CN105072972B - 内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法 - Google Patents

内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供内窥镜系统(100)，该内窥镜系统(100)具有：内窥镜主体(1)，其具有轴(10)、操作部(20)、摄像部(15)；臂(30)，其支承内窥镜主体(1)，通过能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个关节部，能够变更内窥镜主体(1)的姿势和位置；存储器，其记录每个关节部的角度信息；CPU；以及模式切换开关(23)，其对操作者(D)把持操作部(20)来变更内窥镜主体(1)的姿势和位置的记录操作模式、通过CPU来变更内窥镜主体(1)的姿势和位置的自动操作模式进行切换，在从记录操作模式切换为自动操作模式的情况下，CPU根据记录操作模式中记录在存储器中的角度信息，按时间序列逆再现每个关节部的旋转角度的变化，使内窥镜主体(1)的姿势和位置返回记录操作模式的初始状态。

Description

内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法
技术领域
本发明涉及内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法。
背景技术
以往，公知有如下的内窥镜系统：其用于腹腔镜下外科手术等，手术医生通过内窥镜观察基于插入到患者的体腔内的处置器械的患部的处置状态并进行处置(例如参照专利文献1。)。专利文献1所记载的内窥镜系统通过CCD(Charge Coupled Device)对插入到体腔内的内窥镜的观察像的一部分或全部进行摄像，手术医生能够在外部进行观察。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-118006号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在腹腔镜下外科手术等中，如通过线性缝合器处置器械同时进行患部的组织切离和缝合的情况、通过夹钳处置器械夹持患部的管状组织来切除管状组织的情况那样，需要在得到患部的接近视野的位置与得到俯瞰视野的位置之间使内窥镜以较高频度往复来确认处置状态。该情况下，在现有的内窥镜系统中，根据操作内窥镜的内窥镜操作者的熟练度，在反复进行针对患部的接近位置与俯瞰位置之间的往复或用于得到患部的侧面视野的侧面位置与正面位置之间的往复等内窥镜的往复移动时，很难将内窥镜配置在最佳位置。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法：在反复进行内窥镜的往复移动时，能够减轻操作者的操作烦杂度，能够再现性良好地配置内窥镜。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明提供以下手段。
本发明的第1方式是一种内窥镜系统，该内窥镜系统具有：内窥镜主体，其具有插入到体腔内的细长的插入部、设置在该插入部的基端侧且能够由操作者把持的主体操作部、对所述插入部的前端的视野进行摄像的摄像部；保持架，其支承该内窥镜主体，具有能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个保持架关节部，通过改变这些保持架关节部的旋转角度，能够变更所述内窥镜主体的姿势和位置；保持架角度记录部，其记录与每个所述保持架关节部的旋转角度有关的保持架角度信息；控制部，其按照每个所述保持架关节部对旋转角度的变更进行控制；以及切换部，其对手动模式和自动恢复模式进行切换，其中，在该手动模式中，操作者把持所述主体操作部而变更所述内窥镜主体的姿势和位置，在该自动恢复模式中，通过所述控制部变更所述内窥镜主体的姿势和位置，在通过该切换部从所述手动模式切换为所述自动恢复模式的情况下，所述控制部根据所述手动模式中记录在所述保持架角度记录部中的所述保持架角度信息，按时间序列逆再现每个所述保持架关节部的旋转角度的变化，使所述内窥镜主体的姿势和位置返回所述手动模式的初始状态。
根据本方式，通过保持架支承内窥镜主体，当操作者把持主体操作部而手动进行操作时，通过使保持架的多个保持架关节部的旋转角度变化，对内窥镜主体的姿势和位置进行变更。因此，操作者通过手动操作将内窥镜主体的插入部插入到患者的体腔内，通过摄像部对插入部的视野的前方进行摄像，由此，能够取得体腔内的期望位置的图像。
该情况下，通过手动模式，当操作者一边变更内窥镜主体的姿势和位置一边将插入部插入到体腔内的期望位置进行观察时，将手动模式中的初始状态的内窥镜主体的姿势和位置作为原点，通过保持架角度记录部记录与每个保持架关节部的旋转角度的时间序列变化有关的保持架角度信息。
然后，当通过切换部从手动模式切换为自动恢复模式时，通过控制部，根据手动模式中记录在保持架角度记录部中的保持架角度信息，按时间序列逆再现每个保持架关节部的旋转角度的变化。由此，内窥镜主体沿着与手动模式中通过操作者手动操作时的移动轨迹相同的轨迹在相反方向上移动，内窥镜主体的姿势和位置返回手动模式的初始状态。
因此，在操作者手动操作内窥镜主体并观察体腔内的期望位置后，与操作者的熟练度无关，容易使内窥镜主体返回原来的姿势和位置，能够再现性良好地得到稳定的视野。因此，在反复进行针对患部的接近位置与俯瞰位置之间的往复等内窥镜主体的往复移动时，能够减轻操作者的操作烦杂度，能够再现性良好地配置内窥镜主体。
在上述方式中，也可以是，所述多个保持架关节部包括能够绕与所述保持架的长度方向交叉的所述旋转轴旋转的多个弯曲关节部、能够绕沿着所述保持架的长度方向延伸的所述旋转轴旋转的保持架旋转关节部、以及使所述插入部绕沿着所述摄像部的光轴延伸的所述旋转轴旋转的内窥镜旋转关节部。
通过这样构成，通过分别改变多个弯曲关节部的旋转角度，能够使内窥镜主体在与光轴交叉的方向上摆动、在光轴方向上进退，或者在与光轴平行的方向上平行移动等。并且，通过改变保持架旋转关节部的旋转角度，能够使插入部的视野在与光轴正交的方向上移动。并且，通过改变内窥镜旋转关节部的旋转角度，能够使插入部的视野绕光轴旋转。因此，能够在体腔内自由操作内窥镜主体的插入部。
在上述方式中，也可以是，所述内窥镜主体具有设置在所述插入部的前端部且能够变更绕与长度方向交叉的规定的各旋转轴的旋转角度的多个前端关节部、以及通过所述操作者的操作来变更每个所述前端关节部的旋转角度的前端操作部，所述内窥镜系统具有前端角度记录部，该前端角度记录部记录与通过该前端操作部变更的每个所述前端关节部的旋转角度的时间序列变化有关的前端角度信息，在通过所述切换部从所述手动模式切换为所述自动恢复模式的情况下，所述控制部根据所述手动模式中记录在所述前端角度记录部中的所述前端角度信息，与每个所述保持架关节部的旋转角度的变化的逆再现同步地，按时间序列逆再现每个所述前端关节部的旋转角度的变化，使所述插入部的角度返回所述手动模式的初始状态。
通过这样构成，通过多个前端关节部使插入部的前端在与光轴交叉的方向上屈曲，由此，即使未使插入部整体移动而大幅展开视野，也能够容易地确保组织的里侧和狭窄空间的视野。
在上述方式中，也可以是，所述保持架关节部具有绕所述旋转轴进行旋转驱动的旋转驱动部、以及输出该旋转驱动部的所述保持架角度信息的信息输出部，所述控制部在所述手动模式中停止所述旋转驱动部的控制，在所述自动恢复模式中停止从所述信息输出部输出所述保持架角度信息。
通过这样构成，在手动模式中，操作者能够容易地手动使旋转部绕旋转轴旋转，而不受驱动部的影响。并且，在自动恢复模式中，能够使电力消耗降低停止从信息输出部输出保持架角度信息的量。
在上述方式中，也可以是，所述切换部停止所述控制部对各所述保持架关节部的控制，并且停止所述保持架角度记录部记录所述保持架角度信息，将操作者把持所述主体操作部来变更所述内窥镜主体的姿势和位置的非记录模式切换为所述手动模式和所述自动恢复模式。
通过这样构成，抑制了变更保持架关节部的旋转角度的电力，并且抑制了保持架角度记录部的存储器容量，并且，操作者能够手动操作内窥镜主体，而不受控制部的影响。
在上述方式中，也可以是，所述内窥镜系统具有：图像记录部，其记录通过所述摄像部进行摄像而得到的所述前端的视野的图像；以及图像比较部，其对通过该图像记录部在所述手动模式中记录的所述图像和通过所述摄像部在所述自动恢复模式中取得的所述前端的视野的图像进行比较，在通过该图像比较部判断为所述自动恢复模式中取得的所述前端的视野的图像的特征与通过所述图像记录部在所述手动模式中记录的所述图像的特征相差规定阈值以上的情况下，所述控制部停止所述保持架关节部的旋转角度的变化的逆再现。
通过这样构成，在手动模式和自动恢复模式中，在体腔内的环境或其他处置器械的状态等变化的情况下，能够防止插入部与处置器械等接触。
在上述方式中，也可以是，所述保持架关节部的种类、数量和/或位置不同的多个所述内窥镜主体具有与所述保持架关节部的种类、数量和/或位置对应的个体信息，所述保持架具有识别所支承的所述内窥镜装置的个体信息的识别部，所述控制部根据通过所述识别部识别出的所述个体信息，对每个所述保持架关节部的旋转角度的变更进行控制。
通过这样构成，当通过保持架支承内窥镜主体时，通过识别部识别每个内窥镜主体的个体信息，通过控制部，根据该个体信息对每个保持架关节部的旋转角度的变更进行控制。因此，在自动恢复模式中，能够按照每个内窥镜主体进行与保持架关节部的种类、数量和/或位置对应的操作。
本发明的第2方式是一种内窥镜系统的工作方法，通过具有能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个保持架关节部的保持架支承内窥镜主体，通过改变所述保持架关节部的旋转角度，能够变更所述内窥镜主体的姿势和位置，其中，所述工作方法包括以下步骤：记录步骤，记录与通过操作者把持所述内窥镜主体而变更了所述内窥镜主体的姿势和位置时的每个所述保持架关节部的旋转角度的时间序列变化有关的保持架角度信息；以及自动恢复步骤，根据通过该记录步骤记录的所述保持架角度信息，按时间序列逆再现每个所述保持架关节部的旋转角度的变化，使所述内窥镜主体的姿势和位置返回所述记录步骤的初始状态。
根据本方式，在记录步骤中，当操作者把持由保持架支承的内窥镜主体并手动进行操作时，将初始状态的内窥镜主体的姿势和位置作为原点，记录与每个保持架关节部的旋转角度的时间序列变化有关的保持架角度信息。
接着，在自动恢复步骤中，根据记录步骤中记录的保持架角度信息，按时间序列逆再现每个保持架关节部的旋转角度的变化，由此，内窥镜主体沿着操作者把持并手动进行操作时的移动轨迹在相反方向上移动，内窥镜主体的姿势和位置返回记录步骤的初始状态。
因此，在操作者手动操作内窥镜主体并观察体腔内的期望位置后，与操作者的熟练度无关，容易使内窥镜主体返回原来的姿势和位置，能够再现性良好地得到稳定的视野。因此，在反复进行针对患部的接近位置与俯瞰位置之间的往复等内窥镜主体的往复移动时，能够减轻操作者的操作烦杂度，能够再现性良好地配置内窥镜。
发明效果
根据本发明，发挥如下效果：在反复进行内窥镜的往复移动时，能够减轻操作者的操作烦杂度，能够再现性良好地配置内窥镜。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的内窥镜系统的整体结构图。
图2是放大了图1的内窥镜系统的图。
图3是示出在体腔内操作图2的内窥镜主体的状况的图。
图4是放大了图2的内窥镜主体的操作部的图。
图5A是示出使图2的内窥镜主体的轴呈直线状延伸的状态的图。
图5B是示出使图5A的内窥镜主体的轴的前端部弯曲的状态的图。
图6A是示出持续按下图2的内窥镜主体的模式切换开关的状态的图。
图6B是示出手指从图2的内窥镜主体的模式切换开关离开的状态的图。
图7是臂的保持部和支承部的纵剖视图。
图8是说明通过图7的保持部对轴进行定位固定的结构的图。
图9是说明控制装置的结构的框图。
图10A是示出通常操作模式下的马达驱动器与马达和编码器之间的关系的图。
图10B是示出记录操作模式下的马达驱动器与马达和编码器之间的关系的图。
图10C是示出自动操作模式下的马达驱动器与马达和编码器之间的关系的图。
图11是说明图1的内窥镜系统的工作方法的流程图。
图12A是示出通过通常操作模式将轴插入到体腔内的状况的图。
图12B是示出通过记录操作模式在体腔内操作轴的状况的图。
图12C是示出通过自动操作模式使内窥镜主体的姿势和位置自动恢复的状况的图。
图12D是示出内窥镜主体的自动恢复结束的状况的图。
图13是说明本发明的第2实施方式的内窥镜系统的控制装置的结构的框图。
图14是示出本发明的第1实施方式和第2实施方式的变形例的内窥镜系统所具有的手动操作模式中的马达驱动器与马达和编码器之间的关系的图。
图15A是示出本发明的第3实施方式的内窥镜系统的框图。
图15B是说明图15A的摄像装置的结构的框图。
图15C是说明图15A的影像显示装置的结构的框图。
图16是说明图15A的内窥镜系统的工作方法的流程图。
图17是示出本发明的各实施方式的变形例的内窥镜系统的轴上设置的ID记录部的图。
图18是示出本发明的各实施方式的变形例的内窥镜系统的臂上设置的ID读取部的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面，参照附图对本发明的第1实施方式的内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法进行说明。
如图1所示，本实施方式的内窥镜系统100具有取得患者P的体腔内的图像的内窥镜主体1、保持内窥镜主体1并对操作者D针对内窥镜主体1的操作进行辅助的内窥镜保持装置3、以及具有显示由内窥镜主体1取得的图像的监视器5的影像显示装置7。
如图2所示，内窥镜主体1具有插入到患者P的体腔内的细长的大致圆筒形状的轴(插入部)10、设置在轴10的基端侧且由操作者D把持的操作部(主体操作部)20、以及具有对轴10的前端的视野进行摄像的摄像部15的摄像装置(图示省略)。
如图3所示，轴10能够经由在患者P的腹壁等体壁W上穿刺的套针9插入到体内。并且，通过由套针9支承轴10的长度方向的中途位置，能够以套针9为支点移动前端部。
并且，轴10在其前端部具有能够在与长度方向交叉的方向上弯曲的例如块构造的弯曲部11。弯曲部11由能够变更绕与长度方向正交的规定的各旋转轴的旋转角度的多个前端关节部13(在本实施方式中为4个。)构成。
这些前端关节部13能够通过马达(图示省略)的旋转驱动来变更绕各旋转轴的旋转角度。由此，能够使轴10的前端面朝向与长度方向交叉的方向。
在轴10的前端内置有摄像装置的摄像部15。摄像部15具有朝向轴10的前端面的前方的视野，通过弯曲部11的弯曲，视野的朝向与轴10的前端面的朝向一致地变化。
操作部20形成为比轴10粗的大致圆筒形状，在使轴10侧朝向前方的状态下，操作者D能够单手握持进行操作。在该操作部20上设有变更轴10的各前端关节部13的旋转角度的操纵杆(前端操作部)21、切换内窥镜主体1的操作模式的模式切换开关(切换部)23、显示操作模式的设定状态的状态显示指示器25。
如图4所示，操纵杆21配置在操作部20中的轴10侧，操作者D能够一边把持操作部20一边用拇指操作操纵杆21。该操纵杆21能够以与倾斜角度对应的角度来变更各前端关节部13的旋转角度。
并且，操纵杆21能够使轴10的弯曲部11向操作者D倾斜的方向弯曲。例如，如图5A和图5B所示，在以使轴10侧朝向前方的方式由操作者D握持操作部20的状态下，当使操纵杆21向操作部20的基端侧倾斜时，能够使轴10的前端部朝向上方弯曲。并且，当使操纵杆21向操作部20的前端侧倾斜时，能够使轴10的前端部朝向下方弯曲，当使操纵杆21向操作部20的宽度方向(左右)倾斜时，能够使轴10的前端部向左右弯曲。
如图5A和图5B所示，模式切换开关23配置在操作部20中的操纵杆21的相反侧的表面，操作者D能够一边把持操作部20一边用食指进行按压。该模式切换开关23例如能够切换为通常操作模式、记录操作模式(手动模式)和自动操作模式(自动恢复模式)这3个阶段。
例如，在通常操作模式中，当操作者D按压模式切换开关23时，在持续按压的期间内被切换为记录操作模式，当操作者D将手指离开时，切换为自动操作模式。然后，当自动操作模式完成时，模式切换开关23切换为通常操作模式。图6A示出操作者D持续按压模式切换开关23而切换为记录操作模式的状况，图6B示出操作者D使手指从模式切换开关23离开而切换为自动操作模式的状况。
状态显示指示器25配置在操作部20的前端中的与操纵杆21相同的表面。该状态显示指示器25按照通常操作模式、记录操作模式和自动操作模式而以不同形式进行点亮。例如，在通常操作模式中，左右双方点亮，在记录操作模式中，朝向轴10而使左侧点亮、右侧闪烁，在自动操作模式，朝向轴10而使右侧点亮、左侧闪烁。
如图7所示，内窥镜保持装置3具有支承内窥镜主体1的臂(保持架)30、以及控制臂30的控制装置50。
臂30具有保持内窥镜主体1的保持部31、以及支承保持部31且能够在与长度方向正交的方向上弯曲的支承部41。
在这些保持部31和支承部41中设有能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个臂关节部(保持架关节部)35、45A、45B、45C等，通过改变这些臂关节部35、45A、45B、45C等的旋转角度，能够变更内窥镜主体1的姿势和位置。
保持部31例如能够保持轴10的基端部和操作部20。如图8所示，该保持部31具有能够嵌合内窥镜主体1的轴10的贯通孔31a，能够通过螺钉33在长度方向和周方向上对与贯通孔31a嵌合的轴10进行定位固定。如图7所示，在保持部31中具有使与贯通孔31a嵌合的轴10绕摄像部15的光轴方向的旋转轴旋转的内窥镜旋转关节部(保持架关节部)35。
支承部41构成为从基端侧朝向前端侧依次交替连结有多个(在本实施方式中为3个)框架43A、43B、43C以及能够变更绕与臂30的长度方向正交的旋转轴的旋转角度的多个(在本实施方式中为3个)弯曲关节部(保持架关节部)45A、45B、45C。在配置在最前端的弯曲关节部45C上连接有保持部31，配置在最后端的框架43A安装在控制装置50上。
并且，在支承部41上设有多个线47，该多个线47的一端与保持部31的内窥镜旋转关节部35连接，另一端经由弯曲关节部45A、45B、45C而与控制装置50中收容的滑轮51连接。当通过滑轮51的旋转而使线47的张力变化时，能够使弯曲关节部45A、45B、45C的旋转角度变化而使支承部41向与长度方向交叉的方向弯曲，或者能够通过内窥镜旋转关节部35使轴10绕旋转轴旋转。
并且，支承部41具有能够绕沿着臂30的长度方向延伸的旋转轴旋转的臂旋转关节部(保持架旋转关节部)49，配置在最后端的框架43A经由臂旋转关节部49固定在控制装置50上。通过臂旋转关节部49，该支承部41能够以其旋转轴为中心使臂30在周方向上旋转。下面，统一示出内窥镜旋转关节部35、弯曲关节部45A、45B、45C和臂旋转关节部49时，称为臂关节部。
如图9所示，按照每个臂关节部35、45A、45B、45C、49，在臂驱动装置52中分别收容滑轮51、使臂关节部35、45A、45B、45C、49绕各旋转轴旋转的马达(旋转驱动部)53、将各马达53的旋转角度转换为电信号并作为臂角度信息(保持架角度信息)进行输出的编码器(信息输出部)55。在图9中，例示了配置在臂30上的弯曲关节部45A、45B、45C的马达53A、53B、53C和编码器55A、55B、55C(均为屈曲驱动用)。
控制装置50具有驱动各马达53和各编码器55的马达驱动器61、输出从马达驱动器61供给到马达53和编码器55的VCC(电源电压)的VCC供给部63、将从编码器55输出的臂角度信息从模拟信号转换为数字信号并进行输出的AD转换器65、记录每个臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息(编码器数据)的存储器(保持架角度记录部)67、以及经由马达驱动器61和存储器67等按照每个臂关节部35、45A、45B、45C、49对旋转角度的变更进行控制的CPU(Central Processing Unit、控制部)69。
在通常操作模式中，如图10A所示，CPU69停止从马达驱动器61供给送到马达53的VCC，另一方面，从马达驱动器61向编码器55供给VCC，但是，停止从编码器55输入臂角度信息(Input/Output打开。)。并且，在记录操作模式中，CPU69停止从马达驱动器61向马达53供给VCC，另一方面，从马达驱动器61向编码器55供给VCC，从编码器55输入臂角度信息并将其送到存储器67。
并且，在自动操作模式中，CPU69从马达驱动器61向马达53和编码器55供给VCC。并且，在自动操作模式中，CPU69按时间序列读出记录操作模式中记录在存储器67中的臂角度信息并将其从马达驱动器61送到马达53，并且，从编码器55输入臂角度信息并将其送到存储器67。
即，CPU69通过模式切换开关23从记录操作模式切换为自动操作模式时，通过马达驱动器61和马达53，按时间序列逆再现记录操作模式中记录在存储器67中的每个臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度的变化。由此，CPU69使内窥镜主体1的姿势和位置返回记录操作模式的初始状态。
接着，如图11的流程图所示，本实施方式的内窥镜系统的工作方法包括以下步骤：记录步骤SA3，记录与操作者D把持内窥镜主体1来变更内窥镜主体1的姿势和位置时的每个臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度有关的臂角度信息；以及自动恢复步骤SA8，根据记录步骤SA3中记录的臂角度信息，按时间序列逆再现每个臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度的变化，使内窥镜主体1的姿势和位置返回记录步骤SA3的初始状态。
参照图11的流程图对这样构成的内窥镜系统100的动作及其工作方法的作用进行说明。
在本实施方式的内窥镜系统100中，操作者D把持由臂30支承的内窥镜主体1进行操作。当操作者D移动内窥镜主体1时，保持部31的内窥镜旋转关节部35、支承部41的弯曲关节部45A、45B、45C和臂旋转关节部49的旋转角度绕各旋转轴变化，由此，能够通过臂30辅助变更内窥镜主体1的姿势和位置。
在通过该内窥镜系统100及其工作方法观察体腔内的期望位置时，首先，操作者D把持由臂30支承的内窥镜主体1，在通常操作模式中进行操作(步骤SA1)，如图12A所示，经由在患者P的腹壁等体壁W上穿刺的套针9将轴10插入到体内。然后，通过摄像部15对轴10的前端的前方的视野进行摄像。
接着，操作者D按压模式切换开关23而切换为记录操作模式(步骤SA2“是”)，一边持续按压模式切换开关23一边操作内窥镜主体1。例如，如图12B所示，操作者D将内窥镜主体1的轴10插入到体腔内的更深的位置，或者以套针9为支点而使轴10的前端部在与长度方向交叉的方向上移动，操作内窥镜主体1，以得到期望视野的图像。
在内窥镜保持装置3中，通过切换为记录操作模式，通过CPU69从马达驱动器61向编码器55供给VCC，在存储器67中记录从编码器55输出的各臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息(步骤SA3、记录步骤)。由此，将记录操作模式的开始时的各臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息作为原点，以一定时间间隔在存储器67中记录伴随各臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度的变化的臂角度信息。
此时，如图12B所示，当操作者D操作操纵杆21时，对轴10的各前端关节部13的旋转角度进行变更，弯曲部11以与操纵杆21的倾斜方向和倾斜角度对应的方向和角度进行弯曲。由此，不用移动轴10整体就能够使摄像部15的视野朝向期望方向，能够容易地确保组织的里侧和狭窄空间的视野。
接着，当体腔内的期望观察位置的摄像结束后，操作者D使手指从模式切换开关23离开而切换为自动操作模式(步骤SA4)，手从操作部20离开。在内窥镜保持装置3中，通过CPU69从马达驱动器61向马达53和编码器55供给VCC(步骤SA5)。
并且，通过CPU69，按时间序列读出记录操作模式中记录在存储器67中的臂角度信息(步骤SA6)。然后，按时间序列从马达驱动器61向马达53发送所读出的臂角度信息(步骤SA7)，根据臂角度信息对各马达53进行驱动(步骤SA8、自动恢复步骤)。
由此，如图12C所示，按时间序列逆再现记录操作模式中的每个臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度，内窥镜主体1沿着与操作者D进行手动操作时的移动轨迹相同的轨迹在相反方向上移动。然后，如图12D所示，在操作者D使手从操作部20离开的状态下，通过臂30，内窥镜主体1的姿势和位置返回记录操作模式开始时的初始状态。
当记录操作模式中记录在存储器67中的全部臂角度信息从马达驱动器61发送到马达53后(步骤SA9“是”)，操作模式被切换为通常操作模式(步骤SA10)。当切换为通常操作模式后，通过CPU69停止从马达驱动器61向马达53供给VCC(步骤SA11)。由此，基于内窥镜系统100及其工作方法的体腔内的期望位置的观察结束。
如以上说明的那样，根据本实施方式的内窥镜系统100及其工作方法，在操作者D手动操作内窥镜主体1并观察体腔内的期望位置后，通过自动控制，与操作者D的熟练度无关，使内窥镜主体1以与前进相同的移动轨迹返回原来的姿势和位置，能够再现性良好地得到稳定的视野。因此，在反复进行针对患部的接近位置与俯瞰位置之间的往复、或用于得到患部的侧面视野的侧面位置与正面位置之间的往复等内窥镜主体1的往复移动时，能够减轻操作者D的操作烦杂度，能够再现性良好地配置内窥镜主体1。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式的内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法进行说明。
如图13所示，本实施方式的内窥镜系统100与第1实施方式的不同之处在于，代替控制装置50，具有通过逆再现而自动恢复轴10的弯曲部11的形状变化的控制装置150。
下面，针对与第1实施方式的内窥镜系统100及其工作方法的结构相同的部分，标注相同标号并省略说明。
在臂驱动装置152中收容有按照轴10的每个前端关节部13改变绕各旋转轴的旋转角度的马达153A、153B、153C，以及将马达153A、153B、153C的旋转角度转换为电信号并作为臂角度信息进行输出的编码器155A、155B、155C。
控制装置150还具有驱动马达153A、153B、153C和编码器155A、155B、155C的马达驱动器161，输出供给到马达153A、153B、153C和编码器155A、155B、155C的VCC(电源电压)的VCC供给部163，将从编码器155A、155B、155C输出的前端角度信息从模拟信号转换为数字信号并发送到CPU69的AD转换器165，以及记录从CPU69送来的每个前端关节部13的前端角度信息(编码器数据)的存储器(前端角度记录部)167。
在通常操作模式中，CPU69还停止从马达驱动器161送到马达153A、153B、153C的VCC供给，另一方面，向编码器155A、155B、155C供给VCC，但是，停止从编码器155A、155B、155C输入前端角度信息。
并且，在记录操作模式中，CPU69停止从马达驱动器161向马达153A、153B、153C供给VCC，另一方面，从马达驱动器161向编码器155A、155B、155C供给VCC，从编码器155A、155B、155C输入前端角度信息并将其发送到存储器167。
并且，在自动操作模式中，CPU69从马达驱动器161向马达153和编码器155A、155B、155C供给VCC。并且，在自动操作模式中，CPU69按时间序列读出记录操作模式中记录在存储器167中的前端角度信息并将其从马达驱动器161发送到马达153A、153B、153C，并且，从编码器155A、155B、155C输入前端角度信息并将其送到存储器167。
即，CPU69通过模式切换开关23从记录操作模式切换为自动操作模式时，通过马达驱动器161和马达153A、153B、153C，按时间序列逆再现记录操作模式中记录在存储器167中的每个前端关节部13的旋转角度的变化。由此，包含轴10的弯曲部11的形状变化在内，CPU69使内窥镜主体1的姿势和位置返回记录操作模式的初始状态。
根据这样构成的本实施方式的内窥镜系统100，通过多个前端关节部13使轴10的前端在与光轴交叉的方向上屈曲，在容易地确保了组织的里侧和狭窄空间的视野的情况下，包含轴10的弯曲动作在内，与操作者D的熟练度无关，容易使内窥镜主体1返回原来的姿势和位置，能够再现性良好地得到稳定的视野。因此，在反复进行内窥镜主体1的往复移动时，能够进一步减轻操作者D的操作烦杂度，能够进一步再现性良好地配置内窥镜主体1。
上述各实施方式可以如下所述变形。
在上述各实施方式中，将操作模式切换为通常操作模式、记录操作模式、自动操作模式这3个阶段，但是，取而代之，作为第1变形例，如图14所示，也可以具有CPU69停止从马达驱动器61(161)向马达53(153)和编码器55(155)供给VCC的手动操作模式(非记录模式)。该情况下，能够通过模式切换开关23切换该非记录模式、通常操作模式、记录操作模式和自动操作模式即可。
由此，通过手动操作模式，能够抑制对臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的旋转角度进行变更的电力，并且，能够抑制存储器67、167的存储器容量。并且，操作者D把持操作部20，能够手动操作内窥镜主体1，而不受CPU69的影响。
(第3实施方式)
接着，对本发明的第3实施方式的内窥镜系统和内窥镜系统的工作方法进行说明。
本实施方式的内窥镜系统200与第2实施方式的不同之处在于，如图15A～图15C所示，代替控制装置150，具有如下的控制装置250：根据通过摄像部15进行摄像而得到的图像以及臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息和前端关节部13的前端角度信息，逆再现臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的旋转角度的变化，由此，自动恢复内窥镜主体1的姿势和位置。
下面，针对与第2实施方式的内窥镜系统100的结构相同的部分，标注相同标号并省略说明。
本实施方式的内窥镜系统200具备具有摄像部15的摄像装置210、以及对通过摄像装置210进行摄像而得到的图像进行处理并将其显示在监视器5中的影像显示装置7。
摄像装置210具有摄像部15、对摄像部15进行控制的摄像控制部211、将通过摄像部15进行摄像而得到的图像转换为影像信号的信号处理部213、对图像进行处理的图像处理部215、以及将由信号处理部213得到的影像信号发送到影像显示装置7的影像信号输出部217。由图像处理部213得到的图像信号被发送到CPU69。
影像显示装置7具有监视器5、输入从摄像装置210送来的影像信号的影像信号输入部221、对输入到影像信号输入部221的影像信号进行处理的信号处理部223、以及对监视器5进行控制的监视器控制部225。
控制装置250具有记录通过摄像部15进行摄像而得到的轴10的前端的视野的图像的图像存储器(图像记录部)251、以及对通过图像存储器251在记录操作模式中记录的图像和通过摄像部15在自动操作模式中取得的轴10的前端的视野的图像进行比较的图像判断部(图像比较部)253。图像判断部253例如对两个图像的亮度分布等特征进行比较。
CPU69经由图像判断部253将从图像处理部213送来的图像信号发送到图像存储器251。并且，在手动操作模式中，在通过图像判断部253判断为自动操作模式中取得的轴10的前端的视野的图像的特征与通过图像存储器251在手动操作模式中记录的图像的特征相差规定阈值以上的情况下，CPU69停止臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的旋转驱动的逆再现。
根据图16的流程图对这样构成的内窥镜系统200的动作进行说明。
在通过本实施方式的内窥镜系统200观察体腔内的期望位置时，首先，操作者D把持由臂30支承的内窥镜主体1，在通常操作模式中进行操作(步骤SA1)，将轴10插入到体腔内并切换为记录操作模式(步骤SA2“是”)。
在内窥镜保持装置3中，通过切换为记录操作模式，通过CPU69，在存储器67中记录伴随各臂关节部35、45A、45B、45C、49的旋转角度的变化而从编码器55输出的各臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息，在存储器167中记录伴随前端关节部13的旋转角度的变化而从编码器155输出的各前端关节部13的前端角度信息(步骤SA3、记录步骤)。
由此，将记录操作模式的开始时的各臂关节部35、45A、45B、45C、49的臂角度信息和各前端关节部13的前端角度信息作为原点，以一定时间间隔在存储器67中记录臂角度信息，并且，以一定时间间隔在存储器167中记录前端角度信息。
并且，与存储器67和存储器167中记录的臂角度信息和前端角度信息的各记录周期同步地，通过CPU69，在图像存储器251中记录由摄像部15取得并从图像处理部213送来的图像信号(步骤SB3)。
接着，当体腔内的期望观察位置的摄像结束、操作者D使手指从模式切换开关23离开而切换为自动操作模式时(步骤SA4)，通过CPU69，从马达驱动器61、161向马达53、153和编码器55、155供给VCC(步骤SA5)。然后，通过CPU69，按时间序列从图像存储器251中读出手动操作模式中记录的图像信号(步骤SB6)。
并且，通过CPU69，分别按时间序列读出记录操作模式中记录在存储器67和存储器167中的臂角度信息和前端角度信息(步骤SA6)。然后，通过图像判断部253对自动操作模式中取得的图像信号和记录操作模式中记录在存储器中的图像信号进行比较，判断这些图像信号的特征是否一致(步骤SB7)。
当通过图像判断部253判断为两个图像数据一致时，通过CPU69，按时间序列从马达驱动器61、161向臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13发送所读出的臂角度信息(步骤SA7)，根据臂角度信息对各马达53进行驱动，并且，根据前端角度信息对各马达153进行驱动(步骤SA8、自动恢复步骤)。
由此，按时间序列逆再现记录操作模式中的臂关节部35、45A、45B、45C、49和每个前端关节部13的旋转角度的变化。然后，内窥镜主体1沿着与操作者D进行手动操作时的移动轨迹相同的轨迹在相反方向上移动，通过臂30使内窥镜主体1的姿势和位置返回记录操作模式开始时的初始状态。
当记录操作模式中记录在存储器67和存储器167中的全部臂角度信息和前端角度信息从马达驱动器61、161发送到马达53、153后(步骤SA9“是”)，模式切换开关23切换为通常操作模式(步骤SA10)。另一方面，当未从马达驱动器61、161将全部臂角度信息发送到马达53、153的情况下，返回步骤SB6。
当切换为通常操作模式后，通过CPU69，停止从马达驱动器61、161向马达53、153供给VCC(步骤SA11)。由此，基于内窥镜系统200及其工作方法的体腔内的期望位置的观察结束。
另一方面，在步骤SB7中，在通过图像判断部253判断为两个图像数据相差规定阈值以上的情况下，通过CPU69将操作模式切换为通常操作模式(步骤SA10)，停止从马达驱动器61、161向马达53、153供给VCC。由此，臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的旋转驱动的逆再现停止。
如以上说明的那样，根据本实施方式的内窥镜系统200，在自动操作模式中取得的轴10的前端的视野的图像与记录操作模式中记录的图像不一致的情况下，CPU69停止臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的旋转驱动的逆再现，由此，即使在记录操作模式与自动操作模式之间体腔内的环境或其他处置器械的状态等发生了变化，也能够防止轴10与处置器械等接触。
上述各实施方式可以如下所述变形。
例如，如图17所示，多个内窥镜主体1也可以具有ID记录部219，该ID记录部219记录与臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的种类、数量和位置对应的个体信息。
并且，如图18所示，臂30也可以具有识别所支承的内窥镜主体1的个体信息的ID读取部(识别部)239。而且，CPU69也可以根据通过ID读取部239识别出的ID记录部219的个体信息，对臂关节部35、45A、45B、45C、49和每个前端关节部13的旋转角度的变更进行控制。
该情况下，ID记录部219配置在轴10的外周面中的由保持部31保持的位置即可。
并且，ID读取部239例如采用非接触RFID(Radio Frequency IDentification)，配置在保持部31的贯通孔31a中的与所保持的轴10的ID记录部219相面对的位置即可。
由此，当将内窥镜主体1的轴10插入到臂30的保持部31的贯通孔31a中时，通过ID读取部239从ID记录部219识别每个内窥镜主体1的个体信息，通过CPU69，根据该个体信息对臂关节部35、45A、45B、45C、49和每个前端关节部13的旋转角度的变更进行控制。因此，能够通过CPU69按照每个内窥镜主体1进行与臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的种类、数量和位置对应的操作。
在本变形例中，例示了与臂关节部35、45A、45B、45C、49和前端关节部13的种类、数量和位置对应的个体信息进行说明，但是，个体信息不限于此。
以上参照附图详细叙述了本发明的实施方式，但是，具体结构不限于该实施方式，还包含不脱离本发明主旨的范围内的设计变更等。例如，不限于将本发明应用于上述各实施方式和变形例，也可以应用于适当组合了这些实施方式和变形例而得到的实施方式，没有特别限定。
在上述各实施方式中，作为保持架，例示了臂30进行说明，但是，保持架只要支承内窥镜主体1，具有能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个保持架关节部，通过改变这些保持架关节部的旋转角度来变更内窥镜主体1的姿势和位置即可，也可以是不具有臂形状的结构。并且，作为保持架关节部，例示了臂关节部35、45A、45B、45C、49进行说明，但是，保持架关节部的种类和数量不限于此。
标号说明
1：内窥镜主体；10：轴(插入部)；13：前端关节部；15：摄像部；20：操作部(主体操作部)；21：操纵杆(前端操作部)；23：模式切换开关(切换部)；35：内窥镜旋转关节部(保持架关节部)；30：臂(保持架)；45A、45B、45C：弯曲关节部(保持架关节部)；49：臂旋转关节部(保持架旋转关节部)；53、153：马达(旋转驱动部)；57、157：编码器(信息输出部)；67：存储器(保持架角度记录部)；69：CPU(控制部)；100、200：内窥镜系统；167：存储器(前端角度记录部)；251：图像存储器(图像记录部)；253：图像判断部(图像比较部)；239：ID读取部(识别部)；SA3：记录步骤；SA8：自动恢复步骤。

Claims (7)

1.一种内窥镜系统，该内窥镜系统具有：
内窥镜主体，其具有插入到体腔内的细长的插入部、设置在该插入部的基端侧且能够由操作者把持的主体操作部、对所述插入部的前端的视野进行摄像的摄像部；
保持架，其支承该内窥镜主体，具有能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度的多个保持架关节部，通过改变这些保持架关节部的旋转角度，能够变更所述内窥镜主体的姿势和位置；
保持架角度记录部，其记录与每个所述保持架关节部的旋转角度有关的保持架角度信息；
控制部，其按照每个所述保持架关节部对旋转角度的变更进行控制；以及
切换部，其对手动模式和自动恢复模式进行切换，其中，在该手动模式中，操作者把持所述主体操作部而变更所述内窥镜主体的姿势和位置，在该自动恢复模式中，通过所述控制部变更所述内窥镜主体的姿势和位置，
在通过该切换部从所述手动模式切换为所述自动恢复模式的情况下，所述控制部根据所述手动模式中记录在所述保持架角度记录部中的所述保持架角度信息，按时间序列逆再现每个所述保持架关节部的旋转角度的变化，使所述内窥镜主体的姿势和位置返回所述手动模式的初始状态，
所述内窥镜主体还具有：多个前端关节部，它们设置在所述插入部的前端部，能够变更绕与所述插入部的长度方向交叉的规定的各旋转轴的旋转角度；以及前端操作部，其通过所述操作者的操作来变更每个所述前端关节部的旋转角度，
所述内窥镜系统还具有记录前端角度信息的前端角度记录部，其中，该前端角度信息与通过该前端操作部变更的每个所述前端关节部的旋转角度的时间序列变化有关，
在通过所述切换部从所述手动模式切换为所述自动恢复模式的情况下，所述控制部根据所述手动模式中记录在所述前端角度记录部中的所述前端角度信息，与每个所述保持架关节部的旋转角度的变化的逆再现同步地，按时间序列逆再现每个所述前端关节部的旋转角度的变化，使所述插入部的角度返回所述手动模式的初始状态。
2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，
所述多个保持架关节部包括：多个弯曲关节部，它们能够绕与所述保持架的长度方向交叉的所述旋转轴旋转；保持架旋转关节部，其能够绕沿着所述保持架的长度方向延伸的所述旋转轴旋转；以及内窥镜旋转关节部，其使所述插入部绕沿着所述摄像部的光轴延伸的所述旋转轴旋转。
3.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，
所述保持架关节部具有绕所述旋转轴进行旋转驱动的旋转驱动部、以及输出该旋转驱动部的所述保持架角度信息的信息输出部，
所述控制部在所述手动模式中停止所述旋转驱动部的控制，在所述自动恢复模式中停止从所述信息输出部输出所述保持架角度信息。
4.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，
所述切换部停止所述控制部对各所述保持架关节部的控制，并且停止所述保持架角度记录部对所述保持架角度信息的记录，将操作者把持所述主体操作部而变更所述内窥镜主体的姿势和位置的非记录模式切换为所述手动模式和所述自动恢复模式。
5.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中，
所述内窥镜系统具有：
图像记录部，其记录通过所述摄像部进行摄像而得到的所述前端的视野的图像；以及
图像比较部，其对通过该图像记录部在所述手动模式中记录的所述图像和通过所述摄像部在所述自动恢复模式中取得的所述前端的视野的图像进行比较，
在通过该图像比较部判断为所述自动恢复模式中取得的所述前端的视野的图像的特征与通过所述图像记录部在所述手动模式中记录的所述图像的特征相差规定阈值以上的情况下，所述控制部停止所述保持架关节部的旋转角度的变化的逆再现。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，
所述保持架关节部的种类、数量和/或位置不同的多个所述内窥镜主体具有与所述保持架关节部的种类、数量和/或位置对应的个体信息，
所述保持架具有识别所支承的所述内窥镜装置的个体信息的识别部，
所述控制部根据通过所述识别部识别出的所述个体信息，对每个所述保持架关节部的旋转角度的变更进行控制。
7.一种在内窥镜系统中控制保持架的控制方法，该内窥镜系统通过具有多个保持架关节部的保持架支承内窥镜主体，所述内窥镜系统的控制部进行控制以改变所述保持架关节部的旋转角度，能够变更所述内窥镜主体的姿势和位置，其中所述保持架关节部能够变更绕规定的各旋转轴的旋转角度，其中，所述控制方法包括以下步骤：
记录步骤，记录保持架角度信息，该保持架角度信息与操作者把持所述内窥镜主体而变更了所述内窥镜主体的姿势和位置时的每个所述保持架关节部的旋转角度的时间序列变化有关；以及
自动恢复步骤，根据通过该记录步骤记录的所述保持架角度信息，按时间序列逆再现每个所述保持架关节部的旋转角度的变化，使所述内窥镜主体的姿势和位置返回所述记录步骤的初始状态。
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