JP7728433B2 - 医療用マニピュレータシステム、制御装置および医療用マニピュレータの制御方法 - Google Patents
医療用マニピュレータシステム、制御装置および医療用マニピュレータの制御方法Info
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Description
本発明の第一の態様に係る医療用マニピュレータシステムは、湾曲部を有する医療用マニピュレータと、前記医療用マニピュレータと接続され、前記湾曲部を曲げる駆動装置と、前記湾曲部を曲げる操作入力が入力される操作装置と、を備え、前記操作装置は、タッチパッドを有し、前記駆動装置は、前記操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向と湾曲駆動量とを決定し、前記操作入力が開始された前記タッチパッド上の点である第一位置と、前記操作入力が終了された前記タッチパッド上の点である終点と、前記第一位置と前記終点との間にあり前記第一位置から所定距離離れた第二位置と、を認識し、前記第一位置から第二位置までにおける前記操作入力に基づいて、前記操作入力が開始された直後の前記操作入力である動き出し直後操作入力を判定し、前記操作入力のうち、前記動き出し直後操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向を決定し、前記第一位置から前記終点までの間における前記操作入力に基づいて、前記湾曲駆動量を決定する。
本発明の第一実施形態に係る電動内視鏡システム1000について、図1から図22を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000の全体図である。電動内視鏡システム1000は、医療用マニピュレータシステムの一例である。医療用マニピュレータは、体内に挿入される電動駆動の内視鏡、カテーテル、処置具、エンドルミナルデバイス等を含む。
電動内視鏡システム1000は、図1に示すように、手術台Tに横たわる患者Pの体内を観察および処置する医療システムである。電動内視鏡システム1000は、内視鏡100と、駆動装置200と、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
術者Sは、例えば、表示装置900に表示された撮像画像を観察しながら、患者Pの肛門から管腔内に挿入させた内視鏡100を右手Rで操作しながら、操作装置300を左手Lで操作する。内視鏡100と操作装置300とが分離しているため、術者Sは内視鏡100と操作装置300とを互いに影響を受けることなく独立して操作できる。
内視鏡100は、図1に示すように、挿入部110と、連結部120と、体外軟性部140と、着脱部150と、湾曲ワイヤ160(図6参照)と、内蔵物170(図6参照)と、を備える。挿入部110と、連結部120と、体外軟性部140と、着脱部150と、は先端側から順に接続されている。
内視鏡100の内部には、挿入部110の先端から着脱部150の基端まで内視鏡100の長手方向Aに沿って延びる内部経路101が形成されている。湾曲ワイヤ160および内蔵物170は、内部経路101に挿入されている。
挿入部110は、管腔内に挿入可能な細長な長尺部材である。挿入部110は、先端部111と、湾曲部112と、体内軟性部119と、を有する。先端部111と、湾曲部112と、体内軟性部119と、は先端側から順に接続されている。
湾曲部112は、複数の節輪(湾曲駒ともいう)115と、複数の節輪115の先端に連結された先端部116と、アウターシース118(図3参照)と、を有する。複数の節輪115および先端部116は、アウターシース118の内部において長手方向Aに連結されている。なお、湾曲部112が有する節輪115の形状および数は、図4に示す節輪115の形状および数に限定されない。
節輪115は、金属で形成された短筒状の部材である。複数の節輪115は、隣り合う節輪115の内部空間が連続する空間となるように連結されている。
第二節輪115bの内周面には、上ワイヤガイド115uと、下ワイヤガイド115dと、が形成されている。上ワイヤガイド115uと下ワイヤガイド115dとは、長手方向Aの中心軸Oを挟んでUD方向の両側に配置されている。第一節輪115aの内周面には、左ワイヤガイド115lと、右ワイヤガイド115rと、が形成されている。左ワイヤガイド115lと右ワイヤガイド115rとは、長手方向Aの中心軸Oを挟んでLR方向の両側に配置されている。
図7は、連結部120の斜視図である。図8は、連結部120の一部の斜視図である。
連結部120は、挿入部110の体内軟性部119と体外軟性部140とを連結する部材である。連結部120は、円筒部材121と、連結部本体122と、シール部123と、軸受部124と、カバー部材125と、鉗子口126と、三又分岐チューブ127と、を備える。
円筒部材121は、円筒状に形成されている。円筒部材121の内部空間は、体内軟性部119の内部空間と連通しており、内部経路101の一部を形成する。円筒部材121の内部空間には、湾曲ワイヤ160と、チャンネルチューブ171と、撮像ケーブル173と、ライトガイド174と、送気・送水チューブ175と、が挿通している。円筒部材121の外周面には、磁気リング121sが周方向に沿って取り付けられている。
軸受部124は、連結部本体122と円筒部材121とを、長手方向Aに延びる回転軸ROを中心に回動可能に連結する。具体的には、軸受部124は、連結部本体122に固定されている。軸受部124は、円筒部材121を長手方向Aに延びる回転軸ROを中心に回動可能に支持する。
体外軟性部140は、長尺な管状部材である。体外軟性部140の内部に形成された内部経路101には、湾曲ワイヤ160と、撮像ケーブル173と、ライトガイド174と、吸引チューブ172(図9参照)と、送気・送水チューブ175と、が挿通している。
着脱部150は、図1に示すように、駆動装置200に装着される第一着脱部1501と、映像制御装置500に装着される第二着脱部1502と、を備える。なお、第一着脱部1501と第二着脱部1502とは、一体の着脱部であってもよい。
第一着脱部1501は、上下湾曲ワイヤ着脱部151と、左右湾曲ワイヤ着脱部152と、スコープID記憶部158と、を有する。
図14は、駆動装置200の機能ブロック図である。
駆動装置200は、アダプタ210と、操作受信部220と、送気吸引駆動部230と、ワイヤ駆動部(アクチュエータ)250と、駆動コントローラ260と、を備える。
内視鏡アダプタ212は、内視鏡100の第一着脱部1501が着脱可能に接続されるアダプタである。内視鏡アダプタ212は、ワイヤ駆動部250を取り囲こむように設けられている。第一着脱部1501が内視鏡アダプタ212に接続されると、上下湾曲ワイヤ着脱部151および左右湾曲ワイヤ着脱部152はワイヤ駆動部250とカップリングできる。
図16は、操作装置300の斜視図である。
操作装置300は、内視鏡100を駆動するための操作が入力される装置である。入力された操作入力は、操作ケーブル301を経由して駆動装置200に送信される。操作装置300は、有線通信ではなく無線通信により駆動装置200と通信可能であってもよい。
操作装置300は、操作部本体310と、送気送水ボタン351と、吸引ボタン352と、各種ボタン350と、タッチパッド380と、タッチセンサ381と、を備える。
図18は、映像制御装置500の機能ブロック図である。
映像制御装置500は、電動内視鏡システム1000を制御する。映像制御装置500は、第一内視鏡アダプタ510Aと、第二内視鏡アダプタ510Bと、撮像処理部520と、光源部530と、メインコントローラ560と、を備える。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000の動作について説明する。具体的には、電動内視鏡システム1000の制御装置600の駆動コントローラ260の動作について説明する。
駆動コントローラ260は、ステップS110において、ワイヤ駆動部250に内視鏡100の第一着脱部1501が装着されているかを検出する。ワイヤ駆動部250に内視鏡100の第一着脱部1501が装着されている場合、駆動コントローラ260は、次にステップS120を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS120において、装着された内視鏡100の第一着脱部1501に格納されたスコープIDを読み出す。複数の内視鏡100がワイヤ駆動部250に装着されている場合、駆動コントローラ260は全ての内視鏡100からスコープIDを読み出す。駆動コントローラ260は、次にステップS130を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS130において、取得したスコープIDに基づいて、装着されている内視鏡100の種類および装着されている内視鏡100の数などを認識する。装着されている内視鏡100の数が1個であるとき、駆動コントローラ260は、次にステップS140を実行する。装着されている内視鏡100の数が2個であるとき、駆動コントローラ260は、次にステップS150を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS140において、動作モードを「シングルモード」に設定する。シングルモードで動作する駆動コントローラ260は、操作装置300から取得した操作入力に基づいて、駆動装置200に装着された1個の内視鏡100を駆動する。
図20は、ダブルモードで動作する駆動装置200を示す図である。
駆動コントローラ260は、ステップS150において、動作モードを「ダブルモード」に設定する。ダブルモードで動作する駆動コントローラ260は、異なる2個の操作装置300から取得した操作入力に基づいて、駆動装置200に装着された2個の内視鏡100を別々に独立して駆動する。
駆動コントローラ260は、次にステップS160を実行する。ステップS160において、駆動コントローラ260が制御フローを終了するかを判定する。制御フローを終了しない場合、駆動コントローラ260は、再度ステップS110を実施する。制御フローを終了する場合、駆動コントローラ260は、次にステップS170を実施して制御フローを終了する。
第一内視鏡100Xが取り外されると、駆動コントローラ260は、動作モードを「ダブルモード」から「シングルモード」に変更する(ステップS140)。シングルモードで動作する駆動コントローラ260は、第二操作装置300Yから取得した操作入力に基づいて、第二内視鏡100Yを駆動する。
次に、電動内視鏡システム1000の使用例について説明する。具体的には、2個の内視鏡100の一方を患者Pへの処置に使用して、他方を使用前の機器チェックに使用する使用例について説明する。
次に、電動内視鏡システム1000の他の使用例について説明する。具体的には、駆動部25Xの異常を検出したときに駆動部グループ25Gを変更する使用例について説明する。
駆動コントローラ260は、ステップS210において、ワイヤ駆動部250のモータに対するモータ指令値を変更する。例えば、駆動コントローラ260は、モータ指令値を変更して、ワイヤ駆動部250のモータに対してテストパターンを送信する。駆動コントローラ260は、次にステップS220を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS220において、張力センサ159の出力を取得する。駆動コントローラ260は、張力センサ159の出力がモータ指令値に変更に対応して正常に変化したか否かを確認する。張力センサ159の出力が正常に変化しなかった場合、内視鏡100が装着された駆動部25Xに異常が発生した可能性が高い。この場合、駆動コントローラ260は、次にステップS230を実行する。張力センサ159の出力が正常に変化した場合、異常が発生していない可能性、または、駆動部25X以外の部分(例えば内視鏡100)に異常が発生した可能性が高い。この場合、駆動コントローラ260は、次にステップS250を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS230において、メインコントローラ560と連携して、術者および補助者に対して内視鏡100を装着する駆動部グループ25Gを変更するように使用者に指示(通知)するGUI画像を表示装置900に表示する。例えば、異常を検出したときに内視鏡100が第一駆動部グループ25G1に装着されていた場合、駆動コントローラ260は内視鏡100を第二駆動部グループ25G2に装着するように使用者に指示するGUI画像を表示装置900に表示する。術者または補助者は指示に従って内視鏡100を第二駆動部グループ25G2に装着する。駆動コントローラ260は、次にステップS240を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS240において、内視鏡100を駆動する駆動部グループ25Gを、第一駆動部グループ25G1から第二駆動部グループ25G2に切り換える。内視鏡100を駆動するために必要な情報(制御パラメータ、モータエンコーダの現在位置など)は、第一駆動部グループ25G1を制御するプログラムから第二駆動部グループ25G2を制御するプログラムに引き継がれる。そのため、術者は、第二駆動部グループ25G2に装着された内視鏡100をすぐに使用でき、患者Pに負担をかけない。駆動コントローラ260は、次にステップS250を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS250において、図22に示す制御フローを終了する。なお、駆動コントローラ260は、ワイヤ駆動部250のモータ電流値やモータエンコーダの出力を検出して、更なる異常要因の追及を実行してもよい。
本発明の第二実施形態に係る電動内視鏡システム1000Bについて、図23から図24を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する
図23は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Bの全体図である。
電動内視鏡システム1000Bは、内視鏡100Bと、駆動装置200と、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
内視鏡100Bは、挿入部110と、連結部120と、体外軟性部140と、着脱部150Bと、湾曲ワイヤ160と、内蔵物170と、を備える。
図24は、第一着脱部1503を示す図である。
着脱部150Bは、駆動装置200に装着される第一着脱部1503と、映像制御装置500に装着される第二着脱部1502と、を備える。第一着脱部1503は、上下湾曲ワイヤ着脱部151Bと、左右湾曲ワイヤ着脱部152Bと、スコープID記憶部158と、を有する。
本発明の第三実施形態に係る電動内視鏡システム1000Cについて、図25から図28を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図25は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Cの全体図である。
電動内視鏡システム1000Cは、内視鏡100Cと、駆動装置200と、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
内視鏡100Cは、挿入部110Cと、連結部120と、体外軟性部140と、着脱部150C、湾曲ワイヤ160Cと、内蔵物170と、を備える。
挿入部110Cは、先端部111と、湾曲部112Cと、体内軟性部119と、を有する。湾曲部112Cは、湾曲部112Cの先端側A1の第一湾曲部113と、湾曲部112Cの基端側A2の第二湾曲部114と、アウターシース118と、を有する。第一湾曲部113と第二湾曲部114とは異なる方向に湾曲可能である。
第二湾曲ワイヤ162は、第一湾曲ワイヤ161と同様に、第二上湾曲ワイヤ162uと、第二下湾曲ワイヤ162dと、第二左湾曲ワイヤ162lと、第二右湾曲ワイヤ162rと、を有する。
着脱部150Cは、駆動装置200に装着される第一着脱部1504、映像制御装置500に装着される第二着脱部1502と、を備える。第一着脱部1504は、第一上下湾曲ワイヤ着脱部151と、第一左右湾曲ワイヤ着脱部152と、第二上下湾曲ワイヤ着脱部153と、第二左右湾曲ワイヤ着脱部154と、を有する。
本発明の第四実施形態に係る電動内視鏡システム1000Dについて、図29から図45を参照して説明する。
図29は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Dの全体図である。
電動内視鏡システム1000Dは、内視鏡100Dと、駆動装置200と、操作装置300Dと、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
内視鏡100Dは、挿入部110と、連結部120Dと、体外軟性部140と、着脱部150と、湾曲ワイヤ160と、内蔵物170と、を備える。
連結部120Dは、第一実施形態の連結部120と比較して、さらに嵌合部128を有する。嵌合部128は、操作装置300Dが嵌合する部分である。
図32および図33は、操作装置300Dの斜視図である。
操作装置(コントローラ)300Dは、電動内視鏡システム1000Dを制御する術者Sの操作(特に、内視鏡100Dを駆動するための操作)が入力される装置である。入力された操作入力は、無線通信により駆動装置200などに送信される。
グリップ(把持部)316は、上下方向に延びる略直方体状に形成されており、術者Sの左手Lの薬指(第三指)F3と小指(第四指)F4とにより把持される部分である。グリップ316の上下方向に沿う第一中心軸O1は、タッチパッド380の中心Oを通る上下方向に沿う第二中心線O2よりも前方FRから見て左方LHにオフセットして配置されている。そのため、術者Sは、図32に示すように、左手Lの手のひらをグリップ316に接触させ、左手Lの親指FTによりタッチパッド380を操作しやすい。
ガイド溝319は、操作部本体310Dの左方LHを向く左側面318に形成された溝であり、上下方向に延びている。ガイド溝319は、上下方向に延びるテーパ部319aと、テーパ部319aの上下方向の両端部に形成された開口部319bと、を有する。テーパ部319aは、上方UPRから下方LWRに向かって径寸法が大きくなるテーパ状に形成されている。テーパ部319aは、嵌合部128の外周面に嵌合可能である。
ガイド溝319は、上下方向から見て、D字状に形成された溝である。上下方向に延びるガイド溝319は、上下方向から見て、グリップ316と前後方向に並んで配置されており、グリップ316と重ならない位置に設けられている。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000Dの動作について説明する。具体的には、電動内視鏡システム1000Dの操作装置300Dを連結部120Dに嵌合させる使用方法について説明する。
図40は、操作装置300Dの第一操作位置OP1を示す図である。
操作装置300Dのガイド溝319を連結部120Dの嵌合部128に嵌合させた操作装置300Dの配置位置を「第一操作位置OP1」という。第一操作位置OP1に配置された操作装置300Dは、操作装置300Dの上下方向を連結部120Dの長手方向Aに略一致させて、操作装置300Dのガイド溝319が連結部120Dの嵌合部128に嵌合する。操作装置300Dの上方UPRは、連結部120Dの基端側A2を向いている。操作装置300Dの下方LWRは、連結部120Dの先端側A1を向いている。
術者Sは、操作装置300Dを保持する左手の薬指F3と小指F4とにより、鉗子口126に挿入した処置具400を操作してもよい。術者Sは、操作装置300Dのタッチパッド380を左手Lで操作(アングル操作)しながら、処置具400を左手Lで操作できる。
図43は、操作装置300Dの第二操作位置OP2を示す図である。
術者Sは、操作装置300Dのガイド溝319を体内軟性部119に係合させることができる。操作装置300Dを体内軟性部119に係合させた操作装置300Dの配置位置を「第二操作位置OP2」という。第二操作位置OP2に配置された操作装置300Dは、操作装置300Dの上下方向を体内軟性部119の長手方向Aに略一致させて、操作装置300Dのガイド溝319が体内軟性部119に係合する。操作装置300Dの上方UPRは、体内軟性部119の先端側A1を向いている。操作装置300Dの下方LWRは、体内軟性部119の基端側A2を向いている。
図44は、操作装置300Dの第三操作位置OP3を示す図である。
術者Sは、操作装置300Dのガイド溝319を体内軟性部119の基端側A2の端部に設けられた折れ止め部119cに係合させることができる。操作装置300Dを体内軟性部119の折れ止め部119cに係合させた操作装置300Dの配置位置を「第三操作位置OP3」という。第三操作位置OP3に配置された操作装置300Dは、操作装置300Dの上下方向を体内軟性部119の長手方向Aに略一致させて、操作装置300Dのガイド溝319が体内軟性部119の折れ止め部119cに係合する。操作装置300Dの上方UPRは、体内軟性部119の先端側A1を向いている。操作装置300Dの下方LWRは、体内軟性部119の基端側A2を向いている。
術者Sは、図45に示すように、第三操作位置OP3に配置された操作装置300Dと連結部120Dとをまとめて左手Lで保持して、体内軟性部119を右手Rで保持する。術者Sは、挿入部110を根元付近まで患者Pに挿入するときであっても、第三操作位置OP3に配置された操作装置300Dを自然な状態で保持できる。
鉗子口126Bは、カバー部材125に対して回動可能に取り付けられている。鉗子口126Bは、基端部126bが基端側A2を向く第一位置PO1から基端部126bが先端側A1を向く第二位置PO2まで回動可能である。操作装置300Dが図40に示すように第一操作位置OP1に配置されているとき、鉗子口126Bを第一位置PO1に配置する。一方、操作装置300Dが図46に示すように第三操作位置OP3に配置されているとき、鉗子口126Bを第二位置PO2に配置する。操作装置300Dが配置される位置に合わせて、基端部126bが操作装置300Dが配置された位置を向くように、鉗子口126Bを回動させる。その結果、術者Sは、既存の内視鏡と処置具とを操作する方法と同様に、左手Lで操作装置300Dを操作して、右手Rで鉗子口126に挿入した処置具400を操作できる。
本発明の第五実施形態に係る電動内視鏡システム1000Eについて、図47から図51を参照して説明する。
図47は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Eの全体図である。
電動内視鏡システム1000Eは、内視鏡100Eと、駆動装置200と、操作装置300Eと、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
内視鏡100Eは、挿入部110と、連結部120と、操作装置着脱部130と、体外軟性部140と、着脱部150と、湾曲ワイヤ160と、内蔵物170と、を備える。
操作装置(コントローラ)300Eは、電動内視鏡システム1000Eを制御する術者Sの操作(特に、内視鏡100Eを駆動するための操作)が入力される装置である。操作装置300Eは、操作部本体310Eと、各種ボタン350と、タッチパッド380と、を有する。
操作装置300Eに操作ケーブル301が固定されている場合、体外軟性部140の外側に配置された操作ケーブル301を体外軟性部140と拘束バンド302で拘束してもよい。
本発明の第六実施形態に係る電動内視鏡システム1000Fについて、図52から図55を参照して説明する。
図52は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Fの全体図である。
電動内視鏡システム1000Fは、内視鏡100Fと、駆動装置200と、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500と、表示装置900と、を備える。
内視鏡100Fは、挿入部110と、連結部120Fと、ストッパ129と、体外軟性部140と、着脱部150と、湾曲ワイヤ160と、内蔵物170と、を備える。
連結部120Fは、円筒部材121と、連結部本体122と、シール部123と、軸受部124と、カバー部材125Fと、鉗子口126と、三又分岐チューブ127と、を備える。
ストッパ129は、U字状に形成されており、連結部120Fに着脱可能である。連結部120Fに装着されたストッパ129は、カバー部材125Fの平面部125pと、体内軟性部119の基端部119bに形成された溝119gと、に係合する。そのため、ストッパ129が連結部120Fに装着されたとき、受動回転部(体内軟性部119の基端部119b、ハウジング123h、円筒部材121)は、カバー部材125Fに対して周方向Cに回動しない。
ストッパ129と同様の構造である溝319Fを有する操作装置300Fを、ストッパとして使用してもよい。図55に示すように、連結部120Fに操作装置300Fを装着させることで、受動回転部がカバー部材125Fに対して周方向Cに回動することを規制できる。
図56に示す内視鏡は、挿入部110にライン100sが設けられている。ライン100sは、例えばU方向に設けられている。術者Sはライン100sを見ることで、湾曲部112がどちらを向いているかをおおよそ把握できる。ライン100sは、直線形状であってもよく、破線形状であってもよい。
本発明の第七実施形態に係る電動内視鏡システム1000Gについて、図57から図60を参照して説明する。
図57は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Gの全体図である。
電動内視鏡システム1000Gは、内視鏡100と、駆動装置200Gと、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500Gと、収容ラック700と、表示装置900と、を備える。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000Gの動作について説明する。具体的には、内視鏡100の使用前の機器チェックに関する動作について説明する。
メインコントローラ560は、ステップS310において、駆動コントローラ260と通信することにより、駆動装置200Gに装着された内視鏡100の第一着脱部1501のスコープID記憶部158に格納されたスコープIDおよび使用前点検情報を取得する。メインコントローラ560は、次にステップS320を実行する。
メインコントローラ560は、ステップS320において、内視鏡100の使用前点検情報を確認する。使用前点検の一部の項目が未実施である場合、メインコントローラ560は、次にステップS330を実行する。使用前点検の全ての項目が実施済みである場合、メインコントローラ560は、ステップS320の使用前点検をスキップして、次にステップS340を実行する。
メインコントローラ560は、ステップS330において、未実施である使用前点検の実施を使用者に指示(通知)する。具体的には、メインコントローラ560は、以下に例示する使用前点検の実施を使用者に指示(通知)するGUI画像を表示装置900に表示する。
メインコントローラ560は、ステップS340において、駆動コントローラ260と通信することにより、湾曲動作のキャリブレーションを実施する。なお、湾曲動作のキャリブレーションは、使用毎に必ず実施されていなくてもよく、定期的に実施されてもよい。
メインコントローラ560は、使用者に対して内視鏡100をハンガー710に掛けて、内視鏡100のうち湾曲部112を含む先端部分180をハンガー710から吊り下げるように使用者に指示するGUI画像を表示装置900に表示する。使用者は、GUI画像に表示された指示に従って、先端部分180をハンガー710から吊り下げる。
メインコントローラ560は、湾曲動作のキャリブレーションにより規範モデルNMのパラメータを更新する。規範モデルNMは、内視鏡100の湾曲動作を推定するモデルである。規範モデルNMは、駆動部25Xをモデル化した駆動部モデルNM1と、第一着脱部1501をモデル化した着脱部モデルNM2と、体外軟性部140および体内軟性部119をモデル化した軟性部モデルNM3と、湾曲部112をモデル化した湾曲部モデルNM4と、を有する。
本発明の第八実施形態に係る電動内視鏡システム1000Hについて、図61から図75を参照して説明する。
図61は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Hの全体図である。
電動内視鏡システム1000Hは、内視鏡100Hと、駆動装置200と、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500と、観察装置800と、表示装置900と、を備える。
図63に示す一対の湾曲ワイヤ160は、下湾曲ワイヤ161dが湾曲部112をD方向に湾曲し始める状態(第二状態S2ともいう)である。
図64に示す一対の湾曲ワイヤ160は、一対の湾曲ワイヤ160が湾曲部112を湾曲していない直線形状としている状態(第三状態S3ともいう)である。
図65に示す一対の湾曲ワイヤ160は、上湾曲ワイヤ161uが湾曲部112をU方向に湾曲し始める状態(第四状態S4ともいう)である。
図66に示す一対の湾曲ワイヤ160は、上湾曲ワイヤ161uが湾曲部112をU方向に最も湾曲させた状態(第五状態S5ともいう)である。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000Hの動作について説明する。具体的には、湾曲部112を曲げる湾曲制御(第一湾曲制御、第二湾曲制御および第三湾曲制御)について説明する。
図67は、第一湾曲制御の制御フローチャートである。
駆動コントローラ260(主としてプロセッサ261)は、図62から図66に示すように、上湾曲ワイヤ161uによりD方向を向く湾曲部112をU方向に曲げるとき、図67に示す第一湾曲制御を行う。なお、駆動コントローラ260が下湾曲ワイヤ161dによりU方向を向く湾曲部112をD方向に曲げる第一湾曲制御は、同様の制御であるため、説明を省略する。
駆動コントローラ260は、ステップS410において、メインコントローラ560と通信して、観察装置800の観測結果である挿入部110の形状を取得する。駆動コントローラ260は、次にステップS420を実行する。
図68は、一対の湾曲ワイヤ160の変位と張力との関係を示す図である。
駆動コントローラ260は、ステップS420において、取得した挿入部110の形状から閾値張力TTを推定する。閾値張力TTは、図65に示すように、上湾曲ワイヤ161uが湾曲部112をU方向に湾曲させ始める状態(第四状態S4)における上湾曲ワイヤ161uの張力である。駆動コントローラ260は、次にステップS430を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS430において、張力センサ159から取得した上湾曲ワイヤ161uの張力が閾値張力TTとなるまで、上湾曲ワイヤ161uを高速で牽引する。上湾曲ワイヤ161uは、上湾曲ワイヤ161uの張力が閾値張力TTとなるまで弛んでいる(余剰している)。そのため、駆動コントローラ260は、上湾曲ワイヤ161uを高速で牽引することにより湾曲部112が動作しない期間(不感期間)を短くできる。駆動コントローラ260は、次にステップS440を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS440において、上湾曲ワイヤ161uを第五状態S5となるまで通常速度により牽引する。湾曲部112は、U方向に曲がる。
図69は、第二湾曲制御の制御フローチャートである。
駆動コントローラ260(主としてプロセッサ261)は、図62から図66に示すように、上湾曲ワイヤ161uによりD方向を向く湾曲部112をU方向に曲げるとき、図69に示す第二湾曲制御を行う。なお、駆動コントローラ260が下湾曲ワイヤ161dによりU方向を向く湾曲部112をD方向に曲げる第二湾曲制御は、同様の制御であるため、説明を省略する。
駆動コントローラ260は、ステップS410において、メインコントローラ560と通信して、観察装置800の観測結果である挿入部110の形状を取得する。駆動コントローラ260は、次にステップS420Bを実行する。
図70は、一対の湾曲ワイヤ160の変位と張力との関係を示す図である。
駆動コントローラ260は、ステップS420Bにおいて、取得した挿入部110の形状から経路長変化量を推定して、弛み範囲SRを補正する。弛み範囲(不感帯)SRは、図63から図65に示すように、牽引する湾曲ワイヤ160が弛む範囲である。弛み範囲SRの長さが、湾曲ワイヤ160の余剰長となる。駆動コントローラ260は、次にステップS430Bを実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS430Bにおいて、上湾曲ワイヤ161uの変位が弛み範囲SR外となるまで、上湾曲ワイヤ161uを高速で牽引する。上湾曲ワイヤ161uは、上湾曲ワイヤ161uの変位が弛み範囲SR外となるまで弛んでいる(余剰している)。そのため、駆動コントローラ260は、上湾曲ワイヤ161uを高速で牽引することにより湾曲部112が動作しない期間(不感期間)を短くできる。駆動コントローラ260は、次にステップS440を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS440において、上湾曲ワイヤ161uを第五状態S5となるまで通常速度により牽引する。湾曲部112は、U方向に曲がる。
図71は、第三湾曲制御の制御フローチャートである。
駆動コントローラ260(主としてプロセッサ261)は、図62から図66に示すように、上湾曲ワイヤ161uによりD方向を向く湾曲部112をU方向に曲げるとき、図71に示す第三湾曲制御を行う。なお、駆動コントローラ260が下湾曲ワイヤ161dによりU方向を向く湾曲部112をD方向に曲げる第三湾曲制御は、同様の制御であるため、説明を省略する。
駆動コントローラ260は、ステップS420Cにおいて、弛緩ワイヤである下湾曲ワイヤ161dを弛緩させるときにおける変位と張力の変化量に基づいて、弛み範囲SRを補正する。駆動コントローラ260は、弛緩ワイヤである下湾曲ワイヤ161dの弛みの変化量に基づいて、牽引ワイヤである上湾曲ワイヤ161uの弛みの変化量を推定することで、弛み範囲SRを補正する。具体的には、駆動コントローラ260は、上湾曲ワイヤ161uの張力が閾値張力TTを下回るときにおける下湾曲ワイヤ161dの初期状態に対する弛みSLの変化量(余剰長の変化量)を取得し、上湾曲ワイヤ161uの初期状態に対する弛みSLの変化量(余剰長の変化量)を推定する。上湾曲ワイヤ161uと下湾曲ワイヤ161dとが初期状態に対して同程度だけ弛む特性を使用している。以降の制御は第二湾曲制御と同様である。
図72は、他の態様の第三状態S3の一対の湾曲ワイヤ160を示す図である。
駆動コントローラ260は、湾曲制御(第一湾曲制御、第二湾曲制御および第三湾曲制御)に合わせて、一対の湾曲ワイヤ160の弛み量を制御する弛み量制御を実施してもよい。駆動コントローラ260は、弛み量制御において、一対の湾曲ワイヤ160を牽引または送出することで、一対の湾曲ワイヤ160の弛み量を調整する。
図73は、パラメータ制御の制御フローチャートである。
駆動コントローラ260は、湾曲制御(第一湾曲制御、第二湾曲制御および第三湾曲制御)に合わせて、一対の湾曲ワイヤ160による湾曲部112の湾曲動作パラメータを制御するパラメータ制御を実施してもよい。
駆動コントローラ260は、第一湾曲制御や第二湾曲制御や第三湾曲制御において閾値張力TTや弛み範囲SRを推定することにより、湾曲ワイヤ160の余剰長を推定する。駆動コントローラ260は、次にステップS520を実行する。
図74は、シースがコイルCOである軟性部のモデルを示す図である。図75は、シースがチューブTUである軟性部のモデルを示す図である。
駆動コントローラ260は、ステップS520において、軟性部(挿入部110および体外軟性部140)の総湾曲角度を推定する。総湾曲角度は、式1により算出される。駆動コントローラ260は、次にステップS530を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS530において、推定した総湾曲角度に基づいて湾曲動作パラメータ(湾曲リミット量、ヒステリシス補償量など)を変更する。
本発明の第九実施形態に係る電動内視鏡システム1000Iについて、図76から図89を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図76は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Iの全体図である。
電動内視鏡システム1000Iは、内視鏡100と、駆動装置200Iと、操作装置300と、処置具400と、映像制御装置500Iと、表示装置900と、を備える。駆動装置200Iと映像制御装置500Iとは、電動内視鏡システム1000Iを制御する制御装置600Iを構成する。
操作装置300は、操作部本体310と、送気送水ボタン351と、吸引ボタン352と、各種ボタン350と、タッチパッド380と、タッチセンサ381と、を備える。
操作情報画像IMG5は、術者Sによる操作装置300の操作入力を可視化した画像である。メインコントローラ560は、操作装置300から受信した操作入力に基づいて受動回転情報画像IMG4を生成する。操作情報画像IMG5は、タッチパッド380に入力した位置を表示する第一操作情報画像IMG6と、タッチセンサ381に入力した位置を表示する第二操作情報画像IMG7と、を含む。術者Sは、操作情報画像IMG5を見ることで、自身が操作装置300に入力した操作入力を視認できる。術者Sは、第二操作情報画像IMG7を見ることで、湾曲部112を湾曲させる操作を実際に実施しなくても、現在設定されているモーションスケールを把握できる。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000Iの動作について説明する。以降、図80に示す制御装置600Iの駆動コントローラ260の制御フローチャートに沿って説明を行う。制御装置600Iが起動されると、駆動コントローラ260は図80に示す制御フローを開始する(ステップS600)。次に、駆動コントローラ260(主としてプロセッサ261)はステップS610を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS610において、タッチパッド380に対する操作入力を定期的に確認し、湾曲部112の湾曲駆動の開始判定を実施する。タッチパッド380に対する操作入力があった場合、駆動コントローラ260は次にステップS620を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS620において、選択されている入力モードを判定する。第一入力モードが選択されている場合、駆動コントローラ260は次にステップS630を実行する。第二入力モードが選択されている場合、駆動コントローラ260は次にステップS650を実行する。
図81は、差分ベクトルDを示す図である。
駆動コントローラ260は、ステップS630において、開始位置DSと終了位置DEとの差分から差分ベクトルDを取得する。開始位置DSは、所定期間内の操作入力において操作入力が開始されたときにおけるタッチパッド380上の親指FTの位置である。終了位置DEは、所定期間内の操作入力において操作入力が終了したときにおけるタッチパッド380上の親指FTの位置である。開始位置DS(x1、y1)と終了位置DE(x2、y2)であるとき、差分ベクトルD(dx、dy)は(x2-x1、y2-y1)である。駆動コントローラ260は、次にステップS640を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS640において、判定した差分ベクトルDに基づいて、湾曲部112を駆動する。具体的には、駆動コントローラ260は、差分ベクトルDの方向に対して、差分ベクトルDの大きさに比例する湾曲駆動量だけ湾曲部112を駆動する。駆動コントローラ260は、次にステップS690を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS650において、タッチパッド380に対する操作入力に基づいて、入力方向DIを判定する。具体的には、駆動コントローラ260は、タッチパッド380を沿う親指FTの動き出しの向きに基づいて、入力ベクトルAを判定する。
駆動コントローラ260は、第一位置D1と第二位置D2との差分から入力ベクトルAを判定する。第一位置D1は、一回の操作入力において操作入力が開始されたときにおけるタッチパッド380上の親指FTの位置である。第二位置D2は、一回の操作入力において操作入力が開始された直後(動き出し直後)におけるタッチパッド380上の親指FTの位置である。第一位置D1(x1、y1)と第二位置D2(x2、y2)であるとき、入力ベクトルA(dx、dy)は(x2-x1、y2-y1)である。
駆動コントローラ260は、ステップS660において、湾曲駆動量を判定する。駆動コントローラ260は、ベクトル方式またはタッチ方式によって湾曲駆動量を判定する。
図83は、ベクトル方式による湾曲駆動量の判定を説明する図である。
駆動コントローラ260は、ベクトル方式において、入力開始範囲RI外において、タッチパッド380を沿う親指FTの動きに基づいて、入力ベクトルBを判定する。駆動コントローラ260は、入力ベクトルAを判定する方法と同様の方法により、入力ベクトルBを判定する。駆動コントローラ260は、湾曲駆動量Vを式2および式3により算出する。式2において、eAは入力ベクトルAの単位ベクトルである。式3において、θは、入力ベクトルAと入力ベクトルBとがなす角度である。式3において、sgn(α)は符号関数であり、入力αが正あれば+1を出力し、入力αが負であれば-1を出力し、入力αがゼロであればゼロを出力する。
駆動コントローラ260は、タッチ方式において、タッチパッド380に親指FTが触れている期間に比例して、湾曲駆動量Vを増加させる。
駆動コントローラ260は、ステップS670において、判定した入力ベクトルAおよび湾曲駆動量Vに基づいて、湾曲部112を駆動する。具体的には、駆動コントローラ260は、入力ベクトルAの方向に対して湾曲駆動量Vだけ湾曲部112を駆動する。すなわち、駆動コントローラ260は、操作入力が開始された直後(動き出し直後)における入力ベクトルAの方向にしか湾曲部112を駆動しない。駆動コントローラ260は、次にステップS680を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS680において、一回の操作入力が完了しているかどうかを判定する。駆動コントローラ260は、タッチパッド380から親指FTが離されているとき、一回の操作入力が完了したと判定する。また、タッチパッド380が親指FTにより押し込まれる操作入力や各種ボタン350の一部が押し込まれる操作入力を検出したとき、駆動コントローラ260は一回の操作入力が完了したと判定してもよい。駆動コントローラ260は、一回の操作入力が完了していると判定した場合、次にステップS690を実行する。駆動コントローラ260は、一回の操作入力が完了していないと判定した場合、ステップS660以降を再度実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS690において、湾曲部112の湾曲駆動を引き続き制御するかどうかを判定する。湾曲部112の湾曲駆動を引き続き制御する場合、駆動コントローラ260は、次にステップS610を実行する。湾曲部112の湾曲駆動を制御しない場合、駆動コントローラ260は、次にステップS700を実行して図80に示す制御フローを終了する。
図84は、入力ベクトルAの方向の限定を示す図である。
術者Sは、タッチパッド380に沿って親指FTを移動させることで、湾曲部112を任意の方向に曲げる操作をタッチパッド380に対して直感的に入力できる。一方、術者Sは、湾曲部112をUDLR方向のいずれかの方向のみに曲げる操作をタッチパッド380に対して入力しにくい。アングルノブを有する従来の内視鏡の操作部は、湾曲部をUDLR方向のいずれかの方向のみに曲げる操作を容易に入力できる。そのため、湾曲部112をUDLR方向のいずれかの方向のみに曲げる操作をタッチパッド380に対しても容易に入力できることが望まれる。そこで、駆動コントローラ260は、入力ベクトルAの方向を数方向に限定できる。
図85は、湾曲リミット表示IMG8を含むガイド画像IMG2を示す図である。
ガイド画像IMG2は、湾曲リミット表示IMG8を含んでもよい。湾曲リミット表示IMG8は、湾曲部112が最大限湾曲していることを通知する表示である。メインコントローラ560は、駆動コントローラ260から取得した湾曲ワイヤ160の駆動状態に基づいて湾曲リミット表示IMG8を生成する。
図86は、操作部本体310の操作ガイド325を示す図である。
操作装置300の操作部本体310は、タッチパッド380を取り囲む枠部311に操作ガイド325を有してもよい。操作ガイド325は、タッチパッド380との間に高低差を術者Sが触覚で感じ取れる形状に形成されている。操作ガイド325のタッチパッド380からの高さH3は、例えば0.5mm~2mmである。
操作ガイド325は、凸部326をさらに有してもよい。凸部326は、操作ガイド325からタッチパッド380から離れる方向に突出する凸部である。凸部326を含む操作ガイド325の高さH4は、例えば2mm~4mmである。
操作ガイド325は、タッチパッド380の端部に設けられた部分であってもよい。図88に示す操作ガイド325は、タッチパッド380の他の部分と材質や表面粗さなどの触覚が異なる部分である。
操作ガイド325は、タッチパッド380にエンボス加工等により設けられた凸部であってもよい。この場合、操作ガイド325は、タッチパッド380の端部ではなく、タッチパッド380の中央部に設けられてもよい。
本発明の第十実施形態に係る電動内視鏡システム1000Jについて、図90から図94を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図90および図91は、本実施形態に係る電動内視鏡システム1000Jの全体図である。電動内視鏡システム1000Jは、内視鏡100と、駆動装置200Jと、操作装置300または操作装置300Jまたは操作装置300Kと、処置具400と、映像制御装置500Iと、表示装置900と、を備える。駆動装置200Jと映像制御装置500Iとは、電動内視鏡システム1000Jを制御する制御装置600Jを構成する。
次に、本実施形態の電動内視鏡システム1000Jの動作について説明する。以降、図92に示す制御装置600Jの駆動コントローラ260の制御フローチャートに沿って説明を行う。操作装置300が駆動装置200Jに接続されると、駆動コントローラ260は図92に示す制御フローを開始する(ステップS800)。次に、駆動コントローラ260(主としてプロセッサ261)はステップS810を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS810において、接続された操作装置300から操作装置情報を取得する。駆動コントローラ260は、次にステップS820を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS820において、取得した操作装置情報から駆動コントローラ260を制御するプログラム等のアップデートが必要かどうかを判定する。駆動コントローラ260は、例えば、取得した操作装置情報の操作装置IDが未登録である場合、駆動コントローラ260を制御するプログラム等のアップデートが必要であると判定する。駆動コントローラ260は、取得した操作装置情報の操作装置IDが登録済である場合や操作装置情報に操作装置IDが含まれない場合であっても、操作装置情報に更新すべき新たな情報(操作パラメータ、操作情報、操作装置用ソフトウェア)が含まれる場合、駆動コントローラ260を制御するプログラム等のアップデートが必要であると判定する。アップデートが必要である場合、駆動コントローラ260は、次にステップS830を実行する。アップデートが必要でない場合、駆動コントローラ260は、次にステップS840を実行する。
駆動コントローラ260は、ステップS830において、操作装置情報に更新すべき新たな操作装置300用ソフトウェアが含まれる場合、操作装置300用ソフトウェアを用いて駆動コントローラ260を制御するプログラムを更新する。
駆動コントローラ260は、ステップS840において、図92に示す制御フローを終了する。駆動コントローラ260は、操作装置300からの操作入力を受信可能となる。操作装置300Jや操作装置300Kが駆動装置200Jに接続された場合も、図92に示す制御フローを実行することにより、駆動コントローラ260は操作装置300Jや操作装置300Kからの操作入力を受信可能となる。
本発明の第十一実施形態に係る電動内視鏡システム1000Lについて、図95から図99を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
操作装置300Lは、第一実施形態の操作装置300から操作ケーブル301が取り外されたものであり、無線通信により駆動装置200と通信する。操作装置300Lには、カバー390を装着することができる。カバー390は、ゴム等で形成された上面カバー390Aと、硬質な背面カバー390Bと、を有する。上面カバー390Aと背面カバー390Bとで操作装置300Lを挟み込むことで、操作装置300L全体を覆うことができる。術者Sは、上面カバー390Aを押し込むことでタッチパッド380や各種ボタン350を操作できる。術者Sや補助者は、術後においてカバー390を重点的にリプロセスまたは廃棄すればよく、操作装置300Lをリプロセスする手間を低減できる。
体外軟性部140Lは、二重構造であり、内側体外軟性部140Xと、外側体外軟性部140Yと、を有する。外側体外軟性部140Yは、内側体外軟性部140Xの外周部に着脱可能に取り付けられる。
外側体外軟性部140Yには、吸引チューブ172と、送気・送水チューブ175と、が挿通している。術者Sや補助者は、術後において外側体外軟性部140Yを重点的にリプロセスまたは廃棄すればよく、体外軟性部140Lをリプロセスする手間を低減できる。
着脱部150Lは、駆動装置200に装着される第一着脱部1503と、映像制御装置500に装着される第二着脱部1502と、を有する。
第一着脱部1503は、第一実施形態の第一着脱部1501と比較して、係合部1505をさらに有する。術者Sや補助者は、内視鏡100Lを制御装置600から取り外して運搬するとき、第一着脱部1503の係合部1505に連結部120および第二着脱部1502を引っ掛ける。術者Sや補助者は、連結部120、第一着脱部1503および第二着脱部1502をまとめて保持できる。
100,100B,100C,100D,100E,100F,100H,100L 内視鏡(医療用マニピュレータ)
100X 第一内視鏡
100Y 第二内視鏡
101 内部経路
1101,10C,110L 挿入部
111 先端部
111a 開口部
111b 照明部
111c 撮像部
111d 送気・送水ノズル
112,112C 湾曲部
113 第一湾曲部(先端側湾曲部)
114 第二湾曲部(基端側湾曲部)
115 節輪(湾曲駒)
115a 第一節輪
115b 第二節輪
115u 上ワイヤガイド
115d 下ワイヤガイド
115l 左ワイヤガイド
115r 右ワイヤガイド
115p 第一回動ピン
115q 第二回動ピン
116 先端部(第一先端部)
117 第二先端部
118 アウターシース
119 体内軟性部
119b 基端部
120,120D,120F 連結部
121 円筒部材
121s 磁気リング
122 連結部本体
123 シール部
123h ハウジング
123r リング
124 軸受部
125,125F カバー部材
126,126B 鉗子口
127 三又分岐チューブ
128 嵌合部
128p 平面部
129 ストッパ
130,130E 操作装置着脱部
131 電気接点
140,140L 体外軟性部
140X 内側体外軟性部
140Y 外側体外軟性部
150,150B,150C,150L 着脱部
1501 第一着脱部
1502 第二着脱部
1503 第一着脱部
1504 第一着脱部
1505 係合部
151,151B 上下湾曲ワイヤ着脱部(第一上下湾曲ワイヤ着脱部)
152,152B 左右湾曲ワイヤ着脱部(第一左右湾曲ワイヤ着脱部)
153 第二上下湾曲ワイヤ着脱部
154 第二左右湾曲ワイヤ着脱部
155 支持部材
15X 被駆動部(駆動力伝達部)
156,156B 第一被駆動部(第一駆動力伝達部)
156a 第一巻取プーリ
156c 第一カップリング部
156d 第一嵌合凸部
156r 第一ドラム回転軸
157,157B 第二被駆動部(第二駆動力伝達部)
157a 第二巻取プーリ
157c 第二カップリング部
157d 第二嵌合凸部
157r 第二ドラム回転軸
158 スコープID記憶部
159 張力センサ
160,160C 湾曲ワイヤ
161 第一湾曲ワイヤ
161u 上湾曲ワイヤ(第一上湾曲ワイヤ)
161d 下湾曲ワイヤ(第一下湾曲ワイヤ)
161l 左湾曲ワイヤ(第一左湾曲ワイヤ)
161r 右湾曲ワイヤ(第一右湾曲ワイヤ)
161s ワイヤシース(第一ワイヤシース)
162 第二湾曲ワイヤ
162u 第二上湾曲ワイヤ
162d 第二下湾曲ワイヤ
162l 第二左湾曲ワイヤ
162r 第二右湾曲ワイヤ
162s 第二ワイヤシース
170 内蔵物
171 チャンネルチューブ
172 吸引チューブ
173 撮像ケーブル
174 ライトガイド
175 送気・送水チューブ
180 先端部分
200,200C,200G,200I,200J 駆動装置
210,210G アダプタ
211A 第一操作アダプタ
211B 第二操作アダプタ
212,212G 内視鏡アダプタ
220 操作受信部
230 送気吸引駆動部
250,250G ワイヤ駆動部(アクチュエータ)
250a 支持部材
25X 駆動部
251 第一駆動部(第一アクチュエータ)
251a 第一シャフト
251b 第一モータ部
251c 第一被カップリング部
251d 第一嵌合凹部
251e 第一トルクセンサ
251r 第一シャフト回転軸
251s 第一弾性部材
252 第二駆動部(第二アクチュエータ)
252a 第二シャフト
252b 第二モータ部
252c 第二被カップリング部
252d 第二嵌合凹部
252e 第二トルクセンサ
252r 第二シャフト回転軸
252s 第二弾性部材
253 第三駆動部(第三アクチュエータ)
254 第四駆動部(第四アクチュエータ)
255 第五駆動部(第五アクチュエータ)
256 第六駆動部(第六アクチュエータ)
257 第七駆動部(第七アクチュエータ)
258 第八駆動部(第八アクチュエータ)
25G 駆動部グループ
25G1 第一駆動部グループ
25G2 第二駆動部グループ
259 着脱センサ
260 駆動コントローラ
261 プロセッサ
262 メモリ
263 記憶部
264 入出力制御部
300,300D,300E,300F,300J,300K,300L 操作装置(コントローラ)
300X 第一操作装置
300Y 第二操作装置
301 操作ケーブル
302 拘束バンド
310,310D,310E 操作部本体
311 枠部
314 タッチパッド支持部
315 ボタン支持部
316 把持部
316 グリップ(把持部)
317 ハンドル
318 左側面
319 ガイド溝
325 操作ガイド
326 凸部
350 各種ボタン
351 送気送水ボタン
352 吸引ボタン
353 レリーズボタン
380 タッチパッド
381 タッチセンサ
390 カバー
390A 上面カバー
390B 背面カバー
400 処置具
410 処置部
500,500G,500I 映像制御装置
510A 第一内視鏡アダプタ
510B 第二内視鏡アダプタ
520 撮像処理部
530 光源部
560 メインコントローラ
561 プロセッサ
562 メモリ
563 記憶部
564 入出力制御部
600,600G,600I,600J 制御装置
700 収容ラック
710 ハンガー(トロリー)
800 観察装置
900 表示装置
901 表示ケーブル
902 画面
Claims (20)
- 湾曲部を有する医療用マニピュレータと、
前記医療用マニピュレータと接続され、前記湾曲部を曲げる駆動装置と、
前記湾曲部を曲げる操作入力が入力される操作装置と、
を備え、
前記操作装置は、タッチパッドを有し、
前記駆動装置は、
前記操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向と湾曲駆動量とを決定し、
前記操作入力が開始された前記タッチパッド上の点である第一位置と、前記操作入力が終了された前記タッチパッド上の点である終点と、前記第一位置と前記終点との間にあり前記第一位置から所定距離離れた第二位置と、を認識し、
前記第一位置から第二位置までにおける前記操作入力に基づいて、前記操作入力が開始された直後の前記操作入力である動き出し直後操作入力を判定し、
前記操作入力のうち、前記動き出し直後操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向を決定し、
前記第一位置から前記終点までの間における前記操作入力に基づいて、前記湾曲駆動量を決定する、
医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、前記操作入力が開始された時刻から所定時間経過したときにおける入力位置である第二位置における前記操作入力に基づいて、前記動き出し直後操作入力を判定する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、前記湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動し、
前記駆動装置は、前記方向に前記操作入力が入力され続けたと仮定した場合における前記操作入力の移動量に基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、前記第二位置から前記終点までの間の前記操作入力のベクトルを、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した前記方向に変換した変換ベクトルを決定し、
前記変換ベクトルに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、前記湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動し、
前記駆動装置は、前記操作入力されている期間の長さに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した前記湾曲部を曲げる方向を数種類に限定する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記駆動装置は、
前記第一位置と前記終点との差分に基づいて前記湾曲部を曲げる方向を判定する第一入力モードと、
前記動き出し直後操作入力に基づいて前記湾曲部を曲げる方向を判定する第二入力モードと、
を切り替え可能である、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 操作装置は、前記タッチパッドに対する前記操作入力が真っ直ぐとなるようにガイドする操作ガイドを有する、
請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 湾曲部を有する医療用マニピュレータの前記湾曲部を曲げる駆動装置を制御する制御装置であって、
前記湾曲部を曲げる操作入力が入力され、タッチパッドを有する操作装置と有線または無線で接続され、
前記操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向と湾曲駆動量とを決定し、
前記操作入力が開始された前記タッチパッド上の点である第一位置と、前記操作入力が終了された前記タッチパッド上の点である終点と、前記第一位置と前記終点との間にあり前記第一位置から所定距離離れた第二位置と、を認識し、
前記第一位置から第二位置までにおける前記操作入力に基づいて、前記操作入力が開始された直後の前記操作入力である動き出し直後操作入力を判定し、
前記操作入力のうち、前記動き出し直後操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向を決定し、
前記第一位置から前記終点までの間における前記操作入力に基づいて、前記湾曲駆動量を決定する、
制御装置。 - 前記操作入力が開始された時刻から所定時間経過したときにおける入力位置である第二位置における前記操作入力に基づいて、前記動き出し直後操作入力を判定する、
請求項9に記載の制御装置。 - 前記駆動装置に前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動させる制御を実行し、
前記方向に前記操作入力が入力され続けたと仮定した場合における前記操作入力の移動量に基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項9に記載の制御装置。 - 前記第二位置から前記終点までの間の前記操作入力のベクトルを、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した前記方向に変換した変換ベクトルを決定し、
前記変換ベクトルに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項9に記載の制御装置。 - 前記駆動装置に前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動させる制御を実行し、
前記操作入力されている期間の長さに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項9に記載の制御装置。 - 前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した前記湾曲部を曲げる方向を数種類に限定する、
請求項9に記載の制御装置。 - 前記操作入力の開始と前記操作入力の終了との差分に基づいて前記湾曲部を曲げる方向を判定する第一入力モードと、
前記動き出し直後操作入力に基づいて前記湾曲部を曲げる方向を判定する第二入力モードと、
を切り替え可能である、
請求項9に記載の制御装置。 - 湾曲部を有する医療用マニピュレータと、前記湾曲部を曲げる駆動装置を制御する制御装置と、前記湾曲部を曲げる操作入力が入力されタッチパッドを有する操作装置とを備える医療用マニピュレータシステムにおいて、医療用マニピュレータを制御する方法であって、
前記制御装置が、前記操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向と湾曲駆動量とを決定し、
前記制御装置が、前記操作入力が開始された前記タッチパッド上の点である第一位置と、前記操作入力が終了された前記タッチパッド上の点である終点と、前記第一位置と前記終点との間にあり前記第一位置から所定距離離れた第二位置と、を認識し、
前記制御装置が、前記第一位置から第二位置までにおける前記操作入力に基づいて、前記操作入力が開始された直後の前記操作入力である動き出し直後操作入力を判定し、
前記制御装置が、前記操作入力のうち、前記動き出し直後操作入力に基づいて、前記湾曲部を曲げる方向を決定し、
前記制御装置が、前記第一位置から前記終点までの前記操作入力に基づいて、前記湾曲駆動量を決定する、
医療用マニピュレータの制御方法。 - 前記制御装置は、前記操作入力が開始された時刻から所定時間経過したときにおける入力位置である第二位置における前記操作入力に基づいて、前記動き出し直後操作入力を判定する、
請求項16に記載の医療用マニピュレータの制御方法。 - 前記制御装置は、前記駆動装置に前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動させる制御を実行し、
前記制御装置は、前記方向に前記操作入力が入力され続けたと仮定した場合における前記操作入力の移動量に基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項16に記載の医療用マニピュレータの制御方法。 - 前記制御装置は、前記第二位置から前記終点までの間の前記操作入力のベクトルを、前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した前記方向に変換した変換ベクトルを決定し、
前記制御装置は前記変換ベクトルに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項16に記載の医療用マニピュレータの制御方法。 - 前記制御装置は、前記駆動装置に前記動き出し直後操作入力に基づいて決定した方向に対して、湾曲駆動量だけ前記湾曲部を駆動させる制御を実行し、
前記制御装置は、前記操作入力されている期間の長さに基づいて、前記湾曲駆動量を判定する、
請求項16に記載の医療用マニピュレータの制御方法。
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