CN104363852A - 医疗操纵器和具有该医疗操纵器的医疗成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗操纵器(30)，其包括：驱动单元(6)，被配置为至少包括振动型致动器(10)；操纵器部分(5)，被配置为至少包括要被插入活体中的插入部分(18)以及被配置为连接到驱动单元(6)和在由驱动单元(6)驱动时被移动；支撑单元(4)，被配置为支撑驱动单元(6)和操纵器部分(5)；驱动电路(9)，被配置为连接到振动型致动器(10)以及将驱动振动型致动器(10)的驱动信号(42)输出到振动型致动器(10)；以及应力补偿单元(11)，被配置为降低由活体的运动引起的在插入部分(18)中产生的应力。

Description

医疗操纵器和具有该医疗操纵器的医疗成像系统
技术领域
本发明涉及包括振动型致动器作为驱动源的医疗操纵器。更特别地，本发明涉及包括该医疗操纵器的医疗成像系统。
背景技术
随着机器人技术的发展，已经日益增加地需要将机器人技术应用于医疗装置。要求高控制精度的操纵器的示例性驱动源包括图10中示出的振动型致动器。振动型致动器可以执行直接驱动而不使用减速器。由于振动型致动器具有保持转矩，因此可以即使在不通电时也保持操纵器的姿势。因此，期望将振动型致动器应用于要求高精度的位置控制的医疗操纵器。
PTL 1公开了可与核磁共振成像(在下文中，“MRI”)装置高度兼容的管状的振动型致动器。公开的管状的振动型致动器包括作为穿刺装置的驱动源的定子和转子，该定子和转子在管的纵向方向上延伸地布置以使得在内管或外管上彼此面对。为了解决由于管状布置导致的由致动器的挠曲振动所引起的医疗操纵器的振动的问题，还公开了将振动型致动器的定子或转子中的任意一个布置在被形成为螺旋形并且彼此嵌合的凹部或凸部中的其它的任意一个处。
引用文献列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开No.2005-185072
发明内容
技术问题
由于振动型致动器具有保持转矩，因此当医疗操纵器处于静止状态时，支撑单元和操纵器部分对于外力被锁住。如果被检体是活体，则自律地且连续地使生物器官(诸如呼吸器官、循环器官、消化器官、感觉器官和肌肉系统)移位。难以控制这些生物器官自身的移位。
因此，已经存在如下的情况，即其中当改变生物器官与医疗操纵器的相对位置并且不平衡负载施加到医疗操纵器时，由此在医疗操纵器的每个部分中引起应力和畸变。出现的应力和畸变可能影响医疗操纵器的耐久性，这是因为医疗操纵器重复地操作。因此，从医疗操纵器的可靠性的观点来看，应力和畸变的出现已经是期待解决的问题。
如上所述，当在被检体的身体内使用包括振动型致动器作为驱动源的医疗操纵器时，已经存在由于振动型致动器的保持转矩而发生的问题。
问题的解决方案
本发明提供一种医疗操纵器，其包括：驱动单元，被配置为至少包括振动型致动器；操纵器部分，被配置为至少包括要被插入活体中的插入部分，并且被配置为连接到所述驱动单元以及在由所述驱动单元驱动时被移动；支撑单元，被配置为支撑所述驱动单元和所述操纵器部分；驱动电路，被配置为连接到所述振动型致动器以及将驱动所述振动型致动器的驱动信号输出到所述振动型致动器；以及应力补偿单元，被配置为减少由活体的运动引起的在所述插入部分中产生的应力。
发明的有利效果
根据本发明的医疗操纵器，由于设置振动型致动器，因此除了保持作为不需要减速器的优点的、可以进行高精度的直接驱动的特征之外，还存在如下的有利效果，以便解决下面描述的关于可靠性的问题。也就是说，本发明的医疗操纵器可以补偿振动型致动器的控制的量以使得跟随被检体的身体内引起的身体组织的运动。这意味着在处理支援行为期间医疗操纵器受到的外力可以通过控制振动型致动器以跟随活体的运动而被减少，并且结果医疗操纵器中引起的应力被减少。此外，这意味着可以通过高精度控制医疗操纵器来减少与处理支援行为有关的操纵器操作时间。因此，在其目标将移动的医疗操纵器中，可以增大医疗操纵器的耐久性。
从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
附图说明
[图1]图1是示出包括位移检测单元的本发明的医疗操纵器的第一实施例的示例性配置的框图。
[图2A]图2A是示出本发明的医疗操纵器的第一实施例中的使用医疗图像的控制机构的说明图。
[图2B]图2B是示出本发明的医疗操纵器的第一实施例中的使用医疗图像的控制机构的说明图。
[图2C]图2C是示出本发明的医疗操纵器的第一实施例中的使用医疗图像的控制机构的说明图。
[图3]图3是示出作为本发明的医疗操纵器的第一实施例的包括多个自由度的变型的框图。
[图4A]图4A是示出包括应力检测单元的本发明的医疗操纵器的第二实施例的示例性配置的框图。
[图4B]图4B是图4A中示出的配置的变型。
[图5A]图5A是示出本发明的医疗操纵器的第二实施例中的在其中使用转矩传感器的控制机构的说明图。
[图5B]图5B是图5A中示出的控制机构的变型。
[图6]图6是示出作为本发明的医疗操纵器的第二实施例的包括多个自由度的变型的框图。
[图7]图7是示出本发明的医疗操纵器与外部装置之间的连接关系的框图。
[图8A]图8A是示出在其中应用的本发明的医疗操纵器已经被应用于医疗穿刺装置的医疗处理支援设备的示意性配置图。
[图8B]图8B是示出在其中应用的本发明的医疗操纵器已经被应用于医疗活组织检查装置的医疗处理支援设备的示意性配置图。
[图9A]图9A是示出本发明的医疗操纵器与被检体或医疗成像装置之间的连接情形的图。
[图9B]图9B是示出本发明的医疗操纵器与被检体或医疗成像装置之间的连接情形的图。
[图9C]图9C是示出本发明的医疗操纵器与被检体或医疗成像装置之间的连接情形的图。
[图9D]图9D是示出本发明的医疗操纵器与被检体或医疗成像装置之间的连接情形的图。
[图10]图10是示出可应用于本发明的振动型致动器的示例性配置的示意性截面图。
具体实施方式
首先，将参考图10描述可应用于本发明的医疗操纵器的振动型致动器10的基本结构。图10是示出环状振动型致动器的示意性结构的双截面图。
环状压电元件31被接合到环状振动器32。压电元件31通过施加的电信号激发振动。施加到压电元件31的示例性电信号包括交流电压信号。振动器32放大由压电元件31激发的振动作为挠曲振动。由加压单元3将压力施加到可移动体2与振动器32之间。振动器32的振动通过摩擦力被传送到可移动体2并且可移动体2被转动。可移动体2和转矩传送部件35由加压单元3连结，并且可移动体2的转动被变成输出轴36的转动。输出轴36能通过轴承37而相对于外壳38转动。振动器32被连接单元39固定到外壳38。在本发明中，由振动器32和压电元件31构成的结构一起被称为振动体1。
在可应用于本发明的医疗操纵器的振动型致动器中，振动体1和可移动体2以环绕转动轴36的环的形状被布置。
虽然在本实施例中描述了环状配置，但是本实施例不限于此。例如，本发明包括各种形状，诸如其中振动体1和可移动体2被线形地布置的直线型以及其中振动体1或可移动体2中的任一个被布置在构成双重管的内管或外管上的管型。
加压单元3在沿着转动轴36的轴向上施加压力，但是在转动方向上没有进行变形。例如，板弹簧可以被用作加压单元3。振动型致动器通过加压单元3的轴向压力而具有保持转矩。这是与使用洛伦兹力(Lorentz force)作为驱动力的电磁马达极大不同的点。还存在有利的效果如下，即由于与电磁马达相比振动型致动器可以以更低速度并且利用更大转矩进行操作，因此容易采用排除减速器的直接驱动机制。此外在本发明中，优选形式是使得振动型致动器执行直接驱动操作。
接下来，将参考图1、4A和4B描述本发明的基本配置。如图1、4A和4B中的每个图中所示出的，本发明的医疗操纵器30包括驱动单元6、操纵器部分5、支撑单元(未示出)、驱动电路9以及应力补偿单元11。驱动单元6至少包括振动型致动器10。操纵器部分5至少包括插入在活体中的插入部分(未示出)。操纵器部分5被连接到驱动单元6并且在由驱动单元6驱动时被移动。支撑单元支撑驱动单元6和操纵器部分5。驱动电路9连接到振动型致动器10并且将驱动信号42输出到振动型致动器10以用于驱动振动型致动器10。应力补偿单元11减少由活体的运动引起的在插入部分18中产生的应力。在本发明的医疗操纵器30中，存在应力补偿单元11的至少两种实现形式：它们之一是，医疗操纵器30包括图1描述的位移检测单元43；并且它们中的另一个是，医疗操纵器30包括在图4A和4B中示出的应力检测单元12。为了作为控制系统的连接情形的例示的方便起见，作为结构部件的支撑单元和插入部分在图1中未示出。稍后将参考图8A到9D描述在本发明中的支撑单元和插入部分。将参考图1到7描述本发明的示例性实施例。
[第一实施例]
将参考图1到3描述第一实施例。图1是示出用于描述本实施例的控制机构的提取出的一个自由度的驱动元件的框图。首先，将参考图1描述本实施例。
图1示出用于根据从高阶控制器28发出的控制命令40对被检体8进行操纵操作的基本结构、以及作为本发明的医疗操纵器30的特征的应力补偿单元11。
该基本结构在高阶控制器28和被检体8之间包括驱动电路9、至少包括振动型致动器10的驱动单元6、以及包括未示出的插入部分的操纵器部分5，该插入部分在由驱动单元6驱动时被移动并且被插入在被检体8中。驱动电路9根据作为来自高阶控制器的高阶指令的控制命令40的输入产生用于驱动驱动单元6的驱动信号42，并且将驱动信号42输出到驱动单元6。驱动电路9可以由控制器66和驱动器46构成。控制器66根据控制命令40产生控制信号41。驱动器46将控制信号41转换成驱动信号42。
图1示出其中操纵器部分5和被检体8被布置在成像视野之内的医疗成像装置21。图1还示出连接到医疗成像装置21的位移检测单元43和连接到位移检测单元43的补偿计算单元13，作为应力补偿单元11，该应力补偿单元11是本发明的医疗操纵器30的特征。补偿计算单元13还连接到高阶控制器28和驱动电路9之间的控制命令的传送路径。
接下来，将参考图1到2C描述本实施例的控制机构。
在第一实施例中，包括至少由位移检测单元43和补偿计算单元13组成的应力补偿单元11是控制机构的特征。应力补偿单元11将作为补偿计算单元13的计算结果的补偿信号相加到从高阶控制器28到振动型致动器10的路径上。利用这种配置，在第一实施例的医疗操纵器中，插入部分操作以使得由被检体的身体的运动而受到的应力可以被减少。
如图2A到2C中所示出的，在插入部分18被插入被检体8的体内时，插入部分18受到由体内的运动引起的外力，由此在插入部分18中产生应力。然而，在本实施例中，如图2C中所示出的，不必检测在插入部分18中产生的应力，根据从医疗成像装置21获得的图像信息22，位移检测单元43检测插入部分和被检体的特定部位之间的相对位置的波动作为位移信息44。然后，通过将从补偿计算单元13输出的控制命令补偿信号23相加到控制命令40，实现减少插入部分中产生的应力的控制操作。
应力补偿单元11的补偿信号可以被返回到从高阶控制器28到振动型致动器10的路径上的任意点，只要可以控制插入部分和特定部位之间的相对位移的波动即可。补偿信号可以例如如在本实施例中那样被返回到控制命令40，可以被返回到驱动电路9内的控制信号41，或者可以被返回到驱动信号42作为振动型致动器10的输入信号。
在第一实施例中，如图1中所示出的，位移检测单元43可以包括体内图像获得单元24，其获得从医疗成像装置输出的图像信息22。虽然没有特别地限制，但是体内图像获得单元24是可以从医疗成像装置21(诸如MRI装置、超声成像装置、放射线成像装置和光声波成像装置)获得图像信息22的单元。通过使用这种医疗成像装置21，如图2A到2C中所示出的，表示被检体的内部器官的位置与插入部分18或操纵器部分5中包括的处理支援仪器之间的位置关系的图像信息可以被获得。
此外，如图1中所示出的，位移检测单元43可以包括位移计算器45，其根据获得的图像信息22产生插入部分与特定部位之间的相对位置的波动作为位移信息44。位移计算器45根据由体内图像获得单元24获得的图像信息22获得内部器官与插入部分之间的相对位置的波动。特别地，位移计算器45以下面方式获得相对位置的波动：首先，如图2A到2C中所示出的，获得示出参考位置关系的图像并且随后在需要时获得新的图像。每次获得新的图像时，获得的图像与参考图像进行比较，通过图像提取获得内部器官或操纵器的位置的波动。然后，基于差值获得插入部分与特定部位之间的相对位置波动。在本实施例中，位移检测单元43已经检测到相对位移，作为检测到的位移20。然而，在被检体的特定部位或操纵器部分5中的任意一个的位移相对于另一个足够小的情况下，可以仅仅检测所述另一个的位移并且可以产生位移信息44。
从位移检测单元43输出位移信息44。接下来，根据位移信息44的输入，补偿计算单元13输出控制命令补偿信号23。控制命令补偿信号23被相加到输入到控制器66的控制命令40。以这样的方式，由于被检体的特定部位与操纵器部分5之间的相对位置的波动等同于目标位置的波动，因此由控制器66在使得相对位置的波动变小的方向上驱动振动型致动器10。由此，在本实施例中的医疗操纵器30可以使处理支援仪器的位置同步到例如活体中的内部器官的运动。
在本发明中，其中应力补偿单元11被操作并且医疗操纵器与特定部位(诸如内部器官)的运动同步地执行补偿控制的状态被称为补偿控制状态，并且其中不执行与特定部位的运动同步的补偿控制而是执行根据高阶控制器的指令的位置控制的状态被称为移动控制状态。
接下来，将参考其中将本实施例的医疗操纵器应用于处理支援行为的示例描述切换补偿控制状态和移动控制状态的操作机构。
当要执行处理支援行为时，必须将未示出的处理支援仪器精确插入在活体中的目标位置中。因此，在插入时，在使医疗操纵器进入移动控制状态的情况下执行位置控制，并且操纵器部分5被移动以使得处理支援仪器被传输到活体中的预定的部位。
接下来，在操纵器部分5到达目标点之后，必须将处理支援仪器保持在身体内持续用于执行处理支援行为的预定时段。然后，在本实施例中，当检测到仪器已经被插入在目标点中时，应力补偿单元11根据从补偿指令单元27输出的补偿指令63进行操作并且状态从移动控制状态变到补偿控制状态。由此，操纵器部分被移动以便跟随人体的运动，使得减少在操纵器部分中包括的插入部分中产生的应力。在该状态下，执行处理支援行为，诸如活组织检查。
接下来，当在处理支援行为之后要拔出处理支援仪器时，补偿指令单元27输出用于停止补偿的指令作为补偿指令63，并且使得医疗操纵器的状态变为移动控制状态。由此，使医疗操纵器再次进入其中它将根据高阶控制器的控制命令被驱动控制的状态，并且处理支援仪器通过位置控制被拔出。
在本实施例中，可以存在一些触发器，利用该触发器补偿指令单元27发出补偿指令63到位移检测单元43。例如，如果在插入之后状态从移动控制状态变为补偿控制状态，利用到插入目标点的位置控制的完成作为触发器，补偿指令单元27可以自动地发出补偿指令63到位移检测单元43。可替代地，可以使得通过操作者的到达目标点的确定以及按钮等的操纵作为触发器。
如上所述，当包括本发明的应力补偿单元11的第一实施例的医疗操纵器被应用于处理支援行为时，可以减少插入部分中产生的应力并且增大医疗操纵器的耐久性。
高阶控制器28和补偿指令单元27可以如图1A中所示出的被包括作为医疗操纵器30的组件，或者可以被提供作为从外部发出命令到医疗操纵器30的外部组件。
本发明的医疗操纵器30可以包括多个驱动元件，每个驱动元件具有不同方向的控制自由度。在图1中，为了容易例示，示出一个自由度作为示例。例如，如图3的框图中所示出的包括多个控制自由度的配置也被包括在第一实施例中。在该情况下，如图3中所示出的，可以对于每个控制自由度的驱动元件独立地从补偿计算单元13输出控制命令补偿信号。利用这个配置，可以对于与所有控制自由度对应的相对位移执行补偿操作。然而，没必要执行与所有控制自由度对应的补偿操作。在需要时，可以适当地选择用于执行补偿操作的控制自由度，或者可以在多个控制自由度之间对补偿量进行加权。控制自由度的示例性的选择是，将操纵器部分5的插入轴的方向和垂直方向分别设定为作为补偿操作的对象的轴和不是补偿操作的对象的轴。
在具有多个控制自由度的医疗操纵器中，第一实施例是期望的形式在于，根据通过来自医疗成像装置21的所计算的层析成像的图像信息，多个控制自由度中的每一个的位置控制可以以更高精度被执行。
[第二实施例]
将参考图4A到6描述第二实施例。图4A是示出用于描述本实施例的控制机构的提取出的一个自由度的驱动元件的框图。首先，将参考图4A描述本实施例。
图4A示出用于根据从高阶控制器28发出的控制命令40对被检体8进行操纵操作的基本结构、以及作为本发明的医疗操纵器30的特征的应力补偿单元11。
该基本结构在高阶控制器28和被检体8之间包括驱动电路9、至少包括振动型致动器10的驱动单元6、以及包括未示出的插入部分的操纵器部分5，该插入部分在由驱动单元6驱动时被移动并且被插入在被检体8中。驱动电路9根据作为来自高阶控制器28的高阶指令的控制命令40的输入产生用于驱动驱动单元6的驱动信号42，并且将驱动信号42输出到驱动单元6。驱动电路9可以由控制器66和驱动器46构成。控制器66根据控制命令40产生控制信号41。驱动器46将控制信号41转换成驱动信号42。
图4A还示出连接到操纵器部分5的应力检测单元12和连接到应力检测单元12的补偿计算单元13，作为应力补偿单元11，该应力补偿单元11是本发明的医疗操纵器30的特征。补偿计算单元13还连接到高阶控制器28和驱动电路9之间的控制命令40的传送路径。
高阶控制器28和补偿指令单元27可以以与第一实施例相同的方式被包括作为医疗操纵器30的组件或者可以被提供作为从外部发出命令到医疗操纵器30的外部组件。
接下来，将参考图4A和5描述本实施例的控制机构。
在第二实施例中，控制机构包括应力补偿单元11，其至少包括应力检测单元12和补偿计算单元13。应力补偿单元11将作为补偿计算单元13的计算结果获得的补偿信号相加到从高阶控制器28到振动型致动器10的路径上。利用这种配置，在第二实施例的医疗操纵器30中，包括插入部分的操纵器部分5操作以使得由被检体8的身体的运动引起的应力被减少。
在本实施例中，如图5A和5B中所示出的，应力检测单元12以被固定到操纵器部分5的力传感器48和应力计算器49来检测由插入部分18受到的应力作为应力信息15。然后，通过将作为补偿计算单元13的计算结果输出的控制命令补偿信号23相加到控制命令40，实现减少插入部分受到的应力的控制操作。
在本实施例中的应力检测单元12可以包括力传感器48和应力计算器49。力传感器48可以由检测多个方向上的力的力传感器或者包括应变计式称重传感器(load cell)的负载传感器形成。力传感器48至少被固定到操纵器部分5、驱动单元6和支撑单元4中的任何一个。力传感器48检测施加到医疗操纵器30的外力并且将外力信息输出到应力计算单元49。如图5A中所示出的，根据由力传感器检测的力的方向和大小，应力计算单元49计算由被检体8的运动引起的施加到插入部分18的外力以及由该外力所引起的应力，并且产生应力信息15。在图5A中，由于插入点50用作支点，并且操纵器部分5的尺寸和结构已经是已知的，因此在与由力传感器48检测的力的方向相反的方向上产生的插入部分18的应力可以被计算和识别。
力传感器的固定的位置不受特别的限制。期望地，固定的位置更接近于外力发生的位置，诸如处理支援仪器和处理支援仪器的保持部分。如图5B中所示出的，由于提供多个力传感器，施加到插入部分18的应力可以被高度精确地检测。
应力补偿单元11的补偿信号可以以与第一实施例相同的方式被返回到从高阶控制器28到振动型致动器10的路径上的任意点，只要可以控制由特定部位处的被检体的运动引起的插入部分18中导致的应力即可。
接下来，将参考图4B描述第二实施例的变型。图4B示出其中以与第一实施例相同的方式将体内图像获得单元24和位移计算单元45提供作为应力检测单元12的配置。在本实施例中，应力检测单元12还包括位移应力转换计算器67，由此可以根据图像信息22检测应力信息15。由此，本实施例的医疗操纵器可以减少由被检体的身体内的运动所引起的插入部分中的应力。
可以根据从补偿指令单元27输出的补偿指令63将根据本发明第二实施例的医疗操纵器的状态在补偿控制状态和移动控制状态之间适当地进行切换。这个特征与第一实施例相同。因此，通过将第二实施例的医疗操纵器应用于处理支援行为，可以减少插入部分处的应力并且增大医疗操纵器的耐久性。
虽然在本实施例中已经描述了如图4A中所示出的具有一个自由度的驱动元件，但是驱动元件不特别地被限于此。以与第一实施例相同的方式，驱动元件可以具有多个控制自由度，如图6的框图中所示出的。
在本实施例中，使用应力检测单元12的力传感器检测施加到插入部分的外力的波动，并且检测到的波动被相加到控制器66的控制命令40。如果来自高阶控制器28的控制命令40和控制器66采取转矩参考的形式，则可以在没有由补偿计算单元13对应力信息15执行的任何复杂的计算处理的情况下，使得高阶控制器28与控制器66之间的控制命令40返回补偿信号。
在本实施例中，使用力传感器检测外力。因此，在操纵器部分在身体外的状态中，可以对于由例如误操作引起的对操纵器部分的不可避免的冲击和应力负载，降低医疗操纵器的耐久性的减少。
根据本发明的医疗操纵器，操纵器也可以被手动地操作，这是因为基于来自补偿指令单元27的指令的预定定时处对于与操纵器部分5接触并且引起应力的目标在降低应力的方向上展示出被动性。因此，改善在安装等时的可用性。
由于本实施例具有上述的配置，因此即使作为目标的被检体移动，也可以切换其中使用具有高静止转矩的致动器的操纵器的被动操作和高度精确的驱动。因此，可以降低施加到其目标移动的医疗操纵器的应力并且可以增大医疗操纵器的耐久性。
在任何实施例中，驱动单元6至少包括振动型致动器10作为用于引起操纵器部分5相对于支撑单元8的位移的驱动源。在需要时，例如，驱动单元6可以包括机械传动部件或者电磁离合器。因此，在本发明的医疗操纵器中，可以认为振动型致动器10是构成驱动单元6的部件。
图7示出其中图1和图4B的框图中分别示出的本发明的第一和第二实施例的医疗操纵器连接到执行被检体的体内信息的成像的医疗成像装置21的医疗成像系统。图7中示出的医疗成像装置21是MRI装置。医疗成像装置21包括补偿指令单元27。根据计算的层析成像图像的分析结果，补偿指令单元27输出补偿指令63到本发明的医疗操纵器的应力补偿单元11。此外，图7示出应力补偿单元11，其包括体内图像获得单元24，从包括在医疗成像装置21中的图像信息发送单元62输出的输入图像信息22可以被输入在体内图像获得单元24中。在图7中，医疗成像装置21可以还包括未示出的高阶控制器。
[其它实施例]
接下来，将参考图8A和8B描述其中操纵器部分5包括处理支援仪器58的变型。在图8A和8B中，处理支援仪器58至少对应于插入被检体的身体内的插入部分。
在图8A中，使得在被检体的体内穿刺的穿刺单元54被连接，使得相对于操纵器部分5可以有相对位移。穿刺单元54的一端被固定到穿刺单元驱动单元55并且穿刺单元驱动单元55被固定到操纵器部分5。利用这种连接关系，穿刺单元54相对于操纵器部分5的相对位置控制是可能的，并且穿刺单元54相对于支撑单元4的相对位置控制是可能的。由于本发明的医疗操纵器具有这种配置，因此可以增大支援穿刺处理行为的高效率医疗操纵器的耐久性。
图8B示出本发明的医疗操纵器的变型，在其中配置为获得被检体的身体组织的支撑单元56和获得单元驱动单元57被布置为分别代替图8A中示出的穿刺单元54和穿刺单元驱动单元55，使得支援活组织检查处理行为。
在图8A和8B中，为了理解处理支援仪器58和操纵器部分5之间的连接关系，作为本发明的特征的应力补偿单元以及驱动电路被省略。
如上所述，通过将任意的处理支援仪器(诸如操作支援仪器(包括手术刀和钳子)、检查支援器材以及传感器)连接到本发明的医疗操纵器的操纵器部分，可以为本发明的医疗操纵器提供更高级的功能。
接下来，将参考图9A到9D描述本发明的医疗操纵器和被检体或者医疗成像装置之间的连接情形。图9A和9B是从医疗图像系统的宽度方向和纵向方向分别看到的示意性布置图，在其中本发明的医疗操纵器被接合到包括床底座60和床59的可移动床。虽然图9A和9B中未示出，但是可以通过使用定位部件(诸如带和缓冲材料)将被检体40约束在床上。因此，可以认为通过相对于床固定支撑单元4，支撑单元4基本上相对于被检体40被定位。支撑单元4被配置为支撑驱动单元6和操纵器部分5。期望地，支撑单元4是刚性的，使得在医疗操纵器的操作期间稳定地支撑驱动单元6和操纵器部分5。从相对于支撑单元4的驱动单元6的定位自由度的观点来看，支撑单元4可以期望地包括具有用于转动和直线和曲线等的方向和位置的调整的自由度的调整机构。图9A和9B示出设置有调整机构的形式，利用该调整机构可以调整高度方向位置、水平位置、方位角和仰角。上述的调整机构可以包括预定的驱动源并且可以通过遥控执行定位。图9C和9D是示意性布置图，在其中本发明的医疗操纵器被应用于包括在图9A和9B中示出的可移动床的医疗成像装置。在本发明的医疗操纵器中，工作距离和尺寸被控制以便不影响通过医疗成像装置的成像。在图9C和9D中，本发明的医疗操纵器连接到床59，使得布置在MRI装置64的圆筒形的测量单元65之内。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。
本申请要求2012年6月15日提交的日本专利申请No.2012-135454的权益，该日本专利申请的整体通过参考被并入于此。

Claims (19)

1.一种医疗操纵器，包括：
驱动单元，被配置为至少包括振动型致动器；
操纵器部分，被配置为至少包括要被插入活体中的插入部分，并且被配置为连接到所述驱动单元以及在由所述驱动单元驱动时被移动；
支撑单元，被配置为支撑所述驱动单元和所述操纵器部分；
驱动电路，被配置为连接到所述振动型致动器以及将驱动所述振动型致动器的驱动信号输出到所述振动型致动器；以及
应力补偿单元，被配置为减少由活体的运动引起的在插入部分中产生的应力。
2.根据权利要求1所述的医疗操纵器，其中所述应力补偿单元包括：
位移检测单元，被配置为检测由活体所引起的所述插入部分的位置位移；以及
补偿计算单元，被配置为连接到所述位移检测单元以及基于从所述位移检测单元输出的位移信息来产生补偿信号作为计算结果。
3.根据权利要求2所述的医疗操纵器，其中所述位移检测单元包括：
体内图像获得单元，被配置为获得从医疗成像装置输出的图像信息；以及
位移计算器，被配置为根据图像信息执行所述插入部分或者活体中的至少任一个的位移的图像提取以及将所述位移转换成位移信息。
4.根据权利要求3所述的医疗操纵器，其中所述位移计算器根据所述插入部分的位移与活体的位移之间的差值将所述位移转换成位移信息。
5.根据权利要求1所述的医疗操纵器，其中所述应力补偿单元包括：
应力检测单元，被配置为检测由活体引起的所述插入部分受到的位置位移；以及
补偿计算单元，被配置为连接到所述应力检测单元以及基于从所述应力检测单元输出的应力信息来产生补偿信号作为计算结果。
6.根据权利要求5所述的医疗操纵器，其中所述应力检测单元包括：
力传感器，被配置为被固定到所述操纵器部分、所述驱动单元与所述支撑单元中的至少任何一个，并且检测施加到所述操纵器部分、所述驱动单元与所述支撑单元中的至少任何一个的外力；
应力计算器，被配置为将从所述力传感器输出的外力信息转换成应力信息。
7.根据权利要求5所述的医疗操纵器，其中所述应力检测单元包括：
多个力传感器，被配置为被固定到所述操纵器部分、所述驱动单元与所述支撑单元中的至少任何一个，检测施加到所述操纵器部分、所述驱动单元与所述支撑单元中的至少任何一个的外力，并且被固定在彼此不同的位置处；以及
应力计算器，被配置为根据从所述多个力传感器中的至少两个力传感器输出的多条外力信息将外力转换成应力信息。
8.根据权利要求5所述的医疗操纵器，其中所述应力检测单元包括：
体内图像获得单元，被配置为获得从医疗成像装置输出的图像信息；以及
位移应力转换计算器，被配置为将根据图像信息提取的活体或者插入部分中的至少任何一个的位移信息转换成应力信息。
9.根据权利要求8所述的医疗操纵器，其中所述位移应力转换计算器根据插入部分与活体的位移的差值将所述位移信息转换成应力信息。
10.根据权利要求2或5所述的医疗操纵器，其中：
所述驱动电路连接到高阶控制器，所述高阶控制器将用于指示所述振动型致动器的控制的控制命令输出到所述驱动电路；以及
所述补偿计算单元连接到从所述高阶控制器到所述振动型致动器的路径。
11.根据权利要求10所述的医疗操纵器，其中所述补偿计算单元连接到从所述高阶控制器到所述驱动电路的路径，使得降低由活体的运动引起的在所述插入部分中引起的应力。
12.根据权利要求1到11中的任何一个所述的医疗操纵器，其中所述操纵器部分包括处理支援仪器。
13.根据权利要求3或8所述的医疗操纵器，其中所述医疗成像装置是核磁共振成像装置、超声成像装置、放射线成像装置以及光声波成像装置中的至少一个。
14.根据权利要求1到13中的任何一个所述的医疗操纵器，其中：
所述医疗操纵器由所述驱动电路和所述振动型致动器构成；以及
所述医疗操纵器还包括多个驱动元件，所述多个驱动元件使得所述操纵器部分在不同方向上移动。
15.根据权利要求14所述的医疗操纵器，其中所述医疗操纵器包括多个应力补偿单元；以及
所述多个应力补偿单元中的至少两个连接到使得所述操纵器部分在不同方向上移动的所述多个驱动元件中的至少两个。
16.根据权利要求1所述的医疗操纵器，其中所述应力补偿单元连接到补偿指令单元，所述补偿指令单元被配置为在检测到所述操纵器部分已经到达活体的特定部位时将补偿指令输出到所述应力补偿单元，并且所述应力补偿单元根据所述补偿指令执行补偿操作。
17.一种医疗成像系统，包括：
根据权利要求16所述的医疗操纵器；
医疗成像装置，被配置为执行被检体的体内信息的成像，
其中所述补偿指令单元被包括在医疗成像装置中。
18.一种医疗成像系统，包括：
根据权利要求3或8所述的医疗操纵器；以及
医疗成像装置，被配置为执行被检体的体内信息的成像，
其中高阶控制器被包括在医疗成像装置中。
19.根据权利要求17或18所述的医疗成像系统，其中所述医疗成像装置是核磁共振成像装置、超声成像装置、放射线成像装置以及光声波成像装置中的至少任何一个。
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