JPH0728385A - 実体顕微鏡下において仮想臨場感再現機構によって作業する作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば、実体顕微鏡下での外科手術(マイク
ロサージェリー)や細胞操作の作業などを仮想立体的臨
場感再現機構６によって容易に行うことのできる作業装
置を提供すること。 【構成】 実体顕微鏡１にＣＣＤカメラ２を取り付け、
立体的な体性視覚感覚と一致させる視覚フィードバック
提示機構３を構築し、力感覚検出センサを持つマニピュ
レータ８からメカニズム拡大縮小機構７をとうして拡大
された力感覚をフィードバックによって操作者11に伝達
し、かつ縮小された動きをマニピュレータ８に伝達でき
る感覚反力発生マニピュレータコントローラ機構４を有
する仮想立体的臨場感再現機構６を設け、操作者動き検
出機構５の信号を装置移動機構９に伝達することによっ
て観察領域の移動を実現し、あたかもその場で作業して
いるがごとく臨場感を得ることができる作業装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】例えば、実体顕微鏡下での外科手
術(マイクロサージェリー)や細胞操作の作業を行う作業
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
実体顕微鏡下での外科手術や細胞操作では、これらの作
業を手作業によつて行ってきた。これは、操作者にとっ
て微細で精緻な作業をしいることになる。本発明では、
実作業空間を拡大した仮想臨場感空間をつくり、拡大さ
れた立体的な観察像及びマニピュレータ像とマニピュレ
ータコントローラを操作する体性感覚を一致させ、かつ
拡大された力感覚を返すことにより、より簡単に実体顕
微鏡下での外科手術や細胞操作などの作業が行えるよう
にすることが技術的課題である。

【０００３】

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。

【０００４】実体顕微鏡１にＣＣＤカメラ２を設け、マ
ニピュレータ８のコントローラ10を操作する操作者11に
体性視覚感覚と一致する立体的仮想視覚感覚をＣＣＤカ
メラ２からの映像信号に基づき表示する視覚フィードバ
ック提示機構３を設け、力感覚検出センサを持つマニピ
ュレータ８からメカニズム拡大縮小機構７を介して拡大
された力感覚をフィードバックによって操作者11に伝達
し、かつ操作者11のコントローラ10の操作をメカニズム
拡大縮小機構７を介して縮小した動きとしてマニピュレ
ータ８に伝達する感覚反力発生マニピュレータコントロ
ーラ機構４を設け、かつ操作者自身の動きを検出する操
作者動き検出機構５を設け、この操作者動き検出機構５
の信号を受けて実体顕微鏡１など装置を移動調整する装
置移動機構９を設けて操作者11自身の動きに応じて観察
領域の移動を実現できることを特徴とする実体顕微鏡下
において仮想臨場感再現機構によって作業する装置に係
るものである。

【０００５】

【作用】実体顕微鏡１にＣＣＤカメラ２を取り付け、そ
の信号を視覚フィードバック提示機構３にて適切な拡大
率を持つ画像として操作者11に立体表示させ、マニピュ
レータコントローラ10を操作する体性感覚と一致させ
る。一方、操作者11は、感覚反力発生マニピュレータコ
ントローラ機構４によって力感覚センサを持つマニピュ
レータ８(これには、さまざまな作業に合わせて道具が
交換できる)をメカニズム拡大縮小機構７をとうして拡
大された力感覚のフィードバックを受けながら縮小され
た動きとしてコントローラ10の操作によりマニピュレー
タ８をコントロールする。また、より操作の臨場感を得
るために操作者動き検出機構５によって観察領域を変え
れるよう装置移動機構９に信号を伝達して装置全体を移
動出来るようにする。

【０００６】

【実施例】実体顕微鏡１で外科手術や細胞操作の対象領
域を離れた所にある仮想臨場所感再現機構６によって視
覚フィードバック提示機構３の立体画像と力感覚センサ
を持つマニピュレータ８から来る力感覚を感覚反力発生
マニピュレータコントローラ機構４により伝達しかつそ
の制御情報をマニピュレータ８に伝達し作業を行う。よ
り操作の臨場感を得るために操作者動き検出機構５によ
り観察領域の変化に対応すべく実体顕微鏡とマニピュレ
ータ８を移動する。

【０００７】視覚フィードバック提示機構３で立体的仮
想視覚感覚を操作者11に伝達しマニピュレータコントロ
ーラ４を操作する体性視覚感覚と一致させるように配設
する。即ち、実体顕微鏡下におけるマニピュレータ８を
視覚フィードバック提示機構３によりその両眼立体視と
マニピュレータコントローラ10を操作する像と一致させ
る。マニピュレータ８の動きとコントローラ４の動きと
の像の拡大率を一致させ仮想的な現実感を実現し相似則
を使って移動距離の整合性をはかる。そうすることによ
って、マニピュレータコントローラ10を操作する体性視
覚感覚と離れたところに置いてある実体顕微鏡１下のマ
ニピュレータ８とが仮想的に一致させることができ操作
の向上がかれる(図２及び図３参照。)。

【０００８】立体情報をより観察しやすくするために、
操作者11の視野切り替え動作に連動して、装置を移動す
る装置移動機構９を設ける。例えば頭の微少な動きに対
応するスイッチを持つ操作者動き検出機構５を設けその
切り替えによって、装置移動機構９によって実体顕微鏡
１を動かせ視野を切り替える(図２及び図４参照。)。マ
ニピュレータ８の先は、実体顕微鏡１下の作業に応じて
変更(例えば、ピンセット、メス、針等)できるものと
し、力を検出しその力感覚を拡大して操作者11にフィー
ドバックできるようにする。(図１、図２、図３参
照。)。たとえば静圧軸受を用い、圧力を拡大し操作者1
1に力を伝達するような機構を使う。また、距離を稼ぐ
ためには、この圧力を電気信号に変換し伝達できるよう
にする。

【０００９】

【発明の効果】実体顕微鏡１にＣＣＤカメラ２を取り付
け、立体的な体性視覚感覚と一致させる視覚フィードバ
ック提示機構３を構築し、力感覚検出センサを持つマニ
ピュレータ８からメカニズム拡大縮小機構７をとうして
拡大された力感覚フィードバックによって力感覚を操作
者に伝達し、かつ縮小された動きをマニピュレータに伝
達できる感覚反力発生マニピュレータコントローラ機構
４を有する仮想立体的臨場感再現機構６により、実体顕
微鏡下での作業が手作業に比べて行いやすくなる。

【００１０】また、より操作性の向上をはかるため、操
作者動き検出機構５の信号を装置移動機構９に伝達する
ことによって観察領域の移動を実現し、あたかもその場
で作業しているがごとく臨場感を得ることができる秀れ
た作業装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実体顕微鏡下において仮想臨場感再現機構によ
って作業する本実施例の概念図である。

【図２】本実施例の概略構成図である。

【図３】本実施例における感覚反力発生マニピュレータ
コントローラと視覚フィードバック提示機構を示す説明
図である。

【図４】本実施例の操作者動き検出機構を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 実体顕微鏡 ２ ＣＣＤカメラ ３ 視覚フィードバック提示機構 ４ 感覚反力発生マニピュレータコントローラ機構 ５ 操作者動き検出機構 ７ メカニズム拡大縮小機構 ８ マニピュレータ ９ 装置移動機構 10 コントローラ 11 操作者

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実体顕微鏡にＣＣＤカメラを設け、マニ
   ピュレータのコントローラを操作する操作者に体性視覚
   感覚と一致する立体的仮想視覚感覚をＣＣＤカメラから
   の映像信号に基づき表示する視覚フィードバック提示機
   構を設け、力感覚検出センサを持つマニピュレータから
   メカニズム拡大縮小機構を介して拡大された力感覚をフ
   ィードバックによって操作者に伝達し、かつ操作者のコ
   ントローラの操作をメカニズム拡大縮小機構を介して縮
   小した動きとしてマニピュレータに伝達する感覚反力発
   生マニピュレータコントローラ機構を設け、かつ操作者
   自身の動きを検出する操作者動き検出機構を設け、この
   操作者動き検出機構の信号を受けて実体顕微鏡など装置
   を移動調整する装置移動機構を設けて操作者自身の動き
   に応じて観察領域の移動を実現できることを特徴とする
   実体顕微鏡下において仮想臨場感再現機構によって作業
   する装置。