JP2023122136A - Continuum robot movement device and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、連続体ロボット移動装置および連続体ロボット移動装置の制御方法に関する。 The present disclosure relates to a continuous robot moving device and a control method for the continuous robot moving device.
特許文献1には、長尺方向に直列に設けられた湾曲可能かつ長尺方向に移動可能な湾曲可能ユニットと、湾曲可能ユニットを長尺方向に移動させる移動手段を有する制御装置が開示されている。制御装置は、湾曲可能ユニットの湾曲部を湾曲させながら長尺方向に移動させる際に、移動可能な最大移動速度を算出し、最大移動速度の範囲内で長尺方向の移動速度を制御する。
内視鏡またはカテーテル等の長尺方向に湾曲可能かつ移動可能な湾曲ユニットを有した医療装置は、口腔や鼻腔を経て、人体への挿入および抜去が行われる。挿入および抜去の速度、すなわち湾曲ユニットの長尺方向の移動速度が医療装置のソフトウェアにより決定される場合がある。その場合、外来ノイズに起因するソフトウェアの誤動作や、プログラムコードに起因する予期せぬソフトウェアの誤動作により、意図した速度で湾曲ユニットの長尺方向の移動が行われない危険性がある。また、この危険性を回避するために、他の保護機能を設ける必要がある。 A medical device having a bendable and movable bending unit such as an endoscope or a catheter is inserted into and removed from the human body via the oral cavity or nasal cavity. The speed of insertion and withdrawal, ie the speed of longitudinal movement of the bending unit, may be determined by the software of the medical device. In that case, there is a risk that the bending unit will not be moved in the longitudinal direction at the intended speed due to software malfunction caused by external noise or unexpected software malfunction caused by the program code. Also, to avoid this danger, it is necessary to provide other protective functions.
本開示の目的は、外来ノイズに起因するソフトウェアの誤動作や、プログラムコードに起因する予期せぬソフトウェアの誤動作により、連続体ロボットの移動が意図した速度で行われない危険性を防ぐことである。 The purpose of the present disclosure is to prevent the risk that a continuous robot will not move at the intended speed due to software malfunction caused by external noise or unexpected software malfunction caused by program code.
連続体ロボット移動装置は、長尺方向に直列に設けられた、少なくとも一つ以上の湾曲可能な湾曲可能部を有し、前記湾曲可能部の長尺方向に前後移動可能な連続体ロボットと、回転運動を行うモータと、前記モータの回転運動を基に前記連続体ロボットを前後移動させる移動手段と、前記モータを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記モータの回転速度を決定するための複数の回転速度信号をハードウェアで生成する回転速度信号生成回路と、前記モータの回転方向を決定するための回転方向信号に応じて、前記複数の回転速度信号のうちのいずれかの回転速度信号を選択する選択回路と、前記選択回路により選択された回転速度信号に基づく回転速度と、前記回転方向信号に基づく回転方向で、前記モータを駆動する駆動回路とを有する。 The continuous body robot moving device has at least one or more bendable bendable sections provided in series in the longitudinal direction, and the continuous body robot is capable of moving back and forth in the longitudinal direction of the bendable sections; It has a motor that performs rotary motion, moving means that moves the continuous robot back and forth based on the rotary motion of the motor, and control means that controls the motor, wherein the control means controls the rotational speed of the motor. a rotation speed signal generating circuit for generating a plurality of rotation speed signals for determining by hardware; and one of the plurality of rotation speed signals according to a rotation direction signal for determining the rotation direction of the motor. and a drive circuit for driving the motor at a rotational speed based on the rotational speed signal selected by the selection circuit and in a rotational direction based on the rotational direction signal.
本開示によれば、外来ノイズに起因するソフトウェアの誤動作や、プログラムコードに起因する予期せぬソフトウェアの誤動作により、連続体ロボットの移動が意図した速度で行われない危険性を防ぐことができる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent the risk of the continuous robot not moving at the intended speed due to software malfunction caused by external noise or unexpected software malfunction caused by program code.
以下に図面を参照して実施形態の構成を例示する。なお、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、配置などは、装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものである。 The configuration of the embodiment will be exemplified below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, arrangements, etc. of the components described in this embodiment should be changed as appropriate according to the configuration of the apparatus, various conditions, and the like.
(第1の実施形態)
<医療システムおよび医療装置>
図1は、第1の実施形態による医療システム1Aの構成例を示す斜視図である。医療システム1Aは、医療装置1と、支持台2と、制御装置3と、モニタ4と、ケーブル5を有する。医療装置1は、支持台2に取り付けられる。制御装置3は、医療装置1を制御する。モニタ4は、表示装置である。ケーブル5は、医療装置1のベースユニット200と支持台2を連結する。
(First embodiment)
<Medical system and medical device>
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a
医療装置1は、例えば連続体ロボットである。医療装置1は、カテーテルユニット100と、ベースユニット200を有する。カテーテルユニット100は、湾曲可能ユニットであり、ベースユニット200に対して、着脱可能に構成されている。カテーテルユニット100は、カテーテル11を有する。カテーテル11は、湾曲可能部である。ベースユニット200は、駆動ユニットまたは被装着ユニットである。
The
本実施形態において、医療システム1Aおよび医療装置1の使用者は、対象の内部にカテーテル11を挿入することにより、対象の内部の観察、対象の内部からの各種検体の採取、対象の内部に対する処置などの作業を行うことができる。一つの実施形態として、使用者は、カテーテル11を対象としての患者の内部に挿入できる。具体的には、使用者は、患者の口腔もしくは鼻腔を介して気管支にカテーテル11を挿入することにより、肺組織の観察、採取、切除等の作業を行うことができる。
In this embodiment, the user of the
カテーテル11は、上記の作業を行うための医療器具をガイドするガイド(シース)として用いることができる。医療器具(ツール)の例としては、内視鏡、鉗子、アブレーション装置などが挙げられる。また、カテーテル11自身が上記の医療器具としての機能を有していてもよい。
The
本実施形態において、制御装置3は、演算装置3aと入力装置3bを有する。入力装置3bは、カテーテル11および支持台2を操作するための命令や入力を受ける。演算装置3aは、カテーテル11および支持台2を制御するためのプログラムや各種データを記憶するストレージと、ランダムアクセスメモリと、プログラムを実行するための中央処理装置を有する。また、制御装置3は、モニタ4に画像を表示するための信号を出力する出力部を有していてもよい。
In this embodiment, the
図2は、図1の医療装置1および支持台2の構成例を示す斜視図である。ケーブル5は、医療装置1のベースユニット200と支持台2を連結する。医療装置1は、ケーブル5と支持台2とを介して、制御装置3に電気的に接続される。なお、医療装置1と制御装置3は、相互にケーブルで直接接続されていてもよい。医療装置1と制御装置3は、相互に無線で接続されていてもよい。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the
医療装置1は、ベースユニット200を介して、支持台2に取り外し可能に装着される。より具体的には、医療装置1は、ベースユニット200の取り付け部(接続部)200aが、支持台2の移動ステージ(受け部)2aに取り外し可能に装着される。医療装置1の取り付け部200aが移動ステージ2aから取り外された状態であっても、制御装置3が医療装置1を制御可能なように、医療装置1と制御装置3の相互接続は維持される。本実施形態では、医療装置1の取り付け部200aが移動ステージ2aから取り外された状態であっても、医療装置1と支持台2は、ケーブル5によって接続されている。
The
使用者は、カテーテル11が対象に挿入され、支持台2に医療装置1が取り付けられた状態で、医療装置1を使用することができる。具体的には、医療装置1が移動ステージ2aに取り付けられた状態で、移動ステージ2aが移動することにより、医療装置1が移動する。そして、カテーテル11を対象に挿入する方向に移動する動作、または、カテーテル11を対象から引き抜く方向に移動する動作が行われる。移動ステージ2aの移動は、制御装置3によって制御される。
The user can use the
医療装置1は、カテーテル11を駆動するためのワイヤ駆動部(線状部材駆動部、ライン駆動部、本体駆動部)300を有する。本実施形態において、医療装置1は、制御装置3によって制御されたワイヤ駆動部300によって、カテーテル11を駆動するロボットカテーテル装置である。
The
制御装置3は、ワイヤ駆動部300を制御し、カテーテル11を屈曲する動作を行わせることができる。本実施形態では、ワイヤ駆動部300は、ベースユニット200に内蔵されている。より具体的には、ベースユニット200は、ワイヤ駆動部300を収納するベース筐体200fを有する。つまり、ベースユニット200は、ワイヤ駆動部300を有する。ワイヤ駆動部300とベースユニット200を合わせて、カテーテル駆動装置(ベース装置、本体)と呼ぶことができる。
The
カテーテル11の延伸方向について、対象に挿入されるカテーテル11の先端が配置される端部を、遠位端と呼ぶ。カテーテル11の延伸方向について、遠位端の反対側を近位端と呼ぶ。
With respect to the extending direction of the
カテーテルユニット100は、カテーテル11の近位端側をカバーする近位端カバー16を有する。近位端カバー16は、ツール穴16aを有する。カテーテル11には、ツール穴16aを介して、医療器具を挿入することができる。
The
上述したように、本実施形態において、カテーテル11は、医療器具を対象の内部の所望の位置にガイドするためのガイド装置としての機能を有する。例えば、カテーテル11に内視鏡を挿入した状態で、対象の内部の目標の位置までカテーテル11を挿入する。このとき、使用者の手動操作、移動ステージ2aの移動、ワイヤ駆動部300によるカテーテル11の駆動の少なくともいずれか一つが用いられる。カテーテル11が目標の位置に到達した後、ツール穴16aを介してカテーテル11から内視鏡が引き抜かれる。そして、ツール穴16aから医療器具を挿入し、対象の内部からの各種検体の採取、対象の内部に対する処置などの作業が行われる。
As described above, in this embodiment, the
<支持台>
図3は、支持台2の構成例を示す図である。ステッピングモータ21は、ステー22に取り付けられたモータホルダー23に固定されている。リードスクリュー24は、図示しないベアリングを含むリードスクリューステー25および26に支持されている。リードスクリュー24の左端は、カップリング27を介して、ステッピングモータ21のシャフトに接続されている。医療装置1の取り付け部200aは、ステー28上をスライドするように設けられ、リードスクリュー24が回転することで、スライド動作する。なお、ステッピングモータ21がCCW(反時計)方向に回転すると、取り付け部200aが対象方向に移動し、ステッピングモータ21がCW(時計)方向に回転すると、取り付け部200aが対象から離れるようにスライドする。
<Support stand>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
<演算装置>
図4は、図1の演算装置3aの構成例を示す回路図である。演算装置3aは、入力装置3bおよびステッピングモータ21に接続される。演算装置3aは、発振器31と、分周回路32と、AND回路33と、AND回路34と、CPU35と、インバータ36と、OR回路37と、モータドライバ38を有する。
<Arithmetic unit>
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the
発振器31は、クロック信号を分周回路32に出力する。分周回路32は、入力されたクロック信号を分周し、1/2端子に2倍の周期のクロック信号を出力し、1/4端子に4倍の周期のクロック信号を出力する。ここでは、分周回路32は、単純に2分周および4分周しているが、更に多段の分周回路やハードウェアで構成されるカウンターであってもよい。分周回路32は、2倍の周期のクロック信号をAND回路33のa端子に出力する。また、分周回路32は、4倍の周期のクロック信号をAND回路34のa端子に出力する。
CPU35は、中央処理ユニットであり、入力装置3bからの指示を受けて、演算を行う。CPU35のa端子は、ステッピングモータ21の回転方向を決める信号CWを、AND回路33のb端子とモータドライバ38のCW端子とインバータ36の入力端子に出力する。インバータ36は、信号CWの論理反転信号をAND回路34のb端子に出力する。CPU35のb端子は、信号ENBをモータドライバ38のENB端子に出力する。
The
AND回路33のc端子は、OR回路37のa端子に接続される。AND回路34のc端子は、OR回路37のb端子に接続される。OR回路37のc端子の出力信号は、モータドライバ38のCLK端子に入力される。
The c terminal of the AND
モータドライバ38は、ENB端子にハイレベルが入力されることで、動作が可能になる。また、モータドライバ38は、CLK端子に入力されるクロック信号によりステッピングモータ21の回転速度を決定し、CW端子に入力される信号CWの極性によりステッピングモータ21の回転方向を決定する。モータドライバ38は、入力信号に応じて、A端子、/A端子、B端子、および/B端子から、ステッピングモータ21に電力を供給することで、ステッピングモータ21を任意に駆動する。
The
<動作>
図5は、カテーテル11を対象としての患者に対して挿抜する際の演算装置3aの制御方法を示すタイミングチャートである。クロック信号Div_CLKは、発振器31の出力信号である。分周回路32は、クロック信号Div_CLKを分周する。信号AND33_aは、分周回路32の1/2端子からAND回路33のa端子に出力される信号である。信号AND34_aは、分周回路32の1/4端子からAND回路34のa端子に出力される信号である。
<Action>
FIG. 5 is a timing chart showing a control method of the
CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の挿入の設定がされると、a端子からローレベルの信号CWを出力する。図5では、CPU35のa端子の信号CWの初期状態をローレベルとしている。AND回路33のa端子に入力される信号AND33_aは、クロック信号Div_CLKに対して2倍の周期のクロック信号である。AND回路33のb端子に入力される信号AND33_bは、CPU35のb端子から出力される信号CWと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、AND回路33のc端子から出力される信号AND33_cは、ローレベルになる。
When the insertion of the
AND回路34のa端子に入力される信号AND34_aは、クロック信号Div_CLKに対して4倍の周期のクロック信号である。AND回路34のb端子に入力される信号AND34_bは、信号CWの論理反転信号であり、ハイレベルになる。その場合、AND回路34のc端子から出力される信号AND34_cは、信号AND34_aと同じ信号になる。
A signal AND34_a input to the a terminal of the AND
OR回路37のa端子の入力信号は、信号AND33_cと同じ信号であり、ローレベルである。OR回路37のb端子の入力信号は、信号AND34_cと同じ信号であり、4倍の周期のクロック信号である。その場合、モータドライバ38のCLK端子に入力される信号DRV_CLKは、OR回路37のc端子の出力信号と同じ信号であり、4倍の周期のクロック信号である。
The input signal of the a terminal of the
時刻T11では、CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の挿入の指示を受けると、b端子からハイレベルの信号ENBを出力する。モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、4倍の周期のクロック信号である。モータドライバ38のCW端子の入力信号CWは、ローレベルである。モータドライバ38のENB端子の入力信号ENBは、ハイレベルである。その場合、ステッピングモータ21は、4倍の周期のクロックに基づいた回転速度で、CCW方向に回転する。これにより、ベースユニット200とカテーテルユニット100とカテーテル11は、対象としての患者に対しての挿入が開始される。
At time T11, upon receiving an instruction to insert the
時刻T12では、CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の挿入停止の指示を受けると、b端子からローレベルの信号ENBを出力する。すると、モータドライバ38は、ステッピングモータ21の回転を停止させる。これにより、カテーテル11の挿入が終了する。
At time T12, when the
時刻T13では、CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の抜去の設定がされると、a端子からハイレベルの信号CWを出力する。AND回路33のa端子の入力信号AND33_aは、2倍の周期のクロック信号である。AND回路33のb端子の入力信号AND33_bは、信号CWと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、AND回路33のc端子の出力信号AND33_cは、2倍の周期のクロック信号になる。
At time T13, the
AND回路34のa端子の入力信号AND34_aは、4倍の周期のクロック信号である。AND回路34のb端子の入力信号AND34_bは、信号CWの論理反転信号であり、ローレベルである。その場合、AND回路34のc端子の出力信号AND34_cは、ローレベルになる。
The input signal AND34_a of the a terminal of the AND
OR回路37のa端子の入力信号は、信号AND33_cと同じ信号であり、2倍の周期のクロック信号である。OR回路37のb端子の入力信号は、信号AND34_cと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、OR回路37のc端子の出力信号は、信号DRV_CLKと同じ信号であり、2倍の周期のクロック信号である。
The input signal of the a terminal of the
時刻T14では、CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の抜去の指示を受けると、b端子からハイレベルの信号ENBを出力する。モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、2倍の周期のクロック信号である。モータドライバ38のCW端子の入力信号は、信号CWと同じ信号であり、ハイレベルである。モータドライバ38のENB端子は、信号ENBと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、ステッピングモータ21は、2倍の周期のクロック信号に基づいた回転速度で、CW方向に回転する。これにより、ベースユニット200とカテーテルユニット100とカテーテル11は、対象としての患者からの抜去が開始される。例えば、ステッピングモータ21の回転速度は、挿入時よりも抜去時の方が速く、カテーテル11の移動速度は、挿入時よりも抜去時の方が速い。
At time T14, when the
時刻T15では、CPU35は、入力装置3bからカテーテル11の抜去停止の指示を受けると、b端子からローレベルの信号ENBを出力する。すると、モータドライバ38は、ステッピングモータ21の回転を停止させる。これにより、カテーテル11の抜去が終了する。
At time T15, when the
時刻T16では、CPU35は、a端子からローレベルの信号CWを出力することにより、初期状態にもどる。
At time T16, the
以上のように、医療システム1Aは、連続体ロボット移動装置の一例である。カテーテル11は、長尺方向に直列に設けられた、少なくとも一つ以上の湾曲可能な湾曲可能部の一例である。医療装置1は、カテーテル11を有し、カテーテル11の長尺方向に前後移動可能な連続体ロボットの一例である。
As described above, the
ステッピングモータ21は、回転運動を行うモータである。リードスクリュー24と取り付け部200aは、ステッピングモータ21の回転運動を基に医療装置1を前後移動させる移動部の一例である。制御装置3は、ステッピングモータ21を制御する制御部である。
The stepping
分周回路32は、ステッピングモータ21の回転速度を決定するための複数の回転速度信号をハードウェアで生成する回転速度信号生成回路の一例である。分周回路32は、分周比が2である2倍の周期のクロック信号と、分周比が4である4倍の周期のクロック信号とを、相互に分周比が異なる複数の回転速度信号として生成する。
The
AND回路33とAND回路34とOR回路37は、ステッピングモータ21の回転方向を決定するための回転方向信号CWに応じて、上記の複数の回転速度信号のうちのいずれかの回転速度信号を選択する選択回路である。モータドライバ38は、選択回路により選択された回転速度信号に基づく回転速度と、回転方向信号CWに基づく回転方向で、ステッピングモータ21を駆動する駆動回路である。
AND
4倍の周期のクロック信号は、カテーテル11の挿入時に、医療装置1を長尺方向に前方移動させるための回転速度信号である。2倍の周期のクロック信号は、カテーテル11の抜去時に、医療装置1を長尺方向に後方移動させるための回転速度信号である。
The quadruple period clock signal is a rotation speed signal for moving the
上記の選択回路は、回転方向信号CWが医療装置1の前方移動のための回転方向を示す場合には、4倍の周期のクロック信号を選択する。また、上記の選択回路は、回転方向信号CWが医療装置1の後方移動のための回転方向を示す場合には、2倍の周期のクロック信号を選択する。4倍の周期のクロック信号に基づく回転速度は、2倍の周期のクロック信号に基づく回転速度より遅い。
The above selection circuit selects the quadruple period clock signal when the direction of rotation signal CW indicates the direction of rotation for forward movement of the
CPU35は、回転方向信号CWとイネーブル信号ENBを生成する。モータドライバ38は、イネーブル信号ENBに応じて、ステッピングモータ21を回転または停止させる。
The
以上説明したように、演算装置3aは、ステッピングモータ21の回転速度を決定するクロック信号をハードウェアで生成し、ステッピングモータ21の回転方向を決定する回転方向信号CWと連動させる。これにより、外来ノイズに起因するソフトウェアの誤動作や、プログラムコードに起因する予期せぬソフトウェアの誤動作により、意図した速度でカテーテル11の長尺方向の移動が行われない危険性を防ぐことができる。また、この危険性を回避するために、他の保護機能を設ける必要がなくなるため、医療システム1Aを簡素化し、コストを削減することができる。また、カテーテル11を対象としての患者に対して挿抜する際に、挿入時よりも抜去時のカテーテル11の移動速度を速く設定することができる。これにより、カテーテル11の挿入時には、ゆっくりと慎重にカテーテル11を挿入でき、カテーテル11の抜去時には、速やかにカテーテル11を抜去できる。
As described above, the
(第2の実施形態)
第2の実施形態による医療システム1Aは、第1の実施形態に医療システム1Aに対して、医療装置1と支持台2とモニタ4が同じであるため、その説明を省略する。
(Second embodiment)
Since the
<演算装置および入力装置>
図6は、第2の実施形態による演算装置3aおよび入力装置3bの構成例を示す回路図である。図6の入力装置3bは、スイッチ41と、抵抗42~44と、OR回路45を有する。図6の演算装置3aは、図4の演算装置3aに対して、CPU35とインバータ36を削除したものである。
<Arithmetic device and input device>
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of an
スイッチ41のa端子は、抵抗42を介して、電源電圧Vccのノードに接続されている。スイッチ41は、ステッピングモータ21をCW方向に回転させる時には、a端子とc端子が接続される。また、スイッチ41は、ステッピングモータ21をCCW方向に回転させる時には、a端子とd端子が接続される。また、スイッチ41は、ステッピングモータ21を停止させる時には、端子aがc端子にもd端子にも接続されずにb位置に保持される。
A terminal a of the
スイッチ41のc端子は、抵抗44を介して、グラウンド電位のノードに接続される。また、スイッチ41のc端子は、AND回路33のb端子と、OR回路45のa端子と、モータドライバ38のCW端子に接続される。
The c terminal of the
スイッチ41のd端子は、抵抗43を介して、グラウンド電位のノードに接続される。また、スイッチ41のd端子は、AND回路34のb端子と、OR回路45のb端子に接続される。抵抗43と抵抗44の抵抗値は、抵抗42の抵抗値に比べて十分大きい。スイッチ41のa端子とc端子が接続されると、スイッチ41のc端子はハイレベルになる。また、スイッチ41のa端子とd端子が接続されると、スイッチ41のd端子はハイレベルになる。
The d terminal of the
OR回路45のc端子は、モータドライバ38のENB端子に接続される。その他の演算装置3aの構成については、図4の説明と同じであるため、説明を省略する。
A terminal c of the
<動作>
図7は、カテーテル11を対象としての患者に対して挿抜する際の演算装置3aおよび入力装置3bの制御方法を示すタイミングチャートである。クロック信号Div_CLKは、発振器31の出力信号である。分周回路32は、クロック信号Div_CLKを分周する。信号AND33_aは、分周回路32の1/2端子からAND回路33のa端子に出力される信号である。信号AND34_aは、分周回路32の1/4端子からAND回路34のa端子に出力される信号である。
<Action>
FIG. 7 is a timing chart showing the control method of the
入力装置3bのスイッチ41は、初期状態では、b位置に保持されている。そのため、スイッチ41のc端子の信号CWは、ローレベルであり、スイッチ41のd端子の信号CCWは、ローレベルである。OR回路45のa端子の入力信号は、信号CWと同じ信号であり、ローレベルである。OR回路45のb端子の入力信号は、信号CCWと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、OR回路45のc端子の出力信号ENBは、ローレベルになる。
The
AND回路33のa端子の入力信号AND33_aは、クロック信号Div_CLKに対して2倍の周期のクロック信号である。AND回路33のb端子の入力信号AND33_bは、信号CWと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、AND回路33のc端子から出力される信号AND33_cは、ローレベルになる。
The input signal AND33_a of the a terminal of the AND
AND回路34のa端子の入力信号AND34_aは、クロック信号Div_CLKに対して4倍の周期のクロック信号である。AND回路34のb端子の入力信号AND34_bは、信号CCWと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、AND回路34のc端子の出力信号AND34_cは、ローレベルになる。
The input signal AND34_a of the a terminal of the AND
OR回路37のa端子の入力信号は、信号AND33_cと同じ信号であり、ローレベルである。OR回路37のb端子の入力信号は、信号AND34_cと同じ信号であり、ローレベルである。その場合、モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、OR回路37のc端子の出力信号と同じ信号であり、ローレベルである。
The input signal of the a terminal of the
モータドライバ38のENB端子の入力信号は、信号ENBと同じ信号であり、ローレベルである。そのため、モータドライバ38は、ステッピングモータ21の回転を停止させた状態にする。
The input signal of the ENB terminal of the
時刻T21では、入力装置3bは、カテーテル11の挿入の指示を受けると、スイッチ41のa端子とd端子を接続し、スイッチ41のd端子からハイレベルの信号CCWを出力し、スイッチ41のc端子からローレベルの信号CWを出力する。AND回路34のb端子の入力信号AND34_bは、信号CCWと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、AND回路34のc端子の出力信号AND34_cは、4倍の周期のクロック信号になる。また、OR回路37のb端子の入力信号は、信号AND34_cと同じ信号であり、4倍の周期のクロック信号である。その場合、OR回路37のc端子の出力信号は、信号AND34_cと同じ信号であり、4倍の周期のクロック信号である。また、OR回路45のb端子の入力信号は、信号CCWと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、OR回路45のc端子の出力信号は、ハイレベルになる。
At time T21, when receiving an instruction to insert the
モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、OR回路37のc端子の出力信号と同じであり、4倍の周期のクロック信号である。モータドライバ38のCW端子の入力信号は、信号CWと同じ信号であり、ローレベルである。モータドライバ38のENB端子の入力信号は、信号ENBと同じであり、ハイレベルである。その場合、ステッピングモータ21は、4倍の周期のクロック信号に基づいた回転速度で、CCW方向に回転する。これにより、ベースユニット200とカテーテルユニット100とカテーテル11は、対象としての患者に対しての挿入が開始される。
The input signal DRV_CLK of the CLK terminal of the
時刻T22では、入力装置3bは、カテーテル11の挿入停止の指示を受けると、スイッチ41をb位置に保持し、初期状態にもどる。スイッチ41のc端子の出力信号CWは、ローレベルになる。スイッチ41のd端子の出力信号CCWは、ローレベルになる。信号CWがローレベルであるので、AND回路33のc端子の出力信号AND33_cがローレベルになる。また、信号CCWがローレベルであるので、AND回路34のc端子の出力信号AND34_cがローレベルになる。その場合、モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、ローレベルになる。また、モータドライバ38のENB端子の入力信号ENBがローレベルになる。そのため、モータドライバ38は、ステッピングモータ21の回転を停止させ、カテーテル11の挿入が終了する。
At time T22, when the
時刻T23では、入力装置3bは、カテーテル11の抜去の指示を受けると、スイッチ41のa端子とc端子を接続し、スイッチ41のc端子からハイレベルの信号CWを出力し、スイッチ41のd端子からローレベルの信号CCWを出力する。AND回路33のb端子の入力信号AND33_bは、信号CWと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、AND回路33のc端子の出力信号AND33_cは、2倍の周期のクロック信号になる。
At time T23, when the
また、OR回路37のa端子の入力信号は、信号AND33_cと同じ信号であり、2倍の周期のクロック信号である。その場合、OR回路37のc端子の出力信号DRV_CLKは、信号AND33_cと同じ信号であり、2倍の周期のクロック信号である。また、OR回路45のa端子の入力信号は、信号CWと同じ信号であり、ハイレベルである。その場合、OR回路45のc端子の出力信号ENBは、ハイレベルである。
The input signal of the a terminal of the
モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、2倍の周期のクロック信号である。モータドライバ38のCW端子の入力信号は、信号CWと同じ信号であり、ハイレベルである。モータドライバ38のENB端子の入力信号ENBは、ハイレベルである。そのため、ステッピングモータ21は、2倍の周期のクロック信号に基づいた回転速度で、CW方向に回転する。これにより、ベースユニット200とカテーテルユニット100とカテーテル11は、対象としての患者からの抜去が開始される。
An input signal DRV_CLK to the CLK terminal of the
時刻T24では、入力装置3bは、カテーテル11の抜去停止の指示を受けると、スイッチ41をb位置に保持し、初期状態にもどる。スイッチ41のc端子の出力信号CWは、ローレベルになる。スイッチ41のd端子の出力信号CCWは、ローレベルになる。信号CWがローレベルであるので、AND回路33のc端子の出力信号AND33_cがローレベルになる。また、信号CCWがローレベルであるので、AND回路34のc端子の出力信号AND34_cがローレベルになる。その場合、モータドライバ38のCLK端子の入力信号DRV_CLKは、ローレベルになる。また、モータドライバ38のENB端子の入力信号ENBがローレベルになる。そのため、モータドライバ38は、ステッピングモータ21の回転を停止させ、カテーテル11の抜去が終了する。
At time T24, when the
以上のように、スイッチ41は、回転方向信号CWを生成する。モータドライバ38は、OR回路37の出力信号に基づく回転速度と、回転方向信号CWに基づく回転方向で、ステッピングモータ21を駆動する。
As described above, the
OR回路45は、回転方向信号CWを基にイネーブル信号ENBを生成する論理回路である。モータドライバ38は、イネーブル信号ENBに応じて、ステッピングモータ21を回転または停止させる。
The OR
以上説明したように、制御装置3は、ステッピングモータ21の回転方向を決定する回転方向信号CWをハードウェアで生成する。これにより、外来ノイズに起因するソフトウェアの誤動作や、プログラムコードに起因する予期せぬソフトウェアの誤動作により、意図した速度でカテーテル11の長尺方向の移動が行われない危険性を防ぐことができる。また、この危険性を回避するために、他の保護機能を設ける必要がなくなるため、医療システム1Aを簡素化し、コストを削減することができる。
As described above, the
なお、上述の実施形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本開示はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that the above-described embodiments merely show specific examples for carrying out the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure is not limitedly interpreted by these. That is, the present disclosure can be embodied in various forms without departing from its technical spirit or main features.
2 支持台、3 制御装置、3a 演算装置、3b 入力装置、21 ステッピングモータ、100 カテーテルユニット、200 ベースユニット 2 support stand, 3 control device, 3a computing device, 3b input device, 21 stepping motor, 100 catheter unit, 200 base unit
Claims (11)
回転運動を行うモータと、
前記モータの回転運動を基に前記連続体ロボットを前後移動させる移動手段と、
前記モータを制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記モータの回転速度を決定するための複数の回転速度信号をハードウェアで生成する回転速度信号生成回路と、
前記モータの回転方向を決定するための回転方向信号に応じて、前記複数の回転速度信号のうちのいずれかの回転速度信号を選択する選択回路と、
前記選択回路により選択された回転速度信号に基づく回転速度と、前記回転方向信号に基づく回転方向で、前記モータを駆動する駆動回路と
を有することを特徴とする連続体ロボット移動装置。 a continuous robot having at least one or more bendable bendable parts provided in series in the longitudinal direction, and capable of moving the bendable parts back and forth in the longitudinal direction;
a motor that performs rotary motion;
moving means for moving the continuous robot back and forth based on the rotational motion of the motor;
and a control means for controlling the motor,
The control means is
a rotation speed signal generation circuit for generating a plurality of rotation speed signals for determining the rotation speed of the motor by hardware;
a selection circuit that selects one of the plurality of rotation speed signals according to a rotation direction signal for determining the rotation direction of the motor;
A continuous body robot moving apparatus comprising: a rotation speed based on the rotation speed signal selected by the selection circuit; and a driving circuit for driving the motor in the rotation direction based on the rotation direction signal.
前記選択回路は、
前記回転方向信号が前記連続体ロボットの前方移動のための回転方向を示す場合には、前記連続体ロボットを前記長尺方向に前方移動させるための回転速度信号を選択し、
前記回転方向信号が前記連続体ロボットの後方移動のための回転方向を示す場合には、前記連続体ロボットを前記長尺方向に後方移動させるための回転速度信号を選択することを特徴とする請求項1に記載の連続体ロボット移動装置。 the plurality of rotation speed signals include a rotation speed signal for moving the continuous robot forward in the longitudinal direction and a rotation speed signal for moving the continuous robot backward in the longitudinal direction;
The selection circuit is
selecting a rotation speed signal for forward movement of the continuous robot in the longitudinal direction when the rotational direction signal indicates the rotational direction for forward movement of the continuous robot;
wherein, when the rotation direction signal indicates a rotation direction for backward movement of the continuous robot, a rotation speed signal for backward movement of the continuous robot in the longitudinal direction is selected. Item 1. The continuous object robot moving device according to item 1.
回転運動を行うモータと、
前記モータの回転運動を基に前記連続体ロボットを前後移動させる移動手段と
を有する連続体ロボット移動装置の制御方法であって、
前記モータの回転速度を決定するための複数の回転速度信号をハードウェアで生成する回転速度信号生成ステップと、
前記モータの回転方向を決定するための回転方向信号に応じて、前記複数の回転速度信号のうちのいずれかの回転速度信号を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにより選択された回転速度信号に基づく回転速度と、前記回転方向信号に基づく回転方向で、前記モータを駆動する駆動ステップと
を有することを特徴とする連続体ロボット移動装置の制御方法。 a continuous robot having at least one or more bendable bendable parts provided in series in the longitudinal direction, and capable of moving the bendable parts back and forth in the longitudinal direction;
a motor that performs rotary motion;
A control method for a continuous robot moving apparatus having moving means for moving the continuous robot back and forth based on the rotational motion of the motor, the method comprising:
a rotation speed signal generation step of hardware generating a plurality of rotation speed signals for determining the rotation speed of the motor;
a selection step of selecting one of the plurality of rotation speed signals according to a rotation direction signal for determining the rotation direction of the motor;
A control method for a continuous robot moving apparatus, comprising: a rotation speed based on the rotation speed signal selected by the selection step; and a driving step of driving the motor in the rotation direction based on the rotation direction signal.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022025611A JP2023122136A (en) | 2022-02-22 | 2022-02-22 | Continuum robot movement device and control method thereof |
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Family Applications (1)
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WO2009092059A2 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Catheter Robotics, Inc. | Remotely controlled catheter insertion system |
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2023
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