JP2004275203A

JP2004275203A - 内視鏡保持装置

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Publication number: JP2004275203A
Application number: JP2003066657A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shioda; 敬司塩田; Kazuhito Nakanishi; 一仁中西; Masakazu Mizoguchi; 正和溝口
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP4426770B2

Abstract

【課題】この発明は、斜視角の異なる内視鏡の観察視野の調整を簡便にして容易に実現し得、且つ、使い勝手の向上を図り得るようにした内視鏡保持装置
【解決手段】内視鏡１１、１１１の被検体に対する観察視野方向と、互いに直交する３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と操作手段の入力に基づいてＸ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１の３軸方向の移動を制御して、内視鏡１１の観察視野とジョイスティックスイッチ１６の操作方向とが一致するように構成した。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば医療分野における眼科、脳神経外科等の各種の手術に供する内視鏡を設置するのに用いられる内視鏡保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内視鏡外科の分野においては、内視鏡を術部に対応して固定配置し、内視鏡を移動調整しながらて術部の処置を施す方法が採られている。このような内視鏡は、いわゆる三次元的に移動調整可能な保持手段を介して固定配置され、その固定手段を駆動制御することにより、内視鏡の観察視野が所望の術部に対向されるように構成されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
ところが、上記保持手段では、内視鏡の使用形態として、手術等の際に斜視角の異なる内視鏡を交換式に使用する場合、内視鏡の斜視角に応じて観察視野の駆動方向が異なるために、その観察視野調整が非常に煩雑となり、使い勝手が劣るという不都合を有する。
【０００４】
また、手術用顕微鏡の分野においては、顕微鏡本体の観察視野を、電動式に調整する視野移動機構が設けられる。このような手術用顕微鏡は、その観察方向が視野移動機構の駆動方向と一致しない場合があり、その方向のずれ量を、考慮して操作部を操作することが必要となる。
【０００５】
そこで、手術用顕微鏡にあっては、その観察方向と、視野移動機構の駆動方向とのずれ量を、センサで検出して、その検出値に基づいて操作部の操作方向と、実際の視野の移動方向を一致させるように視野移動機構の駆動方向を制御する構成のものも出現されている（特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、上記手術用顕微鏡では、鏡体を保持する保持手段の状態を検出し、その検出結果に基づいて駆動方向を補正する構成のために、例えば術者の立ち位置や、操作部の配置位置に拘束を受けるために、その使い勝手が劣るという不都合を有する。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２９８０１３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６―２３０２８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の技術のうち前者の内視鏡の保持手段では、使用形態が斜視角の異なる内視鏡を交換式に使用するために、その斜視角に対応した観察視野調整が必要そなり、術者の負担が大であるという不都合を有する。
【００１０】
また、後者にあっては、術者の立ち位置に拘束を受けるために、その使い勝手が劣るという不都合を有する。
【００１１】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、斜視角の異なる内視鏡の観察視野の調整を簡便にして容易に実現し得、且つ、使い勝手の向上を図り得るようにした内視鏡保持装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被検体を観察する内視鏡と、前記内視鏡を三次元的に移動調整自在に保持する保持手段と、前記内視鏡を前記保持手段に対して互いに直交する３軸方向に移動する移動手段と、前記内視鏡の観察視野を移動するために前記移動手段を操作する操作手段と、前記内視鏡の前記被検体に対する観察視野方向と前記３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と前記操作手段の入力に対応して前記移動手段を駆動して前記内視鏡の移動を制御する制御手段と、を備えて内視鏡保持装置を構成した。
【００１３】
上記構成によれば、内視鏡の被検体に対する観察視野方向と、互いに直交する３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と操作手段の入力に基づいて移動手段を駆動して内視鏡の移動を制御していることにより、内視鏡の観察視野と操作手段の操作方向とが一致される。従って、操作手段の操作方向が内視鏡の観察視野に対応されるため、立ち位置に影響を受けることなく、内視鏡の斜視角に応じた観察視野の調整が可能となり、術者の使い勝手の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る内視鏡保持装置を示すもので、スタンド１は、図示しない床面に対して移動可能なベース２上に立設される。スタンド１は、その先端部に第１のアーム３の一端部が軸Ａ回りに回動自在に配され、この第１のアーム３の他端部には、第２のアーム４の中間部が軸Ｂ回りに回動自在に配される。この第２のアーム４の一端部には、第３のアーム５の一端部が軸Ｃ回りに回動自在に配される。そして、この第３のアーム５の他端部には、第４のアーム６の一端部が同軸上の軸Ｄ回りに回動自在に配される。
【００１６】
第４のアーム６には、その他端部の周壁にボールジョイント機構を構成するボール８が軸Ｅ回りに自在状に配され、このボール８には、ハウジング９が取り付けられる。このハウジング９には、把持部１０が設けられ、この把持部１０には、内視鏡１１の中間部が着脱自在に取り付けられる。そして、この内視鏡１１の一端部には、ＴＶカメラヘッド１２が取り付けられる。ＴＶカメラヘッド１２は、内視鏡１１で取り込んだ観察像を撮影する。
【００１７】
ＴＶカメラヘッド１２には、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１３が接続され、このＣＣＵ１３には、ＴＶモニター１４が接続される。ＴＶカメラヘッド１２は、ＣＣＵ１３を介して駆動制御され、内視鏡１１でとらえた観察像を撮影すると、該観察像がＣＣＵ１３を介してＴＶモニター１４に表示される。
【００１８】
また、上記スタンド１の近傍には、操作用のフットスイッチ部１５が配される。このフットスイッチ部１５には、例えば上記内視鏡１１のＴＶモニター１４上での観察視野を上下方向及び左右方向に移動するための４方向スイッチを有するジョイスティックスイッチ１６が操作自在に設けられる。
【００１９】
さらに、上記スタンド１には、制御用電磁弁１９が内装される（図２参照）。この電磁弁１９には、エアホース１７の一端が接続され、その制御信号入力端には、エアブレーキ制御回路１８を介してスイッチ２０が接続される。そして、電磁弁の出力端には、軸駆動用の第１乃至第５のエアブレーキが接続される。
【００２０】
上記スイッチ２０は、上記ハウジング９に配され、その切り換え操作に連動してエアブレーキ制御回路１８を介して上記電磁弁１９を制御し、上記エアホース１７からのエアーを第１乃至第５のエアブレーキ１８１〜１８５に選択的に供給して上記第１乃至第４のアーム３〜６の各軸Ａ〜Ｃ回り及びボール８の軸Ｅ回りの固定解除を実行する。
【００２１】
ここで、上記内視鏡１１を互いに直交する３軸回りに移動する視野移動機構について説明する。
【００２２】
即ち、上記ハウジング９には、Ｘ軸ハウジング２１、Ｙ軸ハウジング２２及びＺ軸ハウジング２３が配され、そのうちＸ軸ハウジング２１が上記ボールジョイント機構を構成するボール８が一体的に設けられる。Ｘ軸ハウジング２１には、Ｘ軸モーター２１１が取付けられ、このＸ軸モーター２１１のモーター軸には、ピニオンギア２１２が取付けられる。そして、ピニオンギア２１２は、Ｘ軸ラックギア２１３に噛合自在に噛合される。このＸ軸ラックギア２１３は、上記Ｘ軸ハウジング２１に設けられたスリット２１４にＸ軸方向に摺動可能に取付けられる。従って、Ｘ軸モーター２１１が時計回りに駆動されると、Ｘ軸ラックギア２１３は、Ｘ軸ハウジング２１のスリット２１４に沿って図３の矢印Ｘ方向に移動される。
【００２３】
Ｘ軸ラックギア２１３には、上記Ｙ軸ハウジング２２が取付けられる。Ｙ軸ハウジング２２には、Ｙ軸モーター２２１が取付けられ、このＹ軸モーター２２１のモーター軸には、ピニオンギア２２２が取付けられている。このピニオンギア２２２には、Ｙ軸ラックギア２２３が噛合される。Ｙ軸ラックギア２２３は、上記Ｘ軸ラックギア２１３と略直交して配される。
【００２４】
Ｙ軸ラックギア２２３は、Ｙ軸ハウジング２２に設けられたスリット２２４に矢印Ｙ方向に摺動可能に取付けられ、上記Ｙ軸モーター２２１が時計回りに駆動されると、Ｙ軸ハウジング２２のスリット２２４に沿って図３中の矢印Ｙ方向に移動される。
【００２５】
また、Ｙ軸ラックギア２２３には、上記Ｚ軸ハウジング２３が取付けられる。Ｚ軸ハウジング２３には、Ｚ軸モーター２３１が取付けられ、このＺ軸モーター２３１のモーター軸には、ピニオンギア２３２が取付けられる。ピニオンギア２３２には、Ｚ軸ラックギア２３３が噛合される。このＺ軸ラックギア２３３は、上記Ｙ軸ラックギア２２３及び上記Ｘ軸ラックギア２１３と略直交して配される。
【００２６】
Ｚ軸ラックギア２３３は、上記Ｚ軸ハウジング２３に設けられたスリット２３４に矢印Ｚ方向に摺動可能に取付けられ、上記Ｚ軸モーター２３１が時計回りに駆動されると、上記Ｚ軸ハウジング２３のスリット２３４に沿って図３の矢印Ｚ方向に駆動される。
【００２７】
また、上記Ｚ軸ラックギア２３３には、上記把持部１０が設けられる。この把持部１０の内視鏡把持方向は、図３の矢印Ｚ方向と一致され、上記内視鏡１１が選択的に挿着される。
【００２８】
上記把持部１０には、内視鏡１１の回転方向を検出するエンコーダ２４が内蔵される。このエンコーダ２４は、図４に示すように例えば上記スタンド１に内蔵される駆動方向演算部２５に接続され、この駆動方向演算部２５には、上記フットスイッチ部１５のジョイスティックスイッチ１６がケーブル１６１を介して接続される。
【００２９】
また、駆動方向演算部２５には、内視鏡斜視角設定部２６及び観察方向設定部２７が接続される。そして、駆動方向演算部２５の出力端には、モータ駆動部２８が接続され、モータ駆動部２８には、上記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１がそれぞれ接続される。
【００３０】
上記観察方向設定部２７は、例えば図５に示すように上記ハウジング９に操作自在に配され、その操作方向を調整することにより、術者１００の観察方向（立ち位置）が選択的に設定可能となっている。
【００３１】
ここで、観察方向（立ち位置）、内視鏡別の観察視野との関係について図６を参照して説明する。即ち、術者１００と内視鏡１１との関係は、術者１００の観察方向（立ち位置）が設定されると、直視型の内視鏡１１の場合、観察視野Ａとなり、図７（ａ）に示すようにＴＶモニター１４の二軸が、上記３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のＸ軸及びＹ軸方向に対応される。そして、斜視型、例えば９０°の場合には、内視鏡１１が９０°間隔でＢ方向、Ｃ方向に向くと、その観察視野がＢ、Ｃに変化され、ＴＶモニター１４の二軸が、Ｙ軸及びＺ軸（図７（ｂ）参照）、Ｘ軸及びＺ軸（図７（ｃ）参照）に対応される。直視型の内視鏡１１で紙面垂直方向（Ｄ方向）に向くと、観察視野がＤに変化され、ＴＶモニター１４の二軸がＸ軸及びＹ軸（図７（ｄ）参照）に対応される。
【００３２】
上記構成において、視野操作手順について、図８を参照して説明する。先ず、術者１００は、観察方向設定部２７を操作して観察方向（立ち位置）を設定する（ステップＳ１）。例えば、術者１００の観察方向がハウジング９のＹ軸と平行の方向からの観察であることを設定する。続いて、ステップＳ２において、所望の斜視角を有した内視鏡１１を把持部１０に挿着する。そして、術者１００は、内視鏡斜視角設定部２６を選択的に操作して挿着した内視鏡１１の斜視を設定する。
【００３３】
ここで、例えば直視の内視鏡１１の場合には、図９（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｘ軸及びＹ軸に対して図９（ｂ）に示す関係を有する。ここで、術者の観察方向は、紙面の左方向からとすると、ハウジング９の視野移動方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と同じ方向となる。
【００３４】
続いて、ステップＳ３に移行してハウジング９のスイッチ２０を操作する。すると、このスイッチ２０の操作信号は、エアブレーキ制御回路１８に出力され、このエアブレーキ制御回路１８から電磁弁１９に開放信号が出力される。ここで、電磁弁１９は、エアホース１７から供給される圧縮空気をエアブレーキ１８１〜１８５に選択的に供給する。これにより、エアブレーキ１８１〜１８５は、固定状態から解除状態に移行されて、第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８の軸Ａ〜軸Ｅがフリーの状態に設定され、その第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８を移動させて、内視鏡１１を観察したい所望の位置に移動させる。ここで、上記エアブレーキ１８１〜１８５への圧縮空気の供給が断たれ、固定状態に切り換えられて第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８がロックされる。
【００３５】
そして、ステップＳ４において、術者１０は、上記内視鏡１１を回転させ、例えばＴＶモニター１４の画面上が奥、画面下が手前になるように設定し、図示しないスイッチを操作してエンコーダ２４を基準値（＝０）に設定する（ステップＳ５）。このエンコーダ２４は、以後、内視鏡１１の回転角を基準値（＝０）より検出して回転角情報を駆動方向演算部２５に出力する（ステップＳ６）。
【００３６】
ここで、術者１００は、処置を進めるために電動で観察視野を、ＴＶモニター１４の画像（図９（ｂ）に示す）を見ながら、例えば、視野を上方向に移動するようにフットスイッチ部１５のジョイスティックスイッチ１６を操作して移動させる。すると、ジョイスティックスイッチ１６の操作信号は、駆動方向演算部２５に伝達される。
【００３７】
駆動方向演算部２５は、エンコーダ２４、内視鏡斜視角設定部２６及び観察方向設定部２７の状態に応じて駆動方向を設定する。即ち、術者１００の観察方向から視野を上方向に動かす場合には、Ｙ軸モーター２２１を反時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｙ軸モーター２２１が反時計回りに駆動され、Ｙ軸ラックギア２２３は、図３のＹ−方向（術者１００から遠ざかる方向）に移動される。従って、ＴＶモニター１４上では、視野が上方向に移動される。
【００３８】
同様に、術者１０が視野を左方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作した場合、駆動方向演算部２５は、Ｘ軸モーター２１１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｘ軸モーター２１１は、時計方向に駆動され、Ｘ軸ラックギア２１３が図３のＸ＋方向（術者１００から見て左方向）に移動される。これにより、内視鏡１１は、ＴＶモニター１４上でも視野が左方向に移動される。すると、内視鏡１１の観察像は、上述したようにＴＶカメラヘッド１２で撮影され、ＣＣＵ１３を介してＴＶモニター１４に表示される。ここで、術者１００は、ＴＶモニタ１４に表示される観察像を観察しながら術部の処置を行う。
【００３９】
次に、術者１００は、術部手前側を観察する場合、先ず、上記把持部１０から直視型の内視鏡１１を引き抜き、斜視角９０°を有する内視鏡１１１を把持部１０に挿着する。この使用形態では、先ず、術者１００が、内視鏡斜視角設定部２６により内視鏡１１１の斜視角が９０°であることを設定する。この内視鏡１１の場合、内視鏡１１１と被検体の術部とは、図１０（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対する関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｘ軸及びＺ軸に対して図１０（ｂ）に示す関係を有する。
【００４０】
この使用形態では、例えば、術者１００が手を右に動かすと、ＴＶモニター１４の画像上、手が左方向に動くために、術者１００はＣＣＵ１３に設けられた図示しない画像反転機能スイッチを操作し、画像を鏡像に反転する。これにより、ＴＶモニター１４の画像は、図１０（ｂ）に示すように設定され、この画像を観察しながら処置が行われる。そして、術者１００が視野を上方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作した場合、駆動方向演算部２５は、Ｚ軸モーター２３１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｚ軸モーター２３１は、時計方向に駆動され、Ｚ軸ラックギア２３３が図３にＺ＋方向に移動されることにより、ＴＶモニター１４上において観察視野が上方向に移動される。
【００４１】
また、術者１００は、術部の左側方向を観察する場合、内視鏡１１１を時計回りに９０°回転させる。この回転量は、エンコーダ２４により検出され、この検出信号が駆動方向演算部２５に入力される。この場合、内視鏡１１１と被検体の術部とは、図１１（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対する関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｙ軸及びＺ軸に対して図１１（ｂ）に示す関係を有する。そこで、術者１００は、処置しやすい方向に位置するため、紙面の手前方向に位置を移動し、その旨を観察方向設定部２７により設定する。
【００４２】
この使用形態では、術者１００の手の動く方向とＴＶモニター１４上で画像の動く方向を合わせるため、ＣＣＵ１３の上記画像反転機能スイッチ（図示せず）を操作し、画像を鏡像から通常の画像へ戻す。これにより、術者１００が視野を左方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作すると、駆動方向演算部２５は、Ｙ軸モーター２２１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。すると、Ｙ軸モーター２２１は、時計方向に駆動され、Ｙ軸ラックギア２２３が図３のＹ＋方向に移動される。これにより、ＴＶモニター１４において、観察視野が左方向に移動される。
【００４３】
その他の方向に関しては、例えば図１２に示すように内視鏡１１、１１１の斜視角度、内視鏡１１、１１１のハウジング９に対する回転角度及び術者の観察方向の３っの要素により、ＴＶモニター１４上での観察視野方向が一義的に決定される。
【００４４】
このように、上記内視鏡保持装置は、内視鏡１１、１１１の被検体に対する観察視野方向と、互いに直交する３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と操作手段の入力に基づいてＸ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１の３軸方向の移動を制御して、内視鏡１１の観察視野とジョイスティックスイッチ１６の操作方向とが一致するように構成した。これによれば、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向が内視鏡１１の観察視野に対応されるため、内視鏡１１の斜視角に応じた観察視野の調整が可能となり、術者１００の使い勝手の向上を図ることができる。
【００４５】
即ち、内視鏡１１、１１１の斜視方向も含めた観察方向に応じて、自動的に観察視野方向を補正する補正手段を備えていることにより、観察方向と観察視野方向の違和感が無く、手術を効率的に実行することが可能となる。また、内視鏡１１、１１１の斜視角、回転角度及び術者１００の観察方向を気にすることなく観察視野の移動が行えるため容易に視野移動を行うことができ、手術時間の短縮化が図れる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、ＴＶモニター１４に映し出される画像の方向と実際の操作方向を合わせるために、術者１００が手動で鏡像と通常の像の切換えを実施したが、これを半自動とするように構成することも可能である。
【００４７】
例えば、９０°の斜視角の内視鏡１１１を使用する使用形態にあっては、手前観察をする場合、鏡像、前方観察をする場合、通常の像となるので、内視鏡１１の斜視角（直視の場合、鏡像は不要のため斜視を検出した場合）、回転角度と術者の観察方向の「ずれ」を検出又は設定により識別することができるため、その識別に応じて自動的に画像を鏡像、通常の像とに切り換えるように構成してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、斜視角が９０°の内視鏡を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図１３に示すように斜視角３０°の内視鏡１１ａを用いて構成することも可能である。この場合、ハウジング９の把持部１０に配した斜視角３０°の内視鏡１１ａは、その観察視野が図１４に示すように被検出面に対して直交するようにＸ軸及び（（１／２）・Ｚ）−（（√３／２）・Ｙ）軸の関係で移動が制御される。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図１５乃至図１９は、この発明の第２の実施の形態に係る内視鏡保持装置を示すもので、上記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。但し、図１５乃至図１９においては、前記図１乃至図４と同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
即ち、前記ハウジング９に配された把持部１０には、図１５に示すように内視鏡挿通部１０１の一方端に内視鏡選択用の第１及び第２の凹部１０２，１０３が所定の間隔（例えば内視鏡挿通部１０１に対して約９０°の間隔）を有して設けられ、この第１及び第２の凹部１０２，１０３には、検出用の第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１が配される（図１８参照）。この把持部１０の内視鏡挿通孔１０１には、直視の内視鏡１１（図１６参照）あるいは斜視の内視鏡１１１（例えば９０°斜視内視鏡）（図１７参照）の一方が選択的に挿着され、図示しない固定ツマミを用いて所定の位置に位置決めされて取付けられる。
【００５１】
このうち直視の内視鏡１１には、その鏡体にリング状の第１のガイド部材３２が回動自在に嵌装され、この第１のガイド部材３２には、被検出用の突部３２１が上記把持部１０の第１の凹部１０２に対応して設けられる。この第１のガイド部材３２は、直視の内視鏡１１が把持部１０の内視鏡挿通部１０１に挿着されると、その突部３２１が把持部１０の第１の凹部１０２に収容され、上記第１のマイクロスイッチ３０のみをオンさせる。
【００５２】
また、斜視の顕微鏡１１１には、リング状の第２のガイド部材３３が回動自在に嵌装され、この第２のガイド部材３３には、第１及び第２の突部３３１，３３２が上記把持部１０の第１及び第２の凹部１０２，１０３に対応して設けられる。第２のガイド部材３３は、斜視の内視鏡１１１が把持部１０の内視鏡挿通部１０１に挿着されると、その第１及び第２の突部３３１，３３２が把持部１０の第１及び第２の凹部１０２，１０３に略同時に収容され、その収容状態で、第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１の双方をオンさせる。
【００５３】
上記第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１は、図１８に示すように駆動方向演算部３４が接続され、この駆動方向演算部３４には、前記モータ駆動部２８を介して前記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１が接続される。この駆動方向演算部３４は、例えば前記スタンド１に内蔵され、観察方向、内視鏡先端位置及びハウジング位置検出用のナビゲーション装置３５の出力端が接続される。
【００５４】
ナビゲーション装置３５は、例えば図１９に示すように赤外線を受光する複数の撮像素子を有するデジタイザ３５１と、その受光信号を解析し、ＬＥＤ発光部が配された部位との相対位置の検出を算出するワークステーション（以下、ＷＳ）３５２で構成される。ＷＳ３５２の出力端は、上記駆動方向演算部３４に接続される。
【００５５】
一方、上記ハウジング９には、例えば３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に配した第１のＬＥＤ発光部３５３が設けられ、上記内視鏡１１，１１１に組付けられるＴＶカメラヘッド１２には、同様に３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に配した第２のＬＥＤ発光部３５４が設けられる。そして、術者１００には、同様に３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に設けた第３のＬＥＤ発光部３５５が、例えばメガネに取り付けられて設けられる。
【００５６】
上記第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５は、図示しない駆動制御部を介して駆動されて赤外線を発光する。すると、この第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５から発光された赤外線は、上記ナビゲーション装置３５のデジタイザ３５１により撮像される。デジタイザ３５１は、撮像した第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像を画像解析して、その解析情報をＷＳ３５２に出力する。ＷＳ３５２は、デジタイザ３５１から送られてきた第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像の解析情報に基づいてハウジング９の位置・姿勢情報、内視鏡１１，１１１の回転方向、術者１００の立ち位置の各々の相対位置を算出し、これらの算出情報をナビゲーション情報として駆動方向演算部３４に出力する
上記構成において、直視の内視鏡１１を用いて観察する場合には、内視鏡１１の図示しない接眼部にＴＶカメラヘッド１２を組付け、把持部１０の挿通部１０１に挿通し、上記固定ツマミ（図示せず）を操作して該内視鏡１１を把持部１０に固定する。この際、内視鏡１１の第１のガイド部材３２は、その突部３２１が把持部１０の第１の凹部１０２に挿入され、第１のマイクロスイッチ３０をオンさせる。ここで、把持部１０の第２の凹部１０３には、何も挿入されないことで、第２のマイクロスイッチ３１がオフ状態に保たれる。
【００５７】
一方、斜視の内視鏡１１１を使用する場合には、斜視の内視鏡１１１を把持部１０の挿通部１０１に挿通し、上記固定ツマミ（図示せず）を同様に操作して把持部１０に固定する。この際、第２のガイド部材３３は、その第１の突部３３１が把持部１０の第１の凹部１０２に収容され、その第２の突部３３２が把持部１０の第２の凹部１０３に収容される。ここで、第２のガイド部材３３の第１及び第２の突部３３１、３３２は、第１及び第２のマイクロスイッチ３０、３１をオンさせ、この第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１からのオン信号が駆動方向演算部３４に入力される。
【００５８】
同時に、上記第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５は、図示しない駆動制御部を介して駆動されて赤外線を発光させる。すると、この第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５で発光された赤外線は、デジタイザ３５１により赤外線画像として撮像される。デジタイザ３５１は、検出した第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像を解析し、その解析情報をＷＳ３５２に出力する。ＷＳ３５２は、デジタイザ３５１から送られてきた各解析情報に基づいてハウジング９の位置・姿勢情報、内視鏡の回転方向、術者１００の立ち位置の各々の相対位置を算出し、ナビゲーション情報として駆動方向演算部３４に出力する。
【００５９】
駆動方向演算部３４は、第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１からのオン信号に応動して内視鏡１１１の斜視角を検出し、該斜視角情報と、上記ＷＳ３５２からのナビゲーション情報、及びジョイスティックスイッチ１６の操作に対応した制御信号を生成してモータ駆動部２８に出力する。モータ駆動部２８は、入力した制御信号に基づいて駆動信号を生成して上記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１１の観察視野を制御する。
【００６０】
また、上記駆動方向演算部３４は、例えば前記図１２に示した条件で、同様のナビゲーション処理が施されて上記ＷＳ３５２からのナビゲーション情報と、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向に対応して制御信号を生成し、該制御信号をモータ駆動部２８に出力する。モータ駆動部２８は、制御信号に対応して駆動信号を生成してＸ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１１の観察視野を各条件に対応して所望の状態に制御する。
【００６１】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で手動で設定していた各種設定条件を自動化していることにより、更なる取扱いの簡略化が図れて、手術の効率化による時間の短縮の促進を図ることが可能となる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図２０乃至図２３は、この発明の第３の実施の形態を示すもので、前記第１及び第２の実施の形態と同一部分について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６３】
即ち、この第３の実施の形態では、撮像ユニット４０が前記ボール８を介して第４のアーム６の先端部に自在状に取付けられる。この撮像ユニット４０には、図２０に示すように画像入力側に像回転調整用のイメージローテータ４１が設けられ、このイメージローテータ４１が内視鏡１１，１１１の他端に回動自在に取付けられる。この内視鏡１１，１１１には、例えば接眼レンズが配されてなく、図示しない対物レンズの他端からは、リレーレンズ群を介してアフォーカル光束が射出される。
【００６４】
上記撮影ユニット４０には、イメージローテータ４１、ミラー４２、結像レンズ４３が内装され、この結像レンズ４３の結像面には、撮像素子であるＣＣＤ４４が移動機構を介してＸ軸及びＹ軸方向に移動自在に設けられている。結像レンズ４３のイメージサークルは、ＣＣＤ４４よりも大きく、例えば図２１中実線で示す円状に設定される。
【００６５】
ＣＣＤ４４は、例えばＸ軸ラックギア４５に固定される。このＸ軸ラックギア４５には、ピニオンギア４６が噛合され、このピニオンギア４６は、Ｘ軸モーター４７の回転軸に嵌着される。Ｘ軸モーター４７は、Ｙ軸ラックギア４８に固定される。このＹ軸ラックギア４８には、ピニオンギア４９が噛合され、このピニオンギア４９は、Ｙ軸モーター５０の回転軸に嵌着される。
【００６６】
上記ＣＣＤ４４には、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５１が接続され、このＣＣＵ５１には、画像反転手段５２を介してＴＶモニター５３が接続される。
【００６７】
上記Ｘ軸モーター４７及びＹ軸モーター５０は、図２２に示すようにモータ駆動部５４に接続され、このモータ駆動部５４には、駆動方向演算部５５が接続される。この駆動方向演算部５５には、上記画像反転手段５２及び前記フットスイッチ１５のジョイスティックスイッチ１６が接続される。
【００６８】
上記構成において、直視の内視鏡１１を用いて術部を観察する場合、内視鏡１１の対物レンズから入射した光束は、上記リレーレンズ群（図示せず）を介してアフォーカル光束として撮影ユニット４０に入射される。この撮影ユニット４０に入射された光束は、イメージローテータ４１の三角プリズムに入射されて、一回反射された後、ミラー４２方向に射出される。この光束は、ミラー４２で、ＣＣＤ４４方向に反射された後、結像レンズ４３によりＣＣＤ４４の結像面上に結像される。
【００６９】
このＣＣＤ４４に結像された光束は、ＣＣＤ４４で電気信号に変換されて、ＣＣＵ５１に入力され、ＣＣＵ５１により規格化された映像信号に変換される。この映像信号は、画像反転手段５２を介してＴＶモニター５３に出力され、内視鏡画像として表示される。
【００７０】
ここで、術者１００は、撮影ユニット４０に対する立ち位置に応じてイメージローテータ４１を図示しない操作ツマミを用いて回転させて、観察像を正立させる。すると、ＣＣＤ４４上には、術者１００からみて正立な像が投影される。これにより、術者１０は、画像反転手段５２を通常の像（鏡像ではないスルーの状態）に設定することにより、正立な像をＴＶモニター５３に投影して、手術等を行うことが可能となる。
【００７１】
この状態で、術者１００がより上方向を観察したい場合は、ジョイスティックスイッチ１６の上方向スイッチを押すと、駆動方向演算部５５が、Ｘ軸モーター４７を軸方向から見て反時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｘ軸ラックギア４５は、ピニオンギア４６を介して下方向（Ｘ−方向）に移動されて、ＣＣＤ４４が同方向に移動され、ＴＶモニター５３に投影される画像が上方向に移動される。
【００７２】
同様に、観察視野を右に動かしたい場合は、ジョイスティックスイッチ１６の右方向スイッチを押すと、駆動方向演算部５５は、Ｙ軸モーター５０を時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｙ軸ラックギア４９は、ピニオンギア４９を介して左方向（Ｙ＋方向）に移動されて、ＣＣＤ４４が左方向へ移動され、ＴＶモニター５３上の画像が右方向へ移動される。すなわち、直視の内視鏡１１を用いた場合は、どの角度から観察してもジョイスティックスイッチ１６の操作方向に応じて実際の駆動方向が補正されることはない。
【００７３】
次に、術者１００が９０°斜視の内視鏡１１１を使用する場合には、自分の手前方向を観察するか、もしくは前方を観察するかにより、駆動方向の補正が行われる。
【００７４】
即ち、観察方向が術者１００の前方である場合には、図２３（ａ）（ｂ）に示すように、ＴＶモニター５３に表示される画像の向きが実際の術者１００の鉗子等の操作方向と一致しているため、画像反転手段５２を通常の像（鏡像ではないスルーの状態）に設定し、正立な像をＴＶモニター５３に投影して手術を行ことができる。この場合は、直視の内視鏡１１と同様であり、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向に応じて実際のＣＣＤ４４の駆動方向が補正されることがない。
【００７５】
また、術者１００が自分の手前方向を観察するために、斜視の内視鏡１１を１８０度回転させた場合には、ＴＶモニター５３に表示される画像の向きが実際の術者の鉗子等の操作方向と反転され、術者１００は、上記画像反転手段９３を操作して鏡像に設定し、ＴＶモニター５３に投影して手術を行うことができる。この画像反転手段５２を鏡像に設定した旨の情報は、駆動方向演算部５５に伝達される。
【００７６】
ここで、術者１００が右方向にモニター画像を動かしたい場合には、ジョイスティックスイッチ１６の右方向スイッチを押圧操作する。すると、駆動方向演算部５５は、Ｙ軸モーター５０を反時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｙ軸ラックギア４８は、ピンオンギア４９を介して右方向（Ｙ−方向）に移動され、ＣＣＤ４４が右方向に移動される。これにより、通常視野では、ＴＶモニター５３の画像は、左方向に移動するが、鏡像に設定されているため、ＴＶモニター５３上の画像は右方向に移動される。このように、内視鏡１１の観察方向に応じて画像が鏡像に設定されている場合は、自動的に視野移動方向が補正されるため、術者１００は、移動方向を迷うことなく的確な視野移動を行うことができる。
【００７７】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００７８】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７９】
また、この発明は、上記記述に基づいて、
（１）内視鏡と、
前記内視鏡を三次元空間の所定の位置に保持可能なアームと、
前記内視鏡を前記アームに対して駆動可能な駆動手段と、
前記内視鏡の駆動方向を入力する入力手段と、
前記内視鏡の観察視野方向を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果と前記入力手段の入力状態に応じて前記駆動手段の駆動方向を演算する演算手段と
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８０】
（２）（１）において、前記検出手段は、内視鏡の斜視角を検出する第１の検出手段と、
内視鏡の前記駆動手段に対する回転角度を検出する第２の検出手段と
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８１】
（３）（１）において、内視鏡画像を撮影する撮影手段と、
撮影手段で撮影された画像を表示するモニターと、
前記モニターに表示される画像を反転する画像処理手段と、
前記画像処理手段の状態に応じて内視鏡の駆動方向を演算する第２の演算手と、
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、斜視角の異なる内視鏡の観察視野の調整を簡便にして容易に実現し得、且つ、使い勝手の向上を図り得るようにした内視鏡保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る内視鏡保持装置の構成を示した構成図である。
【図２】図１の関節を構成する軸Ａ〜軸Ｅの駆動系を示したブロック図である。
【図３】図１の視野移動機構を取り出して示した斜視図である。
【図４】図３の視野移動機構の制御系を取り出して示したブロック図である。
【図５】図１の観察方向設定部と術者の観察方向との関係を模式に示した図である。
【図６】図１における術者の観察方向と観察視野との関係を模式に示した図である。
【図７】図６の観察視野とモニター画面との関係を示した図である。
【図８】図１の観察手順を説明するために示したフローチャートである。
【図９】図１における術者の観察方向と、直視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１０】図１における術者の観察方向と、斜視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１１】図１０と異なる観察方向と、斜視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１２】内視鏡の視野角、内視鏡の回転角、術者の観察方向の要素とモニター画面上における視野移動方向との関係を示した図である。
【図１３】３０°の斜視角の内視鏡と観察視野との関係を模式に示した図である。
【図１４】図１３のモニター画面上の視野移動方向を示した図である。
【図１５】この発明の第２の実施例に係る内視鏡保持装置の把持部を取り出して示した図である。
【図１６】図１５の把持部に挿着される直視の内視鏡を示した図である。
【図１７】図１５の把持部に挿着される斜視の内視鏡を示した図である。
【図１８】図１５の視野移動機構の制御系を取り出して示したブロック図である。
【図１９】図１５の概略配置構成を示した構成図である。
【図２０】この発明の第３の実施の形態に係る内視鏡保持装置の視野移動系を取り出して示した構成図である。
【図２１】図２０の視野移動機構を示した図である。
【図２２】図２１の視野移動機構の制御系を示したブロック図である。
【図２３】図２０における内視鏡の視野角、内視鏡の回転角、術者の観察方向の要素とモニター画面上における視野移動方向との関係を示した図である。
【符号の説明】
１…スタンド、２…ベース、３〜６…第１乃至第４のアーム、８…ボール、９…ハウジング、１０…把持部、１０１…内視鏡挿通孔、１０２，１０３…第１及び第２の凹部、１１，１１１，１１ａ…内視鏡、１２…ＴＶカメラヘッド、１３…ＣＣＵ、１４…ＴＶモニター、１５…フットスイッチ部、１６…ジョイスティックスイッチ、１６１…ケーブル、１７…エアホース、１８…エアブレーキ制御回路、１８１〜１８５…第１乃至第４のエアブレーキ、１９…電磁弁、２０…スイッチ、２１…Ｘ軸ハウジング、２１１…Ｘ軸モーター、２１２…ピニオンギア、２１３…Ｘ軸ラックギア、２１４…スリット、２２…Ｙ軸ハウジング、２２１…Ｙ軸モーター、２２２…ピニオンギア、２２３…Ｙ軸ラックギア、２２４…スリット、２３…Ｚ軸ハウジング、２３１…Ｚ軸モーター、２３２…ピニオンギア、２３３…Ｚ軸ラックギア、２３４…スリット、２４…エンコーダ、２５…駆動方向演算部、２６…内視鏡斜視角設定部、２７…観察方向設定部、２８…モータ駆動部、１００…術者、３０，３１…第１及び第２のマイクロスイッチ、３２…第１のガイド部材、３２１…突部、３３…第２のガイド部材、３３１、３３２…第１及び第２の突部、３４…駆動方向演算部、３５…ナビゲーション装置、３５１…デジタイザ、３５２…ＷＳ、３５３、３５４，３５５…第１乃至第３のＬＥＤ発光部、４０…撮像ユニット、４１…イメージローテータ、４２…ミラー、４３…結像レンズ、４４…ＣＣＤ、４５…Ｘ軸ラックギア、４６…ピニオンギア、４７…Ｘ軸モータ、４８…Ｙ軸ラックギア、４９…ピニオンギア、５０…Ｙ軸モーター、５１…ＣＣＵ、５２…画像反転手段、５３…ＴＶモニター、５４…モータ駆動部、５５…駆動方向演算部。

Claims

被検体を観察する内視鏡と、
前記内視鏡を三次元的に移動調整自在に保持する保持手段と、
前記内視鏡を前記保持手段に対して互いに直交する３軸方向に移動する移動手段と、
前記内視鏡の観察視野を移動するために前記移動手段を操作する操作手段と、
前記内視鏡の前記被検体に対する観察視野と前記３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と前記操作手段の入力に対応して前記移動手段を駆動して前記内視鏡の移動を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡保持装置。
前記内視鏡の前記被検体に対する観察視野は、前記内視鏡の斜視角、前記内視鏡の回転角及び観察方向に基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の内視鏡保持装置。
少なくとも前記斜視角及び前記観察方向は、マニアル設定されることを特徴とする請求項２記載の内視鏡保持装置。
前記内視鏡の前記被検体に対する観察視野は、前記内視鏡の斜視角情報、観察方向情報、前記内視鏡の位置情報及び前記移動手段の位置情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の内視鏡保持装置。
被検体を観察する内視鏡と、
前記内視鏡を三次元的に移動調整自在に保持する保持手段と、
前記内視鏡で観察される前記被検体の画像画像を撮像する二次元的に移動調整自在に配された撮像素子を有した撮像手段と、
前記内視鏡の観察視野を移動するために前記撮像手段を移動操作する操作手段と、
前記撮像手段の撮像素子に入力される前記被検体の画像を回転する像回転手段と、
前記撮像手段の撮像素子で撮像された画像を選択的に反転処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段と、
前記画像処理手段の処理形態及び前記操作手段の入力に対応して前記撮像手段の撮像素子を二次元的に移動して撮像位置を調整する駆動制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡保持装置。