JPH0716238A

JPH0716238A - 保持装置

Info

Publication number: JPH0716238A
Application number: JP5183291A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kuroki; 義博黒木; Yumi Iwazawa; 由美岩沢; Toshiki Sugawara; 豪気菅原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【構成】保持装置１は、電磁ブレーキ８０が組み込ま
れ、受動的に動く７つの関節Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、
Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７と、電磁ブレーキ８０を操作するため
の関節固定／解除スイッチ５とを備え、使用者が電磁ブ
レーキ８０を解除してパーソナル表示装置４１を３次元
空間内における所望の位置に所望の姿勢となるように移
動、回転した後、電磁ブレーキを固定すると、保持装置
１は、パーソナル表示装置４１をその位置を及び姿勢で
保持する。【効果】術者の視線と作業線を一致させることがで
き、手術時間の大幅な短縮と正確さの向上を図ることが
できる。すなわち、手術の安全性を確保することができ
ると共に、術者に無理な姿勢を強いることを防止するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被保持物を３次元空間
内におけて所望の位置及び姿勢で保持する保持装置に関
し、例えば立体内視鏡下外科手術において、立体内視
鏡、この立体内視鏡で撮影された画像を表示する内視鏡
装手術用映像表示装置、トラカール等の被保持物を保持
する保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばモニター受像機等の映像表示装置
に表示される画像を見ながら、作業することが近年盛ん
に行われるようになっている。例えば内視鏡を用いて撮
影した画像を頭部搭載型の映像表示装置である所謂アイ
ピースやモニター受像機に表示し、表示された画像を観
察しながら外科手術を行う所謂内視鏡下外科手術が臨床
の場で急速に普及しつつある。

【０００３】このアイピースを用いた内視鏡下外科手術
では、疾患部を立体視できないために手術の作業効率が
極めて悪いという問題があった。一方、モニター受像機
を用いる内視鏡下外科手術では被写体を立体視するため
に、例えば内視鏡装置を２本用いて被写体を所定の視差
角で撮像し、これらの内視鏡装置からの２つの映像信号
に基づいた画像を２つのモニター受像機にそれぞれ表示
する。そして、手術を行う術者が、例えば液晶によるシ
ャッタ機能を有する眼鏡や、偏向眼鏡を介してモニター
受像機を見ることにより得られる立体画像を観察しなが
ら手術を行っている。

【０００４】したがって、術者の視線と作業線が一致せ
ず、視覚と例えば触覚や力覚等の感覚との対応が不自然
となるため、手術の安全性が大きく損なわれるという問
題があった。すなわち、高度な熟練と安全性確保に対す
る配慮が求められていた。また、術者に無理な姿勢を長
時間強いることになり、術者の労力が計りしれいないと
いう問題があった。更に、例えばメスや鉗子あるいは手
元の確認のためにこれらの対象物を直接視する必要があ
り、術者は眼鏡を外したり、装着したりしなけらばなら
ず、甚だ不便であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実情に鑑みてなされたものであり、被保持物を３次元空
間内において所望の位置及び姿勢で保持することがで
き、例えば使用者の視線と作業線を一致させることがで
きる保持装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る第１の保持装置は、複数の関節により
６以上の自由度を有し、先端部に被保持物を保持する保
持装置であって、複数の関節に電磁ブレーキを備え、基
端部が略々側方又は上方に固定されることを特徴とす
る。

【０００７】本発明に係る第２の保持装置は、第１の保
持装置において、被保持物が医療器具であることを特徴
とする。

【０００８】本発明に係る第３の保持装置は、第２の保
持装置において、医療器具は内視鏡手術用映像表示装置
であり、内視鏡手術用映像表示装置を３次元空間内にお
いて所望の位置及び姿勢で保持することを特徴とする。

【０００９】本発明に係る第４の保持装置は、第３の保
持装置において、電磁ブレーキを操作する操作手段を内
視鏡手術用映像表示装置の近傍に設けたことを特徴とす
る。

【００１０】本発明に係る第５の保持装置は、第３の保
持装置において、内視鏡手術用映像表示装置を跳ね上げ
る跳ね上げ手段を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明に係る第６の保持装置は、第５の保
持装置において、跳ね上げ手段は、内視鏡手術用映像表
示装置に固定されるプーリと、プーリに取り付けられる
ワイヤと、ワイヤを引っ張り、プーリを回転させる引っ
張り手段とを備え、ワイヤの引っ張り量を調整すること
により、内視鏡手術用映像表示装置を跳ね上げることを
特徴する。

【００１２】

【作用】本発明に係る第１の保持装置では、電磁ブレー
キを解除して被保持物を３次元空間内における所望の位
置に所望の姿勢となるように移動、回転した後、電磁ブ
レーキを固定すると、被保持物をその位置を及び姿勢で
保持する。

【００１３】本発明に係る第２の保持装置では、医療器
具を３次元空間内における所望の位置に所望の姿勢で保
持する。

【００１４】本発明に係る第３の保持装置では、内視鏡
手術用映像表示装置を３次元空間内における所望の位置
に所望の姿勢で保持する。

【００１５】本発明に係る第４の保持装置では、内視鏡
手術用映像表示装置の近傍に設けられた操作手段を操作
することにより、電磁ブレーキを解除又は固定する。

【００１６】本発明に係る第５の保持装置では、保持さ
れている内視鏡手術用映像表示装置を跳ね上げる。

【００１７】本発明に係る第６の保持装置では、内視鏡
手術用映像表示装置に固定されたプーリに取り付けられ
たワイヤの引っ張り量を調整することにより、内視鏡手
術用映像表示装置を跳ね上げる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る保持装置の一実施例を図
面を参照しながら説明する。本発明を適用した保持装置
１は、例えば図１に示すように、電磁ブレーキが組み込
まれ、受動的に動く複数の例えば７つの関節Ｊ１、Ｊ
２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７と、被保持物の近傍
に設けられ、上記電磁ブレーキを操作するための関節固
定／解除スイッチ５と、先端部２に設けられ、被保持物
を取り付けるハンド４とを備え、６以上の自由度（図１
に示す具体例では人間の上肢と同じ７自由度）を有し、
被保持物を３次元空間内における所望の位置に所望の姿
勢で保持するようになっている。

【００１９】具体的には、例えば被保持物を医療器具と
すると、ハンド４は、例えば後述する内視鏡手術用映像
表示装置であるパーソナル表示装置４１やトラカール５
１等の被保持物を取り付けるのに適合した形状であっ
て、着脱自在に保持装置１の先端部２に取り付けられて
いる。一方、保持装置１の基端部３は、例えば図２に示
すように、手術台７１に対して略々側方又は上方に固定
される。すなわち例えば図３、４に示すように、保持装
置１の基端部３は、手術室内天井に配置されたマルチ照
明付き天井トラックプレート７２に、例えば放射状８方
向に設けられた溝状の保持装置固定トラック７３に固定
され、保持装置１は、ハンド４に取り付けられた例えば
パーソナル表示装置４１を３次元空間内における所望の
位置に所望の姿勢で保持する。

【００２０】すなわち、保持装置１の関節Ｊ１〜Ｊ７に
は電磁ブレーキ８０が組み込まれており、これらの電磁
ブレーキ８０は、例えば図５に示すように、コイルバネ
８１によりアーマチュア８２をブレーキディスク８３に
圧着し、その摩擦力で保持トルク（制動トルク）を発生
する構造となっている。そして、励磁コイル８４に通電
すると、ブレーキディスク８３を圧着していたアーマチ
ュア８２が、コイルバネ８１を圧縮してフィールドコア
８５に吸引され、ブレーキが解放されるようになってい
る。

【００２１】そして、上述の図１に示すようにパーソナ
ル表示装置４１の近傍に設けられた電磁ブレーキ８０を
操作する関節固定／解除スイッチ５を使用者が操作する
ことにより、励磁電流が遮断あるいは通電する。例え
ば、使用者がこの関節固定／解除スイッチ５をオンにし
て関節Ｊ１〜Ｊ７に組み込まれている電磁ブレーキ８０
の励磁電流を同時に通電させて、ブレーキを解放させ、
パーソナル表示装置４１を３次元空間内で、視線と作業
線を一致するように移動、回転させた後、関節固定／解
除スイッチ５をオフにしてブレーキを固定する。この結
果、使用者は、パーソナル表示装置４１を３次元空間内
における所望の位置に所望の姿勢で保持するとができ
る。

【００２２】ここで、以上のような構成を有する保持装
置１の具体的な使用例について説明する。

【００２３】例えば図６に示すように、使用者例えば立
体内視鏡下外科手術を行う術者（執刀医）は、例えば胆
石患者の腹部の数箇所に開けた小孔から、後述する立体
内視鏡装置の立体撮像ユニット１０、複数のトラカール
（案内筒）５１を挿入すると共に、立体撮像ユニット１
０、トラカール５１、パーソナル表示装置４１等の医療
器具を保持装置１で保持し、パーソナル表示装置４１に
立体表示される被写体、例えば疾患部を観察しながら、
鉗子５２等を用いて立体内視鏡下外科手術を行う。

【００２４】具体的には、立体内視鏡装置は、例えば図
７に示すように、被写体を所定の視差角で撮像する上記
立体撮像ユニット１０と、該立体撮像ユニット１０で撮
像された２つの画像を術者の両目にそれぞれ独立して表
示する上記パーソナル表示装置４１と、生体情報を重畳
して上記パーソナル表示装置４１に表示するための生体
情報収集ユニット４２と、該生体情報収集ユニット４２
からの生体情報を上記立体撮像ユニット１０からの映像
信号に重畳して、上記パーソナル表示装置４１等に供給
するカメラ制御ユニット４３と、上記立体撮像ユニット
１０からの映像信号に基づいた画像を表示するモニター
受像機４４とから構成される。

【００２５】そして、立体撮像ユニット１０により所定
の視差角で被写体を撮像して得られる映像信号に基づい
た２つの画像を、パーソナル表示装置４１により、術者
の両目にそれぞれ独立して表示し、術者が被写体を立体
視できるようになっている。

【００２６】具体的には、立体撮像ユニット１０は、上
述の図７に示すように、被写体を照明するための光源１
１ａ、１１ｂと、該光源１１ａ、１１ｂからの照明光を
被写体に導くライトガイト１２ａ、１２ｂと、被写体か
らの反射光を所定の視差角で取得する２つの結像用レン
ズ系２０ａ、２０ｂと、該結像用レンズ系２０ａ、２０
ｂで結像された像を映像信号に変換する、例えば電荷結
合素子を用いたビデオカメラ（以下ＣＣＤカメラとい
う）１３ａ、１３ｂと、上記結像用レンズ系２０ａ、２
０ｂの所定の視差角を調節する角度調節機構３０とを備
える。

【００２７】そして、ライトガイト１２ａ、１２ｂは、
光源１１ａ、１１ｂからの照明光を被写体に照射し、結
像用レンズ系２０ａ、２０ｂは、被写体からの反射光を
所定の視差角で取得して、ＣＣＤカメラ１３ａ、１３ｂ
の撮像面に結像する。ＣＣＤカメラ１３ａは、例えば右
目用の映像信号をカメラ制御ユニット４３に供給し、Ｃ
ＣＤカメラ１３ｂは、左目用の映像信号をカメラ制御ユ
ニット４３に供給する。

【００２８】カメラ制御ユニット４３は、ＣＣＤカメラ
１３ａ、１３ｂの駆動を時間的に制御して、例えば図８
に示すように、ＣＣＤカメラ１３ａから供給される右目
用の映像信号とＣＣＤカメラ１３ｂから供給される左目
用の映像信号を所謂ＮＴＳＣ方式におけるフィールド毎
に切り換え選択し、すなわちフィールド順次信号として
パーソナル表示装置４１に供給する。また、このとき、
カメラ制御ユニット４３は、生体情報収集ユニット４２
から供給される生体情報、例えば心電図等により得られ
る心拍数、呼吸数、血圧等の情報を上述の映像信号に重
畳してパーソナル表示装置４１に供給する。

【００２９】パーソナル表示装置４１は、上述の図１に
示すように、右目用の液晶パネルを用いたモニター受像
機（以下液晶モニタという）４１ａと、左目用の液晶モ
ニタ４１ｂとを備え、これらの液晶モニタ４１ａ、４１
ｂは、所謂輻輳角が上述した立体撮像ユニット１０の視
差角に略々等しくなるように配設されている。そして、
パーソナル表示装置４１は、カメラ制御ユニット４３か
ら供給される右目用の映像信号に基づいた画像を液晶モ
ニタ４１ａに表示し、左目用の映像信号に基づいた画像
を液晶モニタ４１ｂに表示する。この結果、術者は、被
写体を立体視することができると共に、心拍数等の生体
情報を同時に見ることができる。

【００３０】すなわち、立体内視鏡下外科手術を行う術
者は、患者の容体変化を時間の経過と共に知ることがで
き、安心且つ集中して手術に専任することができる。換
言すると、手術時間の大幅な短縮と正確さを向上させる
ことができると共に、患者の安全性を確保することがで
きる。なお、上述の生体情報以外に、例えば腹腔内に炭
酸ガスを吹き込んで臓器と腹壁の間に隙間を設けて手術
を行う所謂腹腔鏡下外科手術における炭酸ガス圧等の手
術中に重要とされる情報を、被写体の立体画像に重畳し
て表示するようにしてもよい。

【００３１】また、カメラ制御ユニット４３は、ＣＣＤ
カメラ１３ａ、１３ｂの一方（例えばＣＣＤカメラ１３
ａ）が不調なときは、ＣＣＤカメラ１３ｂからの映像信
号に基づいた画像を両方の液晶モニタ４１ａ、４１ｂに
表示するように制御する。この結果、術者は疾患部を立
体視することはできないが、手術を中断することなく遂
行することができる。

【００３２】また、カメラ制御ユニット４３は、例えば
ＣＣＤカメラ１３ａからの映像信号をモニター受像機４
４に供給し、モニター受像機４４は、この映像信号に基
づいた画像を表示する。この結果、術者以外の補助者
は、手術の経過を観察することができる。またモニター
受像機を２台設け、それぞれのモニター受像機にＣＣＤ
カメラ１３ａ、１３ｂからの映像信号を供給し、補助者
が例えば液晶によるシャッタ機能を有する眼鏡を介して
これらのモニター受像機を見ることにより、立体視でき
るようにしてもよい。

【００３３】ところで、術者は、上述したように執刀中
はパーソナル表示装置４１で表示される立体画像を見る
が、メスや鉗子、あるいは手元の確認のためにこれらの
対象物を直接視する必要があり、保持装置１は、パーソ
ナル表示装置４１を跳ね上げる機構を有する。

【００３４】具体的には、保持装置１のハンド４には、
例えば図９、１０に示すように、ハンドアタッチメント
８１を介してパーソナル表示装置４１が取り付けられて
いる。このパーソナル表示装置４１には、長手方向の両
側面にハンドアタッチメント８１に開孔された貫通孔を
通してプーリ８２が取り付けられ、このプーリ８２は例
えば螺子止めされてパーソナル表示装置４１に固定され
ている。

【００３５】プーリ８２には、フットスイッチ９０のプ
ーリ９１に亘ってワイヤ８３が掛けられている。このワ
イヤ８３には、プーリ８２、９１の部分を除いて、ワイ
ヤ８３を例えば保護するための蛇管８４が設けられ、蛇
管８４の基端が、ハンドアタッチメント８１に固定され
たワイヤーガイド８５に取り付けられている。

【００３６】フットスイッチ９０は、ワイヤ８３を引っ
張るためのプーリ９１と、プーリ９１を回転させてワイ
ヤ８３を引っ張るリンク９２と、リンク９２を動かすフ
ット部９３とを備えてなる。そして、術者がフット部９
３を足で踏むことにより、ワイヤ８３が図１０中に示す
矢印方向に引っ張られ、パーソナル表示装置４１が例え
ば９０度回転して跳ね上げられる。ところで、フットス
イッチ９０には、所謂ラッチ機構が設けられており、フ
ット部９３を一度踏むと、ラッチが動作してワイヤ８３
を引っ張った状態で保持するようになっている。そし
て、更にフット部９３を踏むとラッチが解除されて、パ
ーソナル表示装置４１が元の状態に戻るようになってい
る。かくして、術者は、パーソナル表示装置４１に手を
触れることなく、立体撮像ユニット１０の画像と肉眼視
を切り換えて手術を行うことができる。

【００３７】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、例えばバーチャルリアリティ、テレイグ
ジステンス、アミューズメント等の分野においても、本
発明に係る保持装置を適用したり、活用することができ
ることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明で
は、電磁ブレーキを解除して被保持物を３次元空間内に
おける所望の位置に所望の姿勢となるように移動、回転
した後、電磁ブレーキを固定することにより、被保持物
を所望の位置に所望の姿勢で保持することができる。

【００３９】そして、被保持物を、例えば内視鏡手術用
映像表示装置等の医療器具とすると、術者の視線と作業
線を一致させることができ、手術時間の大幅な短縮と正
確さの向上を図ることができる。すなわち、手術の安全
性を確保することができると共に、術者に無理な姿勢を
強いることを防止することができる。換言すると、術者
の労力を軽減することができると共に、手術の習熟度を
早めることができる。

【００４０】また、内視鏡手術用映像表示装置の近傍に
電磁ブレーキを操作する操作手段を設けることにより、
内視鏡手術用映像表示装置のの移動等が簡単に行える。

【００４１】また、内視鏡手術用映像表示装置を跳ね上
げる跳ね上げ手段を設けることにより、術者は、内視鏡
手術用映像表示装置に手を触れることなく、内視鏡手術
用映像表示装置の画像と肉眼視を切り換えて手術を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した保持装置の外観を示す斜視図
である。

【図２】上記保持装置の具体的な使用例を示す図であ
る。

【図３】マルチ照明付き天井トラックプレートの平面図
である。

【図４】マルチ照明付き天井トラックプレートに設けら
れた保持装置固定トラックの側面図である。

【図５】上記保持装置を構成する電磁ブレーキの斜視図
である。

【図６】上記保持装置の具体的な使用例を示す図であ
る。

【図７】立体内視鏡装置の具体的は回路構成を示すブロ
ック図である。

【図８】上記立体内視鏡装置を構成するカメラ制御ユニ
ットの動作を説明するためのタイムチャートである。

【図９】上記保持装置を構成する跳ね上げ機構を説明す
るための図である。

【図１０】上記保持装置を構成する跳ね上げ機構を説明
するための図である。

【符号の説明】

１・・・保持装置２・・・先端部３・・・基端部４・・・ハンド５・・・関節固定／解除スイッチＪ１〜Ｊ７・・・関節１０・・・立体撮像ユニット４１・・・パーソナル表示装置５１・・・トラカール８０・・・電磁ブレーキ８２・・・プーリ８３・・・ワイヤ８４・・・蛇管９０・・・フットスイッチ９１・・・プーリ９２・・・リンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の関節により６以上の自由度を有
し、先端部に被保持物を保持する保持装置であって、上記複数の関節に電磁ブレーキを備え、基端部が略々側方又は上方に固定されることを特徴とす
る保持装置。
【請求項２】前記被保持物が医療器具であることを特
徴とする請求項１記載の保持装置。
【請求項３】前記医療器具は内視鏡手術用映像表示装
置であり、該内視鏡手術用映像表示装置を３次元空間内において所
望の位置及び姿勢で保持することを特徴とする請求項２
記載の保持装置。
【請求項４】前記電磁ブレーキを操作する操作手段を
前記内視鏡手術用映像表示装置の近傍に設けたことを特
徴とする請求項３記載の保持装置。
【請求項５】前記内視鏡手術用映像表示装置を跳ね上
げる跳ね上げ手段を備えることを特徴とする請求項３記
載の保持装置。
【請求項６】前記跳ね上げ手段は、前記内視鏡手術用映像表示装置に固定されるプーリと、該プーリに取り付けられるワイヤと、該ワイヤを引っ張り、上記プーリを回転させる引っ張り
手段とを備え、上記ワイヤの引っ張り量を調整することにより、上記内
視鏡手術用映像表示装置を跳ね上げることを特徴する請
求項５記載の保持装置。