JP2008017903A - Endoscope holding device - Google Patents

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JP2008017903A
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endoscope
holding
body cavity
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carbon fiber
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Seiji Motojima
栖二 元島
Tomohiko Takemitsu
知彦 武満
Kenji Kawabe
憲次 河邊
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Aska Corp
Gifu University NUC
CMC Technology Development Co Ltd
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Aska Corp
Gifu University NUC
CMC Technology Development Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope holding device detecting the load applied to the part of an endoscope inserted into a body cavity and the contact with an organ at an end of the endoscope. <P>SOLUTION: The endoscope holding device 10 is composed of an arm to bring the distal end of the endoscope 11 to the upper part of the affected region of a patient; a first holding part disposed at the front end of the arm to be moved to the right or left in a circular arc on the flat plane around the body cavity insertion part of the endoscope 11; a second holding part disposed in the first holding part to be moved in the vertical direction in a circular arc on the vertical plane around the body cavity insertion part of the endoscope 11; and a third holding part 28 disposed in the second holding part to be moved diagonally forward/backward with the body cavity insertion part of the endoscope as a passing point. A knuckle part 55 which rotates around a horizontal axis is supported in the third holding part 28, and a holder part 58 which rotates around a vertical axis is supported in the knuckle part 55 via a ball plunger 57. The endoscope 11 is held in the holder part 58 via a tactile sensor 61. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内視鏡を用いた手術において内視鏡が患者の体腔及び臓器に加わる負荷を検知することができる内視鏡保持装置に関するものである。   The present invention relates to an endoscope holding apparatus capable of detecting a load applied to a body cavity and an organ of a patient in an operation using the endoscope.

患者の内臓諸器官に疾患がある場合には、患部の部位に応じて腹腔や胸腔(以下、体腔という)を切開して手術を行なうことになる。このような手術を行う場合には、患者の負担を軽減させるために内視鏡下手術が実施されている。この内視鏡下手術は、例えば手術台に仰臥している患者の体腔に、先端に小型のCCDカメラを組み込んだ内視鏡を挿入し、該内視鏡により得られる内臓諸器官の映像をディスプレーに映し出すと共に、術者は該ディスプレー上の映像を直接視認しながら手術を行なうものである。すなわち、内視鏡下手術に際しては、患部に内視鏡を挿通させるに必要な最小限の切開を行ない、その開口に挿入したカニューレ(スリーブ状の挿管)を介して前記内視鏡を差し込み、また炭酸ガスを必要量注入して体腔を膨満させることで内視鏡の視野及び動きの自由が確保される。   When there is a disease in various internal organs of a patient, an operation is performed by incising the abdominal cavity or chest cavity (hereinafter referred to as a body cavity) according to the site of the affected part. When performing such an operation, an endoscopic operation is performed in order to reduce the burden on the patient. In this endoscopic operation, for example, an endoscope incorporating a small CCD camera at the tip is inserted into a body cavity of a patient who is supine on an operating table, and images of internal organs obtained by the endoscope are displayed. On the display, the surgeon performs the operation while directly viewing the image on the display. That is, when performing an endoscopic operation, perform the minimum incision necessary for inserting the endoscope into the affected area, and insert the endoscope through a cannula (sleeve-shaped intubation) inserted into the opening, In addition, by injecting a necessary amount of carbon dioxide gas to expand the body cavity, the field of view and freedom of movement of the endoscope are ensured.

内視鏡下手術は、患者の体腔に内視鏡、鉗子、メス等の手術具を各々挿入するのに必要な小さい切開部(5箇所程度)を設けるだけで済み、創部の疼痛の低さ(非侵襲性)や、入院から日常生活への復帰の早さ等の点で優位性が大きく、今後の外科治療の本流になると予想されている。その反面、細長い内視鏡や鉗子類の精密な操作を要する手術であるため、大開腹手術に比べて手術時間が長くなる傾向がある。このように内視鏡下手術では一般に手術時間が長くなるが、前述の如く助手は内視鏡を手術時間中ずっと手で保持していなければならない。   Endoscopic surgery requires only a small incision (about 5 places) necessary to insert surgical tools such as an endoscope, forceps, and scalpel into the patient's body cavity, and low pain at the wound. (Non-invasive) and superiority in terms of speed of return from hospitalization to daily life, etc., are expected to become the mainstream of future surgical treatment. On the other hand, since the operation requires precise operation of an elongated endoscope and forceps, the operation time tends to be longer than that of a large laparotomy. As described above, in an endoscopic operation, the operation time is generally long. However, as described above, the assistant must hold the endoscope by hand throughout the operation time.

また、内視鏡保持者は、手術の進行に伴なう術者の指示に即応して、該内視鏡を患部の前後、左右、上下の各方向(又はこれらの合成方向)に移動させる必要がある。このときの内視鏡の移動も手操作により行なわれる。そこで助手が手で内視鏡を保持する作業を機械的な保持に置き換える試みが既になされ、自動内視鏡システムが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。すなわち、内視鏡や手術器具を複数の関節を備えたロボットアームで保持するものである。各々の関節には回転式アクチュエータが設けられ、各アクチュエータを駆動操作することで該アームを術者の希望する箇所へ移動させ得るようになっている。   In addition, the endoscope holder immediately moves the endoscope in front and rear, left and right, and up and down directions of the affected area (or a combined direction thereof) in response to an instruction from the surgeon as the operation progresses. There is a need. At this time, the endoscope is also moved manually. Therefore, an attempt has been made to replace the work of holding the endoscope by the hand with a mechanical holding, and an automatic endoscope system has been proposed (for example, see Patent Document 1). That is, an endoscope and a surgical instrument are held by a robot arm having a plurality of joints. Each joint is provided with a rotary actuator, and by driving each actuator, the arm can be moved to a position desired by the operator.

しかし、特許文献1に記載の自動内視鏡システムは、水平多関節系のマニュピレータであるため、マニュピレータを動作させて内視鏡の位置を変化させると、ディスプレー上の映像に揺れが生じると共に、各関節に設けたアクチュエータによって水平多関節運動を行うものであるためその構成が複雑であるという問題があった。そのような問題を解消すべく、本願出願人は内視鏡保持装置について既に提案を行っている(例えば、特許文献2を参照)。すなわち、係る内視鏡保持装置は、内視鏡が体腔に挿入される部位を中心として左右方向に移動可能な第1保持部と、体腔に挿入される部位を中心として上下方向に移動可能な第2保持部と、体腔に挿入される部位を通過点とする斜め前後方向に移動可能な第3保持部とを備え、内視鏡は第3保持部に保持されている。そして、内視鏡は左右方向、上下方向及び斜め前後方向に移動可能に構成されている。
特許第3298013号公報(第3頁、第4頁、第1図、第2図及び第14図) 特開2004−129956号公報(第2頁及び第3頁)
However, since the automatic endoscope system described in Patent Document 1 is a horizontal articulated manipulator, when the manipulator is operated to change the position of the endoscope, the image on the display is shaken, There is a problem in that the configuration is complicated because the actuators provided at each joint perform horizontal articulated motion. In order to solve such a problem, the present applicant has already proposed an endoscope holding apparatus (see, for example, Patent Document 2). That is, the endoscope holding apparatus can move in the vertical direction around the first insertion part that can move in the left-right direction around the part where the endoscope is inserted into the body cavity and the part that is inserted into the body cavity. The second holding unit and a third holding unit that can move in an oblique front-rear direction with a portion inserted into the body cavity as a passing point are provided, and the endoscope is held by the third holding unit. The endoscope is configured to be movable in the left-right direction, the up-down direction, and the oblique front-rear direction.
Japanese Patent No. 3298013 (page 3, page 4, FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 14) JP 2004-129956 A (2nd and 3rd pages)

ところが、前記の特許文献2に記載されている内視鏡保持装置は、3次元方向に自由に移動できるように構成されているが、左右方向、上下方向又は斜め前後方向のいずれかの設定にずれが生じたときには、内視鏡の方向が目標位置に対してずれる結果を招く。その場合には、内視鏡が体腔に挿入される部位に予想外の負荷を与えることとなる。その負荷が小さい場合には内視鏡を用いた手術に支障を来たすことはないが、その負荷の程度によっては内視鏡による手術に支障を来たすことが考えられる。このため、そのような負荷に対処すべく負荷の程度を検知することが求められている。   However, the endoscope holding device described in Patent Document 2 is configured so as to be freely movable in a three-dimensional direction. When the deviation occurs, the result is that the direction of the endoscope deviates from the target position. In that case, an unexpected load is applied to the site where the endoscope is inserted into the body cavity. When the load is small, the operation using the endoscope is not hindered, but depending on the degree of the load, the operation using the endoscope may be hindered. For this reason, it is required to detect the degree of load in order to cope with such a load.

そこで本発明の目的とするところは、内視鏡が体腔に挿入される部位に加わる負荷及び内視鏡端部の臓器への接触を検知することができる内視鏡保持装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an endoscope holding device that can detect a load applied to a site where an endoscope is inserted into a body cavity and contact of an endoscope end with an organ. is there.

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明の内視鏡保持装置は、内視鏡下手術において患者の体腔に挿入される内視鏡を保持するための内視鏡保持装置であって、手術台に近接して位置調節自在に配置され、患者の患部上方付近に内視鏡の先端を臨ませ得るアームと、該アームの前端部に配設され、前記内視鏡が体腔に挿入される部位を中心として、平面上の円弧を描いて左右方向に移動可能な第1保持部と、該第1保持部に配設され、前記内視鏡の体腔挿入部位を中心として、垂直面上の円弧を描いて上下方向に移動可能な第2保持部と、該第2保持部に配設され、前記内視鏡の体腔挿入部位を通過点とする斜め前後方向に移動可能な第3保持部とからなり、前記内視鏡は、第3保持部に対しコイル状炭素繊維を含有する触覚センサを介し前記斜め前後方向の軸線に沿って移動可能に保持されるよう構成したことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an endoscope holding apparatus according to claim 1 is an endoscope holding apparatus for holding an endoscope inserted into a body cavity of a patient in an endoscopic operation. An arm that can be adjusted in the vicinity of the operating table and that can face the distal end of the endoscope near the upper part of the affected area of the patient, and is disposed at the front end of the arm. A first holding part that is movable in the left-right direction while drawing a circular arc on a plane centering on a part inserted into the body cavity, and disposed in the first holding part, with the body cavity insertion part of the endoscope as the center A second holding part that can move in an up-down direction while drawing an arc on a vertical plane, and is arranged in the second holding part, and is movable in an oblique front-rear direction with the body cavity insertion site of the endoscope as a passing point A third holding portion, and the endoscope includes a tactile sensor containing a coiled carbon fiber with respect to the third holding portion. It is characterized in that it has configured to be movably held along the oblique longitudinal axis through the sub.

請求項2に記載の発明の内視鏡保持装置は、請求項1に記載の発明において、前記第3保持部には、水平軸を中心として回転するナックル部が支持され、該ナックル部には垂直軸を中心として回転するホルダー部が支持されると共に、該ホルダー部には触覚センサを介して内視鏡が保持されていることを特徴とするものである。   An endoscope holding apparatus according to a second aspect of the present invention is the endoscope holding apparatus according to the first aspect, wherein the third holding portion supports a knuckle portion that rotates about a horizontal axis, and the knuckle portion includes A holder portion that rotates about a vertical axis is supported, and an endoscope is held on the holder portion via a tactile sensor.

請求項3に記載の発明の内視鏡保持装置は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記触覚センサは、コイル状炭素繊維が樹脂又はゴムに分散されて形成され、いずれの方向から受けた力も検知可能に構成されていることを特徴とするものである。   An endoscope holding apparatus according to a third aspect of the present invention is the endoscope holding apparatus according to the first or second aspect, wherein the tactile sensor is formed by dispersing coiled carbon fibers in resin or rubber. It is characterized in that the force received from the direction can also be detected.

請求項4に記載の発明の内視鏡保持装置は、請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記ホルダー部は、ナックル部にボールプランジャーを介して支持されていることを特徴とするものである。   An endoscope holding apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the endoscope holding apparatus according to the second or third aspect, wherein the holder portion is supported by a knuckle portion via a ball plunger. To do.

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項1に記載の発明の内視鏡保持装置では、内視鏡は第3保持部に対しコイル状炭素繊維を含有する触覚センサを介し斜め前後方向の軸線に沿って移動可能に保持されている。このため、内視鏡の設定において左右方向、上下方向又は斜め前後方向のいずれかの方向でずれが生じたときや、内視鏡の端部が臓器に接触したときには、内視鏡の斜め前方への移動に際し、内視鏡が体腔に挿入される部位或いは臓器に負荷が与えられると同時に、第3保持部の触覚センサにも応力が与えられ、その応力がコイル状炭素繊維を含有する触覚センサに検知される。従って、内視鏡が体腔に挿入される部位に加わる負荷及び内視鏡端部の臓器への接触を検知することができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
In the endoscope holding apparatus according to the first aspect of the present invention, the endoscope is held movably along the axis in the oblique front-rear direction via a tactile sensor containing a coiled carbon fiber with respect to the third holding portion. Yes. For this reason, when a deviation occurs in any of the left-right direction, the up-down direction, and the oblique front-rear direction in the setting of the endoscope, or when the end of the endoscope comes into contact with the organ, When the endoscope is moved, a load is applied to the part or organ into which the endoscope is inserted into the body cavity, and at the same time, stress is also applied to the tactile sensor of the third holding unit, and the stress includes a coiled carbon fiber. It is detected by the sensor. Therefore, it is possible to detect the load applied to the site where the endoscope is inserted into the body cavity and the contact of the end of the endoscope with the organ.

請求項2に記載の発明の内視鏡保持装置では、第3保持部には、水平軸を中心として回転するナックル部が支持され、該ナックル部には垂直軸を中心として回転するホルダー部が支持されると共に、該ホルダー部には触覚センサを介して内視鏡が保持されている。このため、内視鏡は水平軸及び垂直軸を中心にして回転が可能である。従って、請求項1に係る発明の効果に加えて、内視鏡が体腔に挿入される部位に加わる負荷を軽減することができる。   In the endoscope holding apparatus according to the second aspect of the present invention, the third holding portion supports a knuckle portion that rotates about the horizontal axis, and the knuckle portion includes a holder portion that rotates about the vertical axis. The endoscope is supported by the holder portion via a tactile sensor. Therefore, the endoscope can rotate around the horizontal axis and the vertical axis. Therefore, in addition to the effect of the invention according to claim 1, it is possible to reduce the load applied to the site where the endoscope is inserted into the body cavity.

請求項3に記載の発明の内視鏡保持装置では、触覚センサはコイル状炭素繊維が樹脂又はゴムに分散されて形成され、いずれの方向から受けた力も検知可能に構成されていることから、請求項1又は請求項2に係る発明の効果に加えて、全方向に加えられる負荷に対応することができる。   In the endoscope holding device according to the third aspect of the present invention, the tactile sensor is formed by dispersing the coiled carbon fiber in resin or rubber, and is configured to be able to detect the force received from any direction. In addition to the effects of the invention according to claim 1 or 2, it is possible to cope with loads applied in all directions.

請求項4に記載の発明の内視鏡保持装置においては、ホルダー部がナックル部にボールプランジャーを介して支持されていることから、ホルダー部にボールプランジャーで支持可能な負荷以上の負荷が加わったときにはホルダー部がナックル部から外れるようになっている。従って、請求項2又は請求項3に係る発明の効果に加えて、ナックル部から内視鏡を支持するホルダー部の支持を解除することができる。   In the endoscope holding device according to the fourth aspect of the present invention, since the holder portion is supported by the knuckle portion via the ball plunger, the holder portion is subjected to a load greater than the load that can be supported by the ball plunger. When added, the holder comes off the knuckle. Therefore, in addition to the effect of the invention according to claim 2 or claim 3, the support of the holder portion that supports the endoscope from the knuckle portion can be released.

以下、本発明の最良と思われる実施形態につき、図面を用いて詳細に説明する。
(内視鏡保持装置の全体構成)
図10に示すように、内視鏡11を用いる手術は、手術台12に仰臥している患者13の体腔に、小型のCCDカメラが組み込まれた内視鏡11を挿入し、該内視鏡11により得られる内臓諸器官の映像をディスプレー14に映し出すと共に、手術台12の側部に位置する術者15が該ディスプレー14上の映像を視認しながら行なわれる。この手術に当っては、助手16が術者15を補助しながら進められる。内視鏡11による手術に際しては、患部に内視鏡11を挿通させるに必要な最小限の切開を行ない、その開口に挿入されたカニューレ17を介して内視鏡11を差し込み、また炭酸ガスを必要量注入して体腔を膨満させることで内視鏡11の視野及び動きの自由が確保される。また、患部の近傍位置には、別の開口に挿入されたカニューレ17に鉗子18などが差し込まれる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments that are considered to be the best of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Overall configuration of endoscope holding device)
As shown in FIG. 10, in the operation using the endoscope 11, the endoscope 11 incorporating a small CCD camera is inserted into the body cavity of the patient 13 who is supine on the operating table 12, and the endoscope 11 is displayed on the display 14 while the surgeon 15 located on the side of the operating table 12 visually recognizes the image on the display 14. In this operation, the assistant 16 is advanced while assisting the operator 15. When performing an operation with the endoscope 11, a minimum incision necessary for inserting the endoscope 11 into the affected part is performed, the endoscope 11 is inserted through the cannula 17 inserted into the opening, and carbon dioxide gas is supplied. By injecting the required amount to expand the body cavity, the visual field and freedom of movement of the endoscope 11 are ensured. In addition, forceps 18 and the like are inserted into a cannula 17 inserted into another opening in the vicinity of the affected part.

係る手術においては、手術が終了するまで内視鏡11が本実施形態の内視鏡保持装置10によって保持され、また内視鏡保持装置10により、手術の進行に伴なう術者15の指示に即応して内視鏡11が患部の前後、左右、上下の各方向、又はこれらの合成方向に適宜移動される。   In such an operation, the endoscope 11 is held by the endoscope holding device 10 of the present embodiment until the operation is completed, and the instruction of the surgeon 15 accompanying the progress of the operation is held by the endoscope holding device 10. In response, the endoscope 11 is appropriately moved in the front / rear, left / right, up / down directions of the affected area, or the direction of synthesis thereof.

図6、図7及び図9に示すように、内視鏡保持装置10は、手術台12の傍らに設置されたアーム19に取付けられている。すなわちアーム19は、手術台12に近接する所要の位置に立設された直立支柱20と、該直立支柱20の上部に枢支されて所要中心角で水平に旋回可能な第1アーム21と、該第1アーム21に枢支されて所要中心角で水平に旋回可能な第2アーム22とから構成されている。図7及び図8に示すように、前記直立支柱20は、その側部に設けられたラック23にピニオンギヤ24が噛合し、そのピニオンギヤ24にはモータ25が接続され、該モータ25によるピニオンギヤ24の回転駆動が直立支柱20の上下運動に変換される。これにより前記第2アーム22に取付けられた内視鏡保持装置10は、患者13の患部との間に所要の高さを設定することができる。なお、直立支柱20は第1アーム21を、第1アーム21は第2アーム22を、各関節機構により回動角度の調節自在に枢支するようになっているが、モータ等のアクチュエータによる制御的な積極駆動は与えられていない。すなわちアーム19は、水平関節系のマニュピレータ形式にはなっていない。   As shown in FIGS. 6, 7, and 9, the endoscope holding device 10 is attached to an arm 19 installed beside the operating table 12. That is, the arm 19 includes an upright support 20 that is erected at a required position close to the operating table 12, a first arm 21 that is pivotally supported on the upper part of the upright support 20 and can be turned horizontally at a required central angle, The second arm 22 is pivotally supported by the first arm 21 and can turn horizontally at a required central angle. As shown in FIGS. 7 and 8, the upright support column 20 has a pinion gear 24 meshed with a rack 23 provided on the side thereof, and a motor 25 is connected to the pinion gear 24. The rotational drive is converted into the vertical motion of the upright support column 20. Thereby, the endoscope holding device 10 attached to the second arm 22 can set a required height with the affected part of the patient 13. The upright support 20 pivots the first arm 21 and the first arm 21 pivots the second arm 22 so that the rotation angle can be adjusted by each joint mechanism. Positive driving is not given. That is, the arm 19 is not in the form of a horizontal joint system manipulator.

図6及び図7に示すように、内視鏡保持装置10は、第1保持部26、第2保持部27及び第3保持部28とにより構成されている。第1保持部26は、内視鏡11が体腔に挿入される部位、すなわち体腔挿入部位Pを中心として、水平面上の円弧を描く左右方向の動きを行なう。第2保持部27は、内視鏡11の体腔挿入部位Pを中心として、垂直面上の円弧を描いて上下方向の動きを行なう。第3保持部28は、内視鏡11の体腔挿入部位Pを通過点とする斜め前後方向の動きを行なう。そして、内視鏡11は斜め前後方向の軸線に沿うように第3保持部28に保持されている。
(第1保持部26の構成)
図4及び図5に示すように、第1保持部26は、前記第2アーム22の先端近傍に枢着ピン29を介して略水平に枢支された第1円弧板30と、この第1円弧板30上の第1レール31に案内されて制御下に円弧状の左右移動を行なう第1スライダ32とから構成されている。ここで第1円弧板30は、体腔挿入部位Pを中心とする平面上の円弧を描く板体であって、その半径は実際に使用される内視鏡11の長さに応じて適宜の寸法に設定される。また、第1円弧板30の円弧長は、これに搭載されて左右の円弧状移動を行なう第1スライダ32に要求される移動量に依存し、本実施形態では円弧角が略100°となるよう設定されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the endoscope holding device 10 includes a first holding part 26, a second holding part 27, and a third holding part 28. The first holding unit 26 moves in the left-right direction to draw a circular arc on a horizontal plane around the part where the endoscope 11 is inserted into the body cavity, that is, the body cavity insertion part P. The second holding unit 27 moves in the vertical direction while drawing an arc on a vertical plane around the body cavity insertion site P of the endoscope 11. The third holding unit 28 moves in an oblique front-rear direction with the body cavity insertion site P of the endoscope 11 as a passing point. And the endoscope 11 is hold | maintained at the 3rd holding | maintenance part 28 along the axis line of the diagonal front-back direction.
(Configuration of the first holding unit 26)
As shown in FIGS. 4 and 5, the first holding portion 26 includes a first arc plate 30 pivoted substantially horizontally via a pivot pin 29 near the tip of the second arm 22, and the first arc plate 30. The first slider 32 is guided by a first rail 31 on the arc plate 30 and moves in an arc-like left-right direction under control. Here, the first arc plate 30 is a plate body that draws an arc on a plane centering on the body cavity insertion site P, and the radius thereof is an appropriate dimension according to the length of the endoscope 11 that is actually used. Set to The arc length of the first arc plate 30 depends on the amount of movement required for the first slider 32 that is mounted on the arc plate and moves left and right, and in this embodiment, the arc angle is approximately 100 °. It is set as follows.

第1円弧板30は、内周部に円弧状の第1レール31が突設されると共に、外周部に円弧状のギヤ列からなる円弧状ラック33を備えている。そして、第1スライダ32は、第1レール31を跨いで該第1レール31に案内されつつ移動可能なサドル部34を備えている。すなわち、第1スライダ32はサドル部34を介して第1円弧板30上に支持され、第1レール31に沿って円弧状の左右移動を行なうようになっている。また、第1スライダ32は水平に延びるブラケット35を備え、このブラケット35の所要箇所に第1モータ36が倒立配置されている。係る第1モータ36の回転軸には第1ピニオンギヤ37が設けられ、該第1ピニオンギヤ37は前記円弧状ラック33と噛合している。従って、図示しない制御装置からの指令により第1モータ36を正逆回転させることにより、第1ピニオンギヤ37も正逆回転し、第1円弧板30の円弧状ラック33及び第1レール31を介して第1スライダ32に体腔挿入部位Pを中心とする平面上の左右円弧移動を付与するように構成されている(図6の二点鎖線)。
(第2保持部27の構成)
図4及び図5に示すように、第2保持部27は、前記第1保持部26における第1スライダ32の上面に直立的に配設される第2円弧板38と、該第2円弧板38上を案内されつつ遠隔制御下に上下への円弧移動を行なう第2スライダ39とから構成されている。ここで、第2円弧板38は内視鏡11の体腔挿入部位Pを中心とする垂直面上の円弧を描く板体であり、その半径は内視鏡11の長さに応じて適宜の寸法に設定される。また、第2円弧板38の円弧長はこれに搭載されて上下の円弧状移動を行なう第2スライダ39に要求される移動量に依存し、本実施形態では略100°の円弧角となるように設定されている。
The first arc plate 30 is provided with an arc-shaped first rail 31 projecting on the inner peripheral portion and an arc-shaped rack 33 formed of an arc-shaped gear train on the outer peripheral portion. The first slider 32 includes a saddle portion 34 that can move while being guided by the first rail 31 across the first rail 31. In other words, the first slider 32 is supported on the first arc plate 30 via the saddle portion 34, and moves in an arc-shaped left and right direction along the first rail 31. The first slider 32 includes a horizontally extending bracket 35, and the first motor 36 is disposed upside down at a required portion of the bracket 35. A first pinion gear 37 is provided on the rotating shaft of the first motor 36, and the first pinion gear 37 is engaged with the arc-shaped rack 33. Accordingly, when the first motor 36 is rotated forward and backward in response to a command from a control device (not shown), the first pinion gear 37 is also rotated forward and backward, via the arc-shaped rack 33 and the first rail 31 of the first arc plate 30. The first slider 32 is configured to give a left-right arc movement on a plane centering on the body cavity insertion site P (two-dot chain line in FIG. 6).
(Configuration of the second holding unit 27)
As shown in FIGS. 4 and 5, the second holding portion 27 includes a second arc plate 38 disposed upright on the upper surface of the first slider 32 in the first holding portion 26, and the second arc plate. 38, and a second slider 39 that moves up and down in a circular arc under remote control while being guided on the top. Here, the second arc plate 38 is a plate body that draws an arc on a vertical plane centering on the body cavity insertion site P of the endoscope 11, and the radius thereof is an appropriate dimension according to the length of the endoscope 11. Set to The arc length of the second arc plate 38 depends on the amount of movement required for the second slider 39 mounted on the arc plate and moves up and down, and in this embodiment, the arc length is approximately 100 °. Is set to

第2円弧板38は、その内側の円弧状側面に第2レール40が突設されると共に、外側の円弧状側面に円弧状のギヤ列からなる円弧状ラック41を備えている。そして、第2スライダ39は、第2レール40を跨いで該第2レール40に案内されるサドル部43を備えている。すなわち、第2スライダ39はサドル部43を介して第2円弧板38に搭載され、第2レール40に沿って円弧状の上下移動を行なうようになっている。また、第2スライダ39は鉤状のブラケット44を備え、該ブラケット44の所要箇所に第2モータ45が水平に配置されている。この第2モータ45の回転軸には第2ピニオンギヤ46が設けられ、該第2ピニオンギヤ46は前記円弧状ラック41と噛合している。従って、制御装置からの指令により第2モータ45を正逆回転させれば、第2ピニオンギヤ46も正逆回転し、円弧状ラック41を介して第2スライダ39に体腔挿入部位Pを中心とする垂直面上の上下円弧移動を付与するように構成されている(図7の二点鎖線)。
(第3保持部38の構成)
図4に示すように、前記第2スライダ39には一対の保持ピン48が突設されている。これら一対の保持ピン48には、該保持ピン48が挿通されるガイド孔49を有するリニアスライダ50が前後動可能に保持されている。
The second arc plate 38 has a second rail 40 projecting on the inner arc-shaped side surface thereof and an arc-shaped rack 41 formed of an arc-shaped gear train on the outer arc-shaped side surface. The second slider 39 includes a saddle portion 43 that is guided by the second rail 40 across the second rail 40. That is, the second slider 39 is mounted on the second arc plate 38 via the saddle portion 43 and moves up and down in an arc shape along the second rail 40. The second slider 39 includes a bowl-shaped bracket 44, and a second motor 45 is horizontally disposed at a required position of the bracket 44. A second pinion gear 46 is provided on the rotation shaft of the second motor 45, and the second pinion gear 46 meshes with the arcuate rack 41. Therefore, if the second motor 45 is rotated forward and backward in response to a command from the control device, the second pinion gear 46 also rotates forward and backward, and the body cavity insertion site P is centered on the second slider 39 via the arc-shaped rack 41. It is comprised so that the up-and-down circular arc movement on a vertical surface may be provided (two-dot chain line of FIG. 7).
(Configuration of the third holding unit 38)
As shown in FIG. 4, a pair of holding pins 48 protrude from the second slider 39. A linear slider 50 having a guide hole 49 through which the holding pin 48 is inserted is held by the pair of holding pins 48 so as to be movable back and forth.

図1〜3に示すように、リニアスライダ50の底面には直線状ラック51が設けられ、第3モータ52(図6参照)によって回転するピニオンギヤ53が噛合され、一対の保持ピン48に支持された状態で斜め前後方向に移動可能に構成されている。リニアスライダ50の前端部には、水平軸としての支持軸54が支持され、該支持軸54を中心にして回転可能に構成された逆コの字状をなすナックル部55が支持されている。ナックル部55の開口端部には、上下一対の雌ねじ孔56が形成され、一対の垂直軸を構成するボールプランジャー57が螺入されるようになっている。   As shown in FIGS. 1 to 3, a linear rack 51 is provided on the bottom surface of the linear slider 50, and a pinion gear 53 that is rotated by a third motor 52 (see FIG. 6) is engaged and supported by a pair of holding pins 48. In such a state, it is configured to be movable diagonally in the front-rear direction. A support shaft 54 as a horizontal shaft is supported at the front end portion of the linear slider 50, and an inverted U-shaped knuckle portion 55 configured to be rotatable about the support shaft 54 is supported. A pair of upper and lower female screw holes 56 are formed at the opening end of the knuckle portion 55, and a ball plunger 57 constituting a pair of vertical shafts is screwed therein.

図2に示すように、内視鏡11を保持するためのホルダー部58の中心部には円孔59が貫通形成され、該円孔59には断面T字状をなすパイプサポート60がその外周に円筒状の触覚センサ61を介装した状態で装着されている。パイプサポート60の中心には貫通孔62が形成され、その貫通孔62には円筒状の内視鏡11が挿通されている。図3に示すように、ホルダー部58の上下両面の中央部には円錐状の支持穴63が穿設され、前記ナックル部55の雌ねじ孔56に螺合されたボールプランジャー57のボール64が支持されるようになっている。そして、このボールプランジャー57によりホルダー部58がナックル部55に対して垂直軸を中心として回転可能に構成されている。従って、ホルダー部58さらには内視鏡11は、水平軸及び垂直軸の回りに回転でき、内視鏡11が斜め前後方向以外の応力を受けたときにその応力に追従できるようになっている。   As shown in FIG. 2, a circular hole 59 is formed in the center of the holder portion 58 for holding the endoscope 11, and a pipe support 60 having a T-shaped cross section is formed in the circular hole 59. It is mounted in a state where a cylindrical tactile sensor 61 is interposed. A through hole 62 is formed at the center of the pipe support 60, and the cylindrical endoscope 11 is inserted into the through hole 62. As shown in FIG. 3, a conical support hole 63 is formed in the center of the upper and lower surfaces of the holder portion 58, and the ball 64 of the ball plunger 57 screwed into the female screw hole 56 of the knuckle portion 55 is formed. It has come to be supported. The ball plunger 57 allows the holder portion 58 to rotate about the vertical axis with respect to the knuckle portion 55. Accordingly, the holder portion 58 and the endoscope 11 can be rotated about the horizontal axis and the vertical axis, and can follow the stress when the endoscope 11 receives stress in a direction other than the oblique front-rear direction. .

前記触覚センサ61は、コイル状炭素繊維を含有するセンサ素子により構成され、好ましくはコイル状炭素繊維がマトリックスとしての樹脂又はゴムに分散されて形成され、いずれの方向から受けた応力も検知可能に構成されている。センサ素子は、単層又は2層、3層等の複数の層が積層されて構成されている。積層構造の場合、各層はマトリックスの種類、硬度等、又はコイル状炭素繊維の種類、含有量等が異なるように構成され、各層の相乗的作用によって触覚センサ61の検知感度を高め、広範囲にわたる触圧(応力)を検知することが可能となる。   The tactile sensor 61 is constituted by a sensor element containing a coiled carbon fiber, preferably formed by dispersing the coiled carbon fiber in a resin or rubber as a matrix, and can detect stress received from any direction. It is configured. The sensor element is configured by laminating a plurality of layers such as a single layer, two layers, or three layers. In the case of a laminated structure, each layer is configured so that the type of matrix, hardness, etc., or the type, content, etc. of coiled carbon fiber are different. It becomes possible to detect pressure (stress).

この触覚センサ61は、前記センサ素子と、基準信号を発振する発振回路と、検知手段及び信号調整手段としての移相部と、検知手段としての検波部とを備えている。発振回路はセンサドライバ回路を介してセンサ素子に接続され、センサ素子は移相部を介して検波部に接続されている。   The tactile sensor 61 includes the sensor element, an oscillation circuit that oscillates a reference signal, a phase shift unit as a detection unit and a signal adjustment unit, and a detection unit as a detection unit. The oscillation circuit is connected to the sensor element through a sensor driver circuit, and the sensor element is connected to the detection unit through a phase shift unit.

そして、センサ素子に加わる応力の微小な変化により、センサ素子のインダクタンス(L)、静電容量(C、キャパシタンス)及び電気抵抗(R、レジスタンス)が変化し、その変化によりセンサ出力信号が変化する。センサ出力信号の変化は、検波部における直交検波により検知される。このため、インダクタンス、静電容量及び電気抵抗の変化傾向や変化量が求められる。従って、触覚センサ61により、センサ素子に加わる応力の微小な変化を検知することができる。   A small change in stress applied to the sensor element changes the inductance (L), capacitance (C, capacitance), and electrical resistance (R, resistance) of the sensor element, and the sensor output signal changes due to the change. . The change in the sensor output signal is detected by quadrature detection in the detection unit. For this reason, the change tendency and change amount of an inductance, an electrostatic capacitance, and an electrical resistance are calculated | required. Therefore, the tactile sensor 61 can detect a minute change in stress applied to the sensor element.

前記マトリックスは誘電体であって静電容量(C)を有し、コンデンサとして作用する。マトリックスとしての樹脂としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂等が用いられる。ゴムとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム等が用いられる。マトリックスの硬さは触覚センサ61の感度を向上させる上で重要であり、マトリックスとして弾性力の優れたシリコーン樹脂、シリコーンゴム等を用いた場合には、微小な触圧でも伸縮してその触圧を高感度で検知することができる。一方、硬いシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、スチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂等を用いた場合には、大きな触圧でないと伸縮せず、触覚センサ素子の感度は低いが、幅広い触圧範囲を検知することができる。   The matrix is a dielectric, has a capacitance (C), and acts as a capacitor. As the resin as the matrix, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, copolymer resin of styrene and thermoplastic elastomer, or the like is used. As the rubber, silicone rubber, urethane rubber or the like is used. The hardness of the matrix is important for improving the sensitivity of the tactile sensor 61. When a silicone resin or silicone rubber having excellent elasticity is used as the matrix, the contact pressure can be expanded and contracted even with a minute contact pressure. Can be detected with high sensitivity. On the other hand, when a hard silicone resin, urethane resin, copolymer resin of styrene and thermoplastic elastomer, etc. are used, it will not expand or contract unless it is a large contact pressure, and the sensitivity of the tactile sensor element is low, but it has a wide contact pressure range. Can be detected.

具体的には、マトリックスの硬さはJIS A硬度(JIS K6301)で10〜100が好ましく、15〜50がより好ましい。JIS A硬度で10未満の場合には、マトリックスが軟らかくなり過ぎて、ノイズの検出が大きくなって好ましくない。一方、JIS A硬度が100を越える場合には、マトリックスが硬くなり過ぎて、触圧の伝播性が悪く、検知感度が低下する。   Specifically, the hardness of the matrix is preferably JIS A hardness (JIS K6301), preferably 10 to 100, and more preferably 15 to 50. When the JIS A hardness is less than 10, the matrix becomes too soft, and noise detection becomes large, which is not preferable. On the other hand, when the JIS A hardness exceeds 100, the matrix becomes too hard, the propagation property of the contact pressure is poor, and the detection sensitivity is lowered.

前記コイル状炭素繊維としては一重巻きのコイル状炭素繊維、二重巻きのコイル状炭素繊維、超弾性コイル又はそれらの混合物等が用いられる。コイル状炭素繊維は伸縮性(弾力性)があり、その伸縮により電気特性であるインダクタンス(L)、静電容量(C)及び電気抵抗(R)が変化するため、それらの変化量に基づいて触圧を検知することができる。例えば、コイル状炭素繊維を伸ばすと上記L、C及びRが増加し、収縮させるとL、C及びRが減少する。具体的には、コイル状炭素繊維を4mm伸ばすと、Lは0.1mH増加し、Cは600pF増加し、Rは4.5kΩ増加する。そして、コイル状炭素繊維を収縮させて元の長さに戻すと、L、C及びRは元の値まで再現性良く戻る。コイル状炭素繊維をマトリックス中に分散させたときには、外部から触圧が加わったとき、まずマトリックスが伸縮し、次いでコイル状炭素繊維が伸縮するため、マトリックスを介してコイル状炭素繊維に加わる触圧に基づいて前記L、C及びRの値が変化する。   As the coiled carbon fiber, a single wound coiled carbon fiber, a double wound coiled carbon fiber, a superelastic coil, a mixture thereof, or the like is used. The coiled carbon fiber has stretchability (elasticity), and the expansion and contraction changes the electrical characteristics such as inductance (L), capacitance (C), and electrical resistance (R). Tactile pressure can be detected. For example, when the coiled carbon fiber is stretched, the L, C, and R increase, and when contracted, the L, C, and R decrease. Specifically, when the coiled carbon fiber is stretched by 4 mm, L increases by 0.1 mH, C increases by 600 pF, and R increases by 4.5 kΩ. When the coiled carbon fiber is contracted and returned to its original length, L, C, and R return to their original values with good reproducibility. When the coiled carbon fiber is dispersed in the matrix, when contact pressure is applied from the outside, the matrix first expands and contracts, and then the coiled carbon fiber expands and contracts, so the contact pressure applied to the coiled carbon fiber through the matrix The values of L, C, and R change based on.

一重巻きのコイル状炭素繊維は、1本のコイルの直径が0.01〜50μm、コイルのピッチが0.01〜10μm及びコイルの長さが0.1〜10mmとなるように構成されている。製造の容易性等の観点から、コイルの直径は0.1〜10μmであることが好ましく、ピッチは0.1〜10μmであることが好ましい。このコイル状炭素繊維は、一定の太さを有するコイルが一定のピッチ(間隔)をおいて一重巻きで螺旋状に延びるように形成されている。このため、一重巻きのコイル状炭素繊維は、弾力性に優れ、あらゆる方向からの触圧に対して容易に変形し、従ってあらゆる方向からの触圧を高感度で検知することができる。   The single-winding coiled carbon fiber is configured such that the diameter of one coil is 0.01 to 50 μm, the pitch of the coil is 0.01 to 10 μm, and the length of the coil is 0.1 to 10 mm. . From the viewpoint of ease of manufacture and the like, the diameter of the coil is preferably 0.1 to 10 μm, and the pitch is preferably 0.1 to 10 μm. The coiled carbon fiber is formed such that a coil having a certain thickness extends in a spiral manner with a single winding at a certain pitch (interval). For this reason, the single-wound coiled carbon fiber is excellent in elasticity and easily deforms with respect to the contact pressure from any direction, so that the contact pressure from any direction can be detected with high sensitivity.

一方、二重巻きのコイル状炭素繊維の場合には、2本のコイルが交互に密接した状態で螺旋状に延び、従って全体としてほぼ円筒状をなし、中心には空洞が形成されている。二重巻きのコイル状炭素繊維は、直径が0.01〜50μm、ピッチがほぼ0及び長さが0.1〜10mmとなるように構成されている。二重巻きのコイル状炭素繊維は弾力性が乏しく、触圧を受けたときに変位しにくいという性質がある。   On the other hand, in the case of a double-wound coiled carbon fiber, the two coils extend in a spiral shape in close contact with each other, and thus have a substantially cylindrical shape as a whole, and a cavity is formed at the center. The double-wound coiled carbon fiber is configured to have a diameter of 0.01 to 50 μm, a pitch of almost 0, and a length of 0.1 to 10 mm. Double-wound coiled carbon fibers have poor elasticity and are not easily displaced when subjected to contact pressure.

また、超弾性コイルはコイルの直径が大きく、線径が小さいものをいい、弾力性がより大きいコイルのことをいう。具体的には、超弾性コイルは、コイルの直径が5〜50μm、コイルのピッチが0.1〜10μm及びコイルの長さが0.3〜5mmとなるように構成されている。なお、コイル状炭素繊維の巻き方向は、コイルの軸線を中心として時計方向(右巻き)又は反時計方向(左巻き)のいずれであってもよい。   A superelastic coil is a coil having a large coil diameter and a small wire diameter, and having a higher elasticity. Specifically, the superelastic coil is configured such that the coil diameter is 5 to 50 μm, the coil pitch is 0.1 to 10 μm, and the coil length is 0.3 to 5 mm. The winding direction of the coiled carbon fiber may be either clockwise (right-handed) or counterclockwise (left-handed) around the coil axis.

コイル状炭素繊維の含有量は、マトリックス中に0.1〜50質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。この含有量が0.1質量%未満の場合には、マトリックス中におけるコイル状炭素繊維の割合が少なく、コイル状炭素繊維に基づく触覚センサ61の感度が低下する。その一方、含有量が50質量%を越える場合には、マトリックス中におけるコイル状炭素繊維の割合が多くなり過ぎて硬くなり、触覚センサ61の感度が低下すると共に、成形性等も悪くなる傾向を示す。   The content of the coiled carbon fiber is preferably 0.1 to 50% by mass in the matrix, and more preferably 1 to 10% by mass. When the content is less than 0.1% by mass, the ratio of the coiled carbon fiber in the matrix is small, and the sensitivity of the tactile sensor 61 based on the coiled carbon fiber is lowered. On the other hand, when the content exceeds 50% by mass, the ratio of the coiled carbon fiber in the matrix becomes too high and becomes hard, the sensitivity of the tactile sensor 61 decreases, and the moldability and the like tend to deteriorate. Show.

前記マトリックスにコイル状炭素繊維を分散させる方法としては、次のような方法が採用される。
1)マトリックスにコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、脱泡し、鋳型に流し込み、その後プレス成形する方法。この方法は、マトリックスとしてシリコーン樹脂を用いる場合等に採用される。
As a method for dispersing the coiled carbon fiber in the matrix, the following method is adopted.
1) A method in which coiled carbon fibers are added to a matrix, stirred and dispersed uniformly, defoamed, poured into a mold, and then press-molded. This method is employed when a silicone resin is used as the matrix.

2)マトリックスのペレットに可塑剤を添加した後、加熱溶融し、それにコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、鋳型に流し込み、加圧した後、冷却、固化する方法。この方法は、マトリックスとしてスチレンと熱可塑性エラストマーとの共重合樹脂を用いる場合等に採用される。   2) A method in which a plasticizer is added to matrix pellets, heated and melted, coiled carbon fiber is added thereto, and the mixture is stirred and dispersed uniformly, then poured into a mold, pressurized, cooled and solidified. . This method is employed when a copolymer resin of styrene and a thermoplastic elastomer is used as a matrix.

3)マトリックスを加熱溶融し、それにコイル状炭素繊維を添加し、撹拌して均一に分散させた後、鋳型に流し込み、加圧した後、冷却、固化する方法。この方法は、マトリックスとしてゲル樹脂を用いる場合等に採用される。   3) A method in which a matrix is heated and melted, coiled carbon fibers are added thereto, and the mixture is stirred and dispersed uniformly, then poured into a mold, pressurized, cooled and solidified. This method is employed when a gel resin is used as a matrix.

前記マトリックスにコイル状炭素繊維が配合されて形成された触覚センサ61においては、外部から応力を受けると、マトリックスが伸縮して静電容量(C)が変化すると共に、コイル状炭素繊維が伸縮してインダクタンス(L)、静電容量(C)及び電気抵抗(R)が変化する。そして、両者が共振的に共鳴し、触覚センサ61全体の電気特性が著しく変化して外部からの応力を検知することができる。   In the tactile sensor 61 formed by blending a coiled carbon fiber with the matrix, when receiving stress from the outside, the matrix expands and contracts, the capacitance (C) changes, and the coiled carbon fiber expands and contracts. Inductance (L), capacitance (C), and electrical resistance (R) change. And both resonate resonatingly, the electrical characteristic of the whole tactile sensor 61 changes remarkably, and the stress from the outside can be detected.

この場合、触覚センサ61のマトリックスは静電容量(C)成分として作用し、コイル状炭素繊維はLCR共振回路として作用し、従って機械力学的変動が電気的変動に変換される。このため、LCR共振回路の電圧等が変動し、その変動がLCR測定装置で測定される。このとき、コイル状炭素繊維がマトリックスを介して複合共振的に機能する。よって、触覚センサ61は、微小な応力の変化を十分に検知することができると共に、広範囲にわたる触圧を検知することができる。   In this case, the matrix of the tactile sensor 61 acts as a capacitance (C) component, and the coiled carbon fiber acts as an LCR resonance circuit, so that mechanical mechanical variation is converted into electrical variation. For this reason, the voltage of the LCR resonance circuit fluctuates, and the fluctuation is measured by the LCR measurement device. At this time, the coiled carbon fiber functions in a complex resonance manner through the matrix. Therefore, the tactile sensor 61 can sufficiently detect a minute change in stress and can detect a wide range of tactile pressures.

前記第1保持部26に左右方向に移動する自由度を与える第1モータ36、第2保持部27に垂直面上の円弧を描いて上下方向に移動する自由度を与える第2モータ45及び第3保持部28に斜め前後方向に移動する自由度を与える第3モータ52は、何れも図示しない電源及び制御装置に接続されている。また、内視鏡11はケーブルを介してディスプレー14に接続され、内視鏡11により得られた内臓諸器官の映像は、モニター画面に映し出される。そして、内視鏡下手術に際し術者15による指示は、ハンド操作やフット操作その他音声操作等によって、前記制御装置を介して第1モータ36、第2モータ45及び第3モータ52に与えられるようになっている。
(実施形態の作用)
次に、本実施形態に係る内視鏡保持装置を使用する場合の作用について説明する。
A first motor 36 that gives the first holding part 26 freedom in moving in the left-right direction, a second motor 45 that gives the second holding part 27 freedom in moving up and down by drawing an arc on a vertical plane, and a second motor 45 The third motor 52 that gives the 3 holding portion 28 the freedom to move obliquely in the front-rear direction is connected to a power source and a control device (not shown). The endoscope 11 is connected to the display 14 via a cable, and images of internal organs obtained by the endoscope 11 are displayed on a monitor screen. Then, in the endoscopic operation, an instruction from the operator 15 is given to the first motor 36, the second motor 45, and the third motor 52 through the control device by hand operation, foot operation, or other voice operation. It has become.
(Operation of the embodiment)
Next, an operation when the endoscope holding apparatus according to this embodiment is used will be described.

さて、内視鏡11を使用して手術を行う際には、手術台12上の患者13の例えば腹部に内視鏡11や鉗子18を挿入するのに必要な切開を行ない、切開部の一つにカニューレ17を介して内視鏡11を挿入する。そして、内視鏡11を介してディスプレー14に映し出された腹腔中の映像を、術者15が視覚で確認しつつ助手16に指示を行なうことで、制御装置を介して第1モータ36、第2モータ45及び第3モータ52が単独で又は同期的に駆動され、第1保持部26、第2保持部27及び第3保持部28に所期の動作が付与される。   Now, when performing an operation using the endoscope 11, an incision necessary for inserting the endoscope 11 and the forceps 18 into the abdomen of the patient 13 on the operating table 12, for example, is performed. The endoscope 11 is inserted through one cannula 17. The operator 15 gives instructions to the assistant 16 while visually confirming the image in the abdominal cavity displayed on the display 14 via the endoscope 11, so that the first motor 36, The two motors 45 and the third motor 52 are driven singly or synchronously, and desired operations are given to the first holding unit 26, the second holding unit 27, and the third holding unit 28.

すなわち、第1モータ36が作動されると、第1保持部26は体腔挿入部位Pを中心として平面上の円弧を描いて左右方向に移動する。また、第2モータ45が作動されると、第2保持部27は体腔挿入部位Pを中心として垂直面上の円弧を描いて上下方向に移動する。さらに、第3モータ52が作動されると、第3保持部28は体腔挿入部位Pを通過点として斜め前後方向に前進移動又は後退移動する。   That is, when the first motor 36 is operated, the first holding part 26 moves in the left-right direction while drawing a circular arc on a plane around the body cavity insertion site P. When the second motor 45 is actuated, the second holding unit 27 moves in the vertical direction while drawing an arc on a vertical plane with the body cavity insertion site P as the center. Further, when the third motor 52 is actuated, the third holding portion 28 moves forward or backward in the diagonally forward and backward directions with the body cavity insertion site P as a passing point.

従って、第1保持部26、第2保持部27及び第3保持部28における各動きを合成した動きは、そのまま内視鏡11に左右、上下及び斜め前後方向の合成運動として与えられる。この場合、内視鏡11は第3保持部28におけるホルダー部58に対しコイル状炭素繊維を含有する触覚センサ61を介して保持されている。このため、内視鏡11の動作設定において左右方向、上下方向又は斜め前後方向のいずれかの方向でずれが生じたときには、内視鏡11の斜め前方への移動に際し、体腔挿入部位Pに負荷が加えられると同時に、内視鏡11を経て触覚センサ61にも応力が加えられる。   Accordingly, the combined movement of the first holding unit 26, the second holding unit 27, and the third holding unit 28 is directly given to the endoscope 11 as a combined movement in the left-right, up-down, and diagonally front-back directions. In this case, the endoscope 11 is held by the holder part 58 in the third holding part 28 via the tactile sensor 61 containing a coiled carbon fiber. For this reason, when a deviation occurs in any of the left-right direction, the up-down direction, and the oblique front-rear direction in the operation setting of the endoscope 11, a load is applied to the body cavity insertion site P when the endoscope 11 moves obliquely forward. At the same time, stress is applied to the tactile sensor 61 through the endoscope 11.

触覚センサ61に加えられた応力は、触覚センサ61のマトリックスに伝播されマトリックスが伸縮して静電容量(C)が変化すると共に、マトリックス中のコイル状炭素繊維が伸縮してインダクタンス(L)、静電容量(C)及び電気抵抗(R)が変化する。その結果、マトリックス及びコイル状炭素繊維が共振的に作用し、触覚センサ61全体の電気特性が顕著に変動して前記応力が検知される。そして、触覚センサ61によって検知された信号が制御装置に伝達され、第3モータ52が停止されて内視鏡11の移動が止められる。前記応力が過剰な場合には、ナックル部55に対してボールプランジャー57で支持されているホルダー部58が内視鏡11と共にナックル部55から外れて落下する。
(実施形態の効果のまとめ)
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
The stress applied to the tactile sensor 61 is propagated to the matrix of the tactile sensor 61 and the matrix expands and contracts to change the capacitance (C), and the coiled carbon fiber in the matrix expands and contracts to generate inductance (L), The capacitance (C) and electric resistance (R) change. As a result, the matrix and the coiled carbon fiber act in a resonant manner, and the electrical characteristics of the entire tactile sensor 61 are significantly changed to detect the stress. Then, the signal detected by the touch sensor 61 is transmitted to the control device, the third motor 52 is stopped, and the movement of the endoscope 11 is stopped. When the stress is excessive, the holder portion 58 supported by the ball plunger 57 with respect to the knuckle portion 55 is detached from the knuckle portion 55 together with the endoscope 11 and falls.
(Summary of effects of embodiment)
The effects exhibited by the above embodiment will be described collectively below.

・ 実施形態の内視鏡保持装置10では、内視鏡11は第3保持部28に対しコイル状炭素繊維を含有する触覚センサ61を介し前記斜め前後方向の軸線に沿って移動可能に保持されている。従って、内視鏡11が体腔挿入部位Pに加わる負荷及び内視鏡11の端部が臓器に接触した場合の負荷を触覚センサ61により検知することができる。よって、触覚センサ61で検知された信号に基づき、制御装置にて第3モータ52を停止することができる。その結果、手術中に不測の原因により内視鏡11と患部との間に無理な力が生じた場合や、内視鏡11の端部が臓器に接触した場合でも、患部を損なうことがない。   In the endoscope holding device 10 of the embodiment, the endoscope 11 is held so as to be movable along the oblique front-rear direction axis via the tactile sensor 61 containing a coiled carbon fiber with respect to the third holding portion 28. ing. Therefore, the load applied by the endoscope 11 to the body cavity insertion site P and the load when the end of the endoscope 11 contacts the organ can be detected by the tactile sensor 61. Therefore, based on the signal detected by the touch sensor 61, the third motor 52 can be stopped by the control device. As a result, even if an unreasonable force is generated between the endoscope 11 and the affected part due to an unexpected cause during the operation, or even when the end of the endoscope 11 contacts the organ, the affected part is not damaged. .

・ 前記第3保持部28には、水平軸を中心に回転するナックル部55が支持され、該ナックル部55には垂直軸を中心に回転するホルダー部58が支持されると共に、該ホルダー部58には触覚センサ61を介して内視鏡11が保持されている。このため、内視鏡11は水平軸及び垂直軸を中心にして回転が可能である。従って、内視鏡11が体腔挿入部位Pに加わる負荷を軽減することができる。   The knuckle portion 55 that rotates about the horizontal axis is supported by the third holding portion 28, and the holder portion 58 that rotates about the vertical axis is supported by the knuckle portion 55, and the holder portion 58 The endoscope 11 is held by a tactile sensor 61. Therefore, the endoscope 11 can be rotated around the horizontal axis and the vertical axis. Therefore, the load applied to the body cavity insertion site P by the endoscope 11 can be reduced.

・ 前記触覚センサ61はコイル状炭素繊維が樹脂又はゴムに分散されて形成され、いずれの方向から受けた力も検知可能に構成されていることから、全方向からの負荷に対応することができる。   The tactile sensor 61 is formed by dispersing a coiled carbon fiber in resin or rubber, and is configured to be able to detect a force received from any direction, and therefore can handle loads from all directions.

・ 前記ホルダー部58がナックル部55にボールプランジャー57を介して支持されていることから、ホルダー部58にボールプランジャー57で支持可能な負荷以上の負荷が加わったときにはホルダー部58がナックル部55から外れるようになっている。従って、ナックル部55から内視鏡11を支持するホルダー部58の支持を解除することができ、内視鏡11をホルダー部58と共に落下させることができる。   Since the holder portion 58 is supported by the knuckle portion 55 via the ball plunger 57, the holder portion 58 is knuckle portion when a load greater than the load that can be supported by the ball plunger 57 is applied to the holder portion 58. It comes out of 55. Therefore, the support of the holder portion 58 that supports the endoscope 11 can be released from the knuckle portion 55, and the endoscope 11 can be dropped together with the holder portion 58.

なお、前記実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。
・ 触覚センサ61を、ボールプランジャー57によるホルダー部58の支持部や支持軸54によるナックル部55の支持部に設けることができる。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
The tactile sensor 61 can be provided on the support portion of the holder portion 58 by the ball plunger 57 and the support portion of the knuckle portion 55 by the support shaft 54.

・ また、触覚センサ61を、内視鏡11とパイプサポート60との間に設けることも可能である。
・ さらに、触覚センサ61を複数箇所に設け、応力の検知感度を高めるように構成することもできる。
In addition, the tactile sensor 61 can be provided between the endoscope 11 and the pipe support 60.
Furthermore, the tactile sensor 61 can be provided at a plurality of locations to increase the stress detection sensitivity.

・ 前記直立支柱20のピニオンギヤ24にはウォームとウォームギヤとを噛合させ、直立支柱20が設定された高さから下降しないように構成することもできる。
・ 前記アーム19には、アーム19を斜め上下方向に傾斜させる角度調整機構を設けることも可能である。
The pinion gear 24 of the upright support column 20 may be engaged with a worm and a worm gear so that the upright support column 20 does not descend from a set height.
The arm 19 may be provided with an angle adjusting mechanism that tilts the arm 19 obliquely up and down.

・ 前記コイル状炭素繊維の表面には、導電性を高めるために、金、銅等の金属薄膜を形成し、触覚センサ61の感度及び安定性を向上させるように構成することができる。また、マトリックス中には、コイル状炭素繊維以外に気相成長繊維(VGCF)、カーボンナノファイバー、炭素粉末、金属粉末、誘電体粉末、圧電体粉末等を配合することもできる。   A metal thin film such as gold or copper may be formed on the surface of the coiled carbon fiber in order to enhance conductivity, and the sensitivity and stability of the tactile sensor 61 can be improved. In addition to coiled carbon fibers, vapor grown fibers (VGCF), carbon nanofibers, carbon powders, metal powders, dielectric powders, piezoelectric powders and the like can also be blended in the matrix.

・ 第3保持部28に保持される内視鏡11を、ギヤの噛合関係により、斜め前後方向の軸線を中心に周方向に回動角度の調節自在に回転させ得るように構成することもできる。   The endoscope 11 held by the third holding unit 28 can also be configured to be able to rotate with the rotation angle adjustable in the circumferential direction around the axis line in the oblique front-rear direction by the meshing relationship of the gears. .

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
(1) 前記第3保持部は、第2保持部に配設されて前記斜め下方に前進移動及び後退移動が可能なリニアスライダにより構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内視鏡保持装置。このように構成した場合、請求項1から請求項4のいずれかに係る発明の効果に加えて、第3保持部の構成を簡単にすることができる。
Further, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
(1) The third holding portion is configured by a linear slider which is disposed in the second holding portion and can move forward and backward in the obliquely downward direction. The endoscope holding device according to any one of the above. When comprised in this way, in addition to the effect of the invention which concerns on any one of Claims 1-4, the structure of a 3rd holding | maintenance part can be simplified.

(2) 前記リニアスライダは、その長手方向の一側面に直線状ラックを備え、前記第2保持部に配設されたモータ駆動の第3ピニオンギヤが前記直線状ラックに噛合され、リニアスライダを斜め前後方向に移動させるように構成することを特徴とする上記技術的思想(1)に記載の内視鏡保持装置。このように構成した場合、技術的思想(1)に係る発明の効果に加えて、リニアスライダの移動を安定した状態で行うことができる。   (2) The linear slider includes a linear rack on one side surface in the longitudinal direction, and a third pinion gear driven by a motor disposed in the second holding portion is engaged with the linear rack, so that the linear slider is inclined. The endoscope holding apparatus according to the technical idea (1), wherein the endoscope holding apparatus is configured to move in the front-rear direction. In such a configuration, in addition to the effect of the invention according to the technical idea (1), the linear slider can be moved in a stable state.

実施形態における内視鏡保持装置の第3保持部を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the 3rd holding | maintenance part of the endoscope holding apparatus in embodiment. 内視鏡保持装置における内視鏡を保持する部分を一部破断して示す正面図。The front view which partially fractures | ruptures and shows the part holding the endoscope in an endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置における内視鏡を保持する部分を示す部分側断面図。The fragmentary sectional side view which shows the part holding the endoscope in an endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置における内視鏡を保持する部分を一部破断して示す部分平面図。The partial top view which shows a part fracture | rupture and shows the part holding the endoscope in an endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置における内視鏡を保持する部分を一部破断して示す部分正面図。The partial front view which shows a part fracture | rupture and shows the part holding the endoscope in an endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置の全体を示す平面図。The top view which shows the whole endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置の全体を示す正面図。The front view which shows the whole endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置の直立支柱の部分を示す部分平面図。The partial top view which shows the part of the upright support | pillar of an endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置の全体を示す斜視図。The perspective view which shows the whole endoscope holding | maintenance apparatus. 内視鏡保持装置に保持された内視鏡を用いて手術を行う状態を示す平面図。The top view which shows the state which performs surgery using the endoscope hold | maintained at the endoscope holding | maintenance apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10…内視鏡保持装置、11…内視鏡、12…手術台、13…患者、19…アーム、26…第1保持部、27…第2保持部、28…第3保持部、54…水平軸としての支持軸、55…ナックル部、57…垂直軸としてのボールプランジャー、58…ホルダー部、61…触覚センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Endoscope holding device, 11 ... Endoscope, 12 ... Operating table, 13 ... Patient, 19 ... Arm, 26 ... 1st holding part, 27 ... 2nd holding part, 28 ... 3rd holding part, 54 ... A support shaft as a horizontal axis, 55 ... a knuckle part, 57 ... a ball plunger as a vertical axis, 58 ... a holder part, 61 ... a tactile sensor.

Claims (4)

内視鏡下手術において患者の体腔に挿入される内視鏡を保持するための内視鏡保持装置であって、
手術台に近接して位置調節自在に配置され、患者の患部上方付近に内視鏡の先端を臨ませ得るアームと、該アームの前端部に配設され、前記内視鏡が体腔に挿入される部位を中心として、平面上の円弧を描いて左右方向に移動可能な第1保持部と、該第1保持部に配設され、前記内視鏡の体腔挿入部位を中心として、垂直面上の円弧を描いて上下方向に移動可能な第2保持部と、該第2保持部に配設され、前記内視鏡の体腔挿入部位を通過点とする斜め前後方向に移動可能な第3保持部とからなり、前記内視鏡は、第3保持部に対しコイル状炭素繊維を含有する触覚センサを介し前記斜め前後方向の軸線に沿って移動可能に保持されるよう構成したことを特徴とする内視鏡保持装置。
An endoscope holding device for holding an endoscope inserted into a body cavity of a patient in an endoscopic operation,
An arm which is arranged close to the operating table and can be adjusted in position, and can be placed at the front end of the arm near the upper part of the affected area of the patient, and the endoscope is inserted into the body cavity. A first holding part that is movable in the left-right direction while drawing a circular arc on a plane centering on the part to be positioned, and a vertical plane centering on the body cavity insertion part of the endoscope A second holding part that can move in the vertical direction, and a third holding part that is arranged in the second holding part and that can move in an obliquely front-rear direction with the body cavity insertion site of the endoscope as a passing point The endoscope is configured to be held movably along the axis in the oblique front-rear direction via a tactile sensor containing a coiled carbon fiber with respect to the third holding part. Endoscope holding device.
前記第3保持部には、水平軸を中心として回転するナックル部が支持され、該ナックル部には垂直軸を中心として回転するホルダー部が支持されると共に、該ホルダー部には触覚センサを介して内視鏡が保持されていることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡保持装置。 The third holding portion supports a knuckle portion that rotates about a horizontal axis, and the knuckle portion supports a holder portion that rotates about a vertical axis, and the holder portion includes a tactile sensor. The endoscope holding apparatus according to claim 1, wherein the endoscope is held. 前記触覚センサは、コイル状炭素繊維が樹脂又はゴムに分散されて形成され、いずれの方向から受けた力も検知可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内視鏡保持装置。 3. The tactile sensor according to claim 1, wherein the tactile sensor is formed by dispersing a coiled carbon fiber in a resin or rubber, and is configured to detect a force received from any direction. Endoscope holding device. 前記ホルダー部は、ナックル部にボールプランジャーを介して支持されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の内視鏡保持装置。 The endoscope holding apparatus according to claim 2 or 3, wherein the holder part is supported by a knuckle part via a ball plunger.
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