JPWO2011062079A1 - 医療装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、内視鏡に設けられた処置具チャンネルに挿通した処置具を用いて体内の病変部等に対する処置が行われる。
また、内視鏡の観察下のもとで、処置具チャンネルを用いることなく、処置具による処置が行われる場合もある。
このような構成にした場合、湾曲部と手元側の駆動手段との間の可撓性を有する細長の軸部内に挿通されたワイヤは、体腔内に屈曲された状態で挿入することができるようにするため、その構造上においてワイヤに弛みが発生することを完全に回避することが困難である。また、その弛みのために、手元側の駆動手段の駆動量と、先端側の湾曲部の動作量とが一致しないことが発生する。
また、第2の従来例としての日本国特開2007−283115号公報の制御装置においては、操作指令に対する湾曲部を湾曲駆動する応答性を向上させるために、ワイヤが弛んでいる場合には、その弛みを除去する内容を開示している。
従って、第1の従来例及び第2の従来例は、適用できる構成が制約される。このため、このようなセンサを有しない場合にも広く適用できる医療装置が望まれる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、適用範囲が広く、ワイヤの弛みを補正して湾曲部を精度良く湾曲駆動することができる医療装置を提供することを目的とする。
(第1の実施形態)
図1に示すように本発明の医療装置の第1の実施形態の処置具装置1は、例えば図2に示す体腔内に挿入される内視鏡2の処置具チャンネル(以下、チャンネル)39内に挿通されて使用され、湾曲部11を能動的に湾曲駆動する能動処置具(以下、単に処置具)3を備える。
また、この処置具装置1は、この処置具3に接続され、処置具3に対する制御を行う制御装置4と、この制御装置4に接続され、操作者が指示入力操作を行う入力装置5を備える。この入力装置5は、図2に示す例では、処置具3の後端の把持部6に設けたジョイスティック装置5aにより構成される。
処置部8の後端位置に、能動機構としての湾曲可能な湾曲部11が設けられ、この湾曲部11は、該湾曲部11を湾曲させるアングルワイヤ(単にワイヤと略記)12を介して駆動力量を発生する駆動手段としての駆動部9と接続される。駆動部9は、発生した駆動力量によって対となるワイヤ12の一方を牽引、他方を弛緩することにより、牽引駆動したワイヤ12側に湾曲部11を湾曲駆動する。
制御装置4は、駆動部9を駆動する機能を持つ駆動部制御部(単に制御部と略記)14と、エンコーダ13から出力される駆動部9の駆動位置の検知信号による駆動量と駆動力量とに基づいて、湾曲部11の湾曲量(湾曲角)を検出する湾曲量検出手段としての湾曲量検出部15とを有する。
なお、湾曲量検出部15は、以下に説明する記憶手段に記憶された情報をさらに参照して湾曲部11の湾曲量を検出する。つまり、湾曲量検出部15は、記憶手段に予め記憶された情報を参照して湾曲部11の湾曲角を推定により検出するため、湾曲量推定部とも言える。
本実施形態においては、後述するように駆動部9がモータにより構成されるため、エンコーダ13は、モータの回転位置又は回転角の検知信号を生成し、駆動量検出手段としての駆動量検出部15aは、駆動量としてモータの回転角を検出する。
また、この制御装置4は、駆動部9によって軸部7の先端側に設けた湾曲部11を湾曲するための動作特性又は動作パラメータ等の情報を記憶する記憶手段としての記憶部16を有する。
記憶部16は、ワイヤ12を牽引、弛緩して湾曲部11を湾曲駆動する駆動部9と、湾曲駆動される湾曲部11との(湾曲駆動の)動作特性又は動作パラメータの情報を予め記憶する動作特性記憶部16aを有する。
この動作特性記憶部16aは、湾曲部11の湾曲角に対する駆動部9の駆動力量(モータの出力トルク)及び駆動量(回転角)の相関関係の情報を予め記憶している。
また、記憶部16は、駆動部9により湾曲部11を湾曲駆動した場合の駆動部9の動作状態(具体的には各時刻におけるモータのトルク及び回転角)、対応する湾曲部11の湾曲角を時系列(経時的)に記憶する状態記憶部16bを備えている。
操作者は、入力装置5から湾曲部11を湾曲させるための湾曲角の指示入力を行うことにより、指示入力された湾曲角が指示値として制御部14に入力される。
また、補正部17は、駆動力量検出部15bによる駆動力量の検出結果を時間的に監視することにより、ワイヤ12に弛みが発生しているか否か、つまり弛みの有無を判定する判定部17aを有する。また、補正部17は、駆動力量検出部15bの検出結果と、弛みの有無を判定するための情報(具体的にはトルクの閾値)とを比較する比較部17bを有する。なお、弛みの有無を判定するための情報(トルクの閾値)は、例えば記憶部16に予め記憶されている。
また、補正部17は、弛みがあると、弛み無しの状態で設定した回転角とは異なるため、駆動手段の駆動を補正(具体的には回転角を補正)する。
また、例えば補正部17は、駆動部9の動作状態及び湾曲部11の湾曲角の情報を記憶部16における状態記憶部16bに時系列に記憶するように制御する。このように動作状態の情報を時系列に記憶することにより、駆動部9の動作状態及び湾曲部11の湾曲角の状態を、各時刻において相互に関連付けて精度良く管理でき、湾曲部11を精度良く湾曲駆動することができるようにしている。
図3は、処置具3の具体的な構成例を示す。図3に示すように軸部7の先端には処置部8としての穿刺による生検針が形成されている。この生検針の後端には、略円環形状の複数の湾曲駒21が、軸部7の長手方向にそれぞれ隣接する部分がリベット部22によって回動自在に連結されて湾曲部11が形成されている。
各湾曲駒21は、リベット22を設ける位置によって湾曲する方向が定まるが、ここではリベット22は、左右位置と上下位置に交互または適宜周期毎に配置され、湾曲駒21は、上下方向と左右方向に湾曲可能になっている。
また、ワイヤ12u、12dと12l、12rの後端は、軸部7の後端における拡径にされた把持部6内に配置された上下湾曲用プーリ13aと、左右湾曲用プーリ13bに掛け渡している。
プーリ23a,23bの回転中心は、電動モータ(以下、単にモータ)24a,24bの回転軸にそれぞれ連結され、モータ24a、24bは制御部14からの駆動信号により、正逆自在に回転される。
モータ24a,24bを駆動する駆動信号は、モータ24a,24bの駆動力量としてのトルクTを検出する駆動力量検出部15bに入力される。駆動力量検出部15bは、モータ24a、24bの電気的特性と、駆動信号の電流値からワイヤ12u、12d、12l、12rを介して湾曲部11を湾曲駆動する駆動力量としてのトルクTを検出する。
プーリ23a,23bを回転させた場合、プーリ23a,23bの回転量(回転角)に対応してワイヤ12u、12d、12l、12rの牽引量が決まると共に、牽引量に応じて湾曲部11は湾曲する。従って、モータ24a,24b又はプーリ23a,23bの駆動量としての回転角を検出することにより、基本的には湾曲部11の湾曲角を検出することができる。
本実施形態においては、例えばモータ24a,24bの回転軸に取り付けられているエンコーダ13a,13bによって、モータ24a,24b又はプーリ23a、23bの回転角を検出し、プーリ23a、23bの回転角から湾曲部11の湾曲角を検出する構成にしている。エンコーダ13a、13bの検知信号は、駆動量検出部15aに入力される。
また、入力装置5を構成する例えばジョイスティック装置5aは、上下、左右の任意の方向に傾動自在のジョイスティック26と、このジョイスティック26における上下方向及び左右方向の傾動角をそれぞれ検出するエンコーダ27a、27bとを有する。このジョイスティック26により傾動される方向が湾曲部11の湾曲指示方向となり、また傾動角が湾曲部11の湾曲角の指示値となる。
エンコーダ27a、27bによる検知信号は、例えば制御部14に制御装置における例えば制御部14に入力される。つまり、制御部14には、湾曲指示入力手段としてのジョイスティック装置5aから湾曲指示方向及び湾曲角の指示値が入力される。
実際には、ワイヤ12a、12bには弛みが伴うため、本実施形態においては、駆動力量検出部15bは、モータ24a、24bのトルクTを検出し、補正部17の比較部17bは、モータ24a、24bのトルクT(の絶対値)と、弛みの有無を判定するために設定された正の閾値Tthとを比較し、判定部17aは比較結果から弛みの有無を判定する。つまり、判定部17aはトルクTの絶対値が閾値Tth未満であると、弛み有りと判定し、トルクTの絶対値が閾値Tth以上であると、弛み無しと判定する。
内視鏡2の挿入部31は、挿入部31の先端に設けられた先端部34と、この先端部34の後端に設けられた湾曲自在の湾曲部35と、この湾曲部35の後端から操作部32の前端に至る可撓性を有する可撓部36とを有する。
また、挿入部31の先端部34には照明光を出射する照明窓37と、この照明窓37に隣接して形成された観察窓38とが設けてある。また、挿入部31には処置具を挿通可能とするチャンネル39が設けられており、このチャンネル39の後端は、操作部32の前端付近の処置具挿入口39aとして開口している。そして、術者等の操作者は、この処置具挿入口39aから処置具3を挿入して、内視鏡2による観察下で処置を行うことができる。
なお、動作特性記憶部16aには、湾曲部11における湾曲可能な範囲内で、各回転角θ1と、対応する湾曲角θbとを相互に関連付ける動作特性の情報が予め記憶されている。動作特性記憶部16aに記憶されている動作特性の情報は、履歴特性を有する。
この情報は、図8(横軸は回転角θ1,縦軸は湾曲角θb)中に示す特定の例で示すと、座標位置P1からP2(A5)、P2からP3(A6−A8)、P4からP5(A10)、P5からP6(A11)で示す菱形に近い情報(データ)である。このデータは、符号A1−A2,A9,A12で示す部分のように、使用環境に応じて変化する弛みによる動作特性部分を含まない。
つまり、図8における符号P1からP2(A3−A5)で示す回転角θ1に対する湾曲角θbの傾き、同様に符号P4からP5(A11)で示す傾き、復元力等による動作特性部分としての符号P2からP3(A6−A8)、符号P5からP6(A11)等を動作パラメータの情報として記憶していても良い。
本実施形態においては記憶手段を形成する動作特性記憶部16aが、湾曲部11が所定角度まで湾曲された後、反対方向に湾曲される場合、該湾曲部11が反対方向に戻ろうと作用する(つまり、復元しようと作用する)動作特性の情報を参照情報(図8の例で具体的に示すと、符号P2からP3(A6−A8)、符号P5からP6(A11))として予め記憶しており、湾曲量検出部15は、参照情報を参照してモータの回転角から対応する湾曲角を推定により検出する。
このように本実施形態においては、参照情報を予め記憶しているので、湾曲角を検知するセンサを有しない構成においても、この様な参照情報を記憶していない従来例に比較して、モータの回転角から湾曲角を精度良く検出(推定)できる。
実際には、ワイヤ12a、12bの弛みにより、回転角θ1と湾曲角θbは、使用状況に依存して動作特性記憶部16aに記憶されている動作特性からずれるため、本実施形態においては、この弛みの有無を判定し、弛みが有った場合には湾曲駆動に使用する動作特性の情報を変更する。
例えば、モータ24a、24bにより湾曲部11を所定方向及びその反対方向に往復させるように湾曲駆動の指示入力がされるとする。その指示入力に対して、制御部14はモータ24a、24bを回転させるように駆動した場合、ワイヤ12a、12bの弛みのためにモータ24a、24bの回転角θ1と湾曲角θbが、例えば図8における符号A1から符号A2、さらに符号A3―A5、…A12,A13のように変化する。
なお、図8における符号A1、…A13,A14における代表的な湾曲角状態を図6にて示す。図6では、符号A1、…A10までを示している。
次に図4を参照して本実施形態における動作を説明する。処置具装置1の電源が投入されて制御装置4の動作が開始すると、ステップS1の初期設定の処理となる。このステップS1において制御装置4は、処置具3の軸部7が真っ直ぐ(ストレート)な状態、つまり湾曲部11が湾曲されていない中立状態に設定され、モータ24a、24bのエンコーダ13a、13bにより検出される上下方向と左右方向の回転角θ1、湾曲部11の湾曲角θbは0にセットされる。その後、指示入力待ちとなる。
すると、ステップS3に示すように制御装置4の制御部14は、指示入力の湾曲方向及び湾曲角に対応して、その時刻(動作状態)での記憶部16の動作特性の情報を参照して、モータ24a、24b(以下、24で代表)を回転させる回転方向(駆動方向)、トルク(駆動力量)、回転角(駆動量)を算出する。
なお、その時刻(動作状態)は、現段階では初期状態であるが、図4の制御ループによって初期状態とは異なる動作状態から湾曲指示入力が行われるようになる。その場合には、その動作状態以前において補正された動作特性の情報を参照して回転方向、トルク、回転角を算出することになる。算出されたトルク、回転角は、湾曲駆動する場合の指示値又は目標値となる。
また、ステップS6に示すように補正部17は、弛みの有無の判定も行う。具体的には、ステップS7に示すように、比較部17bは、駆動力量検出部15bにより検出されるトルクTの絶対値が正の閾値Tth(Tth>0)未満であるか否かの比較を行う。
トルクTの絶対値が閾値Tth未満である判定結果、つまり弛み有りの判定結果の場合には、ステップS8において弛み除去の補正が行われる。具体的には、補正部17は、制御部14を介してモータ24をそのまま回転駆動させる。これにより、弛みが除去されるように補正され、弛みが除去されると、トルクTの絶対値が閾値Tth以上になる。
その後、ステップS4の処理に戻る。このようにして、弛みがあると、補正部17は、その弛みを除去するように駆動制御を行うと共に、その弛み分だけ動作特性の情報を補正(変更)する。この場合、ステップS5において動作状態の情報を時系列に記憶しているので、各時刻において確実に補正できる。
検出されたトルクTが指示値に到達していない場合には、ステップS4の処理に戻る。一方、検出されたトルクTが指示値のトルクに到達した場合には、ステップS11の処理に進み、このステップS11において制御部14は、処置具3による処置終了の指示入力が行われたか否かを判定する。
処置終了の指示入力が行われていない場合には、ステップS2の処理に戻り、次の湾曲指示入力に対応した処理を行う。一方、処置終了の指示入力が行われた場合には、図4の処理を終了する。
従って、本実施形態によれば、弛みによりモータ24の回転角が影響を受けるような場合においても、その影響も適切に補正でき、精度良く、湾曲部11を湾曲駆動することができる。また、本実施形態によれば、湾曲部11の湾曲角を検知するセンサを有しない場合にも、広く適用することができる。
次に本実施形態における動作をより具体的に説明する。この場合、湾曲部11の動作を簡単化して示すために図5の左側の駆動部9側と湾曲部11側を、その右側のモデルのように示す。図5の左側においては、図3におけるプーリ23a,23bとモータ24a、24bの一方をそれぞれプーリ23,モータ24により代表して示している。
そして、図5の右側のモデルに示すように駆動部9側のプーリ23をプーリ23′で表し、実際の湾曲部11に関してはモデルにおいては湾曲プーリ11′で仮想化して表すと共に、湾曲部11の湾曲方向を太線による湾曲方向線Lによって表している。
図6は、図5のモータ24を回転駆動してプーリ23を一定出力により所定の角度回転させ、その後反対方向に所定角度回転させる動作を繰り返した場合における代表的な湾曲状態を符号A1〜A10で示す。
図5における符号A1は動作開始時の湾曲状態(湾曲部11が湾曲していないストレートな初期状態)を示し、この符号A1の状態から符号A2に示すようにモータ24によりプーリ23を右回り方向に回転させるとする。符号A1では、ワイヤ12aに弛みがある。このため、モータ24によりプーリ23を右回り方向に回転させた場合、ワイヤ12aの弛みが除去される。
比較部17bは、検出されるトルクTを閾値Tthと比較する動作を行い、判定部17aは、その比較結果T<Tthから弛み有りの判定を行い、弛みを除去するようにモータ24を回転させる。
弛みが除去された符号A2になった後、さらにモータ24が回転すると湾曲角θbも変化し始める。そして、この符号A2の実際の動作特性の(回転角)位置は、エンコーダ13により検知される。また、トルクTは、符号A2を通過すると、最初の符号A1のトルクToから増大して、閾値Tthを超えることにより、判定部17aは弛みが除去されたことの判定を行う。
この後、反対方向の湾曲角−θb1の指示入力がされていると、モータ24は反対方向に回転し始める。この場合、図6に示すように符号A5においてワイヤ12bはかなり弛みを蓄積した状態になると共に、可撓性の軸部7を構成する外装チューブ等の弾性部材により(湾曲した状態から)まっすぐに戻そうとする復元力が発生し、この復元力により湾曲した状態の湾曲部11は、その湾曲角θbが小さくなるように作用する。また、軸部7内にはワイヤ12a、12bが挿通されているので、ワイヤ12a、12bに働く摩擦力も作用する。
また、このA6−A8のように移行する場合、最初は復元力の影響が大きいため、図7に示すようにトルクTは、初期値Toの値よりもその絶対値が小さい状態から、その絶対値が初期値Toに向かって変化する。
そして、復元力が摩擦力と釣り合うと、実質的に復元力の影響が消滅する符号A8となる。この符号A8においても、弛みが存在していると、この弛みが無くなるまで、つまり符号A9においてはモータ24の回転角θ1が変化しても湾曲角θbは変化しない。
トルクTの絶対値が閾値Tthを超えると弛みが除去されたと判定され、回転角θ1の変化と共に湾曲角θ1は符号A10で示すように変化する。このようにして、この符号A10に示すような傾きで回転角θ1と湾曲角θbが変化する。
符号A10は、上述した符号A3−A5に対応する。そして、湾曲角−θb1に達すると、モータ24の回転が停止する。この場合、回転角は−θ11′なる。
引き続いて湾曲角θb1の指示入力がされていると、符号A6−A8に対応する符号A11を経て、さらに符号A9に相当する符号A12において弛みが除去される。また、この弛み分の補正が行われる。
本実施形態においては、上述したように記憶部16における動作特性記憶部16aは、図8に示すような回転角θ1と湾曲角θbとを関係つける(履歴特性に対応した)動作特性、及び(図示しない)トルクTと湾曲角θbとを関連付ける動作特性の情報を記憶しており、ワイヤ12a、12bに弛みが発生すると、その弛みを除去するように駆動制御すると共に、湾曲駆動に用いる動作特性の情報をその弛み分の影響を考慮した補正を行うようにしている。
また、本実施形態においては、ワイヤ12a、12bに働く張力を検出するセンサを必要としないので、そのようなセンサを有しない既存の処置具の場合にも、広く適用することが可能となる。
なお、動作特性記憶部16aに予め記憶する動作特性の情報として、例えば軸部7が真っ直ぐな初期状態から湾曲駆動するような場合には、その場合の弛み量は殆ど決まった値となる。そのため、その場合の弛み量を動作特性の情報として予め記憶し、他の動作状態の場合の弛みと区別した扱いをしても良い。
図9は本発明の第2の実施形態の処置具装置1Bを示す。この処置具装置1Bは、図1の処置具装置1における処置具3において、センサ51を設けた処置具3Bを有する。また、この処置具3Bは、図1の処置具3の処置部8の代わりに、高周波電源装置52から出力される高周波駆動信号の高周波エネルギにより、患部組織を切除等の処置を行う処置部8Bを有する。
また、この処置具装置1Bは、図1の処置具装置1における制御装置4において、上記センサ51の検知信号が入力されることにより湾曲角を検出する湾曲角検出部53を設けた制御装置4Bを有し、湾曲角検出部53は検出した湾曲角の情報を、補正部17に出力する。
また、高周波電源装置52の電源ON/OFF状態、及び高周波出力値の出力値を含む動作状態は、動作検出部54により検出され、この動作検出部54は検出した動作検出信号を補正部17に出力する。
補正部17は、この動作検出信号と、湾曲部11を湾曲駆動している動作状態に応じてエンコーダ13による検知信号とセンサ51による湾曲角の検知信号とから、湾曲部11を実際に湾曲駆動する場合の駆動量を含む動作を補正する。
第1の実施形態においては、湾曲部11の湾曲角の検知手段としてのセンサを有しない構成であったのに対して、本実施形態においては湾曲部11の変位量としての湾曲角を検知するセンサ51を有するため、本実施形態においてはこのセンサ51の検知信号を、駆動部9を構成するモータ24による湾曲駆動の制御に利用する。
従って、通常の使用状態においては、エンコーダ13による検知信号が、センサ51による検知信号よりも優先されるように、例えば補正部17に設けた設定部17cにおいて設定されている。
本実施形態においては、このように、エンコーダ13とセンサ51との2つの検知信号における実際に優先して利用する方を、設定部17cにおいて適切に設定することにより、精度の高い湾曲駆動を行うことができるようにしている。
なお、設定部17cに設定される設定情報は、例えば不揮発性で書き換え可能なメモリとしての例えばフラッシュメモリを用いてこのフラッシュメモリに記憶され、使用条件等に応じて変更設定することができる。
本実施形態における主要な特徴は、第1の実施形態における湾曲角を高い精度で検出し難い動作状態の場合には、エンコーダ13に基づく回転角から予め記憶しておいた参照情報の特性を参照して回転角に対応する湾曲角の検出(又は推定)することよりも、優先してセンサ51による検知信号を利用して湾曲角を検出することである。なお、センサ51による湾曲角の検出により、湾曲角に対応する回転角が補正されることになる。
次に本実施形態における補正部17による補正動作を説明する。
図10の動作説明図において、センサ51による検知信号を用いて補正を行う前までの補正動作は、第1の実施形態の場合と基本的に同様である。つまり、図10の処理St1,St2までの補正は、第1の実施形態と同様であり、処理St3の補正が第1の実施形態の場合と異なる。
図10における最も左側となる図10(A)における、一番下の3段目に示す符号F3の図は、モータ24により湾曲部11をストレート状態から左側に所定角度、湾曲させるように回転駆動した後、反対方向に所定角度、湾曲させるような往復の湾曲動作をさせた場合の様子を示す。ここで、横軸は、時間tを示す。
これらエンコーダ13による回転角θ1と、センサ51による湾曲角θ2は、駆動量検出部15a及び湾曲角検出部53を経て補正部17に入力される。
この場合、図10(B)に示すように補正部17は、符号F1におけるエンコーダ13による情報と、動作特性記憶部16aから読み出した動作特性(図10(B)中の符号F4でその動作特性の概略を示している。)を参照して、矢印で示す処理St1において、回転角θ1を、湾曲部11の湾曲角θbを算出するための回転角θaに補正する。補正された湾曲角θaの特性を符号F5で示す。なお、この補正を行う場合、湾曲角θbとトルクTとの動作特性(相関関係)の情報も用いられる。
このようにして補正部17は、算出された符号F6と、符号F2で示すセンサ51の情報とを比較して、矢印で示す処理St3において最終的に補正した動作特性の回転角θ′の情報に補正される。図10(C)の符号F7は、このようにして補正された回転角θ′の特性例を示している。
第1の実施形態においては、復元力等が作用するために湾曲角θbを精度良く検出し難くなるために、それを補正(補完)するために予め参照情報を用意していたが、本実施形態においては、参照情報を用いる代わりに、センサ51の検知信号を用いて直接的に湾曲角を検出し、検出した湾曲角で回転角を補正する。但し、以下に説明するように高周波駆動信号によるノイズの影響を受けない場合に制約される。
従って、本実施形態によれば、第1の実施形態よりも、さらに高精度の湾曲駆動を行うことができる。
つまり、第1の実施形態における動作特性記憶部16aにおいて参照情報として記憶する動作特性部分は、他の動作特性部分に比較して湾曲角の検出精度が低くなるため、このような動作状態を検出して、その場合にはセンサ51の検知信号を利用することによって、湾曲角の検出精度を向上する。これによって、駆動手段により湾曲部11を湾曲駆動する精度を向上できるようになる。
このため、例えば補正部17は、入力装置5から制御部14に対して入力された湾曲方向及び湾曲角の指示値をモニタ(監視)するようにしても良い。又は、補正部17が、制御部14から駆動部9を構成するモータ24への駆動信号の状態、具体的には駆動力量としての所定値を超えるトルクTの変化の発生を検出する(駆動力量変化検出部としての)トルク変化検出部17d(図9参照)を備えた構成にしても良い。
そして、このトルク変化、つまり復元力等が作用する動作状態の場合には、センサ51の検知信号を取得して、その検知信号により検出した湾曲角の情報で動作状態を補正する。
このような制御を、高周波エネルギを使用しない場合及び高周波エネルギを使用する処置具3Bの場合にも適用する。
このような制御を行う本実施形態によれば、高周波エネルギによりセンサ51の検知信号にノイズが混入し易い環境の場合においても、その影響を低減して高精度の湾曲駆動が可能となる。また、高周波エネルギを使用しない場合にも、センサ51の情報を適切に利用して高精度の湾曲駆動が可能となる。
なお、上述した実施形態においては、医療装置として、処置具3,3Bをそれぞれ備えた処置具装置1,1Bの場合において説明したが、挿入部31に湾曲部35が設けられた内視鏡2、または内視鏡2を備えた内視鏡装置の場合にも同様に適用できる。
本発明は、湾曲部11を備えた処置具3,3Bの場合はもとより、湾曲部35を備えた内視鏡2の場合の医療装置にも広く適用できる。
なお、上述した実施形態を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態も本発明に属する。
Claims (17)
- 牽引されるワイヤを介して湾曲される湾曲部と、
前記ワイヤを牽引駆動する駆動力量を発生する駆動部と、
前記駆動部の駆動量を検知するための検知部と、
前記駆動部の駆動力量を検出する駆動力量検出部と、
前記湾曲部の湾曲量に対する前記駆動部の駆動力量及び駆動量の相関関係の情報を予め記憶する記憶部と、
前記駆動量及び前記駆動力量と、前記記憶部に記憶された前記情報とに基づいて前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出部と、
前記駆動力量検出部の検出結果から、前記ワイヤの弛みの有無を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき、前記駆動部による駆動量を補正する補正部と、
を具備することを特徴とする医療装置。 - 前記補正部は、前記判定部が前記ワイヤの弛み有りと判定した場合には、前記駆動部に対してワイヤの弛みを除去するように該駆動部を駆動すると共に、前記湾曲部の湾曲量の検出に用いる前記情報を、少なくとも前記弛みに対応する駆動量だけ補正することを特徴とする請求項1記載の医療装置。
- 前記駆動部はモータにより構成され、
前記駆動力量検出部は、前記モータの駆動信号の情報を用いて前記駆動力量としてのトルクを算出し、
前記湾曲量検出部は、前記モータの駆動量としての回転角、前記モータのトルクの絶対値T、及び前記記憶部の情報から前記湾曲部の湾曲角を検出し、
前記判定部は、前記トルクと予め設定されている正の閾値Tthとを比較する比較部を有し、T<Tthであればワイヤが弛み有りと判定し、T>Tthであればワイヤは弛み無しと判定することを特徴とする請求項1記載の医療装置。 - 前記駆動部はモータにより構成され、
前記駆動力量検出部は、前記モータの駆動信号の情報を用いて前記駆動力量としてのトルクを算出し、
前記湾曲量検出部は、前記モータの駆動量としての回転角、前記モータのトルクの絶対値T、及び前記記憶部の情報から前記湾曲部の湾曲角を検出し、
前記判定部は、前記トルクと予め設定されている正の閾値Tthとを比較する比較部を有し、T<Tthであればワイヤが弛み有りと判定し、T>Tthであればワイヤは弛み無しと判定することを特徴とする請求項2記載の医療装置。 - 前記記憶部は、前記湾曲部が所定角度まで湾曲された後、反対方向に湾曲される場合、該湾曲部が前記反対方向に復元しようと作用する動作特性の参照情報を予め記憶しており、前記湾曲量検出部は、前記参照情報を参照して前記回転角から対応する前記湾曲角を検出することを特徴とする請求項3記載の医療装置。
- 前記記憶部は、前記湾曲部が所定角度まで湾曲された後、反対方向に湾曲される場合、該湾曲部が前記反対方向に復元しようと作用する動作特性の参照情報を予め記憶しており、前記湾曲量検出部は、前記参照情報を参照して前記回転角から対応する前記湾曲角を検出することを特徴とする請求項4記載の医療装置。
- さらに、前記湾曲部の湾曲角を検知するセンサを有し、前記補正部は、前記センサによる検知信号に基づいて前記モータの回転角を補正することを特徴とする請求項3記載の医療装置。
- さらに、前記湾曲部の湾曲角に利用される前記検知部を構成する前記モータの回転角を検知するエンコーダによる検知信号と、前記センサによる検知信号とから一方を優先して利用する場合の設定を行う設定部を有することを特徴とする請求項7記載の医療装置。
- さらに、前記トルクの絶対値Tが前記閾値Tth以上の状態から、該閾値Tthを超える第2の閾値Tth2以上の値で、前記トルクの絶対値Tが小さくなる変化の発生を検出するトルク変化検出部を有することを特徴とする請求項8記載の医療装置。
- 前記設定部により、前記トルク変化検出部により前記トルクの絶対値Tが第2の閾値Tth2以上の値で小さくなる変化の発生を検出した場合には、前記センサによる検知信号を優先して利用する設定にすることを特徴とする請求項9記載の医療装置。
- 前記設定部により、高周波電源装置が高周波駆動信号を発生する環境の場合には、前記センサによる検知信号を利用しない設定にすることを特徴とする請求項8記載の医療装置。
- さらに、前記記憶部は、前記モータを駆動した場合、各時刻で検出される前記回転角及び前記トルクを含むデータを時系列に記憶することを特徴とする請求項3記載の医療装置。
- さらに、前記記憶部は、前記モータを駆動した場合、各時刻で検出される前記回転角及び前記トルクを含むデータを時系列に記憶することを特徴とする請求項8記載の医療装置。
- 前記医療装置は、体腔内に挿入可能な挿入部の先端側に前記湾曲部が設けられた内視鏡、又は処置具を有することを特徴とする請求項8記載の医療装置。
- 前記医療装置は、体腔内に挿入可能な挿入部の先端側に前記湾曲部が設けられた内視鏡、又は処置具を有することを特徴とする請求項12記載の医療装置。
- 前記補正部は、前記判定部が前記ワイヤの弛み有りと判定した場合には、前記モータを前記ワイヤの弛みが無しとなるまで回転駆動すると共に、前記湾曲部の湾曲量の検出に用いる前記記憶部に記憶された前記情報を、前記弛み有りから弛み無しまで前記モータを回転駆動した回転角分、補正することを特徴とする請求項12記載の医療装置。
- 前記検知部は、前記挿入部の後端に設けられた操作部内に収納された前記駆動部を構成する前記モータの回転角を検知するエンコーダにより構成されることを特徴とする請求項15記載の医療装置。
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