであっても良く、それにより操作者への触覚的入力の複数のチャネル、トリガー２１２への抵抗、トリガー２１２上の振動的効果、ハンドル１３２上の振動的効果、および外科手術ツール１３０ａの遠位先端の動きに対する抵抗、を提供する。そのような変化に富んだ触覚効果は、外科医へのより意味のあるフィードバックを提供し、患者への不注意な傷害を防止するのを助けても良い。

【0039】

ここで図４ａを参照すると、図４ａは、本発明の実施形態に従った、触覚的フィードバックをもった最小侵襲性外科手術ツールのためのシステム３００を示す。図４ａに示された実施形態では、システム３００は、プロセッサ３５２とメモリ３５４からなるコンピューター３５０と通信している図３に示されたシステム２００からなる。システム３００は更に、コンピューター３５０と通信している外部センサー３６０からなる。コンピューター３５０は、システム２００内に位置する様々なセンサー１５０、１５２からセンサー信号を受け取り、システム２００中のアクチュエータ（例えば、１４０ａ−ｃ、１４２、１４４、１４６、２４０）の１つ以上に伝送されるべきアクチュエータ信号を生成するように構成されている。加えて、コンピューター３５０は、外科医またはシステム３００のその他の操作者に情報を提供するためにディスプレイ信号を生成してディスプレイ３５６に伝送するように構成されている。

【0040】

図４ａに示された実施形態が図３に示されたシステム２００からなる一方で、本発明のいくつかの実施形態に従ったその他のシステムは、図１−３のいずれかに示されたもののようなコンピューター３５０に結合されていても良いことに注意されたい。図４ｂは、そのような代替的実施形態の１つを示し、そこではシステム４００は、図１に示されたように配置されたコンポーネンツを有するシステムと共に、図３に示されたようにトリガー２１２とアクチュエータ２４０をもったパワーサプライ２１０からなる。

【0041】

プロセッサ３５２は、センサー情報を受け取り、行われているＭＩＳ手順と関連付けられている触覚的効果を生成するためにコンピューター読み取り可能な媒体に格納されたプログラムコードを実行するように構成されている。プロセッサとコンピューター読み取り可能な媒体の様々なタイプの実施形態が以下に開示される。ここで図５に示された方法５００を参照すると、それは一実施形態では、図４ａ−ｂに示されたメモリ３５４に格納されてプロセッサ３５２によって実行されたプログラミングコードによって実装される。

【0042】

図５に示された実施形態では、方法５００はブロック５１０から始まり、そこではプロセッサ３５２がセンサー１５０のようなセンサーからセンサー信号を受け取る。示された実施形態では、センサー１５０は、それが障害物と接触する時の外科手術ツール１３０ａの遠位先端の迎え角を検出するように構成されたセンサーからなる。センサー信号は、感知された迎え角と関連付けられた情報からなる。一実施形態では、プロセッサ３５２は、１つ以上のセンサーから複数のセンサー信号を受け取っても良い。例えば、外科手術ツール１３０ａは、プロセッサ３５２がセンサーの各々からセンサー信号を受け取るかまたはセンサーの１つ以上から複数のセンサー信号を受け取るように、迎え角センサーと力センサーのような複数のセンサーからなっていても良い。

【0043】

システム２００内のその他のセンサーもまた、プロセッサにセンサー信号を伝送しても良い。例えば、カテーテルの遠位端上のセンサー１５２が、プロセッサによって受け取られるセンサー信号を伝送しても良い。加えて、前述した通り、ローラー１１２ａ、ｂが、ローラー１１２ａ、ｂの回転または位置を感知する回転エンコーダーに結合されていても良く、あるいはそれらからなっていても良く、ローラー１１２ａ、ｂの位置または動きを指し示すセンサー信号をプロセッサに伝送しても良い。プロセッサ３５２はそれから、そのようなセンサー信号を受け取る。追加的に、図４ａに示されるように、コンピューター３５０は、示された実施形態では心拍数モニターからなる、外部センサー３６０から信号を受け取るように構成されている。センサー信号を受け取った後、方法５００はブロック５２０に進む。

【0044】

ブロック５２０では、プロセッサ３５２は、受け取ったセンサー信号と関連付けられたステータス状態を決定する。例えば、もしプロセッサ３５２が力センサーからのセンサー信号を受け取れば、プロセッサ３５２は、センサー信号と関連付けられた力を決定し、力を閾値と比較しても良い。例えば、プロセッサ３５２は、力が第１の予め決められた閾値を超えており、よって患者内の組織に穴を開けることのマイナーな危険が存在することを決定しても良い。もしくはプロセッサ３５２は、力がより高い閾値を超えており、よって患者内の組織に穴を開けることの深刻なまたは致命的な危険が存在することを決定しても良い。切除手順を行うための一実施形態では、切除ツール１５０ａと患者の組織の間に比較的安定した圧力を維持することが望ましくても良い。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、もし感知された圧力がより低い閾値よりも下に落ちれば切除ツール１５０ａと組織の間の力を増加するための支援的力を印加し、もし圧力が感知された力のより高い閾値を超えれば抵抗性力を印加するかまたは外科手術ツール１３０ａを引き出しても良い。

【0045】

別の実施形態では、プロセッサ３５２は、内臓の表面上の電圧を指し示すセンサー信号を受け取っても良い。プロセッサはそれから、電圧を１つ以上の電圧閾値と比較しても良い。代替的に、プロセッサ３５２は、後の使用のために単に電圧を格納しても良い。患者内に存在する状態と関連付けられた流体フロー、粘度、圧力または温度のような、もっと他のタイプのセンサーが、プロセッサ３５２によって受け取られるべきセンサー信号の異なるタイプに結果としてなっても良い。位置センサーあるいは挿入鞘または外科手術ツール（例えば、カテーテル）内に位置するその他のセンサーのような、その他のセンサーもまたプロセッサ３５２によって受け取られるセンサー信号を伝送しても良い。

【0046】

例えば、一実施形態では、カテーテル１２０は、いつ外科手術ツール１３０ａがカテーテル１２０の遠位端に達したかを検出するように構成されたセンサー１５２からなっていても良い。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａがセンサー１５２に達した時にセンサー１５２からセンサー信号を受け取っても良く、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａがカテーテル中に完全に挿入されたことを決定する。代替的に、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａがカテーテルの遠位端に達していないことを指し示すセンサー１５０からのセンサー信号を受け取っても良い。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａをカテーテル１２０中に自動的に挿入するために、アクチュエータ１４３のようなアクチュエータを制御していても良い。よって、プロセッサ３５２は、外科手術ツールがカテーテルの遠位端にまだ達していないことを決定する。センサー信号と関連付けられたステータス状態を決定した後、方法はブロック５３０に進む。

【0047】

ブロック５３０では、プロセッサ３５２は、センサー信号またはステータス状態に少なくとも一部は基づいて、アクチュエータ信号を生成する。例えば、上述した通り、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａと障害物の間の感知された力と関連付けられたステータス状態を決定する。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、増加された正確さを許容するように外科手術ツール１３０によって印加されている実際の力の増幅を提供するためにローラー１１２ａ、ｂのロール抵抗が変動され得るように、外科手術ツールの動きに対する抵抗を増加するように構成されたアクチュエータ信号を生成する。例えば、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａの外科手術ツール１２０中への更なる動きに対抗する力を生成するように、アクチュエータ１４２または１４３に伝送されるべきアクチュエータ信号を生成しても良い。関連する実施形態では、もしプロセッサ３５２が、圧力の危険な量が印加されていることを決定したならば、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１３０ａの外科手術ツール１２０中への更なる動きを阻止するか、または外科手術ツール１３０ａの動きを反転して、感知された力が閾値より下に落ちるまで外科手術ツール１３０ａを引き出す、ように構成されたアクチュエータ信号を生成しても良い。そのような実施形態は、患者への不注意な傷害を防止し得るので有利であり得る。

【0048】

関連する実施形態では、プロセッサ３５２は、操作子１３４またはパワーサプライ２１０と関連付けられたステータスを指し示すセンサー信号を受け取っても良い。例えば、一実施形態では、外科手術ツールは、外科手術ツールを制御するように構成された操作子からなっていても良い。そのような実施形態では、外科手術ツール１３０またはシステム２００のその他の部分は、力センサー、迎え角センサー等のような、外科手術ツールの操作と関連付けられたセンサー信号を提供するセンサーからなっていても良い。プロセッサ３５２は、そのようなセンサー信号を受け取り、操作子の動きを支援するかまたはそれに抵抗するため、または操作子１３４に振動触覚効果を提供するためのように、アクチュエータ１４４のようなアクチュエータが操作子に触覚的効果を印加することを引き起こすように構成されたアクチュエータ信号を生成しても良い。

【0049】

例えば、上述した通り、切除プロセス中に、一旦外科手術ツール１３０ａの遠位先端がしかるべき場所になると、作動されたローラー１１２ａ、ｂが組織上の要求された力が維持されることを確かなものとするようにアクチュエータ信号を生成するのに使われることができる。アクチュエータ信号は、外科医によって印加された圧力に加えて圧力を印加することによってか、あるいは更なる圧力に抵抗するかまたは外科手術ツール１３０ａを引込めることによってのように、予め決められた範囲内の組織との接触に外科手術ツール１３０ａの遠位先端を強制するように構成されることができる。同様の制御方法はまた、経中隔穿刺において利用されることもできる。一旦外科手術ツール１３０ａが穿刺を行うためにしかるべき場所になると、作動されたローラー１１２ａ、ｂが穿刺を引き起こすために制御されたレベルの圧力を使って非常に制御された穿刺を行うのに使われることができる。

【0050】

一実施形態では、プロセッサ３５２は、非触覚的に感知された状態に基づいてアクチュエータ信号を生成しても良い。例えば、センサーは、電圧等のような力ではない状態を感知するように構成されていても良い。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、そのような感知された状態に基づいて触覚的効果を生成しても良い。一実施形態では、外科医が、患者の心臓上で起こっている電圧を測定するためにＭＩＳ手順を行う。そのような実施形態では、プロセッサ３５２は、感知された電圧の大きさ、感知された電圧の変動、または電圧が閾値よりも上であるか下であるかに少なくとも一部は基づいて、アクチュエータ信号を生成しても良い。そのような実施形態の１つでは、プロセッサは、アクチュエータが振動触覚効果を出力することを引き起こすようなアクチュエータ信号を生成しても良い。例えば、プロセッサ３５２は、振動的効果の周波数または大きさが電圧の大きさに比例するように、感知された電圧に少なくとも一部は基づいて、アクチュエータ１４６が振動触覚効果を出力することを引き起こすようなアクチュエータ信号を生成しても良い。よって、比較的高い電圧については、プロセッサ３５２は、比較的高い周波数を有するアクチュエータ信号を生成しても良い。逆に、比較的低い電圧については、プロセッサ３５２は、比較的低い周波数を有するアクチュエータ信号を生成しても良い。

【0051】

更なる実施形態では、プロセッサ３５２は、外部センサー３６０から決定されたセンサー情報またはステータス状態に基づいて、アクチュエータ信号を生成しても良い。例えば、プロセッサ３５２は、外部センサー３６０から測定された心拍数または血圧を受け取り、心拍数が閾値より下に落ちたことを決定しても良い。一実施形態では、プロセッサ３５２は、アクチュエータ１４６が外科手術ツール１３０のハンドル１３２に振動触覚効果を出力することを引き起こすように構成されたアクチュエータ信号を生成し、そこでは振動触覚効果は、外部センサーと関連付けられた警告状態を指し示すように構成されている。例えば、アクチュエータ信号は、アクチュエータ、例えばアクチュエータ１４６が、患者の心拍数または血圧と関連付けられた警告状態を指し示すために鼓動をシミュレートするように一連のパルス状振動を出力することを引き起こすように構成されていても良い。そのような実施形態では、振動の大きさは、感知された状態が閾値を超える量に比例していても良い。アクチュエータ信号を生成した後、方法５００はブロック５４０に進む。

【0052】

ブロック５４０では、プロセッサ３５２は、生成されたアクチュエータ信号をアクチュエータに伝送する。例えば、もしプロセッサ３５２が外科手術ツールのハンドル１３２への振動触覚効果を引き起こすようなアクチュエータ信号を生成していれば、プロセッサ３５２は、アクチュエータ信号をアクチュエータ１４６に伝送する。いくつかの実施形態では、プロセッサ３５２は、アクチュエータ信号を複数のアクチュエータに伝送しても良く、またはアクチュエータ信号を伝送する前にアクチュエータ信号を調節しても良い。例えば、一実施形態では、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１２０の挿入鞘１１０中への更なる挿入に抵抗するためにアクチュエータ１４０ａ、ｂがローラー１１２ａ、ｂを回転させることを引き起こすように構成されたアクチュエータ信号を生成する。しかしながら、ローラーは外科手術ツール１２０の反対側上に位置しているので、それらは抵抗性力を生成するために反対方向に回転しなければならない。よって、プロセッサ３５２は、外科手術ツール１２０の動きに抵抗するのに好適な１つのアクチュエータ信号を生成し、アクチュエータ信号をアクチュエータ１４０ａに伝送するが、それをアクチュエータ１４０ｂに伝送する前にアクチュエータ信号を反転しても良い。

【0053】

更なる実施形態では、外科医が切除手順を行っていても良い。手順中に、プロセッサ３５２は、多過ぎる組織が切除されていることを決定しても良く、パワーサプライ２１０上のトリガー２１２の動きに抵抗すると共に切除を行っている外科手術ツール１３０ａの動きを制御する操作子１３４の動きに抵抗する両方のためのアクチュエータ信号を生成しても良い。そのような効果は、更なるパワーが印加されるべきではないこととツールの遠位先端が切除されている組織に向けて更に動かされるべきではないことの表示を提供しても良い。プロセッサ３５２は、両方のアクチュエータのために好適な１つのアクチュエータ信号を生成し、アクチュエータ１４４、２４０の各々にアクチュエータ信号を伝送する前に、大きさを変更することのような後処理を行っても良い。アクチュエータ信号をアクチュエータに伝送した後、方法５００は、別のセンサー信号を受け取るためにステップ５１０に戻るか、またはＭＩＳ手順と関連付けられた別のステータス状態を決定するためにステップ５２０に戻る。

【0054】

図５に示された方法５００は、本発明のいくつかの開示された実施形態に従った１つの方法を描写するものであり、開示の範囲を制限することは意図されていない。更には、方法５００のステップは特定の順序で説明されたが、ステップがそのような順序で行われることまたは図５に示されたステップの全てが行われることの要求はない。例えば、ブロック５３０は、時間の経過またはその他の独立したイベントを指し示すアクチュエータ信号のためのように、センサー信号が受け取られたかどうかとは独立に行われても良い。更には、ステータス状態は、アクチュエータ信号を生成することの前に決定される必要はないか、または全く決定される必要がなくても良い。

【0055】

ここでの方法とシステムは、様々なマシーン上で実行されているソフトウェアとして記載されているが、方法とシステムはまた、様々な方法を実行することに特定のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のような、特定に構成されたハードウェアとして実装されても良い。例えば、図１および２を再度参照すると、実施形態は、デジタル電子回路で、またはコンピューターハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアで、またはそれらの組み合わせで、実装されることができる。一実施形態では、コンピューターは、１つのプロセッサまたは複数のプロセッサからなっていても良い。プロセッサは、プロセッサに結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような、コンピューター読み取り可能な媒体からなる。プロセッサは、画像を編集するための１つ以上のコンピュータープログラムを実行することのように、メモリ中に格納されたコンピューター実行可能なプログラム命令を実行する。そのようなプロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ），アプリケーション特定集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）およびステートマシーンからなっていても良い。そのようなプロセッサは、ＰＬＣｓのようなプログラム可能な電子デバイス、プログラム可能な割り込みコントローラ（ＰＩＣｓ）、プログラム可能な論理デバイス（ＰＬＤｓ）、プログラム可能なリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭｓ）、電子的にプログラム可能なリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭｓまたはＥＥＰＲＯＭｓ）、またはその他の同様なデバイスから更になっていても良い。

【0056】

そのようなプロセッサは、プロセッサによって実行された時に、ここにプロセッサによって行われるかまたは支援されるように記載されたステップをプロセッサが行うことを引き起こすことができる命令を格納し得る媒体、例えばコンピューター読み取り可能な媒体、からなっていても良く、またはそれと通信していても良い。コンピューター読み取り可能な媒体の実施形態は、ウェブサーバー中のプロセッサのようなプロセッサにコンピューター読み出し可能な命令を提供することが可能な電子的、光学的、磁気的またはその他の格納デバイスからなっていても良いが、それらに限定はされない。媒体のその他の例は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気ディスク、メモリチップ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、構成されたプロセッサ、全光学的媒体、全磁気的テープまたはその他の磁気的媒体、またはそれからコンピュータープロセッサが読み出すことができるあらゆるその他の媒体からなるが、それらに限定はされない。記載されたプロセッサと処理は、１つ以上の構造にあっても良く、１つ以上の構造を通して分散されていても良い。プロセッサは、ここに記載された方法（または方法の部分）の１つ以上を行うためのコードからなっていても良い。

【0057】

発明のいくつかの実施形態の前述した記載は、描写と記載の目的のためだけに提示されており、網羅的であることまたは開示されたそのままの形に発明を限定することは意図されていない。発明の精神と範囲から逸脱することなく、その数々の変形および適応が当業者には明らかであろう。

【0058】

ここでの「一実施形態」または「実施形態」の言及は、実施形態との関係で記載された特定の特徴、構造、動作、またはその他の特性が、発明の少なくとも１つの実装に含まれていても良いことを意味する。発明は、記載された特定の実施形態そのものに制約はされない。明細書中の様々な場所における「一実施形態では」または「実施形態では」という言回しの出現は、同じ実施形態を必ずしも参照しない。「一実施形態」との関係でこの明細書に記載されたあらゆる特定の特徴、構造、動作またはその他の特性は、あらゆるその他の実施形態に対して記載されたその他の特徴、構造、動作、またはその他の特性と組み合わされても良い。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】