JP4656700B2

JP4656700B2 - 内視鏡外科手術システム

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Publication number: JP4656700B2
Application number: JP2000210420A
Authority: JP
Inventors: 俊一郎 ▲高▼橋; 浩二安永
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP2002017752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内視鏡下で外科的処置を行なう、内視鏡外科手術システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、開腹、開胸等を行なう外科手術に比べて患者への侵襲が小さいいわゆる内視鏡外科手術が盛んに行なわれている。特に腹腔鏡下外科手術は広く行なわれている。
【０００３】
この内視鏡下外科手術は、内視鏡により得られる観察視野をＴＶモニターに映し出し、この画面を見ながら処置具を操作して患部の摘出等が行われる。この際、内視鏡は専用の内視鏡支持装置にまた処置具は手で保持するか専用の支持装置より固定支持されており、内視鏡の視野の移動は、内視鏡支持装置を移動操作し内視鏡全体の移動により行なわれている。この内視鏡支持装置の移動を電動で行なうものとして以下のものが開示されている。
【０００４】
特開平１０−１１８０１５号公報には、処置具に内視鏡の視野変更操作を支持する操作スイッチを接続した内視鏡下外科手術システムが開示されている。
【０００５】
ＵＰＳ５８１５６４０には、フットスイッチにより内視鏡を移動させる装置が開示されている。また、内視鏡本体を移動せずに視野のみを移動するものとして特開平１０−１１８００６号公報には、ＣＣＤ（固体撮像素子）を光軸方向と直交する方向に移動するＣＣＤ移動機構を内蔵した装置が開示されている。
【０００６】
内視鏡下で外科手術を行う際には、始めに処置の妨げにならず手術部位が見やすい角度、位置に内視鏡を内視鏡支持装置にて固定する。次に内視鏡から得られた手術部位のモニター像を観察しながら処置具を操作して患部の摘出などが行われる。このとき処置具を持ったままで観察視野から外れそうになった手術部位のモニター像をフットスイッチや処置具に取り付いたハンドスイッチで移動、変倍する必要がある。
【０００７】
また患部の摘出などは、広範囲、患部周辺の臓器などの裏側などブラインド部にわたることが多く、このとき内視鏡を大きく動かし、観察角度や位置を変更する必要があり、体腔内で自在に内視鏡を動かせることが望まれている。
【０００８】
この際、内視鏡を術者が手で動かして得られる抵抗力や触感の情報が大きな役目を果たす。つまり、術者は長年の経験で目では見えない内部の臓器などの情報が頭にインプットされており、内視鏡を伝達して得られる感覚の情報をもとに内部の重要な臓器などに障害を与えないように細心の注意を払いながら手術を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−１１８０１５号公報の処置具の操作スイッチは、処置具を患部の処置に応じ自在に移動した場合にスイッチの操作方向と視野移動方向が一致しない。また、操作時に処置具を持つ手の握り替えまたは指の移動など煩わしく、処置具の握り部の大型化、重量増を招き操作性を損ねるばかりでなく、術者の利き手、手の大きさなど個人差により、すべての医師が満足できる操作性は得られない。
【００１０】
また、ＵＳＰ５８１５６４０のフットスイッチの使用においては、手術中には、エネルギー処置具等の多数のフットスイッチが床におかれており、フットスイッチを増やすことは邪魔になるばかりでなく、誤って違うスイッチを操作しないように注意が必要であり、素早い操作が行なえない。また、足で操作を行なうため、手での入力に比べ微妙な視野の調整が必要である。
【００１１】
さらに、ＵＳＰ５８１５６４０記載の視野移動時は、内視鏡本体を電動で移動するものであるが、内視鏡を伝わって得られる触感や圧力などの体腔内臓器などの情報を得られないため、作業をより慎重に行なわなければならず素早い操作が行なえない。また、腹壁の挿入点を中心とした傾斜と内視鏡の伸縮の組み合わせによる視野移動では、患部を様々な角度から観察できることができない。
【００１２】
また、特開平１０−１１８００６号公報の視野移動装置は、内視鏡本体は移動しないため迅速な視野移動が可能であるが、画像を取り込める範囲が狭く、大きな視野移動ができない。また、この視野移動は平面的な視野移動であり、患部を様々な角度から観察できることができない。これらにより、術者の疲労の増大および手術時間の延長を招いていた。
【００１３】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、術者の個人差の影響を受けず容易かつ迅速に内視鏡の視野を移動、変倍できる操作性の良い内視鏡手術システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、体腔内に挿入され体腔内を撮像する内視鏡と、この内視鏡の観察像を表示する表示装置と、前記内視鏡の観察視野の移動及び変倍などを行なう視野変更手段と、前記体腔内に挿入して患部の摘出などを行なう処置具と、前記処置具を保持する処置具保持装置とを備えた内視鏡外科手術システムにおいて、
前記処置具保持装置に設けられ、前記処置具保持装置に保持した状態の前記処置具に加えられた力の向きを検出するための検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記処置具に加えられた力に応じて前記視野変更手段を駆動する制御手段と、
を具備したことを特徴とする。
【００１６】
請求項１の構成によれば、表示装置に映し出された内視鏡の観察視野を移動させたい方向に処置具保持装置に保持された処置具を動かすことにより、入力手段は処置具の処置具保持装置に対する押圧方向を検出し、内視鏡の視野変更手段を駆動することにより、観察視野を所望の位置、倍率に変更できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は内視鏡外科手術システムの概略構成図、図２は検出手段の斜視図、図３は同じく縦断側面図である。
【００２０】
図１は患者の腹壁１の内側の体腔２には気腹針（図示せず）が刺入され、この気腹針により、体腔２内に炭酸ガスが送り込まれて膨張（気腹）されている状態を示す。３は体腔２の内側臓器などの生体組織の表面にできた患部で、本実施形態の内視鏡外科手術システムでこの患部３の摘出などの処置が行なわれるようになっている。
【００２１】
さらに、腹壁１には第１のトラカール４及び第２のトラカール５がそれぞれ異なる場所から差し込まれている。そして第１のトラカール４の孔内には摘出などの処置を行なう処置具６が処置具保持装置８に固定保持されて挿入され、第２のトラカール５の孔内には腹腔鏡である内視鏡７が視野変更手段である３次元マニピュレータ９を使用した内視鏡保持装置１４によって固定保持されて挿入されている。なお、この３次元マニピュレータ９には回転制御される複数の関節からなる保持アーム部９ａが設けられている。
【００２２】
また、処置具６の処置具保持装置８の連結部には処置具６に加えられた力の方向を検出するための検出手段１１が設けられている。内視鏡７にはズーム機能付きのＴＶカメラ１２が取付けられており、図示しないコントローラによりモニター（表示装置）１３に体腔内の情報が映し出されている。制御手段１５は、処置具６が処置具６のシャフト部１０の軸線に対し垂直方向に動かされた際に、検出手段１１により得られる処置具６に加えられた力の方向と同一の方向に内視鏡７の観察方向が移動するように保持アーム部９ａを駆動させるべく３次元マニュピレータ９を制御する。さらに、検出手段１１は、図示しないフットスイッチやハンドスイッチにより制御手段１５への信号をＯＮ、ＯＦＦ状態に切換え可能になっている。
【００２３】
図２及び図３は処置具６に設けられた検出手段１１の詳細を示した図である。
検出手段１１は、処置具６のシャフト部１０と一体で移動するスイッチ入力部１８がバネ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄにより処置具保持装置８に接続固定されるリング状の保持部１６のほぼ中心位置に空間的に保持されるように構成されている。
【００２４】
また、保持部１６にはスイッチ入力部１８とほぼ均等な空間を有しほぼ等分な円周方向に第１のスイッチ１７ａ、第２スイッチ１７ｂ、第３スイッチ１７ｃ、第４スイッチ１７ｄが配設されている。図３は、図２に示された軸線Ａ−Ａの断面図を示したものである。スイッチ入力部１８にはフランジ部１９が設けられ、このフランジ部１９を挟んで保持部１６の内壁には処置具６のシャフト１０の軸方向に視野を拡大、縮小するためのスイッチ１７ｅ、１７ｆが配設されている。
【００２５】
次に本実施形態の作用について説明する。、
まず、術者が内視鏡７による観察下で処置具６を体腔２に挿入し、処置を行なうときにその処置部の映像は内視鏡７とＴＶカメラ１２とによって検出される。
さらにこの映像はモニター１３に映し出される。
【００２６】
観察像を移動させたい場合、図示しないフットスイッチやハンドスイッチで検出手段１１をＯＮ状態にし、処置具６のシャフト１０に直交する平面内で移動することによりバネ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの均衡が崩れ処置具６のシャフト部１０と一体で動くスイッチ入力部１８がスイッチ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄのいずれか１つまたは２つをＯＮ状態にする。
【００２７】
ここで、ＯＮ状態の信号はスイッチからのケーブル及び制御手段１５を経て内視鏡保持装置１４の３次元マニピュレータ９に入力される。この３次元マニピュレータ９により保持アーム部９ａの複数の関節が回転制御され内視鏡７が移動し観察視野を移動する。このとき、制御手段１５により、術者から見たモニター１３に映し出された観察視野移動方向と処置具６に力を加える向きとは一致する。
【００２８】
同様に、処置具６のシャフト１４を前後方向に移動することにより、フランジ部１８によってスイッチ１７ｅ、１７ｆが入力され視野を拡大または縮小することができる。
【００２９】
例えば、モニター１３に映し出された視察像に対して、右方向入力スイッチ１７ａ、左方向入力スイッチ１７ｂ、上方向スイッチ１７ｃ、下方向入力スイッチ１７ｄと視野移動方向を術前に決定し、また観察像の拡大入力スイッチ１７ｅ、縮小入力スイッチ１７ｆに決定し、制御手段１５を設定しておく。
【００３０】
術者は、処置開始前に配置した内視鏡７のモニター１３に映し出された観察像を確認しながら患部３の処置を処置具６にて行なう。このとき、患部３が広範囲にわたったり、別の観察位置を確認する場合にはモニター１３に映し出された観察像を移動する必要がある。
【００３１】
ここで、検出手段１１をＯＮ状態に設定し、例えば観察像を右方向に移動しようとしたとき処置具６を右方向に移動することによりシャフト１０と一体で移動するスイッチ入力部１８が移動し、スイッチ１７ａを押し付け、制御手段１５に信号を入力し、制御手段１５からマニピュレータ９に入力され、内視鏡保持装置１４の保持アーム部９ａの複数の関節が回転制御されて右方向に内視鏡７が移動する。
【００３２】
次に視野を拡大したい場合、処置具６をシャフト１０の軸に沿って術者側に引っ張ることによりスイッチ入力部１６が移動してスイッチ１７ｅをＯＮ状態にして制御手段１５に信号が入力され、ＴＶカメラ１２の図示しないコントローラに入力され視野を拡大する。これらの視野移動及び視野変倍操作は、処置具６のシャフト１４と垂直に交わる平面内に移動する視野移動と処置具６のシャフト１４の軸方向に移動させる視野変倍を同時に行なう場合もある。
【００３３】
本実施形態によれば、次の効果がある。
【００３４】
ａ．処置具を持ったまま且つ握り換えることなく、術者の個人差の影響を受けず容易かつ迅速に微少な範囲の視野移動及び変倍（拡大縮小）操作をおこなえる。
【００３５】
ｂ．処置具を移動させる方向と観察像の方向が一致しており、術者が混乱せず迅速な視野移動が可能である。
【００３６】
ｃ．処置具に視野変更手段を駆動する入力手段を有しているため、処置具の握り部を小型にでき操作性が良く、一般的な処置具保持装置に取り付けることにより視野変更が可能である。
【００３７】
図４〜図６は第２の実施形態を示す内視鏡外科手術システムであり、第１の実施形態と同一の構成及び作用については同一の番号を付記し説明は省略する。
【００３８】
図４は、内視鏡外科手術システムの概略を示した図である。腹壁１には第１のトラカール４及び第２のトラカール５がそれぞれ異なる場所から差し込まれている。そして第１のトラカール４の孔内には摘出などの処置を行なう処置具２６が処置具保持装置２０に固定保持されて挿入され、第２のトラカール５の孔内には腹腔鏡である内視鏡２１がバネ３３を介して回動自在に内視鏡支持装置２２により空間的に保持されている。なお、内視鏡２１は、対物レンズ２８、撮像素子２７及び変倍レンズ２９を有している。
【００３９】
撮像素子２７には、図示しないモーターなどの駆動素子を用いて視野移動できる公知の撮像素子２７駆動機構が具備されており、変倍レンズ２９には、図示しないモーターなどの駆動素子によるズーム機構が具備されている。また、内視鏡２１は体腔２の中で視野移動及び観察角度変更を任意に行われるよう第１の関節３０及び第２の関節３１を有し、撮像部３２が移動可能に構成されている。
【００４０】
さらに内視鏡２１は、内視鏡２１の体腔２での動きを体腔外に伝達する運動機構２３を経て運動体２４と等価な動きをするようになっている。また、処置具保持装置２０の処置具２６のシャフト部２５との連結部には制御手段１５を介して撮像素子２７駆動機構を駆動するための検出手段５３が設けられている。
【００４１】
図５は処置具保持装置２０に設けられた検出手段５３の詳細を示した図である。検出手段５３は、処置具２６のシャフト部２５を固定し処置具２６を空間的に保持する。検出手段５３には、ベースリング５３ａと、このベースリング５３ａの中央部位に配設された小径な中心円盤５３ｂと、この中心円盤５３ｂとベースリング５３ａとの間に架設された４つの薄板部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄとが設けられている。
【００４２】
また、中心円板５３ｂにシャフト部２５が固定されている。さらに、各薄板部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄと中心円盤５３ｂとの間の連結部には歪みゲージ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄがそれぞれ貼られている。
【００４３】
そして、処置具２６のシャフト部２５に力を加えることにより、薄板部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが弾性変形し、この変形に応じて出力される各歪みゲージ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄからの出力信号を測定することによって、処置具２６に加わった力を検知するようになっている。すなわち、処置具２６のシャフト部２５に図５の矢印Ｚ₁，Ｚ₂、Ｘ₁，Ｘ₂、Ｙ₁（紙面の手前側），Ｙ₂（紙面の向こう側）の各方向の力を加えたときに、それぞれの力に応じた信号が出力されるようになっている。
【００４４】
例えば、処置具２６に図５中の矢印Ｚ₁に示すように左方向に引っ張る力が加わると４枚の歪みゲージ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄからは伸びの信号が出力される。さらに、処置具２６に図５中の矢印Ｚ₂に示すように右方向に押し込む力が加わると４枚の歪みゲージ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄからは縮みの信号が出力される。また、処置具２６上向きの力が加わると歪みゲージ６２ｂからは縮みの信号が出力され、歪みゲージ６２ｄからは伸びの信号が出力される。
【００４５】
また、検出手段５３は制御手段１５に接続されている。そして、４枚の歪みゲージ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄからの出力信号は、制御手段１５に送られ、ここでその信号を解析することによって、処置具２６にどちらの方向にどれだけの大きさの操作力が加わったかを検出するようになっている。
【００４６】
従って、処置具２６に図中Ｘ１，Ｘ２、Ｙ１，Ｙ２の力を加えた場合、検出手段５３からの信号は、制御手段１５を経て公知の撮像素子２７駆動機構を所望の方向に移動するようになっている。また、処置具２６に図中Ｚ１，Ｚ２の力を加えた場合、制御手段１５を通った信号は、図示しない公知のズーム機構により変倍レンズ２９を所望の方向に移動するようになっている。つまり、処置具２６に力を加えるとモニター１３に映し出された画像が、処置具２６に加えた力の方向に対応し移動及び拡大、縮小などの視野変更を行なえるようになっている。また、検出手段５３のＯＮ状態及びＯＦＦ状態への切換えは図示しないフットスイッチやハンドスイッチでおこなえるようになっている。
【００４７】
図６に従い内視鏡２１及び内視鏡支持装置２２及び運動機構２３及び運動体２４の詳細を説明する。
【００４８】
内視鏡２１の第１の関節３０及び第２の関節３１は、撮像部３２と一体で変位する第１リンク３４と第１リンク３４と常に平行で変位する第２リンク３５と、第３リンク３６と第３リンク３６と平行移動する第４リンク３７と、軸３８ａ〜３８ｄで構成される平行リンクから構成されている。
【００４９】
すなわち第１の関節３０は軸３８ｃ、第２の関節３１は軸３８ｄからなり、軸３８ｄは回転体３９に固定されている。運動機構２３は、内視鏡支持装置２２との接続部の嵌合孔２２ａにバネ３３を介して挿入される嵌合軸部３９ａを有した回転体３９と、回転体３９に内蔵され軸３８ａに回動自在に連結されている第５リンク４０と、回転体３９に内蔵され第４リンク３７の撮像部３２とは逆側に設けられた軸４２に回動自在に連結された第６リンク４１とから構成されている。
【００５０】
そして、第５リンク４０と第６リンク４１は図６の紙面手前及び奥方向で位置がずれているため干渉しないようになっている。運動体２４は、撮像部３２と全く同一形状からなる操作部４９と一体で変位する第１リンク３４と全く同一の形状の第７リンク４３と、第７リンク４３と常に平行で変位する第２リンク３５と全く同一形状の第８リンク４４と、第３リンク３６と全く同一形状の第９リンク４５と第９リンク４５と平行移動する第４リンク３７と全く同一形状の第１０リンクと、軸３８ａ〜３８ｄに相対する軸４７ａ〜４７ｄとで平行リンクが構成されている。
【００５１】
ここで、軸４７ｄは回転体３９に固定され、前記平行リンクの運動を規制している。また、軸４７ａには第５リンク４０が回動自在に連結されており軸３８ａの移動軌跡と全く等価な変位を示すようになっている。更に、第１０リンク４６には軸４８が固定されており軸４８に回動自在に第６リンク４１が回動自在に連結されており、軸４８は軸４２と全く等価な変位で移動することになる。従って、内視鏡２１の平行リンクと運動体２４の平行リンクは同一形状であり、常に同一傾斜角度を有しており、撮像部３２の図中Ａ１方向の傾斜は操作部４９の図中Ａ２方向の傾斜と全く同一の移動軌跡を示す。
【００５２】
バネ３３は、内視鏡部２１と運動機構２３と運動体２４の重量の和を重力方向に保持し、図中Ｂ方向の変位に追従し中立を保ち空間的に保持できるようバネ定数などが設定されている。
【００５３】
さらに、内視鏡支持装置２２の嵌合孔２２ａに挿入された回転体３９ａの嵌合軸部３９ａが図中Ｃ方向に回転可能になっている。
【００５４】
従って、図中平行リンクとＢ、Ｃの方向の変位を組合せることにより、任意の視野移動が可能である。また、操作部４９と体腔２内の撮像部３２が全く等価な動きをするようになっている。
【００５５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００５６】
はじめに術者は図４に示されたように処置具２６及び内視鏡２１をそれぞれトラカール４及び５を介して体腔２内に挿入し、患部３にアプローチし易い位置に内視鏡２１及び処置具２６をそれぞれ複数の関節を有し自在に移動固定の可能な内視鏡支持装置２２及び処置具保持装置２０にて設置する。
【００５７】
ここで内視鏡２１にて得られた患部３の映像をモニター１３にて観察しながら処置具２６にて摘出などの処置を行なう。このとき術者は、処置が進むにつれてモニター１３の中心から外れていく微少な視野変更や視野の拡大縮小と、別の患部の観察や観察角度を変更するなど大きく内視鏡２６を動かす視野変更の２つの使い方が存在する。
【００５８】
処置を行いながら微少な視野移動や視野拡大縮小を行なう場合、フットスイッチやハンドスイッチにより検出手段５３をＯＮ状態にし、処置具２６を視野変更したい方向に力を加えることにより、処置具保持装置２０の処置具２６連結部近傍に配設された検出手段５３から発せられたスイッチ信号が、制御手段１５を介して内視鏡２１の撮像部３２に配設された図示しない撮像素子２７駆動機構に入力される。
【００５９】
撮像素子２７駆動機構によって撮像素子２７を移動することにより微少な視野移動を行なう。また同様に変倍レンズ２９を駆動することにより視野の拡大及び縮小を行なう。
【００６０】
例えば、現在観察している観察視野の中心を右側に微少な範囲移動する場合を以下に記す。
【００６１】
図５中に示されたＸ１，Ｘ２、Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２はそれぞれ視野変更の右側移動、左側移動、上測移動、下測移動、ズームＵＰ、ズームＤＯＷＮに対応するよう制御手段１５の設定されている。処置具２６をＸ１方向に力を加えると、処置具２６のシャフト部２５と一体で移動する中心円板５３ｂに同様の力が加わる。
【００６２】
従って、処置具保持装置２０により空間的に固定保持されている検出手段５３のベースリング５３ａに対して薄板部６１ａ、６１ｄが弾性変形し、歪みゲージ６２ａは縮みの信号が出力され、歪みゲージ６２ｄからは伸びの信号が出力され、図示しない検出手段５３からの信号は制御手段１５を介して撮像素子２７駆動機構にて撮像素子２７を所望の方向に移動することにより、ＴＶモニター上の観察範囲を右側に移動する。
【００６３】
次に大きく視野を移動させたり観察角度を変更するなど処置を中断し、内視鏡２１を移動させる場合について説明する。
【００６４】
例えば、図６に示すように内視鏡２１の撮像部３２を用いて患部３のＯ１点を視野中心に観察している場合、Ｏ２点が患部３の陰になって観察できない。このような場合、術者は内視鏡２１の撮像部３２を図中２点鎖線の３２ｂ位置に持っていく必要がある。このとき術者は操作部４９を移動して図中４９ａの位置に移動するように、Ｃ方向の単位として１８０度回転し、Ｂ方向の変異としてＢ１方向に移動し、Ａ２の角度を合わせる。これらの操作は、モニター１３上の映像を確認しながら行なう。
【００６５】
つまり図６の紙面上で表現すると、回転軸Ｐに対してＣ方向の回転変位にて患部３の見たい方向を決定し、次に患部３の深度方向の位置及び角度をＢ方向及びＡ２方向の変位の組み合わせで観察位置を合わせる。操作部４９のＡ２方向の変位は、運動体２４の平行リンクと全く同一形状の内視鏡２１の平行リンクを繋ぐ第５リンク４０と第６リンク４１とにより内視鏡２１のＡ１の変位と全く同一となる。また、Ｂ方向の変位は移動後もバネ３３にて手を放しても移動しない。
【００６６】
本実施形態によれば、次の効果がある。
【００６７】
ａ．体腔内の内視鏡と全く同じ大きさ移動をする運動体が体腔外にあり、体腔内での内視鏡の向きや角度などが明確に認識できるため、様々な観察方向からの素早い観察が可能である。
【００６８】
ｂ．患者から離れたところで内視鏡の視野変更操作ができるので、作業空間が確保でき操作性が良い。
【００６９】
ｃ．実際に手で移動させることにより、体腔内部の臓器などに触れている圧力を感じながら移動できる。
【００７０】
図７及び図８は第３の実施形態を示す内視鏡外科手術システムであり、第１及び第２の実施形態と同一の構成及び作用については同一の番号を付記し説明は省略する。
【００７１】
図７は、内視鏡外科手術システムの概略を示した図である。処置具２６を保持する処置具保持装置７１の関節部７１ａ及び７２ｂには各々図示しない公知の電磁ロックが内蔵されており、図示しないフットスイッチやハンドスイッチによりクラッチ解除可能になっている。ここで処置具保持装置７１の処置具位置固定状態またはフリー状態を検知し検出手段５３をＯＮ、ＯＦＦする図示しない制御手段が備えられている。
【００７２】
また、第１の関節３０及び第２の関節３１を有した内視鏡２１は内視鏡支持装置２２にて体腔内に空間的に保持されている。内視鏡支持装置２２には自在に曲げが可能な自在アーム７３を有した指標７２が具備されている。
【００７３】
また、体腔２内の内視鏡２１の動きを体腔外に伝達するために運動機構７６を経て第１の関節７４ａ及び第２の関節７４ｂを有した運動体７４が具備されている。ここで、内視鏡２１の第１のアーム２１ａ及び第２のアーム２１ｂの長さをそれぞれＮ１、Ｎ２とすると、運動体７４の第１のアーム７４ｃ及び第２のアーム７４ｄの長さＳ１、Ｓ２はそれぞれＮ１，Ｎ２の２倍の長さになっている。
【００７４】
更に、運動機構７６には体腔２内での内視鏡２１の移動可能範囲を制限する可動範囲規制手段７８が具備されている。
【００７５】
図８は、運動体７４及び運動機構７６及び可動範囲規制手段７８の詳細を示した図である。
【００７６】
内視鏡２１の第１の関節３０及び第２の関節３１は、撮像部３２と一体で変位する第１リンク３４と第１リンク３４と常に平行で変位する第２リンク３５と、第３リンク３６と第３リンク３６と平行移動する第４リンク３７と、軸３８ａ〜３８ｄとで平行リンクが構成されている。ここで、軸３８ｄは回転体３９に固定されている。
【００７７】
運動機構７６は、内視鏡保持装置２２との接続部の嵌合孔２２ａにバネ３３を介して挿入される嵌合軸部３９ａを有した回転体３９と、回転体３９に内蔵され軸３８ａに回転自在に連結されている第５リンク７８と、回転体３９に内蔵され第４リンク３７の撮像部３２とは逆側に設けられた軸４２に回動自在に連結された第６リンク７９とから構成されている。ここで第５リンク７８と第６リンク７９は図６の紙面手前及び奥方向で位置がずれているため干渉しないようになっている。
【００７８】
運動体７４は、撮像部３２の全長３２ａの２倍の長さからなる操作部８０と、第１リンク３４の軸３８ｃから撮像部３２までの長さ３２ａの２倍の長さの８１ａを有した第７リンク８１と、第２リンク３５と全く同一形状の第８リンク８２と、第３リンク３６の軸３８ａと３８ｂとの間隔の長さ３６ａの２倍の長さの８３ａを有した第９リンク８３と、第４リンク３７の軸３８ｃと軸３８ｄの間隔３７ａの２倍の長さの８４ａを有した第１０リンク８４と、軸３８ａ〜３８ｄに相対する軸８５ａ〜８５ｄとで平行リンクが構成されている。ここで、軸８５ｄは回転体３９に固定されている。また、軸８５ａには第５リンク７８が回動自在に連結されており軸３８ａの移動軌跡と全く等価な軌跡を示すようになっている。
【００７９】
更に、第１０リンク８４には軸８６が固定され軸８６に回動自在に第６リンク７９が回転自在に連結されており、軸８６は軸４２と全く等価な変位で移動する。従って、撮像部３２のＡ１の移動軌跡は操作部４９の図中Ａ２の移動軌跡と傾斜角度は同一の縮小系で示される。
【００８０】
次に可動範囲規制手段７８の構成について説明する。
【００８１】
可動範囲規制手段７８は、体腔２内の内視鏡２１の動きを体腔外に伝達する運動機構２３に内蔵された第５リンク７８及び第６リンク７９から運動体８３と同様な構成で他の場所に導き出されている運動体８８と前記運動体の移動を規制するストッパー８９ａ〜８９ｃで構成されている。
【００８２】
運動体８８の構成については第２の実施形態及び運動体７４と同一の構成であるため説明は省略する。ストッパー８９ａ〜８９ｃはそれぞれに取り付いたツマミ９１ａ〜９１ｃにより枠９０に対してねじ込むことにより位置を移動できるようになっている。ストッパー８９ａ〜８９ｃは、紙面上前後方向にも設けられている。
【００８３】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００８４】
本システムで内視鏡下外科手術を行なう場合、手術を行なう前に患部３の場所を見失わないように体腔外の内視鏡保持装置２２に取り付けられた指標７２を自在に移動可能なアーム７３にて内視鏡２１に対する患部３の位置と同等になるように運動体７４に対しセッティングする。
【００８５】
次に内視鏡２１の移動範囲を制限する目的で可動範囲規制手段７８のツマミ９１ａ〜９１ｃをねじ込み、緩めることによりストッパー８９ａ〜８９ｃを位置を移動させる。このとき運動体８８はストッパー９１ａ〜９１ｃにより移動範囲が制限される。同様に内視鏡２１の体腔２内の移動範囲も制限される。ここでストッパー８９ａ〜８９ｃの位置は、術前に得られた情報をもとに臓器や重要組織に内視鏡２１が触れない位置に設定することにより、手術中に内視鏡２１が不用意に臓器や重要組織に触れないようにする。
【００８６】
次に、内視鏡２１の画像をモニター１３で観察しながら処置を行なう場合、微少な視野の場合には処置具２６に移動させたい方向の力を加えることにより行なうが、患部３が広範囲にわたる場合、処置具２６を移動させる必要がある。このような場合、処置具保持装置７１の関節部７１ａ及び７２ｂの電磁ロックを解除し、所望の位置に処置具２６を移動させる。このとき、検出手段５３に接続されている制御手段７７により処置具保持装置７１の関節部７１ａ及び７２ｂの電磁ロック解除時には検出手段５３の信号はＯＦＦ状態になる。同様に電磁ロック固定時には検出手段５３の信号はＯＮになる。
【００８７】
また、本実施形態においては、構成で述べたように運動体７４の操作部８０は、移動範囲が内視鏡２１の拡大された移動をする。
【００８８】
本実施形態によれば、第２の実施形態の効果に加え、次の効果がある。
【００８９】
ａ．処置具保持装置による処置具の移動時には、視野移動の入力がＯＦＦになるため、フットスイッチやハンドスイッチで都度ＯＮ、ＯＦＦ設定する必要がなく、術者の疲労を軽減し手術時間の短縮になる。
【００９０】
ｂ．内視鏡の視野が狭く患部を見失った場合でも、体腔外の指標があるため短時間で手術部位を探し出せるため、手術時間短縮になる。
【００９１】
ｃ．体腔内の内視鏡の可動範囲を規制することが容易に行なえるため、手術中の迅速な内視鏡の移動が可能となり、術者の疲労を軽減し手術時間の短縮になる。
【００９２】
ｃ．内視鏡の観察部位を移動する場合、内視鏡の移動量が操作部に対して縮小されているため、より細かい視野移動が簡単に行なえ、術者の疲労を軽減し手術時間の短縮になる。
【００９３】
図９及び図１０は第４の実施形態を示し、図９は内視鏡外科手術システムにおける内視鏡９２と内視鏡支持装置９３と体腔内の内視鏡の動きを体腔外へ伝達する運動機構と運動体９４を示した概略図である。
【００９４】
内視鏡９２は第１プーリー９５と一体で回転軸９６を有しており、継ぎ手９７には回転軸９６が嵌合する孔及び第２プーリー９８と一体の第１ギア９９の軸１００が嵌合する孔を有している。第２プーリー９８は第１ギア９９の軸１００に対し同軸上に配置している。更に継ぎ手９７には、第１ギア９９と噛み合い回転自在な第２ギア１０１の軸１０２が嵌合する孔を有しており、運動機構１０３と着脱可能なネジ１２４がねじ込まれる雌ネジ９７ａが設けられている。
【００９５】
運動機構１０３には、第３プーリー１０４と一体で第２ギア１０１と噛み合い回動自在な第３ギア１０５の軸１０６が嵌合する孔、及び運動体９４と一体の第４プーリー１０８の軸１０９が回動自在に嵌合する孔を有している。ここで、第１プーリー９５と第２プーリー９８には第１のタイミングベルトが掛け渡されており、第３プーリー１０４と第４プーリー１０８には第２のタイミングベルト１１０が遊び車１０７ａ〜１０７ｆを介して掛けられている。
【００９６】
ここで、第１プーリー９５と第２プーリー９８と第３プーリー１０４と第４プーリー１０８は同一の歯数を有しており、また第１ギア９９と第３ギア１０５は同一モジュール、同一ピッチ円直径を有しており、第２ギア１０１は第１ギア９９と第３ギア１０５と同一のモジュールを有している。また、運動機構部１０３には、継ぎ手９７に取り付けたときに位置が決定されるように各々嵌合孔１０３ｂと嵌合軸９７ｂが設けられている。ここで、操作部９４の全長９４ａは、内視鏡９２の全長９２ａの１／２になっている。
【００９７】
図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面の拡大図であり、軸１０９に設けられたピン１１１と運動機構１０３に設けられた電磁ブレーキ１１２のアーマチュア１１３に設けられたピン１１４が、関節部の回転ストッパーとなっている。
【００９８】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００９９】
初めに、術者は手術を行なう前に継ぎ手９７と一体になっている内視鏡９２をばね３３を介して内視鏡支持装置９３に取り付け患者の体腔内に挿入する。次に継ぎ手９７の嵌合軸９７ｂに運動機構１０３の嵌合孔１０３ｂを挿入し、ネジ１２４で固定する。このとき、第３のギア１０５と第２のギア１０１が噛み合う。
【０１００】
次に、電磁クラッチ１１２の電源をＯＮ状態にし、術前に得られた情報をもとに体腔内での内視鏡９２の可動範囲の境界部まで運動体９４を移動させ、電磁クラッチ１１２の電源をＯＦＦにする。軸１０９に固定されたピン１１１はアーマーチュア１１３に固定されたピン１１４を介して電磁クラッチ１１２から自在に回転可能になっている。
【０１０１】
アーマーチュア１１３を回転し、電源ＯＦＦに伴いアーマーチュア１１３及び１１４の位置を固定する。本操作は、術前や術中に体腔２内の臓器の抵抗を操作部９４で感じながら慎重におこなっても良い。従って、運動体９４の移動範囲は、ピン１１１とピン１１４の接触により制限される。
【０１０２】
手術場面において、第２及び第３の実施形態と同様に体腔内の内視鏡を操作するために術者は運動体９４を所望の位置に移動する。このとき運動体９４と一体の第４のプーリー１０８が軸１０９を中心に回転運動をし、タイミングベルト１１０が第４のプーリー１０８の回転を第３のプーリー１０４に伝達する。遊び車１０７ａ〜１０７ｆはタイミングベルト１１０の張力を調整しバックラッシのないようにかつ運動機構１０３内の方向を自在に変更し、タイミングベルト１１０の回転を手助けしている。
【０１０３】
第３のプーリー１０４は第３のギア１０５と一体で軸１０６を回転中心に回転し、第２のギア１０１が軸１０２を回転中心に回転する。また、第２のギア１０１の回転は、第１のギア９９に伝達され第２のプーリー９８が軸１００を中心に回転する。第２のプーリー９８の回転はタイミングベルト１１５を経て第１のプーリー９５を回転し、内視鏡９２を移動させる。従って、運動体９４の移動は、体腔内の内視鏡９２の移動と常に等しい角度で移動する。
【０１０４】
ここで、運動体９４の軸１０９からの全長９４ａは、内視鏡９２の軸９６からの全長９２ａの１／２になっているため、運動体９４の移動量Ａ２は、内視鏡９２の移動量Ａ１の縮小系になる。
【０１０５】
本実施形態によれば、次の効果がある。
【０１０６】
ａ．運動機構部と体腔内に挿入する内視鏡とが別体で構成されているため、内視鏡を体腔内に挿入するときの操作が行い易く短時間で作業できる。
【０１０７】
ｂ．術者が内視鏡を操作する運動体が体腔内の内視鏡の縮小系になっているため、小型にでき術者の作業空間が広がる。
【０１０８】
ｃ．可動範囲規制手段に電磁クラッチなどを用いており、ワンタッチで体腔内の内視鏡の移動範囲を制限できるため、術前のセッティングが容易で短時間で行なえる。
【０１０９】
前記各実施形態によれば、次のような構成が得られる。
【０１１０】
（付記１）体腔内に挿入され体腔内を撮像する内視鏡と、この内視鏡の観察像を表示する表示装置と、前記内視鏡の観察視野の移動及び変倍などの視野変更手段と、体腔内に挿入し患部の摘出などを行なう処置具と、前記処置具を保持する処置具保持装置とを備えた内視鏡外科手術システムにおいて、前記処置具に加えられた力を検出するための検出手段を備え、前記検出手段の検出結果に基づき前記視野変更手段が駆動することを特徴とする内視鏡外科手術システム。
【０１１１】
（付記２）体腔内に挿入され体腔内を撮像する内視鏡と、前記内視鏡を支持する内視鏡支持装置とを備えた内視鏡外科手術システムにおいて、前記内視鏡の体腔内の動きを体腔外に伝達する運動機構と、前記運動機構により前記内視鏡と相似な動きをする運動体とを具備したことを特徴とする内視鏡外科手術システム。
【０１１２】
（付記３）前記検出手段が前記処置具に加えられた力の方向を検出し、前記検出手段の検出結果に基づき前記内視鏡の視野変更手段の駆動を制御するための制御手段を備えたことを特徴とする付記１記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１３】
（付記４）前記制御手段は、前記処置具に加えられた力の加圧方向と略同一方向に前記内視鏡の視野状態を変更するべく前記視野状態変更手段を制御することを特徴とする付記１記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１４】
（付記５）前記検出手段は、前記処置具の前記処置具保持装置に対する相対位置を検出する変位検出手段であることを特徴とする付記１記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１５】
（付記６）前記検出手段は、前記処置具の前記処置具保持装置に対する力を検出する力量検出手段であることを特徴とする付記１記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１６】
（付記７）前記検出手段は、前記処置具と前記処置具保持装置との結合部近傍に設けられたことを特徴とする付記１，３，５．６のいずれか一つに記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１７】
（付記８）前記処置具の前記処置具保持装置に対する相対位置を検出する変位検出手段は、前記処置具保持装置に接続固定される保持部と、前記処置具と一体で移動するスイッチ入力部と、前記スイッチ入力部を前記保持部に対して空間的に中立位置に保つ弾性部材と、ＯＮ、ＯＦＦを検知するスイッチからなることを特徴とする付記５記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１８】
（付記９）前記処置具の前記処置具保持装置に対する力を検出する力量検出手段は、歪みゲージであることを特徴とする付記６記載の内視鏡外科手術システム。
【０１１９】
（付記１０）前記検出手段は、制御手段により入力をＯＮまたはＯＦＦ状態に選択可能にしたことを特徴とする付記１，３，５．６．７のいずれか一つに記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２０】
（付記１１）前記体腔内の内視鏡は、体腔内に少なくとも１つ以上の関節を有したことを特徴とする付記２の記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２１】
（付記１２）前記運動機構は、平行リンクの組み合わせからなることを特徴とする付記２記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２２】
（付記１３）前記運動機構は、タイミングベルトからなることを特徴とする付記２記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２３】
（付記１４）前記運動機構は、体腔内の内視鏡の動きを縮小または拡大して前記運動体の動きに伝達することを特徴とする付記２記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２４】
（付記１５）前記内視鏡に対する患部の位置に対して、前記運動体に対し等価になる位置に指標を備えたことを特徴とする付記２記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２５】
（付記１６）前記内視鏡の移動可能範囲を制限する可動範囲規制手段を前記運動機構あるいは前記運動体に具備したことを特徴とする付記２記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２６】
（付記１７）前記可動範囲規制手段は、可動範囲を任意に変更できるストッパーを有することを特徴とする付記１６記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２７】
（付記１８）前記運動機構及び前記運動体及び前記可動範囲規制手段は、前記内視鏡に対して着脱可能にしたことを特徴とする付記２．１６または１７記載の内視鏡外科手術システム。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、処置具を持ったまま且つ握り換えることなく、術者の個人差の影響を受けず容易かつ迅速に視野変更（視野移動、変倍）を行なえるため、術者の疲労を軽減するとともに内視鏡の観察視野移動に必要な時間を大幅に短縮し手術の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す内視鏡外科手術システムの概略的構成図。
【図２】同実施形態の検出手段の斜視図。
【図３】同実施形態を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】この発明の第２の実施形態を示す内視鏡外科手術システムの概略的構成図。
【図５】同実施形態の検出手段の斜視図。
【図６】同実施形態の内視鏡支持装置及び運動機構の縦断側面図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示す内視鏡外科手術システムの概略的構成図。
【図８】同実施形態の運動機構及び可動範囲規制手段の縦断側面図。
【図９】この発明の第４の実施形態を示す内視鏡支持装置と運動機構の縦断側面図。
【図１０】同実施形態を示し図９のＸ−Ｘ線に沿う拡大した断面図。
【符号の説明】
６…処置具
７…内視鏡
８…処置具保持装置
９…３次元マニピュレータ（視野変更手段）
１１…検出手段
１３…モニター（表示装置）
１５…制御手段
２３…運動機構
２４…運動体

Claims

体腔内に挿入され体腔内を撮像する内視鏡と、この内視鏡の観察像を表示する表示装置と、前記内視鏡の観察視野の移動及び変倍などを行なう視野変更手段と、前記体腔内に挿入して患部の摘出などを行なう処置具と、前記処置具を保持する処置具保持装置とを備えた内視鏡外科手術システムにおいて、
前記処置具保持装置に設けられ、前記処置具保持装置に保持した状態の前記処置具に加えられた力の向きを検出するための検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、前記処置具に加えられた力に応じて前記視野変更手段を駆動する制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡外科手術システム。