JP6165365B2 - 操作入力装置および医療用マニピュレータシステム - Google Patents
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Description
さらに、スレーブ側の処置具と相似構造を有する操作部を操作者の手に取り付けるとともに先端部をペンのように持つ方式の操作入力装置が知られている(例えば、特許文献3参照。)。この操作入力装置では、先端部に設けた感圧センサにより検出される力の大きさによってグリッパの開閉量を操作するようになっている。
また、特許文献2の操作入力装置は、ペン型の操作部をペンのように持つ方式であり、その持ち方は限定されているため、操作部を持つ手の手首の可動範囲の狭さによって、操作量が制限されてしまうという不都合がある。
本発明の第一の態様は、患部の観察または処置を行うエンドエフェクタを有するマニピュレータへの操作指令を入力する操作入力装置であって、操作者の同一の手によって持ち替えて把持可能な把持部と、該把持部に設けられ、持ち替え前後において同一の単一指により操作され前記エンドエフェクタの主機能を操作する操作部とを備える操作入力装置である。
このようにすることで、操作者の手が把持部を把持していることがセンサにより検出された場合に操作部を有効にしたり、操作入力装置によるマニピュレータの操作を可能にしたりすることができる。
このようにすることで、操作者が把持部を軽く把持しているだけでも、把持する手が接触センサに接触していれば、把持状態を検出することができ、操作者にかかる労力を軽減することができる。
この構成によれば、センサが操作者による把持部の持ち替え操作を検出したときに、操作入力装置とマニピュレータとを切断することなく接続し続けることにより、途切れのない円滑な処置を行うことができる。逆に、センサが操作者による把持部の持ち替え操作を検出したときに、操作入力装置とマニピュレータとを切断することにより、持ち替え時の把持部の意図しない動きによって、マニピュレータが意図しない動作をすることを防止することができる。
このようにすることで、単一指をスライドさせることによるスライドセンサの操作によって、エンドエフェクタの主機能の操作量を、把持部の姿勢を変動させるような力を加えることなく調節することができる。すなわち、操作部の操作によっても把持部の姿勢が変動しないので、姿勢をさらに安定させた状態でエンドエフェクタを操作することができる。
このようにすることで、操作者が把持部を手で把持して移動させる場合に、装置本体に対する把持部の位置および姿勢が変化するが、その変化に追従するようにアーム部が変形し、その変形量に基づいてマニピュレータが動作させられる。把持部を把持する手の単一指により操作部を操作する場合に、把持部の姿勢の変動に追従させてアーム部を変形させる場合にアーム部の軸構成によっては把持部がその長手軸回りに回転するので回転支持部の回転によって把持部の回転をキャンセルすることにより、把持部を無理なく把持することができる。
この構成によれば、位置検出部が把持部に対する操作者の手の位置を検出すると、検出された手の位置に応じて制御部がマニピュレータへの指令信号を切り替えることにより、持ち方の切替に関わらずマニピュレータをスムーズに操作することができる。
この構成によれば、把持部の持ち方に応じて、各持ち方に適した位置に配置される操作部によって操作し易くすることができる。
この構成によれば、種類検出部により検出されたマニピュレータの種類に応じて制御部が各操作部にエンドエフェクタの主機能との対応関係を変更するので、マニピュレータを交換しても同じ操作入力装置によってマニピュレータを操作することができる。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1は、図1に示されるように、操作者Oにより操作される操作入力装置2と、患者Pの体腔内に挿入される医療用マニピュレータ(マニピュレータ)3と、操作入力装置2の操作に基づいて医療用マニピュレータ3を制御する制御部4と、モニタ5とを備えている。
スライドセンサ16は、棒状の把持部25の長手軸方向にスライド可能に設けられており、エンドエフェクタである高周波グリッパ11の主機能の1つであるグリッパの開閉角度を調節するために使用されるようになっている。スライドセンサ16は、スライド可能なスライダ32を備えるとともに、人差し指を離した位置にスライダ32が維持されるようになっている。
このとき、人差し指は把持部25を安定して把持するためには使用されず、把持部25の姿勢に影響を与えることなく比較的自由に動かすことができるようになっている。
この場合において、図6のような持ち方を選択した場合においても、把持部25は親指と中指とによって水平方向に把持され、人差し指は把持部25の上面に添えられて比較的自由に動かすことができるようになっている。
電気信号伝達部30は、第1の操作部19により発生された電気信号からなる動作指令を制御部4に伝達し、制御部4によって生成された指令信号を、先端駆動部10の各モータに供給するようになっている。制御部4は、第1の操作部19により発生した動作指令に基づいて、先端駆動部10の各モータの回転移動量および回転速度を算出し各モータを制御するようになっている。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1を用いて患者Pの体内の患部を処置するには、患者Pの体腔内に医療用マニピュレータ3の挿入部6を挿入し、挿入部6のチャネルRを介して患者Pの体内に可動部9および長尺部8を挿入する。
特に、スライダ32を把持部25の長手方向にスライドさせる形式のスライドセンサ16を採用することにより、人差し指からスライダ32に加える力は把持部25の長手方向に作用する。すなわち、把持部25を長手軸に交差する方向に押す力が作用しないので、把持部25のふらつきを防止する効果が高められる。
この場合に、持ち替えた後においても、同じ手の親指と中指とによって把持部25を水平方向に挟むようにして安定して把持し、かつ、比較的自由に移動できる人差し指によってスライドセンサ16および押しボタン17a,17bを押すことができる。
このようにすることで、図9Aに示されるように、把持部25をペンのように把持しているのか、図9Bに示されるように、把持部25の上に手を被せるように把持しているのかを判定することができる。
また、把持部25の周方向にわたってリング状に接触センサ18が設けられていてもよい。これにより、把持部25を持ち替える際にもいずれかの指を接触センサ18に接触状態にすることができる。
そして、種類検出部により検出された医療用マニピュレータ3の種類に応じて制御部4がスライドセンサ16とエンドエフェクタ11の主機能との対応関係を変更することにより、医療用マニピュレータ3を交換しても同じ操作入力装置2によって医療用マニピュレータ3を操作することができる。
2 操作入力装置
3 医療用マニピュレータ(マニピュレータ)
4 制御部
11 高周波グリッパ(エンドエフェクタ)
16 スライドセンサ(操作部)
18 接触センサ(センサ)
19 第1の操作部(アーム部)
20 第2の操作部(装置本体)
25 把持部
34 近接センサ(位置検出部)
35 回転支持部
O 操作者
Claims (11)
- 患部の観察または処置を行うエンドエフェクタを有するマニピュレータへの操作指令を入力する操作入力装置であって、
操作者の同一の手によって持ち替えて把持可能な把持部と、
該把持部に設けられ、持ち替え前後において同一の単一指により操作され前記エンドエフェクタの主機能を操作する操作部と、
前記把持部の上下面に配置され、前記操作者の手が上下のどちらに配置されているのかを検出可能な位置検出部とを備える操作入力装置。 - 前記把持部に、該把持部を把持している操作者の手の把持状態を検出するセンサを備える請求項1に記載の操作入力装置。
- 前記センサが接触センサである請求項2に記載の操作入力装置。
- 前記センサが、前記操作者による前記把持部の持ち替え操作を検出する請求項2に記載の操作入力装置。
- 前記操作部が、前記把持部に対して前記単一指をスライドすることにより前記エンドエフェクタの主機能の操作量を調節するスライドセンサである請求項1に記載の操作入力装置。
- 装置本体と該装置本体に対して前記把持部を移動可能に接続するアーム部とを備え、
前記アーム部に、前記把持部をその長手軸回りに回転可能に支持する回転支持部を備える請求項1に記載の操作入力装置。 - 患部の観察または処置を行うエンドエフェクタを有するマニピュレータと、
請求項1に記載の操作入力装置と、
該操作入力装置により入力された操作指令に基づいて前記マニピュレータを制御する制御部とを備える医療用マニピュレータシステム。 - 前記制御部が、前記位置検出部により検出された前記操作者の手の位置に応じて前記マニピュレータへの指令信号を切り替える請求項7に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記操作入力装置が、前記操作部を複数備え、
前記制御部が、前記位置検出部により検出された操作者の手の位置に応じて、前記操作部と前記エンドエフェクタの主機能との対応関係を変更する請求項8に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記マニピュレータの種類を検出する種類検出部を備え、
前記制御部が、前記種類検出部により検出された前記マニピュレータの種類に応じて、前記操作部と前記エンドエフェクタの主機能との対応関係を変更する請求項7に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 患部の観察または処置を行うエンドエフェクタを有するマニピュレータと、
請求項2に記載の操作入力装置と、
該操作入力装置により入力された操作指令に基づいて前記マニピュレータを制御する制御部とを備え、
該制御部は、前記センサにより、前記把持部が前記操作者の手により把持されていないことが検出された場合に、前記マニピュレータの動作を停止するよう制御する医療用マニピュレータシステム。
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