CN101642363A

CN101642363A - 能动医疗设备系统

Info

Publication number: CN101642363A
Application number: CN200910160303A
Authority: CN
Inventors: 吉江方史
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2029-08-05
Also published as: EP2151182B1; JP2010035874A; CN101642363B; US20100160728A1; JP5139194B2; EP2151182A1

Abstract

本发明公开了一种能动医疗设备系统，该能动医疗设备系统具有：具有关节的能动医疗设备；能动医疗设备驱动部；指示输入部；指示输入部驱动部，其被反馈输入有作用于能动医疗设备上的力信息，并根据力信息来驱动指示输入部；判定部，其判定在驱动指示输入部的驱动力的作用方向上有无阈值以上的运动量产生；以及控制部，在有阈值以上的运动量产生的情况下，所述控制部抑制指示输入部驱动部和能动医疗设备驱动部中的至少一方的驱动。

Description

能动医疗设备系统

技术领域

本发明涉及根据指示输入部的指示信号来驱动能动医疗设备的能动医疗设备系统。更详细地说，涉及具有通过指示输入部的指示信号电驱动的、能弯曲的弯曲部的电动弯曲内窥镜、具有能弯折或弯曲的关节的能动处理器具、或者具有能弯曲的弯曲部的能动套管。

背景技术

近年，内窥镜广泛使用在医疗领域和工业领域中。并且，处理器具也与内窥镜组合而广泛使用在医疗领域中。

在作为这样的医疗设备的例如内窥镜中，从通过手动操作使弯曲部弯曲的内窥镜，到利用电动机的驱动力电驱动弯曲部弯曲的所谓电动弯曲内窥镜得到了实用化。

并且，在处理器具中，利用电动机的驱动力对设在处理器具的前端侧的能弯折或弯曲的关节进行电驱动的所谓能动处理器具是公知的。

例如，在日本特开2007-185355号公报中公开了一种电动弯曲内窥镜。

在日本特开2007-185355号公报的电动弯曲内窥镜中，通过由操作者进行的操纵杆(指示输入部)的指示输入，控制部经由电动机驱动器使作为驱动部的电动机旋转驱动，利用该旋转驱动的电动机牵引弯曲金属线，从而驱动设在插入部上的弯曲部弯曲。而且，具有这样的所谓力觉反馈功能，即：由弯曲状态检测部检测弯曲部的弯曲状态，根据弯曲状态，利用伺服电动机朝放倒操纵杆的方向产生反作用力。

然而，如日本特开2007-185355号公报所述，在力觉反馈执行功能的状态中，操作者的手离开操纵杆等的情况下，在力觉反馈进行作用的方向(即伺服电动机使操纵杆运动的方向)上操纵杆急剧运动。伴随操纵杆的急剧运动，弯曲部也急剧运动，结果进行了操作者不期望的动作。

为此，期望能提供一种可有效地控制这种动作、并且对操作者来说使用便利或者操作性良好的系统。

换句话说，期望提供这样一种具有力觉反馈的系统，在该系统中，在操作者手离开指示输入部等的情况下，可通过反馈来抑制电动弯曲内窥镜、能动处理器具、能动套管、能动医疗设备等在操作者不期望的方向运动的动作。

发明内容

本发明是鉴于上述方面而作成的，本发明的目的是提供一种对力信息进行反馈的能动医疗设备系统，在该系统中，在操作者不期望的方向上产生了规定阈值以上的运动的情况下，可抑制该运动。

本发明的能动医疗设备系统具有：

能动医疗设备，其具有至少一个转动的关节；

能动医疗设备驱动部，其电驱动所述能动医疗设备；

指示输入部，其通过操作者输入用于驱动所述能动医疗设备的指示；

指示输入部驱动部，其被反馈输入有作用于所述能动医疗设备上的力信息，并根据所述力信息来电驱动所述指示输入部；

判定部，其判定在驱动所述指示输入部的驱动力的作用方向上有无规定阈值以上的运动量产生；以及

控制部，在有所述阈值以上的运动量产生的情况下，根据所述判定部的判定来抑制所述指示输入部驱动部和所述能动医疗设备驱动部中的至少一方的驱动。

附图说明

图1是示出本发明实施例1的处理器具系统的外观的立体图。

图2是示出实施例1的处理器具系统的内部结构的结构图。

图3是示出在实施例1中使用的通常情况下的控制系统的结构例的框线图。

图4是示出实施例1的处理进程的流程图。

图5是示出实施例1中的特定情况下的控制系统的结构例的框线图。

图6是实施例1中的动作说明图。

图7是示出作为通常情况下的控制系统的另一结构例的力反馈式双向控制系统的框线图。

图8是示出作为通常情况下的控制系统的另一结构例的对称式双向控制系统的框线图。

图9是示出作为通常情况下的控制系统的另一结构例的并行式双向控制系统的框线图。

图10是示出本发明实施例2的处理器具系统的外观的立体图。

图11是示出实施例2的变形例的处理器具系统的外观的立体图。

图12是示出处理部的结构的立体图。

图13是示出本发明实施例3的内窥镜系统的结构的结构图。

图14是示出在实施例3中使用的通常情况下的控制系统的结构例的框线图。

图15是示出实施例3的处理进程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。另外，在本说明书中使用的基于判定的“抑制”是指：将后述的基于指示输入驱动部的指示输入部的动作、以及追踪指示输入部的动作的能动医疗设备的动作限制成削弱或停止其在操作者期望的运动量以上进行动作的方式加以限制。

(实施例1)

图1至图9涉及的本实施例由具有能动机构的处理器具构成。

图1所示的本发明的实施例1的处理器具系统1具有：指示输入部2，其具有用于由手术者等操作者进行指示输入(或指示操作)的活动部；指示输入部驱动部3，其电驱动该指示输入部2；处理部4，其形成有能动医疗设备，该能动医疗设备具有用于进行处理的活动部；处理部驱动部5，其按照指示输入部2的指示输入来电驱动该处理部4；以及控制部6，其进行指示输入部驱动部3和处理部驱动部5的驱动控制。

在图1所示的实施例中，指示输入部2构成为具有指示输入用能动医疗设备，且该指示输入用能动医疗设备的形状与处理部4中的至少构成活动部的能动医疗设备大致相似或类似。

具体地说，处理部4具有作为用于进行处理的活动部的圆管形状的关节段(或臂)11、11、11，并具有分别利用关节轴11a、11b、11c自由转动的能动医疗设备结构。

并且，同样，由操作者对处理部4进行指示操作的指示输入部2具有作为用于进行指示输入操作的活动部的圆管形状的关节段11′、11′、11′，并具有分别利用关节轴11a′、11b′、11c′自由转动地连接的结构。

然后，当操作者把持指示输入部2侧来进行指示输入操作时，具体地说，转动关节轴11a′、11b′、11c′来操作各关节段时，通过控制部6的控制来驱动关节轴11a、11b、11c，以使处理部4侧也处于与指示输入部2的位置/姿势对应的位置/姿势。

因此，当把指示输入部2视为能动医疗设备用主机(主机)时，可将处理部4视为能动医疗设备(从机)。

然后，由手术者把持主机来操作能动医疗设备使其处于期望的位置/姿势状态，从而通过控制部6对处理部驱动部5的控制，以追踪该主机的位置/姿势的方式驱动能动医疗设备，能够将能动医疗设备设定为相同的位置/姿势状态。

图2示出该处理器具系统1的内部结构。另外，在图2中示意性示出关节轴(转动轴)11a～11c、11a′～11c′等。

如上所述，处理部4和指示输入部2分别具有多个关节轴11a～11c、11a′～11c′。

具体地说，如图2所示，在使其纸面为X-Y平面的情况下，最前端的关节轴(转动轴)11a成为垂直于纸面的Z轴方向，随后的关节轴11b成为纸面内的Y轴方向，随后的关节轴11c成为垂直于纸面的Z轴方向。

其他的关节轴11a′～11c′与关节轴11a～11c的情况相同。

并且，在处理部4(的关节段11)内分别插通(贯穿)有用于传递使关节轴11a～11c转动的力的金属线12a、12a、12b、12b、12c、12c(与其类似的具体结构参照后述的图12)。

金属线12i、12i(i＝a～c)的前端绕关节轴11i固定，其后端架设或者卷绕固定在处理部驱动部5内的滑轮13i上。

并且，该滑轮13i安装在作为驱动部(或动力部)的电动机14i的旋转轴上，在该电动机14i的旋转轴上安装有作为检测其旋转角(转动角)的位置传感器的例如旋转编码器(简称为编码器)15i。另外，在电动机14i上通常安装有未作图示的齿轮。

电动机14i通过分别被施加来自电动机驱动器16i的驱动信号而旋转驱动。

并且，在金属线12i、12i的后端侧安装有张力传感器17i、17i，该张力传感器17i、17i检测作用于各金属线12i、12i上的力，换句话说使关节段绕关节轴11i旋转的力(扭矩)。另外，设置张力传感器17i、17i的位置不限于金属线12i、12i的后端侧附近，也可以是能安装的任意位置。并且，不限于张力传感器，只要是压敏传感器、应变传感器等、能直接或间接地检测张力的传感器，都能优选地使用。

并且，基于张力传感器17i的检测信号的力信息和基于编码器15i的检测信号的位置信息被输入到构成控制部6的CPU 21。该CPU 21经由电动机驱动器16i来控制电动机14i的旋转。

并且，指示输入部2的结构与处理部4相同，对表示指示输入部2中的构成要素的标号附上′来表示指示输入部2的构成要素。

并且，指示输入部驱动部3的结构中，除了未设有处理部驱动部5中的张力传感器17i以外，其他与处理部驱动部5相同，对表示处理部驱动部5中的构成要素的标号附上′来表示指示输入部驱动部3的构成要素。

能检测操作者对指示输入部2的指示输入操作的编码器15a′～15c′的检测信号作为位置信息被输入到构成控制部6的CPU 21。

即，由操作者操作的(构成主机)的关节轴11a′～11c′的旋转方向和旋转角(将其定义为转动角)通过编码器15a′～15c′来检测，该编码器的输出信号作为检测信号被输入到CPU 21。CPU 21此时将该检测信号与来自检测处理部4侧(即构成能动医疗设备)的关节轴11a～11c的转动角的编码器15a～15c的检测信号进行比较。

然后，CPU 21生成从来自编码器15a′～15c′的检测信号中减去来自编码器15a～15c的检测信号后的差值的检测信号，将该差值作为驱动处理部4的指令值，经由电动机驱动器16a～16c使关节轴11a～11c转动。

由此，处理部4的位置/姿势被控制成追踪指示输入部2的位置/姿势。

在本实施例中，而且，对绕关节轴11a～11c的转动进行作用的力由张力传感器17a～17c检测，该检测信号也作为力信息被输入到CPU 21。

然后，CPU 21反馈该检测信号，以使经由电动机驱动器16a′～16c′驱动关节轴11a′～11c′。这样，形成了如下的力信息反馈单元，即：该力信息反馈单元使作用于关节轴11a～11c上的力反映到关节轴11a′～11c′侧。另外，也可以预先可变地设定在进行反馈的情况下作为控制参数的增益等。另外，根据后述的判定部21a的判定结果，作为抑制指示输入部驱动部3和处理部驱动部5的驱动的具体例，除了停止这些部分的驱动、或者减弱其驱动以外，还可以变更控制模式、或者变更控制参数的值。

这样，通过进行力信息的反馈，相对于操作指示输入部2的操作者，能够将作用于处理部4上的力在指示输入部2再现，可在接近于由指示输入部2直接进行处理的环境的状态下进行处理部4的处理，从而提高了操作性。

另外，在本实施例中，设有检测处理部4侧的位置信息的位置传感器和检测力信息的力传感器，然而在能够使用位置传感器计算力信息的情况下，也可以构成为仅设置位置传感器。

在本实施例中，为了进一步提高操作性，构成控制部6的CPU 21始终(作为具体例，每隔大致固定周期)监视提供给指示输入部2的力信息，更具体地说，提供给电动机驱动器16a′～16c′的直流(DC)的电流指令值的方向(该直流电流的方向)、以及此时的指示输入部2的运动量(具体地说是每单位时间的运动量，根据编码器15a′～15c′的检测信号来获得)。

利用该监视，CPU 21具有这样的判定部21a的功能，即：该判定部21a判定提供给指示输入部2的力的方向与指示输入部2运动的方向是否一致、且该运动量是否超过阈值。

然后，当通过该判定部21a判定为驱动力作用的方向与指示输入部2的运动量的方向一致、且该运动量超过阈值时，CPU 21变更例如该控制系统的控制状态。

另外，在进行这种判定的情况下，在本实施例中，在多个关节轴11a′～11c′中对每个关节轴分别独立地进行判定。

即，通过进行与仅具有一个关节轴的处理器具的情况相同的判定，可同样地应用于多个关节轴的情况。

作为变更该控制状态的具体例有若干，然而基本上在由判定部21a判定为产生了超过阈值的运动量的情况下，变更为抑制该运动的控制状态。

并且，在由判定部21a判定为超过阈值的判定输出的情况下，如图2所示，CPU 21利用作为提示判定信息的提示部的显示部22显示处于超过阈值的状态的意思来提示(视觉上通知)手术者，同时还利用扬声器23进行声音的通知。

并且，在判定为超过该阈值的情况下，CPU 21进行如下控制：使未作图示的定时器启动，经过一定时间后，恢复到通常的控制状态。

图3示出作为本实施例中使用的(通常情况下的)控制系统的控制模式构成例的力回送式(力反送式)双向控制系统的框线图。

另外，图3中的指示输入部控制部3′是包含图2中的指示输入部驱动部3和对其直接控制的控制部6的一部分机构而示出的，并且，同样地，处理部控制部5′也是包含图2中的处理部驱动部5和对其直接控制的控制部6的一部分机构而示出的。

并且，图3中的指示输入部2的位置信息Xm是对通过图2中的多个关节轴11a′～11c′的转动角决定的位置信息的总称，处理部4的位置信息Xs是对通过图2中的多个关节轴11a～11c的转动角决定的位置信息的总称，处理部4的力信息Fs也同样地表示作用于多个关节轴11a′～11c′上的力信息。在图3所示的力回送式双向控制中，将通过对指示输入部2的输入指示而产生的位置信息Xm减去处理部4的位置信息Xs并送到处理部控制部5′，该处理部控制部5′根据相减后的位置信息Xm-Xs来进行处理部4的位置控制。

并且，作用于处理部4上的力信息Fs被送到指示输入部控制部3′，该指示输入部控制部3′根据该力信息Fs对指示输入部2进行力控制(驱动)。

下面，参照图4来说明根据本实施例的包含CPU 21(的判定部21a)的判定的处理进程。

当接通了图2的处理器具系统1的电源时，该处理器具系统1如步骤S1所示，在规定的控制系统(的控制模式)中开始控制动作。具体地说，CPU 21在图3所示的力回送式双向控制系统的控制模式、即力回送式双向控制模式中开始控制动作。

在随后的步骤S2中，CPU 21处于等待绕处理部4的关节轴11a～11c作用的力(张力传感器17a～17c的检测信号)进行作用的处理状态。然后，当检测出该力的作用时，如步骤S3所示，CPU 21将与该力对应的电流指令值提供给电动机驱动器16j′。

这里，电动机驱动器16j′对应于张力传感器17a～17c中的张力传感器17j的检测信号。并且，该电流指令值还包含使电动机14j′旋转的方向。

另外，在检测出绕多个关节轴的力的作用的情况下，对各关节轴独立地进行图4的控制动作。

然后，如步骤S4所示，利用由电动机驱动器16j′驱动的电动机14j′来提供绕对应的关节轴11j′转动的力。

并且，如步骤S5所示，CPU 21通过编码器15j′的检测信号，监视指示输入部2的关节轴11j′的转动角。

然后，如步骤S6所示，CPU 21判定使关节轴11j′转动的力(驱动力)的方向与(通过前面的步骤S4检测的)运动方向是否一致。在不一致的情况下，回到步骤S2。

另一方面，在判定为一致的情况下，在随后的步骤S7中，CPU 21判定运动量(动作量)是否超过预先设定的阈值。换句话说，CPU 21判定在驱动指示输入部2的驱动力的作用方向上有无规定阈值以上的运动量产生。

然后，在未超过阈值的情况下，回到步骤S2，反之在超过阈值的判定输出的情况下，在随后的步骤S8中，CPU 21抑制该控制系统中的动力部(驱动部)的动作，或者变更为另一控制模式来进行动力部的动作抑制。

具体地说，CPU 21停止电动机14j′和电动机14j这两个动力部的动作，或者停止至少其中一方的动作。或者，在该判定前的控制系统采用了图3所示的力回送式双向控制系统的控制模式的情况下，CPU 21可以从该力回送式双向控制系统的控制模式变更为图5所示的作为特定情况下的控制模式的例如单向控制系统的控制模式、即单向控制模式。

此外，例如可以不变更控制模式，而由CPU 21变更控制参数。例如，在图3的力回送式双向控制模式的状态下，CPU 21可以变更用于由指示输入部控制部3′驱动指示输入部2的控制参数、以及用于由处置部控制部5′驱动处置部4的控制参数。

该情况下的变更只要是至少抑制(停止或减弱)指示输入部2的驱动或处理部4的驱动的变更即可。

在图5所示的单向控制系统的控制模式中，指示输入部2与指示输入部控制部3′分离，指示输入部2不通过指示输入部驱动部3′驱动。即，在该单向控制系统的控制模式下，即使力作用于处理部4、且其力信息被反馈给指示输入部控制部3′，也处于不驱动指示输入部2的控制模式的状态。

换句话说，该单向控制系统的控制模式只是根据对指示输入部2的输入指示来对处理部4的位置进行控制，不具有力信息反馈单元。

因此，当根据上述(超过阈值的)判定结果变更为该控制模式时，以后只要操作者没有实际对指示输入部2进行输入指示，就能解除(通过解除来抑制)指示输入部2和处理部4进行不期望的运动。

并且，在该情况下，利用显示部22等将步骤S7的判定结果或者步骤S8的信息通知给操作者。并且，在随后的步骤S9中，CPU 21处于利用根据该判定结果而起动的定时器来等待经过规定时间的状态。

当经过规定时间时，如步骤S10所示，CPU 21进行恢复到最初的控制系统的状态(换句话说解除抑制)的处理，回到步骤S2的处理。

使用图6来补充说明图4中的动作。另外，在图6中，处理部4和指示输入部2的右侧是前端侧。并且，假定了以下情况：操作者(手术者)将处理部4插入到体内，用手指把持处于体外的指示输入部2，利用处理部4进行处理。

如上所述，操作者用手指把持指示输入部2来进行绕例如关节轴11j′并沿例如箭头A的方向运动的操作，从而处理部4也以追踪该位置信息Xm的方式绕关节轴11j并沿相同的A方向运动。

在该情况下，当为了绕关节轴11j运动而作用的力是力信息Fs时，该力信息Fs经由控制部6进行力反馈，作为力信息Fm作用于关节轴11j′。

当处理部4侧接触到例如体内脏器等的壁面24、且通过该壁面24作用有妨碍关节轴11j旋转的反作用力Fs′时，该反作用力Fs′也进行力反馈，作为反作用力信息Fm′作用于关节轴11j′。

在通常的操作状态中，操作者可将通过力反馈而作用于处理部4侧的关节轴11j的力Fs和反作用力Fs′作为力Fm和反作用力Fm′，用把持的手指(手)进行来掌握(识别)，因而，这样一来，在处理部4侧接触到壁面24的状态下，也能把握该力的大小和方向，可提高操作性。

然而，当这样作用了反作用力Fm′的状态下，例如手术者的手无意中离开指示输入部2时，通过手术者的操作而产生的力Fm消失。

因此，指示输入部2侧根据反作用力信息Fm′在该反作用力Fm′的方向上急剧运动(该方向由箭头C表示)，该运动的位置信息Xm作为指示输入部2侧的指示输入也作用于处理部4侧，使得处理部4侧也在箭头C的方向上急剧运动。

即，处于进行了不期望的动作的状况，然而在本实施例中，监视该情况下的对指示输入部2的反作用力的方向以及朝该方向的运动，在产生了这种运动的情况下，且在该运动量超过阈值的情况下，停止该动力部(或动力源)的动作等来抑制不期望的动作。

通过按这样执行功能的本实施例，能够有效地防止产生不期望的动作，能够维持良好的操作性。

并且，由于考虑到暂时性产生这种不期望的动作，因而在规定时间后返回到通常的控制系统的状态，操作者能继续进行在通常情况的操作性良好的状态下进行控制的动作。

在上述说明中，假定通常情况下的规定的控制系统是图3所示的力回送式双向控制系统作了说明，然而本实施例不限于此，也可以采用图7所示的力反馈式双向控制系统。

该力反馈式双向控制系统采用这样的结构：在图3所示的力回送式双向控制系统中，还检测作用于指示输入部2上的力信息Fm，将从该力信息Fm中减去处理部4的力信息后的力信息Fm-Fs输入到指示输入部控制部3′。

该力反馈式双向控制系统在力回送式双向控制系统中如上所述，将作用于指示输入部2上的力信息Fm以回送到指示输入部2的方式进行动力辅助，因而可减轻指示输入部2的操作力量而提高操作性。

然后，在作为通常情况下的规定的控制系统使用了该力反馈式双向控制系统的情况下，在图4的步骤S7的判定结果的情况下，如在步骤S8中所说明那样，CPU 21只要抑制该控制系统的动力部的动作、或者变更控制系统的控制模式即可。

具体地说，CPU 21在该力反馈式双向控制系统的控制模式的情况下，停止两个电动机14j、14j′的动作，或者停止至少其中一方的动作。或者，CPU 21可以将控制模式变更为例如图5的控制模式。

并且，作为通常情况下的规定的控制系统，可以采用图8所示的对称式双向控制系统。该对称式双向控制系统的优点是：利用使指示输入部2和处理部4的位置信息一致的控制方法，不使用力传感器即能够实现双向控制。

即，在该对称式双向控制系统中，将从指示输入部2的位置信息Xm中减去处理部4的位置信息Xs后的位置信息Xm-Xs发送到指示输入部控制部3′和处理部控制部5′。指示输入部控制部3′和处理部控制部5′根据位置信息Xm-Xs分别以使指示输入部2和处理部4一致的方式进行位置控制。

在使用该对称式双向控制系统的情况下，在图4的步骤S7的判定结果的情况下，如在步骤S8中所说明那样，CPU 21只要抑制该控制系统的动力部的动作、或者变更控制模式即可。

具体地说，在基于该对称式双向控制系统的控制模式的情况下，CPU21停止两个电动机14j、14j′的动作，或者停止至少其中一方的动作。或者，CPU 21可以变更该控制模式。

并且，作为通常情况下的规定的控制系统，可以采用图9所示的并行式双向控制系统。该并行式双向控制系统将从指示输入部2的力信息Fm中减去处理部4的力信息Fs后的力信息Fm-Fs输入到位置指令生成部25，生成成为位置指令的位置信息X。

并且，在该并行式双向控制系统中，从作为该位置指令的位置信息X中减去指示输入部2的位置信息Xm后的位置信息X-Xm被送到指示输入部控制部3′，指示输入部控制部3′根据该位置信息X-Xm来控制指示输入部2。

并且，从位置信息X中减去处理部4的位置信息Xs后的位置信息X-Xs被送到处理部控制部5′，处理部控制部5′根据该位置信息X-Xs来控制处理部4。

在该情况下，在图4的步骤S7的判定结果的情况下，如在步骤S8中所说明那样，CPU 21只要抑制该控制系统的动力部的动作、或者变更控制模式即可。

如以上说明那样，根据本实施例，操作者能够抑制不期望的运动，能够提高操作者的操作性。

(实施例2)

下面参照图10来说明本发明的实施例2。图10示出本发明的实施例2的处理器具系统1B。该处理器具系统1B是将其处理器具主体51插通到设置在内窥镜32的插入部33上的通道内来使用的，其中内窥镜32的插入部33插入到体腔内。

该内窥镜32具有：插入部33，其插入到体腔内；操作部34，其设在该插入部33的后端；以及通用连接线缆35，其从该操作部34延伸出，该通用连接线缆35的未作图示的端部的连接器自由插拔地连接于光源装置和信号处理装置。

插入部33具有：前端部41，其设有照明窗和观察窗；自由弯曲的弯曲部42，其设在该前端部41的后端；以及挠性部43，其长度方向上从该弯曲部42的后端到达操作部34。

并且，在操作部34上设有用于对弯曲部42进行弯曲操作的弯曲旋钮44。并且，在操作部的前端附近设有插入处理器具的处理器具插入口(简记为插入口)45，该插入口45与其内部的通道连通。

然后，在本实施例中，将构成处理器具系统1B的细长的处理器具主体51从该插入口45插入，使其前端侧的处理部从通道的前端开口突出，可对处理对象部位进行治疗用的处理。

处理器具系统1B具有：处理器具主体(或处理器具)51，其在前端设有处理部54；作为动力部的电动机箱55，其与该处理器具主体51的后端连接；指示输入部52，其由手术者进行指示输入操作；驱动器箱53，其收纳有该指示输入部52的电动机驱动器；以及控制装置56，其控制该驱动器箱53和电动机箱55。

处理器具主体51在细长且具有挠性的轴部的前端设有与图1类似的处理部54。不过，在本实施例中，处理部54采用使杯片分别绕关节轴(为便于说明，表示为11a、11d)独立转动的结构。

并且，各关节轴11i经由金属线12i与电动机箱55内的动力部连接。电动机箱55内部内置有图2所示的包含电动机14a～14c的处理部驱动部5的构成要素，并对应于在图2中进一步追加了关节轴11d，还追加内置有电动机14d、编码器15d以及张力传感器17d。

另一方面，指示输入部52采用这样的结构：在图2所示的指示输入部2中，将电动机14a′～14c′和编码器15a′～15c′设在指示输入部52内。并且，对应于与上述关节轴11d的追加对应的关节轴11d′，追加设有电动机14d′和编码器15d′。

即，在构成指示输入部52的各关节轴上直接安装有电动机14i′和编码器15i′。

因此，在本实施例中，在指示输入部52内不使用实施例1的金属线12a′～12c′。而且，采用在驱动器箱53内收纳有图2的电动机驱动器16a′～16c′和16d′的结构。

并且，控制装置56的结构与例如图2的控制部6相同，控制装置56通过电缆分别连接到驱动器箱53和电动机箱55。

并且，在本实施例中，指示输入部52形成为模拟处理部54的形状，更具体地说是与处理部54相比尺寸较大的接近于相似形的形状。不过，在图10的结构例中，在指示输入部52中，电动机14i′和编码器15i′突出，这与处理部54在形状上稍有不同。

在本实施例中，可采用这样的结构：为了使指示输入部52形成为更近似于处理部54的形状，不像实施例1那样在指示输入部52内设置电动机14i′和编码器15i′，而与处理部54一样经由金属线驱动其关节轴。

本实施例利用在内窥镜32的通道内插通且从其前端开口突出的处理部54，对通过内窥镜32观察到的体腔内的病变部等处理对象部位进行治疗用的处理。

在该情况下，作为操作者的手术者通过操作形状与处理部54类似的指示输入部52，能够使处理部54追踪该操作的姿势。因此，能够在良好操作性的状态下进行处理。

另外，控制装置56进行与实施例1的情况相同的控制、例如图4等所示的控制。根据本实施例，手术者能够在良好操作性的状态下对体腔内的病变部等进行处理。

并且，与实施例1的情况一样，能够通过图4所示的控制动作来抑制不期望的运动，能够提高操作性。

图11示出变形例的处理器具系统1C。该变形例的处理器具系统1C采用了处理部54C来取代图10中的处理部54，该处理部54C具有例如2个关节轴且包括L字形状的前端处理部。并且，该处理器具系统1C采用这样的结构：指示输入部52不使用模拟处理部54的主机的结构，而采用与处理部54C不类似的操纵杆装置52C，该操纵杆装置52C具有作为能在不同的多个方向上倾斜的杆的操纵杆58。

然后，通过操纵杆装置52C中的倾斜来进行指示输入的操纵杆58的、例如在上下方向上倾斜的指示输入操作对应于处理部54C的关节轴11a的转动，操纵杆58的例如在左右方向上倾斜的指示输入操作对应于处理部54C的关节轴11b的转动。另外，在图11的结构例中，图10的驱动器箱53的功能被收纳在操纵杆装置52C的内部或图11的控制装置56C的内部。

图12示出处理部54C的具体结构。关节段11、11、11分别通过铆钉等关节轴11a、11b在相互正交的方向上自由转动地连接。在关节段11内插通、且用于使关节轴11a朝一个方向(在图12中为纸面的大致下侧)转动的金属线12a固定在关节轴11a前方的关节段11上的切口部中。用于使该关节轴11a朝相反方向(在图12中为纸面的大致上侧)转动的未作图示的金属线12a也同样地固定。

并且，同样用于使关节轴11b朝一个方向(在图12中为大致垂直于纸面的上侧)转动的金属线12b固定在关节轴11b前方的关节段11上的切口部中。用于使关节轴11b朝相反方向转动的未作图示的金属线12b也同样地固定。

在该变形例中，例如电动机箱55C，其电动机、编码器数量分别由电动机箱55中的4个变为2个。并且，张力传感器数量由8个变为4个。

操纵杆装置52C侧的电动机和编码器数量与电动机箱55C的情况相同。

其他与实施例2相同。本变形例可通过操纵杆58的倾斜操作将处理部54C控制成与倾斜操作对应的姿势状态。

并且，本变形例的效果与实施例2或实施例1大致相同。

(实施例3)

下面参照图13来说明本发明的实施例3。图13示出本发明实施例3的内窥镜系统61。在实施例2中采用了内窥镜32，针对该内窥镜32，由手术者进行通过手动来转动弯曲旋钮44的操作，从而通过手动使弯曲部42弯曲。

与此相对，本实施例具有电动弯曲内窥镜，针对该电动弯曲内窥镜，由手术者进行使操纵杆装置倾斜的操作(指示输入)，从而使用动力部(驱动部)来电(能动)驱动弯曲部42。

该内窥镜系统61具有：电动弯曲内窥镜(以下简称为内窥镜)32D；光源装置37，其将照明光提供给该内窥镜32D；作为信号处理装置的视频处理器38，其对该内窥镜32D的摄像元件进行信号处理；以及显示监视器39，其显示从该视频处理器38输出的影像信号。

并且，该内窥镜32D与图10的内窥镜32一样具有插入部33、操作部34以及通用连接线缆35，插入部33由前端部41、弯曲部42以及挠性部43构成。

并且，在操作部34的前端设有插入口45，该插入口45与插入部33的长度方向上所设置的通道60连通。于是，手术者能够从该插入口45插入形成例如图11的处置器具系统1C的处置器具主体51，且该处置器具主体51具有处置部54C。

另外，手术者还能够取代处理器具系统1C而将图10中所说明的处理器具系统1B插通到插入口45内来进行处理。并且，手术者还能够将不具有动力部的未作图示的处理器具插通到插入口45内来进行处理。

而且，该内窥镜系统61具有：操纵杆装置63，其具有对弯曲的指示输入进行操作的操纵杆62；电动机箱(或电动机单元)64，其设在例如操作部34内，用作对形成本实施例中的能动医疗设备的弯曲部42进行弯曲驱动的动力部；驱动器箱65，其驱动该电动机箱64内的作为动力部的电动机；以及控制装置66，其进行弯曲部42的弯曲控制。

通过与通用连接缆35的端部的连接器自由插拔地连接的光源装置37产生的照明光被提供给内窥镜32D的导光部件(light guide)71，从该导光部件71的前端面射出照明光。

安装在观察窗上的物镜72使由照明光照明的患部等被摄体的光学像成像。在成像的位置上配置有电荷耦合元件(简记为CCD)73。该CCD73经由信号线与视频处理器38内的CCD驱动电路74及影像处理电路75连接。

CCD驱动电路74将CCD驱动信号施加给CCD 73，并从CCD 73输出由CCD 73进行了光电转换后的摄像信号。从CCD 73输出的摄像信号通过影像处理电路75的信号处理被转换成影像信号。然后，在输入了该影像信号的显示监视器39的显示面上的内窥镜图像显示区域39a内，作为内窥镜图像而显示出成像在CCD 73上的光学像。

并且，弯曲部42通过作为关节轴(转动轴)的铆钉77与多个关节段或弯曲框76自由转动地连接。另外，在图13中，简化示出仅在垂直于纸面的方向上自由转动的铆钉77，然而实际上，在长度方向上邻接的弯曲框76通过铆钉77连接成在上下方向和左右方向上交替地自由转动。

并且，在插入部33内沿上下方向和左右方向插通的成对的弯曲金属线78u、78d、78l、78r的前端固定在最前端的弯曲框76或前端部41上，其后端分别通过架设等固定在操作部34内的上下弯曲用滑轮79a和左右弯曲用滑轮79b上。

各滑轮79a、79b分别与作为动力部的电动机81a、81b的旋转轴自由转动地连接。各电动机81a、81b的旋转轴分别与编码器82a、82b连接，编码器82a、82b分别检测电动机81a、81b的旋转角。

并且，在滑轮79a、79b前方的各弯曲金属线78u、78d；78l、78r上安装有检测作用于各弯曲金属线上的张力的张力传感器83a、83a；83b、83b。驱动弯曲部42弯曲的电动机81a、81b分别与电动机驱动器84a、84b连接，并通过来自电动机驱动器84a、84b的电动机驱动信号的施加而进行旋转驱动。

并且，电动机驱动器84a、84b与构成控制装置66的CPU 85连接。该CPU 85控制电动机驱动器84a、84b的控制动作等弯曲动作。

并且，编码器82a、82b的检测信号和张力传感器83a～83b的检测信号也被输入到CPU 85。

另外，在本实施例中，设有：作为检测弯曲部42侧的位置信息的位置传感器的编码器82a、82b，以及作为检测力信息的力传感器的张力传感器83a、83b，然而在使用位置传感器能够计算力信息的情况下，可以采用仅设置位置传感器的结构。

并且，在操纵杆装置63内，在操纵杆62基端部的在上下方向上自由转动地支撑的辊86a上连接有作为动力部的电动机81a′的旋转轴。而且，在该电动机81a′的旋转轴上连接有编码器82a′，编码器82a′检测操纵杆62的上下方向上的倾斜角(换句话说是电动机81a′的旋转角)。

同样，在操纵杆62基端部的在左右方向上自由转动地支撑的辊86b上连接有作为动力部的电动机81b′的旋转轴。而且，在该电动机81b′的旋转轴上连接有编码器82b′，编码器82b′检测操纵杆62的左右方向上的倾斜角(换句话说是电动机81b′的旋转角)。

而且，电动机81a′、81b′分别与电动机驱动器84a′、84b′连接，这些电动机驱动器84a′、84b′的动作由CPU 85来控制。编码器82a′、82b′的检测信号被输入到该CPU 85。

然后，CPU 85按照内置的闪存85a内的程序执行弯曲的控制动作。

该弯曲的控制动作采用了例如图14所示的力回送式双向控制系统的控制模式，与图3的力回送式双向控制系统的控制模式相同。

即，将图3的指示输入部2改读为操纵杆62，同样将指示输入部控制部3′改读为包含操纵杆62的动力部的作为控制部的操纵杆控制部93，将处理部4改读为弯曲部42，将处理部控制部5′改读为包含弯曲部42的动力部的作为控制部的弯曲部控制部95，则控制内容与图3相同。因此，使用与图3相同的位置信息Xm、Xs和力信息Fs来表示。

并且，CPU 85具有这样的判定部85b的功能：该判定部85b按照该程序，通常以固定的周期监视是否产生了作用于操纵杆62上的驱动力的方向与运动(倾斜)的方向一致的状态，并在产生了该状态的情况下判定该运动量(动作量)是否超过阈值。

换句话说，判定部85b判定在驱动操纵杆62的驱动力的作用方向上有无规定阈值以上的运动量产生。

然后，在由判定部85b判定为该运动量超过阈值的判定输出的情况下，在显示装置66的操作面板89的(作为判定信息的提示部的)显示部进行显示，将该状态提示给手术者等。

并且，在本实施例中，CPU 85将弯曲的控制状态所涉及的信息送到视频处理器38的影像处理电路75，使该信息重叠在影像信号上。然后，例如在显示监视器39中的弯曲控制信息显示区域39b内，显示工作中的控制模式等信息，且还包含以下的判定信息的显示。

如上所述，在由判定部85b判定为运动量超过阈值的判定输出的情况下，将运动量超过阈值的内容、以及根据判定结果变更为与通常情况下的控制模式不同的控制模式的意思等显示在弯曲控制信息显示区域39b内。

通过在内窥镜图像的最近处显示判定部85b的判定结果的信息等，从而手术者能够迅速知道该信息。

另外，在本实施例中，CPU 85在通常情况下以图14所示的力回送式双向控制系统的控制模式进行控制动作，除了具有根据运动量超过阈值的判定结果而变更为另一控制模式的控制模式变更功能以外，还具有控制参数设定部85c的功能，该控制参数设定部85c变更并设定用于对形成动力部的电动机81a、81b和81a′、81b′进行旋转驱动的控制参数。

作为该控制参数，在运动量超过阈值的判定结果之后，通过变更从此前的情况开始降低例如响应速度的响应速度用控制参数，来抑制不期望的动作。

此外，也可以变更与驱动力大小有关系的控制参数以减小驱动力。也可以在实施例1等中设置该控制参数设定部85c的功能。

另外，在本实施例中，在控制装置66内设有阈值设定部90a，该阈值设定部90a可变地设定在所述判定部85b的判定中所使用的运动量的阈值。然后，手术者通过操作阈值设定部90a，能够从例如标准阈值变更并设定为手术者期望的阈值来使用。

并且，在该控制装置66内设有驱动力设定部90b，该驱动力设定部90b在将作用于弯曲部42上的力信息反馈给操纵杆62来驱动操纵杆62的情况下，调整该驱动力。该驱动力设定部90b将以下说明的系数K输出到CPU 85，CPU 85根据该系数K来调整施加到作为指示输入部的操纵杆62上的驱动力。

例如，如图14所示，在力信息Fs从弯曲部42被反馈并输入到构成操纵杆控制部93的控制装置66的CPU 85的情况下，CPU 85通常以与该力信息Fs相当的驱动力Fs′驱动作为指示输入部的操纵杆62。

与此相对，手术者通过操作驱动力设定部90b，以能进行可变设定的系数K乘以力信息Fs后的驱动力K·Fs′驱动操纵杆62。另外，系数K是例如0＜K＜10。

手术者能够将反馈给操纵杆62的力的大小设定为手术者认为容易知道的系数K的值再使用。另外，可以将阈值设定部90a和驱动力设定部90b应用于其他实施例。

并且，在控制装置66内设有未作图示的加速度传感器，在对该控制装置66施加了预先设定的值以上的冲击的情况下，或者在对将构成内窥镜系统61的内窥镜32D、光源装置37、视频处理器38、显示监视器39等连接起来的电缆等施加了预先设定的值以上的冲击的情况下，CPU 85停止对弯曲部42和操纵杆62进行能动驱动的动力部的动作和各部分的电力提供。

本实施例的动作是图15所示的处理进程。图15所示的处理进程是与在图4中将处理部4改读为弯曲部42等对应的构成要素的内容大致相同的动作。

即，当接通了图13的内窥镜系统61的电源时，该内窥镜系统61如步骤S21所示在规定的控制系统中开始控制动作。具体地说，CPU 85在图14所示的力回送式双向控制系统的控制模式下开始控制动作。

在随后的步骤S22中，CPU 85处于这样的处理状态，即：根据张力传感器83a～83d的检测信号来等待力是否作用于弯曲部42(的作为关节轴的铆钉77)。

然后，当检测出该力的作用时，如步骤S23所示，CPU 85将与该力对应的电流指令值提供给电动机驱动器84k′(k＝a或b)。这里，k对应于张力传感器81a～81b中的检测信号。并且，该电流指令值还包含使电动机81k′旋转的方向。

然后，如步骤S24所示，利用由电动机驱动器84k′驱动的电动机81k′，将与弯曲部42弯曲的方向对应的力提供给操纵杆62的(辊86k)。

并且，如步骤S25所示，CPU 85根据编码器82k′的检测信号来监视操纵杆62的运动量(倾斜的运动量)。

然后，如步骤S26所示，CPU 85判定提供给操纵杆62的力的方向与(通过前面的步骤S24检测的)运动(倾斜)方向是否一致。在不一致的情况下，回到步骤S22。

另一方面，在判定为一致的情况下，在随后的步骤S27中，CPU 85判定运动量是否超过预先设定的阈值。

在未超过阈值的情况下，CPU 85回到步骤S22。反之在超过阈值的判定输出的情况下，在随后的步骤S28中，CPU 85抑制该控制系统中的动力部的动作，或者变更为另一控制模式。另外，CPU 85也可以通过变更控制参数来抑制动力部的动作。

作为步骤S28的处理，具体地说，CPU 85停止电动机81k′和81k这两个动力部的动作，或者停止至少其中一方的动作。或者，在该判定前的控制系统是图14所示的力回送式双向控制系统的情况下，CPU 85可以从该力回送式双向控制系统的控制模式变更为图5所示的单向控制系统的控制模式。或者，CPU 85进行控制参数的变更。

并且，在该情况下，CPU 85将步骤S27的判定结果、或者步骤S28的信息显示在操作面板89的显示部、以及显示监视器39的弯曲控制信息显示区域39b内，通知给手术者。

并且，在随后的步骤S29中，CPU 85处于利用根据该判定结果而起动的定时器来等待经过规定时间的状态。

然后，当经过规定时间时，如步骤S30所示，CPU 85进行恢复到最初的控制系统的状态的处理，回到步骤S22。

根据本实施例，在把持操纵杆62对弯曲部42进行弯曲指示操作(弯曲输入操作)的情况下，手术者能够有效地防止进行手术者不期望的动作。

并且，在规定时间后，能够恢复到通常的控制状态，能够在良好操作性的状态下继续进行内窥镜检测和处理等。

另外，作为实施例3对具有作为能动医疗设备执行功能的弯曲部42的内窥镜32D的情况作了说明，然而同样也能应用于内窥镜32D以外的情况。

具体地说，同样能应用于采用这样的结构的情况：在具有能插通处理器具1B～1C的通道、或者能插通内窥镜32、32D的插入部33的通道的细长插入辅助部件或插入引导部件(所谓套管(overtube))上，如图13所示设置电驱动的弯曲部42来形成能动套管，并如在实施例3中所说明那样对该弯曲部42进行电驱动和控制。

另外，将上述的实施例等部分地组合而构成的实施例等也属于本发明。

并且，在控制装置66与多种医疗设备连接的情况下，可以根据所连接的医疗设备的组合和种类自动设定或选择最佳的控制参数。

Claims

1.一种能动医疗设备系统，其特征在于，该能动医疗设备系统具有：

能动医疗设备，其具有自由转动的至少一个关节；

能动医疗设备驱动部，其电驱动所述能动医疗设备；

控制部，在由所述判定部判定为有所述阈值以上的运动量产生的判定结果的情况下，所述控制部抑制所述指示输入部驱动部和所述能动医疗设备驱动部中的至少一方的驱动。

2.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统包含电动弯曲内窥镜或能动套管，该电动弯曲内窥镜或能动套管形成有具备多个所述关节的弯曲部，并电驱动所述弯曲部弯曲，或者所述能动医疗设备系统包含电动弯折或电动弯曲所述关节的能动处理器具。

3.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述指示输入部是能倾斜的操纵杆。

4.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述指示输入部为与所述能动医疗设备大致相似的形状。

5.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部将控制所述指示输入部驱动部和所述能动医疗设备驱动部的驱动的控制模式从所述判定结果之前的控制模式变更。

6.根据权利要求2所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部将控制所述指示输入部驱动部和所述能动医疗设备驱动部的驱动的控制模式从所述判定结果之前的控制模式变更。

7.根据权利要求5所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部从所述判定结果之前的反馈所述力信息的控制模式变更为在所述判定结果后不反馈所述力信息的控制模式。

8.根据权利要求7所述的能动医疗设备系统，其特征在于，反馈所述力信息的控制模式是力回送式双向控制模式或者力反馈式双向控制模式。

9.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部变更在驱动所述指示输入部驱动部和所述能动医疗设备驱动部中所使用的控制参数。

10.根据权利要求2所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部变更在由所述指示输入部驱动部对所述指示输入部的驱动或者由所述能动医疗设备驱动部对所述能动医疗设备的驱动中所使用的控制参数。

11.根据权利要求10所述的能动医疗设备系统，其特征在于，在为所述判定部的所述判定结果的情况下，所述控制部至少变更所述控制参数，以使抑制所述指示输入部和所述能动医疗设备中的至少一方的驱动。

12.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述控制部在从所述判定部的所述判定结果开始经过规定时间后解除所述抑制。

13.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统还具有提示所述判定部所判定的信息的提示部。

14.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统还具有在变更了控制模式的情况下显示变更后的控制模式的显示部。

15.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备是使用作为所述关节的第1关节和第2关节来构成的，并且所述指示输入部具有用于分别驱动所述第1关节和所述第2关节的第1指示输入部和第2指示输入部，而且所述第1指示输入部和所述第2指示输入部是由所述指示输入部驱动部分别以第1驱动力和第2驱动力来驱动的，所述第1驱动力和所述第2驱动力与分别作用于所述第1关节和所述第2关节上的力信息对应。

16.根据权利要求15所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述判定部分别判定：在作用于所述第1指示输入部的所述第1驱动力的作用方向上有无规定阈值以上的运动量产生，以及在作用于所述第2指示输入部的所述第2驱动力的作用方向上有无规定阈值以上的运动量产生。

17.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统具有电动弯曲内窥镜，该电动弯曲内窥镜电驱动配备多个关节而形成的弯曲部进行弯曲，并且所述能动医疗设备系统具有信号处理装置，该信号处理装置对通过设在所述电动弯曲内窥镜上的摄像元件所拍摄的图像进行信号处理。

18.根据权利要求17所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统还具有显示通过所述信号处理装置的信号处理而生成的内窥镜图像的显示监视器，并且所述显示监视器提示所述判定部所判定的信息。

19.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统还具有驱动力设定部，该驱动力设定部可变地设定根据所述力信息电驱动所述指示输入部的驱动力的大小。

20.根据权利要求1所述的能动医疗设备系统，其特征在于，所述能动医疗设备系统还具有可变地设定所述阈值的值的阈值设定部。