JP2012040202A - Manipulator - Google Patents

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Yutaka Masaki
豊 正木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow intuitive comprehension of a curving direction on the tip side of a manipulator displayed in an observation screen regardless of a grip attitude of the manipulator.SOLUTION: A grip part 6 of this manipulator 1 is formed of a tubular member having a sectional shape of a rotationally symmetric figure, and is provided with an operation element 7 for performing curving operation of a curve part 3, at-hand side on the end face of the grip part 6. Thereby, even when changing gripping of the grip part 6 according to twisting operation of the manipulator 1, relation between an operation direction of the operation element 7 and the curving direction of the curve part 3 displayed in an observation image can be intuitively comprehended to improve operability.

Description

本発明は、手元側の操作によって先端側を湾曲制御可能なマニピュレータに関する。   The present invention relates to a manipulator capable of controlling the bending of the distal end side by an operation on the hand side.

種々の作業を人間の腕、手に代わって行うマニピュレータは各種産業分野で利用されている。例えば、医療用の分野においては、鉗子やバルーン・カテーテル等の医療用器具を先端に備えたマニピュレータが知られており、また、工業用の分野においては、クラック・傷の研削を行うための研削具や溶接を行うための溶接具等を先端に備えたマニピュレータが知られている。   Manipulators that perform various tasks in place of human arms and hands are used in various industrial fields. For example, in the medical field, a manipulator equipped with a medical instrument such as a forceps or a balloon / catheter is known, and in the industrial field, grinding for cracks / scratches is performed. 2. Description of the Related Art A manipulator having a tool, a welding tool for welding, and the like at the tip is known.

このようなマニピュレータには、操作者の手元操作によって先端部を所望の方向に向けることができるよう、先端側に湾曲部を備えるものがあり、体腔内等を観察する医療用の内視鏡や、ボイラー・ガスタービンエンジン・化学プラント等の配管・自動車エンジンの内部の傷や腐蝕等を観察する工業用の内視鏡等で手元側で湾曲操作を行う内視鏡も、マニピュレータとして捉えることができる。このマニピュレータの先端側の湾曲操作は、操作者が操作部を把持して行うため、従来から操作性を向上するための各種提案がなされている。   Some of these manipulators include a curved portion on the distal end side so that the distal end portion can be directed in a desired direction by an operator's hand operation, such as a medical endoscope that observes the inside of a body cavity or the like. Endoscopes that perform bending operations on the hand side with industrial endoscopes that observe flaws, corrosion, etc. in piping, automobile engines, etc. in boilers, gas turbine engines, chemical plants, etc. can also be regarded as manipulators it can. Since the bending operation on the distal end side of the manipulator is performed by an operator holding the operation unit, various proposals for improving operability have been conventionally made.

例えば、特許文献1には、先端側に先端部と作動部とを配置した挿入部と、この挿入部の手元側に設けられた操作部とを有する管状操作装置(内視鏡)に関して、挿入部の先端側に一端が固定される操作ワイヤーと、この操作ワイヤーの一部が巻回されるプーリーと、プーリーを回転させる駆動手段とを備え、プーリーが回転している際に、操作指示に応じて操作ワイヤーとプーリーとが弛緩状態で配置される状態よりも、操作ワイヤーがプーリーに密着して巻きつく状態の操作指示の操作力量を小さくすることで、操作ワイヤーを牽引する操作力量を低減させる技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 relates to a tubular operation device (endoscope) having an insertion portion in which a distal end portion and an operation portion are arranged on the distal end side and an operation portion provided on the proximal side of the insertion portion. An operation wire whose one end is fixed to the distal end side of the section, a pulley around which a part of the operation wire is wound, and a driving means for rotating the pulley. When the pulley is rotating, an operation instruction is given. Accordingly, the operating force for pulling the operating wire is reduced by reducing the operating force of the operating instruction when the operating wire is in close contact with the pulley and winding the operation wire and the pulley in a relaxed state. Techniques for making them disclosed are disclosed.

また、特許文献2には、内視鏡の湾曲部を湾曲操作する電動湾曲機構の駆動モータを収納するモータ収納部を有する操作部本体を逆円錐形状に形成し、この逆円錐形状の底面に位置する端面に電動湾曲機構を操作するジョイスティックを配置することで、操作部を把持しやすくして操作性の向上を図る技術が開示されている。   In Patent Document 2, an operation unit body having a motor storage unit that stores a drive motor of an electric bending mechanism that performs a bending operation of the bending unit of an endoscope is formed in an inverted cone shape, and the bottom surface of the inverted cone shape is formed on the bottom surface. A technique is disclosed in which a joystick that operates an electric bending mechanism is disposed on a positioned end face, thereby making it easier to grip an operation unit and improving operability.

また、特許文献3には、内視鏡の手元操作部を、挿入部と略直交する円筒状に形成すると共に、この円筒状の左右両側を一対の把持部として形成し、中央に設けた湾曲操作ボタンを左右のどちらの手でも操作できるようにする技術が開示されている。   Further, in Patent Document 3, the hand operating portion of the endoscope is formed in a cylindrical shape substantially orthogonal to the insertion portion, and the left and right sides of the cylindrical shape are formed as a pair of gripping portions, and are provided in the center. A technique for enabling operation buttons to be operated with either the left or right hand is disclosed.

さらに、特許文献4には、内視鏡等の光学装置を受容する主要チャネルと関節運動型手術ツールを受容する作業チャネルとを備えるガイドチューブを用いて、ユーザが片手で操作することができる制御器を介して少なくとも2自由度を制御することを可能とするシステムが開示されている。   Further, Patent Document 4 discloses a control that a user can operate with one hand by using a guide tube including a main channel that receives an optical device such as an endoscope and a work channel that receives an articulating surgical tool. A system is disclosed that allows controlling at least two degrees of freedom through a vessel.

特開2007−325958号公報JP 2007-325958 A 特開2006−149878号公報JP 2006-149878 A 特開平6−217927号公報JP-A-6-217927 特表2010−511440号公報Special table 2010-511440 gazette

特許文献1〜4に開示されているような従来のマニピュレータは、何れも操作者が把持する把持部に方向性がある。このため、マニピュレータ先端部の湾曲方向を観察画像中で確認しながら手元操作を行う際に捻り操作を行うと、操作方向と観察画像中に表示される先端側の湾曲方向との関係が直感的に把握し難くなり、操作性が低下する虞がある。   Conventional manipulators such as those disclosed in Patent Documents 1 to 4 have directivity in the gripping portion gripped by the operator. For this reason, if a twisting operation is performed when performing a hand operation while confirming the bending direction of the tip of the manipulator in the observation image, the relationship between the operation direction and the bending direction on the tip side displayed in the observation image is intuitive. However, it may be difficult to grasp and operability may be reduced.

このような従来のマニピュレータは、例えば図5に示すように、マニピュレータ100の先端側に湾曲可能な湾曲部101を備え、この湾曲部101が連設される軸部102の基端側に、操作者が把持する把持部103と湾曲部101の湾曲操作を行うためのジョイスティック104とを有する操作部105が連設されて構成されている。ジョイスティック104は、軸部102と同軸上に中立位置を有するように配置され、把持部103は操作者の把持し易さ等を優先した形状に形成されている。   For example, as shown in FIG. 5, such a conventional manipulator includes a bending portion 101 that can be bent on the distal end side of the manipulator 100, and an operation is performed on the proximal end side of the shaft portion 102 to which the bending portion 101 is connected. An operation unit 105 including a gripping unit 103 held by a person and a joystick 104 for performing a bending operation of the bending unit 101 is provided in series. The joystick 104 is disposed so as to have a neutral position coaxially with the shaft portion 102, and the grip portion 103 is formed in a shape that prioritizes the ease of gripping of the operator.

このため、把持部103は操作者に方向感覚を与えることになり、図6(b)に示すように、マニピュレータ先端の観察画面110を見ながら湾曲部101の湾曲操作を行う場合、図6(a)に矢印で示す方向にジョイスティック104を傾倒操作して湾曲部101を湾曲させた状態で、マニピュレータの捻り操作を行うと、図7(a)に示すように、把持部103が斜め方向を指向するようになり、無理な姿勢での操作を強いられる。従って、操作者は把持部103を握り替えてジョイスティック104を操作することになる。   Therefore, the grip portion 103 gives a sense of direction to the operator. As shown in FIG. 6B, when the bending operation of the bending portion 101 is performed while viewing the observation screen 110 at the tip of the manipulator, as shown in FIG. When the manipulator is twisted in a state where the joystick 104 is tilted in the direction indicated by the arrow in a) and the bending portion 101 is bent, the gripping portion 103 moves in an oblique direction as shown in FIG. Being oriented, forced to operate in an unreasonable posture. Therefore, the operator operates the joystick 104 by holding the grip portion 103.

このとき、図7(b)に破線で示すように、湾曲部101を観察画面110の画面上部方向に湾曲させようとすると、把持部103が斜め方向を向いているため、把持部103から伝わる方向感覚と観察画面110中に表示される湾曲部101の湾曲方向との間のずれによって違和感が生じ、所望の方向に湾曲させる上で支障となる。   At this time, as shown by a broken line in FIG. 7B, if the bending portion 101 is to be bent in the upper part of the observation screen 110, the gripping portion 103 is directed in the oblique direction, and therefore, is transmitted from the gripping portion 103. A difference between the sense of direction and the bending direction of the bending portion 101 displayed in the observation screen 110 causes a sense of incongruity, which hinders bending in a desired direction.

すなわち、把持部103が方向性を有しているため、図6の状態では、観察画面110に表示される湾曲部101の湾曲方向とジョイスティック104の傾倒操作方向とが一致するが、捻り操作を行った後の図7の状態では、観察画面110に表示される湾曲部101の湾曲方向と把持部103からの方向感覚によるジョイスティック104の傾倒操作方向とが一致しない。   That is, since the grip portion 103 has directionality, the bending direction of the bending portion 101 displayed on the observation screen 110 matches the tilting operation direction of the joystick 104 in the state of FIG. In the state shown in FIG. 7 after being performed, the bending direction of the bending portion 101 displayed on the observation screen 110 does not match the tilting operation direction of the joystick 104 based on the sense of direction from the grip portion 103.

従って、図7(b)の画面上部方向に湾曲部101を湾曲させたいにも拘わらず、把持部103の方向感覚の影響でジョイスティック104を斜め方向に操作する可能性がある。このような従来のマニピュレータでは、把持部が方向性を有しているため、把持姿勢に起因する方向感覚に影響されることなく所望の方向に正しく湾曲操作するためには、煩雑な判断を要し、作業性が低下する虞がある。   Accordingly, there is a possibility that the joystick 104 is operated in an oblique direction due to the influence of the direction sense of the grip portion 103, although it is desired to bend the bending portion 101 in the upper direction of the screen in FIG. In such a conventional manipulator, since the grip portion has directionality, it is necessary to make a complicated determination in order to perform the bending operation correctly in a desired direction without being influenced by the sense of direction due to the grip posture. However, workability may be reduced.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、観察画面中に表示されるマニピュレータ先端側の湾曲方向を、マニピュレータの把持姿勢に拘わらず直感的に把握可能なマニピュレータを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a manipulator capable of intuitively grasping the bending direction of the manipulator tip side displayed on the observation screen regardless of the gripping posture of the manipulator. .

上記目的を達成するため、本発明によるマニピュレータは、手元側の把持部を把持して先端側に設けた湾曲部を湾曲操作するマニピュレータであって、前記把持部は、横方向断面を回転対称図形で形成した筒状部材で形成され、この筒状部材の手元側端面に前記湾曲部の湾曲操作入力を行う操作子が配設されている。   In order to achieve the above object, a manipulator according to the present invention is a manipulator that grips a gripping portion on a hand side and performs a bending operation on a bending portion provided on a distal end side, and the gripping portion has a rotationally symmetric shape in a transverse section. The operation member for performing the bending operation input of the bending portion is disposed on the proximal end surface of the cylindrical member.

本発明によれば、観察画面中に表示されるマニピュレータ先端側の湾曲方向を、マニピュレータの把持姿勢に拘わらず直感的に把握することができ、作業性を向上することができる。   According to the present invention, the bending direction of the manipulator tip side displayed on the observation screen can be intuitively grasped regardless of the gripping posture of the manipulator, and workability can be improved.

マニピュレータの概略図Schematic diagram of the manipulator マニピュレータの内視鏡装置への適用例を示す説明図Explanatory drawing which shows the example of application to the endoscope apparatus of a manipulator マニピュレータの操作部と画面表示される先端部を示す説明図Explanatory drawing which shows the operation part of a manipulator and the front-end | tip part displayed on a screen マニピュレータの捻り操作後の操作部と画面表示した先端部を示す説明図Explanatory drawing which shows the operation part after twisting operation of a manipulator, and the front-end | tip part displayed on the screen 従来のマニピュレータの概略図Schematic diagram of a conventional manipulator 従来のマニピュレータの操作部と画面表示した先端部を示す説明図Explanatory drawing which shows the operation part and the front-end | tip part which displayed the screen of the conventional manipulator 従来のマニピュレータの捻り操作後の操作部と画面表示した先端部を示す説明図Explanatory drawing which shows the operation part after twisting operation of the conventional manipulator, and the front-end | tip part displayed on the screen

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1に示すように、本実施の形態におけるマニピュレータ1は、手元側の操作によって先端側を湾曲制御可能なマニピュレータであり、先端に装着されたた鉗子やメス等の処置具、或いは各種構造物のクラック・傷の研削を行うための研削具や溶接を行うための溶接具等の器具2と、器具2の方向を可変する湾曲部3と、この湾曲部3が連設される軸部4と、軸部4の基端側に設けられた操作部5とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a manipulator 1 according to the present embodiment is a manipulator capable of controlling the bending of the distal end side by an operation on the hand side, and a treatment instrument such as a forceps or a scalpel attached to the distal end, or various structures. A tool 2 such as a grinding tool for grinding cracks and scratches and a welding tool for welding, a bending portion 3 for changing the direction of the tool 2, and a shaft portion 4 on which the bending portion 3 is connected. And an operation portion 5 provided on the base end side of the shaft portion 4.

湾曲部3及び軸部4は、人体の体腔内や構造物の管路内等に挿入可能な細長の形状に形成され、湾曲部3の内部には、多自由度の湾曲機構を構成する複数の関節が設けられている。これらの複数の関節によって構成される湾曲機構は、例えば、複数の湾曲駒をワイヤで連結し、このワイヤを機械的に牽引・弛緩する機構、或いはモータ等によって回転駆動されるプーリによってワイヤを巻回・弛緩する機構等の周知の湾曲機構で構成され、各湾曲駒の関節角度を変化させることで湾曲部3を所望の方向に湾曲させ、器具2を所望の方向に向ける。   The bending portion 3 and the shaft portion 4 are formed in an elongated shape that can be inserted into a body cavity of a human body or a conduit of a structure, and a plurality of bending mechanisms that constitute a bending mechanism with multiple degrees of freedom are formed inside the bending portion 3. The joint is provided. The bending mechanism constituted by the plurality of joints includes, for example, a mechanism in which a plurality of bending pieces are connected by a wire and the wire is mechanically pulled or loosened, or a wire is wound by a pulley that is rotationally driven by a motor or the like. It is composed of a known bending mechanism such as a mechanism for turning and relaxing, and the bending portion 3 is bent in a desired direction by changing the joint angle of each bending piece, and the instrument 2 is directed in the desired direction.

操作部5は、操作者が把持する把持部6と、この把持部6の手元側端面に設けられ、湾曲部3の湾曲操作を行うための操作子7とを備えている。把持部6は、回転対称図形の断面形状を有する筒状部材で形成され、軸部4を中心として回転させたとき、操作者が正面や背面等の方向性を感じない回転対称性を有している。本実施の形態においては、把持部6は、軸部4と略直交する横方向の断面が円形で軸部4の長手方向となる縦方向の断面が矩形の円筒形に形成されている。   The operation unit 5 includes a gripping unit 6 that is gripped by an operator, and an operator 7 that is provided on a hand-side end surface of the gripping unit 6 and performs a bending operation of the bending unit 3. The grip portion 6 is formed of a cylindrical member having a cross-sectional shape of a rotationally symmetric figure, and has a rotational symmetry that prevents the operator from feeling the direction of the front surface, the back surface, or the like when rotated about the shaft portion 4. ing. In the present embodiment, the gripping portion 6 is formed in a cylindrical shape having a circular cross section in the transverse direction substantially orthogonal to the shaft portion 4 and a rectangular cross section in the longitudinal direction that is the longitudinal direction of the shaft portion 4.

この把持部6の形状は、後述するように、マニピュレータ1の捻り操作に伴って把持部6を握り替えた場合であっても、操作子7の操作方向と観察画像中に表示される湾曲部3の湾曲方向との関係を直感的に把握可能としている。   As will be described later, the shape of the gripping portion 6 is such that, even when the gripping portion 6 is changed in accordance with the twisting operation of the manipulator 1, the operating direction of the operator 7 and the curved portion displayed in the observation image are displayed. It is possible to intuitively grasp the relationship with the bending direction 3.

操作子7は、湾曲部3を所望の方向に湾曲させるための操作入力を行うデバイスであり、ジョイスティック、トラックボール、タッチパッド等のポインティングデバイスや複数のスイッチ群等から構成することができる。本実施の形態においては、操作子7としてジョイスティックを用いており、把持部6基端面の中心軸を中立位置として、ジョイスティックの操作レバー7aが中立位置を中心として所定の方向(中立位置を中心として十字方向或いは球面内の任意の方向)に傾倒可能に配設されており、操作レバー7aの傾倒方向と傾倒量とに応じて湾曲部3を所望の方向及び変位量で湾曲させることができる。   The operation element 7 is a device that performs an operation input for bending the bending portion 3 in a desired direction, and can be configured by a pointing device such as a joystick, a trackball, and a touch pad, a plurality of switch groups, and the like. In the present embodiment, a joystick is used as the operation element 7, and the operation axis 7 of the joystick is centered on the neutral position with the central axis of the grip portion 6 base end surface as a neutral position (centered on the neutral position). The bending portion 3 can be bent in a desired direction and a displacement amount according to the tilt direction and the tilt amount of the operation lever 7a.

尚、操作子(ジョイススティック)7は、操作レバー7aが中立位置にあるとき、湾曲部3が直線状態にあり、操作レバー7aを傾倒させた状態では、操作レバー7aの傾倒状態を維持しつつ所定の方向に回動させ得るものとするが、操作レバー7aを中立位置に戻した後に所望の方向に傾倒させ得るようにしても良い。   The operation element (joystick) 7 has the bending portion 3 in a linear state when the operation lever 7a is in the neutral position, and maintains the tilted state of the operation lever 7a when the operation lever 7a is tilted. Although it can be rotated in a predetermined direction, the operation lever 7a may be tilted in a desired direction after being returned to the neutral position.

以下では、マニピュレータ1を、内視鏡と併用する医療用のマニピュレータとして適用する例について説明する。
図2に示すように、本マニピュレータ1が適用される内視鏡装置10は、体腔内等の所定部位を撮像する撮像素子(図示せず)を備えた内視鏡11と、内視鏡11に照明光を供給すると共に内視鏡11から出力される撮像信号を信号処理するプロセッサ20と、プロセッサ20からの画像信号を受けて内視鏡11による観察画像(内視鏡画像)を表示するモニタ21とを主要構成としている。
Below, the example which applies the manipulator 1 as a medical manipulator used together with an endoscope is demonstrated.
As shown in FIG. 2, an endoscope apparatus 10 to which the present manipulator 1 is applied includes an endoscope 11 including an imaging element (not shown) that images a predetermined part such as a body cavity, and the endoscope 11. A processor 20 that supplies illumination light to the signal processor for processing an imaging signal output from the endoscope 11, and receives an image signal from the processor 20, and displays an observation image (endoscopic image) by the endoscope 11. The monitor 21 is the main component.

内視鏡11には、内視鏡画像の観察下において対象部位の処置を行うため、マニピュレータ1を着脱自在に装着することができる。また、マニピュレータ1がモータ等による電動湾曲機構を備える場合には、マニピュレータ1には、図示を省略するが、マニピュレータ1の操作子7(ジョイスティック)からの操作入力に応じて湾曲機構の駆動方向及び駆動力を制御するコントローラが接続される。   The endoscope 11 can be detachably mounted with the manipulator 1 in order to perform treatment of the target part under observation of the endoscopic image. When the manipulator 1 is provided with an electric bending mechanism using a motor or the like, the manipulator 1 is not illustrated, but the driving direction of the bending mechanism and the driving direction of the bending mechanism according to an operation input from the operation element 7 (joystick) of the manipulator 1 are described. A controller for controlling the driving force is connected.

内視鏡11は、体腔内等に挿入される細長の可撓性を有する挿入部12を有し、この挿入部12の基端側に操作部13を備えている。操作部13の側部からは、ユニバーサルコード14が延出され、このユニバーサルコード14を介してプロセッサ20に着脱自在に接続される。本実施の形態においては、挿入部12は、比較的硬質な部材により形成される先端部12aと、この先端部12aが連設される湾曲自在な湾曲部12bとを有している。また、挿入部12内には、管路としての処置具チャンネルが設けられ、操作部13の基部側に設けられたチャンネル口金15に連通されている。   The endoscope 11 has an elongated flexible insertion portion 12 that is inserted into a body cavity or the like, and includes an operation portion 13 on the proximal end side of the insertion portion 12. A universal cord 14 extends from the side of the operation unit 13 and is detachably connected to the processor 20 via the universal cord 14. In the present embodiment, the insertion portion 12 has a distal end portion 12a formed of a relatively hard member, and a bendable bending portion 12b provided continuously with the distal end portion 12a. In addition, a treatment instrument channel as a conduit is provided in the insertion portion 12 and communicates with a channel base 15 provided on the base side of the operation portion 13.

また、図2においては図示を省略しているが、先端部12aの先端面には、被写体の像を結像する対物光学系、処置具チャンネルの先端側に連通する処置具突出口、図示しない光源から供給される照明光を出射するための照明光学系等が設けられ、対物光学系の結像位置に、被写体の像を撮像信号として出力するCCD(電荷結合素子)等の撮像素子が配設されている。   Although not shown in FIG. 2, the distal end surface of the distal end portion 12a has an objective optical system that forms an image of the subject, a treatment instrument protrusion that communicates with the distal end side of the treatment instrument channel, and is not shown. An illumination optical system for emitting illumination light supplied from a light source is provided, and an imaging element such as a CCD (charge coupled device) that outputs an image of a subject as an imaging signal is arranged at an imaging position of the objective optical system. It is installed.

マニピュレータ1を用いて必要な処置を行う場合、マニピュレータ1の先端側の器具2及び湾曲部3を内視鏡11のチャンネル口金15から挿入し、内視鏡11の挿入部12の先端部12aから突出させる。そして、内視鏡11による観察視野を治療対象部位に固定した状態で、マニピュレータ1の先端側をモニタしながら把持部6を把持して操作子7を操作し、マニピュレータ1の湾曲部3を湾曲させて先端の器具2を所望の方向に向け、必要な処置を行う。   When performing a necessary treatment using the manipulator 1, the instrument 2 and the bending portion 3 on the distal end side of the manipulator 1 are inserted from the channel cap 15 of the endoscope 11, and from the distal end portion 12 a of the insertion portion 12 of the endoscope 11. Make it protrude. Then, in a state where the observation field of view by the endoscope 11 is fixed to the site to be treated, the operator 7 is operated by holding the grip 6 while monitoring the distal end side of the manipulator 1, and the bending portion 3 of the manipulator 1 is bent. Then, the instrument 2 at the tip is directed in a desired direction and necessary treatment is performed.

このとき、図3(a)に示すように、操作子7の操作レバー7aを図中の矢印方向に傾倒操作し、図3(b)に示すように、モニタ21の観察画面21aに映し出されるマニピュレータ1先端部の姿勢を基本姿勢として処置を行っているときに、マニピュレータ1を捻り操作する必要が生じた場合、把持部6が回転対称性を有しているため、従来のマニピュレータのように操作者が正面や背面等の方向性を感じることなく、直感的で違和感の無い操作を行うことができる。   At this time, as shown in FIG. 3 (a), the operation lever 7a of the operation element 7 is tilted in the direction of the arrow in the drawing, and is displayed on the observation screen 21a of the monitor 21 as shown in FIG. 3 (b). When it is necessary to twist the manipulator 1 while performing a treatment with the posture of the manipulator 1 as a basic posture, the gripping portion 6 has rotational symmetry, so that the manipulator 1 has a rotational symmetry. The operator can perform an intuitive and comfortable operation without feeling the direction of the front or back.

すなわち、従来のマニピュレータは、把持部の形状に方向性があるため、マニピュレータを捻り操作した後、再度、マニピュレータ先端部を湾曲させる場合には、操作者は、把持部形状から生じる方向感覚に影響されることなく湾曲操作の操作方向を正しく決定しなければならない。特に、マニピュレータの捻り操作によって無理な姿勢を強いられ、把持部を握り替えた場合においては、把持部形状から生じる方向感覚と観察画面中に表示される湾曲部の湾曲方向とのずれが大きくなり、違和感が強くなるばかりでなく煩雑な判断を要することになり、作業性が低下する虞がある。   That is, since the conventional manipulator has directionality in the shape of the gripping part, when the manipulator is twisted again and then the manipulator tip is bent again, the operator has an influence on the sense of direction resulting from the gripping part shape. Therefore, the operation direction of the bending operation must be determined correctly. In particular, when an unreasonable posture is imposed by the twisting operation of the manipulator and the gripping part is changed, the difference between the direction sense generated from the gripping part shape and the bending direction of the bending part displayed on the observation screen becomes large. In addition to an uncomfortable feeling, complicated judgments are required, and workability may be reduced.

これに対して、本実施の形態におけるマニピュレータ1は、図3に示す基本姿勢の状態から捻り操作しても、把持部6が回転対称性を有しているため、湾曲操作方向が同じなら観察画面21aに表示されるマニピュレータ1の湾曲部3の動きも同じとなる。その結果、マニピュレータ1の把持姿勢に拘わらず操作子7の操作方向(本実施の形態においては、ジョイスティックからなる操作子7の操作レバー7aの傾倒方向)と観察画面中の湾曲部3の湾曲方向とが一致し、直感的で円滑な操作を行うことが可能となる。   On the other hand, the manipulator 1 in the present embodiment is observed if the bending operation direction is the same because the gripping portion 6 has rotational symmetry even if the twisting operation is performed from the basic posture state shown in FIG. The movement of the bending portion 3 of the manipulator 1 displayed on the screen 21a is the same. As a result, regardless of the gripping posture of the manipulator 1, the operating direction of the operating element 7 (in this embodiment, the tilting direction of the operating lever 7a of the operating element 7 made of a joystick) and the bending direction of the bending part 3 in the observation screen It is possible to perform an intuitive and smooth operation.

例えば、図3(b)に示す観察画面中の湾曲部3の表示状態が捻り操作によって図4(b)の姿勢に変化した状態で、同図中に破線で示すように画面上部方向に湾曲させようとする場合、操作者は天地を意識することなく、ジョイスティックからなる操作子7の操作レバー7aを、図4(a)に矢印で示すように画面上の方向と同方向の上方向に傾倒操作するのみで良く、把持部6を握り替えた場合においても、把持姿勢の変化に対して操作レバー7aの傾倒方向を改めて想到することなく直感的な操作を行うことができる。   For example, in a state where the display state of the bending portion 3 in the observation screen shown in FIG. 3B is changed to the posture shown in FIG. 4B by the twisting operation, as shown by the broken line in FIG. When trying to do so, the operator is not aware of the top and bottom, and moves the operation lever 7a of the operation element 7 made of a joystick upward in the same direction as the direction on the screen as indicated by an arrow in FIG. It is only necessary to perform a tilting operation, and even when the gripping part 6 is changed, an intuitive operation can be performed without reconsidering the tilting direction of the operation lever 7a with respect to a change in the gripping posture.

特に、操作子7をジョイスティックに代えてトラックボールで構成する場合には、トラックボール自体は操作上の指向性を有しないことから、観察画面で見た通りの方向に湾曲操作を行えることは、操作者の負担を軽減する上で大きな利点となる。更には、マニピュレータ1の捻り角度によっては、把持部6を握り替えることなく、マニピュレータ1先端側を所望の方向に向けるように操作することも可能となる。   In particular, when the operation element 7 is constituted by a trackball instead of the joystick, the trackball itself does not have operational directivity, and therefore, the bending operation can be performed in the direction as viewed on the observation screen. This is a great advantage in reducing the burden on the operator. Furthermore, depending on the twisting angle of the manipulator 1, it is possible to operate the manipulator 1 so that the distal end side is directed in a desired direction without changing the grip portion 6.

この場合、把持部6は、把持し易さを考慮して、横方向断面となる回転対称図形の直径(把持部6の横方向断面が正多角形である場合には、外接円の直径)が30mm〜45mmの値の範囲に設定されている。前述したように、本実施の形態においては把持部6は円筒形状であり、横方向断面の直径dが30mm≦d≦45mm程度に設定されている。また、把持部6は操作者が正面や背面等の方向性を感じない程度の回転対称性を有すれば良く、円形、正多角形、或いはこれらに準ずる形状の横方向断面と、矩形、樽形、等脚台形、太鼓形、鼓形、或いはこれらに準ずる形状の縦方向断面とを有する立体形状であれば良い。   In this case, the gripping part 6 takes into account the ease of gripping, and the diameter of a rotationally symmetric figure having a transverse section (the diameter of a circumscribed circle when the transverse section of the gripping part 6 is a regular polygon) Is set in the range of 30 mm to 45 mm. As described above, in the present embodiment, the gripping portion 6 has a cylindrical shape, and the diameter d of the transverse cross section is set to about 30 mm ≦ d ≦ 45 mm. In addition, the gripping portion 6 only needs to have rotational symmetry such that the operator does not feel directionality such as the front or the back, a circular cross section, a regular polygon, or a transverse cross-section corresponding to these, a rectangle, a barrel It may be a three-dimensional shape having a shape, an isosceles trapezoidal shape, a drum shape, a drum shape, or a longitudinal section similar to these.

尚、把持部6の横方向断面を正多角形とする場合には、辺の数nが偶数であることが好ましく、理想的にはn≧8であることが望ましい。また、把持部6の縦方向断面を等脚台形とする場合には、先端側に向かって細くなるテーパ形状とすることが好ましい。   In addition, when making the horizontal direction cross section of the holding part 6 into a regular polygon, it is preferable that the number n of sides is an even number, and it is desirable that it is ideally n> = 8. Moreover, when making the vertical direction cross section of the holding part 6 into an isosceles trapezoid, it is preferable to set it as the taper shape which becomes thin toward the front end side.

また、本実施の形態におけるマニピュレータ1は、軸部4と把持部6とジョイスティックからなる操作子7の中立位置とが同一軸上に配置される例を示しているが、これらの配置には、操作者が方向性を感じない程度の若干のオフセットが許容される。   Moreover, although the manipulator 1 in this Embodiment has shown the example by which the neutral part of the operation part 7 which consists of the axial part 4, the holding part 6, and a joystick is arrange | positioned on the same axis | shaft, in these arrangements, A slight offset that allows the operator to feel no directionality is allowed.

このように本実施の形態においては、マニピュレータの把持部が回転対称図形の断面形状で形成されているため、観察画面に表示されるマニピュレータ先端側の湾曲方向を、把持姿勢に拘わらず直感的に把握することができる。これにより、直感的で違和感の無いマニピュレータの湾曲操作が可能となり、作業性の向上を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, since the grip portion of the manipulator is formed in a cross-sectional shape of a rotationally symmetric figure, the bending direction of the manipulator tip side displayed on the observation screen can be intuitively set regardless of the grip posture. I can grasp it. As a result, the manipulator can be operated intuitively and without a sense of incongruity, and the workability can be improved.

更に、以上の実施の形態においては、マニピュレータとして、医療用のマニピュレータを例に取って説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、研削具や溶接具等を備えた工業用等のマニピュレータ、更には、他の内視鏡による観察下において使用する内視鏡自体として適用することも可能である。   Furthermore, in the above embodiment, a medical manipulator has been described as an example of the manipulator. However, the present invention is not limited to this, and the industrial one provided with a grinding tool, a welding tool, or the like. It is also possible to apply the present invention as an endoscope itself, or an endoscope used under observation by another endoscope.

1 マニピュレータ
2 器具
3 湾曲部
4 軸部
5 操作部
6 把持部
7 操作子
11 内視鏡
12 挿入部
15 チャンネル口金
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manipulator 2 Instrument 3 Bending part 4 Shaft part 5 Operation part 6 Gripping part 7 Operating element 11 Endoscope 12 Insertion part 15 Channel base

Claims (7)

手元側の把持部を把持して先端側に設けた湾曲部を湾曲操作するマニピュレータであって、
前記把持部は、横方向断面を回転対称図形で形成した筒状部材で形成され、この筒状部材の手元側端面に前記湾曲部の湾曲操作入力を行う操作子が配設されていることを特徴とするマニピュレータ。
A manipulator that grips the grip portion on the hand side and performs a bending operation on the bending portion provided on the distal end side,
The gripping portion is formed of a cylindrical member having a transverse cross-section formed of a rotationally symmetric figure, and an operation element for performing a bending operation input of the bending portion is disposed on a proximal side end surface of the cylindrical member. A characteristic manipulator.
前記回転対称図形は、円形又は正多角形であることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。   The manipulator according to claim 1, wherein the rotationally symmetric figure is a circle or a regular polygon. 前記筒状部材は、縦方向断面形状が矩形又は等脚台形であることを特徴とする請求項1又は2記載のマニピュレータ。   3. The manipulator according to claim 1, wherein the cylindrical member is rectangular or isosceles trapezoidal in cross section in the vertical direction. 前記回転対称図形の直径を、30mm〜45mmの範囲とすることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。   The manipulator according to claim 1, wherein a diameter of the rotationally symmetric figure is in a range of 30 mm to 45 mm. 前記操作子は、ジョイスティックであることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。   The manipulator according to claim 1, wherein the operation element is a joystick. 前記操作子は、トラックボールであることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。   The manipulator according to claim 1, wherein the operation element is a trackball. 前記マニピュレータは、前記湾曲部の先端側に医療用器具を備え、体腔内に挿入される内視鏡の挿入部内を挿通される医療用マニピュレータであることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ。   The manipulator according to claim 1, wherein the manipulator is a medical manipulator that includes a medical instrument on a distal end side of the bending portion and is inserted through an insertion portion of an endoscope that is inserted into a body cavity.
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