JPH08187246A - 体腔内手術用マニピュレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は処置具や被検体が一定のスピードで観
察画面内を移動させることによって手技の操作性を高め
た体腔内手術用マニピュレータ装置を提供することを目
的とする。 【構成】生体内組織部位の観察と処置のうち少なくとも
一方を行なう手術用マニピュレータと、この手術用マニ
ピュレータを操作するための操作手段と、この操作手段
からの操作情報に基づいて前記手術用マニピュレータの
動作を制御する制御手段とを備えた体腔内手術用マニピ
ュレータ装置において、スコープの動きによらず、処置
具や被検体等の被写体が一定のスピードで観察画面内を
移動するように自動的に設定するパラメータを自動的に
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体内組織部位を観察し
ながら手術を行う体腔内手術用マニピュレータ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡下で行う外科手術が知られている
が、この内視鏡下外科手術は体腔内に処理具と内視鏡を
導入してその内視鏡による観察下で処置を行うものであ
る。また、この内視鏡下外科手術において、術者の頭部
に装着したヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を用
いて内視鏡像を観察するものがある。この場合におい
て、処置具を支持する処置用スレーブマニピュレータと
内視鏡を支持する観察用スレーブマニピュレータと、そ
れらのスレーブマニピュレータを操作するマスタマニピ
ュレータが用意される。そして、処置用スレーブマニピ
ュレータを操作するマスタマニピュレータとしてはマス
タアームが使われ、観察用スレーブマニピュレータを操
作するものとしては前記ＨＭＤの動きを検出してその観
察用スレーブマニピュレータを追従させるようにしたも
のとしてある。マスタアームとＨＭＤの動きに応じて体
腔内を観察しながら目的部位に対する処置を行うように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内視鏡
観察下での手術中において、内視鏡を患部に近付けたり
遠ざけたりしたとき、マスターとスレーブのスケール比
が変化するため、画面上での被検体の動きの状況が変わ
る。例えば細かな作業をするときのように内視鏡を術部
に近づけるときには、マスター側の小さな動きに対して
も、その視野内で術部や処置具が大きく急激に動いてし
まう。このため、作業がやりにくかった。その視野画面
上での被検体の動きから感覚的に実際の動きを換算して
把握するとしてもかなりの熟練を要するものであった。

【０００４】そこで、マスタースレーブの動作における
スケール比や感度等のパラメータを変更することができ
るようにした未公開出願のものが提案されている（特願
平６−２０８８８７号）。しかし、これはその操作の都
度、制御用パラメータを設定しなければならないため、
必ずしも操作性のよいものとは思われない。

【０００５】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは操作の都度、自動的にパラ
メータが変更され、処置具や被検体が観察し易いスピー
ドで観察画面内を移動させることによって手技の操作性
を高めた体腔内手術用マニピュレータ装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決する手段および作用】本発明は生体内組織
部位の観察と処置のうち少なくとも一方を行なうスレー
ブマニピュレータと、このスレーブマニピュレータを操
作するための操作手段と、この操作手段からの操作情報
に基づいて前記スレーブマニピュレータの動作を制御す
る制御手段とを備えた体腔内手術用マニピュレータ装置
において、生体内組織部位を観察する手段と、この観察
手段の観察範囲を変化させる手段と、この観察手段によ
る前記観察範囲での被写体の変化を制限させる如く前記
操作手段とスレーブマニピュレータの動作比率を自動的
に調整させる手段を設け、観察手段の観察範囲での被写
体の動くスピードを自動的に抑制するものである。

【０００７】

【実施例】

＜第１の実施例＞図１ないし図５を参照して、本発明の
第１の実施例について説明する。 （構成）図１はこの第１の実施例に係る内視鏡下手術用
マニピュレータシステムを示している。同図１中、１は
手術台であり、この手術台１には患者２が載る。手術台
１の両サイドにはそれぞれベッドサイドレール３が設け
られている。これらのベッドサイドレール３には鉗子等
の内視鏡用処置具４を着脱自在に支持する第１の保持ア
ーム６と、立体撮像式の電子スコープ（内視鏡）５を着
脱自在に支持する第２の保持アーム７が取り付けられて
いる。ここでは保持アーム６はこれの他にも設けてよ
い。これらにより処置具４やスコープ５の、患者２の体
腔内に対する位置決めがなされる。また、前記処置具４
およびスコープ５は患者２の体壁に刺通された図示しな
いトラカールを利用して体腔２ａ内に挿入されている。

【０００８】前記各保持アーム６，７はいずれもそれに
対応する側のベッドサイドレール３に取着する基部アー
ム８とこの基部アーム８から立設される中間屈曲アーム
９とこの中間屈曲アーム９から水平方向へ突き出す先端
アーム１０とを備えてなる。そして、これらの保持アー
ム６，７の先端アーム１０に対する処置具４やスコープ
５の接続は、いずれも複数の自由度を有する関節手段で
あるフリー関節機構部１１を介して設けたアームジョイ
ント部１２によって行なわれている。なお、フリー関節
機構部１１を設けて処置具４やスコープ５を保持するの
は患者２が例えば術中に動いてそれを通す体壁の孔２ｂ
の位置がずれるようなことがあっても，その孔２ｂに無
理な力が加わらないようにするためである。

【０００９】前記各保持アーム６，７においての中間屈
曲アーム９はその基部アーム８に対して上下方向への伸
縮動作（図１中で示すａ方向）と回転動作（図１中で示
すｂ方向）を行えるように構成されており、また先端ア
ーム１０はその中間屈曲アーム９から患者側へ突き出す
アーム部分から水平な左右方向への伸縮動作（図１中に
示すｃ方向）を行なうことができるように構成されてい
る。

【００１０】そして、このような各動きを実現するため
に前記各アーム８，９，１０内には図示しないアクチュ
エータが配置されている。このアクチュエータとしては
例えばロボットの位置決めに用いられているサーボモー
タが使用される。これらのアクチュエータは後述する処
置用スレーブマニピュレータ制御部２８と観察用スレー
ブマニピュレータ制御部２９によってそれぞれ駆動制御
されるようになっている。

【００１１】前記処置具４とスコープ５の各挿入部にお
ける先端部の向きはそれの手前部分に設けた湾曲部を図
１中に示すＡ方向及びこれに直交するＢ方向に適宜湾曲
することにより選定することができるようになってい
る。これの湾曲駆動は処置具４の手元部に設けたサーボ
モータ収納部１３とスコープ５の手元部に設けたサーボ
モータ収納部１４内にそれぞれ設けられた図示しないサ
ーボモータを駆動させて挿入部内に挿通配置された図示
しないワイヤーを牽引することによって行なわれる。

【００１２】また、前記処置具４と前記スコープ５は図
１中に示すＤ方向に回転させられるようになっている。
このような回転は前記アームジョイント部１２内に設け
られた図示しないサーボモータを駆動させて同じく図示
しない回転機構を動作させることにより行なわれる。ま
た、処置具４の先端鉗子部４ａにはこれを開閉させるた
めの開閉機構が設けられており、この開閉機構は前記サ
ーボモータ収納部１３内に設けられた別の図示しないサ
ーボモータを駆動させて挿入部内に挿通配置されたロッ
ドもしくはワイヤ部材を押し引き操作することにより動
作させられるようになっている。ここで、前記処置具４
と第１の保持アーム６とを組み合わせたものを処置用ス
レーブマニピュレータ１５と称し、またスコープ５と第
２の保持アーム７とを組み合わせたものを観察用スレー
ブマニピュレータ１６と称することにする。そして、こ
れらは後述する操作手段によって動作が制御されるよう
になっている。

【００１３】図１において示されるように、処置用スレ
ーブマニピュレータ１５を操作するための操作手段であ
るマスターアーム（マニピュレータ）１７と、観察用ス
レーブマニピュレータ１６を操作するための操作手段を
組み込んだヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ
と称す。もっとも、これの代わりにフィーイスマウント
ディスプレイ（ＦＭＤ）を用いてもよい。）とが設けら
れている。

【００１４】前記ＨＭＤ１８は術者の頭部に装着される
ものであり、これはその術者の眼の前を覆う目と対面す
る内側に前記スコープ５で得られた映像を表示するため
の左右２つの液晶ディスプレイ（図示しない）を備え
る。このモニタ手段としてのＨＭＤ１８を術者の頭部に
装着した際に左右の各液晶ディスプレイは術者の目に対
応した位置にセットされる。

【００１５】また、前記マスターアーム１７は複数のア
ームを連結したリンク機構１９で構成されており、この
リンク機構１９を構成する各アームの連結部には図示し
ない位置検知用のエンコーダが設けられている。これら
のエンコーダによって各リンクの動きを検出し、後述す
るマスターデータ受信部２７で演算して、そのマスター
アーム１７の操作の状況を検知するようになっている。
なお、このマスターアーム１７は操作者がそのマスター
アーム１７から手２０を離した場合でもマスターアーム
１７の自重によって勝手に動かないように作られてい
る。つまり、マスターアーム１７の各アームリンクには
図示しない電磁クラッチが取り付けられており、この電
磁クラッチによってマスターアーム１７は必要以外の時
には動かないように動きが制限されている。

【００１６】またマスタースレーブモードで実際に処置
用スレーブマニピュレータ１５を動かす際には操作者が
図示しないフットスイッチを踏む動作によって前記電磁
クラッチのロック状態が解除される。ここでのマスター
スレーブモードとは操作入力手段であるマスターアーム
１７の動きが処置用スレーブマニピュレータ１５に伝達
され得るモード、すなわちマスターアーム１７の動きに
処置用スレーブマニピュレータ１５が追従できるモード
をいう。

【００１７】なお、ここでは、処置用スレーブマニピュ
レータ１５を操作する手段として、マスターアーム１７
に設置されたエンコーダの情報を用いているが、このよ
うなマスターアーム１７を用いることなく、例えば歪ゲ
ージや圧力センサーを用いた３次元ジョイステックある
いは力覚センサーまたは磁気センサのような空間的な位
置情報を認識する入力装置を用いても構わない。このよ
うな装置を用いることで、操作入力手段の構成が前記マ
スターアーム１７のものに比べてシンプルとなる。

【００１８】一方、前記スコープ５はその挿入部先端部
に立体撮像手段としての左右の図示しないＣＣＤが設け
られており、これにより２枚の被写体像を撮像する立体
視式電子内視鏡を構成している。これらのＣＣＤはビデ
オプロセッサ２１からの駆動信号によって駆動されると
ともにその出力信号はそのビデオプロセッサ２１に入力
されるようになっている。

【００１９】また、ＨＭＤ１８は、術者の頭がどのよう
に動いても、スコープ５の先端でとらえられる視野の映
像を前記ディスプレイによって常に追従的に観察できる
ように構成されている。このような構成のＨＭＤ１８を
装着して処置を行うことで、従来のように処置中に術者
が手術室に設置されたＴＶモニタの方へ視線を移すとい
った煩わしい動作を行なわなくて済み、操作性が向上す
る。また、患部から視線を外すことなく常に患部の映像
を明確に観察することができるから手術を容易に行なう
ことができる。

【００２０】なお、前記スコープ５は立体スコープでな
く通常の２次元スコープでもよい。立体（３次元）スコ
ープであれば、ＨＭＤ１８により立体的に被検体を観察
することが可能である。

【００２１】術者の頭部、つまり術者の頭部に装着した
ＨＭＤ１８の空間的な移動量は位置センサとしての磁気
センサー２２によって検知される。この磁気センサー２
２は所定の磁場を発生する磁気センサーソース部２２ａ
と、この磁気センサーソース部２２ａからの磁場を検知
する磁気センサーセンス部２２ｂとからなる。このうち
磁気センサーソース部２２ａは手術室の定位置に設置さ
れ、他方の磁気センサーセンス部２２ｂはＨＭＤ１８の
ほぼ中央部に位置して取り付けられている。術者の頭部
の動きはこうした磁気センサー２２によって検知される
ことにより観察用スレーブマニピュレータを操作するた
めの操作入力情報が得られる。

【００２２】次に、その操作手段の操作を検知する方法
の一例を簡単に説明する。 ＨＭＤ１８以外の所定の場
所にセットされた磁気センサーソース部２２ａから発生
される、例えば３次元的に変化するパルス的な磁場は磁
気センサーセンス部２２ｂで逐次検知され、その頭部の
動きに伴う磁場の変化分の情報を後述するような制御装
置２３で処理することによって、磁気センサーソース部
２２ａに対する磁気センサーセンス部２２ｂの位置よび
その磁気センサーセンス部２２ｂの傾斜であるオイラー
角（ロール、ピッチ、ヨー）を求めて、術者の頭部の移
動量および傾き量を検知する。

【００２３】なお、ここでは術者の頭部の動きを検知す
る操作手段として磁気センサー２２を用いる方式につい
て述べたが、例えば超音波センサーによって頭部の動き
を検知してもよい。また、術者の頭部の動きを撮像して
認識できるＣＣＤ等の固体撮像素子を有したＴＶカメラ
をその領域内に配置し、このＴＶカメラを通じて得られ
た術者の頭部の動きの映像からその動作データに基づい
て画像処理を行なうことにより頭部の動きを検知しても
よいものである。

【００２４】次に、処置用スレーブマニピュレータ１５
と観察用スレーブマニピュレータ１６の動作を制御する
制御装置２３について説明する。図１で示すように、磁
気センサー２２の磁気センサーソース部２２ａと磁気セ
ンサーセンス部２２ｂは３次元（３Ｄ）位置センサデー
タ受信部２５に接続されている。そして、制御部２６か
らの受信要求信号に応じて磁気センサーセンス部２２ｂ
の位置情報や角度情報をその制御部２６に伝達する。

【００２５】マスターアーム１７の図示しないエンコー
ダからの情報はマスターアームデータ受信部２７に入力
され、制御部２６からの受信要求信号に応じて、その情
報は制御部２６に伝達される。

【００２６】処置用スレーブマニピュレータ１５の保持
アーム６と処置具４の駆動部は処置用スレーブマニピュ
レータ制御部２８に接続されている。また、観察用スレ
ーブマニピュレータ１６の保持アーム６とスコープ５の
駆動部は観察用スレーブマニピュレータ制御部２９に接
続されている。そして、制御部２６はそれぞれマスター
アームデータ受信部２７および３次元位置センサデータ
受信部２５での受信データの値に応じて、処置用スレー
ブマニピュレータ１５と観察用スレーブマニピュレータ
１６の各モータの回転量を算出する。さらに処置用スレ
ーブマニピュレータ制御部２８と観察用スレーブマニピ
ュレータ制御部２９はその制御部２６からの前記回転量
に基づいて各モータの回転制御を行なう。

【００２７】また、前記スコープ５には図示しない照明
用光源装置が接続されており、スコープ５からの映像信
号は前記ビデオプロセッサ２１に入力され、ＴＶ画像信
号に変換処理され、ＨＭＤ１８の左右２つの液晶ディス
プレイに入力される。そして左右２つの液晶ディスプレ
イに表示される映像を３次元的に観察することができ
る。

【００２８】次に、図２〜図５を参照して、前記制御装
置２３での処理フローを説明する。制御部２６から３次
元的位置センサデータ受信部２５に受信要求コマンドを
送出し、その３次元的位置センサデータ受信部２５の位
置センサの磁気センサーセンス部２２ｂからその位置お
よびオイラー角の信号を受信する。これと同時に制御部
２６にはマスターアームデータ受信部２７からのマスタ
ーアーム１７の各エンコーダからの情報の信号が入力さ
れる。

【００２９】ここで、術者が頭部を動かすことによりこ
れに装着したＨＭＤ１８が、図４の（ａ）で示すある点
Ｐから点Ｑまで前方へ移動したとすると、スコープ５の
先端位置は前記観察用スレーブマニピュレータ１６の動
作により図４の（ｂ）で示すように視野光軸方向に点Ａ
から点Ｂまで移動する。この結果、ＨＭＤ１８上の立体
映像の画像は図３での（ａ）から同図３の（ｂ）のよう
に観察範囲が拡大変化する。それに伴って通常ならば前
記観察範囲内での被写体の動きも拡大される。

【００３０】ここで、スコープ５の先端の視野光軸方向
の移動量｜ＡＢ｜＝ｌ（エル）、点Ａから被検体の点Ｏ
までの距離｜ＡＯ｜＝Ｌとし、スコープ５の視野角を２
θとすると、被検体の点Ｏを通り、線分ＡＯに直交する
平面と視野角を規制する線分との交点をＸ、点Ｂまでス
コープ５の先端が移動したときの同じく視野角を制限す
る線分との交点をＸ′とすると、 線分ＯＸ＝Ｌ・ｔａｎθ、 線分ＯＸ′＝（Ｌ−ｌ）
・ｔａｎθ であり、したがって、図３の（ａ）から同図３の（ｂ）
への観察範囲の大きさが拡大したときの拡大率をｋとす
ると、 ｋ＝ＯＸ／ＯＸ′＝Ｌ／（Ｌ−ｌ） となり、ＨＭＤ１８の画面上では処置具４の先端の動き
はｋ倍に拡大されて見える。そこで、処置用スレーブマ
ニピュレータ１５のマスタースレーブ動作の変換倍率Ｋ
₁ は初期値をｋ₁ とすると、Ｋ₁ ＝ｋ₁ ×（１／ｋ）と
設定する調整が自動的に行われる。

【００３１】同様に、スコープ５が動いた場合も処置具
４の先端、被検体の動きはｋ倍となるので、観察用スレ
ーブマニピュレータ１６のマスタースレーブ動作の変換
倍率Ｋ₂ は、初期値をｋ₂ とすると、Ｋ₂ ＝ｋ₂ ×（１
／ｋ）と設定する調整が自動的に行われる。

【００３２】つまり、前記係数を基に処置具４とスコー
プ５の先端の移動量を計算し、各マニピュレータについ
てのモータの回転数に変換し、各マニピュレータについ
てのモータの回転制御を行なう。そして、観察手段によ
る前記観察範囲での被写体の変化を設定スピード以下に
制限させる規制を行う。

【００３３】なお、前述した初期値ｋ₁ ，ｋ₂ はシステ
ム全体のパラメータとして固定あるいは任意に設定可能
なものとしても良いし、スコープ５が視野光軸方向へ移
動する直前の値（スコープ５の先端が点Ａのときのｋ₁
及びｋ₂ ）としても良い。 （作用）この内視鏡下手術用マニピュレータシステムに
おいて、ＨＭＤ１８を装着した術者の頭の位置と動きに
応じてスコープ５の先端の位置とその視野方向が変化す
る。また、マスターアーム１７の動きに応じて処置具４
の先端の位置と方向が変化する。体腔内の状況がＨＭＤ
１８で立体的に観察される。

【００３４】今、仮に術者が頭を前方へ動かすと、スコ
ープ５の先端は視野光軸方向に移動し、ＨＭＤ１８上で
は観察視野つまり観察範囲が拡大して見えるが、その観
察手段の観察範囲の変化に応じてマスタースレーブの変
換係数を変えることで、マスターアーム１７と処置具４
の動きは、ＨＭＤ１８の画面上で同じスピードで動くよ
うに自動的に調整がなされる。同様に頭の動きに対する
画面上の視野の動きもマスタースレーブの変換係数を変
えることで、頭の動きと観察視野での動きはいつも一定
のスピードとなるようにする制御がなされる。術者が頭
を後方へ動かしたときにも、同様に変換係数が変わる。

【００３５】なお、変換倍率Ｋ₁ ，Ｋ₂ は、Ｋ₁ ＝ｋ₁
×（１／ｋ）、Ｋ₂ ＝ｋ₂ ×（１／ｋ）だけではなく、
処置具４とスコープ５とのものが次式のように別々の係
数でも良い。 Ｋ₁ ＝ｋ₁ ×（（１／ｋ）×α）＝ｋ₁ ×ｋ′ Ｋ₂ ＝ｋ₂ ×（（１／ｋ）×β）＝ｋ₂ ×ｋ″ また、図５のように処置具４の先端が、スコープ５の視
野光軸中心からずれている場合には、スコープ５の視野
光軸と直交し、処置具４の先端を通る平面と光軸中心の
交点をＯ′、視野角の交点をＸ，Ｘ′として係数ｋ＝
Ｏ′Ｘ／Ｏ′Ｘ′＝Ｌ′／（Ｌ′−ｌ）を計算しても良
い。（但しｌ′＝｜ＡＢ｜，Ｌ′＝｜ＡＯ′｜。） （効果）前記制御方式によれば、被検体とスコープ５の
先端の位置によらず、観察手段の観察範囲における処置
具４や被検体がその観察範囲を変化させても常に同一の
スピードで観察画面内を移動するので、手技の作業性が
大幅に向上する。

【００３６】なお、観察手段の観察範囲における処置具
や被検体の像の動きを制限的に規制する場合、その動く
スピードが常に一定の値でなくともよい。 ＜第２の実施例＞図６を参照して、本発明の第２の実施
例について説明する。 （構成）これは前述した第１の実施例の構成に次のよう
な画像処理手段を追加して次のように変形したものであ
る。すなわち、立体ビデオス式のスコープ５の撮像信号
をビデオプロセッサ２１に入力し、そのビデオプロセッ
サ２１の出力であるＴＶ信号を制御装置２３内の画像拡
大／縮小部３１に入力する。画像拡大／縮小部３１は制
御部２３からの指令によりＴＶ信号を拡大／縮小する機
能を有する。画像拡大／縮小部３１で処理された映像信
号はＨＭＤ１８のディスプレイ部に伝送され、表示され
る。 （作用）前述した第１の実施例で説明したときの図４と
同様にＨＭＤ１８を装着した術者が点Ｐから点Ｑにその
ＨＭＤ１８を移動させたとき、観察用スレーブマニピュ
レータ１６を動かし、またはスコープ５自体が動いて、
そのスコープ５が視野光軸方向に動いたが、ここではそ
れを動かす代わりに制御部４３からの指示で画像拡大／
縮小部３１により画像（観察範囲）を拡大し、その画像
をＨＭＤ１８に表示する。

【００３７】このときに第１の実施例と同様に係数Ｋ
₁ ，Ｋ₂ を計算し、処置用スレーブマニピュレータ１５
または観察用スレーブマニピュレータ１６のそれぞれの
動きを制御し、観察手段の観察画面において処置具や被
検体の像が常に一定のスピードで移動するようにする。
また、点Ｑから点Ｐに移動したときには画像（観察範
囲）を縮小し、そのときの係数Ｋ₁ ，Ｋ₂ を計算して処
置用スレーブマニピュレータ１５または観察用スレーブ
マニピュレータ１６を動かし、前記同様に制御する。 （効果）この実施例の画像処理手段を利用すれば、スコ
ープ５を動かす必要がないので、スコープ５が被検体に
近付いたり遠ざかりすぎたりすることが無く、フォーカ
スの良い画像で観察することができる。もちろん、前述
した第１の実施例の機能を選択的または重畳的に用いる
こともできる。 ＜第３の実施例＞図７および図８を参照して、本発明の
第３の実施例について説明する。 （構成）これは前述した第１の実施例の構成に次のよう
な画像処理手段を追加したものである。すなわち、立体
ビデオスコープ５の撮像信号はビデオプロセッサ２１に
入力される。ビデオプロセッサ２１から出力するＴＶ信
号は制御装置２３内に組み込まれた画像合成部４１に入
力される。

【００３８】一方、手術室の上部には立体ＴＶカメラ４
２が設置されており、この立体ＴＶカメラ４２からのＴ
Ｖ信号も同じ画像合成部４１に入力される。この画像合
成部４１では制御部２６からの指示に基づいてビデオプ
ロセッサ２１からの信号と立体ＴＶカメラ４２からの信
号を個別に拡大，縮小，合成，重畳を行なうことがで
き、これらの処置は図示しないスイッチの切り換えによ
って選択可能となっている。 （作用）図８の如く、ＨＭＤ１８にてスコープ像を観察
中に外部の視界を見たい場合、スイッチ（図示しな
い。）を押すことで、立体ＴＶカメラ４２の画像に切り
換えることができる。また、例えば図８の（ｃ）の如く
スコープ像とＴＶカメラ像を親子画面として見ることが
できるし、図８の（ｄ）のように重ね合わせて見ること
も可能となる。スコープ像とＴＶカメラ像のどちらを親
にするか子画面にするかは図示しないスイッチで行なう
ことができる。図８の（ａ）はスコープ像の単独像、図
８の（ｂ）はＴＶカメラ像の単独像である。また、これ
らの画面の切り換えも図示しないスイッチで行なうこと
ができる。 （効果）ＨＭＤ１８を装着したままで、手術室内や被検
者の様子を観察することができる。また、親子画面や重
量表示をすることで処置部位から目を離すことなく外部
の視野（手術室内，被検者の様子）を見ることができ
る。 ＜第４の実施例＞図９ないし図１１を参照して、本発明
の第４の実施例について説明する。 （構成）これは、前述した第３の実施例においての立体
ＴＶカメラ５１をＨＭＤ１８上に視野方向とほぼ水平に
なるように取り付けたものであり、その他は前述した第
３の実施例と同じである。 （作用）画像合成部４１にてスコープ５による視野像と
外部の視野像を重量してＨＭＤ１８の映像画面として表
示する。 （効果）ＴＶカメラ５１をＨＭＤ１８上に取り付けるこ
とで、図１１で示すように実際の術部の位置とスコープ
像を一致させて実際的に観察できるため、処置具４やス
コープ５のオリエンテーションが付けやすくなる。 ［追記］ (1) 生体内組織部位の観察と処置のうち少なくとも一方
を行なうスレーブマニピュレータと、このスレーブマニ
ピュレータを操作するための操作手段と、この操作手段
からの操作情報に基づいて前記スレーブマニピュレータ
の動作を制御する制御手段とを備えた体腔内手術用マニ
ピュレータ装置において、生体内組織部位を観察する手
段と、この観察手段の観察範囲を変化させる手段と、こ
の観察手段による前記観察範囲での被写体の移動を制限
させる如く前記操作手段とスレーブマニピュレータの動
作比率を自動的に調整させる手段を設けたことを特徴と
する体腔内手術用マニピュレータ装置。例えばスコープ
で観察する画像の倍率に応じてマスタの動きに対するス
レーブマニピュレータの動作量を制限し、観察手段の観
察範囲での被写体の動くスピードを自動的に調整するこ
とができる。 (2) 前記(1) 項において、前記観察範囲を変化させる手
段はスコープを視野光軸方向に進退させる手段である。 (3) 前記(1) 項において、前記観察範囲を変化させる手
段はスコープの像を拡大，縮小させる手段である。 (4) 前記(1) 項において、前記観察手段はスコープの像
を観察するＨＭＤを有する。 (5) 前記(4) 項において、外部の視界を観察する手段と
してＴＶカメラを有し、前記ＨＭＤはそのＴＶカメラで
撮像した像を合わせて観察する。 (6) 前記(5) 項において、前記ＴＶカメラは手術室内に
配置される。 (7) 前記(5) 項において、前記ＴＶカメラは前記ＨＭＤ
上に取り付けられる。 (8) 前記(4) 項において、ＨＭＤの画面に前記スコープ
の像と前記ＴＶカメラの像を親子画面表示にする手段を
有する。 (9) 前記(8) 項において、親子画面を入れかえる手段を
有する。 (10)前記(4) 項において、ＨＭＤの画面に前記スコープ
の像と前記ＴＶカメラの像を重畳表示する手段を有す
る。 前記(4) 〜(10)項によれば、ＨＭＤを装着したままで手
術室内や被検者の様子を観察できるので作業性が向上す
る。また、親子画面表示や重量表示等をすることで処置
部位から目を離さずに手術室内や被検者の様子を見るこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
コープの動きによらず、被写体が観察画面内で観察対象
しやすい所定のスピードで移動するように自動的に設定
されるため、観察下における手技の作業性が大幅に向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る内視鏡下手術用マニピュレ
ータシステムの説明図。

【図２】同じく第１の実施例に係る内視鏡下手術用マニ
ピュレータシステムの制御装置での処理フローの説明
図。

【図３】（ａ）（ｂ）は同じく第１の実施例に係る内視
鏡下手術用マニピュレータシステムのＨＭＤ上の立体映
像の画像の拡大変化の説明図。

【図４】同じく第１の実施例に係る内視鏡下手術用マニ
ピュレータシステムにおけるＨＭＤの移動を示す斜視
図。

【図５】同じく第１の実施例に係る内視鏡下手術用マニ
ピュレータシステムにおけるＨＭＤの前記図４の動きに
対応したスコープの移動を示す斜視図。

【図６】第２の実施例に係る内視鏡下手術用マニピュレ
ータシステムの説明図。

【図７】第３の実施例に係る内視鏡下手術用マニピュレ
ータシステムの説明図。

【図８】同じく第３の実施例に係る内視鏡下手術用マニ
ピュレータシステムの観察画面の説明図。

【図９】第４の実施例に係る内視鏡下手術用マニピュレ
ータシステムのＨＭＤの斜視図。

【図１０】同じく第４の実施例に係る内視鏡下手術用マ
ニピュレータシステムの観察画面の説明図。

【図１１】同じく第４の実施例に係る内視鏡下手術用マ
ニピュレータシステムの使用状態の説明図。

【符号の説明】

４…内視鏡用処置具、５…スコープ、１５…処置用スレ
ーブマニピュレータ、１６…観察用スレーブマニピュレ
ータ、１７…マスターアーム（マニピュレータ）、１８
…ＨＭＤ、２２…磁気センサー、２５…３次元位置セン
サデータ受信部、２６…制御部、２７…マスターアーム
データ受信部、２８…処置用スレーブマニピュレータ制
御部、２９…観察用スレーブマニピュレータ制御部。

【手続補正書】

【提出日】平成７年６月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】図１において示されるように、処置用スレ
ーブマニピュレータ１５を操作するための操作手段であ
るマスターアーム（マニピュレータ）１７と、観察用ス
レーブマニピュレータ１６を操作するための操作手段を
組み込んだヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤ
と称す。もっとも、これの代わりにフェイスマウントデ
ィスプレイ（ＦＭＤ）を用いてもよい。）とが設けられ
ている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体内組織部位の観察と処置のうち少なく
   とも一方を行なうスレーブマニピュレータと、このスレ
   ーブマニピュレータを操作するための操作手段と、この
   操作手段からの操作情報に基づいて前記スレーブマニピ
   ュレータの動作を制御する制御手段とを備えた体腔内手
   術用マニピュレータ装置において、生体内組織部位を観
   察する手段と、この観察手段の観察範囲を変化させる手
   段と、この観察手段による前記観察範囲での被写体の変
   化を制限させる如く前記操作手段とスレーブマニピュレ
   ータの動作比率を自動的に調整させる手段を設けたこと
   を特徴とする体腔内手術用マニピュレータ装置。