JP6177485B1 - マニピュレータシステム - Google Patents
マニピュレータシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6177485B1 JP6177485B1 JP2017524482A JP2017524482A JP6177485B1 JP 6177485 B1 JP6177485 B1 JP 6177485B1 JP 2017524482 A JP2017524482 A JP 2017524482A JP 2017524482 A JP2017524482 A JP 2017524482A JP 6177485 B1 JP6177485 B1 JP 6177485B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manipulator
- movement amount
- outer sheath
- unit
- guide member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2059—Mechanical position encoders
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/061—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring dimensions, e.g. length
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/067—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring angles
Abstract
Description
これらの特許文献1,2においては、細長い軟性の挿入部として、軟性のマルチルーメンチューブの外周をコイルチューブによって被覆したものを採用し、マルチルーメンチューブ内に形成されたルーメン内にワイヤを貫通させて案内するとともに、コイルチューブによってトルクの伝達を可能にしている。
このようにすることで、アウタシースの基端とガイドチューブ基端を固定した場合は、長尺ガイド部材を駆動部に対してガイドチューブの長手方向に移動させることにより、最内径部分の圧縮量をアウタシースの移動量によって補償することができ、内部を通るワイヤとの摩擦によるガイドチューブの伸長を抑えることで安定的に駆動力を伝達することが可能になる。これにより、ワイヤ駆動による動力伝達の不安定性を抑制しつつ長尺ガイド部材を湾曲させることができる。
このようにすることで、長尺ガイド部材が湾曲させられると、駆動部に対してアウタシースの基端が移動し、その移動量が、移動量表示部により表示される。操作者が、移動量表示部に表示された移動量を移動量入力部に入力することにより、入力された移動量に応じて制御部が制御パラメータを変更することにより、ルーメンと動力伝達部材との間の摩擦力を考慮して適正にマニピュレータの制御を行うことができる。
このようにすることで、長尺ガイド部材が湾曲させられると、駆動部に対してアウタシースの基端が移動し、その移動量が、移動量検出部により検出される。そして、検出された移動量に応じて、制御部が制御パラメータを変更することにより、ルーメンと動力伝達部材との間の摩擦力を考慮して適正にマニピュレータの制御を行うことができる。
マニピュレータは、例えば、体腔内に挿入することによって湾曲した内視鏡のチャネル内に挿入され、内視鏡のチャネルの形状に合わせて長尺ガイド部材が湾曲させられるが、挿入が完了した後には長尺ガイド部材の形状は大きく変化しない。このため、長尺ガイド部材を湾曲させると、アウタシースの基端が、基端側に配置されている駆動部に近接する方向に移動する。内視鏡のチャネル内にマニピュレータの挿入が完了した後には、ロック機構の作動により、アウタシースが駆動部に近接した状態で両者の相対位置をロックする。これにより、ガイドチューブが、より高剛性のアウタシースによって、より長く被覆されることになり、駆動部によって可動部を駆動する際に、ガイドチューブにかかる圧縮力をアウタシースによって受けることができる。
このようにすることで、細長い軟性のガイドチューブを湾曲させると、その湾曲とともにルーメンの形状も変化させられるが、ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有するルーメンの内面と、該ルーメン内を貫通している駆動力伝達部材との接触状態は挿入部の湾曲状態によっては大きく変化しない。その結果、湾曲状態に応じて駆動部により発生させる動力を大きく異ならせる必要がないので、可動部の操作性あるいは制御性を向上することができる。
本実施形態に係るマニピュレータシステム1は、図1および図4に示されるように、操作者Aにより操作されるマスタ装置(操作部)2と、患者Pの体腔内に挿入されるマニピュレータ3と、マスタ装置2への操作入力に基づいてマニピュレータ3を制御する制御部4と、入力部(移動量入力部)20と、記憶部30とを備えている。図中、符号5は内視鏡画像等を表示するモニタである。
記憶部30は、移動量と制御パラメータとを対応づけて記憶している。制御パラメータは、マスタ装置2によって入力された操作入力に対して、マニピュレータ3の駆動部8により発生する駆動力を演算するための係数である。
図2Aおよび図2Bに示されるように、長尺ガイド部材6が湾曲すると、中心に沿って配置されている可撓性の高いマルチルーメンチューブ16が湾曲させられる。マルチルーメンチューブ16はその両端が可動部7および駆動部8に固定されているので、マルチルーメンチューブ16がその中心線に沿う長さを伸縮させずに湾曲させられれば、マルチルーメンチューブ16に形成されているルーメン15a,15bも大きく伸縮することはなく、ルーメン15a,15b内に配置されているワイヤ9a,9bの経路長も大きく変動しない。
コイルチューブ17の湾曲の内径側の寸法は湾曲の前後において変化しないので、この長さを第1の湾曲部分、第2の湾曲部分においてそれぞれ、長さL1,L2とし、第1の湾曲部分および第2の湾曲部分の角度をそれぞれ、角度θ1,θ2とする。そして、長尺ガイド部材6の中心軸からコイルチューブ17を構成している素線の中心位置までの半径を半径rとすると、第1の湾曲部分および第2の湾曲部分における長尺ガイド部材6の中心軸に沿う長さはそれぞれ、長さL1+rθ1,L2+rθ2となる。
(L1+rθ1+L2+rθ2)−(L1+L2)=r(θ1+θ2)
だけ伸びていることになり、この伸びがスライダ18の移動量となる。つまり、スライダ18の移動量は、長尺ガイド部材6の総湾曲角度に半径rを乗算した値となる。半径rは定数であるため、スライダ18の移動量から長尺ガイド部材6の総湾曲角度を求めることができる。
このことは、湾曲部分が2つの場合に限られず、任意の複数の場合に適用できる。
すなわち、総湾曲角度θflexは数1により表現される。
Ff=Fp×(1−exp(―1×μθflex))
により演算することができる。ここで、Fpはワイヤ9a,9bに加える張力である。
図1のマニピュレータシステム1を用いて体内の患部を処置するには、患者Pの体外から体腔内に挿入された内視鏡12の挿入部のチャネルを介して、本実施形態に係るマニピュレータ3を先端の可動部7側から挿入していき、体内に配置されている内視鏡12の挿入部の先端面の鉗子チャネルの開口から可動部7を突出させる。
すなわち、長尺ガイド部材6が複雑に湾曲させられている場合には、総湾曲角度θflexが増大するためマルチルーメンチューブ16のルーメン15a,15bの内壁とワイヤ9a,9bとの摩擦が増大する。したがって、制御部4は増大した摩擦力に抗して可動部7を動作させるために、より大きな駆動力を駆動部8によって発生させる必要がある。
ロック機構27としては、図6Aおよび図6Bに示されるように、円筒状のスライダ18の径方向外方から近接させられてスライダ18の外周面を略半周にわたって覆うようにスライダ18を収容する横断面略C字状の把持部材28を採用してもよい。
センサ32としては、図9Aおよび図9Bに示されるように、スライダ18に固定されたプレート33の移動量を直接検出する測距センサを採用してもよい。これにより、使い捨て部分と再利用部分とを分離し、再利用部分であるモータユニット29側に、測距センサを配置することができる。また、スライダ18の移動に連動するプーリ(図示略)を用意し、該プーリの回転角度を検出することにより、スライダ18の移動量を間接的に検出するエンコーダ(図示略)を採用してもよい。
センサ32を採用することにより、センサ32により検出されたスライダ18の移動量を直接、制御部4に入力することができ、操作者による入力の手間を省くことができる。
2 マスタ装置(操作部)
3 マニピュレータ
4 制御部
6 長尺ガイド部材
7 可動部
8 駆動部
9a,9b ワイヤ(動力伝達部材)
15a,15b,34a,34b ルーメン
16 マルチルーメンチューブ(ガイドチューブ)
17 コイルチューブ(アウタシース)
20 入力部(移動量入力部)
21 目盛(移動量表示部)
27 ロック機構
32 センサ(移動量検出部)
Claims (6)
- マニピュレータと、
該マニピュレータを動作させるための入力を行う操作部と、
該操作部への入力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、
前記マニピュレータが、可動部と、該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、前記駆動部の動力を前記可動部に伝達する細長い動力伝達部材とを備え、
前記長尺ガイド部材が、前記動力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆する該ガイドチューブより高剛性のアウタシースとを備え、
該アウタシースの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられ、
前記制御部が、前記アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更するマニピュレータシステム。 - 前記ガイドチューブの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられている請求項1に記載のマニピュレータシステム。
- 前記アウタシースの移動量を表示する移動量表示部と、
前記アウタシースの移動量を入力する移動量入力部とを備え、
前記制御部が、前記移動量入力部から入力された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項1に記載のマニピュレータシステム。 - 前記アウタシースの移動量を検出する移動量検出部を備え、
前記制御部が、前記移動量検出部により検出された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項1に記載のマニピュレータシステム。 - 前記アウタシースが、前記駆動部に対して移動可能に設けられ、
前記アウタシースと前記駆動部とを任意の相対位置で固定するロック機構を備える請求項3または請求項4に記載のマニピュレータシステム。 - 前記ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有する請求項1に記載のマニピュレータシステム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2016/053937 WO2017138105A1 (ja) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | マニピュレータシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6177485B1 true JP6177485B1 (ja) | 2017-08-09 |
JPWO2017138105A1 JPWO2017138105A1 (ja) | 2018-02-15 |
Family
ID=59559135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017524482A Active JP6177485B1 (ja) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | マニピュレータシステム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10582976B2 (ja) |
EP (1) | EP3415111A4 (ja) |
JP (1) | JP6177485B1 (ja) |
CN (1) | CN108697485B (ja) |
WO (1) | WO2017138105A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10426559B2 (en) * | 2017-06-30 | 2019-10-01 | Auris Health, Inc. | Systems and methods for medical instrument compression compensation |
WO2020110282A1 (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | オリンパス株式会社 | 医療用処置具 |
CN111557735A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-21 | 张君伟 | 一种骨科导航装置 |
CN112976052B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-09-30 | 天津大学 | 一种镜像控制机械臂单元 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009131374A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Olympus Medical Systems Corp | 処置具システムおよびマニピュレータシステム |
JP4601727B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-12-22 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡処置用ロボットシステム |
JP4659145B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2011-03-30 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡用処置具 |
JP2014023721A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Japan Lifeline Co Ltd | 電極カテーテル |
JP5550150B2 (ja) * | 2011-12-14 | 2014-07-16 | 日本ライフライン株式会社 | 先端偏向操作可能カテーテル |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05184526A (ja) * | 1991-09-17 | 1993-07-27 | Olympus Optical Co Ltd | 可撓管の湾曲機構 |
EP2517613B1 (en) | 2010-03-17 | 2016-10-19 | Olympus Corporation | Endoscope system |
EP2936070A4 (en) | 2012-12-20 | 2016-09-21 | Olympus Corp | POSITION DETECTION SENSOR AND MANIPULATOR |
CN105163678B (zh) * | 2013-06-11 | 2018-01-23 | 奥林巴斯株式会社 | 内窥镜用处理器具 |
JP6037964B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2016-12-07 | オリンパス株式会社 | マニピュレータシステム |
JP6043037B1 (ja) * | 2015-02-13 | 2016-12-14 | オリンパス株式会社 | マニピュレータ |
JP6064100B1 (ja) * | 2015-02-25 | 2017-01-18 | オリンパス株式会社 | マニピュレータ及びマニピュレータシステム |
US10881475B2 (en) * | 2015-07-09 | 2021-01-05 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Surgical robot |
-
2016
- 2016-02-10 CN CN201680081528.3A patent/CN108697485B/zh active Active
- 2016-02-10 JP JP2017524482A patent/JP6177485B1/ja active Active
- 2016-02-10 WO PCT/JP2016/053937 patent/WO2017138105A1/ja active Application Filing
- 2016-02-10 EP EP16889807.0A patent/EP3415111A4/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-08-06 US US16/055,394 patent/US10582976B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009131374A (ja) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Olympus Medical Systems Corp | 処置具システムおよびマニピュレータシステム |
JP4659145B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2011-03-30 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡用処置具 |
JP4601727B2 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-12-22 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡処置用ロボットシステム |
JP5550150B2 (ja) * | 2011-12-14 | 2014-07-16 | 日本ライフライン株式会社 | 先端偏向操作可能カテーテル |
JP2014023721A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Japan Lifeline Co Ltd | 電極カテーテル |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3415111A4 (en) | 2019-09-18 |
JPWO2017138105A1 (ja) | 2018-02-15 |
WO2017138105A1 (ja) | 2017-08-17 |
CN108697485A (zh) | 2018-10-23 |
CN108697485B (zh) | 2021-06-08 |
US20180338809A1 (en) | 2018-11-29 |
EP3415111A1 (en) | 2018-12-19 |
US10582976B2 (en) | 2020-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5048158B2 (ja) | 内視鏡システム | |
JP6177485B1 (ja) | マニピュレータシステム | |
JP6037964B2 (ja) | マニピュレータシステム | |
US7998058B2 (en) | Endoscope system comprising endoscope to which medical instrument is attached | |
US8974376B2 (en) | Introducing device system with bending control | |
WO2015012242A1 (ja) | マニピュレータシステム | |
JP6329528B2 (ja) | 処置具 | |
JP6043037B1 (ja) | マニピュレータ | |
WO2017109986A1 (ja) | 可撓管挿入装置 | |
US20160262595A1 (en) | Endoscope | |
JP3549434B2 (ja) | 電動湾曲式内視鏡 | |
JP2009160204A (ja) | 内視鏡湾曲操作装置及びこれを用いる内視鏡 | |
CN109068942B (zh) | 医疗用外套管 | |
WO2018122976A1 (ja) | 可撓管挿入装置 | |
WO2016181432A1 (ja) | 医療用マニピュレータシステム | |
JP4520485B2 (ja) | 電動湾曲内視鏡 | |
JP6715949B2 (ja) | 軟性マニピュレータ | |
JP7259129B2 (ja) | 挿入装置 | |
JP6113376B2 (ja) | 医療用マニピュレータシステム | |
JPWO2021176719A5 (ja) | ||
JP2004298349A (ja) | 超音波プローブ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170508 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170508 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170508 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170613 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170620 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170711 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6177485 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |