JP2005514662A - Dummy medical device used in the simulator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シミュレータ内で使用するダミー医療機器に関する。 The present invention relates to a dummy medical device used in a simulator.
本発明を適用可能な1つのタイプのシミュレータが、GBA2252656に開示されている。このシミュレータは、内視鏡プロセスの動作をシミュレートする。センサ機構を備えた固定具にダミー内視鏡を挿入して、ダミー内視鏡の縦方向移動及び回転移動を検知することができる。この情報はコントローラに送られ、コントローラは、コンピュータのメモリに保存された仮想モデル・データに基づいて、フォース・フィードバック情報を発生する。ダミー内視鏡に加えられるフォース・フィードバックを手順の視覚表示と同期させて、現実感のあるシミュレーションを提供することにより、内視鏡の使用者に有用な訓練用器具を提供する。 One type of simulator to which the present invention can be applied is disclosed in GBA 2252656. This simulator simulates the operation of the endoscopic process. A dummy endoscope can be inserted into a fixture provided with a sensor mechanism to detect vertical movement and rotational movement of the dummy endoscope. This information is sent to the controller, which generates force feedback information based on the virtual model data stored in the computer's memory. By providing a realistic simulation by synchronizing the force feedback applied to the dummy endoscope with the visual display of the procedure, a useful training instrument is provided for the endoscope user.
内視鏡等の機器では、内視鏡の先端が、内視鏡のハンドルにある1つ又は複数の制御ノブの形の角形成制御装置により操作される。このノブは、内視鏡の挿入チューブを下って延びるケーブルに接続される。制御ノブを回転すると、ケーブル、したがって先端が対応して移動する。内視鏡は、一方が先端の左右移動を制御し、他方が先端の上下移動を制御する2つの制御ノブを有することができる。 In a device such as an endoscope, the tip of the endoscope is operated by an angulation control device in the form of one or more control knobs on the handle of the endoscope. This knob is connected to a cable that extends down the insertion tube of the endoscope. As the control knob is rotated, the cable, and thus the tip, moves correspondingly. The endoscope can have two control knobs, one controlling the left and right movement of the tip and the other controlling the vertical movement of the tip.
本発明は、本物の機器の角形成制御装置で知覚される力をシミュレートするフォース・フィードバックを提供する、シミュレータ内で使用するダミー医療機器を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a dummy medical device for use in a simulator that provides force feedback that simulates the force perceived by the angulation controller of a real device.
本発明によれば、ユーザが操作可能な角形成制御装置を持つ制御体と、制御体から延びる挿入チューブ及びアンビリカルとを含み、シミュレートされるものに対応する本物の機器では、角形成制御装置を移動することにより先端の角形成が変化するように、少なくとも1本の角形成ケーブルが、ユーザが操作可能な制御装置から挿入チューブの先端へ延び、ダミー医療機器では、角形成ケーブルが、ユーザが操作可能な制御装置からアンビリカルを下って、ケーブルの移動に対する抵抗を制御するための装置へ延び、本物の機器の角形成制御装置で知覚される力をシミュレートするフォース・フィードバックを提供する、シミュレータ内で使用するダミー医療機器が提供される。 According to the present invention, a real device including a control body having a angulation control device operable by a user, an insertion tube and an umbilical extending from the control body, and corresponding to a simulated one, the angulation control device At least one angulation cable extends from the user-operable control device to the distal end of the insertion tube so that the angulation cable at the dummy medical device is Extends from the operable controller down the umbilical to a device for controlling resistance to cable movement, providing force feedback that simulates the force perceived by a real instrument angulation controller; A dummy medical device for use in a simulator is provided.
この構成では、本物の機器の角形成制御装置とケーブル(ケーブルは別に通されるが)とを使用して、フォース・フィードバックが角形成制御装置に与えられる。これにより、現実感が得られるだけでなく、ダミー機器用に設計する必要のあるオリジナルの部品の数が少なくなり、ユーザに交換部品を提供するのに有利であるという利点を有する。 In this configuration, force feedback is provided to the angulation control device using the angulation control device of a real device and a cable (although the cable is routed separately). This not only provides a sense of reality, but also has the advantage of reducing the number of original parts that need to be designed for the dummy device, which is advantageous for providing replacement parts to the user.
本物の機器では、ケーブルが、角形成制御装置から離れて挿入チューブに沿った方向に延びる。本発明の1つのオプションは、ケーブルが角形成制御装置から離れてアンビリカルの方向に延びるように、ケーブルを完全に経路変更することである。しかし、現在好まれているのは、実際に体内で行われるように、ケーブルが、角形成制御装置から離れて挿入チューブに向かって延び、ケーブル自身に沿って折り返されて、アンビリカルに沿って経路変更することである。制御体内で使用可能な空間が限られているため、この手法は、制御体内で他の部品とかち合うことなくケーブルを通す最もよい方法である。 In real equipment, the cable extends away from the angulation control device in a direction along the insertion tube. One option of the present invention is to completely reroute the cable so that it extends away from the angulation controller and in the umbilical direction. However, what is currently preferred is that the cable extends away from the angulation control device toward the insertion tube, is folded along the cable itself, and is routed along the umbilical, as is actually done in the body. Is to change. Due to the limited space available within the control body, this approach is the best way to route cables without having to interact with other parts within the control body.
通常の機器の制約内では、ケーブルを折り返すのに使用可能な空間が非常に小さいため、フォース・フィードバックを歪ませてケーブルを早くに摩耗させる、望ましくない摩擦の発生を防ぐことは難しい。したがって、ケーブルが、制御体からプーリの周りに延びて、アンビリカルを下って通る前にほぼ180゜回転されることが好ましい。 Within normal equipment constraints, the space available to fold back the cable is so small that it is difficult to prevent the occurrence of undesirable friction that distorts the force feedback and causes the cable to wear quickly. Thus, it is preferred that the cable extends from the control body around the pulley and is rotated approximately 180 ° before passing down the umbilical.
プーリを使用することにより、ケーブルが折り返される箇所でのケーブルの摺動摩擦がなくなる。これにより、フォース・フィードバック・システムの動作がより滑らかになるだけでなく、ケーブルの摩耗も減少する。 By using the pulley, the sliding friction of the cable at the portion where the cable is folded back is eliminated. This not only makes the operation of the force feedback system smoother, but also reduces cable wear.
好ましくは、角形成ケーブルが、中央ワイヤがスリーブ内を移動することのできる同軸ケーブルである。好ましくは、ワイヤがプーリに直接係合するように、スリーブが、プーリを囲むケーブルの部分から除去される。 Preferably, the angulation cable is a coaxial cable that allows the central wire to move within the sleeve. Preferably, the sleeve is removed from the portion of the cable surrounding the pulley so that the wire directly engages the pulley.
複数の角形成ケーブルを使用するときに、各ケーブルにプーリ・システムを設けるべきである。1つの特に有利な構成では、第1のケーブルを単一のプーリに巻き付け、第2のケーブルを離間した対のプーリに巻き付けて、第2のケーブルが、第1のケーブルにより形成されたループの外側でループを形成するようにする。 When using multiple angulation cables, each cable should be provided with a pulley system. In one particularly advantageous configuration, the first cable is wrapped around a single pulley and the second cable is wrapped around a pair of spaced apart pulleys so that the second cable is of a loop formed by the first cable. Make a loop on the outside.
ケーブルをプーリ上に保持するために、好ましくは、プーリ又は各プーリが凸状の周囲を有し、プーリの周囲の少なくとも一部がプーリ・ハウジングの外装壁に隣接して設けられる。 In order to hold the cable on the pulleys, preferably the pulleys or each pulley has a convex perimeter and at least a portion of the perimeter of the pulley is provided adjacent to the exterior wall of the pulley housing.
以下で、添付図面を参照しながら、本発明により構成されたダミー医療機器の実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a dummy medical device constructed according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本明細書中に記載される特定の医療機器は、内視鏡である。しかし、機器の一部を移動させるのに通常操作されるケーブルを経路変更して、フォース・フィードバックをケーブルに加えることができるようにする医療機器であれば、どのようなものでもよい。 The particular medical device described herein is an endoscope. However, any medical device that reroutes a cable that is normally operated to move a portion of the device so that force feedback can be applied to the cable is acceptable.
記載された構成は、従来の内視鏡制御体を改造したものである。本物の内視鏡とダミー内視鏡の両方が、制御体からつながり内視鏡先端で終わる挿入部を有する。本物の機器では、この先端が結腸を通って進むように操作される。アンビリカルが、制御体からつながる本物の内視鏡及びダミー内視鏡の両方に設けられ、種々のケーブルを制御体に送る。 The described configuration is a modification of a conventional endoscope control body. Both the real endoscope and the dummy endoscope have an insertion portion connected from the control body and ending at the distal end of the endoscope. In real equipment, this tip is manipulated to advance through the colon. Umbilicals are provided in both real and dummy endoscopes connected from the control body and send various cables to the control body.
図2に示すように、制御体は、対の同軸回転ノブ1、2を備える。この場合、通常の内視鏡で、外側ノブ1は回転されて上下方向に先端を移動させ、内側ノブ2は上下方向に直交する左右方向に先端を移動させる。これらの記載された方法は概念上の方向に過ぎず、使用時には、内視鏡をどの方向で使用してもよい。各プーリには、ケーブルが各々取り付けられたワイヤ・チェーン駆動装置3、4が巻き付けられる。図示した例では、便宜上、上ケーブル5、下ケーブル6、左ケーブル7、右ケーブル8の4本のケーブルがある。 As shown in FIG. 2, the control body includes a pair of coaxial rotary knobs 1 and 2. In this case, in an ordinary endoscope, the outer knob 1 is rotated to move the tip in the vertical direction, and the inner knob 2 is moved in the left-right direction perpendicular to the vertical direction. These described methods are only conceptual directions, and in use, the endoscope may be used in any direction. Wire pulleys 3 and 4 to which cables are respectively attached are wound around each pulley. In the illustrated example, for convenience, there are four cables: an upper cable 5, a lower cable 6, a left cable 7, and a right cable 8.
通常の機器では、これらのケーブル5、6、7、8が内視鏡の先端まで完全に延びて、ノブ1、2の回転時に前述した先端の移動を行う。 In a normal device, these cables 5, 6, 7, and 8 extend completely to the distal end of the endoscope, and the distal end moves as described above when the knobs 1 and 2 are rotated.
ダミー機器では、これらのケーブルを角形成フィードバック・コントローラに向ける、機器のアンビリカルに沿って、ケーブルを経路変更しなければならない。角形成フィードバック・コントローラでは、上下ケーブル5、6は、フォース・フィードバック・モータの両側に接続され、左右ケーブル7、8は、同様のモータに接続される。 For dummy equipment, the cables must be rerouted along the equipment umbilical, which points these cables to the angulation feedback controller. In the angulation feedback controller, the upper and lower cables 5, 6 are connected to both sides of the force feedback motor, and the left and right cables 7, 8 are connected to the same motor.
ノブ1、2の回転が検出され、システム・コントローラが、この情報を、内視鏡先端の縦方向位置及び回転位置に関する情報と共に解釈する。直腸のシミュレート・モデルを示すデータを使用して、内視鏡のシミュレート先端がシミュレート直腸壁に接触すると、ソフトウェアが検出する。このときに、コントローラがフォース・フィードバック信号を2つのフィードバック・モータに送り、これにより、ケーブル5〜8の移動に対する抵抗が与えられ、この抵抗は、回転に対する抵抗としてノブ1、2で知覚される。 The rotation of the knobs 1 and 2 is detected, and the system controller interprets this information together with information regarding the longitudinal position and rotational position of the endoscope tip. Using data representing a simulated model of the rectum, the software detects when the simulated tip of the endoscope contacts the simulated rectal wall. At this time, the controller sends a force feedback signal to the two feedback motors, thereby providing resistance to movement of cables 5-8, which resistance is perceived by knobs 1, 2 as resistance to rotation. .
各ケーブルをアンビリカル9内に通すために、図1及び2に示す構成が使用される。図1は、ケーブルのうちの2本、すなわち下ケーブル6及び右ケーブル8を経路変更する状態を示す。同様の構成が、図2に示す制御体の反対側に設けられる。しかし、この構成は、図1に示す下/右構成と同一の構成及び動作を有するため、下/右構成のみを詳細に説明する。右ケーブル8は、内側ノブ2を囲むチェーン4に接続される。このケーブルは、制御体内でハウジング11に回転可能に取り付けられた第1のプーリ10の周りに延びる。プーリ10は右ケーブルを180゜回転させる。シース12がハウジング11に接続される。ケーブル8はこの点でシース12に入り、このシース内で、フィードバック・モータにつながるアンビリカルに案内される。
In order to pass each cable through the umbilical 9, the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is used. FIG. 1 shows a state where two of the cables, that is, the lower cable 6 and the right cable 8 are rerouted. A similar configuration is provided on the opposite side of the control body shown in FIG. However, since this configuration has the same configuration and operation as the lower / right configuration shown in FIG. 1, only the lower / right configuration will be described in detail. The right cable 8 is connected to the chain 4 surrounding the inner knob 2. This cable extends around a
下ケーブル6は、ハウジング11に回転可能に取り付けられた対の離間したプーリ13、14の周りにある、右ケーブル8の外側のループ内を通る。下ケーブル6は、コネクタ16でハウジング11に取り付けられたシース15に入り、右ケーブルに関して前述したように、他のフォース・フィードバック・モータにつながるアンビリカル内に案内される。 The lower cable 6 passes through a loop outside the right cable 8 around a pair of spaced pulleys 13, 14 that are rotatably attached to the housing 11. The lower cable 6 enters a sheath 15 attached to the housing 11 with a connector 16 and is guided into an umbilical leading to another force feedback motor as described above for the right cable.
Claims (8)
前記制御体から延びる挿入チューブ及びアンビリカルとを含み、
シミュレートされるものに対応する本物の機器では、前記角形成制御装置を移動することにより先端の角形成が変化するように、少なくとも1本の角形成ケーブルが、前記ユーザが操作可能な制御装置から前記挿入チューブの先端へ延び、
ダミー医療機器では、前記角形成ケーブルが、前記ユーザが操作可能な制御装置から前記アンビリカルを下って、前記ケーブルの移動に対する抵抗を制御するための装置へ延び、本物の機器の前記角形成制御装置で知覚される力をシミュレートするフォース・フィードバックを提供する、シミュレータ内で使用するダミー医療機器。 A control body having a angulation control device operable by a user;
An insertion tube and an umbilical extending from the control body,
In a real device corresponding to the one to be simulated, a control device in which at least one angulation cable can be operated by the user so that the angulation of the tip changes by moving the angulation control device. Extending from the insertion tube to the tip of the insertion tube,
In a dummy medical device, the angulation cable extends from the control device operable by the user down the umbilical to a device for controlling resistance to movement of the cable, and the angulation control device of a real device. A dummy medical device used in a simulator that provides force feedback to simulate the force perceived in
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