JP2001520896A - 汎用分散型手術室制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は制御システムに関し、単一の入力ソースによって複数の手術室デバイスのうちの１つを選択し、操作するための実行時構成可能な制御システムに関する。このシステムは、音声制御インタフェース（３２）と制御信号を経路指定する手段（４４）とを有するマスタ制御装置（１０）を含む。このシステムはさらに、システムの拡張性を与える複数のスレーブ制御装置（１４）を含むことができる。このシステムは、制御システム全体の状態および制御システムに接続されたデバイスの状態に関するメッセージをユーザに対して生成する出力手段（８６）も含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） （特許出願の参照） 本願は、１９９６年６月２４日に米国特許商標庁にＥｘｐｒｅｓｓ Ｍａｉｌ
番号ＥＭ４８０１７１２８５で出願されたが未だ出願番号を受けていない、ＭＵ
ＬＴＩ−ＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＳＷ
ＩＴＣＨＩＮＧ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと題する米国特許出願の一部継続出願であ
る。

【０００２】 （１．発明の分野） 本発明は一般に、制御システムに関する。詳細には、本発明は、複数の手術デ
バイスを１つまたは複数の入力デバイスから制御することができるようにする制
御システムおよび装置に関する。さらに詳細には、本発明は、手術室の構成要素
の連結および制御を可能にする、実行時構成可能な制御システムを提供する。

【０００３】 （２．関連技術の説明） 多くの手術処置は、複数の器具を用いて実行される。例えば、いくつかの腹腔
鏡処置は、内視鏡を保持して移動させるために米国カリフォルニア州Ｇｏｌｅｔ
ａのＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｏｔｉｏｎ、Ｉｎｃ．製のロボット・アーム・システ
ムを利用して実行される。外科医は、組織を切開するためにレーザを使用するこ
とも、組織を焼灼するために電気メスを使用することも、手術部位を照明するた
めに光を使用することもある。

【０００４】 各器具は、その動作のための独自の制御インタフェースを有する。したがって
、外科医は、各デバイスを別個に操作しなければならない。例えば、外科医は、
フット・ペダルを利用して電気メスを制御し、別のフット・ペダルを利用してロ
ボット・アームを操作し、さらに別のインタフェースを利用してレーザを操作し
なければならない。

【０００５】 複数のデバイスを操作することによって、外科医が混乱し、それにより様々な
処置を実行する効率が低下する。さらに、各デバイスが別々のユーザ・インタフ
ェースを有する場合には、様々なデバイスを利用することは煩わしい。手術室環
境に新しいデバイスが導入された場合には、医師はどのようにして新しいユーザ
・インタフェースを使用するかを覚えなければならない。さらに、現在のところ
、音声制御を介して複数の特定の手術室デバイスを操作する既知の実行時構成可
能なシステムは存在しない。したがって、音声制御されるデバイスが手術室中に
２つ以上ある場合には、医師は１つのデバイス用に使用しているマイクロフォン
を取り外して、別のデバイス用のマイクロフォンと取り替えなければならない。
これにより、作業効率に関連する多くの問題が生じることは明らかである。さら
に、多くのユーザ・インタフェースを実際に切り替えることが必要であることに
よってかなりの時間がかかり、したがって、処置の危険性を増すことがある麻酔
を患者が受ける時間が長くなる。

【０００６】 したがって、複数のデバイスを制御するための汎用プラットフォームであって
、制御システムとも呼ばれるそのプラットフォームを導入する環境に応じてデバ
イスを加えることも取り去ることもできるようになっている汎用プラットフォー
ムが当技術分野では必要とされている。このシステムは、さらに、始動時に自動
的に構成することができる。さらに、取り付けられた複数のデバイス、すなわち
手術室デバイスのうちの１つを選択し、操作するシステムおよび方法も必要とさ
れている。本発明が対象とするのは、上述の問題の解決策である。

【０００７】 （発明の概要） 本発明によれば、手術室中の複数のデバイスから選択し、制御する制御システ
ムであって、 ａ）マスタ制御装置と電気通信する１つの特定のデバイスとそれぞれ関連づけ
られた選択コマンドをユーザから受信する手段と、 ｂ）ユーザから制御コマンドを受信する手段と、 ｃ）選択コマンドおよび制御コマンドを対応する選択信号および制御信号に変
換する手段と、 ｄ）選択コマンドを受信する手段で受信した選択コマンドが指定するデバイス
に制御信号を経路指定する手段と を含むマスタ制御装置を含む制御システムが提供される。

【０００８】 本発明の第１の態様によれば、複数のデバイスを選択し、制御するマスタ制御
装置が提供される。制御される複数のデバイスはそれぞれ、直接、またはスレー
ブ制御装置を介してマスタ制御装置と電気通信または無線通信する。スレーブ制
御装置については、本発明の第２の態様に関連して以下でより詳細に論じる。

【０００９】 マスタ制御装置は、ユーザによって発行された選択コマンドを受信する手段を
含む。ユーザが利用できる選択コマンドは、マスタ制御装置と電気通信するデバ
イスに基づいている。マスタ制御装置は、マスタ制御装置の始動時にそれと電気
通信しているデバイスを認識することができる。これについては、好ましい実施
形態の説明で詳細に述べる。マスタ制御装置と電気通信する各デバイスは、それ
に対応して利用できる選択コマンドによって表される。

【００１０】 マスタ制御装置はさらに、制御コマンドをユーザから受信する手段を含む。ユ
ーザから選択コマンドを受信する手段および制御コマンドを受信する手段はとも
に、音声コマンドを受信する音声制御インタフェース（ＶＣＩ）中に含めること
ができる。このシステムはさらに、フット・ペダル、手持ち式デバイス、あるい
は選択もしくは制御コマンドまたはこれらのコマンドを示す入力をユーザから受
信するためのその他の何らかのデバイスを利用することもできる。ＶＣＩは、ユ
ーザによる特定のデバイスの選択を示す信号、および特定の選択コマンドによっ
て指定されたデバイスにユーザが送ろうとする制御コマンドを示す信号を提供す
る。これらをそれぞれ、選択信号および制御信号と呼ぶ。ユーザがフット・ペダ
ル、ハンド制御装置、またはその他の何らかの入力デバイスを使用している場合
には、入力が音声入力ではなく既に電気信号の形になっているので、ＶＣＩは利
用されない。別法として、デバイスの組合せを使用して、選択コマンドおよび制
御コマンドを受信し、これらのコマンドを示す選択信号および制御信号を提供す
ることもできる。

【００１１】 マスタ制御装置はさらに、選択信号によって指定されたデバイスに制御信号を
経路指定する手段も含む。例えば、多くの手術で使用され、本発明の制御システ
ムを介して操作することができるデバイスの１つに含まれるものとして考えられ
ているデバイスであるレーザを操作したいとユーザが望む場合には、ユーザは、
そのことを示す選択コマンドを発行する、すなわち「レーザ」という単語または
「レーザを選択」という語句を発話すればよい。したがって、デバイスの名前は
選択コマンドの働きをすることができ、選択コマンドは２つ以上の単語の組合せ
にすることができる。

【００１２】 ユーザから選択コマンドを受信し、選択コマンドを選択信号に変換した後で、
必要な場合には、マスタ制御装置は、制御コマンド、またはユーザから受信した
制御コマンドを示す選択されたデバイスについての制御信号を、その前の選択コ
マンドによって指定されたデバイスに経路指定する。この例の場合であれば、制
御信号はレーザに経路指定されることになる。選択コマンドおよび制御コマンド
の好ましい構造は、本明細書の、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明に開示
してある。

【００１３】 さらに、制御装置は、選択コマンドを受信した後で発行された制御コマンドを
示す制御信号が実際に有効な制御信号であることを保証する手段を含むことがで
きる。これは、マスタに事前に記憶された、あるいは以下で述べるシステム始動
前またはシステム始動時にスレーブに事前に記憶された、有効な制御コマンドお
よび文法のデータベースを介して実施される。

【００１４】 本発明の第２の態様は、マスタ制御装置に電気的に接続された少なくとも１つ
のスレーブである。マスタ制御装置に接続された各スレーブ制御装置は、そのス
レーブ制御装置に電気的に接続された特定のデバイスに対してマスタ制御装置と
同様に動作する。スレーブ制御装置はさらに、独立型ユニットとして使用される
場合には、ユーザから直接制御コマンドを受信することができる。しかし、それ
らがスレーブとして利用される場合には、制御コマンドはマスタ制御装置で受信
され、制御信号に変換され、そのマスタ制御装置からスレーブ制御装置（そこに
接続されたマスタ制御装置が受信した最後の選択コマンドによって指定されたデ
バイスを有するスレーブ制御装置）に転送される。これにより、本発明の制御シ
ステムは、制御システムの始動前にスレーブ制御装置に接続されているデバイス
についてマスタ制御装置が知っている必要がなく、複数の異なるデバイスを操作
することができる。

【００１５】 スレーブ制御装置は、その他任意のデバイスと同様にマスタ制御装置に接続さ
れるが、各スレーブ制御装置は、そこに接続された特定のデバイスに関する情報
をマスタ制御装置に提供し、したがってマスタ制御装置は、一般には始動時に、
正確にどのデバイスがシステムに接続されているかについての情報を与えられる
。ユーザが利用できる選択コマンドは、各スレーブ制御装置に接続された全ての
デバイス、ならびにマスタ制御装置に直接接続されたデバイスを含む。上記で概
略的に述べたアーキテクチャなどのオープン・アーキテクチャ、具体的に言うと
マスタ制御装置およびスレーブ制御装置を実現することにより、単一の制御装置
または複数の制御装置から様々なデバイスを制御することができ、この制御シス
テムを利用する医師は、様々な制御システムまたは制御インタフェースを切り替
える必要がなくなる、あるいは少なくとも各デバイスを制御するためのより簡単
なインタフェースを有することになる。さらに、各デバイスを選択し、制御する
ための主要な手段を、以下で詳細に述べる音声認識システムとすることを構想し
ている。

【００１６】 また、制御システムは、特定のデバイスを選択または制御する際のエラーをユ
ーザに警告することができるオーディオ出力およびビデオ出力を含むことができ
る。さらに、オーディオ出力およびビデオ出力を使用して、特定のデバイスそれ
ぞれに関する問題をユーザに警告すること、ならびにどのデバイスが利用可能で
あるか、どのデバイスがアクティブであるかについての状態通知、および以下で
さらに論じるその他多くのデバイスの動作情報を提供することもできる。

【００１７】 本発明がより完全に理解されるように、以下の詳細な説明および添付の図面を
参照する。これらの図面では、同じ参照番号は同じ部分を指すものとする。

【００１８】 （好ましい実施形態の説明） 本発明に従って、本発明による手術室制御システムを図１に概して１０で示す
。手術室制御システム、すなわち制御システム１０は、一般に、少なくとも１つ
のスレーブ制御装置１４に取り付けられることが好ましいマスタ制御装置１２を
含む。この例示的な好ましい実施形態は、マスタ制御装置１２と、これと電気通
信する少なくとも１つのスレーブ制御装置１４とを両方とも有するものとして示
してあるが、制御システム１０は、以下で述べるようにマスタ制御装置１２のみ
で実装することもできる。

【００１９】 マスタ制御装置１２は、複数の通信ポート４６を介して複数のデバイス１６に
電気的に接続され、それらと電気通信する。別法として、マスタ制御装置１２は
、マスタ１２、スレーブ１４、およびデバイス１６それぞれのＩＲまたはＲＦ信
号の送信機および受信機などの無線通信システムを介して、任意のスレーブまた
は特定の医療デバイスに接続されることもある。これらのデバイス１６の一部は
、その動作については以下で述べる少なくとも１つのスレーブ制御装置１４とな
ることもある。マスタ制御装置１２に直接、または少なくとも１つのスレーブ制
御装置１４を介して電気的に接続されるようになされたその他のデバイスには、
手術室環境中で一般に見られるデバイスが含まれる。

【００２０】 非限定的な例として、図１では電気メス１８がマスタ制御装置１２に直接接続
されている。米国カリフォルニア州ＧｏｌｅｔａのＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｏｔｉ
ｏｎ製の、商品名ＡＥＳＯＰで市販されているものなど、内視鏡を保持し、操作
するためのロボット・アーム２０は、少なくとも１つのスレーブ制御装置１４の
１つを介してマスタ制御装置１２に電気的に接続される。手術台２２、注入器２
４、および手術室照明システム２６もスレーブ制御装置を介してマスタ制御装置
１２と電気通信している。手術室環境中で利用される任意の電気制御デバイスを
直接、または少なくとも１つのスレーブ制御装置１４の１つを介してマスタ制御
装置１２に取り付けることができることが構想されている。

【００２１】 マスタ制御装置１２は、そこに電気的に接続された各デバイスについての主ユ
ーザ・インタフェースとなるように構成されている。したがって、医師は、より
簡単かつ直接的に手術室環境を操作することができる。現在では、手術室中の各
デバイスは、別個のインタフェースを含む。医療処置中に医師が必要とする変更
を実施するときに、各インタフェースへの接近は、医師および看護婦のいずれか
がかなり動くことが必要となる。

【００２２】 例えば、医師が光をわずかに暗くすることを必要とする場合には、現在では、
看護婦が手術室の照明システムに近づき、光を暗くしなければならない。このよ
うな変更を医師が直接制御し、手術室内の動きを最低限に保って無菌性を高める
ことができれば、非常に有利であるはずである。これは、手術室環境および自分
が使用しているデバイスを直接制御することにより、手術室中にいる人間の間の
伝達不良による誤りを最低限に抑えて最高程度の安全が保障されるからである。
手術室環境中の動きが最低限であることはさらに、特定の無菌器具および手術部
位自体が汚染される危険を低減するのに有利である。

【００２３】 このような制御システム１０を実施するために、マスタ制御装置１２は一般に
、音声制御インタフェース（ＶＣＩ）３２を含む。ＶＣＩ３２は、ユーザから選
択コマンドを受信する手段２８を含み、各選択コマンドは、マスタ制御装置１２
と電気通信する１つの特定のデバイスと関連づけられる。これは、制御システム
１０の始動時にそれと電気通信しているデバイスのリストをマスタ制御装置１２
に与えることによって実施される。このリストをマスタ制御装置１２に与えるプ
ロセスおよびハードウェアについては、以下で述べる。

【００２４】 図２に示すように、ＶＣＩ３２は、ユーザから制御コマンドを受信する手段３
０をさらに含む。好ましい実施形態では、選択コマンドを受信する手段２８およ
び制御コマンドを受信する手段３０は、ユーザの実際の音声を受信するマイクロ
フォン３４、アナログ音声をそのデジタル表現に変換するアナログ・デジタル変
換器３６、そのデジタル表現を復号に適したデジタル表現に変換する特徴抽出機
３８、さらに変形後の音声のデジタル表現の特徴と事前に保管したユーザ・モデ
ル４１のセットとを比較して、マイクロフォン３４で受信した音声が選択コマン
ドであるか、制御コマンドであるか、またはその他の何らかのマスタ制御装置１
２が無視すべき音声であるかを判定するデコーダ４０などが、ＶＣＩ３２中に共
存する。このような「その他の音声」には、無関係の雑音、医師と手術室中の別
の人間の間の音声、および手術室中のその他の人間一般の音声が含まれることに
なる。

【００２５】 本発明で利用する特徴抽出機は、音声認識の技術分野では周知である。Ｍｅｌ
−Ｃｅｐｓｔｒｕｍや線形予測などの技法を利用して、特徴抽出機３８によって
特徴ベクトルが生成されることが好ましい。このような技法は周知であり、ＶＣ
Ｉ３２が受信した音声を表現する特徴ベクトルを発生させるために特徴抽出機３
８中で利用されることを理解されたい。

【００２６】 さらに、本願に記載するものなどの抽出機およびデコーダを実現する音声ソフ
トウェアを利用することもできる。したがって、本明細書では音声認識のための
特定の実施態様を提示するが、Ｃｒｅａｔｉｖｅ ｌａｂｓのようなベンダーか
らＶＯＩＣＥ ＢＬＡＳＴＥＲという商品名で購入した既製の音声認識システム
、Ｄｒａｇｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ製のＤｒａｇｏｎ Ｄｉｃｔａｔｅ、または米
国マサチューセッツ州のＫｕｒｚｗｅｉｌ ＡＩ製のＶＯＩＣＥ ＰＡＤを含め
ることによって実行することもできる。これらの各企業は、フロント・エンド音
声認識システムを製造している。

【００２７】 デコーダ４０は、隠れマルコフ・モデル（Hidden Markov Modeling）など周知
の方法を利用して、記憶したユーザ・モデル４１と特徴抽出機３８の出力とを突
き合わせるというかたちで、特徴抽出機３８が生成した情報を利用する。各音素
ごとに１つの隠れマルコフ・モデル（ＨＭＭ）が作成される。特徴抽出機３８か
らＭｅｌ−Ｃｅｐｓｔｒｕｍが出力される場合には、ＨＭＭは、それぞれの音素
を識別するように訓練される。音声認識に隠れマルコフ・モデルを使用すること
は一般に周知である。

【００２８】 デコーダ４０が使用する記憶されたユーザ・モデル４１は、ＶＣＩ自体と関連
づけられたメモリ４４中に入れることができる。図３に示すように、このような
メモリ４４は、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、またはその他何らかのプログラマブル・
メモリの記憶デバイスとして、ＶＣＩボード４６上に組み込むことができる。た
だし、これらのモデルは、ディスクや移動可能な記憶媒体など、移動可能なメモ
リ・デバイス上に記憶することが好ましい。この移動可能なメモリ・デバイスが
ＰＣＭＣＩＡフォーマットのカード４８であると、データ転送時間が短縮され、
システムの頑丈さが増すので、さらに好ましい。ＰＣＭＣＩＡフォーマットのカ
ードは、フロッピー・ディスクより良好にデータを保持する。さらに、現在製造
されているＰＣＭＣＩＡカードの構成では、追加のプログラム・データをＰＣＭ
ＣＩＡフォーマットのカード上に記憶し、システムの変更（すなわちシステム・
ソフトウェアへのアップグレードなど）が行われたときにマスタ制御装置１２に
ダウンロードすることが可能である。したがって、本発明の制御システム１０で
は、このようなＰＣＭＣＩＡ形式のファクタ・カード（factor card）を使用す ることが好ましい。

【００２９】 図３は、ＶＣＩ３２をさらに詳細に示す図である。ユーザの音声は、アナログ
・デジタル変換器３６でデジタル化された後で、特徴抽出機３８に送られる。特
徴抽出機３８は、前述のように機能する。詳細には、特徴抽出機３８は、デジタ
ル化信号を、復号に適した表現（例えばＭｅｌ−Ｃｅｐｓｔｒｕｍ）に変換する
。次いで、この表現はデコーダ４０に渡され、このデコーダは、特徴抽出機３８
で生成された表現と、ユーザ・モデル４１を含むメモリ４４に記憶されたモデル
とを比較する。メモリ４４には、移動可能なメモリ・デバイス４５から、ダウン
ロード・プロセスを介してモデル４１を送ることができる。メモリ４４に記憶さ
れたモデルは、有効な発音、またはマスタ１２が認識すべき全ての有効な単語の
完全なセットである辞書（lexicon）を構成する。この辞書は、移動可能なデー タ記憶媒体４１上に記憶されるので、マスタ制御装置１２に接続されるデバイス
に依存して、追加することも取り去ることもできる。この方法では、マスタ制御
装置１２を購入した後日に新しい機器を購入した場合には、辞書に追加しようと
する単語をユーザが発話し、それらを使用して移動可能なメモリ４５上のユーザ
・モデル４１を更新するという周知のデータ獲得技法を介して、新しい単語を辞
書に追加することができる。

【００３０】 最も好ましい本発明のシステム１０の実施態様では、１つのマスタ制御装置１
２および少なくとも１つのスレーブ制御装置１４が設けられる。このような構成
では、以下でより詳細に論じるように、一旦マスタ制御装置すなわちマスタ１２
が選択コマンドを受信すると、マスタ１２のＶＣＩ３２で受信された全ての音声
は、新しい選択コマンドでない限り、適切に取り付けられたスレーブ１４の特徴
抽出機に送られる。こうして、複数のデバイスをいくつかの異なる制御装置に取
り付けることができ、各制御装置に記憶された辞書をマスタ１２にダウンロード
する必要はない。マスタ１２は、システム１０に接続される全てのデバイスの辞
書と、マスタ１２に取り付けられたスレーブ１４に取り付けられるのではなく、
マスタ１２に直接取り付けられたデバイスのコマンドについての辞書とを含む。

【００３１】 本明細書でスレーブ１４と呼ぶその他の制御装置は全て、それに直接接続され
るデバイスについての辞書を含む。例えば、図１では、１つのスレーブは、ロボ
ット・アームおよび手術台の制御コマンドおよび選択コマンドについての辞書を
含む。したがって、この制御装置は、そのユニットに含まれるＶＣＩに差し込ま
れたマイクロフォンを有することができ、単独のユニットとして働くことができ
る。あるいは、制御システム１０の構成に依存して、それは実際にはマスタとし
て働くこともある。システム１０全体は始動時に構成される。したがって拡張可
能である。あらゆる制御装置がＶＣＩを含むことが好ましい。

【００３２】 デコーダ４０は、さらに言語モデルを含む。この用語は当技術分野で周知であ
り、以下でさらに説明する。本質的に、特定の単語を特定の順序で発声すると有
効となる。言語モデルは、単語の有効な全ての組合せを表現するネットワークを
開発し、抽出したベクトルをそのネットワーク中の各経路に沿って復号すること
によって実現される。入ってくる音声と合致する見込みが最も高い経路がどの経
路であれ、その経路に関連する情報がデコーダ４０によって選択される。さらに
、本発明を実行するために、無音経路（silence path）が利用可能であり、未認
識コマンド経路が設けられることを理解されたい。したがって、ユーザが発話し
ても、有効なコマンドが与えられない場合には、システム１０は応答しないこと
になる。

【００３３】 図５は、ロボット・アーム２０を適切に動作させるための１つの例示的な言語
モデルを示す図である。この言語モデルは、マスタ制御装置１２と電気通信する
各デバイスごとに開発される。この場合も、デバイスはマスタ制御装置１２と無
線通信することもできる。言語モデルは、各デバイスごとにそれぞれの制御装置
に記憶されることが好ましい。例えば、あるデバイスがスレーブ１４に直接接続
されている場合には、そのデバイスについての制御言語モデル（そのデバイスを
制御するために使用される言語を含む言語モデル）はそのスレーブのＶＣＩに記
憶される。デバイスがマスタ１２に直接接続されている場合には、制御言語モデ
ルは、マスタ１２のＶＣＩに含まれる。スレーブに接続されるのではなく、マス
タ１２に直接接続することができる全てのデバイス用の選択言語モデルは、マス
タ１２に記憶されなければならないことを理解されたい。したがって、所与の時
間にどのデバイスがシステムに接続されているかに依存して、ユーザは、接続さ
れたデバイスの中から任意に選択することができる。あるデバイスが接続されて
いない場合には、システムは、始動時にそのことを認識し、そのデバイスへのア
クセスを試みない。これについて、以下でより詳細に論じる。

【００３４】 あるデバイスがマスタ制御装置１２に直接接続されている場合には、そのデバ
イスを制御するための言語モデルは、ＶＣＩ自体、または移動可能なメモリ４５
に記憶することが好ましい。この構成の利点については、制御システム１０の始
動に関して以下で述べる。

【００３５】 マスタ１２に直接接続されたデバイスについて選択コマンドが与えられた場合
には、この情報はマスタ１２中のデコーダに渡され、デコーダ４０が情報のパケ
ット５２を生成する。このパケットは、動作させるデバイスのアドレスと、特定
の動作を表すコードと、様々なバスを介してパケット５２が転送される際にデー
タが破損しないことを保証するためのチェックサムとを含む。このような情報の
パッケージングは周知であるが、上述の特定のパッケージは、これまでは複数の
医療デバイスの１つを制御するために利用されていなかった。チェックサムを使
用したデータ検査も当技術分野では周知である。

【００３６】 デコーダ４０は、有効な選択コマンドを復号する際に、参照テーブルに記憶さ
れており、かつそのデバイスと関係するそのデバイスのアドレスを活動化する。
これは次のように実施される。始動時には、マスタ１２であれスレーブ１４であ
れ、あらゆる制御装置はその通信ポートのアドレスを知っている。制御装置は各
通信ポートに問合せを送信し、あるデバイスがそこに接続されているかどうかを
調べる。接続されている場合には、そのデバイスに接続されたアダプタが、その
デバイスの名前と、それが適切に機能していることの表示とを特定する。このア
ダプタは電気分野では周知であり、したがってここではこれ以上論じない。あら
ゆるスレーブ制御装置は、アドレス、および関連するデバイスのコードまたは名
前の参照テーブルを確立する。デバイスのコードまたは名前は、全てのデバイス
と、関連するスレーブ制御装置をマスタ１２に接続するポートの対応するアドレ
スとを含むマスタ１２に転送される。

【００３７】 利用可能な全てのデバイスのアドレスは、最初はＶＣＩと関連するメモリに記
憶されており、マルチプレクサを使用して、特定のアドレスを活動化する、また
はそのアドレスにアクセスできるようにする。この方法では、マスタ１２は、そ
れが識別することができる有効な選択コマンドを受信した後で、選択されたデバ
イスがスレーブ制御装置に接続されている場合には、全ての制御コマンドを適当
なスレーブ制御装置のＶＣＩに向けて経路指定する。選択されたデバイスがマス
タ１２に直接接続されている場合には、制御コマンドはマスタ１２のデコーダ４
０を介して供給され、制御情報パケットはマスタ１２の中央プロセッサ４４を介
して生成され、デバイスに送信される。この方法では、スレーブのＶＣＩは制御
信号を供給され、スレーブへの入力の経路指定先であるアナログ・デジタル変換
器から受信したのと同様にこれらの信号を処理する。あらゆるスレーブは１つの
マスタに取り付けることができ、さらにそのマスタを別のマスタに取り付けるこ
とができる。したがって、マイクロフォンが取り付けられた１つのマスタに全て
のスレーブが取り付けらている、スレーブのデイジーチェーンが形成される。

【００３８】 ＶＣＩ３２に加えて、マスタ制御装置１２は、ＶＣＩ３２で受信した選択信号
によって指定されたデバイスに制御信号を経路指定する手段４２を含む。図４は
、１つのスレーブ制御装置１４と、電気通信する２つの医療デバイスとを有する
マスタ制御装置１２を示している。マスタ制御装置は、ＶＣＩ３２、および制御
信号を経路指定する手段４２を含む。音声が抽出され、選択コマンドまたは制御
コマンドに復号された後で、この特定のコマンドが、マスタ制御装置１２の中央
プロセッサ４４に転送される。

【００３９】 好ましい実施形態では、制御信号を経路指定する手段４２は、マスタ制御装置
１２の中央プロセッサ４４に組み込まれている。経路指定手段４２は基本的にア
ドレス指定可能なマルチプレクサであり、各デバイスのアドレス、およびそれら
が接続された複数の通信ポート４６のうちそれらと関連する１つの通信ポートの
メモリを有する。アドレスがデコーダ４０に記憶される場合には、中央プロセッ
サ４４はそのメモリと通信する。

【００４０】 経路指定手段４２は、情報のパケット５０または制御信号を獲得し、その情報
をスレーブ１４に送信する場合には、複数の通信ポート４６のうちのどれに向け
てその情報を送るかを検査し、その後、複数のポート４６のうちの望ましい１つ
に向けてその情報を送る。

【００４１】 アドレスおよびそれらが関連するポートは、システムの始動時にマスタ１２中
にアップロードされる。この手続きはソフトウェアに組み込まれ、当技術分野で
は周知である。

【００４２】 例えば図４では、電気メス１８がマスタ制御装置１２にアドレスを転送する。
このアドレスは複数の通信ポート４６のうちの１つで受信され、関連する通信ポ
ート番号とともにメモリに保管される。有効な選択コマンドは、移動可能なメモ
リに記憶されることを理解されたい。マスタに直接接続されたデバイスについて
は、言語モデルは、マスタ１２中のメモリに記憶することも、移動可能なメモリ
に記憶することもできる。言語モデルは、スレーブ１４に直接接続されたデバイ
スについては関連するスレーブに記憶される。この方法では、始動時に、各デバ
イスのアドレスおよびそのデバイスの名前（デバイスを指定するコード化音素）
を各スレーブがマスタに送信するので、マスタ１２はシステムに接続された全て
のデバイスを知っている。デバイスの名前はマスタにアップロードされ、したが
って選択コマンドの妥当性検査をマスタ１２中で行うことができる。しかし、制
御コマンドを妥当性検査するための言語モデルは、時間がかかり制御システム１
０を減速させるので、マスタ１２に転送されない。したがって、マスタ制御装置
１２は、実際には、そこに接続されたデバイスを動作させるのに必要な文法のサ
ブセットを含むが、言語モデルはデバイスの名前のみに限定される。制御コマン
ドの有効なシーケンス（すなわちそれらの制御言語モデル）に関する情報は、そ
れらが接続された各スレーブ制御装置に記憶される。言うまでもなく、デバイス
１４がマスタに直接接続される場合には、上述のように言語モデルはマスタ１２
で記憶される。

【００４３】 本発明による制御システム１０は、きわめて簡単な方法で手術室を構成および
再構成する方法を提供する。さらに、システム１０は、ユーザが制御するデバイ
スを選択し、その後そのデバイスを制御することができるようにするための直感
的なインタフェースを提供することを理解されたい。このシステムは、特定のデ
バイスについて受信された制御コマンドが有効であることを検査して保証する。

【００４４】 さらに、システム１０は、複数のデバイス１６のうちの特定の１つとスレーブ
またはマスタ１２との間に配置されたアダプタ５２を必要とする。アダプタ５２
は、そのデバイスのアドレスを示す信号をそれぞれのスレーブ１４またはマスタ
１２に転送し、それらが接続された制御装置から送信された制御信号を、意図さ
れた特定のデバイスが理解する信号に翻訳する。このようなアダプタは、容易に
構築され、当技術分野では周知である。さらに、このようなアダプタは、それぞ
れのスレーブ１４またはマスタ１２に含めることも、複数のデバイス１６のうち
の特定の１つのデバイス自体に取り付けることもできる。アダプタが制御装置１
２、１４の内部に取り付けられた場合には、それらのアダプタが目的とする特定
のデバイスを複数の通信ポート４６のうちの特定の１つに取り付けなければなら
ないが、アダプタ５２をデバイス１６に取り付けると、デバイスを任意のポート
に取り付けることができるのでかなり有利である。

【００４５】 新しいデバイスをシステムに追加する場合、またはシステム・ソフトウェアを
改良またはアップグレードする場合には、このような変更を、ユーザ音声モデル
を記憶したカードなどのような、ＰＣＭＣＩＡフォーマットのカードに組み込む
ことができる。どのようにしてシステム・ソフトウェアをマスタにアップロード
するにしても、このカードを同じインタフェースに挿入して、マスタを解体する
必要なくアップグレードを行うことができる。これは、ＰＣＭＣＩＡフォーマッ
トのカード上にシリアル・インタフェースを組み込むことによって実施される。
したがって、中央プロセッサ４４はさらに、始動時に、ＰＣＭＣＩＡフォーマッ
トのカードから送られるデータを検査することによって、行うべきシステムのア
ップグレードがあるかどうかを検査する。シリアル・インタフェースのアクティ
ビティを検査することは周知であるが、シリアル・インタフェースを単一のＰＣ
ＭＣＩＡフォーマットのカード上に組み込むことは、これまでは知られていなか
った。したがって、この組合せは新規事項であると考えられる。さらに、このよ
うなＰＣＭＣＩＡフォーマットのカード上に音声モデルを組み込むことも、これ
までは知られていなかった。

【００４６】 少なくとも１つのスレーブ１４はそれぞれ、マスタ制御装置１２とほぼ同様で
ある。また、複数のスレーブ１４はそれぞれ完全なＶＣＩを含むことができ、各
スレーブ１４がマスタとして動作することができるようになっている。あるいは
、好ましくはないが、スレーブが特徴抽出機を含まず、特定のデバイスの動作そ
れぞれに関する言語モデルのサブセット（すなわち制御コマンド）のみを含むこ
ともある。スレーブは、コマンドを送信すべき特定のアドレス（これは実際には
コマンドである）をマスタ制御装置から受信するので、これは、スレーブで必要
とされる全てである。したがって、スレーブは、それがその特定のデバイスにと
って有効なコマンドであることを検査して保証するだけでよい。この方法では、
デバイスは、マスタに直接接続することも、マスタ１２と通信するスレーブに接
続することもできる。

【００４７】 最後に、システム１０は、ビデオ・モニタ８６およびスピーカ８８も含めた出
力手段を含むことができる。スピーカはデジタル・アナログ変換器９０を介して
ＶＣＩ３２に組み込むことができ、ユーザが特定のデバイスを操作または選択す
る際に犯したエラーをシステムがユーザに通信することができるようになってい
る。さらに、出力手段は、システム・エラーまたは特定のデバイスの誤動作を通
信することができる。このような情報は、特定の各アダプタ中に含まれ、そのア
ダプタに取り付けられたデバイスに固有のものである。このような通信はマスタ
に転送され、そこで聴覚的または視覚的に表示されることになることを理解され
たい。本発明によるシステムおよび制御装置は、さらに、フット制御装置、ハン
ド制御装置、またはその他周知の制御装置を含むことができる。参照により本明
細書に組み込む特許出願に記載のように、これらの制御装置はそれぞれ、マスタ
またはスレーブに接続された任意のデバイスを制御するために使用することがで
きる。したがって、ＶＣＩは、特定のデバイスを選択するためにのみ使用するこ
とができ、選択した後で、そのデバイスは、周知の制御装置の１つを介して制御
することができる。最終的に、このシステムのフレキシビリティにより、コスト
を削減し、手術処置の安全性を高めることができる。

【００４８】 本発明のいくつかの例示的な実施形態について述べ、それらを添付の図面に示
したが、その他様々な修正形態を当業者なら思いつくことができるので、これら
の実施形態は単なる例示であって広範な本発明を限定するものではないこと、な
らびに図示および記述した特定の構成および配列に本発明が限定されないことを
理解されたい。したがって、頭記の事項を請求する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による、スレーブ制御装置および手術室デバイスの両方と電気通信する
マスタ制御装置を示すブロック図である。

【図２】 本発明による音声制御インタフェースを示すブロック図である。

【図３】 本発明による音声制御インタフェース・カードを示す概略図である。

【図４】 本発明によるマスタ制御装置を示す概略図である。

【図５】 本発明による、デバイスを操作するための文法を示す例示的なツリー図である
。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月６日（２０００．１２．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ウェッカー，ダリン・アール アメリカ合衆国・93101・カリフォルニア 州・サンタ バーバラ・デ ラ ヴィナ ナンバー エイ・1430 (72)発明者 ウーターズ，チャールズ・シイ アメリカ合衆国・93117・カリフォルニア 州・ゴレタ・カーメル ビーチ サーク ル・7628 Ｆターム(参考） 5D045 AB30

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手術室中の複数のデバイスから選択し、制御する制御システ
   ムであって、 ａ）マスタ制御装置と電気通信する１つのデバイスとそれぞれ関連づけられた
   選択コマンドをユーザから受信する手段と、 ｂ）ユーザから制御コマンドを受信する手段と、 ｃ）選択コマンドおよび制御コマンドを対応する選択信号および制御信号に変
   換する手段と、 ｄ）選択信号を受信する手段をさらに含む、選択コマンドを受信する手段で受
   信した選択コマンドが指定するデバイスに制御信号を経路指定する手段と を含むマスタ制御装置を含む制御システム。
2. 【請求項２】 マスタ制御装置と電気通信する少なくとも１つのスレーブ制
   御装置をさらに含む請求項１に記載の制御システム。
3. 【請求項３】 マスタが、 ａ）音声コマンドを受信するように構成されたマイクロフォンと、 ｂ）音声コマンドをそのデジタル表現に変換するように構成されたアナログ・
   デジタル変換器と、 ｃ）アナログ・デジタル変換器に接続され、これと通信する特徴抽出機と、 ｄ）特徴抽出機で受信された制御信号を示す情報パッケージを生成するように
   構成された、特徴抽出機と電気通信するデコーダと、 ｅ）システムを制御するために使用される特定の単語を示すユーザ・モデルを
   含む、デコーダと電気通信するメモリと、 ｆ）１）デコーダが生成した情報を特にアドレス指定されたデバイスに経路指
   定する手段、および ２）マスタ制御装置と電気通信する各医療デバイスについてのアドレスを
   含むメモリ を含む中央プロセッサと をさらに含む請求項１に記載の制御システム。
4. 【請求項４】 マスタ制御装置がＰＣＭＣＩＡカード・インタフェースを含
   む請求項３に記載のシステム。
5. 【請求項５】 ユーザ・モデルが、ＰＣＭＣＩＡカード・インタフェース中
   に挿入することができるＰＣＭＣＩＡカード上に含まれる請求項４に記載のシス
   テム。
6. 【請求項６】 スレーブ制御装置が、有効なコマンドのシーケンスをモデル
   化する手段を含む請求項２に記載のシステム。
7. 【請求項７】 関連するアドレスと、制御信号を各特定のデバイスによって
   認識される信号に変換する手段とをそれぞれ有する、マスタ制御装置と電気通信
   するデバイスの数に対応する複数のアダプタをさらに含む請求項６に記載のシス
   テム。
8. 【請求項８】 複数のデバイスが医療デバイスを含む請求項１に記載のシス
   テム。
9. 【請求項９】 マスタ制御装置が、取外し可能な記憶媒体を含む請求項３に
   記載のシステム。