JP2015159926A - 医療用システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体に対して処置をする処置部28、処置部28を移動させる関節部22、関節部22の位置に対応して設けられた第一標識部24、関節部22に接続されたシース部29、及びシース部29に接続され関節部22を変位させる駆動部26を備えた処置具21と、遠位端と近位端とを有し処置部28が遠位端から突出可能となるように処置具21を保持する可撓管部36、及び処置具21のキャリブレーションを行う空間としてあらかじめ規定された空間Aを特定するために可撓管部36に設けられた第二標識部25を備えた外套管35と、第一標識部24と第二標識部25とが所定の位置関係にあるときに処置具21のキャリブレーションを行うキャリブレーション機構と、を備えた。
【選択図】図2
Description
本発明の一態様は、生体に対して処置をする処置部、前記処置部を移動させる関節部、前記関節部の位置に対応して設けられた第一標識部、前記関節部に接続されたシース部、及び前記シース部に接続され前記関節部を変位させる駆動部を備えた処置具と、遠位端と近位端とを有し前記処置部が前記遠位端から突出可能となるように前記処置具を保持する可撓管部、及び前記処置具のキャリブレーションを行う空間としてあらかじめ規定された空間を特定するために前記可撓管部に設けられた第二標識部を備えた外套管と、前記第一標識部と前記第二標識部とが所定の位置関係にあるときに前記処置具のキャリブレーションを行うキャリブレーション機構と、を備えた医療用システムである。
図1は、第1実施形態の医療用システムの全体構成の概略を示す斜視図である。本実施形態の医療用システムは、いわゆるマスタスレーブ方式のシステムである。すなわち、図1に示すように、医療用システム1は、操作者Opが処置のための操作をするマスタマニピュレータ2と、内視鏡装置3が設けられた本体4と、マスタマニピュレータ2に対する操作に応じて本体4から内視鏡装置3及び処置具21に対する動作を制御する制御部50(図3参照)とを持つ。
図2は、第1実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置3の一部破断斜視図である。図2に示すように、内視鏡装置3に取り付け可能な処置具21は、処置部28と、関節部22及び腕部30と、第一標識部24と、シース部29と、処置具駆動部26と、を持つ。
関節部22及び腕部30は、処置部28を移動させるものであり、処置具駆動部26により駆動される。
モータ27は、たとえば関節部22および処置部28の自由度に対して1つずつ設けられている。なお、モータ27はステッピングモータであってもよく、この場合エンコーダ31が設けられていなくてもよい。
エンコーダ31は、モータ27の出力軸に対してたとえば非接触で取り付けられている。エンコーダ31は、制御部50に電気的に接続される。
駆動側回転体32は、不図示の減速機構を介してモータ27の出力軸に接続されている。駆動側回転体32は、たとえばプーリである。
従動側回転体34は、シース部29の遠位端近傍に配されており、関節部22に接続されている。従動側回転体34が回転されると関節部22が動作する。従動側回転体34は、たとえばプーリである。
ワイヤ33は、一端部が駆動側回転体32に架け渡され、他端部が従動側回転体34に架け渡された環状のワイヤである。ワイヤ33は、シース29内に移動可能に収容されている。なお、ワイヤ33は、駆動側回転体32や従動側回転体34に対する滑りを防止するために駆動側回転体32や従動側回転体34に一部が連結されていてもよい。
内視鏡装置3は、外套管35と、観察装置23と、を持つ。
外套管35は、患者の体内に挿入される軟性の長尺の部材である。外套管35は、処置具チャンネル37を有する可撓管部36と、第二標識部25と、処置具21に対するキャリブレーションをするキャリブレーションセンサ41とを備える。また、本実施形態では、外套管35の遠位部分は制御部50の制御によって湾曲動作可能である。
本実施形態では、処置具21に設けられた第一標識部24は磁石であり、可撓管部36に設けられた第二標識部25は、磁石を検知するホール素子を有する。
撮像部39は、処置対象部位及び処置部28の画像を取得可能なたとえばエリアイメージセンサを有する。
照明部40は、処置対象部位へ向けて照明光を照射可能である。
図3に示すように、医療用システム1の制御部50は、マスタ制御部51と、本体制御部52と、キャリブレーション機構54と、制御器7とを持つ。
本体制御部52は、マスタ制御部51からの指令に基づいて内視鏡装置3と処置具21とに対する駆動信号を出力する。
すなわち、本実施形態では、自動開始部56によってキャリブレーションが開始されて正常にキャリブレーションが終了する前に空間Aから関節部22が出たときに、キャリブレーションを中断させるか、あるいはキャリブレーションを強制終了させる。
なお、自動停止部57は、キャリブレーションが正常に終了していない時にその旨をたとえば表示装置6に表示させるように所定の信号を出力してもよい。
図4に示すように、キャリブレーションの開始手順では、まず、処置具21が外套管35の処置具挿入孔から処置具チャンネル37に挿入される[処置具が処置具チャンネルに挿入される](ステップST101)。
キャリブレーションセンサ41によって、処置具チャンネル37の空間Aにおいて関節部22がどのような姿勢にあるかを検知することができ、処置具駆動部26におけるモータ27の駆動状態と関節部22の動作状態との関係を規定する制御パラメータを含んだキャリブレーション情報を生成できる。
本体制御部52は、キャリブレーションセンサ41によって生成された制御パラメータを受け取り、処置具21を動作させる制御パラメータを更新する[キャリブレーション情報を受け取って制御パラメータを更新する](ステップST105)。
図3に示す自動停止部57は、検出信号60を第二標識部25が発しているか否かを繰り返し検知することにより、第一標識部24と第二標識部25とが所定の位置関係にあるか否かを繰り返し判定している[所定の位置関係にあるか](ステップST301)(図5参照)。
第二標識部25が検出信号60を発しなくなったときには、キャリブレーション可能な空間Aから処置具21の関節部22が移動しており、自動停止部57は、キャリブレーションの中断あるいは停止をさせるための信号を発する。
なお、上記実施形態では、第一標識部24が磁石であって第二標識部25がホール素子を有する例が示されているが、第一標識部24がホール素子を有し第二標識部25が磁石であっても構わない。
図6は、第2実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置の一部破断斜視図である。図6に示すように、第2実施形態では、キャリブレーションを行う空間としてあらかじめ規定された空間Aが、処置具21の関節部22を覆うように外套管35の遠位側に装着されたキャップ73内に設定されている。
本実施形態では、キャップ73にキャリブレーションセンサ41が設けられていてもよいし、ワイヤ33にかかる張力を処置具駆動部26において検出することでキャリブレーションが実行されてもよい。たとえ図6に示す構成では、ワイヤ33にかかる張力を処置具駆動部26において検出することによるキャリブレーションが可能である。具体的には、処置具駆動部26が関節部22を変位させて処置部28をキャップ73の内周面に接触させ、さらにキャップ73の内周面を処置部28により押圧させることでワイヤ33にかかる張力の変動を検出する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図7は、第3実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置の斜視図である。図7に示すように、第3実施形態では、キャリブレーションを行う空間としてあらかじめ規定された空間Aが、処置具21の関節部22を覆うよう治具74に設定されている。治具74は、外套管35に設けられた他の処置具チャンネル(治具チャンネル75)を通じて外套管35の遠位端まで案内される。
治具74は、処置具21の処置部28及び関節部22が挿入可能な筒状構造を有している。治具74の内部には、第1実施形態で説明したキャリブレーションセンサ41が配されている。
また、本実施形態では、第1実施形態で説明した第二標識部25が治具74に取り付けられている。
本実施形態では、処置具21が治具74に適切に挿入されたときに、第二標識部25が第一標識部24を検知するようになっている。これにより、本実施形態でも第1実施形態と同様に処置具21のキャリブレーションを行うことができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置の模式的な断面図である。図8に示すように、第4実施形態では、処置具21のシース部29に設けられた凹部76が第一標識部として機能し、外套管35に設けられた凸部77が第二標識部として機能する。つまり、凹部76と凸部77とによる凹凸構造において凹部76と凸部77とが嵌合する位置が、処置具21のキャリブレーションを行うために好適な位置関係となるように設定されている。言い換えると、凹部76に凸部77が入り込んだ状態において、処置具21の関節部22はキャリブレーションセンサ41が配された位置にある。
凹部76には、凸部77によって押圧可能なスイッチが設けられている。凹部76に設けられたスイッチは、凸部77によって押圧されたときに第1実施形態で説明した検出信号60を発する。また、凹部76にスイッチを設けることに代えて、凹部76に凸部77が入り込んだことで外套管35に対してシース部29が固定されたことを操作者が知覚した時に、図示しない入力手段等により手作業を介して検出信号60を発生させてもよい。
なお、上記実施形態で説明した凹凸構造に代えて、第一標識部と第二標識部とが接触した時に第一標識部と第二標識部とが所定の位置関係にあると判定されるように、第一標識部及び第二標識部がそれぞれ電気接点を有していてもよい。図9は、第4実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置の変形例を示す模式的な断面図である。
本変形例では、図9に示すように、制御部50(図3参照)に電気的に接続された非接触子79が第一標識部としてシース部29に配されており、制御部50に電気的に接続された接触子80が第二標識部として外套管35に配されており、被接触子79と、接触子80とによって一組の接点センサ78が構成されている。本変形例では、被接触子79と接触子80とが導通した時に第一標識部と第二標識部とが所定の位置関係にあることが検知され、上記各実施形態と同様に処置具21のキャリブレーションが可能である。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図10は、本実施形態の医療用システムにおける表示装置に表示された画像の例を示す図である。
本実施形態では、図2に示す撮像部39(撮像手段)が、第一標識部24を検知する第二標識部として利用可能である。また、第一標識部24は、第1実施形態と同様の構成であってもよいが、処置具21の腕部30や関節部22等、処置具21において特徴点抽出が可能な形状を有している部位であればよい。
本実施形態では、処置具チャンネル37の遠位端から処置具21の腕部30や関節部22が露出されている状態で、撮像部39の撮像視野に図10に示すように処置具21の腕部30や関節部22が入っているときに、キャリブレーションが可能である。なお、キャリブレーション時の画像は必ずしも表示装置6に表示される必要はない。キャリブレーション中の画像が表示装置6に表示されると、キャリブレーション状態が操作者に視認可能となる。
本実施形態では、本実施形態においてキャリブレーションが可能な空間Aは、撮像部39の撮像視野によって規定されている。また、たとえば上記第2実施形態で説明したキャップ73が外套管35に取り付けられている場合にはキャリブレーションが可能な空間Aがキャップ73内に設定されてもよい。
本実施形態における処置具21のキャリブレーションは、撮像部39が取得した画像による画像認識と、処置具駆動部26におけるモータ27の駆動量やトルクの計測とによって実行可能である。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図11は、第6実施形態の医療用システムにおける内視鏡装置の断面図である。図11に示すように、第6実施形態では、処置具21のシース部29が第一標識部として機能し、外套管35に設けられたエンコーダ81が第二標識部として機能する。すなわち、本実施形態において、エンコーダ81は、シース部29の位置を検出する検出手段となっている。エンコーダ81は、制御部50(図3参照)に電気的に接続されている。
エンコーダ81は、シース部29の外周面に接触可能となるように処置具チャンネル37の内部に配されている。エンコーダ81は、シース部29が処置具チャンネル37内を進退する際にシース部29の外周面が接することで回転動作し、シース部29の移動量を計測するための回転数情報を出力する。
また、上述の各実施形態において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
2 マスタマニピュレータ
3 内視鏡装置
4 本体
5 マスタアーム
6 表示装置
7 制御器
21 処置具
22 関節部
23 観察装置
24 第一標識部
25 第二標識部
26 処置具駆動部(駆動部)
27 モータ
28 処置部
29 シース部
30 腕部
31、81 エンコーダ
32 駆動側回転体
33 ワイヤ
34 従動側回転体
35 外套管
36 可撓管部
37 処置具チャンネル
39 撮像部(撮像手段)
40 照明部
41 キャリブレーションセンサ
42 移動体
43 弾性部材
44 移動量センサ
50 制御部
51 マスタ制御部
52 スレーブ制御部
53 画像処理部
54 キャリブレーション機構
55 判定部
56 自動開始部
57 自動停止部
60 検出信号
73 キャップ
74 治具
75 治具チャンネル
76 凹部
77 凸部
78 接点センサ
79 被接触子
80 接触子
A 空間
Op 操作者
Claims (9)
- 生体に対して処置をする処置部、前記処置部を移動させる関節部、前記関節部の位置に対応して設けられた第一標識部、前記関節部に接続されたシース部、及び前記シース部に接続され前記関節部を変位させる駆動部を備えた処置具と、
遠位端と近位端とを有し前記処置部が前記遠位端から突出可能となるように前記処置具を保持する可撓管部、及び前記処置具のキャリブレーションを行う空間としてあらかじめ規定された空間を特定するために前記可撓管部に設けられた第二標識部を備えた外套管と、
前記第一標識部と前記第二標識部とが所定の位置関係にあるときに前記処置具のキャリブレーションを行うキャリブレーション機構と、
を備えた医療用システム。 - 請求項1に記載の医療用システムであって、
前記第一標識部は、前記第二標識部が所定距離より近接して位置しているときに前記所定の位置関係であると判定する検出手段を有する
医療用システム。 - 請求項1に記載の医療用システムであって、
前記第二標識部は、前記第一標識部が所定距離より近接して位置しているときに前記所定の位置関係であると判定する検出手段を有する
医療用システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の医療用システムであって、
前記外套管は、前記処置部、前記関節部、前記第一標識部、及び前記シース部を挿通可能なチャンネルを有し、
前記空間は前記チャンネルの内部に規定されている
医療用システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の医療用システムであって、
前記第二標識部は、前記第一標識部を撮像する撮像手段を有している
医療用システム。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の医療用システムであって、
前記キャリブレーション機構は、
前記第一標識部と前記第二標識部とが所定の位置関係にあるときに限りキャリブレーションを開始可能である
医療用システム。 - 請求項1に記載の医療用システムであって、
前記第一標識部と前記第二標識部とは、前記所定の位置関係において嵌合する凹凸構造を有する
医療用システム。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の医療用システムであって、
前記キャリブレーション機構は、
前記第一標識部と前記第二標識部との位置関係を検出し前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にあるか否かを判定する判定部と、
前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にないと前記判定部が判定している状態から前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にあると前記判定部が判定している状態へ移行したときにキャリブレーションを開始させる自動開始部と、
を備える医療用システム。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の医療用システムであって、
前記キャリブレーション機構は、
前記第一標識部と前記第二標識部との位置関係を検出し前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にあるか否かを判定する判定部と、
前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にあると前記判定部が判定している状態から前記第一標識部と前記第二標識部とが前記所定の位置関係にないと前記判定部が判定している状態へ移行したときであってかつキャリブレーションが実行中であるときにキャリブレーションを中断又は終了させる自動停止部と、
を備える医療用システム。
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