JP5301867B2 - 医療用マニピュレータシステム - Google Patents

Description

本発明は、医療用マニピュレータシステムに関し、特に、生体内の各種器官に対する処置を行う際に用いられる医療用マニピュレータシステムに関するものである。

内視鏡は、工業分野及び医療分野等において従来広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡は、生体内の各種器官に対する観察及び処置等を行う際に主に用いられている。

一方、前述した内視鏡を用いて生体内の各種器官に対する処置を行う際には、該内視鏡の形状に応じた、例えば細長な形状を有する鉗子等の処置具が併せて用いられる。

さらに、前述した処置具のうち、処置対象となる生体内の所望の部位へのアプローチをより容易にするためのものとして、例えば、湾曲（屈曲）可能な湾曲部（屈曲部）を該処置具の先端部の複数の箇所に具備するとともに、コントローラの操作に応じて該湾曲部（該屈曲部）各々の湾曲（屈曲）状態を変化させることが可能な、特許文献１に記載の医療用マニピュレータが提案されている。

特許文献１に記載の医療用マニピュレータは、先端部に設けられた把持鉗子の各アームの長手方向の２箇所に湾曲部を有するスレーブ側のマニピュレータと、コントローラとしてのマスター側のマニピュレータとを具備するとともに、該スレーブ側のマニピュレータの各湾曲部の湾曲状態を、該マスター側のマニピュレータの操作に応じて変化させることが可能な構成を有している。
特開平８−２２４２４８号公報

特許文献１に記載の医療用マニピュレータは、スレーブ側のマニピュレータを内視鏡とともにシースの内部に挿通した後、該スレーブ側のマニピュレータの把持鉗子（及び該内視鏡の先端部）を該シースの先端側から突出させつつ使用される。

そのため、特許文献１に記載の医療用マニピュレータにおいては、把持鉗子（の各アーム）の湾曲状態と、マスター側のマニピュレータの操作状態に基づいて術者が認識可能な該把持鉗子（の各アーム）の湾曲状態とを整合させるための初期化処理を、所望の部位に対する処置の事前に予め行う必要があり、結果的に、該所望の部位に対する処置に費やされる時間が長くなってしまう、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、所望の部位に対する処置に費やされる時間を従来に比べて短縮可能な医療用マニピュレータシステムを提供することを目的としている。

本発明における医療用マニピュレータシステムは、細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、前記屈曲用アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御部と、前記管路の内部に設けられ、前記屈曲部が通過したことを検知した際に検知信号を出力する検知部と、前記検知信号が入力された際に、前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、を有することを特徴とする。

本発明における医療用マニピュレータシステムは、細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、前記医療用器具を前記管路の内部に挿通する際の駆動力を供給する挿入用アクチュエータと、前記屈曲用アクチュエータ及び前記挿入用アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御部と、前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に所定の量挿通された際に、前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、を有することを特徴とする。

本発明における医療用マニピュレータシステムは、細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、ワイヤにより前記屈曲部と接続され、該ワイヤを介して前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、前記管路の内部に設けられ、前記屈曲部が通過したことを検知した際に検知信号を出力する検知部と、前記検知信号が入力された際に、前記ワイヤの弛みがなくなるまで前記屈曲用アクチュエータを駆動させる制御を行うアクチュエータ制御部と、前記アクチュエータ制御部の制御に伴う前記屈曲用アクチュエータの駆動量を検知するとともに、該駆動量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、を有することを特徴とする。

本発明における医療用マニピュレータシステムは、細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、前記医療用器具を前記管路の内部に挿通する際の駆動力を供給する挿入用アクチュエータと、ワイヤにより前記屈曲部と接続され、該ワイヤを介して前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、前記挿入用アクチュエータを制御するとともに、前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に所定の量挿通された際に、前記ワイヤの弛みがなくなるまで前記屈曲用アクチュエータを駆動させる制御を行うアクチュエータ制御部と、前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に前記所定の量挿通された際に、前記アクチュエータ制御部の制御に伴う前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、を有することを特徴とする。

本発明における医療用マニピュレータシステムによると、所望の部位に対する処置に費やされる時間を従来に比べて短縮可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１から図１３は、本発明の実施形態に係るものである。図１は、本発明の実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１の内視鏡における先端部の先端面の構成の一例を示す図である。図３は、スレーブ側マニピュレータのマニピュレータ腕部を、内視鏡に設けられた処置具チャンネル内に挿通している際の様子を示す図である。図４は、第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報を取得する際の、屈曲部の屈曲状態の一例を示す図である。図５は、第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報を取得する際の、屈曲部の屈曲状態の一例を示す図である。図６は、スレーブ側マニピュレータのマニピュレータ腕部が処置具突出口から突出された際の様子を示す図である。

図７は、センサを処置具挿入口の入口付近に設けた場合の一例を示す図である。図８は、図１の医療用マニピュレータシステムにおいて、処置具挿通装置を適用した場合の要部の構成の一例を示す図である。図９は、本発明の実施形態の第１の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。図１０は、本発明の実施形態の第２の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。図１１は、本発明の実施形態の第３の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。図１２は、本発明の実施形態の第４の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。図１３は、本発明の実施形態の第５の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図である。

医療用マニピュレータシステム１は、図１に示すように、生体内に挿入される内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、スレーブ側マニピュレータ５と、マスター側マニピュレータ６と、マニピュレータ制御装置７と、を要部として有して構成されている。

内視鏡２は、生体内へ挿入可能な形状及び寸法を具備する挿入部１１と、挿入部１１の基端側に連設された内視鏡把持部１２ａを具備する操作部１２と、一端側が操作部１２の側面から延設されるとともに、他端側がプロセッサ３に対して着脱自在に接続されるユニバーサルケーブル１３と、を有している。

挿入部１１には、先端側に設けられた先端部２１と、先端部２１の後部に設けられた湾曲自在な湾曲部２２と、湾曲部２２の後部に設けられた細長かつ軟性の可撓管部２３と、が連設されている。

図１等においては省略しているが、先端部２１の先端面には、図２に示すように、被写体の像を結像する対物光学系２１ａと、挿入部１１に挿通されている管路としての処置具チャンネルの先端側に連通する処置具突出口２１ｂと、図示しない光源から供給される照明光を出射するための照明光学系２１ｃと、が設けられている。

なお、先端部２１には、対物光学系２１ａにより結像された該被写体の像を撮像し、撮像信号として出力する図示しない撮像素子が内蔵されているものとする。また、先端部２１は、例えばプラスチック等の比較的硬質な部材により形成されているものとする。

挿入部１１の処置具チャンネル１１ａは、例えば図３に示すように、スレーブ側マニピュレータ５のマニピュレータ腕部５１を挿通可能な形状を有している。また、図３に示すように、先端部２１の内部には、後述するイニシャライズスイッチ６２ａがオンしている場合においてマニピュレータ腕部５１の各部が通過したことを検知可能な、検知部としてのセンサ２１ｄ及びセンサ２１ｅが設けられている。

操作部１２には、湾曲部２２の湾曲操作を行う湾曲操作ノブ２４ａと、湾曲操作ノブ２４ａを所望の回転位置で固定するための固定レバー２４ｂとを具備する湾曲操作部２４等が設けられている。さらに、操作部１２には、挿入部１１内部の処置具チャンネルの基端側に連通する、処置具挿入口１２ｂが設けられている。

プロセッサ３は、ユニバーサルケーブル１３を経て出力される撮像信号に対して信号処理を施すことにより、映像信号に変換しつつ出力する。また、プロセッサ３は、内視鏡２とマニピュレータ制御装置７との間における通信を仲介可能な構成を有している。

医療用器具としてのスレーブ側マニピュレータ５は、処置具挿入口１２ｂから挿入された後、挿入部１１内部の処置具チャンネルを経て処置具突出口２１ｂから突出させることが可能であるような形状を有するマニピュレータ腕部５１と、マニピュレータ腕部５１の基端側に設けられ、マニピュレータ制御装置７の制御に応じてマニピュレータ腕部５１を駆動させるマニピュレータ駆動部５２と、を有して構成されている。

マニピュレータ腕部５１は、挿入部１１内部の処置具チャンネルの内部に挿通可能な細長形状を具備するとともに、把持鉗子５１ａと、屈曲部５１ｂと、を有して構成されている。

また、マニピュレータ駆動部５２は、回転により駆動力を発生するモータ５２ａと、モータ５２ａにおいて生じた駆動力をマニピュレータ腕部５１の各部に伝達する一対のワイヤ５２ｂと、を有して構成されている。

マニピュレータ腕部５１の先端側に設けられた把持鉗子５１ａは、一対のワイヤ５２ｂにより伝達される駆動力を把持力に変換することにより、対象物を挟んで掴むことが可能な構成を有している。

マニピュレータ腕部５１の中途に設けられた屈曲部５１ｂは、一対のワイヤ５２ｂにより伝達される駆動力に応じ、図１のＤ１方向（第１の方向）及びＤ２方向（第２の方向）に回動可能な図示しない湾曲駒を有して構成されている。

屈曲用アクチュエータとしてのモータ５２ａは、マニピュレータ制御装置７の制御に応じて回転することにより、マニピュレータ腕部５１の各部を駆動させるための駆動力を発生する。また、モータ５２ａは、図示しないエンコーダを介し、自身の回転量（回転角度）に関する情報をマニピュレータ制御装置７に対して出力する。

マスター側マニピュレータ６は、マニピュレータ腕部５１の各部との連動による操作が可能な可動部６１と、可動部６１の基端側に設けられ、可動部６１の操作状態を随時モニタリングしつつマニピュレータ制御装置７へ出力するマスター側制御部６２と、を有して構成されている。

可動部６１は、可動部６１の先端側に設けられ、把持鉗子５１ａとの連動による操作が可能な鉗子操作部６１ａと、可動部６１の中途に設けられ、屈曲部５１ｂとの連動による操作が可能な屈曲操作部６１ｂと、を有して構成されている。

また、マスター側制御部６２は、スレーブ側マニピュレータ５の初期化処理を実行させるための指示を行うイニシャライズスイッチ６２ａを外装表面上に具備している。

マニピュレータ制御装置７は、種々の演算処理を行う演算部７１と、モータ制御部７２と、各種データ及び演算結果等を記憶可能な記憶部７３と、を有して構成されている。

アクチュエータ制御部としてのモータ制御部７２は、マスター側制御部６２から随時出力される可動部６１の操作状態に基づいてモータ５２ａを制御することにより、マニピュレータ腕部５１の各部を該操作状態に連動させる。

ここで、本実施形態の医療用マニピュレータシステム１の作用について説明を行う。

まず、術者は、医療用マニピュレータシステム１の各部を起動状態とした後、モニタ４に表示される画像を見ながら、先端部２１が所望の処置対象部位に到達するように挿入部１１の挿入操作を行う。

そして、術者は、モニタ４に表示される画像に基づき、先端部２１が所望の処置対象部位に到達したことを確認すると、イニシャライズスイッチ６２ａをオンした後、例えば図３に示すように、マニピュレータ腕部５１の把持鉗子５１ａ及び屈曲部５１ｂを挿入部１１内部の処置具チャンネル１１ａに順次挿通してゆく。

一方、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされると、マスター側制御部６２は、可動部６１を中心軸に沿った直線形状に変形させるとともに、初期化処理中における可動部６１への操作を無効にするために、可動部６１の各部を一時的に非可動にする（操作できなくする）ための制御を行う。また、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされると、センサ２１ｄにおいて、マニピュレータ腕部５１の各部が処置具チャンネル１１ａにおける先端部２１の基端側を通過したか否かの検知が開始される。さらに、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされると、センサ２１ｅにおいて、マニピュレータ腕部５１の各部が処置具チャンネル１１ａにおける先端部２１の先端側を通過したか否かの検知が開始される。

センサ２１ｄは、マニピュレータ腕部５１の屈曲部５１ｂが処置具チャンネル１１ａにおける先端部２１の基端側を通過したことを検知した際に、検知信号を出力する。

センサ２１ｄから出力された検知信号は、内視鏡２の内部に設けられた図示しない信号線、ユニバーサルケーブル１３及びプロセッサ３を経てマニピュレータ制御装置７に入力される。

マニピュレータ制御装置７のモータ制御部７２は、センサ２１ｄからの検知信号に基づき、スレーブ側マニピュレータ５の初期化処理に必要な情報を得るための制御をマニピュレータ駆動部５２に対して行う。

具体的には、モータ制御部７２は、モータ５２ａに対する制御により、一対のワイヤ５２ｂにおける弛みがなくなるまで、屈曲部５１ｂの図示しない湾曲駒を図１のＤ１方向（第１の方向）に回動させる。この場合、屈曲部５１ｂは、例えば図４に示すように、マニピュレータ腕部５１の長手方向の中心軸に対して角度αだけ屈曲する。これに伴い、前記角度αに相当するモータ５２ａの回転量（回転角度）としての第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報が、図示しないエンコーダを介して出力された後、マニピュレータ制御装置７の記憶部７３に記憶される。

また、モータ制御部７２は、前記第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報が記憶部７３に記憶されたことを検知すると、モータ５２ａに対する制御により、一対のワイヤ５２ｂにおける弛みがなくなるまで、屈曲部５１ｂの図示しない湾曲駒を図１のＤ２方向（第２の方向）に回動させる。この場合、屈曲部５１ｂは、例えば図５に示すように、マニピュレータ腕部５１の長手方向の中心軸に対して角度βだけ屈曲する。これに伴い、前記角度βに相当するモータ５２ａの回転量（回転角度）としての第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報が、図示しないエンコーダを介して出力された後、マニピュレータ制御装置７の記憶部７３に記憶される。

なお、前述した第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報及び第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報は、例えば、処置具チャンネル１１ａから抜去された状態のマニピュレータ腕部５１を鉛直に垂らした場合のモータ５２ａの回転量（回転角度）を０として得られる値であるとする。

一方、マニピュレータ制御装置７の演算部７１は、記憶部７３に記憶された第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報及び第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報に基づき、該第１のモータ回転量（回転角度）と該第２のモータ回転量（回転角度）とを加えた値を２で除することにより、湾曲部２２の湾曲状態に応じて設定されるモータ５２ａの回転量としての基準モータ回転量（回転角度）を算出した後、該基準モータ回転量を記憶部７３に記憶させる。なお、前記基準モータ回転量は、例えば、一対のワイヤ５２ｂが挿通される図示しない管路に対する、該一対のワイヤ５２ｂの相対的な移動量の値として捉えても良い。

また、マニピュレータ制御装置７の演算部７１は、記憶部７３に記憶された第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報及び第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報に基づき、該第１のモータ回転量（回転角度）から該第２のモータ回転量（回転角度）を減じた値の絶対値をとることにより、一対のワイヤ５２ｂの弛み状態に応じて設定されるモータ５２ａの回転量としての補正モータ回転量を算出した後、該補正モータ回転量を記憶部７３に記憶させる。

モータ制御部７２は、記憶部７３に記憶された基準モータ回転量及び補正モータ回転量を用いつつ、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される際のモータ５２ａの回転量を調整するための制御を初期化処理として行う。

一例として述べると、モータ制御部７２は、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される前に、前述した基準モータ回転量に基づき、屈曲部５１ｂの回動の中心となるモータ５２ａの回転量（回転角度）の設定を変更し、該屈曲部５１ｂが直線状態となるようにモータ５２ａを回転させる。換言すると、モータ制御部７２は、屈曲した処置具チャンネル１１ａ内に屈曲部５１ｂを挿通した際に生じる、一対のワイヤ５２ｂが挿通される図示しない管路に対する、該一対のワイヤ５２ｂの相対的な移動量を減少する方向にモータ５２ａを回転させる。

なお、前記初期化処理は、屈曲部５１ｂが処置具チャンネル１１ａにおける先端部２１の先端側を通過したことを示す、センサ２１ｅからの検知信号がモータ制御部７２に入力された直後のタイミングにおいて行われるものとする。

前記初期化処理により、屈曲部５１ｂは、例えば図６に示すように、マニピュレータ腕部５１の中心軸に沿った直線形状をとりながら（いずれの方向にも屈曲していない状態として）処置具突出口２１ｂから突出される。すなわち、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされている最中に行われる前記初期化処理により、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される際のマニピュレータ腕部５１の屈曲状態と可動部６１の屈曲状態との整合がとられる。

なお、本実施形態においては、センサ２１ｄを先端部２１の基端側に具備し、かつ、センサ２１ｅを先端部の先端側に具備したものに限らず、例えば図７に示すように、先端部２１と略同様の比較的硬質な部材により形成された処置具挿入口１２ｂの入口付近にセンサ２１ｄを具備し、かつ、処置具挿入口１２ｂと処置具チャンネル１１ａとが合流する箇所の付近にセンサ２１ｅを具備するものであっても良い。

また、医療用マニピュレータシステム１においては、モータ５２ａと屈曲部５１ｂとが一対のワイヤ５２ｂを介して接続されるものに限らず、例えば、サーボモータとして構成されたモータ５２ａが屈曲部５１ｂに組み込まれるものであっても良い。

この場合、演算部７１は、センサ２１ｄからの検知信号が入力された略直後におけるモータ５２ａの回転量を検知し、該回転量に基づき、屈曲部５１ｂを直線形状にするために必要なモータ５２ａの回転量の演算を行う。そして、センサ２１ｅからの検知信号が入力された略直後において、モータ制御部７２が前記回転量に基づく初期化処理をモータ５２ａに対して行うことにより、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される際のマニピュレータ腕部５１の屈曲状態と可動部６１の屈曲状態との整合がとられる。

以上に述べたように、本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、マニピュレータ腕部５１を処置具チャンネル１１ａに挿通する間に、スレーブ側マニピュレータ５とマスター側マニピュレータ６とにおける屈曲状態の整合をとるための初期化処理を行うことが可能な構成及び作用を有している。そのため、本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、所望の部位に対する処置に費やされる時間を従来に比べて短縮することができる。

なお、本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、スレーブ側マニピュレータ５の挿通状態をセンサ２１ｄ及びセンサ２１ｅにより検知するものに限らず、例えば図８に示すように、該挿通状態を処置具挿通装置１２ｃにより検知可能な、医療用マニピュレータシステム１０１として構成されるものであっても良い。

医療用マニピュレータシステム１０１は、医療用マニピュレータシステム１における処置具挿入口１２ｂの近傍に処置具挿通装置１２ｃを取り付け、かつ、医療用マニピュレータシステム１におけるセンサ２１ｄ及びセンサ２１ｅ（図８には図示せず）を取り除いたものと略同様の構成を具備している。

挿入用アクチュエータとしての機能を有する処置具挿通装置１２ｃは、モータ制御部７２の制御に基づいて動作し、処置具挿入口１２ｂから挿入されたスレーブ側マニピュレータ５を処置具チャンネル１１ａの内部に挿通する際の駆動力を供給可能な、図示しないモータ及び駆動用ローラ等を内部に有している。また、処置具挿通装置１２ｃは、スレーブ側マニピュレータ５の処置具チャンネル１１ａの内部における挿通量を前記図示しないモータの回転量に基づいて検知し、検知結果としての該挿通量の情報をマニピュレータ制御装置７へ随時出力する。

ここで、医療用マニピュレータシステム１０１の作用について説明を行う。なお、説明の簡単のため、既述の内容と同様の部分については、適宜省略しつつ以降の説明を行うものとする。

イニシャライズスイッチ６２ａがオンされると、演算部７１は、処置具挿通装置１２ｃから出力される挿通量の情報に基づき、該挿通量の監視を開始する。そして、演算部７１は、前記挿通量が所定の量（例えば先端部２１に到達可能な量）になったことを検知すると、検知結果をモータ制御部７２へ出力する。

そして、モータ制御部７２が前述した制御を行うことにより、第１のモータ回転量及び第２のモータ回転量が記憶部７３に記憶される。

一方、演算部７１は、第１のモータ回転量及び第２のモータ回転量に基づいて基準モータ回転量及び補正モータ回転量を算出した後、該基準モータ回転量及び該補正モータ回転量を記憶部７３に記憶させる。なお、基準モータ回転量及び補正モータ回転量を算出するための演算方法は、前述したものと同様である。

モータ制御部７２は、記憶部７３に記憶された基準モータ回転量及び補正モータ回転量を用いつつ、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される際のモータ５２ａの回転量を調整するための制御を初期化処理として行う。

なお、医療用マニピュレータシステム１０１における初期化処理は、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされた後、スレーブ側マニピュレータ５の挿入量が所定の量になったことを演算部７１が検知した略直後のタイミングにおいて行われるものとする。

また、医療用マニピュレータシステム１０１においては、モータ５２ａと屈曲部５１ｂとが一対のワイヤ５２ｂを介して接続されるものに限らず、例えば、サーボモータとして構成されたモータ５２ａが屈曲部５１ｂに組み込まれるものであっても良い。

この場合、演算部７１は、スレーブ側マニピュレータ５の挿通量が所定の量になった略直後におけるモータ５２ａの回転量を検知し、該回転量に基づき、屈曲部５１ｂを直線形状にするために必要なモータ５２ａの回転量の演算を行う。その後、モータ制御部７２が前記回転量に基づく初期化処理をモータ５２ａに対して行うことにより、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出される際のマニピュレータ腕部５１の屈曲状態と可動部６１の屈曲状態との整合がとられる。

そして、以上に述べた医療用マニピュレータシステム１０１の構成及び作用によれば、（センサ２１ｄ及びセンサ２１ｅによらずとも、）スレーブ側マニピュレータ５の挿通状態（挿通量）を処置具挿通装置１２ｃから取得できる。そのため、医療用マニピュレータシステム１０１は、前述した、医療用マニピュレータシステム１と同様の効果を得ることができる。

ここで、本実施形態において適用可能な種々の変形例について説明を行う。なお、以降において、医療用マニピュレータシステム１の構成または作用として既述である部分については適宜省略しつつ説明を行う。

本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、屈曲部５１ｂが１箇所にのみ設けられたスレーブ側マニピュレータ５を有して構成されるものに限らず、例えば図９に示すように、屈曲部５１ｂが複数箇所に設けられたスレーブ側マニピュレータ５Ａを有する医療用マニピュレータシステム１Ａとして構成されるものであっても良い。

具体的には、本実施形態の第１の変形例としての医療用マニピュレータシステム１Ａは、内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、スレーブ側マニピュレータ５Ａと、マスター側マニピュレータ６Ａと、マニピュレータ制御装置７と、を要部として有して構成されている。

スレーブ側マニピュレータ５Ａは、マニピュレータ腕部５１Ａ及びマニピュレータ駆動部５２を有して構成されているとともに、マニピュレータ腕部５１Ａの中途の複数箇所に屈曲部５１ｂが設けられている。（なお、図９においては、各屈曲部５１ｂのうち、マニピュレータ腕部５１Ａにおいて最も先端側に設けられているもの、及び、マニピュレータ腕部５１Ａにおいて最も基端側に設けられているものの２つのみを示してある。）
また、マスター側マニピュレータ６Ａは、可動部６１Ａ及びマスター側制御部６２を有して構成されているとともに、可動部６１Ａの中途の複数箇所に屈曲操作部６１ｂが設けられている。（なお、図９においては、各屈曲操作部６１ｂのうち、可動部６１Ａにおいて最も先端側に設けられているもの、及び、可動部６１Ａにおいて最も基端側に設けられているものの２つのみを示してある。）
そして、医療用マニピュレータシステム１Ａにおいては、屈曲部５１ｂが１つである場合の初期化処理と同様の処理が、各屈曲部５１ｂについて順次行われる。

具体的には、一の屈曲部５１ｂが処置具チャンネル１１ａにおける先端部２１を通過する毎に、該一の屈曲部５１ｂに対応する第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報及び第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報が取得され、該一の屈曲部５１ｂに対応する基準モータ回転量及び補正モータ回転量が算出され、該一の屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出する際のモータ５２ａの回転量が調整される。これにより、複数箇所に屈曲部５１ｂが設けられているマニピュレータ腕部５１Ａであっても、各屈曲部５１ｂがマニピュレータ腕部５１Ａの中心軸に沿った直線形状をとりながら（いずれの方向にも屈曲していない状態として）処置具突出口２１ｂから突出される。

なお、医療用マニピュレータシステム１Ａにおける、前述した部分以外の動作等は、医療用マニピュレータシステム１と略同様である。

本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、スレーブ側マニピュレータ５をマスター側マニピュレータ６により操作可能な構成を有するものに限らず、例えば図１０に示すように、スレーブ側マニピュレータ５をジョイスティック６Ｂにより操作可能な医療用マニピュレータシステム１Ｂとして構成されるものであっても良い。

具体的には、本実施形態の第２の変形例としての医療用マニピュレータシステム１Ｂは、内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、スレーブ側マニピュレータ５と、ジョイスティック６Ｂと、マニピュレータ制御装置７と、を要部として有して構成されている。

ジョイスティック６Ｂは、イニシャライズスイッチ６２ａが設けられたレバー６１Ｂと、レバー６１Ｂを支持可能な形状であるとともに、信号線を介してマニピュレータ制御装置７に接続される台座部６２Ｂと、を有して構成されている。

医療用マニピュレータシステム１Ｂにおけるモータ制御部７２は、レバー６１Ｂの傾斜状態に応じた操作指示に基づいてモータ５２ａを制御することにより、マニピュレータ腕部５１の各部を該操作指示に連動させる。

そして、医療用マニピュレータシステム１Ｂにおいては、初期化処理として、マニピュレータ腕部５１の屈曲状態とレバー６１Ｂの傾斜状態とを整合させるための処理が行われる。

具体的には、イニシャライズスイッチ６２ａがオンされた際にレバー６１Ｂが一時的にニュートラル位置にロックされ、該ニュートラル位置における第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報及び第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報が取得され、該ニュートラル位置における基準モータ回転量及び補正モータ回転量が算出され、屈曲部５１ｂが処置具突出口２１ｂから突出する際のモータ５２ａの回転量が調整される。これにより、レバー６１Ｂのニュートラル位置に相当する屈曲部５１ｂの形状が、マニピュレータ腕部５１Ａの中心軸に沿った直線形状となるように整合がとられる。

なお、医療用マニピュレータシステム１Ｂにおける、前述した部分以外の動作等は、医療用マニピュレータシステム１と略同様である。

医療用マニピュレータシステム１Ｂは、スレーブ側マニピュレータ５を操作するジョイスティック６Ｂを複数のジョイスティック６Ｂの中から１つ選択することができるような、例えば図１１に示す医療用マニピュレータシステム１Ｃとして構成されるものであっても良い。

具体的には、本実施形態の第３の変形例としての医療用マニピュレータシステム１Ｃは、内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、スレーブ側マニピュレータ５と、複数のジョイスティック６Ｂと、マニピュレータ制御装置７Ａと、スレーブ側マニピュレータ５を操作するジョイスティック６Ｂを複数のジョイスティック６Ｂの中から１つ選択可能な選択スイッチ８と、を要部として有して構成されている。（なお、図１１においては、図示の簡単のため、医療用マニピュレータシステム１Ｃがジョイスティック６Ｂを２つ有するものとして示してある。また、選択スイッチ８の形状等は、図１１に示した以外のものであっても構わない。）
マニピュレータ制御装置７Ａは、演算部７１と、モータ制御部７２と、記憶部７３と、選択スイッチ８によって選択されたジョイスティック６Ｂからの操作指示のみがモータ制御部７２に入力されるように切替動作を行う操作系切替部７４と、を有して構成されている。

なお、医療用マニピュレータシステム１Ｃにおける主要部の動作等は、医療用マニピュレータシステム１Ｂと略同様である。

医療用マニピュレータシステム１Ｂは、把持鉗子５１ａが先端側に設けられたスレーブ側マニピュレータ５を有して構成されるものに限らず、例えば図１２に示すように、高周波電流を出力可能なアクティブ電極５１ｃが先端側に設けられたスレーブ側マニピュレータ５Ｂを有する医療用マニピュレータシステム１Ｄとして構成されるものであっても良い。

具体的には、本実施形態の第４の変形例としての医療用マニピュレータシステム１Ｄは、内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、所望の処置部位に対して高周波電流を出力可能なスレーブ側マニピュレータ５Ｂと、ジョイスティック６Ｂと、スレーブ側マニピュレータ５Ｂへ高周波電流を供給するマニピュレータ制御装置７Ｂと、該所望の処置部位を経た高周波電流を回収するためのリターン電極９と、を要部として有して構成されている。

スレーブ側マニピュレータ５Ｂは、屈曲部５１ｂ、及び、マニピュレータ制御装置７Ｂから供給された高周波電流を所望の処置部位に対して出力するアクティブ電極５１ｃを具備するマニピュレータ腕部５１Ｂと、マニピュレータ駆動部５２と、を有して構成されている。

マニピュレータ制御装置７Ｂは、演算部７１と、モータ制御部７２と、記憶部７３と、スレーブ側マニピュレータ５Ｂへ高周波電流を供給するとともに、リターン電極９において回収された高周波電流が入力される高周波電源部７５と、を有して構成されている。

医療用マニピュレータシステム１Ｄにおけるモータ制御部７２は、レバー６１Ｂの傾斜状態に応じた操作指示に基づいてモータ５２ａを制御することにより、マニピュレータ腕部５１Ｂの各部を該操作指示に連動させる。

なお、医療用マニピュレータシステム１Ｄにおける主要部の動作等は、医療用マニピュレータシステム１Ｂと略同様である。

医療用マニピュレータシステム１Ｃは、２つのスレーブ側マニピュレータ５及び５Ｂを同時に使用することができるような、例えば図１３に示す医療用マニピュレータシステム１Ｅとして構成されるものであっても良い。

具体的には、本実施形態の第５の変形例としての医療用マニピュレータシステム１Ｅは、内視鏡２と、プロセッサ３と、モニタ４と、スレーブ側マニピュレータ５及び５Ｂと、複数のジョイスティック６Ｂと、マニピュレータ制御装置７Ｃと、スレーブ側マニピュレータ５及び５Ｂを操作するジョイスティック６Ｂを複数のジョイスティック６Ｂの中から１つずつ選択可能な選択スイッチ８Ａと、リターン電極９と、を要部として有して構成されている。（なお、選択スイッチ８Ａの形状等は、図１３に示した以外のものであっても構わない。）
マニピュレータ制御装置７Ｃは、演算部７１と、モータ制御部７２と、記憶部７３と、操作系切替部７４と、高周波電源部７５と、を有して構成されている。

なお、医療用マニピュレータシステム１Ｅにおける主要部の動作等は、医療用マニピュレータシステム１Ｃと略同様である。

本実施形態においては、以上に述べた各変形例を（単独でまたは適宜組み合わせて）適用した場合においても、前述した、医療用マニピュレータシステム１の効果と同様の効果を得ることができる。また、以上に述べた各変形例は、医療用マニピュレータシステム１０１の構成においても適宜用いることができる。

なお、本実施形態及び変形例として前述した各医療用マニピュレータシステムにおいては、例えば、ネットワーク回線または無線通信等を介し、遠隔地からスレーブ側マニピュレータを操作可能な構成が付加されるものであっても良い。

また、本実施形態における初期化処理は、内視鏡の処置具チャンネルの内部にスレーブ側マニピュレータを挿通している最中に行われるものに限らず、例えば、センサ２１ｄ及び２１ｅを有する管路としてのトラカールの内部にスレーブ側マニピュレータ５を挿通している最中に行われるものであっても良い。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。 図１の内視鏡における先端部の先端面の構成の一例を示す図。 スレーブ側マニピュレータのマニピュレータ腕部を、内視鏡に設けられた処置具チャンネル内に挿通している際の様子を示す図。 第１のモータ回転量（回転角度）に係る情報を取得する際の、屈曲部の屈曲状態の一例を示す図。 第２のモータ回転量（回転角度）に係る情報を取得する際の、屈曲部の屈曲状態の一例を示す図。 スレーブ側マニピュレータのマニピュレータ腕部が処置具突出口から突出された際の様子を示す図。 センサを処置具挿入口の入口付近に設けた場合の一例を示す図。 図１の医療用マニピュレータシステムにおいて、処置具挿通装置を適用した場合の要部の構成の一例を示す図。 本発明の実施形態の第１の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。 本発明の実施形態の第２の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。 本発明の実施形態の第３の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。 本発明の実施形態の第４の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。 本発明の実施形態の第５の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの要部の構成の一例を示す図。

符号の説明

１，１０１ 医療用マニピュレータシステム
２ 内視鏡
３ プロセッサ
４ モニタ
５ スレーブ側マニピュレータ
６ マスター側マニピュレータ
７ マニピュレータ制御装置
１１ 挿入部
１１ａ 処置具チャンネル
１２ｂ 処置具挿入口
１２ｃ 処置具挿通装置
２１ｂ 処置具突出口
２１ｄ センサ
２１ｅ センサ
５１ マニピュレータ腕部
５２ マニピュレータ駆動部
６１ 可動部
６２ マスター側制御部
６２ａ イニシャライズスイッチ
７１ 演算部
７２ モータ制御部
７３ 記憶部

Claims (5)

1. 細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、
   前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、
   前記屈曲用アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御部と、
   前記管路の内部に設けられ、前記屈曲部が通過したことを検知した際に検知信号を出力する検知部と、
   前記検知信号が入力された際に、前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、
   を有することを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
2. 細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、
   前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、
   前記医療用器具を前記管路の内部に挿通する際の駆動力を供給する挿入用アクチュエータと、
   前記屈曲用アクチュエータ及び前記挿入用アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御部と、
   前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に所定の量挿通された際に、前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、
   を有することを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
3. 細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、
   ワイヤにより前記屈曲部と接続され、該ワイヤを介して前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、
   前記管路の内部に設けられ、前記屈曲部が通過したことを検知した際に検知信号を出力する検知部と、
   前記検知信号が入力された際に、前記ワイヤの弛みがなくなるまで前記屈曲用アクチュエータを駆動させる制御を行うアクチュエータ制御部と、
   前記アクチュエータ制御部の制御に伴う前記屈曲用アクチュエータの駆動量を検知するとともに、該駆動量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、
   を有することを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
4. 細長な管路の内部に挿通可能な形状を具備し、１または複数の屈曲部が設けられた医療用器具と、
   前記医療用器具を前記管路の内部に挿通する際の駆動力を供給する挿入用アクチュエータと、
   ワイヤにより前記屈曲部と接続され、該ワイヤを介して前記屈曲部を屈曲させるための駆動力を供給する屈曲用アクチュエータと、
   前記挿入用アクチュエータを制御するとともに、前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に所定の量挿通された際に、前記ワイヤの弛みがなくなるまで前記屈曲用アクチュエータを駆動させる制御を行うアクチュエータ制御部と、
   前記挿入用アクチュエータにより前記医療用器具が前記管路に前記所定の量挿通された際に、前記アクチュエータ制御部の制御に伴う前記屈曲用アクチュエータの動作量を検知するとともに、該動作量に基づき、前記検知部を通過した前記屈曲部の屈曲状態と前記屈曲部を屈曲させるための操作が可能な操作部の操作状態とを整合させるための演算を行う演算部と、
   を有することを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
5. 前記アクチュエータは、モータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の医療用マニピュレータシステム。

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