JPH0998978A - Medical instrument - Google Patents

Medical instrument

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JPH0998978A
JPH0998978A JP7259989A JP25998995A JPH0998978A JP H0998978 A JPH0998978 A JP H0998978A JP 7259989 A JP7259989 A JP 7259989A JP 25998995 A JP25998995 A JP 25998995A JP H0998978 A JPH0998978 A JP H0998978A
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gripper
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豊 藤澤
Masahiro Kudo
正宏 工藤
Toshimasa Kawai
利昌 河合
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a medical instrument whose tip fine parts are easily and securely washed and sterilized and whose pressure sensor is improved in durability. SOLUTION: The medical instrument is equipped with a strain gauge 27 serving as a pressure sensor at a gripper 13, and has a function which sends detection information from the strain gauge 27 to an operator. The strain gauge 27 is fixed to a plate spring 26 serving as a sensor holding member which is distorted according to a contact condition with a biomedical tissue, and the plate spring 26 is detachably attached to the gripper 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば把持鉗子
のグリップに力覚センサを備え、生体組織を把持したと
きの力覚センサによる検出情報を術者に提示する機能を
有する医療器具に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a medical instrument having a force sensor, for example, in a grip of a grasping forceps and having a function of presenting information detected by the force sensor when grasping a living tissue to an operator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、生体の体腔内に挿入する把持鉗子
や内視鏡等の医療器具に触覚または力覚情報を検知する
センサを取り付け、生体組織の硬さや、医療器具が生体
から受ける力を計測し、これを術者に呈示することが行
われている。特に、内視鏡や処置具を搭載したマニピュ
レータを遠隔操作によって処置を行う場合、術者は、力
覚を直接検知できないので、前述のような力覚検知、呈
示手段は有効である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor for detecting tactile or force information is attached to a medical instrument such as a grasping forceps or an endoscope which is inserted into a body cavity of a living body to measure the hardness of living tissue and the force received by the medical instrument from the living body. Is measured and presented to the operator. In particular, when a manipulator equipped with an endoscope or a treatment tool is treated by remote control, the operator cannot directly detect the force sense, and therefore the force sense detection / presentation means described above is effective.

【0003】例えば、特願平5−354155号は、複
数のセンサを備えた分布型センサユニットを体腔内に挿
入される医療器具本体の挿入部を設け、このセンサユニ
ットから出力される複数のセンサ出力に基づいて前記医
療器具本体を制御するようにしたものである。
For example, in Japanese Patent Application No. 5-354155, a distributed sensor unit having a plurality of sensors is provided with an insertion portion of a main body of a medical device into which a plurality of sensors are output. The medical device body is controlled based on the output.

【0004】すなわち、医療器具本体の挿入部の先端部
に設けられた把持鉗子にセンサユニットが一体的に設け
られ、体腔内に挿入して把持鉗子によって生体組織を把
持したときにセンサユニットが生体組織の硬さ等を計測
し、そのセンサユニットから出力される複数の検知情報
に基づいて医療器具本体を制御するようになっている。
That is, the sensor unit is integrally provided with the grasping forceps provided at the tip of the insertion portion of the medical instrument body, and when the sensor unit is inserted into the body cavity and the living tissue is grasped by the grasping forceps. The hardness of the tissue or the like is measured, and the medical device main body is controlled based on a plurality of pieces of detection information output from the sensor unit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、生体組織の硬さや、医療器具が生体から
受ける力を計測した後、つまり処置した後、前記医療器
具の洗浄・消毒・滅菌を行う場合、医療器具の先端部に
固定されているセンサも含めて行わなくてはならないた
め、センサの高温・高湿環境耐性や、薬品耐性を考慮し
なければならず、また、センサの組み込みにより前記医
療器具の形状が複雑化するため、効果的な洗浄・消毒・
滅菌の手間がかかるという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional technique, after measuring the hardness of the living tissue and the force that the medical instrument receives from the living body, that is, after the treatment, cleaning, disinfection and sterilization of the medical instrument are performed. When doing so, it is necessary to include the sensor fixed to the tip of the medical device, so it is necessary to consider the high temperature and high humidity environment resistance of the sensor and the chemical resistance. Since the shape of the medical device becomes complicated, effective cleaning / disinfection /
There is a problem that it takes time and effort for sterilization.

【0006】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、医療器具の容易かつ
効果的な洗浄・消毒・滅菌を可能とし、力覚センサの耐
久性を向上させるとともに、力覚センサの適用範囲を広
げることができる医療器具を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable easy and effective cleaning, disinfection, and sterilization of a medical instrument, and improve the durability of a force sensor. Another object of the present invention is to provide a medical device capable of expanding the application range of the force sensor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、先端部に力覚センサを備え、この力覚セ
ンサによる検出情報を術者に提示する機能を有する医療
器具において、前記力覚センサを生体組織との接触状態
に応じて歪曲するセンサ保持部材に固定し、このセンサ
保持部材を前記先端部に着脱自在に保持したことを特徴
とする。医療器具を使用後、先端部から力覚センサとと
もに、センサ保持部材を取り外し、洗浄・消毒・滅菌を
別々に行うことができる。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a medical instrument having a force sensor at its tip and having a function of presenting information detected by this force sensor to an operator. It is characterized in that the force sensor is fixed to a sensor holding member which is distorted according to a contact state with a living tissue, and the sensor holding member is detachably held on the tip end portion. After using the medical device, the force sensor and the sensor holding member can be removed from the distal end to separately perform cleaning, disinfection, and sterilization.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1〜図3は第1の実施形態を
示し、図1はセンサユニット、図2は医療器具としての
把持鉗子を示す。図3に示す11は鉗子本体であり、こ
の鉗子本体11は柄12の先端部に設けられたグリッパ
13と、柄12の基端部に設けられグリッパ13を開閉
するハンドル14とから構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show the first embodiment, FIG. 1 shows a sensor unit, and FIG. 2 shows grasping forceps as a medical instrument. Reference numeral 11 shown in FIG. 3 is a forceps main body, and the forceps main body 11 is composed of a gripper 13 provided at the tip of the handle 12 and a handle 14 provided at the base end of the handle 12 for opening and closing the gripper 13. There is.

【0009】15は鉗子本体11を挿通する筒状部材で
あり、この筒状部材15には軸方向に鉗子本体11の柄
12を挿通する鉗子孔16とリード線17を挿通する配
線収納孔18が設けられている。そして、リード線17
の先端部にはセンサユニット19が接続されている。
Reference numeral 15 is a cylindrical member which is inserted through the forceps main body 11. In this cylindrical member 15, there are a forceps hole 16 through which the handle 12 of the forceps main body 11 is inserted and a wire receiving hole 18 through which a lead wire 17 is inserted. Is provided. And the lead wire 17
A sensor unit 19 is connected to the tip of the.

【0010】前記グリッパ13は、図1および図2に示
すように開閉自在な一対の把持片20からなり、把持面
21には鋸歯状の凹凸が形成されている。また、一対の
把持片20のうち一方の把持面21の中央には長手方向
に長方形の溝22が設けられている。この溝22の断面
形状は台形になっており、溝22の底面23の一部から
は孔24が把持片21の背面25に貫通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the gripper 13 is composed of a pair of openable and closable gripping pieces 20, and a gripping surface 21 is formed with saw-tooth-shaped irregularities. Further, a rectangular groove 22 is provided in the longitudinal direction at the center of one gripping surface 21 of the pair of gripping pieces 20. The groove 22 has a trapezoidal sectional shape, and a hole 24 penetrates the back surface 25 of the gripping piece 21 from a part of the bottom surface 23 of the groove 22.

【0011】前記センサユニット19について説明する
と、前記溝22には両端を等角度で下方へ折り曲げられ
たステンレス等の薄肉の板バネ26が設けられており、
この板バネ26は端部26a,26bをバネ力により溝
22の両端面に押圧することによって把持片20に固定
されている。板バネ26は、その幅が前記溝22の幅よ
り若干狭くなっており、その上面26cが把持片20の
把持面21と同レベルの高さになるように形成されてい
る。
Explaining the sensor unit 19, the groove 22 is provided with thin leaf springs 26 made of stainless steel or the like, both ends of which are bent downward at equal angles.
The leaf spring 26 is fixed to the gripping piece 20 by pressing the ends 26a and 26b against both end surfaces of the groove 22 by a spring force. The leaf spring 26 has a width slightly narrower than the width of the groove 22, and the upper surface 26c thereof is formed to have the same level as the grip surface 21 of the grip piece 20.

【0012】板バネ26の下面中央には力覚検出手段と
しての歪ゲージ27が接着固定され、更に歪ゲージ27
の補強と防水のため歪ゲージ27の上部にはシリコンゴ
ム系接着剤28等が一様に薄く塗布され被覆されてい
る。歪ゲージ27には前記リード線17が接続され、こ
のリード線17は前記孔24を挿通して背面25に引き
出されている。また、リード線17が挿通された孔24
にもシリコンゴム系接着剤28が塗布されている。
A strain gauge 27 as force detecting means is adhered and fixed to the center of the lower surface of the leaf spring 26.
For the purpose of reinforcement and waterproofing, the upper portion of the strain gauge 27 is uniformly thinly coated with a silicone rubber adhesive 28 or the like. The lead wire 17 is connected to the strain gauge 27, and the lead wire 17 is inserted into the hole 24 and drawn out to the back surface 25. In addition, the hole 24 through which the lead wire 17 is inserted
Also, the silicone rubber adhesive 28 is applied.

【0013】また、図4に力覚検知手段として感圧導電
ゴム29を使用した場合の変形例を示す。感圧導電ゴム
29は、感圧導電ゴム29の一方の感圧面30が前記板
バネ26の下面に接着されてグリッパ13に保持されて
いる。このとき、感圧導電ゴム29の他方の感圧面31
は溝22の底面23とほとんど押圧力ゼロで接触するよ
うになっている。
FIG. 4 shows a modified example in which the pressure-sensitive conductive rubber 29 is used as the force sense detecting means. The pressure-sensitive conductive rubber 29 is held by the gripper 13 with one pressure-sensitive surface 30 of the pressure-sensitive conductive rubber 29 bonded to the lower surface of the leaf spring 26. At this time, the other pressure-sensitive surface 31 of the pressure-sensitive conductive rubber 29.
Is in contact with the bottom surface 23 of the groove 22 with almost no pressing force.

【0014】次に、本実施形態の作用について説明す
る。生体内の処置を行いながら把持力を検出するため、
まずリード線17をグリッパ13の把持片20に設けら
れた孔24に挿通させた後、板バネ26を撓ませて一方
の端部26aを溝22の一端面22aに押圧しながら他
方の端部26bを溝22の他端面22bに滑り込ませる
ことにより、前記センサユニット19を溝22に装着す
る。なお、力覚検出手段として感圧導電ゴム29を使用
したときも同様である。
Next, the operation of the present embodiment will be described. In order to detect gripping force while performing in-vivo treatment,
First, the lead wire 17 is inserted into the hole 24 provided in the gripping piece 20 of the gripper 13, and then the leaf spring 26 is bent to press one end portion 26a against the one end surface 22a of the groove 22 and the other end portion. The sensor unit 19 is mounted in the groove 22 by sliding 26 b into the other end surface 22 b of the groove 22. The same applies when the pressure-sensitive conductive rubber 29 is used as the force sense detecting means.

【0015】グリッパ13によって体腔内の生体組織a
を把持すると、板バネ26の上面26aが生体組織aに
接触して板バネ26の両端部26a,26bを支点とし
て歪ゲージ27の貼り付いている板バネ26の中央部が
下方へ撓むことにより、把持力を検出できる。このと
き、板バネ26の両端部26a,26bが溝22の両端
面22a,22bより反作用の力を内側に受けるため、
板バネ26の中央部が若干上方へ撓むことにより、生体
組織aを把持する前に既に歪ゲージ27の出力が出てい
る場合がある。このときは、その時の出力をオフセット
として測定する。また、力覚検出手段として感圧導電ゴ
ム29を使用したときは、板バネ26に貼り付いている
感圧面30が生体組織aを把持したときに弾性変形する
ので把持力を検出できる。
The living tissue a in the body cavity is gripped by the gripper 13.
When gripping, the upper surface 26a of the leaf spring 26 comes into contact with the biological tissue a, and the central portion of the leaf spring 26 to which the strain gauge 27 is attached bends downward with the both ends 26a and 26b of the leaf spring 26 as fulcrums. Thus, the gripping force can be detected. At this time, since both end portions 26a and 26b of the leaf spring 26 receive the reaction force from the both end surfaces 22a and 22b of the groove 22 inward,
There is a case where the output of the strain gauge 27 has already been output before the living tissue a is grasped due to the central portion of the leaf spring 26 bending slightly upward. In this case, the output at that time is measured as an offset. Further, when the pressure-sensitive conductive rubber 29 is used as the force sense detecting means, the pressure-sensitive surface 30 attached to the leaf spring 26 elastically deforms when gripping the living tissue a, so that the gripping force can be detected.

【0016】一方、生体内の処置が終わった後は、前述
の装着手順と逆の手順でセンサユニット19を把持片2
0から取り外す。取り外し後は、鉗子本体11とセンサ
ユニット19とを別々に滅菌を行う。特に、板バネ26
の両端部26a,26bの近傍の折り曲げ部分26dと
前記溝22の間隙に詰まった付着物を重点的に洗浄する
ことができる。
On the other hand, after the in-vivo treatment is completed, the sensor unit 19 is gripped by the gripping piece 2 in the reverse order of the above-mentioned mounting procedure.
Remove from 0. After the removal, the forceps body 11 and the sensor unit 19 are separately sterilized. In particular, the leaf spring 26
It is possible to predominantly clean the deposits clogging the gap between the groove 22 and the bent portion 26d near both ends 26a and 26b.

【0017】本実施形態によれば、生体組織aの把持力
を感度良く検出でき、センサユニット19と鉗子本体1
1とを別々に分離して洗浄、滅菌できるので、板バネ2
6の両端部26a,26bなどの微細部分の洗浄、滅菌
が確実にできる。また、センサ自身の寿命も向上する。
また、センサが使用途中で壊れたときの交換が容易とな
る。
According to this embodiment, the gripping force of the living tissue a can be detected with high sensitivity, and the sensor unit 19 and the forceps body 1 can be detected.
1 and 2 can be separately separated for cleaning and sterilization, so leaf spring 2
It is possible to surely clean and sterilize fine portions such as both end portions 26a and 26b of 6. In addition, the life of the sensor itself is improved.
In addition, it becomes easy to replace the sensor if it breaks during use.

【0018】図5は第2の実施形態を示し、第1の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。センサユニット32は、板バネ33と、この板バネ
33の下面中央部に接着された歪ゲージ27とから構成
されている。グリッパ13の把持片34は磁性体で形成
されており、この把持片34に把持面35には溝36が
設けられている。溝36の長手方向の両端縁には浅い溝
37が形成されており、歪ゲージ27の接着された板バ
ネ33の両端部33a,33bが浅い溝37に磁力によ
り吸着されている。なお、力覚検出手段として感圧導電
ゴム29を使用したときも同様である。
FIG. 5 shows a second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The sensor unit 32 is composed of a leaf spring 33 and a strain gauge 27 bonded to the central portion of the lower surface of the leaf spring 33. The gripping piece 34 of the gripper 13 is formed of a magnetic material, and the gripping surface 34 of the gripping piece 34 is provided with a groove 36. Shallow grooves 37 are formed at both ends of the groove 36 in the longitudinal direction, and both ends 33a and 33b of the leaf spring 33 to which the strain gauge 27 is bonded are attracted to the shallow groove 37 by magnetic force. The same applies when the pressure-sensitive conductive rubber 29 is used as the force sense detecting means.

【0019】次に、本実施形態の作用について説明す
る。生体組織aを把持すると、歪ゲージ27、感圧導電
ゴム29等の力覚検出手段が貼り付いている板バネ33
の中央部が下方へ撓むので把持力を検出できる。処置が
終わった後は、板バネ33をピンセット等で挟みそのま
ま上方へ軽く引き上げることで鉗子本体11とセンサユ
ニット32とを分離できる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. When the living tissue a is grasped, the leaf spring 33 to which force sense means such as the strain gauge 27 and the pressure-sensitive conductive rubber 29 is attached.
Since the central portion of the is bent downward, the gripping force can be detected. After the treatment is completed, the forceps main body 11 and the sensor unit 32 can be separated by sandwiching the leaf spring 33 with tweezers or the like and lightly pulling it upward.

【0020】本実施形態によれば、第1の実施形態の効
果の他に、生体組織aの把持前は板バネ33が変形して
いないので、歪ゲージ27のオフセットが不要であるた
め、より正確な把持力の検出、測定が可能になる。ま
た、鉗子本体11とセンサユニット32との着脱がより
容易となる。
According to the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, since the leaf spring 33 is not deformed before the grasping of the living tissue a, the strain gauge 27 does not need to be offset, so It enables accurate detection and measurement of gripping force. In addition, attachment / detachment of the forceps main body 11 and the sensor unit 32 becomes easier.

【0021】図6は第3の実施形態を示し、第1,2の
実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略
する。グリッパ13を構成する把持片34の把持面35
には第2の実施形態と同様に溝36が設けられており、
この溝36の長手方向の両端縁には浅い溝37が形成さ
れている。浅い溝37には複数の吸気孔38が穿設さ
れ、この吸気孔38には吸気用チューブ39が接続され
ている。
FIG. 6 shows a third embodiment. The same components as those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The gripping surface 35 of the gripping piece 34 that constitutes the gripper 13
Is provided with a groove 36 as in the second embodiment,
Shallow grooves 37 are formed at both ends of the groove 36 in the longitudinal direction. A plurality of intake holes 38 are formed in the shallow groove 37, and an intake tube 39 is connected to the intake holes 38.

【0022】吸気用チューブ39は把持片34の背面側
へ導出され、筒状部材15を通って鉗子本体11のハン
ドル14まで導かれており、この吸気用チューブ39は
図示しない吸気ポンプに接続されている。一方、センサ
ユニット32は板バネ33の両端部33a,33bが吸
気孔38からの吸引力によって浅い溝37に吸着され、
グリッパ13に保持されている。
The suction tube 39 is led out to the back side of the gripping piece 34 and is guided to the handle 14 of the forceps body 11 through the tubular member 15, and the suction tube 39 is connected to an unillustrated suction pump. ing. On the other hand, in the sensor unit 32, both end portions 33 a and 33 b of the leaf spring 33 are attracted to the shallow groove 37 by the suction force from the intake hole 38,
It is held by the gripper 13.

【0023】次に、本実施形態の作用について説明す
る。センサユニット32のセッティングは板バネ33を
溝36の両端部33a,33bを浅い溝37に位置決め
セットし、吸気孔38に板バネ33の両端部33a,3
3bが置かれていることを確認してから吸気ポンプの電
源を投入すると、吸気用チューブ39を介して吸気孔3
8から吸気され、その吸引力によって板バネ33の両端
部33a,33bが浅い溝37に吸着される。
Next, the operation of the present embodiment will be described. To set the sensor unit 32, the leaf spring 33 is positioned and set at both ends 33a, 33b of the groove 36 in the shallow groove 37, and the both ends 33a, 3 of the leaf spring 33 are set in the intake holes 38.
When the power of the intake pump is turned on after confirming that 3b is placed, the intake hole 3 is inserted through the intake tube 39.
8 is sucked, and both end portions 33a and 33b of the leaf spring 33 are attracted to the shallow groove 37 by its suction force.

【0024】処置後は、吸気ポンプの電源を切ってか
ら、ピンセット等で板バネ33を上方に軽く引き上げる
ことによって鉗子本体11とセンサユニット32とを分
離できる。したがって、第2の実施形態と同様の効果が
得られる。
After the treatment, the forceps main body 11 and the sensor unit 32 can be separated from each other by turning off the power of the intake pump and then lightly pulling up the leaf spring 33 with tweezers or the like. Therefore, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

【0025】図7は第4の実施形態を示し、40はセン
サユニットである。このセンサユニット40は円筒状に
形成されたステンレス等の金属であり、その断面形状は
内視鏡先端硬質部41の形状よりやや曲率の大きい肉厚
部分42と、それと直交して更に肉厚が薄くなるように
溝を設けた肉薄部分43の2つの部分とからなってい
る。そして、肉薄部分43の底面44には歪みゲージ4
5が張り付けられ、この歪みゲージ45は第1の実施形
態と同様にシリコンゴム系の接着剤46で薄く一様に被
覆されている。
FIG. 7 shows a fourth embodiment, and 40 is a sensor unit. This sensor unit 40 is a metal such as stainless steel formed in a cylindrical shape, and its cross-sectional shape is a thick portion 42 having a curvature slightly larger than the shape of the endoscope distal end hard portion 41, and a wall thickness that is orthogonal to the thick portion 42. It is composed of two parts, a thin part 43 having a groove formed to be thin. The strain gauge 4 is provided on the bottom surface 44 of the thin portion 43.
5, the strain gauge 45 is thinly and uniformly covered with a silicone rubber adhesive 46 as in the first embodiment.

【0026】このセンサユニット40は医療用の内視鏡
先端硬質部41にバネ力により嵌合されて保持されてい
る。また、このセンサユニット40の材質は金属に限ら
ず、プラスチックであってもよく、センサユニット40
は内視鏡に限らず、細径プローブやカテーテル等に装着
してもよい。
The sensor unit 40 is fitted and held by a medical endoscope distal end hard portion 41 by a spring force. The material of the sensor unit 40 is not limited to metal, but may be plastic.
Is not limited to an endoscope, and may be attached to a small diameter probe, a catheter, or the like.

【0027】次に、本実施形態の作用について説明す
る。センサユニット40内の肉薄部分43の部分の2箇
所を内側へ押圧し、曲率の大きい肉厚部分42の曲率を
内視鏡先端硬質部41の形状と同じにして観察面47の
前方よりセンサユニット40を挿入して内視鏡先端硬質
部41へ嵌合して装着する。
Next, the operation of this embodiment will be described. Two portions of the thin portion 43 in the sensor unit 40 are pressed inward so that the thick portion 42 having a large curvature has the same curvature as that of the endoscope distal end hard portion 41, and the sensor unit is located in front of the observation surface 47. 40 is inserted and fitted into the endoscope distal end hard portion 41 to be mounted.

【0028】内視鏡挿入時は、内視鏡先端硬質部41に
装着されたセンサユニット40の肉薄部分43の外表面
が生体組織に接触すると、この肉薄部分43の肉厚は非
常に薄くなっているために内側へ撓みを生じ、歪みゲー
ジ45から生体組織との接触力を検出できる。
When the endoscope is inserted, when the outer surface of the thin portion 43 of the sensor unit 40 attached to the endoscope distal end hard portion 41 comes into contact with living tissue, the thin portion 43 becomes very thin. As a result, bending occurs inward, and the contact force with the living tissue can be detected from the strain gauge 45.

【0029】観察・処置後は、センサユニット40の肉
薄部分43と内視鏡先端硬質部41の表面との間隙にピ
ンセットの先端部を挿入し、センサユニット40の薄肉
部分43を外側へ押圧しながら肉厚部分42と内視鏡先
端硬質部41との間隙にピンセットの先端部を滑り込ま
せ、そのままピンセットを内視鏡先端方向へ引き寄せる
ことにより、センサユニット40が内視鏡先端硬質部4
1から分離できる。したがって、第2の実施形態と同様
の効果が得られる。
After the observation and treatment, the tip of the tweezers is inserted into the gap between the thin portion 43 of the sensor unit 40 and the surface of the endoscope distal end hard portion 41, and the thin portion 43 of the sensor unit 40 is pushed outward. While the distal end portion of the tweezers is slid into the gap between the thick portion 42 and the endoscope distal end hard portion 41, and the tweezers is pulled toward the endoscope distal end as it is, the sensor unit 40 causes the endoscope distal end hard portion 4 to move.
Can be separated from 1. Therefore, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

【0030】図8および図9は第5の実施形態を示し、
47はセンサグリッパユニットである。このセンサグリ
ッパユニット47は鉗子本体48のグリッパ49と歪ゲ
ージ50とから構成されている。
FIG. 8 and FIG. 9 show a fifth embodiment,
47 is a sensor gripper unit. The sensor gripper unit 47 is composed of a gripper 49 of a forceps body 48 and a strain gauge 50.

【0031】鉗子本体48のグリッパ49を構成する把
持片51の背面52には溝53が設けられている。この
溝53は長さ方向では把持片51の中央部に、幅方向で
は把持片51の幅方向全体に亘って設けられており、溝
53の底面には力覚検出手段としての前記歪ゲージ50
が接着されている。歪ゲージ50の上面には防湿、機械
的保護のためのシリコンゴム系の接着剤54等によって
薄く一様に被覆されている。
A groove 53 is provided on the back surface 52 of the gripping piece 51 which constitutes the gripper 49 of the forceps main body 48. The groove 53 is provided in the central portion of the gripping piece 51 in the lengthwise direction and over the entire widthwise direction of the gripping piece 51 in the widthwise direction, and the strain gauge 50 serving as force sense detecting means is provided on the bottom surface of the groove 53.
Is glued. The upper surface of the strain gauge 50 is thinly and uniformly covered with a silicone rubber adhesive 54 or the like for moisture proof and mechanical protection.

【0032】また、把持片51の根元側で、把持面55
の凹凸の終端部の端面には細角柱状の2本の着脱棒56
が一体的に突設されており、着脱棒56の先端には板バ
ネやプラスチック板等からなるコ字状で、先端が拡開し
ている嵌合バネ57が接着固定されている。
On the base side of the gripping piece 51, the gripping surface 55
On the end surface of the terminal end of the unevenness of the
Is integrally protruded, and a fitting spring 57, which is a U-shaped member made of a leaf spring, a plastic plate, or the like, and whose tip is widened, is adhesively fixed to the tip of the removable rod 56.

【0033】一方、把持片51の基端部材58には着脱
棒56が挿入可能な2つの角穴59が設けられており、
この角穴59の根元側の終端部は、角穴59に比べやや
左右幅の大きなスペース60が形成されている。
On the other hand, the base end member 58 of the gripping piece 51 is provided with two square holes 59 into which the detachable rod 56 can be inserted.
At the base end of the square hole 59, a space 60 having a width slightly larger than that of the square hole 59 is formed.

【0034】次に、本実施形態の作用について説明す
る。着脱棒56の端部に設けられた嵌合バネ57の先端
部の開きを両手でピンセット等で狭めながら嵌合バネ5
7と着脱棒56を角穴59に挿入していくと、嵌合バネ
57がスペース60に係合してセンサグリッパユニット
47と鉗子本体48とが結合される。この状態では、セ
ンサグリッパユニット47にグリッパ49の先端側へ多
少のズレ力が生じてもセンサグリッパユニット47と鉗
子本体48とは分離しない。
Next, the operation of this embodiment will be described. The fitting spring 57 provided at the end of the attachment / detachment rod 56 is narrowed with a pair of tweezers or the like to open the front end portion of the fitting spring 57 with the fitting spring 57.
When 7 and the attachment / detachment rod 56 are inserted into the square hole 59, the fitting spring 57 engages with the space 60 and the sensor gripper unit 47 and the forceps main body 48 are coupled. In this state, the sensor gripper unit 47 and the forceps body 48 are not separated even if the sensor gripper unit 47 is slightly displaced toward the tip of the gripper 49.

【0035】本実施形態のグリッパ49で生体組織aを
把持したときの動作を説明すると、グリッパ49の把持
片51は溝53によって肉薄になっているため、グリッ
パ49の開方向への撓みが大きく生じる。この撓みの部
分に歪ゲージ50が接着されているため把持力を検出で
きる。また、把持だけでなく、複数の組織間の癒着等、
剥離したい部位があるときには、逆にグリッパ49に閉
方向の撓みが生じるため、剥離鉗子等にも同様の構造を
設ければ剥離力の検出も併せて行うことができる。
The operation of gripping the living tissue a by the gripper 49 of this embodiment will be described. Since the gripping piece 51 of the gripper 49 is thinned by the groove 53, the gripper 49 is largely bent in the opening direction. Occurs. Since the strain gauge 50 is bonded to the bent portion, the gripping force can be detected. In addition to gripping, adhesion between multiple tissues, etc.
Conversely, when there is a portion to be peeled off, the gripper 49 is bent in the closing direction. Therefore, if the peeling forceps or the like is provided with a similar structure, the peeling force can be detected together.

【0036】処置後は、グリッパ49を強く先端側へ引
き寄せると、嵌合バネ57の折り曲げ部57aがスペー
ス60の当接面60aから角穴59の内面へと滑り込む
ため、センサグリッパユニット47は鉗子本体48から
分離され、それぞれ別々に洗浄、滅菌を行うことができ
る。
After the procedure, when the gripper 49 is strongly pulled toward the tip side, the bent portion 57a of the fitting spring 57 slides from the contact surface 60a of the space 60 into the inner surface of the square hole 59, so that the sensor gripper unit 47 has forceps. Separated from the body 48, they can be washed and sterilized separately.

【0037】本実施形態によれば、第1の実施形態の効
果の他に、グリッパ49の把持面55の凹凸面積が大き
いので、より確実に把持することができる。また、把持
力だけでなく、剥離力も検出することができる。
According to this embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, since the gripping surface 55 of the gripper 49 has a large unevenness area, the gripper 49 can grip more reliably. Further, not only the gripping force but also the peeling force can be detected.

【0038】図10は第6の実施形態を示し、61はセ
ンサグリッパユニットである。このセンサグリッパユニ
ット61のグリッパ62と鉗子本体48との着脱部分の
構造は第5の実施形態と同様であり、同一構成部分に同
一番号を付して説明を省略する。グリッパ62を構成す
る把持片64の中央部にはスリット65が把持片64の
幅方向全体に亘って設けられており、この部分の把持片
64は上下肉厚が薄肉構造となっている。
FIG. 10 shows a sixth embodiment, and 61 is a sensor gripper unit. The structure of the attachment / detachment portion of the gripper 62 of the sensor gripper unit 61 and the forceps body 48 is the same as that of the fifth embodiment, and the same components are designated by the same reference numerals and description thereof is omitted. A slit 65 is provided in the central portion of the gripping piece 64 that constitutes the gripper 62 over the entire width direction of the gripping piece 64, and the gripping piece 64 at this portion has a vertically thin wall structure.

【0039】また、把持片64の把持面66に近いスリ
ット65の内面65aの中央部には力覚検出手段である
歪ゲージ67が接着固定されており、そのリード線68
は把持片64の把持面66から遠い方の内面65bの一
部から把持片64の背面69へと貫通している孔70に
挿通されている。また、機械的保護、防湿の目的で、ス
リット65の両側の窓71には例えばポリパラキシリレ
ン薄膜等の防湿コート72が施されている。
A strain gauge 67, which is a force detection means, is adhesively fixed to the central portion of the inner surface 65a of the slit 65 near the gripping surface 66 of the gripping piece 64, and its lead wire 68 is provided.
Is inserted into a hole 70 penetrating from a part of the inner surface 65 b of the gripping piece 64, which is remote from the gripping surface 66, to the back surface 69 of the gripping piece 64. Further, for the purpose of mechanical protection and moisture protection, windows 71 on both sides of the slit 65 are provided with a moisture-proof coating 72 such as a polyparaxylylene thin film.

【0040】次に本実施形態の作用について説明する。
グリッパ62によって生体組織を把持した時にはスリッ
ト65によって薄肉となっている把持片64の内面65
aが撓むことにより、内面65aに接着固定されている
歪ゲージ67から把持力が検出される。また、剥離力を
検出するときには対面の内面65bに歪ゲージ73(図
10(b)参照)を接着して剥離を行うと、内面65b
が上方へ歪むため、同様に剥離力が検出される。また、
図10(b)のように歪ゲージ67,73の両方に貼る
ことにより、把持力と剥離力が同時に検出できる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the living tissue is gripped by the gripper 62, the inner surface 65 of the gripping piece 64 that is thinned by the slit 65
When a is bent, the grip force is detected from the strain gauge 67 that is adhesively fixed to the inner surface 65a. Further, when the peeling force is detected, if the strain gauge 73 (see FIG. 10B) is adhered to the facing inner surface 65b and peeling is performed, the inner surface 65b is detected.
Is peeled upward, the peeling force is similarly detected. Also,
By sticking to both strain gauges 67 and 73 as shown in FIG. 10B, the gripping force and the peeling force can be detected at the same time.

【0041】また、処置後は、第5の実施形態と同様な
方法により、グリッパ62と鉗子本体48とが分離さ
れ、それぞれ別々に洗浄、滅菌が行える。本実施形態に
よれば、第5の実施形態の効果の他に、把持片64の把
持面66および剥離面に歪ゲージが現れないのでセンサ
の耐久性がより向上する。
After the treatment, the gripper 62 and the forceps main body 48 are separated by the same method as in the fifth embodiment, and they can be washed and sterilized separately. According to the present embodiment, in addition to the effect of the fifth embodiment, the strain gauge does not appear on the gripping surface 66 and the peeling surface of the gripping piece 64, so that the durability of the sensor is further improved.

【0042】前述した実施形態によれば、次のような構
成が得られる。 (付記1)先端部に力覚センサを備え、この力覚センサ
による検出情報を術者に提示する機能を有する医療器具
において、前記力覚センサと、この力覚センサが接着固
定された構造物と、この構造物を着脱自在に保持する先
端部とを有し、該構造物自身が生体組織との接触状態に
応じて歪曲することを特徴とする医療器具 。 (付記2)前記力覚センサが歪検出手段である付記
1記載の医療器具。 (付記3)前記歪み検出手段が歪ゲージである付記2記
載の医療器具。 (付記4)前記力覚センサが変位検出手段である付記1
記載の医療器具。 (付記5)前記変位検出手段が感圧導電ゴムである付記
4記載の医療器具。
According to the above-described embodiment, the following structure can be obtained. (Supplementary Note 1) A medical instrument having a force sensor at its tip and having a function of presenting information detected by the force sensor to an operator, the structure including the force sensor and the force sensor bonded and fixed. And a tip end portion that detachably holds this structure, wherein the structure itself is distorted in accordance with a contact state with a living tissue. (Supplementary Note 2) The medical device according to Supplementary Note 1, wherein the force sensor is strain detecting means. (Supplementary note 3) The medical device according to supplementary note 2, wherein the strain detecting means is a strain gauge. (Supplementary Note 4) Supplementary Note 1 wherein the force sensor is displacement detecting means
The listed medical equipment. (Supplementary note 5) The medical device according to supplementary note 4, wherein the displacement detecting means is a pressure-sensitive conductive rubber.

【0043】(付記6)前記構造物が弾性部材で構成さ
れていることを特徴とする付記1記載の医療器具。 (付記7)前記弾性部材は平板であることを特徴とする
付記6記載の医療器具。 (付記8)前記平板は金属材料からなることを特徴とす
る付記7記載の医療器具。 (付記9)前記平板はプラスチック材料からなることを
特徴とする付記7記載の医療器具。 (付記10)前記弾性部材は円筒状部材であることを特
徴とする付記6記載の医療器具。
(Supplementary Note 6) The medical device according to Supplementary Note 1, wherein the structure is composed of an elastic member. (Supplementary Note 7) The medical device according to Supplementary Note 6, wherein the elastic member is a flat plate. (Supplementary Note 8) The medical device according to Supplementary Note 7, wherein the flat plate is made of a metal material. (Supplementary Note 9) The medical device according to Supplementary Note 7, wherein the flat plate is made of a plastic material. (Supplementary Note 10) The medical device according to Supplementary Note 6, wherein the elastic member is a cylindrical member.

【0044】(付記11)前記医療器具が把持鉗子であ
ることを特徴とする付記1記載の医療器具。 (付記12)前記医療器具が内視鏡であることを特徴と
する付記1記載の医療器具。 (付記13)前記医療器具が電動器具であることを特徴
とする付記1記載の医療器具。
(Supplementary Note 11) The medical instrument according to Supplementary Note 1, wherein the medical instrument is a grasping forceps. (Supplementary Note 12) The medical instrument according to Supplementary Note 1, wherein the medical instrument is an endoscope. (Supplementary note 13) The medical instrument according to supplementary note 1, wherein the medical instrument is an electric instrument.

【0045】(付記14)先端部に力覚センサを備え、
前記力覚センサによる検出情報を術者に提示する機能を
有する医療器具において、前記先端部に前記力覚センサ
が接着固定され、前記先端部が前記医療器具本体と着脱
自在な保持手段を有するとともに該先端部が生体組織と
の接触状態に応じて歪曲することを特徴とする医療器
具。 (付記15)前記先端部は、薄肉構造となっていること
を特徴とする付記14記載の医療器具。
(Supplementary Note 14) A force sensor is provided at the tip end,
In a medical device having a function of presenting information detected by the force sensor to an operator, the force sensor is adhesively fixed to the distal end portion, and the distal end portion has a holding means that is detachable from the medical device body. A medical instrument characterized in that the distal end portion is distorted according to a contact state with a living tissue. (Supplementary Note 15) The medical device according to Supplementary Note 14, wherein the distal end portion has a thin structure.

【0046】(付記16)前記薄肉構造は、前記先端部
の背面に設けられている溝によって構成されていること
を特徴とする付記15記載の医療器具。 (付記17)前記薄肉構造は、前記先端部の中空構造に
より構成されていることを特徴とする付記15記載の医
療器具。 (付記18)前記中空構造は、前記先端部の側面に設け
たスリットよりなっていることを特徴とする付記17記
載の医療器具。
(Supplementary Note 16) The medical device according to Supplementary Note 15, wherein the thin-walled structure is constituted by a groove provided on the back surface of the distal end portion. (Supplementary note 17) The medical device according to supplementary note 15, wherein the thin-walled structure is configured by a hollow structure of the distal end portion. (Supplementary note 18) The medical device according to supplementary note 17, wherein the hollow structure includes a slit provided on a side surface of the distal end portion.

【0047】(付記19)前記保持手段は弾性部材によ
り構成されることを特徴とする付記14記載の医療器
具。 (付記20)前記弾性部材は板バネであることを特徴と
する付記19記載の医療器具。 (付記21)前記保持手段は磁力であることを特徴とす
る付記14記載の医療器具。 (付記22)前記保持手段は吸着力であることを特徴と
する付記14記載の医療器具。
(Supplementary note 19) The medical device according to supplementary note 14, wherein the holding means is composed of an elastic member. (Supplementary note 20) The medical device according to supplementary note 19, wherein the elastic member is a leaf spring. (Supplementary Note 21) The medical device according to Supplementary Note 14, wherein the holding means is a magnetic force. (Supplementary note 22) The medical device according to supplementary note 14, wherein the holding means has a suction force.

【0048】(付記23)前記医療器具は把持鉗子であ
ることを特徴とする付記14記載の医療器具。 (付記24)前記医療器具は剥離鉗子であることを特徴
とする付記14記載の医療器具。 (付記25)前記医療器具が電動器具であることを特徴
とする付記14記載の医療器具。
(Supplementary note 23) The medical instrument according to supplementary note 14, wherein the medical instrument is a grasping forceps. (Supplementary Note 24) The medical instrument according to Supplementary Note 14, wherein the medical instrument is a peeling forceps. (Supplementary note 25) The medical instrument according to supplementary note 14, wherein the medical instrument is an electric instrument.

【0049】前記第1〜第6の実施形態によれば、医療
器具が生体組織から受ける触覚・力覚情報を検出する力
覚センサと医療器具本体との着脱を可能とすることによ
り、両者の洗浄、滅菌を別々に行うことができるため、
医療器具の先端細部の洗浄、滅菌を簡単かつ確実に行う
ことができる。また、医療器具本体と力覚センサとは異
なる条件で、洗浄・滅菌できるため、力覚センサの耐久
性を向上させることができる。
According to the first to sixth embodiments, the force sensor for detecting the tactile / force information received by the medical instrument from the living tissue and the medical instrument main body can be attached / detached to / from each other. Since cleaning and sterilization can be performed separately,
It is possible to easily and surely clean and sterilize the details of the tip of the medical device. Further, since the medical instrument main body and the force sensor can be washed and sterilized under different conditions, the durability of the force sensor can be improved.

【0050】また、従来、体腔内手術用マニピュレータ
として特願平7−33884号に示すように、スレーブ
マニピュレータ側で検出した処置対象組織からの反力に
応じてマスターマニピュレータ側に設けられた反力提示
手段を駆動し、操作者に組織の処置状態をフィードバッ
クするものが知られている。
Further, as shown in Japanese Patent Application No. 7-33884 as a conventional manipulator for intracorporeal surgery, a reaction force provided on the master manipulator side in response to a reaction force from the target tissue detected on the slave manipulator side. It is known to drive the presenting means to feed back the treatment state of the tissue to the operator.

【0051】これは、組織に印加される力量が安全領域
にあるかどうかは操作者の判断によるため、安全に処置
を行うためには熟練が必要であった。また、誤操作によ
りスレーブマニピュレータが組織に無理な力を与える可
能性があった。
This depends on the operator's judgment as to whether or not the force applied to the tissue is in the safe region, and therefore skill is required to perform the safe treatment. Moreover, there is a possibility that the slave manipulator may exert an unreasonable force on the tissue due to an erroneous operation.

【0052】以下は、体腔内手術用マニピュレータにお
いて、装置に慣れていない操作者が操作した場合や、誤
操作した場合でも、処置対象組織に無理な力を与えるこ
とのないようにしたものである。
In the manipulator for intracorporeal surgery, the following is to prevent an unreasonable force from being applied to the tissue to be treated even when an operator who is not accustomed to the apparatus operates it or makes an erroneous operation.

【0053】図11〜図13は、第7の実施形態を示
し、図11は体腔内手術用マニピュレータを示す。スレ
ーブマニピュレータ101は手術器械102を支持する
ロボットアーム103を備えている。手術器械102は
患者の体壁xに形成した挿入孔yを通じて体腔zの内部
に挿入されて配置される。また、手術器械102は立体
観察式のスコープ104と一対の処置具105a,10
5bとからなり、スコープ104の左右位置に前記処置
具105a,105bが配設されている。
11 to 13 show a seventh embodiment, and FIG. 11 shows a manipulator for intracorporeal surgery. The slave manipulator 101 includes a robot arm 103 that supports a surgical instrument 102. The surgical instrument 102 is inserted and arranged in the body cavity z through the insertion hole y formed in the body wall x of the patient. The surgical instrument 102 includes a stereoscopic scope 104 and a pair of treatment tools 105a, 10a.
5b, and the treatment tools 105a and 105b are arranged at the left and right positions of the scope 104.

【0054】処置具105a,105bは湾曲部を有
し、その先端処置部の位置や姿勢は自由に選択可能なも
のであり、これらは後述する手段により操作されるよう
になっている。また、処置具105a,105bの先端
部に設けられているグリッパ106a,106bには組
織処置時の力量検出のための力覚センサとして、例えば
歪ゲージ107がそれぞれ貼られている。
Each of the treatment tools 105a and 105b has a curved portion, and the position and the posture of the distal treatment portion can be freely selected, and these can be operated by means described later. Further, for example, strain gauges 107 are attached to the grippers 106a and 106b provided at the distal ends of the treatment tools 105a and 105b as force sensors for detecting the amount of force during tissue treatment.

【0055】前記スコープ104はその先端部に湾曲部
108が形成されており、この湾曲部108を後述する
手段によって湾曲させることによって視野方向を選択可
能である。このスコープ104の湾曲部108と前記一
対の処置具105a,105bの操作は手術器械102
の後端に組み込まれた操作機構によって行われる。スレ
ーブマニピュレータ101を操作する操作手段であるマ
スターマニピュレータ109は、移動用マスターアーム
110とその先端に設けられたHMD(ヘッドマウント
ディスプレイ)用アーム111及び左右一対の処置操作
手段用アーム112a,112bによって構成されてい
る。
A curved portion 108 is formed at the tip of the scope 104, and the visual field direction can be selected by bending the curved portion 108 by means described later. The operation of the bending portion 108 of the scope 104 and the pair of treatment tools 105a and 105b is performed by the surgical instrument 102.
This is done by an operating mechanism built into the rear end of the. A master manipulator 109, which is an operation means for operating the slave manipulator 101, is configured by a moving master arm 110, an HMD (head mount display) arm 111 provided at the tip thereof, and a pair of left and right treatment operation means arms 112a and 112b. Has been done.

【0056】左右一対の処置操作手段用アーム112
a,112bは前述した左右の処置具105a,105
bに対応している。また、処置操作手段用アーム11
2,112bにはグリッパ106a,106bに加わる
力量を術者にフィードバックするための、後述する力覚
呈示用アクチュエータが備えられている。HMD用アー
ム111の先端にはHMD113が取り付けられてい
る。このHMD113は術者の頭に装着されて前記立体
観察式のスコープ104で撮像された3次元画像が映し
出され、術者はHMD113を介して体腔z内の画像を
立体的に観察することができる。
A pair of left and right treatment operation means arms 112
a and 112b are the left and right treatment tools 105a and 105 described above.
It corresponds to b. Further, the arm 11 for the treatment operation means
2, 112b are provided with force-sensing actuators, which will be described later, for feeding back the amount of force applied to the grippers 106a, 106b to the operator. An HMD 113 is attached to the tip of the HMD arm 111. The HMD 113 is mounted on the operator's head to display a three-dimensional image captured by the stereoscopic observation type scope 104, and the operator can stereoscopically observe the image in the body cavity z through the HMD 113. .

【0057】マスターマニピュレータ109の各アーム
連結部分はそれぞれ特定の向きに回動する回転構造とな
っており、その回転部分には回転を検出する図示しない
エンコーダが組み込まれている。そして各エンコーダに
よって得られる情報を制御装置114に送り、HMD用
アーム111及び左右一対の処置操作手段用アーム11
2a,112bの動きを判別する。
Each arm connecting portion of the master manipulator 109 has a rotating structure for rotating in a specific direction, and an encoder (not shown) for detecting rotation is incorporated in the rotating portion. Then, the information obtained by each encoder is sent to the control device 114, and the HMD arm 111 and the pair of left and right treatment operation means arms 11 are provided.
The movements of 2a and 112b are determined.

【0058】左右一対の処置操作手段用アーム112
a,112bは前述した左右の処置具105a,105
bに対して個別に対応しており、処置操作手段用アーム
112a,112bを動かすと、これに対応した左右の
処置具105a,105bがその動きに追従した動くよ
うに制御される。またHMD113を動かすと、スコー
プ104の先端位置と向きが変わり、スコープ104の
観察視野とHMD113の観察視野とが追従一致するよ
うに制御される。このため、スレーブマニピュレータ1
01及びマスターマニピュレータ109はいずれも制御
装置114に接続されている。
A pair of right and left treatment operation means arms 112
a and 112b are the left and right treatment tools 105a and 105 described above.
When the treatment operation means arms 112a and 112b are moved, the left and right treatment tools 105a and 105b corresponding to the arms 112a and 112b are controlled so as to follow the movements. Further, when the HMD 113 is moved, the tip position and direction of the scope 104 are changed, and the observation visual field of the scope 104 and the observation visual field of the HMD 113 are controlled so as to follow and match each other. Therefore, the slave manipulator 1
01 and the master manipulator 109 are both connected to the control device 114.

【0059】そして、マスターマニピュレータ101の
先端位置がスコープ104の挿入部先端位置に対応し、
またHMD113の回転部の位置と姿勢がスコープ10
4の挿入部先端の偏向角に対応し、更に処置操作手段用
アーム112a,112bが前記処置具105a,10
5bの位置に対応するべく動作するように制御される。
また、処置具105a,105bの先端部のグリッパ1
06a,106bに貼られている歪ゲージ107の出力
は制御装置114に接続されている。
The tip position of the master manipulator 101 corresponds to the tip position of the insertion portion of the scope 104,
Also, the position and orientation of the rotating part of the HMD 113 is the scope 10
4 corresponds to the deflection angle of the distal end of the insertion portion, and the treatment operation means arms 112a and 112b are further connected to the treatment tools 105a and 10a.
It is controlled to operate so as to correspond to the position of 5b.
In addition, the gripper 1 at the tip of the treatment instrument 105a, 105b
The output of the strain gauge 107 attached to 06a and 106b is connected to the control device 114.

【0060】図12は、マスターマニピュレータ109
の処置操作手段用アーム112a,112bの先端部の
構成を示す。一対の指掛けリング115と把持部材11
6を備え、この一対の指掛けリング115は把持部材1
16の上端に支軸117を介して開閉されるように枢着
されている。一対の指掛けリング115の開閉量は前記
把持部材116の内部に組み込まれた位置(角度)検出
手段としてのエンコーダやポテンションメータ等の位置
センサによって検出され、この検出信号は制御装置11
4に送られる。
FIG. 12 shows the master manipulator 109.
The structure of the tip of arm 112a, 112b for treatment operation means of is shown. A pair of finger hanging rings 115 and the gripping member 11
6, the pair of finger-holding rings 115 includes the gripping member 1
It is pivotally attached to the upper end of 16 via a support shaft 117 so as to be opened and closed. The opening / closing amount of the pair of finger hanging rings 115 is detected by a position sensor such as an encoder or a potentiometer as position (angle) detecting means incorporated in the grip member 116, and the detection signal is the control device 11.
4

【0061】また、各指掛けリング115はそれぞれパ
ンタグラフを構成するリンク部材118を介して同じシ
リンダ連結バー119に連結されている。シリンダ連結
バー119は力覚呈示用アクチュエータである空気圧シ
リンダ120に接続されている。
Further, each finger ring 115 is connected to the same cylinder connecting bar 119 via a link member 118 which constitutes a pantograph. The cylinder connecting bar 119 is connected to a pneumatic cylinder 120 which is a force sense presenting actuator.

【0062】また、処置操作手段用アーム112a,1
12bの内部にはシリンダ連結バー119の動作を固定
するためのブレーキ手段、例えばドラムブレーキ121
が設けられている。
Further, the arm 112a, 1 for treatment operation means
Brake means for fixing the operation of the cylinder connecting bar 119, for example, the drum brake 121, is provided inside 12b.
Is provided.

【0063】図13は、力量呈示制御のブロック図を示
す。グリッパ106a,106bに取り付けられた歪ゲ
ージ107の出力は制御装置114に接続され、安全力
量判定部122に入力される。安全力量判定部122は
入力された電気量と空気量が比例する電空比例弁123
と、ブレーキ駆動回路124に接続されている。電空比
例弁123は、空気圧シリンダ120とエアコンプレッ
サ125の間に接続され、空気圧シリンダ120で発生
する力量を制御する。
FIG. 13 shows a block diagram of the ability presentation control. The outputs of the strain gauges 107 attached to the grippers 106a and 106b are connected to the control device 114 and input to the safety capacity determination unit 122. The safety capacity determination unit 122 uses an electropneumatic proportional valve 123 in which the input electricity quantity and air quantity are proportional.
Are connected to the brake drive circuit 124. The electro-pneumatic proportional valve 123 is connected between the pneumatic cylinder 120 and the air compressor 125, and controls the amount of force generated in the pneumatic cylinder 120.

【0064】次に、本実施形態の作用について説明す
る。スレーブマニピュレータ101に設けられた図示し
ない操作入力手段によってスレーブマニピュレータ10
1を動かし体壁xに形成された挿入孔yの位置まで手術
器械102を持っていき、体腔z内部へ挿入する。この
状態で術者が頭部の位置を変えると、HMD用アーム1
11に内蔵のエンコーダがその位置の変化を検知し、ス
コープ104の先端位置が術者の頭部の位置に追従する
ようにスレーブマニピュレータ101を駆動する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The slave manipulator 10 is operated by an operation input means (not shown) provided in the slave manipulator 101.
1 is moved to bring the surgical instrument 102 to the position of the insertion hole y formed in the body wall x and insert it into the body cavity z. When the operator changes the position of the head in this state, the HMD arm 1
An encoder built in 11 detects a change in the position, and drives the slave manipulator 101 so that the tip position of the scope 104 follows the position of the operator's head.

【0065】また、術者が頭部の姿勢を変えた場合は、
同様にHMD用アーム111に内蔵のエンコーダがその
姿勢の変化を検知し、スコープ104の湾曲部108を
頭部の向きに追従させるように駆動する。また、術者が
左右の処置操作手段用アーム112a,112bの位置
を変えたり、指掛けリング115を開閉させた場合は、
その動きを処置操作手段用アーム112a,112bに
内蔵のエンコーダにより検知し、手術器械102の処置
具105a,105b、その先端部に設けられたグリッ
パ106a,106bを処置操作手段用アーム112
a,112bの動きに対応して動作させる。
When the operator changes the posture of the head,
Similarly, an encoder built in the HMD arm 111 detects a change in the posture thereof and drives the bending portion 108 of the scope 104 to follow the head direction. When the operator changes the positions of the left and right treatment operation means arms 112a and 112b or opens and closes the finger hanging ring 115,
The movement is detected by an encoder incorporated in the treatment operation means arms 112a and 112b, and the treatment instruments 105a and 105b of the surgical instrument 102 and the grippers 106a and 106b provided at the distal ends thereof are moved to the treatment operation means arm 112.
It is operated corresponding to the movements of a and 112b.

【0066】すなわち、術者が頭を動かすと、その動き
に対応した視野変換を行うことができ、腕を動かすと処
置具105a,105bの動作を制御し、組織の処置が
行える。この組織の処置を行っている場合、グリッパ1
06a,106bに加わる力量は歪ゲージ107により
検出され、制御装置114に送られる。制御装置114
では検出された力量に基づいて電空比例弁123を制御
し、空気圧シリンダ120で発生する力量を制御する。
これにより術者はあらかじめ直接手術器具を用いて処置
を行っている感覚を得ることができる。
That is, when the operator moves the head, the visual field conversion corresponding to the movement can be performed, and when the arm is moved, the operation of the treatment tools 105a and 105b can be controlled to perform the tissue treatment. When performing this tissue procedure, gripper 1
The amount of force applied to 06a and 106b is detected by the strain gauge 107 and sent to the control device 114. Control device 114
Then, the electropneumatic proportional valve 123 is controlled based on the detected force amount, and the force amount generated in the pneumatic cylinder 120 is controlled.
As a result, the operator can obtain the feeling that he or she is performing the treatment directly using the surgical instrument in advance.

【0067】ここで、術者のミスにより組織に過大な力
量がかかるような操作を行った場合、例えばグリッパ1
06a,106bで組織を把持している状態でマスター
側の指掛けリング115を全閉した場合は、そのままで
は組織が挫滅してしまうが、グリッパ106a,106
bにかかる力量を検出する歪ゲージ107の出力を制御
装置114内の安全力量判定部122でモニターし、検
出した力量が安全領域を逸脱した場合はブレーキを駆動
するための制御信号を出力し、処置操作手段用アーム1
12a,112b内のシリンダ連結バー119の動きを
固定する。
Here, when an operation such that an excessive force is applied to the tissue due to an operator's mistake is made, for example, the gripper 1
When the finger-holding ring 115 on the master side is fully closed while holding the tissue with 06a, 106b, the tissue will be crushed as it is, but the grippers 106a, 106b
The output of the strain gauge 107 that detects the force applied to b is monitored by the safety force determination unit 122 in the control device 114, and when the detected force exceeds the safe area, a control signal for driving the brake is output. Arm for treatment operation means 1
The movement of the cylinder connecting bar 119 in 12a and 112b is fixed.

【0068】すなわち、組織に対して過大な力量が加わ
った場合は、術者がグリッパ106a,106bの動き
を制御するためのマスター側の指掛けリング115を固
定するため、組織にそれ以上力量が加わらない。ブレー
キは一定時間経った後解除され、同時にスレーブ側のグ
リッパ106a,106bも組織に加わり力量が解除さ
れる方向に駆動される。
That is, when an excessive amount of force is applied to the tissue, the surgeon fixes the finger ring 115 on the master side for controlling the movement of the grippers 106a and 106b, so that the amount of force is further applied to the tissue. Absent. The brake is released after a certain period of time, and simultaneously, the grippers 106a and 106b on the slave side are also applied to the tissue and driven in a direction in which the force amount is released.

【0069】なお、空気圧シリンダ120の代わりにリ
ニアモーターやボールネジと回転駆動用モーターを組み
合わせて得られる直動式駆動手段を用いてアクチュエー
タを構成してもよい。また、歪ゲージ107の代わり
に、感圧導電ゴムや光学式力覚センサを用いてもよい。
Instead of the pneumatic cylinder 120, a linear motor or a direct drive means obtained by combining a ball screw and a rotary drive motor may be used to form the actuator. Further, instead of the strain gauge 107, a pressure sensitive conductive rubber or an optical force sensor may be used.

【0070】また、ドラムブレーキ121の代わりに、
ソレノイド式や磁気式のチャックによりシリンダ連結バ
ー119の動きを固定してもよい。また、マスター側の
指掛けリング115に術者の操作力量を検出するための
力覚センサを設け、バイラテラル制御を行ってもよい。
その場合は、マスターの操作により組織に安全領域を逸
脱する力量が加わってブレーキが作用した場合、指掛け
リング115に組織に対する力量が緩和される方向に力
を掛けることで、力を掛けた方向にグリッパ106a,
106bを動作させることができ、処置を続行できる。
Further, instead of the drum brake 121,
The movement of the cylinder connecting bar 119 may be fixed by a solenoid type or magnetic type chuck. Further, a force sensor for detecting the amount of operation force of the operator may be provided on the finger ring 115 on the master side to perform bilateral control.
In that case, when a force that deviates from the safe area is applied to the tissue by the operation of the master and the brake is applied, by applying a force to the finger ring 115 in a direction in which the force on the tissue is relaxed, the force is applied in the direction in which the force is applied. Gripper 106a,
106b can be activated and treatment can continue.

【0071】前記実施形態によれば、次のような構成が
得られる。 (付記26)術者の操作するマスターマニピュレータ
と、手術器械を保持し前記マスターマニピュレータの操
作に追従した動きを行うスレーブマニピュレータとを有
する医療用マニピュレータにおいて、前記手術器械に作
用する力量を検出する力量検出手段と、前記力量検出手
段により検出された力量に応じ操作者に力量を呈示する
ために、前記マスターマニピュレータに設けられた力量
呈示手段と、前記力量検出手段により検出された力量に
応じ、前記マスターマニピュレータの動きを固定する固
定手段とを備えることを特徴とした体腔内手術用マニピ
ュレータ。
According to the above embodiment, the following structure can be obtained. (Supplementary note 26) In a medical manipulator having a master manipulator operated by an operator, and a slave manipulator holding a surgical instrument and performing a movement following the operation of the master manipulator, the ability to detect the force acting on the surgical instrument Detecting means, in order to present a force to the operator according to the force detected by the force detecting means, a force indicating means provided in the master manipulator, and in accordance with the force detected by the force detecting means, the A manipulator for intracorporeal surgery, comprising a fixing means for fixing the movement of the master manipulator.

【0072】(付記27)前記手術器械は、組織の処置
を行うためのグリップ手段と、体腔内の観察を行う内視
鏡を備える付記26記載の体腔内手術用マニピュレー
タ。 (付記28)前記力量検出手段は、前記グリップ手段に
設けられた力覚センサである付記27記載の体腔内手術
用マニピュレータ。 (付記29)前記力覚センサは、歪ゲージである付記2
6記載の体腔内手術用マニピュレータ。 (付記30)前記力覚センサは、感圧導電ゴムである付
記26記載の体腔内手術用マニピュレータ。
(Supplementary note 27) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 26, wherein the surgical instrument includes grip means for treating a tissue and an endoscope for observing the inside of the body cavity. (Supplementary note 28) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 27, wherein the force amount detecting means is a force sensor provided in the grip means. (Supplementary Note 29) The supplementary note 2 wherein the force sensor is a strain gauge
The manipulator for intracorporeal surgery according to 6. (Supplementary note 30) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 26, wherein the force sensor is a pressure-sensitive conductive rubber.

【0073】(付記31)前記力覚センサは、光学式力
センサである付記26記載の体腔内手術用マニピュレー
タ。 (付記32)前記力量呈示手段は、力量を発生するアク
チュエータである付記26記載の体腔内手術用マニピュ
レータ。 (付記33)前記アクチュエータは、空気圧シリンダで
ある付記32記載の体腔内手術用マニピュレータ。 (付記34)前記アクチュエータは、リニアモーターで
ある付記32記載の体腔内手術用マニピュレータ。
(Supplementary Note 31) The manipulator for intracorporeal surgery according to Supplementary Note 26, wherein the force sensor is an optical force sensor. (Supplementary Note 32) The manipulator for intracorporeal surgery according to Supplementary Note 26, wherein the force presenting means is an actuator that generates a force. (Supplementary note 33) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 32, wherein the actuator is a pneumatic cylinder. (Supplementary Note 34) The manipulator for intracorporeal surgery according to Supplementary Note 32, wherein the actuator is a linear motor.

【0074】(付記35)前記アクチュエータは、ボー
ルネジと回転モータで構成される付記32記載の体腔内
手術用マニピュレータ。 (付記36)前記固定手段は、ドラムブレーキである付
記26記載の体腔内手術用マニピュレータ。 (付記37)前記固定手段は、電動チャックである付記
26記載の体腔内手術用マニピュレータ。
(Supplementary note 35) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 32, wherein the actuator comprises a ball screw and a rotary motor. (Supplementary note 36) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 26, wherein the fixing means is a drum brake. (Supplementary note 37) The manipulator for intracorporeal surgery according to supplementary note 26, wherein the fixing means is an electric chuck.

【0075】前記実施形態によれば、体腔内で処置を行
う処置具の先端部のグリッパが処置対象組織に加わる力
量を検出し、安全領域を逸脱した場合には、グリッパの
制御を行うマスターマニピュレータの動きを固定するこ
とにより、不慣れな術者が操作する場合や誤操作をした
場合でも処置対象組織に無理な力量が加わることを防止
でき、安全な処置を行うことができる。
According to the above embodiment, the master manipulator which detects the amount of force applied to the tissue to be treated by the gripper at the distal end of the treatment instrument for performing treatment in the body cavity and controls the gripper when the gripper deviates from the safety region. By fixing the movement of the operator, it is possible to prevent unreasonable force from being applied to the tissue to be treated even when an unfamiliar operator operates or makes an erroneous operation, and a safe treatment can be performed.

【0076】また、従来、米国特許第5217003号
明細書に開示されているように、腹腔等の体壁に挿入孔
を開け、この挿入孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的に
体腔内に挿入することにより、体腔内で様々な処置を行
う内視鏡下外科手術が行われている。こうした術式は、
大きな切開を要しない低侵襲なものとして胆嚢摘出術や
肺の一部を摘出除去する手術等で広く行われている。
Further, conventionally, as disclosed in US Pat. No. 5,217,003, an insertion hole is opened in the body wall of the abdominal cavity or the like, and an endoscope or a treatment instrument is percutaneously introduced into the body cavity through the insertion hole. The endoscopic surgery which performs various treatments in a body cavity is performed by inserting into a body cavity. These techniques are
As a minimally invasive procedure that does not require a large incision, it is widely used for cholecystectomy and surgery for removing and removing part of the lung.

【0077】しかしながら、遠隔位置においては、患者
の体腔内に処置具を挿入した場合、臓器を把持した時
に、臓器をどの位の力で把持しているのかがわからない
という問題がある。
However, at the remote position, when the treatment tool is inserted into the body cavity of the patient, there is a problem that when grasping the organ, it is not possible to know how much force is being used to grasp the organ.

【0078】以下は、患者への安全を確保し、かつ、処
置具をどの位で把持しているかを明かにすることで、処
置作業の作業性向上を行うことができる内視鏡下外科手
術システムを示し、処置具の把持部に力覚センサを設け
ることによって、体腔内の臓器把持情報を操作者に伝え
ることができるようにしたものである。
The following is endoscopic surgery which can improve the workability of the treatment work by ensuring the safety to the patient and clarifying how much the treatment tool is held. A system is shown, and a force sensor is provided in a grip portion of a treatment tool so that organ grip information in a body cavity can be transmitted to an operator.

【0079】図14〜図16は第8の実施形態を示し、
図14は手術用マニピュレータシステムを示す。図14
において、131は患者の観察・処置を行うための手術
台であり、132は患者である。手術台131の両側に
はベッドサイドレール133が設けられている。このベ
ッドサイドレール133には患者132の体腔内におい
て処置を行うための処置具134および観察用の内視鏡
135を位置決めするための処置用アーム135および
観察用アーム137が着脱自在に取り付けられている。
なお、処置具134および内視鏡136は、患者132
の体壁に開けられた挿入孔132aから体腔内に挿入さ
れる。
14 to 16 show the eighth embodiment,
FIG. 14 shows a surgical manipulator system. FIG.
In the figure, 131 is an operating table for observing and treating a patient, and 132 is a patient. Bedside rails 133 are provided on both sides of the operating table 131. A treatment tool 134 for performing treatment in the body cavity of the patient 132, a treatment arm 135 for positioning the observation endoscope 135, and an observation arm 137 are detachably attached to the bedside rail 133. There is.
In addition, the treatment tool 134 and the endoscope 136 are used for the patient 132.
Is inserted into the body cavity through the insertion hole 132a formed in the body wall of the body.

【0080】処置用アーム135と処置具134との接
続および観察用アーム137と内視鏡136との接続は
複数の自由度を有する関節部であるフリー関節機構13
9によって行われている。これは、患者132が例えば
術中に動いて挿入孔132aの位置がずれるようなこと
があっても、挿入孔132aに無理な力が加わらないよ
うにするためである。
The connection between the treatment arm 135 and the treatment tool 134 and the connection between the observation arm 137 and the endoscope 136 are free joint mechanisms 13 which are joints having a plurality of degrees of freedom.
It is done by 9. This is to prevent an unreasonable force from being applied to the insertion hole 132a even if the position of the insertion hole 132a is displaced due to movement of the patient 132 during surgery.

【0081】処置用アーム135および観察用アーム1
37は、上下動作(図14中に示すb方向)、旋回動作
(図14中に示すc方向)、伸縮動作(図14中に示す
d方向)を機構的に行うことが可能なように構成されて
いる。このような動きを実現するために、アーム内には
アクチュエータ(図示しない)が配置されている。な
お、このアクチュエータとしては、ロボットの位置決め
に多く利用されているサーボモータを使用している。
Treatment arm 135 and observation arm 1
Numeral 37 is configured so that vertical movement (b direction shown in FIG. 14), turning movement (c direction shown in FIG. 14), and expansion / contraction movement (d direction shown in FIG. 14) can be mechanically performed. Has been done. In order to realize such movement, an actuator (not shown) is arranged in the arm. As this actuator, a servo motor which is often used for positioning a robot is used.

【0082】図15に示すように、処置用アーム135
の先端に取り付けられている処置具134の挿入部13
4aと観察用アーム137の先端に取り付けられている
内視鏡136の挿入部136aは、それぞれ、その先端
部が図15に示すe方向およびf方向に湾曲駆動できる
ようになっている。このような湾曲駆動は、処置具13
4のサーボモータ収納部134bおよび内視鏡136の
サーボモータ収納部136b内にそれぞれ設けられたサ
ーボモータ(図示しない)を駆動させて挿入部134a
内に挿通配置されたワイヤー(図示しない)を牽引する
ことによって行われる。
As shown in FIG. 15, the treatment arm 135.
13 of the treatment instrument 134 attached to the tip of the
4a and the insertion portion 136a of the endoscope 136 attached to the distal end of the observation arm 137, the distal end portions thereof can be bent and driven in the directions e and f shown in FIG. Such bending drive is performed by the treatment tool 13
4 and the servo motor (not shown) provided in the servo motor housing portion 136b of the endoscope 136 are driven to insert the insertion portion 134a.
It is performed by pulling a wire (not shown) inserted and arranged in the inside.

【0083】また、処置具134と内視鏡136は、図
15に示すg方向に回転駆動できるようになっている。
このような回転駆動はフリー関節アームジョイント部1
34c,136c内に設けられたサーボモータ134
d,136dを駆動させて図示しない回転機構を作動さ
せることにより行われる。
The treatment instrument 134 and the endoscope 136 can be rotated and driven in the g direction shown in FIG.
Such rotary drive is performed by the free joint arm joint section 1
Servo motor 134 provided in 34c and 136c
This is performed by driving d and 136d to operate a rotating mechanism (not shown).

【0084】特に、処置具134の先端鉗子部134e
には、この鉗子部134eを開閉させる開閉機構が設け
られており、この開閉機構は、サーボモータ収納部13
4b内に設けられたサーボモータ(図示しない)を駆動
させて挿入部134a内に挿通配置されたロボットもし
くはワイヤ部材を押し引き操作することにより作動され
る。
In particular, the distal forceps portion 134e of the treatment instrument 134
Is provided with an opening and closing mechanism for opening and closing the forceps portion 134e.
It is operated by driving a servomotor (not shown) provided in 4b to push and pull a robot or a wire member inserted and arranged in the insertion portion 134a.

【0085】図16は処置具134の鉗子把持部を示
す。図16において、140は処置具本体であり、処置
具本体140の先端部には把持手段としてのグリッパ1
41が設けられている。142はグリッパ141を機構
的に開閉動作を行わすためのパンタグラフ構造を有する
リンク機構である。
FIG. 16 shows a forceps grip portion of the treatment tool 134. In FIG. 16, reference numeral 140 denotes a treatment tool main body, and a gripper 1 serving as a gripping unit is provided at a distal end portion of the treatment tool main body 140.
41 is provided. A link mechanism 142 has a pantograph structure for mechanically opening and closing the gripper 141.

【0086】グリッパ141の内面鋸歯状の把持部14
1aには把持力を検知するための圧力センサ143が取
り付けられている。圧力センサ143で検出された圧力
は信号ケーブル144を介して後述する圧力検出装置に
送られる。
Inner serrated grip 14 of gripper 141
A pressure sensor 143 for detecting the gripping force is attached to 1a. The pressure detected by the pressure sensor 143 is sent to the pressure detection device described later via the signal cable 144.

【0087】前記圧力センサ143は、静電容量変化型
のものを使用しており、圧力のかかり具合のみの1次元
の情報を検知しているだけであるが、図17に示すよう
な、圧力分布型センサ145を用いることによって、ど
こにどれくらいの力がかかっているのかという多次元的
な情報を検知することも可能になる。
The pressure sensor 143 is of the electrostatic capacitance changing type, and only detects one-dimensional information indicating only the pressure applied. However, as shown in FIG. By using the distributed sensor 145, it becomes possible to detect multidimensional information such as where and how much force is applied.

【0088】すなわち、図17(a)において、A層お
よびB層は、可撓性の高い導電体材料、S層は、感圧導
電性ゴムである。感圧導電性ゴムはゴムの中にカーボン
を混ぜたものであり、圧力分布に応じて厚み方向の単位
面積あたりの抵抗値が変化する。図17(b)は、感圧
センサ145の全体図で、S1,S3では電極(A層)
を抵抗Rを通して正電圧V0に接続し、S2,S4で
は、電極(B層)を抵抗Rを介して負電圧V0に接続し
てある。この構成によれば、電極(A層)の電圧および
電極(B層)の電圧をパラメータとした関数から、A層
からB層へ流れる電流が求められ、感圧センサ145に
かかる圧力分布および各位置における圧力が求められる
という仕組みである。
That is, in FIG. 17A, the A layer and the B layer are highly flexible conductive materials, and the S layer is a pressure sensitive conductive rubber. The pressure-sensitive conductive rubber is a mixture of carbon and rubber, and the resistance value per unit area in the thickness direction changes according to the pressure distribution. FIG. 17B is an overall view of the pressure-sensitive sensor 145. In S1 and S3, electrodes (layer A) are shown.
Is connected to the positive voltage V0 through the resistor R, and in S2 and S4, the electrode (layer B) is connected to the negative voltage V0 through the resistor R. According to this configuration, the current flowing from the A layer to the B layer is obtained from the function using the voltage of the electrode (A layer) and the voltage of the electrode (B layer) as parameters, and the pressure distribution applied to the pressure sensitive sensor 145 and each It is a mechanism that the pressure at the position is required.

【0089】前記把持力検知手段として、圧力検知手段
を用いているが、歪センサのような位置変位センサを用
いることによっても、把持力検知が実現される。図18
に、歪ゲージ146を処置具134のグリッパ141に
設けたものを示す。歪ゲージ146はグリッパ141の
背面に配置されている。この歪ゲージ146は、グリッ
パ141にかかる応力の変化情報を信号ケーブル144
を介して制御装置側に送られる。この構成によっても、
処置具134の把持力を検知することが可能となる。
Although the pressure detecting means is used as the gripping force detecting means, the gripping force can be detected by using a position displacement sensor such as a strain sensor. FIG.
In the figure, the strain gauge 146 is provided on the gripper 141 of the treatment instrument 134. The strain gauge 146 is arranged on the back surface of the gripper 141. The strain gauge 146 transmits information on changes in stress applied to the gripper 141 to the signal cable 144.
Is sent to the control device side via. With this configuration,
The gripping force of the treatment tool 134 can be detected.

【0090】さて、処置具134と処置用アーム135
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
と称し、内視鏡136と観察用アーム137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と称するこ
とにする。
Now, the treatment tool 134 and the treatment arm 135.
A combination of and is referred to as a treatment slave manipulator, and a combination of the endoscope 136 and the observation arm 137 is referred to as an observation slave manipulator.

【0091】処置用スレーブマニピュレータの入力手段
であるマスターアーム138と、観察用スレーブマニピ
ュレータの入力手段であるヘッドマウントディスプレイ
139(以下、HMDという。)とが図14に示されて
いる。
FIG. 14 shows a master arm 138 which is the input means of the slave manipulator for treatment and a head mounted display 139 (hereinafter referred to as HMD) which is the input means of the slave manipulator for observation.

【0092】マスターアーム138は、複数のリンク機
構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクに
は、位置検知用のエンコーダ(図示しない)が設けられ
ている。このエンコーダによって、各リンクの動作を検
知することで、マスターアーム138の移動量を検知で
きる。
The master arm 138 is composed of a plurality of link mechanisms. Each link forming the link mechanism is provided with an encoder (not shown) for position detection. This encoder can detect the movement amount of the master arm 138 by detecting the operation of each link.

【0093】また、操作者がマスターアーム138から
手を離した場合にマスターアーム138がその自重によ
って勝手に動作しないように、マスターアーム138の
各アームリンクには電磁クラッチ(図示しない)が取り
付けられている。つまり、マスターアーム138は、こ
の電磁クラッチによって、必要以外の時には動かないよ
うにその動作が制限される。
An electromagnetic clutch (not shown) is attached to each arm link of the master arm 138 so that when the operator releases the master arm 138, the master arm 138 does not operate by its own weight. ing. That is, the operation of the master arm 138 is restricted by this electromagnetic clutch so that it does not move except when necessary.

【0094】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を動かす際、電磁クラッチ
は、フットスイッチ152を踏む動作によって、その作
動が制御される。つまり、マスターアーム138の動作
のロックおよびこのロック状態の解除がフットスイッチ
152によって行えるようになっている。ここで、マス
タースレーブモードとは、入力手段であるマスターアー
ム138の動きが処置用スレーブマニピュレータに伝達
され得るモード、すなわち、処置用スレーブマニピュレ
ータがマスターアーム138の動きに追従できるモード
をいう。
When the treatment slave manipulator is actually moved in the master-slave mode, the operation of the electromagnetic clutch is controlled by stepping on the foot switch 152. That is, the operation of the master arm 138 can be locked and the locked state can be released by the foot switch 152. Here, the master-slave mode is a mode in which the movement of the master arm 138, which is an input unit, can be transmitted to the treatment slave manipulator, that is, a mode in which the treatment slave manipulator can follow the movement of the master arm 138.

【0095】一方、HMD139は、内視鏡136によ
って観察された映像を表示するディスプレイ(図示しな
い)を備えている。このディスプレイは、HMD139
を術者の頭部に装着した際に、術者の目の位置にセット
されるように設けられている。また、HMD139は、
術者の頭がどのように動いても、内視鏡136の先端で
とらえた映像を前記ディスプレイによって常時観察でき
るような構成になっている。このような構成のHMD1
39によれば、従来のように処置中に術者が手術室に設
置されたTVモニターの方に視線を移すといった煩わし
い動作を行わなくて済むため、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者の映像を明確
に観察することができるため、安全な手術を行うことが
できる。
On the other hand, the HMD 139 is equipped with a display (not shown) for displaying an image observed by the endoscope 136. This display is HMD139
It is provided so as to be set at the positions of the eyes of the operator when the is attached to the head of the operator. In addition, HMD139
No matter how the surgeon's head moves, the image captured by the tip of the endoscope 136 can be constantly observed by the display. HMD1 having such a configuration
According to 39, the operability is improved because it is not necessary for the operator to perform a troublesome operation such as shifting the line of sight to the TV monitor installed in the operating room during the treatment. Moreover, since the image of the patient can always be clearly observed without removing the line of sight from the affected area, safe surgery can be performed.

【0096】術者の頭部の空間的な移動量は、磁気セン
サ150によって検知される。磁気センサ150は、一
様な磁場を発生する磁気センサソース部150bと、磁
気センサセンス部150aとからなる。このうち磁気セ
ンサセンス部150aがHMD139のほぼ中央に取り
付けられている。
The spatial movement amount of the operator's head is detected by the magnetic sensor 150. The magnetic sensor 150 includes a magnetic sensor source unit 150b that generates a uniform magnetic field and a magnetic sensor sense unit 150a. Of these, the magnetic sensor sensing unit 150a is attached to the HMD 139 at substantially the center thereof.

【0097】術者の頭の動きは、こうした磁気センサ1
50によって検知されるが、その検知方法を簡単に説明
すると、HMD139以外の所定の場所にセットされた
磁気センサソース部150bから発生される一様な磁場
を磁気センサセンス部150aで検知し、頭の動きに伴
う磁場の変化分の情報を処理することによって、ソース
部150bとセンス部150aとの空間的絶対移動量お
よびセンス部150aの傾斜であるオイラー角(ロー
ル、ピッチ、ヨー)を求めて、術者の頭の移動量および
傾き量を検知するというものである。
The movement of the operator's head depends on such a magnetic sensor 1.
The magnetic field is detected by the magnetic sensor sensing unit 150a, and a uniform magnetic field generated from the magnetic sensor source unit 150b set at a predetermined location other than the HMD 139 is detected by the magnetic sensor sensing unit 150a. By processing the information of the change of the magnetic field due to the movement of the sensor unit 150b, the spatial absolute movement amount between the source unit 150b and the sense unit 150a and the Euler angle (roll, pitch, yaw) that is the inclination of the sense unit 150a is obtained. The amount of movement and the amount of tilt of the operator's head are detected.

【0098】次に、処置用スレーブマニピュレータと観
察用マニピュレータの動作を制御する制御装置151に
ついて説明する。図14に示すように、制御装置151
は、前記各スレーブマニピュレータを動作させるために
必要ないくつかの機能モジュールを具備している。
Next, the control device 151 for controlling the operations of the treatment slave manipulator and the observation manipulator will be described. As shown in FIG. 14, the control device 151
Comprises several functional modules required to operate each of the slave manipulators.

【0099】すなわち、図中151aは、制御装置15
1の機能モジュールを統括制御する上位CPUであるマ
イクロコントローラである。151eは、マスターアー
ム138に設けられた前記エンコーダの動作量を保持し
ておくためのアップダウンカウンタである。当然、アッ
プダウンカウンタ151eは、マスターアーム138に
取り付けられたエンコーダ分の入力ポートを有してい
る。また、このアップダウンカウンタ151eは、具体
的には、マスターアーム138のエンコーダからの相対
的移動量に対して初期設定時(制御装置151の電源を
立ち上げた時)に予め設定したカウント値の増減を行わ
すものである。
That is, reference numeral 151a in the figure denotes the control device 15
It is a microcontroller that is a higher-level CPU that controls one functional module. Reference numeral 151e is an up-down counter for holding the operation amount of the encoder provided in the master arm 138. Of course, the up / down counter 151e has an input port for the encoder attached to the master arm 138. In addition, the up / down counter 151e is, specifically, a count value set in advance at the time of initial setting (when the power supply of the control device 151 is turned on) with respect to the relative movement amount of the master arm 138 from the encoder. It increases or decreases.

【0100】151dは、HMD139に取り付けられ
た磁気センサ部150aからの情報を検知するための磁
気センサデータインターフェイス回路である。この磁気
センサインターフェイス回路151dには磁気センサ1
50の絶対位置情報とオイラー角の情報とが磁気センサ
センス部150aから入力される。
Reference numeral 151d is a magnetic sensor data interface circuit for detecting information from the magnetic sensor section 150a attached to the HMD 139. The magnetic sensor interface circuit 151d includes a magnetic sensor 1
The absolute position information of 50 and the information of the Euler angle are input from the magnetic sensor sensing unit 150a.

【0101】151fは、キーボード153から入力さ
れた情報を受け取るためのキーボードインターフェイス
部である。151iは、本実施形態におけるマニピュレ
ータシステムの動作情報をフロッピィディスクに記憶す
るためのフロッピィディスクドライブである。151h
は、フロッピィディスクドライブ151iをコントロー
ルするためのフロッピィディスクコントローラである。
なお、フロッピィディスクに保存される情報としては、
観察用・処置用スレーブマニピュレータの動作教示デー
タが挙げられる。
Reference numeral 151f is a keyboard interface section for receiving information input from the keyboard 153. Reference numeral 151i is a floppy disk drive for storing operation information of the manipulator system in the present embodiment on a floppy disk. 151h
Is a floppy disk controller for controlling the floppy disk drive 151i.
The information saved on the floppy disk is:
The operation teaching data of the observation and treatment slave manipulators can be given.

【0102】151gは、フットスイッチ152の入力
情報を検知するためのフットスイッチインターフェイス
部である。この部分で、フットスイッチ152が押され
ているか否かを判断する。
Reference numeral 151g is a foot switch interface section for detecting the input information of the foot switch 152. At this portion, it is determined whether or not the foot switch 152 is pressed.

【0103】次に、各機能モジュールのインターフェイ
スについて説明する。制御装置151内に示されている
151mはデータバスラインである。このデータバスラ
イン151mは、マイクロコントローラ151aから制
御指令インターフェイス151bに位置データを送った
り、スレーブアーム側のサーボ部エンコーダフィードバ
ック情報を読みとったり、アップダウンカウンタ151
e、磁気センサ移動量インターフェイス151d、キー
ボードインターフェイス部151f、フットスイッチイ
ンターフェイス部151g、フロッピィディスクインタ
ーフェイス部151h、力覚検知回路151vのそれぞ
れからのデータをマイクロコントローラ151aに取り
込んだりするラインである。
Next, the interface of each functional module will be described. 151m shown in the controller 151 is a data bus line. The data bus line 151m sends position data from the microcontroller 151a to the control command interface 151b, reads servo section encoder feedback information on the slave arm side, and up / down counter 151.
e, a magnetic sensor movement amount interface 151d, a keyboard interface unit 151f, a foot switch interface unit 151g, a floppy disk interface unit 151h, and a force sense circuit 151v.

【0104】151kは、遠隔位置への位置指令データ
を送る信号ラインであり、154a,154bの送信信
号カップリング回路であり、フォトカプラを利用してい
る。154cは、遠隔位置へデータを送るための信号伝
送ラインであり、RS422規格のラインドライバ方式
を採用している。155aは、制御装置151からきた
位置指令データ(どこまで動けという指令)を読みとり
位置制御を行うためのDSPである。155bは、DS
P155aで得られた制御演算結果をサーボドライバ1
55cに送るためのアナログ指令ラインおよびサーボ部
フィードバックエンコーダラインである。155dは、
処置具134の先端に装着された力覚センサからの情報
を制御装置151におくるための力覚センサインターフ
ェイス回路である。
Reference numeral 151k is a signal line for transmitting position command data to a remote position, and is a transmission signal coupling circuit of 154a and 154b, which uses a photo coupler. Reference numeral 154c is a signal transmission line for sending data to a remote position, and adopts a line driver system of RS422 standard. Reference numeral 155a is a DSP for reading the position command data (command to move to) from the control device 151 and performing position control. 155b is a DS
The servo driver 1 uses the control calculation result obtained in P155a.
55c is an analog command line for sending to 55c and a servo section feedback encoder line. 155d is
A force sensor interface circuit for sending information from the force sensor attached to the distal end of the treatment tool 134 to the control device 151.

【0105】151uは、フロッピィディスクドライブ
151iとフロッピィディスクドライブコントローラ1
51hとの間でのデータのやり取りを行うためのデータ
ラインである。151tは、フットスイッチ152とフ
ットスイッチインターフェイス部151gとの間でのイ
ンターフェイスである。151sは、キーボード153
とキーボードインターフェイス部151fとの通信を行
うためのデータラインである。
Reference numeral 151u designates a floppy disk drive 151i and a floppy disk drive controller 1.
It is a data line for exchanging data with 51h. 151t is an interface between the foot switch 152 and the foot switch interface section 151g. 151s is a keyboard 153
And a data line for communicating with the keyboard interface unit 151f.

【0106】なお、前記インターフェイスにおいては、
データの受け渡しを行うデータバスライン151mしか
示さなかったが、前記各機能モジュールを選択するため
のアドレスバスやコントロールライン等が付加されてい
ることは言うまでもない。
In the above interface,
Although only the data bus line 151m for transferring data is shown, it goes without saying that an address bus and a control line for selecting each of the functional modules are added.

【0107】151vは、前記処置具134の先端把持
部134eに取り付けられた圧力センサ143の情報を
151wの信号ラインを介して圧力情報を取り込み、圧
力情報を制御装置151内での演算用のためにデータを
加工するための力覚検出回路である。
Reference numeral 151v is for taking in the pressure information from the pressure sensor 143 attached to the distal end grip portion 134e of the treatment instrument 134 through the signal line of 151w, and for calculating the pressure information in the control device 151. It is a force detection circuit for processing data.

【0108】次に、制御装置151内のデータの流れに
ついて説明する。基本的には、マスターアーム138あ
るいはHMD139の動作に追従して観察用スレーブマ
ニピュレータあるいは処置用スレーブマニピュレータが
動作するのが、マスタースレーブモードである。データ
の流れは、観察用も処置用も基本的には同じであるの
で、ここでは、処置用におけるマスタースレーブモード
の制御装置151内のデータの流れについてだけ説明す
る。
Next, the data flow in the control device 151 will be described. Basically, in the master-slave mode, the observation slave manipulator or the treatment slave manipulator operates following the operation of the master arm 138 or the HMD 139. Since the data flow is basically the same for observation and treatment, only the data flow in the controller 151 in the master-slave mode for treatment will be described here.

【0109】まず、マスターアーム138に設けられた
エンコーダの情報は、アップダウンカウンタ151eで
読み取られる。このアップダウンカウンタ151eで
は、初めにアップダウンカウンタ151eに設定された
データに対して移動量を増減させるので、絶対的な移動
量(マスターアーム138の移動量)が検知できる。こ
のアップダウンカウンタ151e内に保持されているデ
ータは、サンプリング毎にマイクロコントローラ151
a内にデータバス151mを介して取り込まれる。マイ
クロコントローラ151a内では、前記移動量に対して
処置用スレーブマニピュレータの各軸をどのように動作
させるかを決定するための座標変換処理が行われる。
First, the information of the encoder provided on the master arm 138 is read by the up / down counter 151e. The up / down counter 151e increases / decreases the movement amount with respect to the data initially set in the up / down counter 151e, so that the absolute movement amount (the movement amount of the master arm 138) can be detected. The data held in the up / down counter 151e is stored in the microcontroller 151 every sampling.
The data is fetched into a through the data bus 151m. In the microcontroller 151a, coordinate conversion processing is performed to determine how to operate each axis of the treatment slave manipulator with respect to the movement amount.

【0110】ここで、観察用の場合は、逆座標変換(磁
気センサ150の絶対位置と傾きとから、観察用スレー
ブマニピュレータの各駆動部へ出力する各リンクパラメ
ータの関節変数を求める変換作業)のみを行えば良い
が、処置用の場合には、マスターアーム138が複数の
リンクからなるため逆座標変換を行う前に、順座標変換
(マスターアーム138の先端の位置、姿勢を求める座
標変換作業)を行うことが必要になってくる。なお、マ
スターアーム138と処置用スレーブマニピュレータと
の動作の対応については、後述する。
Here, in the case of observation, only the inverse coordinate conversion (conversion work for obtaining the joint variable of each link parameter output to each drive unit of the observation slave manipulator from the absolute position and inclination of the magnetic sensor 150) is performed. In the case of treatment, since the master arm 138 is composed of a plurality of links, forward coordinate conversion (coordinate conversion work for obtaining the position and orientation of the tip of the master arm 138) is performed before performing inverse coordinate conversion. It will be necessary to do. The correspondence between the operation of the master arm 138 and the operation slave manipulator will be described later.

【0111】座標変換処理が行われ、処置用スレーブマ
ニピュレータの各アーム部への移動量が算出されたら、
この移動量の指令値がマイクロコントローラ151aか
らデータバス151mを介してサーボ指令インターフェ
イス回路151bに送られる。サーボ指令インターフェ
イス回路151bからの信号は、信号ライン154cを
介して遠隔位置にあるDSP155aに送られる。この
DSP155a内での処理は、ある決められた制御則
(例えば、PID制御のような簡単なアルゴリズムを用
いる)に基づいて行われる。DSP155aで得られた
制御演算結果は、アナログ指令値として、アナログ指令
ライン155bを介してサーボドライバ155cに出力
される。このアナログ指令値は、サーボドライバ155
cにより増幅され、この増幅された出力がサーボドライ
バ155cから処置用スレーブマニピュレータおよび観
察用マニピュレータのモータに出力される。これによっ
て、処置用スレーブマニピュレータおよび観察用マニピ
ュレータ内に配置されたモータがスレーブ側の機構を駆
動させて、処置用スレーブマニピュレータが動作する。
When the coordinate conversion processing is performed and the movement amount to each arm of the treatment slave manipulator is calculated,
The command value of this movement amount is sent from the microcontroller 151a to the servo command interface circuit 151b via the data bus 151m. The signal from the servo command interface circuit 151b is sent to the DSP 155a at the remote position via the signal line 154c. The processing in the DSP 155a is performed based on a certain control law (for example, a simple algorithm such as PID control is used). The control calculation result obtained by the DSP 155a is output as an analog command value to the servo driver 155c via the analog command line 155b. This analog command value is used by the servo driver 155.
Amplified by c, the amplified output is output from the servo driver 155c to the motors of the treatment slave manipulator and the observation manipulator. As a result, a motor arranged in the treatment slave manipulator and the observation manipulator drives a mechanism on the slave side to operate the treatment slave manipulator.

【0112】実際に、操作者がマスターアーム138を
動かし、患者132の体腔内にある対象部位を処置する
時には、マスターアーム138の動作による処置具13
4の先端把持部134eの開閉動作が行われ、患部を掴
んだ時に、患部が圧力センサー143に力を加えるよう
になる。これによって、制御装置内151の圧力検知回
路151vによって、現在どの位の力が処置具134の
把持部に加わっているかを演算し、演算結果を、術者が
装着しているHMD139の画面に表示をさせるように
なっている。
Actually, when the operator moves the master arm 138 to treat a target site in the body cavity of the patient 132, the treatment tool 13 by the operation of the master arm 138.
The distal end grip portion 134e of No. 4 is opened and closed, and when the affected part is grasped, the affected part applies a force to the pressure sensor 143. Accordingly, the pressure detection circuit 151v in the control device 151 calculates how much force is currently applied to the grip portion of the treatment instrument 134, and the calculation result is displayed on the screen of the HMD 139 worn by the operator. It is designed to be operated.

【0113】さて、本実施形態においては、処置具13
4の先端把持部134eにかかる力を視覚的にHMD1
39に表示させているが、マスターアーム138の操作
者が把持する部分に空圧機器を設けて、把持力に比例し
た分空圧機器を膨張させることによって、操作者にあた
かも実際の処置感覚を与えることも可能である。ここで
は、バイラテラル方式による処置具把持力検知方法につ
いて述べる。
In the present embodiment, the treatment tool 13
The force applied to the tip grip portion 134e of No. 4 is visually HMD1
Although it is displayed on 39, a pneumatic device is provided in a portion of the master arm 138 to be gripped by the operator, and the pneumatic device is inflated in proportion to the gripping force to give the operator a feeling of actual treatment. It is also possible to give. Here, a method of detecting the gripping force of the treatment tool by the bilateral method will be described.

【0114】図19はこの発明の第9の実施形態であ
る、バイラテラル方式による処置具把持力検知方法の原
理図を示す。図19(a)の図中160は、処置具本体
であり、グリッパの先端に力覚センサ161が設けられ
ている。162のマスターアーム操作者把持部は、図の
ように空圧機器を採用したマスターアクチュエータ16
3が内蔵されている。このアクチュエータ163は、電
空比例弁164を介してエアーコンプレッサ165と配
管166によって接続されている。
FIG. 19 shows the principle of a bilateral method for detecting the grasping force of a treatment tool, which is the ninth embodiment of the present invention. Reference numeral 160 in the drawing of FIG. 19A is a treatment tool body, and a force sensor 161 is provided at the tip of the gripper. The master arm operator grip of 162 is a master actuator 16 that employs pneumatic equipment as shown in the figure.
3 is built in. This actuator 163 is connected to an air compressor 165 via a pipe 166 via an electropneumatic proportional valve 164.

【0115】空圧機器は、図19(b)に示すように制
御信号により電空比例弁164の開閉を行うことによ
り、マスターアクチュエータ163内の空気圧を変化さ
せ、操作者把持部162にかかる力を制御するようにし
てある。制御信号は、操作者が開閉動作を行わそうとす
る時に、操作者把持部162に配置されたエンコーダ
(図示しない)からの位置指令情報が処置用スレーブア
ーム側に出され、その時の力覚センサ161の情報に比
例した出力を電空比例弁164に出力するようにしてあ
る。ここでは、比例出力であるが、ある決められた関数
を用いて制御信号を出力することによって、操作者にさ
まざまな感覚で把持力を与えることも可能である。
The pneumatic device changes the air pressure in the master actuator 163 by opening and closing the electropneumatic proportional valve 164 by a control signal as shown in FIG. Is controlled. As the control signal, position command information from an encoder (not shown) arranged in the operator grip 162 is output to the treatment slave arm when the operator tries to perform the opening / closing operation, and the force sensor at that time is output. An output proportional to the information of 161 is output to the electropneumatic proportional valve 164. Although a proportional output is used here, it is also possible to give a gripping force to the operator with various sensations by outputting a control signal using a predetermined function.

【0116】次に具体的な動作について、説明する。マ
スタースレーブモードにおいて、術者が図20(a)に
示すように、マスターアーム138の先端に設定された
座標系のZ軸を点線方向に移動させると、スレーブ(処
置用)アーム135も図20(b)に示すように、その
Z軸が点線上に沿って移動するようになっている。要す
るに、マスターアーム138の先端のベクトルMの動き
に追従してスレーブアーム135のベクトルSが同じ動
きをする。
Next, the specific operation will be described. In the master-slave mode, when the operator moves the Z axis of the coordinate system set at the tip of the master arm 138 in the dotted line direction as shown in FIG. As shown in (b), the Z axis moves along the dotted line. In short, the vector S of the slave arm 135 follows the same movement of the vector M at the tip of the master arm 138.

【0117】こうした動作を可能ならしめるために、マ
イクロコントローラ151a側で前述した座標変換が行
われる。これによって、例えば、マスターアーム138
の方向を図20(a)の中のY方向に移動させた場合に
は、処置具134が図20(b)中のY方向に向き、か
つ、マスターアーム138の移動量と同じ移動量となる
ように処置具134の先端部が湾曲し、かつ、スレーブ
(処置用)アーム135が移動する。
In order to enable such an operation, the above-mentioned coordinate conversion is performed on the microcontroller 151a side. Thereby, for example, the master arm 138
20A is moved in the Y direction in FIG. 20A, the treatment tool 134 is directed in the Y direction in FIG. 20B, and the movement amount is the same as the movement amount of the master arm 138. The distal end portion of the treatment instrument 134 is curved so that the slave (treatment) arm 135 moves.

【0118】処置用マニピュレータにおける前述した動
作と同様に、観察用マニピュレータにおいても、頭部に
取り付けたHMD139の動作に追従して観察用アーム
137と内視鏡136とが動作する。例えば、HMD1
39を図20(c)に示すPの地点から点線に沿ってQ
の地点まで動かした場合(この動作は、術者が前方に向
けて前進する場合に相当する)、スレーブ側の内視鏡1
36は、図20(d)に示すS地点から点線に沿ってT
地点まで移動する。
In the observation manipulator, the observation arm 137 and the endoscope 136 operate following the operation of the HMD 139 attached to the head, similarly to the above-described operation of the treatment manipulator. For example, HMD1
39 along the dotted line from the point P shown in FIG.
When it is moved to the point (this operation corresponds to the case where the operator advances forward), the slave endoscope 1
36 is T along the dotted line from the point S shown in FIG.
Move to the point.

【0119】特に、操作者がマスターアーム138を動
かし、患者132の体腔内にある対象部位を処置する時
には、マスターアーム138の動作による処置具134
の先端把持部134eの開閉動作が行われ、患部を掴ん
だ時に、患部が圧力センサ143に力を加えるようにな
る。その結果、操作者はHMD139の両面に表示され
た処置具134の把持圧力を見ながら処置を行うことが
できる。これによって、術中に患者132の患部の臓器
を掴みすぎるということがなくなる。同時に、処置具1
34に把持検知手段が装着されているので、触診も可能
である。
In particular, when the operator moves the master arm 138 to treat the target site in the body cavity of the patient 132, the treatment tool 134 by the operation of the master arm 138.
The tip gripping part 134e is opened and closed, and when the affected part is grasped, the affected part applies a force to the pressure sensor 143. As a result, the operator can perform the treatment while observing the gripping pressure of the treatment tool 134 displayed on both sides of the HMD 139. This prevents excessive grasping of the affected organ of the patient 132 during the operation. At the same time, treatment tool 1
Since the grip detection means is attached to the touch panel 34, palpation is possible.

【0120】なお、本実施形態においては、遠隔操作に
おける触覚提示手段が具備された手術用マニピュレータ
システムとして示してあるが、図21に示すように図1
4のDSP155a,アナログ指令ライン155b,サ
ーボドライバ155cおよび力覚センサインターフェイ
ス回路155dの機能を、各々制御指令インターフェイ
ス151b,アナログ指令ライン151j,サーボドラ
イバ151cおよび力覚検知回路111vというように
し、制御装置151内に装備させ、患者近傍での観察・
処置を行わすことも可能である。
In this embodiment, the operation manipulator system provided with the tactile sense providing means for remote control is shown, but as shown in FIG.
The functions of the DSP 155a, the analog command line 155b, the servo driver 155c, and the force sensor interface circuit 155d of FIG. Equipped inside, for observation near the patient
Treatment can also be performed.

【0121】前記実施形態によれば、次のような構成が
得られる。 (付記38)生体内組織部位の観察と処置の少なくとも
一方を行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、前記各操作手段
からの制御情報に基づいて、手術用マニピュレータの動
作を制御する制御手段と、前記生体内組織部位の処置を
行うための手術用マニピュレータに具備された生体組織
と手術用マニピュレータとの間にかかる力を検知するた
めの力検知手段を設けたことを特徴とする手術用マニピ
ュレータシステム。
According to the above embodiment, the following structure can be obtained. (Supplementary Note 38) A surgical manipulator for performing at least one of observation and treatment of an in-vivo tissue site, operating means for operating the operating manipulator, and operating manipulator based on control information from the operating means. And a force detection means for detecting the force applied between the biological tissue and the surgical manipulator provided in the surgical manipulator for treating the tissue part in the living body. A manipulator system for surgery, which is characterized in that

【0122】(付記39)前記力検知手段は、圧力セン
サであることを特徴とする付記38記載の手術用マニピ
ュレータシステム。 (付記40)前記圧力センサは、静電容量検知方式であ
ることを特徴とする付記39記載の手術用マニピュレー
タシステム。 (付記41)前記圧力センサは、抵抗検知方式であるこ
とを特徴とする付記39記載の手術用マニピュレータシ
ステム。 (付記42)前記圧力センサは、圧力分布型センサであ
ることを特徴とする付記39記載の手術用マニピュレー
タシステム。
(Supplementary note 39) The surgical manipulator system according to supplementary note 38, wherein the force detecting means is a pressure sensor. (Supplementary note 40) The surgical manipulator system according to supplementary note 39, wherein the pressure sensor is of a capacitance detection system. (Supplementary Note 41) The surgical manipulator system according to Supplementary Note 39, wherein the pressure sensor is a resistance detection type. (Supplementary Note 42) The surgical manipulator system according to Supplementary Note 39, wherein the pressure sensor is a pressure distribution type sensor.

【0123】(付記43)前記力検知手段は、歪ゲージ
であることを特徴とする付記38記載の手術用マニピュ
レータシステム。 (付記44)前記観察用マニピュレータは、内視鏡であ
ることを特徴とする付記38記載の手術用マニピュレー
タシステム。 (付記45)前記内視鏡の画像を出力するための画像表
示装置を設けたことを特徴とする付記44記載の手術用
マニピュレータシステム。
(Supplementary note 43) The surgical manipulator system according to supplementary note 38, wherein the force detecting means is a strain gauge. (Supplementary Note 44) The surgical manipulator system according to Supplementary Note 38, wherein the observation manipulator is an endoscope. (Supplementary Note 45) The surgical manipulator system according to Supplementary Note 44, further comprising an image display device for outputting the image of the endoscope.

【0124】(付記46)前記画像表示装置は、操作者
頭部に装着可能な表示装置であることを特徴とする付記
45記載の手術用マニピュレータシステム。 (付記47)前記画像表示装置に、力検知手段からの情
報を、視覚的に表示することを特徴とする付記46記載
の手術用マニピュレータシステム。
(Supplementary Note 46) The surgical manipulator system according to Supplementary Note 45, wherein the image display device is a display device that can be mounted on the head of the operator. (Supplementary note 47) The surgical manipulator system according to supplementary note 46, wherein the information from the force detecting means is visually displayed on the image display device.

【0125】以上説明したように、遠隔操作型マスター
スレーブマニピュレータによる観察・処置を行う際に、
処置具の力覚情報が検知できるので、把持をしすぎると
いった動作を回避することができるようになり、従来の
マスタースレーブマニピュレータシステムのものよりよ
り安全を確保でき、また、臓器の触診も可能であるた
め、安全性を保ち、かつ、従来通りの環境のように操作
者の観察・処置作業が行われることが可能となる。
As described above, when performing observation / treatment by the remote-controlled master-slave manipulator,
Since the force information of the treatment tool can be detected, it is possible to avoid movements such as over-grabbing, which makes it possible to secure safety more than that of the conventional master-slave manipulator system, and it is also possible to palpate organs. Therefore, it is possible to maintain the safety and perform the operator's observation and treatment work as in the conventional environment.

【0126】また、マスタースレーブマニピュレータを
利用した内視鏡下外科手術システムにおいて、患者に
は、処置具挿入のための穴を体壁に少なくとも1つだけ
あけることで処置が可能となるため、患者に対する侵襲
を低減することが実現される。
Further, in the endoscopic surgical operation system using the master-slave manipulator, the patient can be treated by making at least one hole for inserting the treatment tool in the body wall. Reduced invasion to

【0127】[0127]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、医療器具が生体組織から受ける触覚・力覚情報を検
出する力覚センサと医療器具本体との着脱を可能とする
ことにより、両者の洗浄、滅菌を別々に行うことができ
るため、医療器具の先端細部の洗浄、滅菌を簡単かつ確
実に行うことができる。また、医療器具本体と力覚セン
サとは異なる条件で、洗浄・滅菌できるため、力覚セン
サの耐久性を向上させることができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the force sensor for detecting the tactile / force information received by the medical instrument from the living tissue and the medical instrument main body can be attached / detached to each other. Since cleaning and sterilization can be performed separately, cleaning and sterilization of the tip end portion of the medical device can be performed easily and reliably. Further, since the medical instrument body and the force sensor can be washed and sterilized under different conditions, there is an effect that the durability of the force sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態の医療器具のセンサ
ユニットを示し、(a)は側面図、(b)はグリッパに
取り付けた状態の縦断側面図。
1A and 1B show a sensor unit of a medical device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1A is a side view, and FIG.

【図2】同実施形態を示し、(a)はグリッパの一部を
示す斜視図、(b)はグリッパの作用を説明するための
斜視図。
FIG. 2 shows the same embodiment, (a) is a perspective view showing a part of the gripper, and (b) is a perspective view for explaining the action of the gripper.

【図3】同実施形態を示し、(a)は医療器具の全体の
側面図、(b)は筒状部材の断面図。
FIG. 3 shows the same embodiment, (a) is a side view of the entire medical device, and (b) is a sectional view of a tubular member.

【図4】同実施形態の変形例を示し、(a)は感圧導電
ゴムの斜視図、(b)はグリッパの作用を説明するため
の斜視図。
4A and 4B show a modified example of the same embodiment, FIG. 4A is a perspective view of a pressure-sensitive conductive rubber, and FIG. 4B is a perspective view for explaining the action of a gripper.

【図5】この発明の第2の実施形態の医療器具を示し、
(a)はグリッパの一部の斜視図、(b)はグリッパの
縦断側面図。
FIG. 5 shows a medical device according to a second embodiment of the present invention,
(A) is a partial perspective view of a gripper, (b) is a vertical side view of the gripper.

【図6】この発明の第3の実施形態の医療器具を示し、
(a)はグリッパの一部の斜視図、(b)はグリッパの
縦断側面図。
FIG. 6 shows a medical device according to a third embodiment of the present invention,
(A) is a partial perspective view of a gripper, (b) is a vertical side view of the gripper.

【図7】この発明の第4の実施形態を示し、(a)は医
療器具のセンサユニットの正面図、(b)は内視鏡先端
硬質部に取り付けた状態の斜視図。
7A and 7B show a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is a front view of a sensor unit of a medical device, and FIG.

【図8】この発明の第5の実施形態のグリッパを示し、
(a)は側面図、(b)は平面図。
FIG. 8 shows a gripper according to a fifth embodiment of the present invention,
(A) is a side view, (b) is a plan view.

【図9】同実施形態のグリッパを示し、(a)は斜視
図、(b)はグリッパの作用を説明するための側面図。
9A and 9B show a gripper of the same embodiment, FIG. 9A is a perspective view, and FIG. 9B is a side view for explaining the action of the gripper.

【図10】この発明の第6の実施形態のグリッパを示
し、(a)(b)は縦断側面図、(c)は斜視図。
FIG. 10 shows a gripper according to a sixth embodiment of the present invention, (a) and (b) are longitudinal side views, and (c) is a perspective view.

【図11】この発明の第7の実施形態の体腔内手術用マ
ニピュレータシステムの全体構成図。
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a manipulator system for intracorporeal surgery according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】同実施形態のマスターマニピュレータの操作
部の斜視図。
FIG. 12 is a perspective view of an operation unit of the master manipulator of the same embodiment.

【図13】同実施形態のブロック図。FIG. 13 is a block diagram of the same embodiment.

【図14】この発明の第8の実施形態の手術用マニピュ
レータシステムの全体構成図。
FIG. 14 is an overall configuration diagram of a surgical manipulator system according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】同実施形態の処置具と内視鏡の側面図。FIG. 15 is a side view of the treatment tool and the endoscope of the same embodiment.

【図16】同実施形態のグリッパを示し、(a)は使用
状態の側面図、(b)はグリッパの側面図、(c)はグ
リッパの斜視図。
FIG. 16 shows the gripper of the same embodiment, (a) is a side view of a state of use, (b) is a side view of the gripper, and (c) is a perspective view of the gripper.

【図17】同実施形態の変形例を示し、(a)は圧力分
布型センサの断面図、(b)は全体の斜視図。
FIG. 17 shows a modified example of the same embodiment, (a) is a sectional view of a pressure distribution type sensor, and (b) is a perspective view of the whole.

【図18】同実施形態の変形例を示し、鉗子把持部の斜
視図。
FIG. 18 is a perspective view of a forceps grasping portion showing a modified example of the same embodiment.

【図19】この発明の第9の実施形態のバイラテラル方
式の処置具把持力検知方法の原理図。
FIG. 19 is a principle diagram of a bilateral treatment instrument gripping force detection method according to a ninth embodiment of the present invention.

【図20】同実施形態のマスタースレーブの作用説明
図。
FIG. 20 is an operation explanatory view of the master-slave of the embodiment.

【図21】同実施形態の手術用マニピュレータシステム
の全体構成図。
FIG. 21 is an overall configuration diagram of the surgical manipulator system of the same embodiment.

【符号の説明】 11…処置具本体 13…グリッパ 26…板バネ 27…歪ゲージ[Explanation of Codes] 11 ... Treatment tool main body 13 ... Gripper 26 ... Leaf spring 27 ... Strain gauge

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 先端部に力覚センサを備え、この力覚セ
ンサによる検出情報を術者に提示する機能を有する医療
器具において、前記力覚センサを生体組織との接触状態
に応じて歪曲するセンサ保持部材に固定し、このセンサ
保持部材を前記先端部に着脱自在に保持したことを特徴
とする医療器具。
1. In a medical instrument having a force sensor at its tip and having a function of presenting information detected by the force sensor to an operator, the force sensor is distorted in accordance with a contact state with a living tissue. A medical device characterized in that it is fixed to a sensor holding member, and the sensor holding member is detachably held on the distal end portion.
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