JP2023122136A - Continuum robot movement device and control method thereof - Google Patents

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Abstract

To prevent a risk in which a movement of a continuum robot is not performed at an intended speed.SOLUTION: A continuum robot movement device comprises: a continuum robot comprising at least one bendable part which is arranged in series in a long direction and can be bent, the continuum robot capable of moving back and forth in the long direction of the bendable part; a motor performing a rotation motion; movement means for moving the continuum robot back and forth on the basis of the rotation motion of the motor; and control means for controlling the motor. The control means comprises: a rotation speed signal generation circuit for generating by hardware a plurality of rotation speed signals for determining a rotation speed of the motor; a selection circuit for selecting any rotation speed signal out of the plurality of rotation speed signals according to the rotation direction signal for determining a rotation direction of the motor; and a drive circuit for driving the motor at the rotation speed based on the rotation speed signal selected by the selection circuit and in the rotation direction based on the rotation direction signal.SELECTED DRAWING: Figure 4

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。 Patent Document 1 discloses a control device having a bendable unit that is provided in series in the longitudinal direction and is movable in the longitudinal direction, and a moving means that moves the bendable unit in the longitudinal direction. there is The control device calculates the maximum movement speed at which movement is possible when moving the bending portion of the bendable unit in the longitudinal direction while bending, and controls the movement speed in the longitudinal direction within the range of the maximum movement speed.

特開2018-175602号公報JP 2018-175602 A

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.

医療システムの構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration example of a medical system; FIG. 医療装置および支持台の構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration example of a medical device and a support base; FIG. 支持台の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a support stand. 演算装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an arithmetic unit. 制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an operation example of the control device; 演算装置と入力装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an arithmetic unit and an input device. 制御装置の動作例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an operation example of the control device;

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 medical system 1A according to the first embodiment. The medical system 1A has a medical device 1, a support base 2, a control device 3, a monitor 4, and a cable 5. A medical device 1 is attached to a support base 2 . The control device 3 controls the medical device 1 . The monitor 4 is a display device. The cable 5 connects the base unit 200 of the medical device 1 and the support base 2 .

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 medical device 1 is, for example, a continuous robot. The medical device 1 has a catheter unit 100 and a base unit 200 . The catheter unit 100 is a bendable unit and configured to be detachable from the base unit 200 . Catheter unit 100 has catheter 11 . Catheter 11 is a bendable section. The base unit 200 is a drive unit or mounted unit.

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 medical system 1A and the medical device 1 inserts the catheter 11 into the subject to observe the interior of the subject, collect various specimens from the interior of the subject, and treat the interior of the subject. etc. can be performed. In one embodiment, the user can insert the catheter 11 into the subject patient. Specifically, the user can perform operations such as observation, collection, and excision of lung tissue by inserting the catheter 11 into the bronchi through the patient's oral cavity or nasal cavity.

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 catheter 11 can be used as a guide (sheath) for guiding medical instruments for performing the above operations. Examples of medical instruments (tools) include endoscopes, forceps, ablation devices, and the like. Moreover, the catheter 11 itself may have the function as the medical device described above.

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 control device 3 has an arithmetic device 3a and an input device 3b. The input device 3b receives commands and inputs for operating the catheter 11 and the support base 2. FIG. The arithmetic unit 3a has a storage for storing programs and various data for controlling the catheter 11 and the support base 2, a random access memory, and a central processing unit for executing the programs. Also, the control device 3 may have an output section that outputs a signal for displaying an image on the monitor 4 .

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 medical device 1 and the support base 2 of FIG. The cable 5 connects the base unit 200 of the medical device 1 and the support base 2 . Medical device 1 is electrically connected to control device 3 via cable 5 and support base 2 . Note that the medical device 1 and the control device 3 may be directly connected to each other by a cable. The medical device 1 and the control device 3 may be wirelessly connected to each other.

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 medical device 1 is detachably attached to the support base 2 via the base unit 200 . More specifically, in the medical device 1 , the attaching portion (connecting portion) 200 a of the base unit 200 is detachably attached to the moving stage (receiving portion) 2 a of the support base 2 . The mutual connection between the medical device 1 and the control device 3 is maintained so that the control device 3 can control the medical device 1 even when the mounting portion 200a of the medical device 1 is removed from the moving stage 2a. In this embodiment, the medical device 1 and the support base 2 are connected by the cable 5 even when the mounting portion 200a of the medical device 1 is removed from the moving stage 2a.

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 medical device 1 with the catheter 11 inserted into the subject and the medical device 1 attached to the support base 2 . Specifically, the medical apparatus 1 is moved by moving the movable stage 2a while the medical apparatus 1 is attached to the movable stage 2a. Then, an operation of moving the catheter 11 in the direction of inserting it into the object or an operation of moving the catheter 11 in the direction of pulling it out from the object is performed. The movement of the moving stage 2a is controlled by the controller 3. FIG.

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 medical device 1 has a wire drive section (linear member drive section, line drive section, body drive section) 300 for driving the catheter 11 . In this embodiment, the medical device 1 is a robotic catheter device that drives a catheter 11 by means of a wire driver 300 controlled by a controller 3. FIG.

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 control device 3 can control the wire driving section 300 to perform an operation of bending the catheter 11 . In this embodiment, the wire driving section 300 is built into the base unit 200 . More specifically, the base unit 200 has a base housing 200f that houses the wire driving section 300. As shown in FIG. That is, the base unit 200 has the wire drive section 300 . The wire driving section 300 and the base unit 200 together can be called a catheter driving device (base device, main body).

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 catheter 11, the end where the tip of the catheter 11 inserted into the object is arranged is called the distal end. The side opposite to the distal end with respect to the extending direction of the catheter 11 is called the proximal end.

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 catheter unit 100 has a proximal end cover 16 that covers the proximal end side of the catheter 11 . The proximal end cover 16 has a tool hole 16a. A medical instrument can be inserted into the catheter 11 through the tool hole 16a.

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 catheter 11 functions as a guide device for guiding the medical instrument to the desired position inside the subject. For example, with an endoscope inserted into the catheter 11, the catheter 11 is inserted to a target position inside the subject. At this time, at least one of manual operation by the user, movement of the moving stage 2a, and driving of the catheter 11 by the wire driving section 300 is used. After the catheter 11 reaches the target position, the endoscope is withdrawn from the catheter 11 through the tool hole 16a. Then, a medical instrument is inserted through the tool hole 16a, and various specimens are collected from the inside of the target, and operations such as treatment for the inside of the target are performed.

<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 support base 2. As shown in FIG. A stepping motor 21 is fixed to a motor holder 23 attached to a stay 22 . The lead screw 24 is supported by lead screw stays 25 and 26 including bearings (not shown). The left end of lead screw 24 is connected to the shaft of stepping motor 21 via coupling 27 . The mounting portion 200a of the medical device 1 is provided so as to slide on the stay 28, and slides as the lead screw 24 rotates. When the stepping motor 21 rotates in the CCW (counterclockwise) direction, the mounting portion 200a moves in the target direction, and when the stepping motor 21 rotates in the CW (clockwise) direction, the mounting portion 200a slides away from the target. .

<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 arithmetic unit 3a of FIG. Arithmetic device 3 a is connected to input device 3 b and stepping motor 21 . Arithmetic device 3 a has oscillator 31 , frequency dividing circuit 32 , AND circuit 33 , AND circuit 34 , CPU 35 , inverter 36 , OR circuit 37 , and motor driver 38 .

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。 Oscillator 31 outputs a clock signal to frequency dividing circuit 32 . The frequency dividing circuit 32 divides the frequency of the input clock signal, outputs a clock signal having a double period to a 1/2 terminal, and outputs a clock signal having a four times period to a 1/4 terminal. Here, the frequency dividing circuit 32 simply divides the frequency by 2 and 4, but it may be a counter composed of multi-stage frequency dividing circuits or hardware. The frequency dividing circuit 32 outputs a clock signal with a double period to the a terminal of the AND circuit 33 . Further, the frequency dividing circuit 32 outputs a clock signal with a period four times as long as the a terminal of the AND circuit 34 .

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 CPU 35 is a central processing unit, and performs calculations upon receiving instructions from the input device 3b. A terminal a of the CPU 35 outputs a signal CW that determines the direction of rotation of the stepping motor 21 to a terminal b of the AND circuit 33 , a CW terminal of the motor driver 38 and an input terminal of the inverter 36 . The inverter 36 outputs a logically inverted signal of the signal CW to the b terminal of the AND circuit 34 . The b terminal of the CPU 35 outputs the signal ENB to the ENB terminal of the motor driver 38 .

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 circuit 33 is connected to the a terminal of the OR circuit 37 . The c terminal of the AND circuit 34 is connected to the b terminal of the OR circuit 37 . The output signal from the c terminal of the OR circuit 37 is input to the CLK terminal of the motor driver 38 .

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 motor driver 38 becomes operable when a high level is input to the ENB terminal. Also, the motor driver 38 determines the rotation speed of the stepping motor 21 by the clock signal input to the CLK terminal, and determines the rotation direction of the stepping motor 21 by the polarity of the signal CW input to the CW terminal. The motor driver 38 arbitrarily drives the stepping motor 21 by supplying power to the stepping motor 21 from the A terminal, /A terminal, B terminal, and /B terminal according to the input signal.

<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 computing device 3a when the catheter 11 is inserted into and removed from a patient. Clock signal Div_CLK is the output signal of oscillator 31 . The frequency dividing circuit 32 divides the frequency of the clock signal Div_CLK. The signal AND33_a is a signal output from the 1/2 terminal of the frequency dividing circuit 32 to the a terminal of the AND circuit 33. FIG. The signal AND34_a is a signal output from the 1/4 terminal of the frequency dividing circuit 32 to the a terminal of the AND circuit 34. FIG.

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 catheter 11 is set from the input device 3b, the CPU 35 outputs a low-level signal CW from the terminal a. In FIG. 5, the initial state of the signal CW of the a terminal of the CPU 35 is low level. A signal AND33_a input to the a terminal of the AND circuit 33 is a clock signal having a cycle twice that of the clock signal Div_CLK. The signal AND33_b input to the b terminal of the AND circuit 33 is the same signal as the signal CW output from the b terminal of the CPU 35, and is at low level. In that case, the signal AND33_c output from the c terminal of the AND circuit 33 becomes low level.

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 circuit 34 is a clock signal having a cycle four times as long as that of the clock signal Div_CLK. A signal AND34_b input to the b terminal of the AND circuit 34 is a logically inverted signal of the signal CW and becomes high level. In that case, the signal AND34_c output from the c terminal of the AND circuit 34 becomes the same signal as the signal AND34_a.

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 OR circuit 37 is the same signal as the signal AND33_c and is at low level. The input signal of the b terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND34_c, and is a clock signal with four times the period. In this case, the signal DRV_CLK input to the CLK terminal of the motor driver 38 is the same signal as the output signal of the c terminal of the OR circuit 37, and is a clock signal with four times the period.

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 catheter 11 from the input device 3b, the CPU 35 outputs a high-level signal ENB from the b terminal. The input signal DRV_CLK to the CLK terminal of the motor driver 38 is a clock signal with a period four times as long. The input signal CW of the CW terminal of the motor driver 38 is at low level. The input signal ENB at the ENB terminal of the motor driver 38 is at high level. In that case, the stepping motor 21 rotates in the CCW direction at a rotation speed based on the clock with a period four times longer. As a result, the base unit 200, the catheter unit 100 and the catheter 11 are started to be inserted into the target patient.

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 CPU 35 receives an instruction to stop the insertion of the catheter 11 from the input device 3b, it outputs a low-level signal ENB from the b terminal. Then, the motor driver 38 stops the rotation of the stepping motor 21 . This completes the insertion of the catheter 11 .

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 CPU 35 outputs a high-level signal CW from the a terminal when the catheter 11 is set to be removed from the input device 3b. The input signal AND33_a of the a terminal of the AND circuit 33 is a clock signal with a double period. An input signal AND33_b at the b terminal of the AND circuit 33 is the same signal as the signal CW and is at high level. In that case, the output signal AND33_c of the c terminal of the AND circuit 33 becomes a clock signal with a double period.

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 circuit 34 is a clock signal with a period four times as long. An input signal AND34_b at the b terminal of the AND circuit 34 is a logically inverted signal of the signal CW and is at a low level. In that case, the output signal AND34_c of the c terminal of the AND circuit 34 becomes low level.

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 OR circuit 37 is the same signal as the signal AND33_c, and is a clock signal with twice the period. The input signal of the b terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND34_c and is at low level. In that case, the output signal of the c terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal DRV_CLK, and is a clock signal with twice the period.

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 CPU 35 receives an instruction to remove the catheter 11 from the input device 3b, it outputs a high-level signal ENB from the b terminal. An input signal DRV_CLK to the CLK terminal of the motor driver 38 is a clock signal with a double period. The input signal of the CW terminal of the motor driver 38 is the same signal as the signal CW and is at high level. The ENB terminal of the motor driver 38 is the same signal as the signal ENB and is at high level. In this case, the stepping motor 21 rotates in the CW direction at a rotation speed based on the clock signal with the double period. As a result, the base unit 200, the catheter unit 100, and the catheter 11 are started to be removed from the target patient. For example, the rotation speed of the stepping motor 21 is faster during withdrawal than during insertion, and the movement speed of the catheter 11 is faster during withdrawal than during insertion.

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 CPU 35 receives an instruction to stop removing the catheter 11 from the input device 3b, it outputs a low-level signal ENB from the b terminal. Then, the motor driver 38 stops the rotation of the stepping motor 21 . This completes the withdrawal of the catheter 11 .

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 CPU 35 returns to the initial state by outputting a low level signal CW from the a terminal.

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 medical system 1A is an example of a continuous body robot moving device. The catheter 11 is an example of at least one or more bendable bendable sections provided in series in the longitudinal direction. The medical device 1 is an example of a continuous robot that has a catheter 11 and can move back and forth in the longitudinal direction of the catheter 11 .

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 motor 21 is a motor that rotates. The lead screw 24 and the mounting portion 200 a are an example of a moving portion that moves the medical device 1 back and forth based on the rotational motion of the stepping motor 21 . The control device 3 is a control section that controls the stepping motor 21 .

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 frequency dividing circuit 32 is an example of a rotation speed signal generation circuit that generates a plurality of rotation speed signals for determining the rotation speed of the stepping motor 21 by hardware. The frequency dividing circuit 32 divides a clock signal with a double cycle with a frequency dividing ratio of 2 and a clock signal with a four times cycle with a frequency dividing ratio of 4 into a plurality of rotation speeds with mutually different frequency dividing ratios. Generate as a signal.

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 circuit 33, AND circuit 34, and OR circuit 37 select one of the plurality of rotation speed signals according to rotation direction signal CW for determining the rotation direction of stepping motor 21. It is a selection circuit that The motor driver 38 is a drive circuit that drives the stepping motor 21 at a rotation speed based on the rotation speed signal selected by the selection circuit and at a rotation direction based on the rotation direction signal CW.

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 medical device 1 forward in the longitudinal direction when the catheter 11 is inserted. The double period clock signal is a rotation speed signal for backward movement of the medical device 1 in the longitudinal direction when the catheter 11 is removed.

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 medical device 1 . Further, the above selection circuit selects a clock signal with a double period when the rotation direction signal CW indicates the rotation direction for rearward movement of the medical device 1 . The rotation speed based on the clock signal with four times the cycle is slower than the rotation speed based on the clock signal with the double cycle.

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 CPU 35 generates a rotation direction signal CW and an enable signal ENB. The motor driver 38 rotates or stops the stepping motor 21 according to the enable signal ENB.

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 arithmetic unit 3a generates a clock signal that determines the rotation speed of the stepping motor 21 by hardware, and interlocks it with the rotation direction signal CW that determines the rotation direction of the stepping motor 21. FIG. This can prevent the risk that the catheter 11 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. In addition, since there is no need to provide other protective functions to avoid this risk, the medical system 1A can be simplified and costs can be reduced. In addition, when the catheter 11 is inserted into or removed from a patient, the moving speed of the catheter 11 can be set faster during withdrawal than during insertion. As a result, the catheter 11 can be inserted slowly and carefully, and the catheter 11 can be quickly removed when the catheter 11 is removed.

(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 medical system 1A according to the second embodiment has the same medical device 1, support base 2, and monitor 4 as the medical system 1A according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.

<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 arithmetic device 3a and an input device 3b according to the second embodiment. The input device 3b of FIG. 6 has a switch 41, resistors 42 to 44, and an OR circuit 45. The arithmetic device 3a of FIG. 6 is obtained by deleting the CPU 35 and the inverter 36 from the arithmetic device 3a of FIG.

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 switch 41 is connected through a resistor 42 to a node of the power supply voltage Vcc. When the switch 41 rotates the stepping motor 21 in the CW direction, the terminals a and c are connected. When the switch 41 rotates the stepping motor 21 in the CCW direction, the terminals a and d are connected. When the stepping motor 21 is to be stopped, the switch 41 is held at the position b without the terminal a being connected to either the c terminal or the d terminal.

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 switch 41 is connected through a resistor 44 to a node of ground potential. The c terminal of the switch 41 is connected to the b terminal of the AND circuit 33 , the a terminal of the OR circuit 45 and the CW terminal of the motor driver 38 .

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 switch 41 is connected via a resistor 43 to a ground potential node. The d terminal of the switch 41 is connected to the b terminal of the AND circuit 34 and the b terminal of the OR circuit 45 . The resistance values of the resistors 43 and 44 are sufficiently larger than the resistance value of the resistor 42 . When the a terminal and the c terminal of the switch 41 are connected, the c terminal of the switch 41 becomes high level. Also, when the a terminal and the d terminal of the switch 41 are connected, the d terminal of the switch 41 becomes high level.

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 OR circuit 45 is connected to an ENB terminal of the motor driver 38 . The rest of the configuration of the arithmetic unit 3a is the same as the description of FIG. 4, so the description is omitted.

<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 computing device 3a and the input device 3b when the catheter 11 is inserted into and removed from the patient. Clock signal Div_CLK is the output signal of oscillator 31 . The frequency dividing circuit 32 divides the frequency of the clock signal Div_CLK. The signal AND33_a is a signal output from the 1/2 terminal of the frequency dividing circuit 32 to the a terminal of the AND circuit 33. FIG. The signal AND34_a is a signal output from the 1/4 terminal of the frequency dividing circuit 32 to the a terminal of the AND circuit 34. FIG.

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 switch 41 of the input device 3b is held at the b position in the initial state. Therefore, the signal CW at the c terminal of the switch 41 is at low level, and the signal CCW at the d terminal of the switch 41 is at low level. The input signal of the a terminal of the OR circuit 45 is the same signal as the signal CW and is at low level. The input signal of the b terminal of the OR circuit 45 is the same signal as the signal CCW and is at low level. In that case, the output signal ENB of the c terminal of the OR circuit 45 becomes low level.

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 circuit 33 is a clock signal having a cycle twice that of the clock signal Div_CLK. The input signal AND33_b of the b terminal of the AND circuit 33 is the same signal as the signal CW and is at low level. In that case, the signal AND33_c output from the c terminal of the AND circuit 33 becomes low level.

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 circuit 34 is a clock signal having a period four times as long as that of the clock signal Div_CLK. An input signal AND34_b at the b terminal of the AND circuit 34 is the same signal as the signal CCW and is at low level. In that case, the output signal AND34_c of the c terminal of the AND circuit 34 becomes low level.

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 OR circuit 37 is the same signal as the signal AND33_c and is at low level. The input signal of the b terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND34_c and is at low level. In that case, the input signal DRV_CLK of the CLK terminal of the motor driver 38 is the same signal as the output signal of the c terminal of the OR circuit 37, and is at low level.

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 motor driver 38 is the same signal as the signal ENB and is at low level. Therefore, the motor driver 38 stops the rotation of the stepping motor 21 .

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 catheter 11, the input device 3b connects the a terminal and the d terminal of the switch 41, outputs a high level signal CCW from the d terminal of the switch 41, and c of the switch 41. A low level signal CW is output from the terminal. An input signal AND34_b at the b terminal of the AND circuit 34 is the same signal as the signal CCW and is at high level. In that case, the output signal AND34_c of the c terminal of the AND circuit 34 becomes a clock signal with four times the period. The input signal of the b terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND34_c, and is a clock signal with four times the period. In that case, the output signal of the c terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND34_c, and is a clock signal with four times the period. The input signal of the b terminal of the OR circuit 45 is the same signal as the signal CCW and is at high level. In that case, the output signal of the c terminal of the OR circuit 45 becomes high level.

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 motor driver 38 is the same as the output signal of the c terminal of the OR circuit 37, and is a clock signal with four times the period. The input signal of the CW terminal of the motor driver 38 is the same signal as the signal CW and is at low level. The input signal of the ENB terminal of the motor driver 38 is the same as the signal ENB and is at high level. In that case, the stepping motor 21 rotates in the CCW direction at a rotational speed based on the clock signal with a period four times longer. As a result, the base unit 200, the catheter unit 100 and the catheter 11 are started to be inserted into the target patient.

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 input device 3b receives an instruction to stop the insertion of the catheter 11, it holds the switch 41 at the position b and returns to the initial state. The output signal CW of the c terminal of the switch 41 becomes low level. The output signal CCW of the d terminal of the switch 41 becomes low level. Since the signal CW is low level, the output signal AND33_c of the c terminal of the AND circuit 33 becomes low level. Further, since the signal CCW is at low level, the output signal AND34_c of the c terminal of the AND circuit 34 becomes low level. In that case, the input signal DRV_CLK of the CLK terminal of the motor driver 38 becomes low level. Also, the input signal ENB of the ENB terminal of the motor driver 38 becomes low level. Therefore, the motor driver 38 stops the rotation of the stepping motor 21 and the insertion of the catheter 11 is completed.

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 input device 3b receives an instruction to remove the catheter 11, the input device 3b connects the a terminal and the c terminal of the switch 41, outputs a high level signal CW from the c terminal of the switch 41, and A low level signal CCW is output from the terminal. An input signal AND33_b at the b terminal of the AND circuit 33 is the same signal as the signal CW and is at high level. In that case, the output signal AND33_c of the c terminal of the AND circuit 33 becomes a clock signal with a double period.

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 OR circuit 37 is the same signal as the signal AND33_c, and is a clock signal with twice the period. In that case, the output signal DRV_CLK from the c terminal of the OR circuit 37 is the same signal as the signal AND33_c, and is a clock signal with twice the period. The input signal of the a terminal of the OR circuit 45 is the same signal as the signal CW and is at high level. In that case, the output signal ENB of the c terminal of the OR circuit 45 is at high level.

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 motor driver 38 is a clock signal with a double period. The input signal of the CW terminal of the motor driver 38 is the same signal as the signal CW and is at high level. The input signal ENB at the ENB terminal of the motor driver 38 is at high level. Therefore, the stepping motor 21 rotates in the CW direction at a rotational speed based on the clock signal with the double period. As a result, the base unit 200, the catheter unit 100, and the catheter 11 are started to be removed from the target patient.

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 input device 3b receives the instruction to stop removing the catheter 11, it holds the switch 41 at position b and returns to the initial state. The output signal CW of the c terminal of the switch 41 becomes low level. The output signal CCW of the d terminal of the switch 41 becomes low level. Since the signal CW is low level, the output signal AND33_c of the c terminal of the AND circuit 33 becomes low level. Further, since the signal CCW is at low level, the output signal AND34_c of the c terminal of the AND circuit 34 becomes low level. In that case, the input signal DRV_CLK of the CLK terminal of the motor driver 38 becomes low level. Also, the input signal ENB of the ENB terminal of the motor driver 38 becomes low level. Therefore, the motor driver 38 stops the rotation of the stepping motor 21 and the removal of the catheter 11 is completed.

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 switch 41 generates the rotation direction signal CW. The motor driver 38 drives the stepping motor 21 at a rotation speed based on the output signal of the OR circuit 37 and a rotation direction based on the rotation direction signal CW.

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 circuit 45 is a logic circuit that generates an enable signal ENB based on the rotation direction signal CW. The motor driver 38 rotates or stops the stepping motor 21 according to the enable signal ENB.

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 control device 3 uses hardware to generate the rotation direction signal CW that determines the rotation direction of the stepping motor 21 . This can prevent the risk that the catheter 11 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. In addition, since there is no need to provide other protective functions to avoid this risk, the medical system 1A can be simplified and costs can be reduced.

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)

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.
前記複数の回転速度信号は、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と、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とを含み、
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.
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に基づく回転速度は、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に基づく回転速度より遅いことを特徴とする請求項2に記載の連続体ロボット移動装置。 The rotation speed based on the rotation speed signal for moving the continuous robot forward in the longitudinal direction is slower than the rotation speed based on the rotation speed signal for moving the continuous robot backward in the longitudinal direction. 3. The continuous body robot moving device according to claim 2. 前記モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の連続体ロボット移動装置。 4. The continuous body robot moving apparatus according to claim 1, wherein the motor is a stepping motor. 前記制御手段は、前記回転方向信号を生成するCPUをさらに有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の連続体ロボット移動装置。 5. The continuous body robot moving apparatus according to claim 1, wherein said control means further comprises a CPU for generating said rotation direction signal. 前記制御手段は、前記回転方向信号を生成するスイッチをさらに有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の連続体ロボット移動装置。 5. The continuous body robot moving apparatus according to claim 1, wherein said control means further comprises a switch for generating said rotation direction signal. 前記駆動回路は、イネーブル信号に応じて、前記モータを回転または停止させることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の連続体ロボット移動装置。 7. The continuous body robot moving apparatus according to claim 1, wherein the drive circuit rotates or stops the motor in response to an enable signal. 前記制御手段は、前記イネーブル信号を生成するCPUをさらに有することを特徴とする請求項7に記載の連続体ロボット移動装置。 8. The continuous body robot moving apparatus according to claim 7, wherein said control means further comprises a CPU for generating said enable signal. 前記制御手段は、前記回転方向信号を基に前記イネーブル信号を生成する論理回路をさらに有することを特徴とする請求項7に記載の連続体ロボット移動装置。 8. The continuous body robot moving apparatus according to claim 7, wherein said control means further comprises a logic circuit for generating said enable signal based on said rotation direction signal. 前記回転速度信号生成回路は、相互に分周比が異なる複数の回転速度信号を生成する分周回路であることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の連続体ロボット移動装置。 10. The continuous body robot movement according to any one of claims 1 to 9, wherein the rotation speed signal generation circuit is a frequency dividing circuit that generates a plurality of rotation speed signals having mutually different frequency division ratios. Device. 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
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.
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