JP3285924B2 - Bay bending equipment - Google Patents

Bay bending equipment

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JP3285924B2
JP3285924B2 JP09102292A JP9102292A JP3285924B2 JP 3285924 B2 JP3285924 B2 JP 3285924B2 JP 09102292 A JP09102292 A JP 09102292A JP 9102292 A JP9102292 A JP 9102292A JP 3285924 B2 JP3285924 B2 JP 3285924B2
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達也 山口
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康弘 植田
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勝則 崎山
康一 巽
浩司 藤尾
正明 林
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば医療用の管腔内、
或いはガス管等の工業用の管路等の挿入目的空間内に挿
入される挿入部に多関節構造の湾屈曲部が設けられた湾
屈曲装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a medical lumen,
Alternatively, the present invention relates to a bay bending device in which a multi-jointed bay bending section is provided at an insertion portion inserted into an insertion target space such as an industrial pipeline such as a gas pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、例えば医療用の管腔内、或いは
ガス管等の工業用の管路内に挿入される挿入部が可撓管
によって形成される内視鏡には可撓管の先端部に湾屈曲
変形可能な湾屈曲部が配設されている。
2. Description of the Related Art Generally, an endoscope in which an insertion portion to be inserted into a medical lumen or an industrial pipe such as a gas pipe is formed by a flexible tube is a distal end of the flexible tube. The part is provided with a bay bend that can be bent.

【0003】この湾屈曲部には挿入部の軸方向に沿って
並設された複数の湾屈曲駒がそれぞれ連結ピンを介して
回動自在に連結され、多関節構造に形成されている。さ
らに、多関節構造の湾屈曲部を湾屈曲するアクチュエー
タとして、例えば形状記憶合金ワイヤを使用し、湾屈曲
部に配設されている複数の湾屈曲駒間の関節部毎にこの
形状記憶合金ワイヤをそれぞれ独立に装着することによ
り、湾屈曲部に配設されている複数の湾屈曲駒間の関節
部を各形状記憶合金ワイヤによってそれぞれ独立に湾屈
曲操作することが考えられている。
[0003] A plurality of bay bending pieces arranged side by side along the axial direction of the insertion section are rotatably connected to the bay bending section via connecting pins, respectively, to form a multi-joint structure. Further, for example, a shape memory alloy wire is used as an actuator for bending the bay bent portion of the multi-joint structure, and the shape memory alloy wire is used for each joint between a plurality of bay bent pieces disposed in the bay bent portion. It is considered that the joints between a plurality of bend pieces arranged at the bend portion are independently bent by the respective shape memory alloy wires by independently mounting the two.

【0004】この場合、形状記憶合金ワイヤには予め所
定の長さの形状が記憶されており、この記憶形状よりも
ワイヤの長さを引き伸ばした基準形状に塑性変形させた
状態で湾屈曲部にセットされる。そして、形状記憶合金
ワイヤへの非通電時には形状記憶合金ワイヤが基準形状
で保持されるとともに、形状記憶合金ワイヤへの通電時
の発熱により、形状記憶合金ワイヤが記憶形状に形状復
帰し、このときの形状記憶合金ワイヤの収縮変形動作に
ともない湾屈曲駒間の関節部が湾屈曲操作されるように
なっている。
In this case, a shape having a predetermined length is stored in advance in the shape memory alloy wire, and the shape of the wire is plastically deformed to a reference shape in which the length of the wire is longer than the stored shape. Set. When the shape memory alloy wire is not energized, the shape memory alloy wire is held in the reference shape, and the heat generated when the shape memory alloy wire is energized returns the shape memory alloy wire to the memory shape. The joint between the bay bending pieces is bent in accordance with the contraction deformation operation of the shape memory alloy wire.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の湾屈曲
装置では例えば小腸や大腸等の比較的管径の小さい小径
な管路内で管路形状に沿って湾屈曲部を湾屈曲操作しな
がら可撓管を前進させる作業には適する。
In the bay bending apparatus having the above-mentioned conventional construction, the bay bending portion is bent along a pipe shape in a small- diameter pipe having a relatively small diameter such as a small intestine or a large intestine. Suitable for advancing the flexible tube.

【0006】しかしながら、胃,胆のう等のように大空
間部内に可撓管を挿入し、例えばマスタースレーブ方式
で胃,胆のう等のような大空間部内の目標物まで可撓管
の挿入部の先端部を誘導するように操ろうとした場合に
は目標物を常に視野内に入れた状態で湾屈曲部を湾屈曲
操作する必要があるので、その作業が面倒なものとなる
問題がある。
However, a flexible tube is inserted into a large space such as a stomach or a gall bladder, and a distal end of the insertion portion of the flexible tube is inserted into a target such as a stomach or a gallbladder by a master-slave method. since when trying Ayatsuro to direct part has to bay the bending action of the bay bent portion in a state where a target always placed in the field of view, there is a problem that the operation becomes cumbersome.

【0007】そのため、胃,胆のう等のような大空間部
内で可撓管の挿入部の先端部を目標物の近傍位置まで誘
導する作業が難しく、手間が掛かるので、その作業時間
が長くなる問題がある。
For this reason, it is difficult to guide the distal end of the insertion portion of the flexible tube to a position near the target in a large space such as the stomach and the gallbladder. There is.

【0008】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、大空間部内の目標物まで可撓管の挿入
部の先端部を誘導し、大空間の中で多関節の挿入部の先
端を目標部位に誘導する作業を容易に行なうことがで
き、その作業能率の向上を図ることができる湾屈曲装置
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to guide the distal end of an insertion portion of a flexible tube to a target in a large space, and to insert a multi-joint in a large space. Head of department
An object of the present invention is to provide a bay bending device that can easily perform an operation of guiding an end to a target portion and improve the operation efficiency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、挿入目的空間
内に挿入される挿入部に複数の湾屈曲要素がそれぞれ関
節部を介して湾屈曲可能に連結された湾屈曲部が設けら
れた多関節構造の湾屈曲装置において、任意に設定され
た前記挿入部の基準点に対する前記各湾屈曲要素の位置
を測定する位置測定手段と、前記挿入目的空間内の目標
と前記挿入部の少なくとも先端部を同一の視野内に捕
捉して、前記目標物と前記挿入部との間の相対的な位置
関係を測定する観察手段と、前記位置測定手段および前
記観察手段からの測定結果にもとづいて前記目標物まで
前記挿入部を誘導する制御手段とを具備したことを特徴
とする湾屈曲装置である。
According to the present invention, a bay bent portion is provided in an insertion portion to be inserted into an insertion target space, wherein a bay bent portion in which a plurality of bay bent elements are connected to each other via a joint so as to be bent. In the multi-joint bay bending apparatus, position measuring means for measuring the position of each bay bending element with respect to an arbitrarily set reference point of the insertion section, at least a target in the insertion target space and the insertion section. Capture the tip in the same field of view
Observing means for capturing and measuring a relative positional relationship between the target and the insertion section, and the insertion section to the target based on measurement results from the position measuring means and the observation means. A bay bending device comprising a control means for guiding.

【0010】[0010]

【作用】挿入部の挿入時には位置測定手段によって任意
に設定された挿入部の基準点に対する各湾屈曲要素の位
置を測定するとともに、観察手段によって挿入目的空間
内の目標物を観察し、挿入部先端を後方から画像に捉
え、且つ目標物を同一の画面内に捉えて、挿入目的空間
内の目標物と挿入部の少なくとも先端部を同一の視野内
に捕捉することにより、目標物と挿入部との間の相対的
な位置関係を測定して位置測定手段および観察手段から
の測定結果にもとづいて目標物まで挿入部を誘導するよ
うにしたものである。
With measuring the position of each bay bending element relative to the reference point of the insertion portion, which is arbitrarily set by the position measuring means during insertion of the working insertion portion, the target of the insertion object space observed by the observation means, the insertion portion Capture the tip from behind
And capture the target within the same screen, and insert
At least the tip of the target and the insertion part in the same field of view
By capturing the target, the relative position relationship between the target and the insertion section is measured, and the insertion section is guided to the target based on the measurement results from the position measurement means and the observation means. is there.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1乃至図9
を参照して説明する。図5は例えば医療用の管腔内、或
いはガス管等の工業用の管路内に挿入される内視鏡の一
種である親子スコープ1を示すものである。
1 to 9 show a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a parent-child scope 1 which is a kind of endoscope inserted into a medical lumen or an industrial pipeline such as a gas pipe.

【0012】この親子スコープ1には挿入部の管径が比
較的大きい親スコープ2とこの親スコープ2の処置具挿
通チャンネル3等を通して挿入される管径が比較的小さ
い子スコープ4とが設けられている。
The parent-child scope 1 is provided with a parent scope 2 having a relatively large tube diameter at the insertion portion and a child scope 4 having a relatively small tube diameter inserted through the treatment instrument insertion channel 3 and the like of the parent scope 2. ing.

【0013】親スコープ2の挿入部5の先端構成部6に
は先端面に処置具挿通チャンネル3の開口部とともに、
照明光を導光するライトガイドの出射端部が固定された
照明窓部7,7および観察窓部8がそれぞれ配設されて
いる。
The distal end portion 6 of the insertion portion 5 of the parent scope 2 has an opening of the treatment instrument insertion channel 3 on the distal end surface.
Illumination windows 7, 7 and an observation window 8 to which the exit end of a light guide for guiding the illumination light is fixed are provided, respectively.

【0014】さらに、子スコープ4の挿入部9は多自由
度マニピュレータからなる湾屈曲部21によって形成さ
れており、この挿入部9の先端面には観察窓部10およ
び照明窓部11がそれぞれ配設されている。
Further, the insertion portion 9 of the child scope 4 is formed by a bay bent portion 21 composed of a multi-degree-of-freedom manipulator, and an observation window portion 10 and an illumination window portion 11 are arranged on the distal end surface of the insertion portion 9, respectively. Has been established.

【0015】また、図2は子スコープ4の挿入部9を小
径な管路を経て大空間部12の入口13から大空間部1
2の内部に挿入した状態、図3は子スコープ4の挿入部
9を形成する多自由度マニピュレータの湾屈曲部21の
概略構成を示すものである。
FIG. 2 shows the insertion section 9 of the child scope 4 through the small-diameter pipe from the entrance 13 of the large space section 12 to the large space section 1.
FIG. 3 shows a schematic configuration of a bay bending portion 21 of the multi-degree-of-freedom manipulator forming the insertion portion 9 of the child scope 4 in a state where the insertion portion 9 is inserted into the inside of the child scope 4.

【0016】この湾屈曲部21の基端部側は手元側の操
作部に連結されている。また、この湾屈曲部21には金
属製の略円筒形状の2種類の湾屈曲駒22,23がその
軸方向に沿って交互に複数並設されている。この場合、
一方の湾屈曲駒22は他方の湾屈曲駒23よりも長さ寸
法が大きくなるように設定されている。なお、湾屈曲駒
22…,23…の外周面には弾性材料によって形成され
た図示しない外被チューブが装着されている。
The base end side of the bay bent portion 21 is connected to the operation unit on the hand side. In addition, a plurality of two types of metal bent pieces 22 and 23 having a substantially cylindrical shape are alternately arranged in the bay bent portion 21 along the axial direction thereof. in this case,
The length of one bent piece 22 is set to be longer than the length of the other bent piece 23. In addition, bay bending piece
A jacket tube (not shown) made of an elastic material is attached to the outer peripheral surface of each of 22 .

【0017】さらに、各湾屈曲駒22の前端部には対向
配置された一対の前突部24a,24a、後端部には対
向配置された一対の後突部24b,24bがそれぞれ突
設されている。同様に、各湾屈曲駒23の前端部には対
向配置された一対の前突部25a,25a、後端部には
対向配置された一対の後突部25b,25bがそれぞれ
突設されている。
Further, a pair of front projections 24a, 24a opposed to each other are provided at the front end of each bay bent piece 22, and a pair of rear projections 24b, 24b opposed to each other are provided at the rear end. ing. Similarly, a pair of front projections 25a, 25a opposed to each other are provided at the front end of each bay bent piece 23, and a pair of rear projections 25b, 25b opposed to each other are provided at the rear end. .

【0018】そして、湾屈曲駒23の後突部25b,2
5bと隣接する後方の湾屈曲駒22の前突部24a,2
4aとの間、および湾屈曲駒22の後突部24b,24
bと隣接する後方の湾屈曲駒23の前突部25a,25
aとの間がそれぞれ連結ピン26を介して回動自在に連
結されて湾屈曲部21の複数の関節部21aが形成さ
れ、多関節構造に形成されている。
Then, the rear protruding portions 25b, 2 of the bay bent piece 23
5b, the front protrusions 24a, 24 of the rear bay bending piece 22 adjacent thereto.
4a, and the rear protruding portions 24b, 24 of the bay bent piece 22.
front protruding portions 25a, 25 of the rear bay bending piece 23 adjacent to b
are connected rotatably via connecting pins 26 to form a plurality of joints 21a of the bay bent portion 21 to form a multi-joint structure.

【0019】また、各湾屈曲駒23内には2方向性の形
状記憶合金(SMA)コイルによって形成された後述す
る熱変形部材27…の動作を制御する一対のSMA制御
回路(駆動手段)28,28、各湾屈曲駒22内には一
対のSMA電源ポスト29,29がそれぞれ設けられて
いる。この場合、一対のSMA制御回路28,28およ
び一対のSMA電源ポスト29,29は一対の連結ピン
26,26の装着位置に対して各湾屈曲駒23,22の
周方向に90°ずらした位置に配置されている。
A pair of SMA control circuits (driving means) 28 for controlling the operation of the below-described heat deformable members 27 formed of bidirectional shape memory alloy (SMA) coils in each bay bending piece 23. , 28, and a pair of SMA power posts 29, 29 are provided in each bay bent piece 22, respectively. In this case, the pair of SMA control circuits 28, 28 and the pair of SMA power posts 29, 29 are shifted 90 ° in the circumferential direction of the bay bending pieces 23, 22 with respect to the mounting position of the pair of connecting pins 26, 26. Are located in

【0020】さらに、熱変形部材27…は各湾屈曲駒2
2,23を湾屈曲操作するアクチュエータを形成するも
のである。この場合、各熱変形部材27には基準のコイ
ル長さの状態で保持する非加熱時の第1形状よりもコイ
ル長さが短くなるように収縮させる加熱時の第2形状が
予め記憶されている。
Further, the heat deformable members 27...
This forms an actuator that performs a bending operation on the bays 2 and 23. In this case, the respective thermal deformation member 27 reference coil length of the state unheated during the first shape by remote coil length second shape when heated to shrink so as to be shorter in the holding in the < This is stored in advance.

【0021】また、熱変形部材27の一端は各湾屈曲駒
22のSMA電源ポスト29に接続され、他端はこの湾
屈曲駒22と隣接する湾屈曲駒23のSMA制御回路2
8に接続されている。
One end of the thermal deformation member 27 is connected to the SMA power supply post 29 of each bay bending piece 22, and the other end is connected to the SMA control circuit 2 of the bay bending piece 23 adjacent to the bay bending piece 22.
8 is connected.

【0022】そして、全ての熱変形部材27が非加熱時
の第1形状で保持されている場合には湾屈曲部の全ての
湾屈曲駒22,23が略直線状の基準形状で保持され
る。さらに、いずれかの熱変形部材27が通電加熱され
ると、その加熱された熱変形部材27が加熱時の第2形
状に変形し、このときの熱変形部材27の収縮動作にと
もないその位置の湾屈曲駒22,23間の関節部21a
が局部的に湾屈曲操作されるようになっている。
When all the thermally deformable members 27 are held in the first shape when not heated, all the bent pieces 22 and 23 of the bent portion are held in a substantially linear reference shape. . Further, when one of the heat deformable members 27 is energized and heated, the heated heat deformable member 27 is deformed into the second shape at the time of heating, and the heat deformable member 27 at that position is contracted by the contraction operation of the heat deformable member 27 at this time. Joint 21a between bay bending pieces 22 and 23
Is locally operated to bend the bay.

【0023】なお、湾屈曲部21内には図4に示すよう
に一対のリード線30,31が配設されている。これら
のリード線30,31の基端部は多自由度マニピュレー
タの手元側に設けられた図示しない制御装置に接続され
ている。そして、各熱変形部材27の一端はSMA電源
ポスト29を介して一方のリード線30に接続されてい
る。
As shown in FIG. 4, a pair of lead wires 30 and 31 are provided in the bent portion 21 of the bay. The base ends of these lead wires 30 and 31 are connected to a control device (not shown) provided on the hand side of the multi-degree-of-freedom manipulator. One end of each heat deformable member 27 is connected to one lead wire 30 via an SMA power post 29.

【0024】また、各熱変形部材27の他端はSMA制
御回路28に接続されている。このSMA制御回路28
内には一対の弁別回路32,32、パルス幅変調回路
(PWM)33,33およびパワーMOS−FET3
4,34が配設されている。そして、各熱変形部材27
のSMA制御回路28との接続端部はそれぞれ一方のパ
ワーMOS−FET34、パルス幅変調回路33および
弁別回路32を順次介して他方のリード線31に接続さ
れている。この場合、各湾屈曲駒23の弁別回路32に
は各湾屈曲駒23の位置に対応するチャンネル(CH
1,CH2〜CHn)が設定されている。
The other end of each thermal deformation member 27 is connected to an SMA control circuit 28. This SMA control circuit 28
Inside are a pair of discriminating circuits 32, 32, pulse width modulation circuits (PWM) 33, 33 and power MOS-FET3.
4, 34 are provided. Then, each of the heat deformable members 27
Are connected to the other lead 31 via one power MOS-FET 34, pulse width modulation circuit 33, and discrimination circuit 32, respectively. In this case, the discrimination circuit 32 of each bay bent piece 23 has a channel (CH) corresponding to the position of each bay bent piece 23.
1, CH2 to CHn) are set.

【0025】そして、マニピュレータの動作時にはリー
ド線31を介して送られる多チャンネルPPM(Pulse
Phase Modulation)信号がSMA制御回路28の弁別回
路32に入力される。この多チャンネルPPM信号は任
意の関節位置の熱変形部材27のSMAによる湾曲量に
比例した制御信号をクロックパルスに対するパルス位置
の変化として送信するものである。
When the manipulator operates, a multi-channel PPM (Pulse
Phase Modulation) signal is input to the discrimination circuit 32 of the SMA control circuit 28. The multi-channel PPM signal transmits a control signal proportional to the amount of bending of the thermal deformation member 27 at an arbitrary joint position by SMA as a change in pulse position with respect to a clock pulse.

【0026】さらに、この多チャンネルPPM信号はS
MA制御回路28の弁別回路32によって各チャンネル
に対応した信号がクロックパルスを基準として識別され
る。そして、この弁別回路32からの出力信号はパルス
幅変調回路33に入力される。このパルス幅変調回路3
3では各チャンネル毎に識別されたパルス位置の変化に
比例したPWM(Pulse Width Modulation)信号に変換
される。そして、このパルス幅変調回路33から出力さ
れたPWM信号がパワーMOS−FET34に供給さ
れ、このPWM信号のパルス幅によりパワーMOS−F
ET34のスイッチング時間が変化して熱変形部材27
のSMAの発熱量が変化し、湾屈曲駒22,23間の関
節部21aの湾屈曲角度が調整されるようになってい
る。
Further, this multi-channel PPM signal is represented by S
The signal corresponding to each channel is identified by the discrimination circuit 32 of the MA control circuit 28 based on the clock pulse. The output signal from the discrimination circuit 32 is input to the pulse width modulation circuit 33. This pulse width modulation circuit 3
In step 3, the signal is converted into a PWM (Pulse Width Modulation) signal proportional to the change in the pulse position identified for each channel. The PWM signal output from the pulse width modulation circuit 33 is supplied to the power MOS-FET 34, and the power MOS-F is output according to the pulse width of the PWM signal.
The switching time of the ET 34 changes and the heat deformation member 27
Of the SMA is changed, and the bay bending angle of the joint 21a between the bay bending pieces 22 and 23 is adjusted.

【0027】また、親スコープ2には子スコープ4の繰
出し量を制御する繰出し量制御部が設けられている。こ
の繰出し量制御部には例えばリニア型超音波モータを備
えた子スコープ4の駆動機構が設けられているととも
に、図6に示すように親スコープ2の処置具挿通チャン
ネル3の先端部内周面に子スコープ4の繰出し量計算用
の複数のマイクロローラー41…が配設されている。
Further, the parent scope 2 is provided with a feeding amount control unit for controlling the feeding amount of the child scope 4. The feed amount control unit is provided with, for example, a drive mechanism of the child scope 4 having a linear ultrasonic motor, and is provided on the inner peripheral surface of the distal end portion of the treatment tool insertion channel 3 of the parent scope 2 as shown in FIG. A plurality of micro-rollers 41 for calculating the extension amount of the child scope 4 are provided.

【0028】これらのマイクロローラー41は図示しな
いエンコーダと接続され、その回転数を計れるようにな
っている。そして、マイクロローラー41の回転数×マ
イクロローラー41の円周長から子スコープ4の繰出し
量が計算されるようになっており、この子スコープ4の
繰出し量の計算データは手元側の繰出し量検出部65に
接続されている。
These micro rollers 41 are connected to an encoder (not shown) to measure the number of rotations. The extension amount of the child scope 4 is calculated from the number of rotations of the micro roller 41 × the circumferential length of the micro roller 41, and the calculation data of the extension amount of the child scope 4 is obtained by detecting the extension amount on the hand side. It is connected to the section 65.

【0029】また、子スコープ4の湾屈曲部21の各関
節部21aには図7に示す光ファイバ式の湾屈曲角度の
検出センサが設けられている。この場合、子スコープ4
の各関節部21aには湾屈曲部21の湾曲方向の数と同
数組の検出センサが装着されている。例えば、この実施
例のように湾屈曲部21の湾曲方向が2方向の場合には
2組の検出センサが各関節部21aに装着されている。
An optical fiber type bay angle detection sensor shown in FIG. 7 is provided at each joint 21a of the bay bent portion 21 of the child scope 4. In this case, child scope 4
Each of the joints 21a is provided with the same number of sets of detection sensors as the number of curved portions 21 in the bending direction. For example, when the bending direction of the bay bent portion 21 is two directions as in this embodiment, two sets of detection sensors are attached to each joint portion 21a.

【0030】さらに、各関節部21aの湾屈曲角度検出
センサには並設された一対の光ファイバ44,44が設
けられている。これらの光ファイバ44,44の一端側
にはマイクロプリズム43が配設されている。また、一
方の光ファイバ44の他端部には発光素子45、他方の
光ファイバ44の他端部には受光素子46がそれぞれ接
続されている。さらに、発光素子45にはICチップ4
7が接続され、受光素子46は手元側の湾屈曲角検出部
64に接続されている。
Further, a pair of optical fibers 44, 44 are provided side by side in the bay bending angle detecting sensor of each joint 21a. A microprism 43 is provided at one end of each of the optical fibers 44. A light emitting element 45 is connected to the other end of one optical fiber 44, and a light receiving element 46 is connected to the other end of the other optical fiber 44. Further, the light emitting element 45 has an IC chip 4
7 is connected, and the light receiving element 46 is connected to the bay bending angle detecting unit 64 on the hand side.

【0031】そして、湾屈曲角度検出センサの動作時に
はICチップ47の作動周波数と同じ周波数で電流を流
すと対応する発光素子45が光り、この発光素子45の
光がマイクロプリズム43で反射されて受光素子46に
達する。このときに受光素子46に受光される光の強度
に応じて受光素子46の発生する電圧が変わるので、こ
の発生電圧に応じて各関節部21aの湾屈曲角度を検出
することができる。
When a current is applied at the same frequency as the operating frequency of the IC chip 47 during operation of the bay bend angle detection sensor, the corresponding light emitting element 45 emits light, and the light of the light emitting element 45 is reflected by the microprism 43 and received. Element 46 is reached. At this time, since the voltage generated by the light receiving element 46 changes according to the intensity of the light received by the light receiving element 46, the bay bending angle of each joint 21a can be detected according to the generated voltage.

【0032】さらに、子スコープ4の先端部には挿入目
的空間内の目標物との間の距離を測定する距離測定部が
設けられている。この距離測定部には例えば超音波振動
子が設けられている。そして、子スコープ4の先端部の
超音波振動子から目標物に向けて距離測定用の超音波が
照射され、照射してから反射波が返ってくるまでの時間
と、音速とから目標物までの距離を測定するようになっ
ている。
Further, a distance measuring unit for measuring a distance from a target in the insertion target space is provided at the distal end of the child scope 4. The distance measuring unit is provided with, for example, an ultrasonic vibrator. Then, ultrasonic waves for distance measurement are radiated from the ultrasonic transducer at the distal end of the child scope 4 toward the target, and the time from irradiation to the return of the reflected wave and the speed of sound to the target. The distance is measured.

【0033】また、図1は子スコープ4の湾屈曲装置全
体の制御部(制御手段)の概略構成を示すものである。
図1中、51は親スコープ2の観察窓部8に装着された
親スコープCCD(観察手段)、56は子スコープ4の
観察窓部10に装着された子スコープCCDである。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control section (control means) of the whole bay bending device of the child scope 4.
In FIG. 1, reference numeral 51 denotes a parent scope CCD (observation means) attached to the observation window 8 of the parent scope 2, and reference numeral 56 denotes a child scope CCD attached to the observation window 10 of the child scope 4.

【0034】親スコープCCD51および子スコープC
CD56は画像形成部52、57にそれぞれ接続されて
いる。また、手元側には画像形成部52、57によって
形成された観察画像を表示するTVモニタ等の表示部が
設けられている。
Parent scope CCD 51 and child scope C
The CD 56 is connected to the image forming units 52 and 57, respectively. Further, a display unit such as a TV monitor for displaying the observation image formed by the image forming units 52 and 57 is provided on the hand side.

【0035】このTVモニタには図8(A)に示すよう
な親画面71とこの親画面71内の子画面72とが設け
られている。この場合、子画面72は必要に応じて消去
できるようになっている。そして、TVモニタの親画面
71および子画面72には画像形成部52、57によっ
て形成された観察画像の一方が選択的に表示され、これ
らの観察画像が同時に表示可能になっている。
The TV monitor is provided with a main screen 71 as shown in FIG. 8A and a sub-screen 72 within the main screen 71. In this case, the child screen 72 can be deleted as necessary. One of the observation images formed by the image forming units 52 and 57 is selectively displayed on the parent screen 71 and the child screen 72 of the TV monitor, and these observation images can be simultaneously displayed.

【0036】また、画像形成部52は特徴抽出部53を
介して特徴記憶部55に接続されている。さらに、特徴
抽出部53には例えば入力ペン等による対象入力部54
が接続されている。
The image forming section 52 is connected to a feature storing section 55 via a feature extracting section 53. Further, the feature extraction unit 53 includes, for example, an object input unit 54 using an input pen or the like.
Is connected.

【0037】そして、親子スコープ1の使用時の初期に
は図8(A)に示すようにTVモニタの親画面71上に
親スコープCCD51による観察画像、子画面72上に
子スコープCCD56による観察画像がそれぞれ表示さ
れるようになっている。このとき、TVモニタの親画面
71上に表示される親スコープCCD51による観察画
像によって挿入目的空間内の目標物である観察対象部位
73を観察し、この観察対象部位73と子スコープ4の
挿入部9との間の相対的な位置関係を測定するようにな
っている。
At the beginning of use of the parent-child scope 1, an observation image by the parent scope CCD 51 on the parent screen 71 of the TV monitor and an observation image by the child scope CCD 56 on the child screen 72 as shown in FIG. Are displayed respectively. At this time, an observation target portion 73, which is a target in the insertion target space, is observed by an observation image of the parent scope CCD 51 displayed on the main screen 71 of the TV monitor, and the observation target portion 73 and the insertion portion of the child scope 4 are inserted. 9 is measured.

【0038】さらに、TVモニタの親画面71上に表示
されている観察画像内の観察対象部位73が対象入力部
54の入力ペン等によって入力されると、その観察対象
部位73の形状、色等の特徴が特徴抽出部53によって
抽出され、特徴記憶部55に記憶されるようになってい
る。
Further, when the observation target part 73 in the observation image displayed on the main screen 71 of the TV monitor is input by the input pen or the like of the target input part 54, the shape, color, etc. of the observation target part 73 are obtained. Are extracted by the feature extraction unit 53 and stored in the feature storage unit 55.

【0039】また、この特徴記憶部55に記憶されてい
る観察対象部位73の特徴データは子スコープCCD5
6による観察画像のデータとともに、比較部58に入力
されるようになっている。この比較部58では子画面7
2上の観察画像の中から特徴記憶部55に記憶されてい
る観察対象部位73の特徴データと一致する部分が探さ
れるようになっている。なお、比較部58は子スコープ
CCD56の湾屈曲部21の湾屈曲量を計算する湾屈曲
量計算部59に接続されている。
The characteristic data of the observation target part 73 stored in the characteristic storage unit 55 is stored in the child scope CCD5.
6 together with the observation image data. In this comparison unit 58, the child screen 7
A portion that matches the feature data of the observation target portion 73 stored in the feature storage unit 55 is searched from the observation image on the second. The comparing section 58 is connected to a bay bending amount calculating section 59 which calculates the bay bending amount of the bay bending section 21 of the child scope CCD 56.

【0040】また、60は子スコープCCD56の湾屈
曲部21の原点となる関節部21aを判別する原点関節
判別部である。この原点関節判別部60は湾屈曲部21
の各関節部21aの位置(座標)を計算する関節座標計
算部(位置測定手段)61に接続されている。
Reference numeral 60 denotes an origin joint discriminating section for discriminating the joint section 21a which is the origin of the bay bent portion 21 of the child scope CCD 56. The origin joint discriminating section 60 is provided in the bay bending section 21.
Are connected to a joint coordinate calculator (position measuring means) 61 for calculating the position (coordinates) of each joint 21a.

【0041】さらに、原点関節判別部60には繰出し量
検出部65が接続され、関節座標計算部61には湾屈曲
角検出部64が接続されている。そして、原点関節判別
部60ではTVモニタの親画面71上に表示されている
観察画像内の観察対象部位73が対象入力部54の入力
ペン等によって入力された時点で、繰出し量検出部65
から送られる検出データにもとづいて原点となる関節部
21aを決めるようになっている。この場合、原点とな
る関節部21aは子スコープCCD56を親スコープ2
の処置具挿通チャンネル3から繰出した繰出し量のデー
タと予め記憶されている湾屈曲部21の各関節部21a
の長さのデータとから決まるようになっている。
Further, an extension amount detecting section 65 is connected to the origin joint determining section 60, and a bay bending angle detecting section 64 is connected to the joint coordinate calculating section 61. When the observation target part 73 in the observation image displayed on the main screen 71 of the TV monitor is input by the input pen or the like of the target input part 54, the origin joint determination part 60 determines the extension amount detection part 65.
Is determined on the basis of the detection data sent from the computer. In this case, the joint 21a serving as the origin is connected to the child scope CCD 56 by the parent scope 2.
Of the dispensing amount dispensed from the treatment instrument insertion channel 3 and each joint 21a of the bay bend 21 stored in advance
Length data.

【0042】また、関節座標計算部61では湾屈曲角検
出部64から送られる検出データと予め記憶されている
湾屈曲部21の各関節部21aの長さのデータとにもと
づいて湾屈曲部21の各関節部21aの位置(座標)が
計算され、任意に設定された挿入部9の湾屈曲部21の
基準点(原点)に対する各湾屈曲駒22,23の位置を
測定するようになっている。
Further, the joint coordinate calculation section 61 calculates the length of the bay bending section 21 based on the detection data sent from the bay bending angle detecting section 64 and the data of the length of each joint section 21a of the bay bending section 21 stored in advance. The position (coordinates) of each joint 21a is calculated, and the position of each bay bent piece 22, 23 with respect to a reference point (origin) of the bay bent portion 21 of the insertion portion 9 which is arbitrarily set is measured. I have.

【0043】さらに、関節座標計算部61には子スコー
プCCD56の前進前のデータを記憶する記憶部62お
よび比較部63がそれぞれ接続されている。この比較部
63は湾屈曲量計算部59に接続されている。
Further, the joint coordinate calculation section 61 is connected to a storage section 62 for storing data before the child scope CCD 56 advances, and a comparison section 63. The comparison unit 63 is connected to the bay bending amount calculation unit 59.

【0044】そして、この湾屈曲量計算部59では比較
部58および63からの入力データ(関節座標計算部6
1および親スコープCCD51からの測定結果)にもと
づいて子スコープCCD56の湾屈曲部21の湾屈曲量
が計算され、目標物である観察対象部位73まで子スコ
ープ4の挿入部9の先端を誘導するようになっている。
In the bay bending amount calculating section 59, the input data from the comparing sections 58 and 63 (the joint coordinate calculating section 6).
1 and the measurement result from the parent scope CCD 51), the bay bending amount of the bay bending part 21 of the child scope CCD 56 is calculated, and the tip of the insertion part 9 of the child scope 4 is guided to the observation target part 73 which is the target. It has become.

【0045】ここで、TVモニタの親画面71上に表示
されている観察画像内の観察対象部位73が対象入力部
54の入力ペン等によって入力された時点ではTVモニ
タの子画面72上に表示されている観察対象部位73を
子画面72の中央に移動させるように湾屈曲部21の最
先端位置の第1関節部21a1 の湾屈曲量が計算され
る。
Here, when the observation target portion 73 in the observation image displayed on the main screen 71 of the TV monitor is input by the input pen or the like of the target input unit 54, it is displayed on the child screen 72 of the TV monitor. It is first bay bending amount of the joint portion 21a 1 of the leading-edge position of the bay bent portion 21 to move the observation target site 73 and the center of the child screen 72 is calculated.

【0046】さらに、入力ペン等による入力後は入力ペ
ン等による入力時の座標と一致させるように湾屈曲部2
1の第1関節部21a1 の後方の各関節部21a2 3
nの湾屈曲量が計算される。
Further, after the input with the input pen or the like, the bay bent portion 2 is made to match the coordinates at the time of input with the input pen or the like.
Each joint 21a 2 , 3 behind one first joint 21a 1
N bay bending is calculated.

【0047】また、湾屈曲量計算部59にはこの湾屈曲
量計算部59からの計算結果に応じた子スコープCCD
56の湾屈曲部21の湾屈曲の制御信号を発生する湾屈
曲信号発生部66が接続されている。
The bay bending amount calculating section 59 has a child scope CCD corresponding to the calculation result from the bay bending amount calculating section 59.
A bay bend signal generation unit 66 for generating a bay bend control signal of the 56 bay bends 21 is connected.

【0048】そして、この湾屈曲信号発生部66から湾
屈曲の制御信号である多チャンネルPPM信号が出力さ
れ、この多チャンネルPPM信号が子スコープ4の湾屈
曲部21の各SMA制御回路28に供給されて湾屈曲部
21の各関節部21aが湾屈曲操作されるようになって
いる。
Then, a multi-channel PPM signal which is a control signal of the bay bending is output from the bay bending signal generating section 66 , and the multi-channel PPM signal is supplied to each SMA control circuit 28 of the bay bending section 21 of the child scope 4. Then, each joint portion 21a of the bay bent portion 21 is bent.

【0049】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、親子スコープ1を図9(A)に示すように例えば
経口的に食道を通して胃等の挿入目的空間内に挿入す
る。このとき、親スコープ2の親スコープCCD51か
らの観察画像は図8(A)に示すようにTVモニタの親
画面71上に表示され、子スコープ4の子スコープCC
D56による観察画像は子画面72上に表示される。そ
して、TVモニタの親画面71上には挿入目的空間内の
目標物である観察対象部位73とともに、子スコープ4
の挿入部9の先端部分が表示され、この観察対象部位7
3と子スコープ4の挿入部9との間の相対的な位置関係
を測定される。
Next, the operation of the above configuration will be described.
First, as shown in FIG. 9A, the parent and child scope 1 is orally inserted into the insertion space such as the stomach through the esophagus. At this time, the observation image from the parent scope CCD 51 of the parent scope 2 is displayed on the parent screen 71 of the TV monitor as shown in FIG.
The observation image according to D56 is displayed on the child screen 72. Then, the child scope 4 is displayed on the parent screen 71 of the TV monitor together with the observation target part 73 which is a target in the insertion target space.
The tip of the insertion portion 9 is displayed, and the observation target portion 7 is displayed.
The relative positional relationship between 3 and the insertion section 9 of the child scope 4 is measured.

【0050】さらに、この状態でTVモニタの親画面7
1上に表示されている観察画像内の観察対象部位73が
対象入力部54の入力ペン等によって入力される。この
ときの入力ペン等によって入力された観察対象部位73
の形状、色等の特徴が特徴抽出部53によって抽出さ
れ、特徴記憶部55に記憶される。
Further, in this state, the parent screen 7 of the TV monitor is displayed.
The observation target part 73 in the observation image displayed on 1 is input by an input pen or the like of the target input unit 54. At this time, the observation target part 73 input by the input pen or the like.
Are extracted by the feature extraction unit 53 and stored in the feature storage unit 55.

【0051】また、TVモニタの親画面71上に表示さ
れている観察画像内の観察対象部位73が対象入力部5
4の入力ペン等によって入力された時点で、原点関節判
別部60によって繰出し量検出部65から送られる検出
データにもとづいて原点となる関節部21aが決められ
る。
The observation target part 73 in the observation image displayed on the main screen 71 of the TV monitor is the target input unit 5.
At the point in time when the input is made by the input pen 4 or the like, the joint 21a serving as the origin is determined by the origin joint determining unit 60 based on the detection data sent from the feeding amount detection unit 65.

【0052】さらに、特徴記憶部55に記憶されている
観察対象部位73の特徴データは子スコープCCD56
による観察画像のデータとともに、比較部58に入力さ
れる。そして、この比較部58では子画面72上の観察
画像の中から特徴記憶部55に記憶されている観察対象
部位73の特徴データと一致する部分が探される。
Further, the characteristic data of the observation target part 73 stored in the characteristic storage unit 55 is stored in the child scope CCD 56.
Is input to the comparison unit 58 together with the observation image data. The comparison unit 58 searches the observation image on the child screen 72 for a portion that matches the feature data of the observation target part 73 stored in the feature storage unit 55.

【0053】そして、子スコープ4の挿入部9の先端部
分を観察対象部位73の方向に向ける状態、すなわち図
8(B)に示すように子画面72の観察画像の中央に観
察対象部位73を移動させる状態に湾屈曲部21の最先
端位置の第1関節部21a1が図9(A),(D)に示
すように湾屈曲操作される。
Then, the state in which the distal end portion of the insertion section 9 of the child scope 4 is directed toward the observation target part 73, that is, as shown in FIG. 8B, the observation target part 73 is placed at the center of the observation image of the child screen 72. the first joint part 21a 1 of the leading-edge position of the bay bent portion 21 in a state that moved the FIG. 9 (a), the is bay bending action as shown in (D).

【0054】続いて、子スコープ4の挿入部9が前進操
作される。このとき、子スコープ4の前進動作にともな
い第1関節部21a1 の湾屈曲角のデータが第1関節部
21a1 の後方の第2関節部21a2 (図9(B),
(E)に示す)、第3関節部21a3 (図9(C),
(F)に示す)等の各関節部21aに順次伝達される。
なお、ここで湾屈曲操作される関節部21aよりも前方
の位置の関節部21aは全て湾屈曲角度が0の真っ直ぐ
な状態に戻され、いわゆる湾屈曲のシフト操作が行なわ
れる。
Subsequently, the insertion section 9 of the child scope 4 is operated forward. At this time, with the forward movement of the child scope 4 data of the first bay bending angle of the joint portion 21a 1 is the first joint portion 21a 1 of the rear of the second joint portion 21a 2 (FIG. 9 (B), the
(E)), the third joint 21a 3 (FIG. 9 (C),
(Shown in (F)) are sequentially transmitted to each joint 21a.
Here, all the joints 21a located in front of the joint 21a to be bent are returned to the straight state with the bent angle of 0, and a so-called bent shift operation is performed.

【0055】これにより、TVモニタの子画面72の観
察画像の中央に観察対象部位73を捕らえたままの状態
で図8(C)に示すように子スコープ4の挿入部9の先
端部を観察対象部位73に近づける近傍位置までその経
路を計算して誘導することができる。
As a result, as shown in FIG. 8C, the distal end of the insertion section 9 of the child scope 4 is observed with the observation target part 73 still being captured at the center of the observation image on the child screen 72 of the TV monitor. The route can be calculated and guided to a position near the target portion 73.

【0056】次に、図8(D)に示すようにTVモニタ
の子画面72の観察画像中で新たな観察対象部位74を
確認する。この状態で、続いて図8(E)に示すように
子画面72の観察画像と親画面71の観察画像とを入れ
換える。同時に、ここで入れ換えられた新しい親画面7
1の観察画像中で新しい観察対象部位74を入力ペン等
によって入力する。
Next, as shown in FIG. 8D, a new observation target part 74 is confirmed in the observation image of the child screen 72 of the TV monitor. In this state, subsequently, the observation image of the child screen 72 and the observation image of the parent screen 71 are exchanged as shown in FIG. At the same time, the new parent screen 7 replaced here
A new observation target part 74 in one observation image is input using an input pen or the like.

【0057】さらに、この新しい観察対象部位74に向
けて子スコープ4を前進させ、子スコープ4の挿入部9
の先端部を親画面71の観察画像中の新しい観察対象部
位74に近づける近傍位置まで誘導する。このとき、図
8(F)に示すように邪魔になる子画面72の観察画像
は消去される。
Further, the child scope 4 is advanced toward the new observation target part 74, and the insertion part 9 of the child scope 4 is inserted.
Is guided to a position near the new observation target portion 74 in the observation image of the main screen 71. At this time, as shown in FIG. 8 (F), the observation image of the child screen 72 which is in the way is erased.

【0058】そこで、上記構成のものにあっては親子ス
コープ1の使用時には子スコープ4の挿入部9の挿入動
作にともない原点関節判別部60によって任意に設定さ
れた挿入部9の基準点に対する湾屈曲部21の各関節部
21aの位置(座標)が関節座標計算部61によって測
定されるとともに、親スコープCCD51によって挿入
目的空間内の目標物である観察対象部位73を観察し、
観察対象部位73と挿入部9との間の相対的な位置関係
を測定して関節座標計算部61および親スコープCCD
51からの測定結果にもとづいて観察対象部位73まで
子スコープ4の挿入部9を誘導するようにしたので、大
空間部12内の目標物まで子スコープ4の挿入部9の先
端部を誘導する作業を従来に比べて容易に行なうことが
でき、その作業能率の向上を図ることができる。
Therefore, in the above configuration, when the parent-child scope 1 is used, the insertion point 9 with respect to the reference point of the insertion section 9 arbitrarily set by the origin joint determination section 60 in accordance with the insertion operation of the insertion section 9 of the child scope 4. The position (coordinates) of each joint 21a of the bent portion 21 is measured by the joint coordinate calculator 61, and the observation scope 73, which is a target in the insertion space, is observed by the parent scope CCD 51.
The relative positional relationship between the observation target part 73 and the insertion part 9 is measured, and the joint coordinate calculation part 61 and the parent scope CCD are measured.
Since the insertion section 9 of the child scope 4 is guided to the observation target part 73 based on the measurement result from 51, the tip of the insertion section 9 of the child scope 4 is guided to a target in the large space 12. The work can be performed more easily than in the past, and the work efficiency can be improved.

【0059】また、図10は子スコープ4等の多自由度
マニピュレータ77を例えば胃等の大空間部12内の目
標物まで誘導する誘導作業の変形例を示すものである。
ここで、図10(A)は図10(D)に示すように多自
由度マニピュレータ77が胃等の大空間部12の入口位
置まで挿入された状態で、TVモニタに写し出された多
自由度マニピュレータ77による観察画面75を示すも
ので、76はこの観察画面75に表示された多自由度マ
ニピュレータ77による観察画像である。
FIG. 10 shows a modification of the guiding operation for guiding the multi-degree-of-freedom manipulator 77 such as the child scope 4 to a target in the large space 12 such as the stomach.
Here, FIG. 10A shows the multi-degree-of-freedom projected on the TV monitor in a state where the multi-degree-of-freedom manipulator 77 is inserted to the entrance position of the large space 12 such as the stomach as shown in FIG. The observation screen 75 by the manipulator 77 is shown. Reference numeral 76 denotes an observation image by the multi-degree-of-freedom manipulator 77 displayed on the observation screen 75.

【0060】この場合、図10(D)に示す大空間部1
2の入口位置での多自由度マニピュレータ77による観
察画像76はコンピュータ等の画像メモリ内に記憶さ
れ、TVモニタに写し出された多自由度マニピュレータ
77による観察画面75上にフリーズされる。
In this case, the large space portion 1 shown in FIG.
The observation image 76 by the multi-degree-of-freedom manipulator 77 at the entrance position 2 is stored in an image memory such as a computer, and is frozen on an observation screen 75 by the multi-degree-of-freedom manipulator 77 displayed on a TV monitor.

【0061】次に、多自由度マニピュレータ77の先端
部は図10(E)に示すように大空間部12の内部に所
定距離挿入される。このとき、TVモニタに写し出され
た多自由度マニピュレータ77による観察画面75上に
は図10(B)に示すようにフリーズされている入口位
置での多自由度マニピュレータ77による観察画像76
とともに、コンピュータ等によって描かれた挿入後のマ
ニピュレータ77のコンピュータグラフィック像77´
が重ねて表示される。このとき、図10(E)に示す挿
入位置でのマニピュレータ77の観察画像76はコンピ
ュータ等の画像メモリ内に記憶される。
Next, the distal end of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 is inserted into the large space 12 by a predetermined distance as shown in FIG. At this time, on the observation screen 75 of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 displayed on the TV monitor, an observation image 76 of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 at the frozen entrance position is displayed as shown in FIG.
At the same time, a computer graphic image 77 ′ of the inserted manipulator 77 drawn by a computer or the like
Are superimposed. At this time, the observation image 76 of the manipulator 77 at the insertion position shown in FIG. 10E is stored in an image memory such as a computer.

【0062】また、多自由度マニピュレータ77の先端
部が図10(F)に示すように大空間部12の内部にさ
らに深く挿入される。この時点では、TVモニタに写し
出された多自由度マニピュレータ77による観察画面7
5上には図10(C)に示すように前回の挿入位置(図
10(E)に示す)でのマニピュレータ77の観察画像
76に置き換えて表示されるとともに、コンピュータ等
によって描かれた挿入後の図10(F)位置のマニピュ
レータ77のコンピュータグラフィック像77´が重ね
て表示される。このとき、図10(F)に示す挿入位置
でのマニピュレータ77の観察画像76はコンピュータ
等の画像メモリ内に記憶される。
The distal end of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 is inserted deeper into the large space 12 as shown in FIG. At this time, the observation screen 7 by the multi-degree-of-freedom manipulator 77 projected on the TV monitor is displayed.
As shown in FIG. 10C, the image 5 is displayed in place of the observation image 76 of the manipulator 77 at the previous insertion position (shown in FIG. 10E) as shown in FIG. A computer graphic image 77 'of the manipulator 77 at the position shown in FIG. At this time, the observation image 76 of the manipulator 77 at the insertion position shown in FIG. 10F is stored in an image memory such as a computer.

【0063】以後、同様の動作が繰り返されて、TVモ
ニタに写し出された多自由度マニピュレータ77による
観察画面75上には前回の挿入位置でのマニピュレータ
77の観察画像76が置き換えて表示されるとともに、
コンピュータ等によって描かれた挿入後のマニピュレー
タ77のコンピュータグラフィック像77´が重ねて表
示される。
Thereafter, the same operation is repeated, and the observation image 76 of the manipulator 77 at the previous insertion position is replaced and displayed on the observation screen 75 of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 displayed on the TV monitor. ,
A computer graphic image 77 'of the manipulator 77 after insertion drawn by a computer or the like is displayed in a superimposed manner.

【0064】そこで、上記構成のものにあってはTVモ
ニタに写し出された多自由度マニピュレータ77による
観察画面75上にはコンピュータ等によって描かれた挿
入後のマニピュレータ77のコンピュータグラフィック
像77´が重ねて表示されるので、親スコープ2によっ
て子スコープ4を直接観察できない場合であっても実際
のマニピュレータ77の動作位置を認識することがで
き、観察対象部位とマニピュレータ77との間の相対的
な位置関係を確実に把握することができる。
Therefore, in the above configuration, a computer graphic image 77 'of the inserted manipulator 77 drawn by a computer or the like is superimposed on the observation screen 75 of the multi-degree-of-freedom manipulator 77 projected on the TV monitor. Therefore, even when the child scope 4 cannot be directly observed by the parent scope 2, the actual operation position of the manipulator 77 can be recognized, and the relative position between the observation target part and the manipulator 77 can be recognized. The relationship can be grasped reliably.

【0065】また、図11(A)〜(C)は上記構成の
子スコープ4の挿入部9等の多自由度マニピュレータか
らなる湾屈曲部21の使用例を示すものである。図11
(A)は上記構成の多自由度マニピュレータからなる湾
屈曲部21を例えば胸腔経由冠状動脈手術用マイクロロ
ボット81の多自由度マニピュレータとして使用し、体
内に挿入した状態を示すものである。図11(A)中
で、82はこのマイクロロボット81とは別個に設けら
れた内視鏡である。そして、この内視鏡82によって挿
入目的空間内の目標物を観察し、目標物とマイクロロボ
ット81との間の相対的な位置関係を測定するようにな
っている。
FIGS. 11 (A) to 11 (C) show an example of use of the bay bend 21 composed of a multi-degree-of-freedom manipulator such as the insertion section 9 of the child scope 4 having the above-described configuration. FIG.
(A) shows a state in which the bay bend 21 composed of the multi-degree-of-freedom manipulator having the above-described configuration is used as a multi-degree-of-freedom manipulator of a microrobot 81 for coronary artery surgery via the thoracic cavity and inserted into the body. In FIG. 11A, an endoscope 82 is provided separately from the micro robot 81. Then, a target in the insertion target space is observed by the endoscope 82, and a relative positional relationship between the target and the micro robot 81 is measured.

【0066】マイクロロボット81には図11(B)に
示すようにフレキシブルに曲がる多関節構造の挿入部8
3が設けられている。この挿入部83の先端部には図1
1(C)に示すようにマイクログリッパ84および固定
脚85がそれぞれ突設されている。この固定脚85には
脚部85aの先端に吸着等の手段で腔内壁等に固定され
る固定部85bが設けられている。
As shown in FIG. 11 (B), the micro robot 81 has an insertion portion 8 having a multi-joint structure that bends flexibly.
3 are provided. FIG. 1 shows the distal end of the insertion portion 83.
As shown in FIG. 1 (C), a micro gripper 84 and a fixed leg 85 are protruded from each other. The fixed leg 85 is provided with a fixed portion 85b fixed to the inner wall or the like by means of suction or the like at the tip of the leg 85a.

【0067】さらに、マイクログリッパ84には可撓性
シース84aの先端に固定されたホルダ84bが設けら
れており、このホルダ84bにグリップ部84cが保持
されている。このグリップ部84cには開閉操作される
一対の挾持部材(処置部)87,87が設けられてい
る。
Further, the micro gripper 84 is provided with a holder 84b fixed to the distal end of the flexible sheath 84a, and the holder 84b holds a grip portion 84c. The grip portion 84c is provided with a pair of holding members (treatment portions) 87, 87 which can be opened and closed.

【0068】また、内視鏡82にはマイクロロボット8
1と同様に図11(B)に示すようにフレキシブルに曲
がる多関節構造の挿入部93が設けられている。この挿
入部93の先端部には照明光学系の照明窓93a、観察
光学系の観察窓93b、処置具挿通チャンネル93c等
が設けられている。そして、この処置具挿通チャンネル
93c内に血管を切除する切除用処置具94が挿入され
るようになっている。
The endoscope 82 has a micro robot 8
As shown in FIG. 11, an insertion portion 93 having a multi-joint structure that bends flexibly is provided as in FIG. An illumination window 93a of an illumination optical system, an observation window 93b of an observation optical system, a treatment instrument insertion channel 93c, and the like are provided at a distal end portion of the insertion portion 93. Then, an excision treatment instrument 94 for excision of a blood vessel is inserted into the treatment instrument insertion channel 93c.

【0069】次に、上記構成の手術用マイクロロボット
81の作用について説明する。この手術用マイクロロボ
ット81は例えば心筋梗塞の治療で冠状動脈等が詰まっ
た場合に、この血管の詰まった部分を切除し、残りの部
分同志を結合するバイパス手術で使用される。
Next, the operation of the surgical microrobot 81 having the above configuration will be described. For example, when a coronary artery or the like is clogged in the treatment of myocardial infarction, the microrobot for surgery 81 is used in a bypass operation for removing a clogged portion of the blood vessel and connecting the remaining portions together.

【0070】このような治療時には図11(A)に示す
ように患者Hの胸内に経皮的にマイクロロボット81の
挿入部83および内視鏡82の挿入部93がそれぞれ別
個に挿入される。そして、内視鏡82によって体内を観
察しながら目的の治療対象部位までマイクロロボット8
1の挿入部83の先端部が導かれる。この場合、マイク
ロロボット81の挿入部83および内視鏡82の挿入部
93はフレキシブルに曲がる多関節構造になっているの
で、例えば患者Hの心臓Iの裏側にも確実に導くことが
できる。
At the time of such treatment, as shown in FIG. 11A, the insertion portion 83 of the micro robot 81 and the insertion portion 93 of the endoscope 82 are separately inserted into the chest of the patient H percutaneously. . Then, while observing the inside of the body with the endoscope 82, the micro robot 8 reaches the target treatment target site.
The distal end of one insertion portion 83 is guided. In this case, since the insertion portion 83 of the micro robot 81 and the insertion portion 93 of the endoscope 82 have an articulated structure that bends flexibly, it can be reliably guided to, for example, the back side of the heart I of the patient H.

【0071】また、マイクロロボット81の先端部が治
療対象部位まで導かれたのち、固定脚85によってマイ
クロロボット81の先端部が治療対象部位の近傍位置に
固定される。続いて、図11(C)に示すようにこのマ
イクロロボット81のマイクログリッパ84および内視
鏡82の処置具挿通チャンネル93cを経て挿入された
切除用処置具94によって冠状動脈Jのバイパス手術が
行なわれる。
After the distal end of the micro robot 81 is guided to the target site, the distal end of the micro robot 81 is fixed to a position near the target site by the fixed leg 85. Subsequently, as shown in FIG. 11C, a bypass operation of the coronary artery J is performed by the excision treatment tool 94 inserted through the micro-gripper 84 of the micro robot 81 and the treatment tool insertion channel 93c of the endoscope 82. It is.

【0072】また、図12(A),(B)は第1の実施
例の子スコープ4の挿入部9等の多自由度マニピュレー
タからなる湾屈曲部21を図12(B)に示すように内
視鏡101 を通して図12(A)に示すように体腔内に挿
入される内視鏡用処置具102に適用したものである。こ
の内視鏡101 には可撓性を備えた軟性の挿入部103 が設
けられている。この挿入部103 の先端部側には湾曲部を
介して先端構成部104が連結されている。
FIGS. 12 (A) and 12 (B) show a bay bent portion 21 made of a multi-degree-of-freedom manipulator such as the insertion portion 9 of the child scope 4 of the first embodiment as shown in FIG. 12 (B). As shown in FIG. 12A, the present invention is applied to an endoscope treatment tool 102 inserted into a body cavity through an endoscope 101. The endoscope 101 is provided with a flexible insertion portion 103 having flexibility. A distal end component 104 is connected to a distal end side of the insertion portion 103 via a curved portion.

【0073】この先端構成部104 の先端面には照明光学
系の照明窓104a、観察光学系の観察窓104b、処置具挿通
チャンネル104c等が設けられている。そして、この処置
具挿通チャンネル104c内に処置具102 が挿入されるよう
になっている。
An illumination window 104a of an illumination optical system, an observation window 104b of an observation optical system, a treatment instrument insertion channel 104c, and the like are provided on the tip surface of the tip component 104. The treatment tool 102 is inserted into the treatment tool insertion channel 104c.

【0074】また、処置具102 の挿入部には例えば密巻
きコイルからなる可撓性のシースの先端にリニア型超音
波駆動マイクログリッパ105 が装着されている。このマ
イクログリッパ105 には開閉操作される一対の挾持部材
(処置部)106 ,106 が設けられている。
A linear ultrasonic drive micro gripper 105 is mounted on the distal end of a flexible sheath made of, for example, a tightly wound coil at the insertion portion of the treatment tool 102. The micro gripper 105 is provided with a pair of holding members (treatment units) 106, 106 which can be opened and closed.

【0075】次に、上記構成の内視鏡用処置具102 の作
用について説明する。この内視鏡用処置具102 は経口的
に体内に挿入された内視鏡101 の処置具挿通チャンネル
104cを通して体内の目的の治療対象部位まで導かれる。
例えば、図12(A)に示すように予め内視鏡101 が経
口的に食道、胃、十二指腸L等を介して胆のうM内に挿
入されたのち、この内視鏡101 の処置具挿通チャンネル
104c内に内視鏡用処置具102 が挿入され、胆のうM内に
導かれる。
Next, the operation of the endoscope treatment instrument 102 having the above configuration will be described. The treatment tool 102 for the endoscope is a treatment tool insertion channel of the endoscope 101 which is orally inserted into the body.
The target is guided to the target treatment site in the body through 104c.
For example, as shown in FIG. 12A, after the endoscope 101 is orally inserted into the gall bladder M via the esophagus, the stomach, the duodenum L, etc., the treatment instrument insertion channel of the endoscope 101 is used.
An endoscope treatment tool 102 is inserted into 104c, and guided into the gall bladder M.

【0076】このとき、内視鏡用処置具102 は第1の実
施例の子スコープ4と同様に大空間部である胆のうM内
の目標物まで誘導される。続いて、この処置具102 のマ
イクログリッパ105 を開閉操作して胆のうM内の胆石N
が破壊される。
At this time, the treatment tool 102 for the endoscope is guided to a target in the gall bladder M which is a large space, similarly to the child scope 4 of the first embodiment. Subsequently, the microgripper 105 of the treatment tool 102 is opened and closed to operate the gallstone N in the gallbladder M.
Is destroyed.

【0077】また、図13は例えばガス配管等の工業用
管路P内に挿入される工業用内視鏡111 用の処置具に第
1の実施例の子スコープ4の挿入部9等の多自由度マニ
ピュレータからなる湾屈曲部21を適用したものであ
る。
FIG. 13 shows a treatment tool for an industrial endoscope 111 inserted into an industrial pipe P such as a gas pipe, for example, a plurality of insertion portions 9 of the child scope 4 of the first embodiment. In this embodiment, a bay bent portion 21 composed of a manipulator with a degree of freedom is applied.

【0078】この工業用内視鏡111 の先端面には照明装
置112 および観察用の一対のCCDカメラ113 が設けら
れているとともに、配管内作業用の3本の短尺型多自由
度管状マニピュレータ114 ,115 ,116 の基端部がそれ
ぞれ固定されている。これらのマニピュレータ114 ,11
5 ,116 はフレキシブルに曲がる第1の実施例の子スコ
ープ4の挿入部9等の多自由度マニピュレータからなる
湾屈曲部21によって形成されている。
An illumination device 112 and a pair of CCD cameras 113 for observation are provided on the distal end surface of the industrial endoscope 111, and three short multi-degree-of-freedom tubular manipulators 114 for working in piping are provided. , 115, 116 are fixed at their base ends. These manipulators 114, 11
5 and 116 are formed by a bay bending portion 21 composed of a multi-degree-of-freedom manipulator such as the insertion portion 9 of the child scope 4 of the first embodiment that bends flexibly.

【0079】また、第1のマニピュレータ114 の先端部
には照明装置および観察用のCCDカメラ等の観察手段
が設けられており、この第1のマニピュレータ114 によ
って工業用管路P内の補修部Qを近接かつ直視して監視
する作業部拡大内視システム部が形成されている。
At the tip of the first manipulator 114, an illuminating device and observation means such as a CCD camera for observation are provided, and the first manipulator 114 allows the repair section Q in the industrial pipeline P to be repaired. A working unit enlarged endoscope system unit that monitors the object by approaching and directly looking at it is formed.

【0080】さらに、第2のマニピュレータ115 の先端
部には例えばバスケット型処置部によって形成されるマ
イクログリッパ117 が設けられている。そして、このマ
イクログリッパ117 によって溶接用材料118 等の作業ツ
ールを把持しながら補修部Qに接近させるツール搬送部
が形成されている。
Further, at the tip of the second manipulator 115, a micro gripper 117 formed by, for example, a basket type treatment section is provided. The microgripper 117 forms a tool transporting unit that approaches the repairing unit Q while holding a work tool such as the welding material 118.

【0081】また、第3のマニピュレータ116 の先端部
にはレーザ光等の出射部や、グラインダ等の研削作業部
が設けられている。そして、この第3のマニピュレータ
116によって工業用管路P内の補修部Qに接近し、レー
ザ光等による溶接や、グラインダを用いての研削等の補
修作業を行なう作業部が形成されている。
At the tip of the third manipulator 116, there is provided an emission part for laser light and the like, and a grinding part such as a grinder. And this third manipulator
A work section is formed by 116 to approach the repair section Q in the industrial pipeline P and perform repair work such as welding with a laser beam or the like or grinding using a grinder.

【0082】また、図14および図15は本発明の第2
の実施例を示すものである。この実施例では図13の工
業用内視鏡111 と略同様の構成の内視鏡111 の第1のマ
ニピュレータ114 および第3のマニピュレータ116 の先
端部にそれぞれ照明窓部119および観察用のCCDカメ
ラ等の観察窓部118 が設けられている。
FIGS. 14 and 15 show the second embodiment of the present invention.
FIG. In this embodiment, an illumination window 119 and a CCD camera for observation are provided at the distal ends of a first manipulator 114 and a third manipulator 116 of an endoscope 111 having substantially the same configuration as the industrial endoscope 111 of FIG. , Etc., are provided.

【0083】そして、第1のマニピュレータ114 および
第3のマニピュレータ116 の2つの観察窓部118 ,118
によって大空間部12内の目標物Aを立体的に観察しな
がら目標物Aと第2のマニピュレータ115 の先端部との
間の相対的な位置関係を測定し、第2のマニピュレータ
115 の先端部を目標物Aに近づけて近傍位置まで誘導す
る観察手段が形成されている。
Then, the two observation windows 118, 118 of the first manipulator 114 and the third manipulator 116
While observing the target A in the large space 12 three-dimensionally, the relative positional relationship between the target A and the tip of the second manipulator 115 is measured, and the second manipulator is measured.
Observation means for guiding the end of the object 115 to the target A by approaching the tip of the object 115 is formed.

【0084】さらに、第1のマニピュレータ114 および
第3のマニピュレータ116 の2つの観察窓部118 ,118
によって観察される目標物Aの立体観察画像から目標物
Aに対する第2のマニピュレータ115 の先端部の距離、
向きを計算する位置測定手段が設けられているととも
に、位置測定手段および観察手段からの測定結果にもと
づいて目標物Aまで第2のマニピュレータ115 の先端部
を誘導する制御手段が設けられている。
Further, two observation windows 118, 118 of the first manipulator 114 and the third manipulator 116 are provided.
Distance of the tip of the second manipulator 115 to the target A from the stereoscopic image of the target A observed by
A position measuring means for calculating the direction is provided, and a control means for guiding the tip of the second manipulator 115 to the target A based on the measurement results from the position measuring means and the observation means is provided.

【0085】また、図15は上記内視鏡111 を比較的小
径な工業用管路P内から大空間部R内に導く内視鏡の繰
出し動作を説明するものである。まず、図15(A)は
図15(D)に示すように内視鏡111 および3本のマニ
ピュレータ114 ,115 ,116の先端部が工業用管路P内
に挿入されている状態でTVモニタに写し出された内視
鏡111 のCCDカメラ113 による観察画面121 を示すも
のである。
FIG. 15 is a view for explaining an extension operation of the endoscope for guiding the endoscope 111 from the inside of the industrial pipe P having a relatively small diameter into the large space portion R. First, FIG. 15A shows a TV monitor with the endoscope 111 and the three manipulators 114, 115 and 116 inserted into the industrial pipeline P as shown in FIG. 9 shows an observation screen 121 of the endoscope 111 captured by the CCD camera 113.

【0086】この図15(A)の観察画面121 には略中
央に工業用管路Pから大空間部R内への入口部分の開口
部と3本のマニピュレータ114 ,115 ,116 の先端部分
とが表示されている。
The observation screen 121 shown in FIG. 15 (A) has an opening at the entrance from the industrial pipeline P into the large space R at the approximate center, and the tip of the three manipulators 114, 115 and 116. Is displayed.

【0087】また、内視鏡111 が前進操作され、図15
(E)に示すように3本のマニピュレータ114 ,115 ,
116 の先端部分が大空間部R内に挿入されると、図15
(B)の観察画面121 のようにこの画面内における工業
用管路Pから大空間部R内への入口部分の開口部の割合
が大きくなる。
Further, the endoscope 111 is operated to move forward, and FIG.
As shown in (E), three manipulators 114, 115,
When the distal end of the wire 116 is inserted into the large space R, FIG.
As shown in the observation screen 121 of FIG. 11B, the ratio of the opening at the entrance from the industrial pipeline P to the large space R in this screen becomes large.

【0088】さらに、図15(F)に示すように3本の
マニピュレータ114 ,115 ,116 が大空間部R内に挿入
され、内視鏡111 の先端面が工業用管路Pから大空間部
R内への入口部分の開口部の近傍位置まで移動すると、
図15(C)の観察画面121のようにこの画面内におけ
る工業用管路Pから大空間部R内への入口部分の開口部
の割合がさらに大きくなる。
Further, as shown in FIG. 15 (F), three manipulators 114, 115 and 116 are inserted into the large space R, and the end surface of the endoscope 111 is moved from the industrial pipe P to the large space R. When moving to the position near the opening of the entrance part into R,
As in the observation screen 121 in FIG. 15C, the ratio of the opening at the entrance from the industrial pipeline P to the large space R in this screen is further increased.

【0089】そして、このように入口部分の開口部の割
合が一定値を越え、内視鏡111 の先端面が工業用管路P
から大空間部R内への入口部分の開口部の近傍位置まで
移動した時点で内視鏡111 の前進動作を停止することに
より、3本のマニピュレータ114 ,115 ,116 の湾屈曲
部21の原点となる関節部21aを常に同じ関節部21
aに設定することができる。
As described above, the ratio of the opening at the entrance portion exceeds a certain value, and the distal end face of the endoscope 111 is moved to the industrial pipeline P.
When the endoscope 111 stops moving forward from the position near the opening of the entrance portion into the large space R, the end points of the bends 21 of the three manipulators 114, 115 and 116 are stopped. The joint 21a is always the same joint 21
a.

【0090】また、TVモニタに写し出された内視鏡11
1 のCCDカメラ113 による観察画面121 における大空
間部R内への入口部分の開口部の割合の変化率から入口
部分の開口部位置に対する3本のマニピュレータ114 ,
115 ,116 の先端位置を計算することにより、3本のマ
ニピュレータ114 ,115 ,116 の先端部を目標物である
観察対象部位まで誘導することができる。
Further, the endoscope 11 projected on the TV monitor
From the rate of change of the ratio of the opening at the entrance into the large space R on the observation screen 121 by the CCD camera 113, three manipulators 114,
By calculating the tip positions of the manipulators 115, 116, the tip portions of the three manipulators 114, 115, 116 can be guided to the observation target site which is the target.

【0091】なお、1本のマニピュレータ115 によって
擬似的な目標物Aの立体観察画像を形成し、この擬似的
な目標物Aの立体観察画像から目標物Aに対する第2の
マニピュレータ115 の先端部の距離、向きを計算し、目
標物Aまで第2のマニピュレータ115 の先端部を誘導す
る構成にしてもよい。
Note that a pseudo three-dimensional observation image of the target A is formed by one manipulator 115, and the tip of the second manipulator 115 with respect to the target A is formed from the pseudo three-dimensional observation image of the target A. The configuration may be such that the distance and direction are calculated, and the tip of the second manipulator 115 is guided to the target A.

【0092】また、図16および図17は本発明の第3
の実施例を示すものである。図16(A)は内視鏡121
のシステム全体の概略構成を示すものである。図16
(A)中、122 は内視鏡121 の操作部、123 は挿入部、
124 はユニバーサルコードである。このユニバーサルコ
ード124 は光源装置125 に接続されている。
FIGS. 16 and 17 show the third embodiment of the present invention.
FIG. FIG. 16A shows the endoscope 121.
1 shows a schematic configuration of the entire system. FIG.
(A), 122 is an operation unit of the endoscope 121, 123 is an insertion unit,
124 is a universal code. The universal cord 124 is connected to the light source device 125.

【0093】さらに、内視鏡121 の接眼レンズ側には内
視鏡121 の先端部と挿入目的空間内の目標物Aとの間の
距離を測定する測距手段126 およびTVカメラ127 が取
り付けられている。測距手段126 にはデータ処理部128
が接続され、このデータ処理部128 には制御部129 およ
び画像形成部130 がそれぞれ接続されている。
Further, on the eyepiece side of the endoscope 121, distance measuring means 126 and a TV camera 127 for measuring the distance between the tip of the endoscope 121 and the target A in the insertion space are attached. ing. The distance measuring means 126 includes a data processing unit 128
The control section 129 and the image forming section 130 are connected to the data processing section 128, respectively.

【0094】また、画像形成部130 にはTVカメラ127
、制御部129 および3Dモニタ131がそれぞれ接続され
ている。さらに、制御部129 には検出部133 および処置
具駆動装置135 がそれぞれ接続されている。また、検出
部133 には3D位置センサ132 が接続されている。
The image forming section 130 has a TV camera 127.
, A control unit 129 and a 3D monitor 131 are connected to each other. Further, the control unit 129 is connected to a detection unit 133 and a treatment tool driving device 135, respectively. Further, a 3D position sensor 132 is connected to the detection unit 133.

【0095】さらに、内視鏡121 の処置具挿通チャンネ
ル内には処置具134 が挿通されている。この処置具134
は処置具駆動装置135 によりx,y,z方向への移動お
よび回転、先端の処置部の開閉等の動作が制御される。
Further, the treatment tool 134 is inserted into the treatment tool insertion channel of the endoscope 121. This treatment tool 134
The treatment tool driving device 135 controls the movement and rotation in the x, y, and z directions, and the opening and closing of the treatment section at the tip.

【0096】また、測距手段126による距離の測定デ
ータはデータ処理部128により処理され、画像形成部
130で3D画像化された後、3Dモニタ131上に表
示される。なお、図16(B)は3Dモニタ131上に
表示された3D画像を示すもので、136は内視鏡12
1の観察視野、137は内視鏡121の観察視野136
内に表示されている観察対象部の突起物を示すものであ
る。さらに、3Dモニタ131の3D画像上には目標物
Aを示すためのマークが表示される。このマークは3D
位置センサ132の動きにしたがって3D画像上を移動
する。
The data of the distance measured by the distance measuring means 126 is processed by the data processing unit 128, converted into a 3D image by the image forming unit 130, and displayed on a 3D monitor 131.
Is shown. FIG. 16 (B) shows the image on the 3D monitor 131.
136 denotes the displayed 3D image, and 136 denotes the endoscope 12.
An observation field of view 137 is an observation field of view 136 of the endoscope 121.
Indicates the projection of the observation target part displayed in the
You. Further, a mark for indicating the target A is displayed on the 3D image of the 3D monitor 131. This mark is 3D
It moves on the 3D image according to the movement of the position sensor 132.

【0097】3D位置センサ132 の位置は検出部133 に
より制御部129 を介して画像形成部130 に送られる。な
お、TVカメラ127 と測距手段126 とは選択的に切換え
可能になっている。そして、TVカメラ127 からの画像
は画像形成部130 により3Dモニタ131 上に表示され、
または測距手段126 による距離の測定データから形成さ
れた画像と合成されて3Dモニタ131 上に表示される。
The position of the 3D position sensor 132 is sent by the detection unit 133 to the image forming unit 130 via the control unit 129. The TV camera 127 and the distance measuring means 126 can be selectively switched. Then, the image from the TV camera 127 is displayed on the 3D monitor 131 by the image forming unit 130,
Alternatively, the image is synthesized with an image formed from the distance measurement data by the distance measuring means 126 and displayed on the 3D monitor 131.

【0098】また、図17は測距手段126 の概略構成を
示すものである。図17中で、141は内視鏡121 の挿入
部123 の内部に配設された光ファイバ束、142 はこの光
ファイバ束141 の先端部に対向配置された対物レンズ、
143 は光ファイバ束141 の基端部に対向配置された接眼
レンズである。
FIG. 17 shows a schematic configuration of the distance measuring means 126. In FIG. 17, reference numeral 141 denotes an optical fiber bundle disposed inside the insertion portion 123 of the endoscope 121; 142, an objective lens disposed to face the distal end of the optical fiber bundle 141;
Reference numeral 143 denotes an eyepiece disposed opposite the base end of the optical fiber bundle 141.

【0099】さらに、測距手段126 にはレーザ装置145
、受光素子146 、光路変換手段147、ハーフミラー148
、制御回路149 がそれぞれ設けられている。この場
合、光路変換手段147 は例えばポリゴンミラー、或いは
音響光変調素子(AOM)によって形成されており、接
眼レンズ143 に対向配置される。
Further, the distance measuring means 126 includes a laser device 145.
, Light receiving element 146, optical path conversion means 147, half mirror 148
, And a control circuit 149 are provided. In this case, the optical path conversion means 147 is formed by, for example, a polygon mirror or an acoustic light modulation element (AOM), and is disposed to face the eyepiece 143.

【0100】また、ハーフミラー148 は光路変換手段14
7 とレーザ装置145 との間に配置されている。さらに、
光路変換手段147 とレーザ装置145 との間を結ぶ方向に
対して直交する方向に配置された受光素子146 がハーフ
ミラー148 と離間対向配置されている。
Also, the half mirror 148 is
7 and the laser device 145. further,
A light receiving element 146 arranged in a direction orthogonal to a direction connecting the optical path changing means 147 and the laser device 145 is arranged so as to be separated from and opposed to the half mirror 148.

【0101】そして、レーザ装置145 から出たレーザ光
はハーフミラー148 を透過したのち、光路変換手段147
を介して内視鏡121 の接眼レンズ143 に入射され、光フ
ァイバ束141 、対物レンズ142 を通り、目標物Aに照射
される。
Then, the laser beam emitted from the laser device 145 passes through the half mirror 148, and then passes through the optical path changing means 147.
Is incident on the eyepiece 143 of the endoscope 121 through the optical fiber bundle 141 and the objective lens 142, and irradiates the target A.

【0102】また、目標物Aからの反射光は逆の経路を
通り、ハーフミラー148 により反射されて受光素子146
により受光される。ここで、レーザ光の発射から受光ま
での時間は制御回路149 で検出される。
The light reflected from the target A passes through the reverse path, is reflected by the half mirror 148, and is reflected by the light receiving element 146.
Is received by the Here, the time from the emission of the laser light to the reception of the laser light is detected by the control circuit 149.

【0103】さらに、光路変換手段147 により、レーザ
光は光ファイバ束141 内の各光ファイバに順次導かれ、
走査される。そして、制御回路149 で検出されたレーザ
光の発射から受光までの時間のデータから内視鏡121 内
での光りの経路に対応する時間を引くことで内視鏡121
の先端と目標物Aとの間の距離が測定される。
Further, the laser light is successively guided to each optical fiber in the optical fiber bundle 141 by the optical path converting means 147.
Scanned. Then, by subtracting the time corresponding to the light path in the endoscope 121 from the data of the time from emission of the laser light to reception of the laser light detected by the control circuit 149, the endoscope 121 is obtained.
The distance between the tip of the target and the target A is measured.

【0104】そして、上記構成のものにあっては測距手
段126 で得られた距離データに基づいて形成された3D
画像はTVカメラ127 からの画像と合成され、3Dモニ
タ131 上に表示される。そのため、術者が3D位置セン
サ132 により、3Dモニタ131 上のマークを動かし、目
的の位置で図示しないスイッチ等を操作することでマー
クが固定される。
In the above configuration, a 3D image formed based on the distance data obtained by the distance measuring means 126 is used.
The image is combined with the image from the TV camera 127 and displayed on the 3D monitor 131. Therefore, the operator moves the mark on the 3D monitor 131 by the 3D position sensor 132 and operates a switch (not shown) at a target position to fix the mark.

【0105】また、制御部129 はマークされた目標物A
の位置に対応する内視鏡121 の先端の処置具挿通チャン
ネル口からの距離と方向等を計算して処置具駆動装置13
5 に伝え、処置具134 の先端の処置部を目的の目標物A
の位置まで誘導する。
Further, the control unit 129 controls the marked target A
The distance and direction of the distal end of the endoscope 121 corresponding to the position of the endoscope 121 from the treatment instrument insertion channel opening are calculated, and the treatment instrument driving device 13
5 and the treatment section at the tip of the treatment instrument 134 is moved to the target A
To the position of.

【0106】したがって、この場合も前述した実施例と
同様に大空間部内の目標物Aまで処置具134 の先端の処
置部を誘導する作業を容易に行なうことができ、その作
業能率の向上を図ることができる。
Therefore, also in this case, the operation of guiding the treatment section at the distal end of the treatment instrument 134 to the target A in the large space can be easily performed, as in the above-described embodiment, and the work efficiency can be improved. be able to.

【0107】また、図18(A),(B),(C)は図
18(D),(E),(F)に示すように略L字状に屈
曲された工業用管路152 内に挿入された内視鏡153 から
TVモニタに送られた観察画面151 を示すものである。
FIGS. 18 (A), (B) and (C) show the inside of an industrial pipeline 152 bent substantially in an L shape as shown in FIGS. 18 (D), (E) and (F). 9 shows an observation screen 151 sent from the endoscope 153 inserted into the TV monitor to the TV monitor.

【0108】ここで、図18(D)に示すように内視鏡
153 が管路152 内におけるL字状に屈曲された屈曲部の
手前側に位置している場合には図18(A)に示すよう
に観察画面151 内における管路152 の画像154 は中央部
分が外周部分に比べて暗くなる。
Here, as shown in FIG.
When the 153 is located on the near side of the L-shaped bent portion in the conduit 152, as shown in FIG. 18A, the image 154 of the conduit 152 in the observation screen 151 is located at the central portion. Becomes darker than the outer peripheral portion.

【0109】そして、図18(E)に示すように内視鏡
153 が管路152 内のL字状屈曲部の位置まで前進した場
合には図18(B)に示すように観察画面151 内におけ
る管路152 の画像154 は左側の部分が右側部分に比べて
暗くなる。
Then, as shown in FIG.
When the 153 has advanced to the position of the L-shaped bent portion in the conduit 152, as shown in FIG. 18B, the image 154 of the conduit 152 in the observation screen 151 has a left part compared to a right part. Get dark.

【0110】さらに、図18(F)に示すように内視鏡
153 が管路152 内のL字状屈曲部を越えた位置まで前進
した場合には図18(C)に示すように再び観察画面15
1 内における管路152 の画像154 は中央部分が外周部分
に比べて暗くなる状態に戻る。
Further, as shown in FIG.
When the 153 has advanced to a position beyond the L-shaped bent portion in the conduit 152, the observation screen 15 is again displayed as shown in FIG.
The image 154 of the conduit 152 in 1 returns to a state where the central portion is darker than the outer peripheral portion.

【0111】したがって、このように内視鏡153 の観察
画面151 内における管路152 の画像154 の明るさの度合
いの変化から管路152 の曲り角度、方向等を認識するこ
とができるので、この内視鏡153 の観察画面151 内にお
ける管路152 の画像154 の情報および内視鏡153 の繰出
し量(挿入量)のデータに基づいて内視鏡153 の湾屈曲
動作を管路152 の曲り形状に合わせて的確にコントロー
ルすることができる。
Therefore, the bending angle, direction, and the like of the conduit 152 can be recognized from the change in the degree of brightness of the image 154 of the conduit 152 in the observation screen 151 of the endoscope 153 as described above. Based on the information of the image 154 of the conduit 152 in the observation screen 151 of the endoscope 153 and the data of the extension amount (insertion amount) of the endoscope 153, the bay bending operation of the endoscope 153 is performed based on the curved shape of the conduit 152. It can be controlled precisely according to.

【0112】なお、工業用管路152 の曲り形状が事前に
判る場合には内視鏡153 の挿入長検出用目盛から内視鏡
153 の挿入長さを計算し、管路152 内の屈曲部の位置に
達した関節部を最適な状態に湾屈曲動作させるように制
御してもよい。
When the bent shape of the industrial conduit 152 is known in advance, the endoscope 153 is inserted from the scale for detecting the insertion length to the endoscope.
The insertion length of the joint 153 may be calculated, and the joint that has reached the position of the bent portion in the conduit 152 may be controlled to perform the bending operation in an optimum state.

【0113】また、図19は親スコープ2から繰出され
る子スコープ4の繰出し量検出部の変形例を示すもので
ある。これは、親スコープ2の処置具挿通チャンネル3
の先端部内周面に誘導起電コイル161 を装着するととも
に、子スコープ4の外周面における関節部21aと対応
する位置に電磁層162 を付着したものである。この場合
には子スコープ4の繰出し動作時に誘導起電コイル161
の部分を通る電磁層162 の数が誘導起電コイル161 によ
ってカウントされ、これにより子スコープ4の繰出し量
が求まる。
FIG. 19 shows a modification of the extension detecting unit of the child scope 4 extended from the parent scope 2. This is the treatment instrument insertion channel 3 of the parent scope 2.
An induction electromotive coil 161 is mounted on the inner peripheral surface of the distal end portion, and an electromagnetic layer 162 is attached to a position corresponding to the joint portion 21a on the outer peripheral surface of the child scope 4. In this case, the induction electromotive coil 161 is used when the child scope 4 is extended.
The number of electromagnetic layers 162 passing through the portion is counted by the induction electromotive coil 161, whereby the extension amount of the child scope 4 is obtained.

【0114】また、図20は子スコープ4の湾屈曲部2
1の各関節部21aの湾屈曲角検出部の変形例を示すも
のである。これは、湾屈曲角検出部のセンサユニット17
1 内に歪ゲージ172 とICチップ173 とを組み込み、こ
のセンサユニット171 が子スコープ4の各関節部21a
に湾曲方向の数と同数組それぞれ装着されている。そし
て、湾屈曲角度検出部の動作時にはICチップ173 の作
動周波数に合わせて電流を流すことにより、対応する歪
ゲージ172 の出力を得ることができる。
FIG. 20 shows the bay bent portion 2 of the child scope 4.
1 shows a modified example of the bay bending angle detection unit of each joint 21a. This is the sensor unit 17 of the bay bending angle detector.
1 has a strain gauge 172 and an IC chip 173 incorporated therein.
And the same number of sets as the number in the bending direction are attached to each. Then, during the operation of the bay bend angle detection unit, an output of the corresponding strain gauge 172 can be obtained by supplying a current in accordance with the operating frequency of the IC chip 173.

【0115】また、図21は内視鏡の視野角度切換え機
構を示すものである。これは、図21(A)に示すよう
に発光体182 とCCDカメラ183 とを備えた観察用の多
自由度マニピュレータによって形成される内視鏡181 の
先端に図21(B)に示す視野角度切換えアダプタ184
を回動自在に装着したものである。
FIG. 21 shows a viewing angle switching mechanism of the endoscope. This is because a viewing angle shown in FIG. 21B is provided at the tip of an endoscope 181 formed by a multi-degree-of-freedom manipulator for observation including a light emitter 182 and a CCD camera 183 as shown in FIG. Switching adapter 184
Is rotatably mounted.

【0116】この場合、アダプタ184 には一対の窓部18
5 ,185 と、狭角レンズ186 および広角レンズ187 とが
装着されている。そして、アダプタ184 を90°回動さ
せることにより、内視鏡181 のCCDカメラ183 の前面
に狭角レンズ186 または広角レンズ187 を選択的に装着
して内視鏡181 の視野角度を切換えることができるよう
になっている。
In this case, the adapter 184 has a pair of windows 18.
5, 185, a narrow-angle lens 186 and a wide-angle lens 187 are mounted. Then, by rotating the adapter 184 by 90 °, the narrow-angle lens 186 or the wide-angle lens 187 is selectively mounted on the front surface of the CCD camera 183 of the endoscope 181 to switch the viewing angle of the endoscope 181. I can do it.

【0117】また、図22はCCDカメラ183 の前の観
察窓に配設される対物レンズ191 を機能性高分子材料に
よって形成したものである。この場合、対物レンズ191
にはポリビニールアルコール(PVA)とポリアクリル
酸(PAA)との混合材料によって形成された内レンズ
192 の両端に電極193 ,194 が装着されるとともに、こ
れらの内レンズ192 および電極193 ,194 の外側にポリ
ビニールアルコール(PVA)によって形成された外レ
ンズ195 が配設されている。
FIG. 22 shows an objective lens 191 provided in the observation window in front of the CCD camera 183 formed of a functional polymer material. In this case, the objective lens 191
Has an inner lens made of a mixture of polyvinyl alcohol (PVA) and polyacrylic acid (PAA)
Electrodes 193 and 194 are mounted on both ends of 192, and an outer lens 195 formed of polyvinyl alcohol (PVA) is disposed outside the inner lens 192 and the electrodes 193 and 194.

【0118】そして、この対物レンズ191 は電源196 が
オン操作され、電極193 ,194 間に電圧が印加された場
合には外レンズ195 側から内レンズ192 側に水が移動
し、対物レンズ191 全体の形状が球状に近付く状態に変
形することにより、対物レンズ191 の画角を調整するこ
とができるようになっている。さらに、その他この発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿
論である。
When the power supply 196 is turned on and the voltage is applied between the electrodes 193 and 194, water moves from the outer lens 195 side to the inner lens 192 side of the objective lens 191. By changing the shape of the lens to a state close to a spherical shape, the angle of view of the objective lens 191 can be adjusted. Further, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0119】本発明は任意に設定された挿入部の基準点
に対する各湾屈曲要素の位置を測定する位置測定手段
と、挿入目的空間内の目標物と挿入部の少なくとも先端
部を同一の視野内に捕捉して、目標物と挿入部との間の
相対的な位置関係を測定する観察手段と、位置測定手段
および観察手段からの測定結果にもとづいて目標物まで
挿入部を誘導する制御手段とを設けたので、大空間部内
の目標物まで可撓管の挿入部の先端部を誘導し、大空間
の中で多関節の挿入部の先端を目標部位に誘導する作業
を容易に行なうことができ、その作業能率の向上を図る
ことができる。
The present invention provides a position measuring means for measuring the position of each bay bending element with respect to an arbitrarily set reference point of an insertion portion, a target in an insertion target space, and at least a tip of the insertion portion.
Observing means for capturing the part in the same field of view and measuring the relative positional relationship between the target and the insertion part, and inserting the part to the target based on the measurement results from the position measuring means and the observation means. Control means for guiding the flexible tube is guided to the target in the large space to guide the distal end of the insertion portion of the flexible tube.
In this configuration, the operation of guiding the distal end of the multi-joint insertion portion to the target site can be easily performed, and the operation efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例の親子スコープにおけ
る子スコープの湾屈曲装置全体の制御システムを示す概
略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a control system of an entire bay bending device of a child scope in a parent-child scope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第1の実施例の子スコープの挿入部を胃内に
挿入した状態を示す概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a state where an insertion portion of the child scope according to the first embodiment is inserted into a stomach.

【図3】 第1の実施例の多自由度マニピュレータの湾
屈曲部を示す要部の概略構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a main part showing a bay bent portion of the multi-degree-of-freedom manipulator of the first embodiment.

【図4】 湾屈曲部の制御装置の概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a control device of a bay bent portion.

【図5】 親子スコープの挿入部の先端部分を示す斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view showing a distal end portion of an insertion section of the parent-child scope.

【図6】 子スコープの繰出し量検出部を示す要部の概
略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part showing a feeding amount detection unit of the child scope;

【図7】 各関節部の湾屈曲角検出部を示す要部の概略
構成図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a main part showing a bay bending angle detection unit of each joint.

【図8】 子スコープを目標物まで誘導する誘導作業を
説明するための説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a guiding operation for guiding a child scope to a target.

【図9】 子スコープの湾屈曲動作を説明するための説
明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the bay bending operation of the child scope.

【図10】 子スコープを目標物まで誘導する誘導作業
の変形例を説明するための説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a modification of the guiding operation for guiding the child scope to the target.

【図11】 (A)は手術用マイクロロボットの多自由
度マニピュレータを体内に挿入した状態を示す概略構成
図、(B)は心臓の冠状動脈のバイパス手術状態を示す
概略構成図、(C)は体内に挿入された多自由度マニピ
ュレータを示す概略構成図。
11A is a schematic configuration diagram illustrating a state in which a multi-degree-of-freedom manipulator of a surgical microrobot is inserted into a body, FIG. 11B is a schematic configuration diagram illustrating a bypass operation state of a coronary artery of a heart, and FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a multi-degree-of-freedom manipulator inserted into a body.

【図12】 内視鏡用処置具を示すもので、(A)は使
用状態を示す概略構成図、(B)は(A)の要部を拡大
して示す概略構成図。
12A and 12B show a treatment tool for an endoscope, in which FIG. 12A is a schematic configuration diagram showing a use state, and FIG. 12B is a schematic configuration diagram showing an enlarged main part of FIG.

【図13】 ガス管路内に挿入された多自由度マニピュ
レータの概略構成図。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a multi-degree-of-freedom manipulator inserted into a gas pipeline.

【図14】 本発明の第2の実施例の要部の概略構成を
示す斜視図。
FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図15】 第2の実施例の内視鏡の繰出し動作を説明
するための説明図。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an extension operation of the endoscope according to the second embodiment.

【図16】 本発明の第3の実施例を示すもので、
(A)は内視鏡システム全体の概略構成図、(B)は内
視鏡の観察画像を示す概略構成図。
FIG. 16 shows a third embodiment of the present invention;
(A) is a schematic configuration diagram of the entire endoscope system, and (B) is a schematic configuration diagram showing an observation image of the endoscope.

【図17】 測距手段を示す概略構成図。FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a distance measuring unit.

【図18】 工業用管路内における管路の曲り方向の検
出動作を説明するための説明図。
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining an operation of detecting a bending direction of a pipeline in an industrial pipeline.

【図19】 子スコープの繰出し量検出部の変形例を示
す要部の概略構成図。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of a main part showing a modification of the extension amount detection unit of the child scope.

【図20】 各関節部の湾屈曲角検出部の変形例を示す
要部の概略構成図。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a main part showing a modification of the bay bending angle detection unit of each joint.

【図21】 内視鏡の視野角度切換え機構を示すもの
で、(A)は内視鏡の先端部の斜視図、(B)はアダプ
タの平面図。
FIGS. 21A and 21B show a viewing angle switching mechanism of the endoscope, in which FIG. 21A is a perspective view of a distal end portion of the endoscope, and FIG. 21B is a plan view of an adapter.

【図22】 観察窓に配設される対物レンズの概略構成
図。
FIG. 22 is a schematic configuration diagram of an objective lens arranged in an observation window.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…子スコープ,9…挿入部,21…湾屈曲部,21a
…関節部,22,23…湾屈曲駒(湾屈曲要素),51
…親スコープCCD(観察手段),61…関節座標計算
部(位置測定手段)。
4 child scope, 9 insertion part, 21 bay bent part, 21a
... Joint parts, 22, 23 ... Bend bending piece (Bend bending element), 51
... Parent scope CCD (observation means), 61... Joint coordinate calculation section (position measurement means).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 明雄 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 植田 康弘 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 安達 英之 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 崎山 勝則 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 巽 康一 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 藤尾 浩司 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 林 正明 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上 邦彰 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−292934(JP,A) 実開 平2−55907(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akio Nakata 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside O-limpus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiro Ueda 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Olympus Optical Co., Ltd. (72) Hideyuki Adachi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Olympus Optical Co., Ltd. Katsunori Sakiyama 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Olympus Optical Co., Ltd. (72) Koichi Tatsumi, inventor 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside the Olympus Optical Co., Ltd., Koji Fujio 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. O-Limpus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Masaaki Hayashi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo O-limpus Hikari Gaku Kogyo Co., Ltd. (72) Kuniaki Kami, Inventor 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (56) References JP-A-63-292934 (JP, A) -55907 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 1/00-1/32 G02B 23/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 挿入目的空間内に挿入される挿入部に複
数の湾屈曲要素がそれぞれ関節部を介して湾屈曲可能に
連結された湾屈曲部が設けられた多関節構造の湾屈曲装
置において、任意に設定された前記挿入部の基準点に対
する前記各湾屈曲要素の位置を測定する位置測定手段
と、前記挿入目的空間内の目標物と前記挿入部の少なく
とも先端部を同一の視野内に捕捉して、前記目標物と前
記挿入部との間の相対的な位置関係を測定する観察手段
と、前記位置測定手段および前記観察手段からの測定結
果にもとづいて前記目標物まで前記挿入部を誘導する制
御手段とを具備したことを特徴とする湾屈曲装置。
1. A multi-joint bay bending apparatus provided with a bay bending section in which a plurality of bay bending elements are connected to each other via a joint section so as to be able to bend in an insertion section inserted into an insertion target space. Position measuring means for measuring a position of each bay bending element with respect to an arbitrarily set reference point of the insertion portion;
An observation unit that captures the distal end portion in the same field of view and measures a relative positional relationship between the target and the insertion unit, based on measurement results from the position measurement unit and the observation unit. And a control means for guiding the insertion portion to the target object.
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