JP4472361B2 - Medical instrument holding device and medical instrument holding system. - Google Patents

Medical instrument holding device and medical instrument holding system. Download PDF

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Description

本発明は、医療器具を術部に対して所望の位置に移動及び固定する医療器具保持装置及び医療器具保持システムに関する。   The present invention relates to a medical instrument holding device and a medical instrument holding system for moving and fixing a medical instrument to a desired position with respect to an operation site.

従来、医療器具の術部に対する位置を調整しながら術部に処置を施す方法がとられている。このような方法を実施する装置の一例として、例えば、内視鏡外科の分野において、特許文献1の内視鏡保持装置がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a method for treating a surgical site while adjusting the position of a medical instrument relative to the surgical site has been used. As an example of an apparatus for performing such a method, there is an endoscope holding apparatus disclosed in Patent Document 1 in the field of endoscopic surgery, for example.

この内視鏡保持装置は、内視鏡を保持する保持部を有する。この保持部は、アーム部の先端部に接続されている。このアーム部は、複数のアームを関節部を介して互いに回動可能に接続することにより形成されている。3つの回転軸回りのアームの相対的な回動によって、内視鏡の三次元的な移動が可能となっている。また、別の3つの回転軸回りのアームの相対的な回動によって、内視鏡の三自由度の傾斜が可能となっている。そして、関節部には、関節部を介して互いに接続されているアームの回動を規制する制動手段が配設されている。   This endoscope holding device has a holding portion that holds an endoscope. This holding part is connected to the tip of the arm part. This arm part is formed by connecting a plurality of arms to each other via a joint part so as to be rotatable. The three-dimensional movement of the endoscope is possible by the relative rotation of the arms around the three rotation axes. Further, the endoscope can be tilted with three degrees of freedom by relative rotation of the arms around the other three rotation axes. The joint portion is provided with braking means for restricting the rotation of the arms connected to each other via the joint portion.

保持部によって内視鏡を保持した後、制動手段による規制を解除し、保持部を手動により操作して、内視鏡を所望の位置に移動する。この後、制動手段によってアームの相対的な回動を規制し、内視鏡をその位置で固定する。このようにして、内視鏡を所望の位置に移動及び固定することが可能となっている。
特開2001−258903号公報
After holding the endoscope by the holding unit, the restriction by the braking means is released, and the holding unit is manually operated to move the endoscope to a desired position. Thereafter, the relative rotation of the arm is restricted by the braking means, and the endoscope is fixed at that position. In this way, the endoscope can be moved and fixed at a desired position.
JP 2001-258903 A

手術操作では、通常、医療器具保持装置に保持される医療器具の他に、様々な医療器具が使用される。脳神経外科の分野では、例えば、医療器具保持装置によって保持される手術用顕微鏡、医療器具保持装置に接続される内視鏡、エネルギー処置具等が同時に使用される。このような場合には、術部周辺が煩雑になるため、医療器具保持装置の配置を変更する必要が生じる。   In the surgical operation, various medical instruments are usually used in addition to the medical instruments held by the medical instrument holding device. In the field of neurosurgery, for example, a surgical microscope held by a medical instrument holding device, an endoscope connected to the medical instrument holding device, an energy treatment tool, and the like are used at the same time. In such a case, the periphery of the surgical site becomes complicated, and it is necessary to change the arrangement of the medical instrument holding device.

ここで、特許文献1の内視鏡保持装置では、内視鏡の三次元的な移動及び三自由度の傾斜に関連する関節部以外の関節部が存在する。このような関節部によって、理論的には、内視鏡の位置を変化させずにアーム部の配置を変化させることが可能であるかのように思われる。しかしながら、このような操作を人間のマニュアル操作によって行うのは不可能であり、必ず内視鏡の位置は変化してしまう。このため、内視鏡の位置の再設定が必要となる。さらに、内視鏡を頭部等に設けられた孔等の狭い術部に挿入している場合には、内視鏡の移動によって術部を傷つけることを防止するために、内視鏡を術部から引き抜き、アーム部を再配置した後、再度内視鏡を術部に挿入しなければならない。このように、術者の操作は煩雑なものとなる。この結果、手術時間の長時間化を招き、術者の疲労及び患者の負担が増大される。   Here, in the endoscope holding device of Patent Document 1, there are joint portions other than the joint portions related to the three-dimensional movement of the endoscope and the inclination with three degrees of freedom. With such a joint portion, it seems that it is theoretically possible to change the arrangement of the arm portion without changing the position of the endoscope. However, it is impossible to perform such an operation by a human manual operation, and the position of the endoscope always changes. For this reason, it is necessary to reset the position of the endoscope. Furthermore, when the endoscope is inserted into a narrow surgical site such as a hole provided in the head, etc., the endoscope is operated to prevent the surgical site from being damaged by the movement of the endoscope. After pulling out from the part and rearranging the arm part, the endoscope must be inserted into the surgical site again. Thus, the operation of the surgeon becomes complicated. As a result, the operation time is prolonged, and the operator's fatigue and the burden on the patient are increased.

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、手術時間を短縮して術者の疲労及び患者の負担を軽減することが可能な医療器具保持装置及び医療器具保持システムを提供することである。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a medical instrument holding device and a medical instrument that can shorten the operation time and reduce the fatigue of the surgeon and the burden on the patient. It is to provide a retention system.

請求項1の発明は、光軸を備える観察光学系を有する医療器具を保持する保持部と、前記保持部を所望の位置に移動及び固定するアーム部と、前記医療器具の光軸の姿勢を示す光軸パラメーターを検知する検知手段と、前記アーム部を駆動して、前記光軸パラメーターを一定に保持しつつ前記医療器具を光軸方向に移動させる駆動制御手段と、を具備することを特徴とする医療器具保持装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a holding unit for holding a medical instrument having an observation optical system having an optical axis, an arm part for moving and fixing the holding part to a desired position, and an attitude of the optical axis of the medical instrument. Detection means for detecting the optical axis parameter shown , and drive control means for driving the arm unit to move the medical instrument in the optical axis direction while keeping the optical axis parameter constant. It is a medical instrument holding device.

請求項2の発明は、前記医療器具は、内視鏡であり、前記保持部は、撮像ユニットを有し、前記撮像ユニットは、前記内視鏡が着脱され、前記内視鏡が装着されている場合に前記内視鏡の光軸と略一致する光軸を備え、前記内視鏡が装着されている場合には前記内視鏡によって得られた観察画像を撮像して術部内の観察を行うと共に、前記内視鏡が取り外されている場合には術部周辺のマクロ観察を行う、ことを特徴とする請求項1に記載の医療器具保持装置である。 According to a second aspect of the present invention, the medical instrument is an endoscope, the holding unit includes an imaging unit, the endoscope is attached to and detached from the imaging unit, and the endoscope is attached to the imaging unit. Provided with an optical axis that substantially coincides with the optical axis of the endoscope, and when the endoscope is mounted, the observation image obtained by the endoscope is imaged to observe inside the surgical site. The medical instrument holding device according to claim 1, wherein when the endoscope is detached, macro observation of the periphery of the surgical site is performed .

請求項3の発明は、前記検知手段は、前記撮像ユニットの焦点位置を示す焦点パラメーターを検知し、前記駆動制御手段は、前記アーム部を駆動して、前記焦点パラメーターを一定に保持しつつ前記撮像ユニットを移動させる、ことを特徴とする請求項2に記載の医療器具保持装置である。
請求項4の発明は、前記アーム部の配置は、変化可能であり、前記検知手段は、前記医療器具の位置及び姿勢を示す位置及び姿勢パラメーターを検知し、前記駆動制御手段は、前記アーム部を駆動して、前記位置及び姿勢パラメーターを一定に保持しつつ前記アーム部の配置を変化させる、ことを特徴とする請求項1に記載の医療器具保持装置である。
請求項5の発明は、前記アーム部は、複数のアームであって、前記複数のアームの内の先端のアームに前記保持部が設けられている、複数のアームと、両前記アームを相対的に回動又は回転可能に互いに接続している関節部と、少なくとも1つの前記アームに設けられ当該アームを伸縮可能な伸縮部と、を有し、前記医療器具保持装置は、前記アーム部を解除状態と固定状態との間で切替操作するための切替操作部と、前記アーム部を駆動操作するための駆動操作部と、を更に具備し、前記駆動制御手段は、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームを相対的に回動又は回転可能とする解除状態と両前記アームを相対的に回動又は回転不能とする固定状態との間で切替可能な関節制動部と、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームを相対的に回動又は回転作動可能な関節駆動部と、前記伸縮部に設けられ当該伸縮部が設けられている前記アームを伸縮作動可能な伸縮駆動部と、前記切替操作部への操作に従って、前記関節制動部を解除状態と固定状態との間で切り替えて前記アーム部を解除状態と固定状態との間で切り替え、前記駆動操作部への操作に従って、前記関節駆動部を駆動して両前記アームを相対的に回動又は回転作動させると共に前記伸縮駆動部を駆動して前記アームを伸縮作動させて、前記パラメーターを一定に保持しつつ前記アーム部を駆動する、制御部と、を有する、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の医療器具保持装置である。
請求項6の発明は、前記検知手段は、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームの相対的な回動又は回転量を検知する回動又は回転量検知部と、前記伸縮部に設けられ当該伸縮部が設けられている前記アームの伸縮量を検知する伸縮量検知部と、前記回動又は回転量検知部によって検知された前記回動又は回転量並びに前記伸縮量検知部によって検知された前記伸縮量に基づいて前記パラメーターを算出する演算部と、を有し、前記制御部は、前記駆動操作部への操作に基づき前記パラメーターを一定に保持したまま前記アーム部を駆動させるような前記回動又は回転量並びに前記伸縮量を算出する、ことを特徴とする請求項5に記載の医療器具保持装置である。
請求項7の発明は、前記医療器具保持装置はカウンターバランス部をさらに具備し、前記カウンターバランス部は、前記アーム部に対して移動可能に前記アーム部に接続されているカウンターウエイトと、前記アーム部に対して前記カウンターウエイトを移動させるウエイト駆動部と、を有し、前記制御部は、前記伸縮部が伸縮作動された場合には、前記ウエイト駆動部を駆動させて前記アーム部に対して前記カウンターウエイトを移動させて、前記医療器具保持装置のバランスを保持する、ことを特徴とする請求項6に記載の医療器具保持装置である。
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の医療器具保持装置と、前記医療器具と、を具備することを特徴とする医療器具保持システムである。
According to a third aspect of the present invention, the detection unit detects a focus parameter indicating a focus position of the imaging unit, and the drive control unit drives the arm unit to hold the focus parameter constant. The medical device holding apparatus according to claim 2, wherein the imaging unit is moved .
According to a fourth aspect of the present invention, the arrangement of the arm portion is changeable, the detection means detects a position and posture parameter indicating a position and posture of the medical instrument, and the drive control means includes the arm portion. The medical device holding device according to claim 1, wherein the position of the arm unit is changed while the position and posture parameters are held constant by driving the device.
According to a fifth aspect of the present invention, the arm portion is a plurality of arms, and the plurality of arms are provided with the holding portion provided at a tip arm of the plurality of arms, and the arms are relative to each other. A joint part that is connected to each other so as to be rotatable or rotatable, and an expansion / contraction part that is provided on at least one of the arms and that can expand and contract the arm, and the medical instrument holding device releases the arm part A switching operation unit for performing a switching operation between a state and a fixed state, and a drive operation unit for driving the arm unit, wherein the drive control means is provided in the joint unit, and It is possible to switch between a release state in which both the arms connected to each other via a joint portion can be rotated or rotated relatively and a fixed state in which the arms can be relatively rotated or rotated. The joint braking part and the joint part A joint drive unit capable of relatively rotating or rotating both the arms connected to each other via the joint unit, and an expansion / contraction operation of the arm provided in the expansion / contraction unit and provided with the expansion / contraction unit. According to an operation to the extendable drive unit and the switching operation unit, the joint braking unit is switched between a released state and a fixed state, and the arm unit is switched between a released state and a fixed state, and the driving operation is performed. According to the operation of the part, the joint drive part is driven to rotate or rotate both the arms relatively, and the telescopic drive part is driven to extend / contract the arm to keep the parameter constant. The medical device holding device according to claim 1, further comprising a control unit that drives the arm unit while driving the arm unit.
According to a sixth aspect of the present invention, the detection means is a rotation or rotation amount detection that detects a relative rotation or rotation amount of both the arms provided at the joint portion and connected to each other via the joint portion. An expansion / contraction amount detection unit that detects an expansion / contraction amount of the arm provided in the expansion / contraction unit, and the rotation or rotation amount detected by the rotation or rotation amount detection unit; A calculation unit that calculates the parameter based on the expansion / contraction amount detected by the expansion / contraction amount detection unit, and the control unit holds the parameter constant based on an operation to the drive operation unit. 6. The medical instrument holding device according to claim 5, wherein the amount of rotation or rotation that drives the arm portion and the amount of expansion / contraction are calculated.
According to a seventh aspect of the present invention, the medical instrument holding device further includes a counter balance portion, and the counter balance portion is connected to the arm portion so as to be movable with respect to the arm portion, and the arm. A weight driving unit that moves the counterweight with respect to the unit, and the control unit drives the weight driving unit to move the arm unit when the expansion / contraction unit is expanded / contracted. The medical instrument holding device according to claim 6, wherein the balance of the medical device holding device is maintained by moving the counterweight.
An invention of claim 8 is a medical instrument holding system comprising the medical instrument holding apparatus according to any one of claims 1 to 7 and the medical instrument.

本発明によれば、手術時間を短縮し、術者の疲労及び患者の負担を軽減することが可能となっている。   According to the present invention, it is possible to shorten the operation time and reduce the fatigue of the operator and the burden on the patient.

以下、本発明の第1実施形態を図1乃至図7を参照して説明する。図1は、本実施形態の医療器具保持システム1の概略構成を示す。この医療器具保持システム1は、医療器具保持装置2を有する。この医療器具保持装置2は、床等に設置される設置部4を有する。この設置部4の上面には、支柱6の下端部が固定されている。この支柱6は、垂直方向に延びている。支柱6の上端部には、第1の関節部8を介して第1のアーム10の下端部が接続されている。第1のアーム10は、支柱6を延長する方向に延びている。また、第1のアーム10は、支柱6に対して、自身の中心軸(以下、第1の回転軸O1と称する)を中心として軸回り方向に回転自在である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a medical instrument holding system 1 of the present embodiment. The medical instrument holding system 1 has a medical instrument holding device 2. The medical instrument holding device 2 has an installation unit 4 installed on a floor or the like. The lower end portion of the support column 6 is fixed to the upper surface of the installation portion 4. The column 6 extends in the vertical direction. The lower end portion of the first arm 10 is connected to the upper end portion of the column 6 via the first joint portion 8. The first arm 10 extends in the direction in which the column 6 extends. The first arm 10 is rotatable with respect to the support column 6 in the direction around the axis about its own central axis (hereinafter referred to as the first rotation axis O1).

第1のアーム10の上端部には、第2の関節部12を介して第2のアーム14の一端部が接続されている。第2のアーム14は、第1のアーム10に対して、第2の関節部12を通り第1の回転軸O1に垂直な第2の回転軸O2を中心として回動自在である。   One end portion of the second arm 14 is connected to the upper end portion of the first arm 10 via the second joint portion 12. The second arm 14 is rotatable with respect to the first arm 10 about a second rotation axis O2 that passes through the second joint portion 12 and is perpendicular to the first rotation axis O1.

第2のアーム14の他端部には、第3の関節部16を介して第3のアーム18の一端部が接続されている。第3のアーム18は、第2のアーム14を延長する方向に延びている。また、第3のアーム18は、第2のアーム14に対して、自身の中心軸(以下、第3の回転軸O3と称する)を中心として軸回り方向に回転自在である。なお、後述するように、第3のアーム18は伸縮自在な伸縮アームである。   One end of a third arm 18 is connected to the other end of the second arm 14 via a third joint 16. The third arm 18 extends in the direction in which the second arm 14 extends. Further, the third arm 18 is rotatable with respect to the second arm 14 about its own central axis (hereinafter referred to as a third rotation axis O3) in the direction around the axis. As will be described later, the third arm 18 is a telescopic arm that is telescopic.

第3のアーム18の他端部には、第4の関節部20を介して第4のアーム22の一端部が接続されている。第4のアーム22は、第3のアーム18に対して、第4の関節部20を通り第2の回転軸O2に平行な第4の回転軸O4を中心として回動自在である。   One end portion of the fourth arm 22 is connected to the other end portion of the third arm 18 via the fourth joint portion 20. The fourth arm 22 is rotatable with respect to the third arm 18 about a fourth rotation axis O4 that passes through the fourth joint portion 20 and is parallel to the second rotation axis O2.

第4のアーム22の他端部には、第5の関節部24を介して第5のアーム26の一端部が接続されている。第5のアーム26は、第4のアーム22を延長する方向に延びている。また、第5のアーム26は、第4のアーム22に対して、自身の中心軸(以下、第5の回転軸O5と称する)を中心として軸回り方向に回転自在である。なお、後述するように、第5のアーム26は伸縮自在な伸縮アームである。   One end of a fifth arm 26 is connected to the other end of the fourth arm 22 via a fifth joint 24. The fifth arm 26 extends in the direction in which the fourth arm 22 extends. Further, the fifth arm 26 is rotatable about the center axis thereof (hereinafter referred to as a fifth rotation axis O5) with respect to the fourth arm 22 in the direction around the axis. As will be described later, the fifth arm 26 is a telescopic arm that is telescopic.

第5のアーム26の他端部には、第6の関節部28を介して第6のアーム30の一端部が接続されている。第6のアーム30は、第5のアーム26に対して、第6の関節部28を通り第5の回転軸O5に垂直な第6の回転軸O6を中心として回動自在である。また、第6のアーム30の他端部には、第7の関節部32を介して第7のアーム34の一端部が接続されている。第7のアーム34は、第6のアーム30に対して、自身の中心軸(以下、第7の回転軸O7と称する)を中心として軸回り方向に回転自在である。第7の回転軸O7は、第5及び第6の回転軸O6に垂直である。ここで、支柱及び第1乃至第7のアーム6,10,14,18,22,26,30,34によって、アーム部36が形成されている。   One end of a sixth arm 30 is connected to the other end of the fifth arm 26 via a sixth joint 28. The sixth arm 30 is rotatable with respect to the fifth arm 26 about a sixth rotation axis O6 that passes through the sixth joint portion 28 and is perpendicular to the fifth rotation axis O5. In addition, one end portion of the seventh arm 34 is connected to the other end portion of the sixth arm 30 via the seventh joint portion 32. The seventh arm 34 is rotatable with respect to the sixth arm 30 about its own central axis (hereinafter referred to as the seventh rotation axis O7) in the direction around the axis. The seventh rotation axis O7 is perpendicular to the fifth and sixth rotation axes O6. Here, an arm portion 36 is formed by the support and the first to seventh arms 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34.

第7のアーム34の他端部には、硬性鏡38を保持する保持部40が配設されている。保持部40には、保持孔42が形成されており、この保持孔42には硬性鏡38が着脱自在に挿入されている。また、保持部40には、後述する第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106を作動させるフリースイッチ44が配設されている。   At the other end portion of the seventh arm 34, a holding portion 40 that holds the rigid endoscope 38 is disposed. A holding hole 42 is formed in the holding portion 40, and a rigid endoscope 38 is detachably inserted into the holding hole 42. The holding unit 40 is provided with a free switch 44 that operates first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, and 106 described later.

一方、支柱6には、電装系を収納している電装系ボックス46が配設されている。この電装系ボックス46には、アーム部36の配置を変化させるためのスイッチ部48が接続されている。このスイッチ部48は、X+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、及び、Y−スイッチ56を有する。これらX+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、Y−スイッチ56は、各々、以下で説明するX+方向、X−方向、Y+方向、Y−方向へとアーム部36の配置を変化させるためのものである。   On the other hand, the support 6 is provided with an electrical system box 46 that houses the electrical system. A switch unit 48 for changing the arrangement of the arm unit 36 is connected to the electrical box 46. The switch unit 48 includes an X + switch 50, an X− switch 52, a Y + switch 54, and a Y− switch 56. These X + switch 50, X-switch 52, Y + switch 54, and Y-switch 56 change the arrangement of the arm portion 36 in the X + direction, the X-direction, the Y + direction, and the Y-direction, which will be described below. belongs to.

ここで、図1に示されるように、第1の回転軸O1に平行で、第1の関節部8から第2の関節部12へと向かう方向をY+方向とし、Y+方向の逆方向をY−方向とする。また、第2の回転軸O2に平行で、Y+方向と右手系をなす方向をX+方向とし、X+方向の逆方向をX−方向とする。Y+方向、Y−方向、X+方向、X−方向によって形成される座標系Aは、支柱6に対する第1のアーム10の回転によって、第1のアーム10と共に回転される。   Here, as shown in FIG. 1, the direction parallel to the first rotation axis O1 from the first joint portion 8 to the second joint portion 12 is defined as the Y + direction, and the opposite direction of the Y + direction is defined as Y. -Direction. A direction parallel to the second rotation axis O2 and forming the right hand system with the Y + direction is defined as an X + direction, and a direction opposite to the X + direction is defined as an X− direction. The coordinate system A formed by the Y + direction, the Y− direction, the X + direction, and the X− direction is rotated together with the first arm 10 by the rotation of the first arm 10 with respect to the column 6.

図2を参照して、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32の構成を説明する。第1の関節部8には、第1の電磁ブレーキ58、第1のエンコーダ60、第1のモータ62、及び、第1の電磁クラッチ64が配設されている。第1の電磁ブレーキ58は、支柱6に対する第1のアーム10の回転を電気的に規制するようになっている。また、第1のエンコーダ60は,支柱6に対する第1のアーム10の回転量を検知するようになっている。そして、第1のモータ62は、支柱6に対して第1のアーム10を回転させるようになっている。さらに、第1の電磁クラッチ64を作動/停止させることにより、第1のモータ62の出力が第1のアーム10へ伝達/遮断されるようになっている。   With reference to FIG. 2, the structure of the 1st thru | or 7th joint part 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 is demonstrated. A first electromagnetic brake 58, a first encoder 60, a first motor 62, and a first electromagnetic clutch 64 are disposed in the first joint portion 8. The first electromagnetic brake 58 electrically restricts the rotation of the first arm 10 with respect to the column 6. Further, the first encoder 60 detects the amount of rotation of the first arm 10 relative to the column 6. The first motor 62 rotates the first arm 10 with respect to the column 6. Further, by operating / stopping the first electromagnetic clutch 64, the output of the first motor 62 is transmitted / interrupted to the first arm 10.

第2乃至第7の関節部12,16,20,24,28,32の構成は、第1の関節部8の構成と同様である。即ち、第2乃至第7の関節部12,16,20,24,28,32は、各々、第2乃至第7の電磁ブレーキ66,74,82,90,98,106、第2乃至第7のエンコーダ68,76,84,92,100,108、第2乃至第7のモータ70,78,86,94,102,110、及び、第2乃至第7の電磁クラッチ72,80,88,96,104,112を有する。   The configurations of the second to seventh joint portions 12, 16, 20, 24, 28, and 32 are the same as the configuration of the first joint portion 8. That is, the second to seventh joint portions 12, 16, 20, 24, 28, and 32 are respectively connected to the second to seventh electromagnetic brakes 66, 74, 82, 90, 98, 106, and the second to seventh. Encoders 68, 76, 84, 92, 100, 108, second to seventh motors 70, 78, 86, 94, 102, 110, and second to seventh electromagnetic clutches 72, 80, 88, 96. , 104, 112.

図3を用いて、第3のアーム18の詳細な構成を説明する。第3のアーム18は、第3の関節部16に接続されている第1のサブアーム114を有する。第1のサブアーム114の他端部には、第1の伸縮部116を介して第2のサブアーム118が接続されている。   A detailed configuration of the third arm 18 will be described with reference to FIG. The third arm 18 has a first sub arm 114 connected to the third joint portion 16. A second sub arm 118 is connected to the other end of the first sub arm 114 via a first extendable portion 116.

第1の伸縮部116は、第1のサブアーム114に固定されている第8のモータ120を有する。この第8のモータ120には、第8のモータ120の回転量を検知するための第8のエンコーダ122が配設されている。また、第8のモータ120の出力軸124には、平歯車126が連結されている。この平歯車126は、伸縮駆動シャフト128の一端部に配設されているギヤ部130と歯合されている。この伸縮駆動シャフト128は、第3のアーム18内で、第3のアーム18の長手方向に延びている。伸縮駆動シャフト128の一端側は、第1のサブアーム114によって、第1のサブアーム114に対して自身の中心軸を中心として軸回り方向に回転自在に支持されている。   The first telescopic part 116 has an eighth motor 120 fixed to the first sub arm 114. The eighth motor 120 is provided with an eighth encoder 122 for detecting the amount of rotation of the eighth motor 120. A spur gear 126 is connected to the output shaft 124 of the eighth motor 120. The spur gear 126 is engaged with a gear portion 130 disposed at one end portion of the telescopic drive shaft 128. The telescopic drive shaft 128 extends in the longitudinal direction of the third arm 18 in the third arm 18. One end side of the telescopic drive shaft 128 is supported by the first sub-arm 114 so as to be rotatable about the center axis of the first sub-arm 114 around the axis.

一方、伸縮駆動シャフト128の他端側には、伸縮駆動シャフト128の長手方向に送り出し歯車131が形成されている。この送り出し歯車131は、第2のサブアーム118の内部で、第2のサブアーム118の長手方向に延設されている受け歯車部132に歯合されている。さらに、第1のサブアーム114と第2のサブアーム118との間には、回転規制部134が配設されている。この回転規制部134は、第1のサブアーム114に対する第2のサブアーム118の自身の中心軸を中心とする軸回り方向の回転を規制するためのものである。   On the other hand, a feed gear 131 is formed on the other end side of the telescopic drive shaft 128 in the longitudinal direction of the telescopic drive shaft 128. The feed gear 131 is meshed with a receiving gear portion 132 extending in the longitudinal direction of the second sub arm 118 inside the second sub arm 118. Further, a rotation restricting portion 134 is disposed between the first sub arm 114 and the second sub arm 118. The rotation restricting portion 134 is for restricting the rotation of the second sub arm 118 relative to the first sub arm 114 in the direction around the axis about the center axis of the second sub arm 118.

図4は、第5のアーム26の詳細な構成を示す。第5のアーム26の構成は、第4のアーム22の構成と同様である。即ち、第5のアーム26は、第3及び第4のサブアーム136,138、並びに、第2の伸縮部140を有する。第2の伸縮部140は、第9のモータ142、第9のエンコーダ144、出力軸146、平歯車148、伸縮駆動シャフト150、ギヤ部152、送り出し歯車154、受け歯車部156、回転規制部158を有する。   FIG. 4 shows a detailed configuration of the fifth arm 26. The configuration of the fifth arm 26 is the same as the configuration of the fourth arm 22. That is, the fifth arm 26 includes third and fourth sub-arms 136 and 138 and a second extendable part 140. The second expansion / contraction section 140 includes a ninth motor 142, a ninth encoder 144, an output shaft 146, a spur gear 148, an expansion / contraction drive shaft 150, a gear section 152, a delivery gear 154, a receiving gear section 156, and a rotation restriction section 158. Have

図5は、医療器具保持装置2の制御系全体の概略構成を示す。医療器具保持装置2の制御系は、主制御部としてのアーム制御部(制御部)160を有する。このアーム制御部160には、フリースイッチ44、スイッチ部48、電磁ブレーキ駆動部162、演算部164、モータ駆動部166、及び、電磁クラッチ駆動部168が接続されている。また、電磁ブレーキ駆動部162には、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106が接続されている。演算部164には、第1乃至第9のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108,122,144が接続されている。モータ駆動部166には、第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142が接続されている。電磁クラッチ駆動部168には、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112が接続されている。   FIG. 5 shows a schematic configuration of the entire control system of the medical instrument holding device 2. The control system of the medical instrument holding device 2 includes an arm control unit (control unit) 160 as a main control unit. A free switch 44, a switch unit 48, an electromagnetic brake drive unit 162, a calculation unit 164, a motor drive unit 166, and an electromagnetic clutch drive unit 168 are connected to the arm control unit 160. Further, the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 are connected to the electromagnetic brake driving unit 162. First to ninth encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144 are connected to the calculation unit 164. First to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142 are connected to the motor drive unit 166. First to seventh electromagnetic clutches 64, 72, 80, 88, 96, 104, and 112 are connected to the electromagnetic clutch drive unit 168.

フリースイッチ44は、アーム制御部160にON/OFF信号を出力するようになっている。このアーム制御部160は、フリースイッチ44によってON信号を入力された場合に、電磁ブレーキ駆動部162に駆動信号を出力するようになっている。この電磁ブレーキ駆動部162は、駆動信号を入力された場合に、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106を作動させるようになっている。   The free switch 44 is configured to output an ON / OFF signal to the arm control unit 160. The arm control unit 160 outputs a drive signal to the electromagnetic brake drive unit 162 when an ON signal is input by the free switch 44. The electromagnetic brake driving unit 162 operates the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, and 106 when a drive signal is input.

第1乃至第9のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108,122,144は、検知した回転量又は回動量を演算部164に出力するようになっている。この演算部164は、第1乃至第9のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108,122,144から入力された回転量又は回動量に基づいて、硬性鏡38(図1参照、以下同)の位置に関するパラメーターを算出するようになっている。   The first to ninth encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144 output the detected rotation amount or rotation amount to the calculation unit 164. The calculation unit 164 is based on the amount of rotation or amount of rotation input from the first to ninth encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144, and the rigid endoscope 38 (see FIG. 1). , The same applies to the following).

即ち、演算部164には、第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34(図1参照、以下同)の形状に関する情報が記録されている。また、演算部164は、第1乃至第7のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108から入力された回転量又は回動量に基づいて、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32(図1参照、以下同)において互いに接続されている第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34の相対的な位置関係を算出するようになっている。そして、演算部164は、第8及び第9のエンコーダ122,144から入力された回転量に基づいて、第1及び第2の伸縮部116,140(図1参照、以下同)の伸縮量を算出するようになっている。さらに、演算部164には、硬性鏡38が保持部40(図1参照、以下同)に保持されている場合における、保持部40に対する硬性鏡38の相対的な位置関係に関する情報が記録されている。   In other words, the calculation unit 164 records information on the shapes of the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, and 34 (see FIG. 1, the same applies hereinafter). Further, the calculation unit 164 is based on the rotation amount or the rotation amount input from the first to seventh encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, and the first to seventh joint portions 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 (see FIG. 1, hereinafter the same), the relative positions of the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34 connected to each other The relationship is calculated. Then, based on the rotation amounts input from the eighth and ninth encoders 122 and 144, the calculation unit 164 calculates the expansion amounts of the first and second expansion and contraction units 116 and 140 (see FIG. 1, the same applies hereinafter). It comes to calculate. Furthermore, information regarding the relative positional relationship of the rigid endoscope 38 with respect to the holding unit 40 when the rigid endoscope 38 is held by the holding unit 40 (see FIG. 1, hereinafter the same) is recorded in the calculation unit 164. Yes.

以上の情報及び演算結果から、演算部164は、硬性鏡38の位置に関するパラメーターを算出するようになっている。このようなパラメーターとして、本実施形態では、硬性鏡38の空間位置を示す空間位置パラメーター、硬性鏡38の姿勢を示す姿勢パラメーターが用いられている。演算部164は、算出したパラメーターをアーム制御部160に出力するようになっている。   From the above information and calculation results, the calculation unit 164 calculates parameters regarding the position of the rigid endoscope 38. In this embodiment, a spatial position parameter indicating the spatial position of the rigid endoscope 38 and an attitude parameter indicating the attitude of the rigid endoscope 38 are used as such parameters. The calculation unit 164 outputs the calculated parameters to the arm control unit 160.

ここで、第1乃至第9のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108,122,144によって、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32を介して互いに接続されている支柱及び第1乃至第7のアーム6,10,14,18,22,26,30,34間、及び、第1及び第2の伸縮部116,140を介して互いに接続されている第1乃至第4のサブアーム114,118,136,138(図1参照、以下同)間の相対的な配置を検知する配置検出部が形成されている。そして、配置検出部と演算部164とによって、医療器具の位置に関するパラメーターを検知する検知手段が形成されている。   Here, the first to ninth joint portions 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 are obtained by the first to ninth encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144. And the first to seventh arms 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34, and the first and second extendable portions 116, 140. An arrangement detector for detecting a relative arrangement between the first to fourth sub-arms 114, 118, 136, and 138 (see FIG. 1, the same applies hereinafter) connected to each other is formed. And the detection means which detects the parameter regarding the position of a medical instrument is formed by the arrangement | positioning detection part and the calculating part 164. FIG.

スイッチ部48は、アーム制御部160に操作信号を出力するようになっている。このアーム制御部160は、入力された操作信号に応じて、空間位置パラメーター、姿勢パラメーターを一定に保持したままアーム部36の配置を変化させるような、支柱及び第1乃至第7のアーム6,10,14,18,22,26,30,34の相対的な回動量及び回転量、並びに、第1及び第2の伸縮部116,140の伸縮量を算出するようになっている。そして、アーム制御部160は、算出した回動量、回転量及び伸縮量を実現するような第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142の回転方向及び回転スピードを算出するようになっている。アーム制御部160は、算出した第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142の回転方向及び回転スピードに基づいて、モータ駆動部166に駆動信号を出力するようになっている。このモータ駆動部166は、駆動信号に基づいて、第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142を作動させるようになっている。   The switch unit 48 outputs an operation signal to the arm control unit 160. The arm control unit 160 is configured to change the arrangement of the arm unit 36 and the first to seventh arms 6, 6 while maintaining the spatial position parameter and the posture parameter constant according to the input operation signal. The relative rotation amounts and rotation amounts of 10, 14, 18, 22, 26, 30, and 34, and the expansion and contraction amounts of the first and second extendable portions 116 and 140 are calculated. The arm control unit 160 then rotates the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142 so as to realize the calculated rotation amount, rotation amount, and expansion / contraction amount. And the rotation speed is calculated. Based on the calculated rotation direction and rotation speed of the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, the arm control unit 160 sends a drive signal to the motor driving unit 166. It is designed to output. The motor drive unit 166 operates the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142 based on the drive signal.

また、アーム制御部160は、モータ駆動部166に駆動信号を出力すると同時に、電磁クラッチ駆動部168に駆動信号を出力するようになっている。この駆動信号は、第1乃至第7のモータ62,70,78,86,94,102,110の出力が第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34に伝達されるように、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112を作動させるものである。また、アーム制御部160は、モータ駆動部166及び電磁クラッチ駆動部168に駆動信号を出力すると同時に、電磁ブレーキ駆動部162に駆動信号を出力するようになっている。この駆動信号は、第1乃至第7のモータ62,70,78,86,94,102,110によって第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34が相対的に回動又は回転されるように、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106を作動させるものである。   The arm control unit 160 outputs a drive signal to the motor drive unit 166 and simultaneously outputs a drive signal to the electromagnetic clutch drive unit 168. As for this drive signal, the outputs of the first to seventh motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110 are transmitted to the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34. In this manner, the first to seventh electromagnetic clutches 64, 72, 80, 88, 96, 104, 112 are operated. Further, the arm control unit 160 outputs a drive signal to the electromagnetic brake drive unit 162 at the same time as outputting a drive signal to the motor drive unit 166 and the electromagnetic clutch drive unit 168. The first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30 and 34 are relatively driven by the first to seventh motors 62, 70, 78, 86, 94, 102 and 110. The first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 are operated so as to be rotated or rotated.

ここで、モータ駆動部166、第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142、電磁クラッチ駆動部168、及び、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112によって、アーム制御部160によって算出された第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34の相対的な回動及び回転、並びに、第1及び第2の伸縮部116,140の伸縮を実現する駆動部が形成されている。そして、駆動部とアーム制御部160とによって、アーム部36を駆動して、パラメーターを一定に保持しつつアーム部36の配置を変化させる駆動制御手段が形成されている。   Here, the motor drive unit 166, the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, the electromagnetic clutch drive unit 168, and the first to seventh electromagnetic clutches 64 are provided. , 72, 80, 88, 96, 104, 112, relative rotation and rotation of the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34 calculated by the arm control unit 160. And the drive part which implement | achieves the expansion-contraction of the 1st and 2nd expansion-contraction parts 116 and 140 is formed. The drive unit and the arm control unit 160 form drive control means for driving the arm unit 36 to change the arrangement of the arm unit 36 while keeping the parameters constant.

以上説明した電磁ブレーキ駆動部162、演算部164、アーム制御部160、電磁クラッチ駆動部168、モータ駆動部166は電装系ボックス46(図1参照)に収納されている。   The electromagnetic brake driving unit 162, the calculation unit 164, the arm control unit 160, the electromagnetic clutch driving unit 168, and the motor driving unit 166 described above are housed in the electrical system box 46 (see FIG. 1).

次に、上記構成の本実施形態の医療器具保持システム1の作用について説明する。医療器具保持装置2を使用して手術操作を行う際には、まず、術部が保持部40の可動範囲内に入るように医療器具保持装置2を設置する。次に、保持孔42に硬性鏡38を挿通して、保持部40によって硬性鏡38を保持する。   Next, the operation of the medical instrument holding system 1 of the present embodiment having the above configuration will be described. When performing a surgical operation using the medical instrument holding device 2, first, the medical instrument holding device 2 is installed so that the surgical part falls within the movable range of the holding unit 40. Next, the rigid endoscope 38 is inserted into the holding hole 42, and the rigid endoscope 38 is held by the holding portion 40.

そして、保持部40を操作者の手によって保持し、フリースイッチ44をONにする。この結果、フリースイッチ44は、アーム制御部160にON信号を出力し、アーム制御部160は、電磁ブレーキ駆動部162に駆動信号を出力する。そして、電磁ブレーキ駆動部162は、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106を作動させる。この結果、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106のブレーキ作用が解除される。   Then, the holding unit 40 is held by the operator's hand, and the free switch 44 is turned on. As a result, the free switch 44 outputs an ON signal to the arm control unit 160, and the arm control unit 160 outputs a drive signal to the electromagnetic brake drive unit 162. And the electromagnetic brake drive part 162 operates the 1st thru | or 7th electromagnetic brake 58,66,74,82,90,98,106. As a result, the braking action of the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 is released.

第1の電磁ブレーキ58のブレーキ作用が解除されると、第1のアーム10は、支柱6に対して第1の回転軸O1を中心として軸回り方向に回転可能となる。また、第2の電磁ブレーキ66のブレーキ作用が解除されると、第2のアーム14は、第1のアーム10に対して第2の回転軸O2を中心として回動可能となる。第4の電磁ブレーキ82のブレーキ作用が解除されると、第4のアーム22は、第3のアーム18に対して第4の回転軸O4を中心として回動可能となる。これら第1、第2及び第4の回転軸O1,O2,O4に関する回転又は回動の組合せにより、硬性鏡38の三次元的な移動が可能となる。   When the braking action of the first electromagnetic brake 58 is released, the first arm 10 can rotate about the first rotation axis O <b> 1 around the axis with respect to the support 6. In addition, when the braking action of the second electromagnetic brake 66 is released, the second arm 14 is rotatable with respect to the first arm 10 about the second rotation axis O2. When the braking action of the fourth electromagnetic brake 82 is released, the fourth arm 22 can rotate about the fourth rotation axis O4 with respect to the third arm 18. A combination of rotation or rotation about the first, second and fourth rotation axes O1, O2 and O4 enables the three-dimensional movement of the rigid mirror 38.

第5の電磁ブレーキ90のブレーキ作用が解除されると、第5のアーム26は、第4のアーム22に対して第5の回転軸O5を中心として軸回り方向に回転可能となる。第6の電磁ブレーキ98のブレーキ作用が解除されると、第6のアーム30は、第5のアーム26に対して第6の回転軸O6を中心として回動可能となる。第7の電磁ブレーキ106のブレーキ作用が解除されると、第7のアーム34は、第6のアーム30に対して第7の回転軸O7を中心として軸回り方向に回転可能となる。これら第5乃至第7の回転軸O5,O6、O7に関する回転又は回動の組合せにより、硬性鏡38の三自由度の傾斜が可能となる。
さらに、第3の電磁ブレーキ74のブレーキ作用が解除されると、第3のアーム18は、第2のアーム14に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転可能となる。
When the brake action of the fifth electromagnetic brake 90 is released, the fifth arm 26 can rotate about the fifth rotation axis O5 around the axis with respect to the fourth arm 22. When the brake action of the sixth electromagnetic brake 98 is released, the sixth arm 30 can rotate about the sixth rotation axis O6 with respect to the fifth arm 26. When the brake action of the seventh electromagnetic brake 106 is released, the seventh arm 34 can rotate about the seventh rotation axis O7 around the axis with respect to the sixth arm 30. The rigid mirror 38 can be tilted with three degrees of freedom by a combination of rotation or rotation with respect to the fifth to seventh rotation axes O5, O6, and O7.
Further, when the braking action of the third electromagnetic brake 74 is released, the third arm 18 can rotate around the third axis about the third rotation axis O3 with respect to the second arm 14.

この状態で、硬性鏡38を術部に対して所望の位置に配置し、フリースイッチ44をOFFにする。この結果、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106のブレーキ作用が作動され、硬性鏡38がその位置で固定される。この状態で、硬性鏡38により術部の観察を行う。例えば、硬性鏡38を頭部に形成された孔に挿入し、頭部内の観察を行う。術部の観察中、手術操作を円滑に行うために、アーム部36の配置を変化させる必要が生じる場合がある。この場合には、以下に述べるようにアーム部36の配置を変化させる。   In this state, the rigid endoscope 38 is placed at a desired position with respect to the surgical site, and the free switch 44 is turned off. As a result, the braking action of the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 is activated, and the rigid endoscope 38 is fixed at that position. In this state, the surgical site is observed with the rigid endoscope 38. For example, the rigid endoscope 38 is inserted into a hole formed in the head, and the inside of the head is observed. During the observation of the surgical site, it may be necessary to change the arrangement of the arm portion 36 in order to perform a surgical operation smoothly. In this case, the arrangement of the arm portion 36 is changed as described below.

なお、第1、第2、及び、第4乃至第7の回転軸O1,O2,O4,O5,O6,O7に関する、支柱及び第1乃至第9のアーム6,10,14,18,22,26,30,34の相対的な回転又は回動の組合せにより、硬性鏡38の三次元的な移動、三自由度の傾斜が可能となる。さらに、第3のアーム18は、第2のアーム14に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転可能となる。このため、硬性鏡38の空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを変化させずに、アーム部36の配置を変化させることが可能である。   In addition, the support | pillar and 1st thru | or 9th arm 6,10,14,18,22 regarding the 1st, 2nd, and 4th thru | or 7th rotating shaft O1, O2, O4, O5, O6, O7. The combination of the relative rotation or rotation of 26, 30, and 34 enables three-dimensional movement of the rigid endoscope 38 and inclination of three degrees of freedom. Further, the third arm 18 can rotate around the third rotation axis O3 with respect to the second arm 14 about the axis. For this reason, the arrangement of the arm portion 36 can be changed without changing the spatial position parameter and the posture parameter of the rigid endoscope 38.

以下、図6で矢印Cによって示されるように、アーム部36の配置をY+方向へと変化させる場合について説明する。図6で破線によって示されるように、初期状態では、第2乃至第5のアーム14,18,22,26はほぼ直線状に配置されている。   Hereinafter, a case where the arrangement of the arm portion 36 is changed in the Y + direction as indicated by an arrow C in FIG. 6 will be described. As indicated by a broken line in FIG. 6, in the initial state, the second to fifth arms 14, 18, 22, and 26 are arranged substantially linearly.

アーム部36の配置をY+方向へと変化させる場合には、Y+スイッチ54を操作する。Y+スイッチ54が操作されている場合には、演算部164は、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを算出し、アーム制御部160に入力する。空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターは、以下のように算出される。   When the arrangement of the arm portion 36 is changed in the Y + direction, the Y + switch 54 is operated. When the Y + switch 54 is operated, the calculation unit 164 calculates the spatial position parameter and the posture parameter and inputs them to the arm control unit 160. The spatial position parameter and the posture parameter are calculated as follows.

第1乃至第7のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108は、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32を介して互いに接続されている支柱及び第1乃至第7のアーム6,10,14,18,22,26,30,34の相対的な回動量及び回転量を検知する。また、第8及び第9のエンコーダ122,144は、第8及び第9のモータ120,142の回転量を検知する。そして、第1乃至第9のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108,122,144は、検知した回転量又は回動量を演算部164に出力する。   The first to seventh encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108 are connected to each other via the first to seventh joint parts 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32. The relative rotation amount and rotation amount of the supporting column and the first to seventh arms 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34 are detected. The eighth and ninth encoders 122 and 144 detect the rotation amounts of the eighth and ninth motors 120 and 142. Then, the first to ninth encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144 output the detected rotation amount or rotation amount to the calculation unit 164.

演算部164は、第1乃至第7のエンコーダ60,68,76,84,92,100,108から入力された回転量又は回動量に基づいて、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32において互いに接続されている支柱及び第1乃至第7のアーム6,10,14,18,22,26,30,34の端部の相対的な位置関係を算出する。また、演算部164は、第8及び第9のエンコーダ122,144から入力された回転量に基づいて、第1並びに第2の伸縮部116,140において互いに接続されている第1及び第2のサブアーム114,118並びに第3及び第4のサブアーム136,138の端部の相対的な位置関係を算出する。   The calculation unit 164 is based on the amount of rotation or the amount of rotation input from the first to seventh encoders 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, and the first to seventh joints 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 calculates the relative positional relationship between the struts connected to each other and the ends of the first to seventh arms 6, 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34. To do. The computing unit 164 is connected to the first and second extendable units 116 and 140 based on the rotation amounts input from the eighth and ninth encoders 122 and 144. The relative positional relationship between the end portions of the sub arms 114 and 118 and the third and fourth sub arms 136 and 138 is calculated.

以上の演算結果、並びに、第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34の形状に関する情報、保持部40に対する硬性鏡38の相対的な位置関係に関する情報から、演算部164は、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを算出する。   Based on the above calculation results, information on the shapes of the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34, and information on the relative positional relationship of the rigid endoscope 38 with respect to the holding unit 40, calculation is performed. The unit 164 calculates a spatial position parameter and a posture parameter.

一方、Y+スイッチ54が操作されると、アーム制御部160に操作信号が入力される。操作信号が入力されると、アーム制御部160は、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを一定に保持したままアーム部36の配置をY+方向へと変化させるような、第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34の相対的な回動量及び回転量、並びに、第1及び第2の伸縮部116,140の伸縮量を算出する。そして、アーム制御部160は、算出された回動量及び伸縮量を実現するような第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142の回転方向及び回転スピードを算出する。さらに、アーム制御部160は、算出された第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142の回転方向及び回転スピードに基づいて、モータ駆動部166に駆動信号を出力する。   On the other hand, when the Y + switch 54 is operated, an operation signal is input to the arm controller 160. When an operation signal is input, the arm control unit 160 changes the arrangement of the arm unit 36 in the Y + direction while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant, The relative rotation amounts and rotation amounts of 14, 18, 22, 26, 30, and 34, and the extension amounts of the first and second extension portions 116 and 140 are calculated. Then, the arm control unit 160 rotates and rotates the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142 so as to realize the calculated rotation amount and expansion / contraction amount. Calculate speed. Furthermore, the arm control unit 160 controls the motor driving unit 166 based on the calculated rotation direction and rotation speed of the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142. A drive signal is output.

同時に、アーム制御部160は、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112を作動させるような駆動信号を電磁クラッチ駆動部168に出力する。また、アーム制御部160は、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106を作動させるような駆動信号を電磁ブレーキ駆動部162に出力する。   At the same time, the arm control unit 160 outputs a drive signal for operating the first to seventh electromagnetic clutches 64, 72, 80, 88, 96, 104, 112 to the electromagnetic clutch drive unit 168. Further, the arm control unit 160 outputs a drive signal for operating the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 to the electromagnetic brake drive unit 162.

この結果、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112が作動され、また、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106が作動され、そして、第1乃至第7のモータ62,70,78,86,94,102,110が駆動される。この結果、第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34は相対的に回動又は回転され、第1及び第2の伸縮部116,140は伸縮される。このようにして、アーム部36の配置は、Y+方向へと変化される。   As a result, the first to seventh electromagnetic clutches 64, 72, 80, 88, 96, 104, 112 are operated, and the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 is activated, and the first to seventh motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110 are driven. As a result, the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, 34 are relatively rotated or rotated, and the first and second extendable portions 116, 140 are expanded / contracted. In this way, the arrangement of the arm portion 36 is changed in the Y + direction.

第1の伸縮部116の伸縮作動をより具体的に説明する。第8のモータ120が回転されると、平歯車126が回転され、伸縮駆動シャフト128のギヤ部130が回転される。この結果、伸縮駆動シャフト128は、自身の軸周り方向に回転され、送り出し歯車131が回転される。回転規制部134は、第1のサブアーム114に対する第2のサブアーム118の回転を規制するため、送り出し歯車131によって第2のサブアーム118は第1のサブアーム114に対して接近あるいは離間される。このようにして、第1の伸縮部116が伸縮される。第2の伸縮部140の伸縮作動も同様である、
アーム部36が所望の配置となったら、Y+スイッチ54をOFFにする。この結果、第1乃至第9のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142が停止される。また、第1乃至第7の電磁クラッチ64,72,80,88,96,104,112が停止され、そして、第1乃至第7の電磁ブレーキ58,66,74,82,90,98,106が停止される。この結果、アーム部36の配置の変化が停止される。最終的に、アーム部36の配置は、図6で実線により示されるように、Y+方向に変化される。
The expansion / contraction operation of the first expansion / contraction part 116 will be described more specifically. When the eighth motor 120 is rotated, the spur gear 126 is rotated, and the gear portion 130 of the telescopic drive shaft 128 is rotated. As a result, the telescopic drive shaft 128 is rotated in the direction around its own axis, and the feed gear 131 is rotated. The rotation restricting portion 134 restricts the rotation of the second sub arm 118 relative to the first sub arm 114, so that the second sub arm 118 approaches or is separated from the first sub arm 114 by the feed gear 131. Thus, the 1st expansion-contraction part 116 is expanded-contracted. The expansion / contraction operation of the second expansion / contraction part 140 is the same.
When the arm portion 36 has a desired arrangement, the Y + switch 54 is turned OFF. As a result, the first to ninth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142 are stopped. Also, the first to seventh electromagnetic clutches 64, 72, 80, 88, 96, 104, 112 are stopped, and the first to seventh electromagnetic brakes 58, 66, 74, 82, 90, 98, 106 are stopped. Is stopped. As a result, the change in the arrangement of the arm portion 36 is stopped. Finally, the arrangement of the arm portion 36 is changed in the Y + direction as shown by a solid line in FIG.

また、X+スイッチ50あるいはX−スイッチ52と、Y+スイッチ54あるいはY−スイッチ56とを同時に操作することも可能である。図7は、X−スイッチ52及びY−スイッチ56を同時に操作して、アーム部36の配置をX−方向及びY−方向に変化させる場合を示すものである。図7で破線により示されているアーム部36の配置が、図6で実線により示されているアーム部36の配置に対応する。この状態から、図7で矢印Dにより示されるように、アーム部36の配置をX−方向及びY−方向に変化させる。このように変化された配置が、図7で実線により示されているアーム部36の配置である。   It is also possible to operate the X + switch 50 or the X− switch 52 and the Y + switch 54 or the Y− switch 56 at the same time. FIG. 7 shows a case where the X-switch 52 and the Y-switch 56 are operated simultaneously to change the arrangement of the arm portion 36 in the X-direction and the Y-direction. The arrangement of the arm part 36 indicated by a broken line in FIG. 7 corresponds to the arrangement of the arm part 36 indicated by a solid line in FIG. From this state, as indicated by an arrow D in FIG. 7, the arrangement of the arm portion 36 is changed in the X-direction and the Y-direction. The arrangement changed in this way is the arrangement of the arm portion 36 indicated by a solid line in FIG.

そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。アーム部36では、硬性鏡38の三次元的な移動、三自由度の傾斜を可能とする自由度に加えて、第3のアーム18が第2のアーム14に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転可能となっている。さらに、アーム制御部160は、空間位置パラメーター、姿勢パラメーターを一定に保持したままアーム部36の配置を変化させるような、第1乃至第7のモータ62,70,78,86,94,102,110の回転方向及び回転スピードを算出している。そして、第1乃至第7のモータ62,70,78,86,94,102,110が算出された回転方向及び回転スピードで駆動され、第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34は相対的に回動又は回転されている。このため、手動によっては不可能であった、空間位置パラメーター、姿勢パラメーターを一定に保持したままでのアーム部36の配置の変化が可能となっている。従って、手術を効率よく行うことが可能となっており、手術時間を短縮し、術者の疲労及び患者の負担を軽減することが可能となっている。   Therefore, the above configuration has the following effects. In the arm portion 36, in addition to the degree of freedom enabling the three-dimensional movement of the rigid endoscope 38 and the inclination of three degrees of freedom, the third arm 18 has a third rotational axis O3 with respect to the second arm 14. It can be rotated around the axis around the center. Further, the arm control unit 160 changes the arrangement of the arm unit 36 while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant, and the first to seventh motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, The rotation direction and rotation speed of 110 are calculated. The first to seventh motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110 are driven at the calculated rotation direction and rotation speed, and the first to seventh arms 10, 14, 18, 22, 26, 30, and 34 are relatively rotated or rotated. For this reason, it is possible to change the arrangement of the arm portion 36 while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant, which is impossible by manual operation. Therefore, it is possible to perform the operation efficiently, shortening the operation time, and reducing the operator's fatigue and the burden on the patient.

また、アーム部36は、第1及び第2の伸縮部116,140を有している。これら第1及び第2の伸縮部116,140は、アーム部36の配置の変化において伸縮される。このため、アーム部36の配置の自由度が大きくなっている。   The arm portion 36 includes first and second extendable portions 116 and 140. These first and second extendable portions 116 and 140 are expanded and contracted when the arrangement of the arm portion 36 is changed. For this reason, the freedom degree of arrangement | positioning of the arm part 36 is large.

なお、本実施形態の医療器具保持装置2に、アーム部36の配置の変化が不可能になった場合に警告音を発するブザー又は点灯するランプを設けてもよい。アーム部36の配置の変化が不可能になる場合とは、第1乃至第7の関節部8,12,16,20,24,28,32における第1乃至第7のアーム10,14,18,22,26,30,34の相対的な回動若しくは回転が回動若しくは回転の限界に達した場合、又は、第1及び第2の伸縮部116,140が伸縮の限界に達した場合等である。このようなブザー又はランプを設けることにより、医療器具保持装置2の操作性が向上される。   Note that the medical instrument holding device 2 of the present embodiment may be provided with a buzzer that emits a warning sound or a lamp that is lit when the arrangement of the arm portion 36 cannot be changed. The case where the arrangement of the arm portion 36 cannot be changed means that the first to seventh arms 10, 14, 18 in the first to seventh joint portions 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32 are used. , 22, 26, 30, 34 when the relative rotation or rotation reaches the limit of rotation or rotation, or when the first and second expansion / contraction portions 116, 140 reach the expansion / contraction limit, etc. It is. By providing such a buzzer or lamp, the operability of the medical instrument holding device 2 is improved.

図8乃至図11は、本発明の第2実施形態を示す。第1実施形態と同様な構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の医療器具保持システム169は、第1実施形態の医療器具保持システム1と以下の構成のみ異なる。   8 to 11 show a second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The medical instrument holding system 169 of this embodiment differs from the medical instrument holding system 1 of the first embodiment only in the following configuration.

医療器具保持装置170の第1のアーム172は、第3のアーム18と同様に伸縮自在な構成となっている。即ち、図9に示されるように、第1のアーム172は、第5のサブアーム174、第6のサブアーム176、及び、第3の伸縮部178を有する。第3の伸縮部178は、第10のモータ180、第10のエンコーダ182、出力軸184、平歯車186、伸縮駆動シャフト188、ギヤ部190、送り出し歯車192、受け歯車部194、回転規制部196を有する。   The first arm 172 of the medical instrument holding device 170 has a configuration that can be expanded and contracted similarly to the third arm 18. That is, as shown in FIG. 9, the first arm 172 includes a fifth sub arm 174, a sixth sub arm 176, and a third expansion / contraction part 178. The third expansion / contraction part 178 includes a tenth motor 180, a tenth encoder 182, an output shaft 184, a spur gear 186, an expansion / contraction drive shaft 188, a gear part 190, a sending gear 192, a receiving gear part 194, and a rotation restricting part 196. Have

図10は、医療器具保持装置170の制御系全体の概略構成を示す。演算部198には、第10のエンコーダ182が接続されている。モータ駆動部166には、第10のモータ180が接続されている。   FIG. 10 shows a schematic configuration of the entire control system of the medical instrument holding device 170. A tenth encoder 182 is connected to the arithmetic unit 198. A tenth motor 180 is connected to the motor drive unit 166.

第10のエンコーダ182は、検知した回転量を演算部198に出力するようになっている。演算部198には、第5及び第6のサブアーム174,176の形状に関する情報が記録されている。また、演算部198は、第10のエンコーダ182から入力された回転量に基づいて、第3の伸縮部178(図9参照)において互いに接続されている第5及び第6のサブアーム174,176(図9参照)の相対的な位置関係を算出するようになっている。演算部198は、第1実施形態で示した情報及び演算結果に加えて、上記した情報及び演算結果に基づいて、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを算出するようになっている。   The tenth encoder 182 is configured to output the detected rotation amount to the calculation unit 198. The calculation unit 198 records information on the shapes of the fifth and sixth sub arms 174 and 176. Further, the arithmetic unit 198 is based on the rotation amount input from the tenth encoder 182, and the fifth and sixth sub arms 174 and 176 (which are connected to each other in the third expansion / contraction unit 178 (see FIG. 9)). The relative positional relationship of FIG. 9) is calculated. In addition to the information and calculation results shown in the first embodiment, the calculation unit 198 calculates a spatial position parameter and a posture parameter based on the above information and calculation results.

アーム制御部160は、空間位置パラメーター、姿勢パラメーターを一定に保持したままアーム部36の配置を変化させるような、第1乃至第7のアーム172,14,18,22,26,30,34の相対的な回動量及び回転量、並びに、第1乃至第3の伸縮部116,140,178の伸縮量を算出するようになっている。また、アーム制御部160は、算出した回動量、回転量及び伸縮量を実現するような第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180の回転方向及び回転スピードを算出するようになっている。そして、アーム制御部160は、算出された第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180の回転方向及び回転スピードに基づいて、モータ駆動部166に駆動信号を出力するようになっている。このモータ駆動部166は、駆動信号に基づいて、第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180を作動させるようになっている。   The arm control unit 160 controls the first to seventh arms 172, 14, 18, 22, 26, 30, 34 to change the arrangement of the arm unit 36 while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant. The relative rotation amount and rotation amount, and the expansion / contraction amounts of the first to third expansion / contraction portions 116, 140, 178 are calculated. In addition, the arm control unit 160 includes the first to tenth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, 180 that realize the calculated rotation amount, rotation amount, and expansion / contraction amount. The rotation direction and rotation speed are calculated. Then, the arm control unit 160 determines the motor driving unit based on the calculated rotation direction and rotation speed of the first to tenth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, 180. A drive signal is output to 166. The motor drive unit 166 operates the first to tenth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, 180 based on the drive signal.

次に、上記構成の本実施形態の医療器具保持システム169の作用について説明する。本実施形態の医療器具保持システム169の作用は、第1実施形態の医療器具保持システム1の作用と基本的に同様である。図11で矢印Eによって示されるように、スイッチ部48を操作して、硬性鏡38の空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを変化させずにアーム部36の配置を変化させる際には、第1乃至第7のアーム172,14,18,22,26,30,34の相対的な回動及び回転、並びに、第1及び第2の伸縮部116,140の伸縮に加えて、第3の伸縮部178の伸縮が行われる。第3の伸縮部178の伸縮作動は、第1の伸縮部116の伸縮作動と同様である。   Next, the operation of the medical instrument holding system 169 of the present embodiment having the above configuration will be described. The operation of the medical device holding system 169 of the present embodiment is basically the same as the operation of the medical device holding system 1 of the first embodiment. As shown by the arrow E in FIG. 11, when the switch unit 48 is operated to change the arrangement of the arm unit 36 without changing the spatial position parameter and posture parameter of the rigid endoscope 38, the first to first In addition to the relative rotation and rotation of the seven arms 172, 14, 18, 22, 26, 30, and 34, and the expansion and contraction of the first and second expansion / contraction portions 116 and 140, the third expansion / contraction portion 178 The expansion and contraction of is performed. The expansion / contraction operation of the third expansion / contraction part 178 is the same as the expansion / contraction operation of the first expansion / contraction part 116.

そこで、上記構成のものにあっては、第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。アーム部36は、第1実施形態の医療器具保持装置170のアーム部36に第3の伸縮部178を付加したものである。第3の伸縮部178は、アーム部36の配置の変化において伸縮される。このため、アーム部36の配置の自由度がさらに大きくなっている。   Therefore, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. The arm part 36 is obtained by adding a third extendable part 178 to the arm part 36 of the medical instrument holding device 170 of the first embodiment. The third expansion / contraction part 178 is expanded / contracted when the arrangement of the arm part 36 is changed. For this reason, the freedom degree of arrangement | positioning of the arm part 36 is further enlarged.

図12乃至図15は、本発明の第3実施形態を示す。第2実施形態と同様な構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。図12に示されるように、本実施形態の医療器具保持システム199の医療器具保持装置200の保持部40には、マクロ観察を行うための撮像ユニット(観察光学系)202が一体的に設けられている。この撮像ユニット202には、硬性鏡(観察光学系)38が着脱自在に装着されている。また、スイッチ部204には、アーム部36の配置を変化させるR+スイッチ206とR−スイッチ208とが配設されている。   12 to 15 show a third embodiment of the present invention. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 12, the holding unit 40 of the medical device holding apparatus 200 of the medical device holding system 199 of this embodiment is integrally provided with an imaging unit (observation optical system) 202 for performing macro observation. ing. A rigid mirror (observation optical system) 38 is detachably attached to the imaging unit 202. The switch unit 204 is provided with an R + switch 206 and an R− switch 208 that change the arrangement of the arm unit 36.

図13を用いて、硬性鏡38及び撮像ユニット202の詳細な構成を説明する。硬性鏡38の基端部には、接続部210が配設されている。この接続部210は、撮像ユニット202の先端部に着脱自在に装着されている。撮像ユニット202には、硬性鏡38が接続されている場合にONにされる図示しない検出スイッチが配設されている。   Detailed configurations of the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 will be described with reference to FIG. A connecting portion 210 is disposed at the proximal end portion of the rigid endoscope 38. The connecting portion 210 is detachably attached to the distal end portion of the imaging unit 202. The imaging unit 202 is provided with a detection switch (not shown) that is turned on when the rigid endoscope 38 is connected.

硬性鏡38の先端部には、対物レンズ212が配設されている。対物レンズ212の後方には、リレーレンズ群214が配設されている。撮像ユニット202には、結像レンズ216及びCCD218が設けられている。この結像レンズ216は、CCD218上に観察像を結像するようになっている。撮像ユニット202に装着されている硬性鏡38の光軸の方向と、撮像ユニット202の光軸の方向とは一致している。なお、撮像ユニット202は、図示しない画像表示装置に接続されている。   An objective lens 212 is disposed at the distal end of the rigid endoscope 38. A relay lens group 214 is disposed behind the objective lens 212. The imaging unit 202 is provided with an imaging lens 216 and a CCD 218. The imaging lens 216 forms an observation image on the CCD 218. The direction of the optical axis of the rigid endoscope 38 attached to the imaging unit 202 and the direction of the optical axis of the imaging unit 202 are the same. The imaging unit 202 is connected to an image display device (not shown).

再び図12を参照し、本実施形態の医療器具保持装置200では、医療器具の位置に関するパラメーターとして、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターに加えて、硬性鏡38及び撮像ユニット202の光軸の位置を示す光軸パラメーターと、撮像ユニット202の焦点位置を示す焦点パラメーターとが用いられている。   Referring to FIG. 12 again, in the medical instrument holding device 200 according to the present embodiment, the positions of the optical axes of the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 are shown as parameters relating to the position of the medical instrument, in addition to the spatial position parameter and the posture parameter. The optical axis parameter and the focus parameter indicating the focal position of the imaging unit 202 are used.

硬性鏡38が撮像ユニット202に接続されて検出スイッチがONにされており、かつ、X+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、又は、Y−スイッチ56が操作されている場合には、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを選択するようになっている。そして、アーム制御部は、第2実施形態と同様に、空間位置パラメーター、姿勢パラメーターを一定に保持したままアーム部36の配置をX+方向、X−方向、Y+方向、又は、Y−方向に移動させるような、第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180の回転方向及び回転スピードを算出するようになっている。   When the rigid endoscope 38 is connected to the imaging unit 202 and the detection switch is turned ON, and the X + switch 50, the X− switch 52, the Y + switch 54, or the Y− switch 56 is operated, The calculation unit and the arm control unit select a spatial position parameter and a posture parameter as parameters. Then, the arm control unit moves the arrangement of the arm unit 36 in the X + direction, the X− direction, the Y + direction, or the Y− direction while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant as in the second embodiment. The rotational directions and rotational speeds of the first to tenth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, and 180 are calculated.

硬性鏡38が撮像ユニット202に接続されて検出スイッチがONにされており、かつ、R+スイッチ206又はR−スイッチ208が操作されている場合には、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして光軸パラメーターを選択するようになっている。そして、アーム制御部は、光軸パラメーターを一定に保持したまま撮像ユニット202を移動させるような、第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180の回転方向及び回転スピードを算出するようになっている。   When the rigid endoscope 38 is connected to the imaging unit 202 and the detection switch is turned on, and the R + switch 206 or the R− switch 208 is operated, the calculation unit and the arm control unit use the light as a parameter. Axis parameters are selected. Then, the arm control unit moves the imaging unit 202 while keeping the optical axis parameter constant. The first to tenth motors 62, 70, 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, 180 rotation directions and rotation speeds are calculated.

そして、硬性鏡38が撮像ユニット202に接続されておらず検出スイッチがOFFにされており、かつ、X+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、又は、Y−スイッチ56が操作されている場合には、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして焦点パラメーターを選択するようになっている。そして、アーム制御部は、焦点パラメーターを一定に保持したまま撮像ユニット202をX+方向、X−方向、Y+方向、又は、Y−方向に移動させるような、第1乃至第10のモータ62,70,78,86,94,102,110,120,142,180の回転方向及び回転スピードを算出するようになっている。   The rigid endoscope 38 is not connected to the imaging unit 202, the detection switch is turned off, and the X + switch 50, the X− switch 52, the Y + switch 54, or the Y− switch 56 is operated. In some cases, the calculation unit and the arm control unit select a focus parameter as a parameter. The arm control unit moves the imaging unit 202 in the X + direction, the X− direction, the Y + direction, or the Y− direction while keeping the focus parameter constant. , 78, 86, 94, 102, 110, 120, 142, 180 are calculated.

次に、上記構成の本実施形態の医療器具保持システム199の作用について説明する。最初に、撮像ユニット202に硬性鏡38を装着する。この結果、検出スイッチはONにされる。この状態で、第2実施形態と同様に、頭部等の術部に硬性鏡38を挿入する。硬性鏡38の対物レンズ212は、観察対象に対面する位置に配置される。観察対象からの光束は、対物レンズ212に入射され、リレーレンズ群214を介して、結像レンズ216に入射される。そして、観察対象からの光束は、結像レンズ216によってCCD218上に結像される。CCD218によって撮像された画像は、画像表示装置に表示される。   Next, the operation of the medical device holding system 199 of the present embodiment having the above configuration will be described. First, the rigid endoscope 38 is attached to the imaging unit 202. As a result, the detection switch is turned on. In this state, as in the second embodiment, the rigid endoscope 38 is inserted into the surgical site such as the head. The objective lens 212 of the rigid endoscope 38 is disposed at a position facing the observation target. A light beam from the observation target enters the objective lens 212 and enters the imaging lens 216 via the relay lens group 214. Then, the light beam from the observation target is imaged on the CCD 218 by the imaging lens 216. An image picked up by the CCD 218 is displayed on an image display device.

アーム部36の配置を変化させたい場合には、X+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、又は、Y−スイッチ56を操作する。この結果、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを選択する。そして、第2実施形態と同様に、アーム部36の配置は、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを一定に保持したまま、X+方向、X−方向、Y+方向、又は、Y−方向に変化される。   To change the arrangement of the arm portion 36, the X + switch 50, the X-switch 52, the Y + switch 54, or the Y-switch 56 is operated. As a result, the calculation unit and the arm control unit select the spatial position parameter and the posture parameter as parameters. As in the second embodiment, the arrangement of the arm portion 36 is changed in the X + direction, the X− direction, the Y + direction, or the Y− direction while keeping the spatial position parameter and the posture parameter constant.

アーム部36が、図14で破線によって示されるように配置されたとする。R−スイッチ208をONにすると、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして光軸パラメーターを選択する。そして、アーム部36の配置が変化され、硬性鏡38及び撮像ユニット202は、矢印Fで示されるように、光軸の配置を変化させることなく硬性鏡38から撮像ユニット202に向かう方向に移動される。R−スイッチ208をOFFにすると、アーム部36の配置の変化が停止され、硬性鏡38及び撮像ユニット202の移動が停止される。   Assume that the arm portion 36 is arranged as indicated by a broken line in FIG. When the R-switch 208 is turned on, the calculation unit and the arm control unit select the optical axis parameter as a parameter. Then, the arrangement of the arm portion 36 is changed, and the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 are moved in the direction from the rigid endoscope 38 toward the imaging unit 202 without changing the arrangement of the optical axis, as indicated by the arrow F. The When the R-switch 208 is turned OFF, the change in the arrangement of the arm portion 36 is stopped, and the movement of the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 is stopped.

この後、硬性鏡38を撮像ユニット202から取り外す。撮像ユニット202は、術部の方向に向けられたままである。このときのアーム部36の配置は、図14で実線によって示されている。この状態で、撮像ユニット202により術部周辺のマクロ観察を行う。   Thereafter, the rigid endoscope 38 is removed from the imaging unit 202. The imaging unit 202 remains oriented in the direction of the surgical site. The arrangement of the arm portion 36 at this time is shown by a solid line in FIG. In this state, the imaging unit 202 performs macro observation around the surgical site.

再度硬性鏡38による観察を行う場合には、撮像ユニット202に硬性鏡38を装着する。そして、R+スイッチ206をONにする。この結果、アーム部36の配置が変化され、硬性鏡38及び撮像ユニット202は、光軸の配置を変化させることなく撮像ユニット202から硬性鏡38に向かう方向に移動される。そして、硬性鏡38は術部内へと挿入される。   When performing observation with the rigid endoscope 38 again, the rigid endoscope 38 is attached to the imaging unit 202. Then, the R + switch 206 is turned on. As a result, the arrangement of the arm portion 36 is changed, and the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 are moved in the direction from the imaging unit 202 toward the rigid endoscope 38 without changing the arrangement of the optical axes. Then, the rigid endoscope 38 is inserted into the surgical site.

一方、撮像ユニット202によって術部周辺のマクロ観察を行っている際、撮像ユニット202によるマクロ観察の方向を変化させたい場合がある。このような場合には、X+スイッチ50、X−スイッチ52、Y+スイッチ54、又は、Y−スイッチ56を操作する。この結果、演算部及びアーム制御部は、パラメーターとして焦点パラメーターを選択する。そして、アーム部36の配置が変化され、撮像ユニット202は、焦点位置を変化させることなくX+方向、X−方向、Y+方向、又は、Y−方向に移動される。例えば、図15で破線によって示されるようにアーム部36が配置されている場合に、Y+スイッチ54を操作すると、図15で実線によって示されるようにアーム部36が配置され、マクロ観察の方向が変化される。   On the other hand, when the imaging unit 202 performs macro observation around the surgical site, there are cases where it is desired to change the direction of macro observation by the imaging unit 202. In such a case, the X + switch 50, the X− switch 52, the Y + switch 54, or the Y− switch 56 is operated. As a result, the calculation unit and the arm control unit select a focus parameter as a parameter. Then, the arrangement of the arm unit 36 is changed, and the imaging unit 202 is moved in the X + direction, the X− direction, the Y + direction, or the Y− direction without changing the focal position. For example, when the arm part 36 is arranged as shown by a broken line in FIG. 15, when the Y + switch 54 is operated, the arm part 36 is arranged as shown by a solid line in FIG. Changed.

そこで、上記構成のものにあっては、第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。硬性鏡38は、マクロ観察が可能な撮像ユニット202に着脱自在に装着されている。ここで、撮像ユニット202に装着されている硬性鏡38の光軸の方向と、撮像ユニット202の光軸の方向とは一致している。また、スイッチ部204を操作することにより、硬性鏡38及び撮像ユニット202は、光軸の配置を変化させることなく術部に対して接近あるいは離間されるようになっている。このため、硬性鏡38による観察を行うためのアーム部36の配置と、撮像ユニット202によるマクロ観察を行うためのアーム部36の配置とをスイッチ部204によるワンタッチ操作により切り替えることが可能となっている。また、硬性鏡38による観察と、撮像ユニット202によるマクロ観察とを切り替える際に、撮像ユニット202のマクロ観察の観察方向を調節する必要がなくなっている。従って、手術時間を短縮することが可能となっている。   Therefore, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. The rigid endoscope 38 is detachably attached to an imaging unit 202 that can perform macro observation. Here, the direction of the optical axis of the rigid endoscope 38 attached to the imaging unit 202 matches the direction of the optical axis of the imaging unit 202. Further, by operating the switch unit 204, the rigid endoscope 38 and the imaging unit 202 are moved closer to or away from the operation site without changing the arrangement of the optical axes. For this reason, it is possible to switch between the arrangement of the arm unit 36 for performing observation with the rigid endoscope 38 and the arrangement of the arm unit 36 for performing macro observation with the imaging unit 202 by a one-touch operation by the switch unit 204. Yes. Further, when switching between observation with the rigid endoscope 38 and macro observation with the imaging unit 202, it is not necessary to adjust the observation direction of the macro observation of the imaging unit 202. Therefore, the operation time can be shortened.

図16乃至図24は、本発明の第4実施形態を示す。図16は、本実施形態の医療器具保持システム223の全体の概略構成を示す図である。この医療器具保持システム223は、医療器具保持装置224を有する。この医療器具保持装置224の基端部には、手術台に取り付けられているサイドレール226に着脱自在に係着される設置台228が配設されている。この設置台228は、サイドレール226に係着された場合に、サイドレール226に対してスライド自在である。また、設置台228は、図示しない固定ねじによりサイドレール226に締め付け固定可能である。   16 to 24 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram showing an overall schematic configuration of the medical instrument holding system 223 of the present embodiment. The medical instrument holding system 223 includes a medical instrument holding device 224. An installation table 228 detachably attached to a side rail 226 attached to the operating table is disposed at the proximal end of the medical instrument holding device 224. The installation base 228 is slidable with respect to the side rail 226 when being attached to the side rail 226. The installation base 228 can be fastened and fixed to the side rail 226 by a fixing screw (not shown).

設置台228の側方に、支持台230が突設されている。支持台230の他端部には、第1の関節部232を介して、第1のアーム234の下端部が接続されている。この第1のアーム234は、クランク状であり、第1の関節部232から水平に延びる水平部分と、水平部分の他端部から垂直上方に延びる垂直部分とから形成されている。また、第1のアーム234は、支持台230に対して、第1の関節部232を通り垂直方向に延びる第1の回転軸O1を中心として偏心的に回動可能である。   A support base 230 protrudes from the side of the installation base 228. The lower end of the first arm 234 is connected to the other end of the support base 230 via the first joint 232. The first arm 234 has a crank shape and is formed of a horizontal portion extending horizontally from the first joint portion 232 and a vertical portion extending vertically upward from the other end of the horizontal portion. Further, the first arm 234 can be eccentrically rotated with respect to the support base 230 around the first rotation axis O <b> 1 extending in the vertical direction through the first joint portion 232.

第1のアーム234の上端部には、第2の関節部236を介して第2のアーム238の中央部が接続されている。この第2のアーム238は、第1のアーム234に対して、第2の関節部236を通り第1の回転軸O1に垂直な第2の回転軸O2を中心として回動可能である。また、第2のアーム238は、ほぼ円筒状の部材である。   A central portion of the second arm 238 is connected to an upper end portion of the first arm 234 via a second joint portion 236. The second arm 238 is rotatable with respect to the first arm 234 about a second rotation axis O2 that passes through the second joint portion 236 and is perpendicular to the first rotation axis O1. The second arm 238 is a substantially cylindrical member.

第2のアーム238に、第3のアーム240が挿通されている。この第3のアーム240は、第3の関節部241(図18参照)を介して第2のアーム238と接続されている。また、第3のアーム240は、第2のアーム238に対して、自身の中心軸(以下、第3の回転軸O3と称する)を中心として軸回り方向に回転自在である。   The third arm 240 is inserted through the second arm 238. The third arm 240 is connected to the second arm 238 via a third joint portion 241 (see FIG. 18). Further, the third arm 240 is rotatable about the center axis thereof (hereinafter, referred to as a third rotation axis O3) with respect to the second arm 238 in the direction around the axis.

第3のアーム240は、第4乃至第6のアーム242,244,246と共に平行四辺形形状のリンク機構を形成している。即ち、第3のアーム240の一端部は、第5のアーム244の一端部に枢支されており、第3のアーム240の他端部は、第6のアーム246の一端部に枢支されている。また、第4のアーム242の一端部は、第5のアーム244の他端部に枢支されており、第4のアーム242の他端部は、第6のアーム246の他端部に枢支されている。そして、第3のアーム240と第4のアーム242とは平行に配置され、第5のアーム244と第6のアーム246とは平行に配置されている。第3乃至第6のアーム240,242,244,246は、常に平行四辺形形状を維持するようになっている。   The third arm 240 forms a parallelogram-shaped link mechanism together with the fourth to sixth arms 242, 244 and 246. That is, one end portion of the third arm 240 is pivotally supported by one end portion of the fifth arm 244, and the other end portion of the third arm 240 is pivotally supported by one end portion of the sixth arm 246. ing. One end of the fourth arm 242 is pivotally supported by the other end of the fifth arm 244, and the other end of the fourth arm 242 is pivoted by the other end of the sixth arm 246. It is supported. The third arm 240 and the fourth arm 242 are arranged in parallel, and the fifth arm 244 and the sixth arm 246 are arranged in parallel. The third to sixth arms 240, 242, 244, and 246 always maintain a parallelogram shape.

ここで、第3のアーム240は、第4の関節部248を介して第5のアーム244に接続されている。第5のアーム244は、第3のアーム240に対して、第4の関節部248を通り第3の回転軸O3に垂直な第4の回転軸O4を中心として回動可能である。   Here, the third arm 240 is connected to the fifth arm 244 via the fourth joint portion 248. The fifth arm 244 is rotatable with respect to the third arm 240 about a fourth rotation axis O4 that passes through the fourth joint portion 248 and is perpendicular to the third rotation axis O3.

第5のアーム244の、第3のアーム240の枢支部側の端部には、第5の関節部250を介して第7のアーム252が接続されている。この第7のアーム252の基端側は、第5のアーム244を延長するように延びている。また、第7のアーム252の基端側は、第5のアーム244に対して自身の中心軸(以下、第5の回転軸O5と称する)を中心として軸回り方向に回転可能である。また、第7のアーム252はクランク形状であり、第7のアーム252の先端側は、第5の回転軸O5に対して回動されるようになっている。   A seventh arm 252 is connected to an end portion of the fifth arm 244 on the side of the pivotal support portion of the third arm 240 via a fifth joint portion 250. The base end side of the seventh arm 252 extends so as to extend the fifth arm 244. In addition, the base end side of the seventh arm 252 can rotate about the center axis of the seventh arm 244 (hereinafter referred to as a fifth rotation axis O5) about the axis. The seventh arm 252 has a crank shape, and the distal end side of the seventh arm 252 is rotated with respect to the fifth rotation axis O5.

第7のアーム252の他端部には、第6の関節部254を介して第8のアーム256の一端部が接続されており、第8のアーム256の他端部には、第7の関節部258を介して第9のアーム260が接続されている。第9のアーム260には、保持部40が配設されている。これら第8のアーム256、第9のアーム260及び保持部40の構成は、第1実施形態の第6のアーム30、第7のアーム34及び保持部40の構成と同様である。また、保持部40は、第1実施形態の保持孔42、フリースイッチ44と同様な構成の保持孔42、フリースイッチ44を有する。ここで、第1乃至第9のアーム234,238,240,242,244,246,252,256,260によって、アーム部262が形成されている。   One end portion of the eighth arm 256 is connected to the other end portion of the seventh arm 252 via the sixth joint portion 254, and the other end portion of the eighth arm 256 is connected to the seventh arm portion 252. A ninth arm 260 is connected through the joint portion 258. A holding unit 40 is disposed on the ninth arm 260. The configurations of the eighth arm 256, the ninth arm 260, and the holding unit 40 are the same as the configurations of the sixth arm 30, the seventh arm 34, and the holding unit 40 of the first embodiment. Further, the holding unit 40 includes a holding hole 42 and a free switch 44 having the same configuration as the holding hole 42 and the free switch 44 of the first embodiment. Here, an arm portion 262 is formed by the first to ninth arms 234, 238, 240, 242, 244, 246, 252, 256, 260.

第6のアーム246から、第3のアーム240の枢支部から第4のアーム242の枢支部に向かう方向に、ねじ軸264が延出されている。このねじ軸264には、カウンターウエイト266が螺着されている。このカウンターウエイト266は、ねじ軸264の軸方向に移動可能である。また、カウンターウエイト266は、保持部40及び硬性鏡38の重量による第4の回転軸O4まわりの回転モーメントを相殺し、平衡状態を保つための平衡重りである。そして、第1乃至第9のアーム234,238,240,242,244,246,252,256,260及びカウンターウエイト266の位置及び重量は、第1乃至第7の回転軸O1,…,O7まわりの回転モーメントが相殺されるように配分されている。   A screw shaft 264 extends from the sixth arm 246 toward the pivot of the fourth arm 242 from the pivot of the third arm 240. A counterweight 266 is screwed onto the screw shaft 264. The counterweight 266 can move in the axial direction of the screw shaft 264. The counterweight 266 is an equilibrium weight for canceling the rotational moment around the fourth rotation axis O4 due to the weight of the holding unit 40 and the rigid endoscope 38 and maintaining an equilibrium state. The positions and weights of the first to ninth arms 234, 238, 240, 242, 244, 246, 252, 256, 260 and the counterweight 266 are around the first to seventh rotation axes O1,. Are distributed so that their rotational moments are offset.

一方、設置台228には、電装系が収納されている。この設置台228には、アーム部262の配置を変化させるための第1実施形態と同様な構成のスイッチ部263が接続されている。ここで、第1の回転軸O1に平行で、第1の関節部232側から第2の関節部236側へと向かう方向をY+方向とし、Y+方向の逆方向をY−方向とする。また、第2の回転軸O2に平行で、Y+方向と右手系をなす方向をX+方向とし、X+方向の逆方向をX−方向とする。Y+方向、Y−方向、X+方向、X−方向によって形成される座標系Bは、支持台230に対する第1のアーム234の回動によって、第1のアーム234と共に回動される。   On the other hand, the installation base 228 houses an electrical system. A switch unit 263 having the same configuration as that of the first embodiment for changing the arrangement of the arm unit 262 is connected to the installation base 228. Here, a direction parallel to the first rotation axis O1 and going from the first joint portion 232 side to the second joint portion 236 side is defined as a Y + direction, and a direction opposite to the Y + direction is defined as a Y− direction. A direction parallel to the second rotation axis O2 and forming the right hand system with the Y + direction is defined as an X + direction, and a direction opposite to the X + direction is defined as an X− direction. The coordinate system B formed by the Y + direction, the Y− direction, the X + direction, and the X− direction is rotated together with the first arm 234 by the rotation of the first arm 234 with respect to the support base 230.

図17を参照して、第1乃至第7の関節部232,236,241,248,250,254,258の構成を説明する。第1の関節部232には、第1の電磁ブレーキ268、第1のエンコーダ270、第1のモータ272、及び、第1の電磁クラッチ274が配設されている。第1の電磁ブレーキ268は、支持台230に対する第1のアーム234の回動を電気的に規制するようになっている。また、第1のエンコーダ270は、支持台230に対する第1のアーム234の回動量を検知するようになっている。そして、第1のモータ272は、支持台230に対して第1のアーム234を回動させるようになっている。さらに、第1の電磁クラッチ274を作動/停止させることにより、第1のモータ272の出力が、第1のアーム234へ伝達/遮断されるようになっている。   The configuration of the first to seventh joint portions 232, 236, 241, 248, 250, 254, and 258 will be described with reference to FIG. In the first joint portion 232, a first electromagnetic brake 268, a first encoder 270, a first motor 272, and a first electromagnetic clutch 274 are disposed. The first electromagnetic brake 268 electrically restricts the rotation of the first arm 234 with respect to the support base 230. Further, the first encoder 270 detects the amount of rotation of the first arm 234 relative to the support base 230. The first motor 272 rotates the first arm 234 with respect to the support base 230. Further, by operating / stopping the first electromagnetic clutch 274, the output of the first motor 272 is transmitted / cut off to the first arm 234.

第2乃至第7の関節部236,241,248,250,254,258の構成は、第1の関節部232の構成と同様である。即ち、第2乃至第7の関節部236,241,248,250,254,258は、各々、第2乃至第7の電磁ブレーキ276,284,292,300,308,316、第2乃至第7のエンコーダ278,286,294,302,310,318、第2乃至第7のモータ280,288,296,304,312,320、及び、第2乃至第7の電磁クラッチ282,290,298,306,314,322を有する。   The configurations of the second to seventh joint portions 236, 241, 248, 250, 254, and 258 are the same as the configuration of the first joint portion 232. That is, the second to seventh joint portions 236, 241, 248, 250, 254, and 258 are respectively connected to the second to seventh electromagnetic brakes 276, 284, 292, 300, 308, 316, and the second to seventh. Encoders 278, 286, 294, 302, 310, 318, second to seventh motors 280, 288, 296, 304, 312, 320, and second to seventh electromagnetic clutches 282, 290, 298, 306. , 314, 322.

図18及び図19を用いて、第2及び第3のアーム238,240の構成を詳細に説明する。図18に示されるように、第2のアーム238には、第3の関節部241が配設されている。この第3の関節部241により、第3のアーム240は、第2のアーム238に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転自在、かつ、第2のアーム238に対して第3の回転軸O3の軸方向に摺動不能に第2のアーム238に接続されている。   The configuration of the second and third arms 238 and 240 will be described in detail with reference to FIGS. 18 and 19. As shown in FIG. 18, the second joint 241 is disposed on the second arm 238. With the third joint portion 241, the third arm 240 is rotatable about the third rotation axis O <b> 3 about the third rotation axis O <b> 3 with respect to the second arm 238, and with respect to the second arm 238. The third arm 238 is connected to the second arm 238 so as not to slide in the axial direction of the third rotating shaft O3.

第3のアーム240は、第2のアーム238と接続されている第1のサブアーム324を有する。この第1のサブアーム324の一端部は、第1の伸縮部326を介して第2のサブアーム328の一端部に接続されており、第2のサブアーム328の他端部は、第5のアーム244に接続されている。一方、第1のサブアーム324の他端部は、第2の伸縮部330を介して第3のサブアーム332の一端部に接続されており、第3のサブアーム332の他端部は、第6のアーム246に接続されている。   The third arm 240 has a first sub-arm 324 connected to the second arm 238. One end portion of the first sub arm 324 is connected to one end portion of the second sub arm 328 via the first extendable portion 326, and the other end portion of the second sub arm 328 is connected to the fifth arm 244. It is connected to the. On the other hand, the other end portion of the first sub arm 324 is connected to one end portion of the third sub arm 332 via the second telescopic portion 330, and the other end portion of the third sub arm 332 is connected to the sixth sub arm 332. It is connected to the arm 246.

図19に示されるように、第1の伸縮部326は、第8のモータ334を有する。この第8のモータ334は、第1のサブアーム324の内部に固定されている。また、第8のモータ334には、第8のエンコーダ335が配設されている。第8のモータ334の出力軸336には、平歯車338が連結されている。この平歯車338は、伸縮駆動シャフト340の中間部に配設されているギヤ部342と歯合されている。この伸縮駆動シャフト340は、第3のアーム240の長手方向に延びている。伸縮駆動シャフト340の中間部は、第1のサブアーム324の内部で、第1のサブアーム324に対して自身の中心軸を中心として軸回り方向に回転自在に支持されている。   As shown in FIG. 19, the first telescopic portion 326 has an eighth motor 334. The eighth motor 334 is fixed inside the first sub arm 324. The eighth motor 334 is provided with an eighth encoder 335. A spur gear 338 is connected to the output shaft 336 of the eighth motor 334. The spur gear 338 is meshed with a gear portion 342 disposed at an intermediate portion of the telescopic drive shaft 340. The telescopic drive shaft 340 extends in the longitudinal direction of the third arm 240. An intermediate portion of the telescopic drive shaft 340 is supported inside the first sub arm 324 so as to be rotatable about the axis of the first sub arm 324 about its own axis.

一方、伸縮駆動シャフト340の両端側には、各々、伸縮駆動シャフト340の長手方向に第1及び第2の送り出し歯車344,346が形成されている。これら第1及び第2の送り出し歯車344,346は、各々、第2及び第3のサブアーム328,332の内部で、第2及び第3のサブアーム328,332の長手方向に延設されている第1及び第2の受け歯車部348,350に歯合されている。   On the other hand, first and second feed gears 344 and 346 are formed on both ends of the telescopic drive shaft 340 in the longitudinal direction of the telescopic drive shaft 340, respectively. The first and second feed gears 344 and 346 extend in the longitudinal direction of the second and third sub arms 328 and 332 inside the second and third sub arms 328 and 332, respectively. The first and second receiving gear portions 348 and 350 are engaged with each other.

第1及び第2の送り出し歯車344,346、並びに、第1及び第2の受け歯車部348,350は、第4乃至第6のアーム242,244,246(図16参照)による第3のアーム240の両端部の規制により、伸縮駆動シャフト340が第1のサブアーム324に対して一方に回転された場合に、第1及び第2の伸縮部326、330が同じ距離だけ伸ばされ、他方に回転された場合に、第1及び第2の伸縮部326、330が同じ距離だけ縮められるように形成されている。   The first and second feed gears 344 and 346 and the first and second receiving gear portions 348 and 350 are the third arms by the fourth to sixth arms 242, 244 and 246 (see FIG. 16). When the telescopic drive shaft 340 is rotated to one side with respect to the first sub arm 324 due to the restriction of both ends of 240, the first and second telescopic portions 326 and 330 are extended by the same distance and rotated to the other. In this case, the first and second stretchable portions 326 and 330 are formed to be shrunk by the same distance.

図20に示されるように、第4のアーム242は、第1実施形態の第3のアーム240と基本的に同様な構成となっている。即ち、第4のアーム242は、第4及び第5のサブアーム352,354、並びに、第3の伸縮部356を有する。第3の伸縮部356は、第9のモータ358、第9のエンコーダ360、出力軸362、平歯車364、伸縮駆動シャフト366、ギヤ部368、送り出し歯車370、受け歯車部372を有する。但し、第3,第5及び第6のアーム240,244,246(図16参照)によって第4のアーム242の両端部が規制されているため、第3のサブアーム352と第4のサブアーム354との間に回転規制部134は配設されていない。   As shown in FIG. 20, the fourth arm 242 has basically the same configuration as the third arm 240 of the first embodiment. That is, the fourth arm 242 includes fourth and fifth sub-arms 352 and 354 and a third extendable part 356. The third expansion / contraction part 356 includes a ninth motor 358, a ninth encoder 360, an output shaft 362, a spur gear 364, an expansion / contraction drive shaft 366, a gear part 368, a feed gear 370, and a receiving gear part 372. However, since both ends of the fourth arm 242 are restricted by the third, fifth, and sixth arms 240, 244, and 246 (see FIG. 16), the third sub-arm 352 and the fourth sub-arm 354 In the meantime, the rotation restricting portion 134 is not disposed.

図21に示されるように、第7のアーム252は、第1実施形態の第5のアーム244と同様な構成となっている。即ち、第7のアーム252は、第6及び第7のサブアーム374,376、並びに、第4の伸縮部378を有する。第6のサブアーム374は、クランク形状となっている。第4の伸縮部378は、第10のモータ380、第10のエンコーダ382、出力軸384、平歯車386、伸縮駆動シャフト388、ギヤ部390、送り出し歯車392、受け歯車部394、回転規制部396を有する。   As shown in FIG. 21, the seventh arm 252 has the same configuration as the fifth arm 244 of the first embodiment. That is, the seventh arm 252 includes sixth and seventh sub-arms 374 and 376 and a fourth extendable portion 378. The sixth sub arm 374 has a crank shape. The fourth expansion / contraction part 378 includes a tenth motor 380, a tenth encoder 382, an output shaft 384, a spur gear 386, an expansion / contraction drive shaft 388, a gear part 390, a feed gear 392, a receiving gear part 394, and a rotation restriction part 396. Have

図22を用いて、第6のアーム246に配設されているカウンターバランス部398の構成を説明する。このカウンターバランス部398は、第6のアーム246の内部に配設されている第11のモータ400を有する。この第11のモータ400には、第11のモータ400の回転量を検知する第11のエンコーダ402が配設されている。第11のモータ400の図示しない出力軸には、平歯車404が連結されている。この平歯車404は、上記ねじ軸264の一端側に形成されているギヤ406に歯合されている。ねじ軸264は、第6のアーム246内で第6のアーム246の長手方向に延びている。このねじ軸264の一端側は、第6のアーム246内で第6のアーム246によってスライド自在に支持されている。一方、ねじ軸264の他端側は、第6のアーム246から突出している。このねじ軸264の他端側には、ねじ部408が形成されている。このねじ部408に、カウンターウエイト266が螺合されている。   The configuration of the counter balance unit 398 disposed on the sixth arm 246 will be described with reference to FIG. The counter balance unit 398 includes an eleventh motor 400 disposed inside the sixth arm 246. An eleventh encoder 402 that detects the amount of rotation of the eleventh motor 400 is disposed in the eleventh motor 400. A spur gear 404 is connected to an output shaft (not shown) of the eleventh motor 400. The spur gear 404 is meshed with a gear 406 formed on one end side of the screw shaft 264. The screw shaft 264 extends within the sixth arm 246 in the longitudinal direction of the sixth arm 246. One end side of the screw shaft 264 is slidably supported by the sixth arm 246 in the sixth arm 246. On the other hand, the other end side of the screw shaft 264 protrudes from the sixth arm 246. On the other end side of the screw shaft 264, a screw portion 408 is formed. A counterweight 266 is screwed onto the screw portion 408.

図23は,本実施形態の医療器具保持装置224の制御系の全体の概略構成を示す。医療器具保持装置224は、演算部410、アーム制御部412、モータ駆動部414、電磁ブレーキ駆動部416、及び、電磁クラッチ駆動部418を有する。これらは、第1実施形態の演算部164、アーム制御部160、モータ駆動部166、電磁ブレーキ駆動部162、及び、電磁クラッチ駆動部168(図5参照)の機能に加えて以下の機能を有する。   FIG. 23 shows an overall schematic configuration of a control system of the medical instrument holding device 224 of the present embodiment. The medical instrument holding device 224 includes a calculation unit 410, an arm control unit 412, a motor drive unit 414, an electromagnetic brake drive unit 416, and an electromagnetic clutch drive unit 418. These have the following functions in addition to the functions of the calculation unit 164, arm control unit 160, motor drive unit 166, electromagnetic brake drive unit 162, and electromagnetic clutch drive unit 168 (see FIG. 5) of the first embodiment. .

アーム制御部412は、第1実施形態と同様に、空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを一定に保持するようなアーム部262の配置の変化を算出するようになっている。この際、アーム制御部412は、第3乃至第6のアーム240,242,244,246(図16参照)が平行四辺形形状を保持するように、第1乃至第3の伸縮部326,330、356(図16参照)の伸縮量を算出する。即ち、第1の伸縮部326の伸縮量と第2の伸縮部330の伸縮量の合計とから、第3の伸縮部356の伸縮量が算出される。   Similar to the first embodiment, the arm control unit 412 calculates a change in the arrangement of the arm unit 262 so as to keep the spatial position parameter and the posture parameter constant. At this time, the arm controller 412 includes the first to third extendable parts 326 and 330 so that the third to sixth arms 240, 242, 244 and 246 (see FIG. 16) maintain a parallelogram shape. 356 (see FIG. 16) is calculated. That is, the expansion / contraction amount of the third expansion / contraction part 356 is calculated from the expansion / contraction amount of the first expansion / contraction part 326 and the total expansion / contraction amount of the second expansion / contraction part 330.

一方、第11のエンコーダ402は、検知した第11のモータ400の回転量を演算部410に出力するようになっている。また、演算部410は、入力された回転量に基づいて、カウンターウエイト266の第6のアーム246に対する相対的な位置関係を算出するようになっている。そして、演算部410は、算出された位置関係をアーム制御部412に出力するようになっている。   On the other hand, the eleventh encoder 402 outputs the detected amount of rotation of the eleventh motor 400 to the calculation unit 410. The calculation unit 410 calculates the relative positional relationship of the counterweight 266 with respect to the sixth arm 246 based on the input rotation amount. Then, the calculation unit 410 outputs the calculated positional relationship to the arm control unit 412.

アーム制御部412は、アーム部262の配置が変化される際には、医療器具保持装置224の平衡状態を保つような第6のアーム246に対するカウンターウエイト266の相対的な配置を算出するようになっている。さらに、アーム制御部412は、算出された相対的な位置関係を実現するような第11のモータ400の回転量及び回転スピードを算出し、モータ駆動部414に駆動信号を出力するようになっている。モータ駆動部414は、入力された駆動信号に基づいて第11のモータ400を駆動するようになっている。即ち、カウンターバランス部398(図22参照)とアーム制御部412とによって、医療器具保持装置224の全体のバランスを保つためのカウンターバランス手段が形成されている。   The arm control unit 412 calculates the relative arrangement of the counterweight 266 with respect to the sixth arm 246 so as to maintain the equilibrium state of the medical device holding device 224 when the arrangement of the arm unit 262 is changed. It has become. Further, the arm control unit 412 calculates the rotation amount and rotation speed of the eleventh motor 400 so as to realize the calculated relative positional relationship, and outputs a drive signal to the motor drive unit 414. Yes. The motor drive unit 414 drives the eleventh motor 400 based on the input drive signal. That is, the counter balance unit 398 (see FIG. 22) and the arm control unit 412 form counter balance means for maintaining the overall balance of the medical instrument holding device 224.

次に、上記構成の本実施形態の医療器具保持システム223の作用について説明する。最初に、手術台のサイドレール226に医療器具保持装置224を装着する。即ち、設置台228をサイドレール226に係着し、手術操作に適切な位置に配置する。そして、図示しない固定ネジを締め込んで、設置台228をサイドレール226に対して固定する。   Next, the operation of the medical instrument holding system 223 of the present embodiment having the above configuration will be described. First, the medical instrument holding device 224 is attached to the side rail 226 of the operating table. That is, the installation base 228 is engaged with the side rail 226 and disposed at a position appropriate for the surgical operation. Then, a fixing screw (not shown) is tightened to fix the installation base 228 to the side rail 226.

次に、保持孔42に硬性鏡38を挿通して、保持部40によって硬性鏡38を保持する。そして、保持部40を操作者の手によって保持し、フリースイッチをONにする。この結果、第1乃至第7の電磁ブレーキ268,276,284,292,300,308,316のブレーキ作用が解除される。   Next, the rigid endoscope 38 is inserted into the holding hole 42, and the rigid endoscope 38 is held by the holding portion 40. And the holding | maintenance part 40 is hold | maintained by an operator's hand and a free switch is turned ON. As a result, the braking action of the first to seventh electromagnetic brakes 268, 276, 284, 292, 300, 308, 316 is released.

第1の電磁ブレーキ268のブレーキ作用が解除されると、第1のアーム234は、支持台230に対して第1の回転軸O1を中心として回動可能となる。また、第2の電磁ブレーキ276のブレーキ作用が解除されると、第2のアーム238は、第1のアーム234に対して第2の回転軸O2を中心として回動可能となる。第4の電磁ブレーキ292のブレーキ作用が解除されると、第5のアーム244は、第3のアーム240に対して第4の回転軸O4を中心として回動可能となる。即ち、第3乃至第6のアーム240,242,244,246によって形成される平行四辺形形状が変形可能となる。これら第1、第2の回転軸O1,O2に関する回動と平行四辺形形状の変形との組合せにより、硬性鏡38の三次元的な移動が可能となる。   When the braking action of the first electromagnetic brake 268 is released, the first arm 234 can rotate about the first rotation axis O1 with respect to the support base 230. In addition, when the braking action of the second electromagnetic brake 276 is released, the second arm 238 can rotate about the second rotation axis O2 with respect to the first arm 234. When the brake action of the fourth electromagnetic brake 292 is released, the fifth arm 244 can rotate about the fourth rotation axis O4 with respect to the third arm 240. That is, the parallelogram shape formed by the third to sixth arms 240, 242, 244, and 246 can be deformed. The combination of the rotation about the first and second rotation axes O1 and O2 and the deformation of the parallelogram shape enables the three-dimensional movement of the rigid mirror 38.

第1実施形態と同様に、第5乃至第7の電磁ブレーキ300,308,316のブレーキ作用が解除されると、第7乃至第9のアーム252,256,260の相対的な回動又は回転の組合せによって、硬性鏡38の三自由度の傾斜が可能となる。さらに、第3の電磁ブレーキ284のブレーキ作用が解除されると、第3のアーム240は、第2のアーム238に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転可能となる。   As in the first embodiment, when the braking action of the fifth to seventh electromagnetic brakes 300, 308, 316 is released, the relative rotation or rotation of the seventh to ninth arms 252, 256, 260 is performed. With the combination, the rigid endoscope 38 can be tilted with three degrees of freedom. Further, when the braking action of the third electromagnetic brake 284 is released, the third arm 240 can rotate around the third axis about the third rotation axis O3 with respect to the second arm 238.

この状態で、硬性鏡38を術部に対して所望の位置に配置する。この際、第1乃至第9のアーム234,238,240,242,244,246,252,256,260、保持部40、硬性鏡38の重量による第1乃至第7の回転軸O1,…,O7回りの回転モーメントは、カウンターウエイト266によって相殺されて、医療器具保持装置224の平衡状態が保たれる。   In this state, the rigid endoscope 38 is placed at a desired position with respect to the surgical site. At this time, the first to ninth rotating shafts O1,... According to the weight of the first to ninth arms 234, 238, 240, 242, 244, 246, 252, 256, 260, the holding unit 40, the rigid endoscope 38,. The rotational moment around O7 is canceled by the counterweight 266, and the equilibrium state of the medical instrument holding device 224 is maintained.

硬性鏡38を配置した後、フリースイッチ44をOFFにする。この結果、第1乃至第7の電磁ブレーキ268,276,284,292,300,308,316のブレーキ作用が作動される。この結果、硬性鏡38がその位置で固定される。この状態で、硬性鏡38によって術部の観察を行う。術部の観察中、必要に応じて以下に述べるようにアーム部262の配置を変化させる。   After placing the rigid endoscope 38, the free switch 44 is turned off. As a result, the braking action of the first to seventh electromagnetic brakes 268, 276, 284, 292, 300, 308, 316 is activated. As a result, the rigid endoscope 38 is fixed at that position. In this state, the surgical site is observed with the rigid endoscope 38. During the observation of the surgical part, the arrangement of the arm part 262 is changed as necessary as described below.

なお、第1、第2、及び、第4乃至第7の回転軸O1,O2,O4,…,O7に関する、支持台230並びに第1乃至第9のアーム234,238,240,242,244,246,252,256,260の相対的な回転又は回動の組合せにより、硬性鏡38の三次元的な移動、三自由度の傾斜が可能となる。さらに、第3のアーム240は、第2のアーム238に対して第3の回転軸O3を中心として軸回り方向に回転可能となる。このため、硬性鏡38の空間位置パラメーター及び姿勢パラメーターを変化させずに、アーム部262の配置を変化させることが可能である。   The support base 230 and the first to ninth arms 234, 238, 240, 242, and 244 related to the first, second, and fourth to seventh rotation axes O1, O2, O4,. A combination of relative rotation or rotation of 246, 252, 256, and 260 enables three-dimensional movement of the rigid endoscope 38 and inclination with three degrees of freedom. Further, the third arm 240 can rotate about the third rotation axis O3 around the axis with respect to the second arm 238. For this reason, it is possible to change the arrangement of the arm portion 262 without changing the spatial position parameter and the posture parameter of the rigid endoscope 38.

以下、アーム部262の配置をY+方向へと変化させる場合について説明する。図24で破線によって示されるように、初期状態では、第2乃至第9のアーム238,240,242,244,246,252,256,260は、全体としてほぼ直線状に配置されている。アーム部262の配置をY+方向へと変化させる場合には、Y+スイッチ54を操作する。この際のアーム部262の作用は、第1実施形態のアーム部262の作用と基本的には同様である。以下では、第1乃至第3の伸縮部326,330,356の伸縮作動、及び、カウンターバランス部398の作動について説明する。   Hereinafter, a case where the arrangement of the arm part 262 is changed in the Y + direction will be described. As indicated by broken lines in FIG. 24, in the initial state, the second to ninth arms 238, 240, 242, 244, 246, 252, 256, and 260 are arranged substantially linearly as a whole. When the arrangement of the arm portion 262 is changed in the Y + direction, the Y + switch 54 is operated. The action of the arm part 262 at this time is basically the same as the action of the arm part 262 of the first embodiment. Below, the expansion / contraction operation | movement of the 1st thru | or 3rd expansion-contraction part 326,330,356 and the operation | movement of the counter balance part 398 are demonstrated.

第1及び第2の伸縮部326,330は、以下のように伸縮作動される。第3のアーム240において、第8のモータ334が回転されると、平歯車338が回転され、伸縮駆動シャフト340のギヤ部342が回転される。この結果、伸縮駆動シャフト340は、自身の軸周り方向に回転され、第1及び第2の送り出し歯車344,346が回転される。第4乃至第6のアーム242,244,246によって第3のアーム240の両端部は規制され、第2及び第3のサブアーム324,328,332は、第1のサブアーム324に対して同じ距離だけ接近あるいは離間される。即ち、第1及び第2の伸縮部326,330は、同じ量だけ伸縮される。   The first and second expansion / contraction parts 326 and 330 are expanded and contracted as follows. When the eighth motor 334 is rotated in the third arm 240, the spur gear 338 is rotated and the gear portion 342 of the telescopic drive shaft 340 is rotated. As a result, the telescopic drive shaft 340 is rotated in the direction around its own axis, and the first and second feed gears 344 and 346 are rotated. Both ends of the third arm 240 are restricted by the fourth to sixth arms 242, 244, 246, and the second and third sub-arms 324, 328, 332 are the same distance from the first sub-arm 324. Approached or separated. That is, the first and second expandable portions 326 and 330 are expanded and contracted by the same amount.

第3の伸縮部356は、以下のように伸縮作動される。第4のアーム242において、第9のモータ358が回転されると、平歯車364が回転され、伸縮駆動シャフト366のギヤ部368が回転される。この結果、伸縮駆動シャフト366は、自身の軸周り方向に回転され、送り出し歯車370が回転される。第3,第5及び第6のアーム240,244,246によって第4のアーム242の両端部は規制され、第5のサブアーム354は、第4のサブアーム352に対して接近あるいは離間され、第3の伸縮部356が伸縮される。ここで、第3の伸縮部356の伸縮量は、第1の伸縮部326の伸縮量と第2の伸縮部330の伸縮量との合計に等しい。第4の伸縮部378の伸縮作動は、第1実施形態の第5のアーム26の第2の伸縮部140の伸縮作動と同様である。   The third expansion / contraction part 356 is expanded / contracted as follows. When the ninth motor 358 is rotated in the fourth arm 242, the spur gear 364 is rotated and the gear portion 368 of the telescopic drive shaft 366 is rotated. As a result, the telescopic drive shaft 366 is rotated in the direction around its own axis, and the feed gear 370 is rotated. Both ends of the fourth arm 242 are restricted by the third, fifth, and sixth arms 240, 244, and 246, and the fifth sub arm 354 approaches or separates from the fourth sub arm 352, The expansion / contraction part 356 is expanded / contracted. Here, the expansion / contraction amount of the third expansion / contraction part 356 is equal to the sum of the expansion / contraction amount of the first expansion / contraction part 326 and the expansion / contraction amount of the second expansion / contraction part 330. The expansion / contraction operation of the fourth expansion / contraction part 378 is the same as the expansion / contraction operation of the second expansion / contraction part 140 of the fifth arm 26 of the first embodiment.

カウンターバランス部398は、以下のように作動する。アーム部262の配置が変化される際には、アーム制御部412によって、医療器具保持装置224の平衡状態を保つような、第6のアーム246に対するカウンターウエイト266の相対的な配置が算出される。さらに、アーム制御部412によって、算出された相対的な位置関係を実現するような第11のモータ400の回転量及び回転スピードが算出される。アーム制御部412は、算出された回転量及び回転スピードに基づいて、駆動信号をモータ駆動部414に出力する。   The counter balance unit 398 operates as follows. When the arrangement of the arm unit 262 is changed, the arm control unit 412 calculates the relative arrangement of the counterweight 266 with respect to the sixth arm 246 so as to keep the medical instrument holding device 224 in an equilibrium state. . Further, the arm control unit 412 calculates the rotation amount and rotation speed of the eleventh motor 400 so as to realize the calculated relative positional relationship. The arm control unit 412 outputs a drive signal to the motor drive unit 414 based on the calculated rotation amount and rotation speed.

第11のモータ400は、モータ駆動部414によって、算出された回転量及び回転スピードで回転される。この結果、第11のモータ400に連結されている平歯車404が回転され、ギヤ406がねじ軸264の長手方向に摺動される。そして、ねじ軸264は、第6のアーム246に対して第6のアーム246の長手方向に移動される。この結果、カウンターウエイト266は、第6のアーム246に対して第6のアーム246の長手方向に移動され、医療器具保持装置224の平衡状態がアーム部262の配置の変化にかかわらず維持される。
このようにして、図24で実線によって示されるように、アーム部262の配置はY+方向へと変化される。
The eleventh motor 400 is rotated by the motor driving unit 414 at the calculated rotation amount and rotation speed. As a result, the spur gear 404 connected to the eleventh motor 400 is rotated, and the gear 406 is slid in the longitudinal direction of the screw shaft 264. Then, the screw shaft 264 is moved in the longitudinal direction of the sixth arm 246 with respect to the sixth arm 246. As a result, the counterweight 266 is moved in the longitudinal direction of the sixth arm 246 with respect to the sixth arm 246, and the equilibrium state of the medical instrument holding device 224 is maintained regardless of the change in the arrangement of the arm portion 262. .
In this way, as indicated by the solid line in FIG. 24, the arrangement of the arm portions 262 is changed in the Y + direction.

そこで、上記構成のものにあっては第1実施形態の効果に加えて次の効果を奏する。第6のアーム246の一端部から、ねじ軸264が延びており、このねじ軸264にカウンターウエイト266が螺合されている。このねじ軸264は、第6のアーム246の長手方向に摺動自在となっている。アーム部262の配置が変化される際には、アーム制御部412は、医療器具保持装置224の平衡状態を保つような第6のアーム246に対するカウンターウエイト266の相対的な配置を算出し、モータ駆動部414に駆動信号を出力するようになっている。この駆動信号に従い、第11のモータ400が駆動され、ねじ軸264即ちカウンターウエイト266を移動させている。このため、カウンターバランス式のアーム部262において、アーム部262の配置を変化した場合であっても、医療器具保持装置224は常に平衡状態に保持されるようになっている。   Thus, the above configuration has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. A screw shaft 264 extends from one end of the sixth arm 246, and a counterweight 266 is screwed to the screw shaft 264. The screw shaft 264 is slidable in the longitudinal direction of the sixth arm 246. When the arrangement of the arm unit 262 is changed, the arm control unit 412 calculates the relative arrangement of the counterweight 266 with respect to the sixth arm 246 so as to maintain the equilibrium state of the medical instrument holding device 224, and the motor A drive signal is output to the drive unit 414. In accordance with this drive signal, the eleventh motor 400 is driven to move the screw shaft 264, that is, the counterweight 266. For this reason, in the counterbalance type arm portion 262, even when the arrangement of the arm portion 262 is changed, the medical instrument holding device 224 is always held in an equilibrium state.

以上の実施形態では、医療器具として硬性鏡38を使用している。しかしながら、本発明は、エネルギー処理具、手術用顕微鏡等のその他の医療機器を保持するための医療器具保持装置に適用してもよい。   In the above embodiment, the rigid endoscope 38 is used as a medical instrument. However, the present invention may be applied to a medical instrument holding device for holding other medical devices such as an energy processing tool and a surgical microscope.

次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。

(付記項1−1) 前記パラメーターは、前記医療器具の空間位置を示す空間位置パラメーターを含むことを特徴とする請求項1の医療器具保持装置。
Next, other characteristic technical matters of the present application are appended as follows.
Record
(Additional remark item 1-1) The said parameter contains the space position parameter which shows the space position of the said medical device, The medical device holding | maintenance apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

(付記項1−2) 前記パラメーターは、前記医療器具の姿勢を示す姿勢パラメーターを含むことを特徴とする請求項1の医療器具保持装置。 (Additional remark item 1-2) The said parameter contains the attitude | position parameter which shows the attitude | position of the said medical instrument, The medical instrument holding | maintenance apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

(付記項1−3) 前記接続部は、前記アームを相対的に回転若しくは回動可能に接続する関節部、又は、前記アームを前記アーム間の距離を伸縮可能に接続する伸縮部であることを特徴とする請求項2の医療器具保持装置。 (Additional Item 1-3) The connection part is a joint part that connects the arms so as to be relatively rotatable or rotatable, or an expansion / contraction part that connects the arms so that the distance between the arms can be extended and contracted. The medical instrument holding device according to claim 2, wherein

(付記項1−4) 前記アーム部は、前記駆動制御手段による前記アーム部の配置の変化に対して、前記医療器具保持装置の全体のバランスを保つためのカウンターバランス手段を有することを特徴とする請求項1の医療器具保持装置。 (Additional Item 1-4) The arm unit includes a counter balance unit for maintaining a balance of the entire medical device holding device against a change in the arrangement of the arm unit by the drive control unit. The medical instrument holding device according to claim 1.

(付記項1−5) 前記医療器具は、術部を観察するための観察光学系を有し、前記パラメーターは、前記観察光学系の光学的な位置に関する光学パラメーターを含むことを特徴とする請求項3の医療器具保持システム。 (Additional Item 1-5) The medical instrument includes an observation optical system for observing a surgical site, and the parameter includes an optical parameter related to an optical position of the observation optical system. Item 4. The medical device holding system according to Item 3.

(付記項1−6) 前記光学パラメーターは、前記観察光学系の光軸の位置を示す光軸パラメーターを含むことを特徴とする付記項1−5の医療器具保持システム。 (Additional Item 1-6) The medical instrument holding system according to Additional Item 1-5, wherein the optical parameter includes an optical axis parameter indicating a position of an optical axis of the observation optical system.

(付記項1−7) 前記光学パラメーターは、前記観察光学系の焦点の位置を示す焦点パラメーターを含むことを特徴とする付記項1−5の医療器具保持システム。 (Additional Item 1-7) The medical instrument holding system according to Additional Item 1-5, wherein the optical parameter includes a focus parameter indicating a position of a focal point of the observation optical system.

(付記項2−1)
医療器具を保持する為の保持部と、
前記医療器具を所定の位置に固定配置するための少なくとも1つが伸縮可能な複数のアーム部と、
前記医療器具を前記所定の位置に固定配置するための複数の関節と、
前記医療器具の位置及び前記アーム部の姿勢を検出する位置検出手段と、
前記医療器具保持位置において保持する医療器具位置パラメーター保持手段と、
を有する医療器具保持装置において、
前記位置検出手段によって検出された前記医療器具の位置と前記アーム部の姿勢と、
前記医療器具保持位置において保持する医療器具位置パラメーターから、
前記複数の関節の各関節の回転角度と、複数のアーム部のうち伸縮可能なアームの伸縮量とを演算する演算部と、
前記演算結果に基づき各関節及び伸縮アームを駆動制御する制御部と、
を有することを特徴とする医療器具保持装置。
(Appendix 2-1)
A holding part for holding a medical device;
A plurality of arm portions on which at least one of the medical instruments can be fixedly disposed at a predetermined position;
A plurality of joints for fixedly arranging the medical device at the predetermined position;
Position detecting means for detecting the position of the medical instrument and the posture of the arm part;
Medical instrument position parameter holding means for holding in the medical instrument holding position;
In a medical instrument holding device having
The position of the medical instrument and the posture of the arm unit detected by the position detection means;
From the medical device position parameter held in the medical device holding position,
A calculation unit that calculates the rotation angle of each joint of the plurality of joints and the amount of expansion and contraction of the arm that can be expanded and contracted among the plurality of arm units;
A control unit that drives and controls each joint and the telescopic arm based on the calculation result;
A medical instrument holding device comprising:

(付記項2−2)
前記保持手段によって保持される医療器具位置パラメーターは、医療器具の姿勢である事を特徴とする付記項2−1の医療器具保持装置。
(Appendix 2-2)
The medical instrument holding device according to appendix 2-1, wherein the medical instrument position parameter held by the holding means is a posture of the medical instrument.

(付記項2−3)
前記保持手段によって保持される医療器具位置パラメーターは、医療器具の位置である事を特徴とする付記項2−1の医療器具保持装置。
(Appendix 2-3)
The medical instrument holding device according to appendix 2-1, wherein the medical instrument position parameter held by the holding means is a position of the medical instrument.

(付記項2−4)
医療器具を保持するための保持部と、
前記医療器具を所望の空間に固定配置するための複数の関節及び複数のアーム部を有する医療器具保持装置と、
前記医療器具の相対位置及び前記アーム部の姿勢を検出する位置検出手段において、
前記医療器具保持装置は少なくとも1つの伸縮可能な伸縮アーム部と、
前記位置検出手段に基づき、前記関節の回転量及び伸縮アーム部の伸縮量を演算する演算部と、
前記演算結果に基づき各関節及び伸縮アームを駆動制御する制御部と
を有することを特徴とする医療器具保持装置。
(Appendix 2-4)
A holding part for holding the medical device;
A medical instrument holding device having a plurality of joints and a plurality of arms for fixedly arranging the medical instrument in a desired space;
In the position detection means for detecting the relative position of the medical instrument and the posture of the arm part,
The medical device holding device includes at least one extendable telescopic arm portion;
Based on the position detection means, a calculation unit for calculating the rotation amount of the joint and the expansion / contraction amount of the expansion / contraction arm unit,
A medical device holding apparatus comprising: a control unit that drives and controls each joint and the telescopic arm based on the calculation result.

(付記項2−5)
前記演算部は医療器具の位置及び姿勢を不変とした前記関節の回転量及び伸縮アームの伸縮量を演算することを特徴とする付記項2−4記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-5)
The medical instrument holding device according to appendix 2-4, wherein the calculation unit calculates the rotation amount of the joint and the expansion / contraction amount of the expansion / contraction arm with the position and posture of the medical instrument unchanged.

(付記項2−6)
前記医療器具保持装置はカウンターバランス式であることを特徴とする付記項2−4又は2−5記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-6)
The medical instrument holding device according to Additional Item 2-4 or 2-5, wherein the medical instrument holding device is a counterbalance type.

(付記項2−7)
前記カウンターバランス式の医療器具保持装置はバランスアーム部の伸縮と連動して、バランスを連動制御することを特徴とする付記項2−6記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-7)
The medical device holding device according to Additional Item 2-6, wherein the counterbalance type medical device holding device controls the balance in conjunction with expansion and contraction of the balance arm portion.

(付記項2−8)
前記医療器具は内視鏡であることを特徴とする付記項2−4〜2−7記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-8)
The medical instrument holding device according to any one of additional items 2-4 to 2-7, wherein the medical instrument is an endoscope.

(付記項2−9)
前記医療器具保持装置はその保持部に少なくとも前記内視鏡の観察光学系と接続される結像レンズ及び撮像素子を備え、内視鏡と着脱可能に構成されていることを特徴とする付記項2−8記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-9)
The medical instrument holding device includes an imaging lens and an imaging element connected to at least the observation optical system of the endoscope, and is configured to be detachable from the endoscope. The medical instrument holding device according to 2-8.

(付記項2−10)
前記演算部は内視鏡の姿勢を不変とし、スコープ方向の移動制御を行うことを特徴とする付記項2−8、2−9記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-10)
The medical instrument holding device according to any one of appendices 2-8 and 2-9, wherein the calculation unit performs movement control in a scope direction with an endoscope posture unchanged.

(付記項2−11)
前記演算部は事前に記録された医療器具の先端の位置に基づき、前記関節の回転量及び伸縮アームの伸縮量を演算することを特徴とする付記10記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-11)
The medical instrument holding device according to appendix 10, wherein the calculation unit calculates the rotation amount of the joint and the expansion / contraction amount of the telescopic arm based on the position of the tip of the medical instrument recorded in advance.

(付記項2−12)
前記医療器具保持装置は前記複数の関節及び複数のアームを制御するための入力手段を備えることを特徴とする付記項2−4〜2−11記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-12)
The medical instrument holding apparatus according to any one of additional items 2-4 to 2-11, wherein the medical instrument holding apparatus includes input means for controlling the plurality of joints and the plurality of arms.

(付記項2−13)
前記演算部は記録手段を備えることを特徴とする付記項2−4〜2−12記載の医療器具保持装置。
(Appendix 2-13)
The medical instrument holding device according to any one of items 2-4 to 2-12, wherein the calculation unit includes a recording unit.

手術時間を短縮して術者の疲労及び患者の負担を軽減することが可能な、医療器具を術部に対して所望の位置に移動及び固定する医療器具保持装置及び医療器具保持システムを提供する。   Provided are a medical instrument holding device and a medical instrument holding system for moving and fixing a medical instrument to a desired position with respect to an operation part, which can reduce an operator's fatigue and a burden on a patient by shortening an operation time. .

本発明の第1実施形態の医療器具保持システムの全体の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the whole medical device holding | maintenance system of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の医療器具保持装置の第1乃至第7の関節部及び第1及び第2の伸縮部を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the 1st thru | or 7th joint part and 1st and 2nd expansion-contraction part of the medical device holding | maintenance apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の医療器具保持装置の第3のアームを示す図。The figure which shows the 3rd arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の医療器具保持装置の第5のアームを示す図。The figure which shows the 5th arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の医療器具保持装置の制御系の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the control system of the medical device holding | maintenance apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の医療器具保持装置のアーム部の配置の変化を示す図。The figure which shows the change of arrangement | positioning of the arm part of the medical device holding | maintenance apparatus of 1st Embodiment of this invention. 図6と同様な図。The same figure as FIG. 本発明の第2実施形態の医療器具保持システムの全体の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the whole medical device holding | maintenance system of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の医療器具保持装置の第1のアームを示す図。The figure which shows the 1st arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の医療器具保持装置の制御系の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the control system of the medical device holding | maintenance apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の医療器具保持装置のアーム部の配置の変化を示す図。The figure which shows the change of arrangement | positioning of the arm part of the medical device holding | maintenance apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の医療器具保持システムの全体の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the whole medical device holding | maintenance system of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の医療器具保持システムの硬性鏡及び撮像ユニットを示す図。The figure which shows the rigid endoscope and imaging unit of the medical device holding | maintenance system of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の医療器具保持装置のアーム部の配置の変化を示す図。The figure which shows the change of arrangement | positioning of the arm part of the medical device holding | maintenance apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 図14と同様な図。The same figure as FIG. 本発明の第4実施形態の医療器具保持システムの全体の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the whole medical device holding | maintenance system of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の第1乃至第7の関節部及び第1乃至第4の伸縮部を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the 1st thru | or 7th joint part and the 1st thru | or 4th expansion-contraction part of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の複数のアームを示す正面図。The front view which shows the some arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の第3のアームを示す図。The figure which shows the 3rd arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の第4乃至第6のアームを示す図。The figure which shows the 4th thru | or 6th arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の第5乃至第7のアームを示す図。The figure which shows the 5th thru | or 7th arm of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の第6のアーム及びカウンターバランス部を示す図。The figure which shows the 6th arm and counterbalance part of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置の制御系の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the control system of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の医療器具保持装置のアーム部の配置の変化を示す図。The figure which shows the change of arrangement | positioning of the arm part of the medical device holding | maintenance apparatus of 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…医療器具保持装置、36…アーム部、38…医療器具、40…保持部、60,68,76,84,92,100,108,122,144,164…検知手段、62,70,78,86,94,102,110,120,142,160,166…駆動制御手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Medical instrument holding device, 36 ... Arm part, 38 ... Medical instrument, 40 ... Holding part, 60, 68, 76, 84, 92, 100, 108, 122, 144, 164 ... Detection means, 62, 70, 78 , 86, 94, 102, 110, 120, 142, 160, 166... Drive control means.

Claims (8)

光軸を備える観察光学系を有する医療器具を保持する保持部と、
前記保持部を所望の位置に移動及び固定するアーム部と、
前記医療器具の光軸の姿勢を示す光軸パラメーターを検知する検知手段と、
前記アーム部を駆動して、前記光軸パラメーターを一定に保持しつつ前記医療器具を光軸方向に移動させる駆動制御手段と、
を具備することを特徴とする医療器具保持装置。
A holding unit for holding a medical instrument having an observation optical system including an optical axis ;
An arm part for moving and fixing the holding part to a desired position;
Detecting means for detecting an optical axis parameter indicating the attitude of the optical axis of the medical instrument ;
Drive control means for driving the arm unit and moving the medical instrument in the optical axis direction while maintaining the optical axis parameter constant;
A medical instrument holding device comprising:
前記医療器具は、内視鏡であり、  The medical instrument is an endoscope;
前記保持部は、撮像ユニットを有し、  The holding unit has an imaging unit,
前記撮像ユニットは、前記内視鏡が着脱され、前記内視鏡が装着されている場合に前記内視鏡の光軸と略一致する光軸を備え、前記内視鏡が装着されている場合には前記内視鏡によって得られた観察画像を撮像して術部内の観察を行うと共に、前記内視鏡が取り外されている場合には術部周辺のマクロ観察を行う、  The imaging unit includes an optical axis that substantially matches the optical axis of the endoscope when the endoscope is attached and detached and the endoscope is attached, and the endoscope is attached To take an observation image obtained by the endoscope and perform observation inside the surgical site, and when the endoscope is removed, perform macro observation around the surgical site,
ことを特徴とする請求項1に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding device according to claim 1, wherein
前記検知手段は、前記撮像ユニットの焦点位置を示す焦点パラメーターを検知し、  The detecting means detects a focus parameter indicating a focus position of the imaging unit;
前記駆動制御手段は、前記アーム部を駆動して、前記焦点パラメーターを一定に保持しつつ前記撮像ユニットを移動させる、  The drive control means drives the arm unit to move the imaging unit while keeping the focus parameter constant.
ことを特徴とする請求項2に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding device according to claim 2, wherein
前記アーム部の配置は、変化可能であり、  The arrangement of the arm portion can be changed,
前記検知手段は、前記医療器具の位置及び姿勢を示す位置及び姿勢パラメーターを検知し、  The detection means detects a position and posture parameter indicating a position and posture of the medical instrument,
前記駆動制御手段は、前記アーム部を駆動して、前記位置及び姿勢パラメーターを一定に保持しつつ前記アーム部の配置を変化させる、  The drive control means drives the arm unit to change the arrangement of the arm unit while maintaining the position and posture parameters constant.
ことを特徴とする請求項1に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding device according to claim 1, wherein
前記アーム部は、複数のアームであって、前記複数のアームの内の先端のアームに前記保持部が設けられている、複数のアームと、両前記アームを相対的に回動又は回転可能に互いに接続している関節部と、少なくとも1つの前記アームに設けられ当該アームを伸縮可能な伸縮部と、を有し、  The arm portion is a plurality of arms, and the holding portion is provided at a tip arm of the plurality of arms, and the plurality of arms and the both arms can be rotated or rotated relatively. A joint portion connected to each other, and an expansion / contraction portion provided on at least one of the arms and capable of expanding and contracting the arm,
前記医療器具保持装置は、前記アーム部を解除状態と固定状態との間で切替操作するための切替操作部と、前記アーム部を駆動操作するための駆動操作部と、を更に具備し、  The medical instrument holding device further includes a switching operation unit for switching the arm unit between a released state and a fixed state, and a drive operation unit for driving the arm unit,
前記駆動制御手段は、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームを相対的に回動又は回転可能とする解除状態と両前記アームを相対的に回動又は回転不能とする固定状態との間で切替可能な関節制動部と、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームを相対的に回動又は回転作動可能な関節駆動部と、前記伸縮部に設けられ当該伸縮部が設けられている前記アームを伸縮作動可能な伸縮駆動部と、前記切替操作部への操作に従って、前記関節制動部を解除状態と固定状態との間で切り替えて前記アーム部を解除状態と固定状態との間で切り替え、前記駆動操作部への操作に従って、前記関節駆動部を駆動して両前記アームを相対的に回動又は回転作動させると共に前記伸縮駆動部を駆動して前記アームを伸縮作動させて、前記パラメーターを一定に保持しつつ前記アーム部を駆動する、制御部と、を有する、  The drive control means includes a release state in which both the arms provided in the joint portion and connected to each other via the joint portion can be rotated or rotated relative to each other, and both the arms are relatively rotated or rotated. A joint braking portion that can be switched between a fixed state in which rotation is impossible, and a joint that is provided in the joint portion and is capable of relatively rotating or rotating both the arms connected to each other via the joint portion. A drive unit, an expansion / contraction drive unit provided in the expansion / contraction unit and capable of extending / contracting the arm provided with the expansion / contraction unit, and the joint braking unit in a released state and a fixed state in accordance with an operation to the switching operation unit. The arm unit is switched between a released state and a fixed state by switching between the two, and the joint driving unit is driven to relatively rotate or rotate both the arms according to the operation to the driving operation unit. With expansion and contraction By driving the moving portion by elastic actuating the arm, for driving the arm portion while holding the parameters constant, has a control unit, a
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding device according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記検知手段は、前記関節部に設けられ当該関節部を介して互いに接続されている両前記アームの相対的な回動又は回転量を検知する回動又は回転量検知部と、前記伸縮部に設けられ当該伸縮部が設けられている前記アームの伸縮量を検知する伸縮量検知部と、前記回動又は回転量検知部によって検知された前記回動又は回転量並びに前記伸縮量検知部によって検知された前記伸縮量に基づいて前記パラメーターを算出する演算部と、を有し、  The detection means includes a rotation or rotation amount detection unit that detects a relative rotation or rotation amount of the arms that are provided in the joint unit and are connected to each other via the joint unit, and a telescopic unit. Detected by the expansion / contraction amount detection unit that detects the expansion / contraction amount of the arm provided with the expansion / contraction unit, the rotation or rotation amount detected by the rotation or rotation amount detection unit, and the expansion / contraction amount detection unit A calculation unit that calculates the parameter based on the amount of expansion / contraction performed,
前記制御部は、前記駆動操作部への操作に基づき前記パラメーターを一定に保持したまま前記アーム部を駆動させるような前記回動又は回転量並びに前記伸縮量を算出する、  The control unit calculates the rotation or rotation amount and the expansion / contraction amount so as to drive the arm unit while keeping the parameter constant based on an operation to the drive operation unit.
ことを特徴とする請求項5に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding device according to claim 5, wherein
前記医療器具保持装置はカウンターバランス部をさらに具備し、  The medical instrument holding device further includes a counter balance unit,
前記カウンターバランス部は、前記アーム部に対して移動可能に前記アーム部に接続されているカウンターウエイトと、前記アーム部に対して前記カウンターウエイトを移動させるウエイト駆動部と、を有し、  The counter balance unit includes a counter weight connected to the arm unit so as to be movable with respect to the arm unit, and a weight driving unit that moves the counter weight with respect to the arm unit,
前記制御部は、前記伸縮部が伸縮作動された場合には、前記ウエイト駆動部を駆動させて前記アーム部に対して前記カウンターウエイトを移動させて、前記医療器具保持装置のバランスを保持する、  The control unit drives the weight driving unit to move the counterweight with respect to the arm unit when the expansion / contraction unit is expanded / contracted to maintain the balance of the medical device holding device,
ことを特徴とする請求項6に記載の医療器具保持装置。  The medical instrument holding apparatus according to claim 6, wherein
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の医療器具保持装置と、  The medical instrument holding device according to any one of claims 1 to 7,
前記医療器具と、  The medical device;
を具備することを特徴とする医療器具保持システム。  A medical device holding system comprising:
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