WO2006019137A1 - 電動湾曲制御装置 - Google Patents

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WO2006019137A1
WO2006019137A1 PCT/JP2005/015069 JP2005015069W WO2006019137A1 WO 2006019137 A1 WO2006019137 A1 WO 2006019137A1 JP 2005015069 W JP2005015069 W JP 2005015069W WO 2006019137 A1 WO2006019137 A1 WO 2006019137A1
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WO
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bending
unit
monitoring
control device
processing
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PCT/JP2005/015069
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English (en)
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Inventor
Toshimasa Kawai
Eiichi Kobayashi
Takemitsu Honda
Seiichiro Kimoto
Original Assignee
Olympus Corporation
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Publication date
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
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    • A61B1/00042—Operational features of endoscopes provided with input arrangements for the user for mechanical operation
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    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports

Definitions

  • the present invention relates to an electric curve control device that electrically drives a bending portion provided in an insertion portion of an endoscope.
  • this endoscope is provided with a bending portion that bends up and down, Z, and left and right on the distal end side, and the bending portion is desired by pulling and relaxing the bending wire connected to the bending portion. Curved in the direction of
  • the bending wire is a force that is generally operated manually.
  • an electric bending endoscope apparatus that performs traction operation using an electric bending driving means such as an electric motor is a special example. This is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-245246. In this first conventional example, the structure is such that the calibration work can be easily performed.
  • a conventional electric bending endoscope apparatus has a configuration that does not monitor the occurrence of an abnormal state with respect to a bending operation. For this reason, it may take time before processing corresponding to the occurrence of an abnormal state is performed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electric bending control device capable of monitoring a state related to a bending operation.
  • the present invention includes a bending drive control unit that electrically drives and drives a bending portion of an endoscope, and a monitoring unit that monitors a state when the bending portion is electrically driven and controlled. It is characterized by that.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electric bending endoscope system including a bending control device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of the bending control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an operation input unit.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a data flow when the bending control device and the HMI (PC) communicate with each other.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a display screen of HMI (PC).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a control processing function related to bending control by the MCU board in the bending control device.
  • FIG. 7 is a table showing various functions and contents of the bending control device.
  • FIG. 8 A table showing the contents of parameter change, system monitoring, etc. by the bending control device.
  • FIG. 9 is a table showing items of abnormality processing by the bending control device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the processing functions of the system control unit in FIG. 6 in relation to the main CPU side and the monitoring CPU side.
  • FIG. 11 An explanatory diagram specifically showing the processing functions in FIG. 10 separately for the main CPU side and the monitoring CPU side.
  • FIG. 12 is a diagram showing a display example of a curved state on a monitor (PC) and an example of a display screen in a calibration mode by HMI (PC).
  • PC monitor
  • PC HMI
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the processing function of FIG. 11 (B) more specifically.
  • FIG. 14 A diagram showing a plurality of check routines and their check contents when performing error monitoring.
  • FIG. 15 A diagram showing a configuration when the error monitoring of FIG.
  • FIG. 16 A diagram showing processing until a pulse command value is generated when a joystick is operated.
  • FIG. 18 is a diagram showing processing until a pulse command value is generated when a trackball is operated.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a processing operation when an exception occurs.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a normal operation sequence from start-up to shut-down of the control device.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing that the three operation modes in FIG. 23 can be switched to each other.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing a processing operation when a warning occurs in the operation mode.
  • FIG.26 An explanatory diagram showing the processing operation when an emergency stop error occurs when recovery is not possible.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing a processing operation when an emergency stop error that can be recovered occurs.
  • FIG. 28 is a flowchart showing a calibration processing procedure.
  • FIG. 29 is a flowchart showing the rising and falling sequences of the main CPU and the monitoring CPU.
  • FIG. 31 Explanatory diagram showing the operation when static setting parameters stored in the SRAM card are expanded, use of setting parameters after expansion, change request and storage request are made.
  • FIG. 32 is a diagram showing various setting parameters stored in the SRAM card and how they are copied to DPRAM.
  • FIG. 34 is a block diagram showing setting parameters such as operation unit specific parameters and system logs stored in the SRAM card.
  • FIG. 35 is a diagram showing a detailed configuration of an interlock.
  • FIGS. 1 to 35 relate to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1 simply refers to a bending control device (“electric bending control device”) of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 shows the hardware configuration of the curve control device of Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 shows a configuration example of the operation input unit. 4 shows the data flow when the bending control device and the HMI (PC) communicate with each other
  • FIG. 5 shows an example of the display screen of the HMI (PC)
  • FIG. 6 shows the MCU board in the bending control device. It shows the control processing function related to bending control.
  • Fig. 7 shows various functions and contents of the bending control device
  • Fig. 8 shows the contents of parameter change, system monitoring, etc. by the bending control device
  • Fig. 9 shows items of abnormality processing by the bending control device.
  • Fig. 10 shows the processing functions of the system control unit in Fig. 6 in terms of the relationship between the main CPU side and the monitoring CPU side
  • Fig. 11 shows the processing functions in Fig. 10 divided into the main CPU side and the monitoring CPU side.
  • Fig. 12 shows a display example of the curved state on the monitor (PC) and an example of the display screen in the calibration mode by the HMI (PC).
  • FIG. 13 shows the processing function of FIG. 11 (B) more specifically, FIG. 14 shows a plurality of check routines and their check contents when performing error monitoring, and FIG. 15 shows FIG. 14 (A).
  • Fig. 16 shows the processing up to generation of the pulse command value when the joystick is operated, and
  • Fig. 17 shows the pulse command when the pointing device is operated.
  • Fig. 18 shows the processing up to generation of a command value when a trackball is operated.
  • FIG. 19 shows the processing operation when an exception occurs
  • FIG. 20 shows the error that occurred on the main CPU side
  • Fig. 21 shows the processing operation when a software error occurs on the monitoring CPU side
  • Fig. 22 shows the processing operation in the case of error detection by interlock
  • Fig. 23 shows the startup of the control device
  • Fig. 24 shows the normal operation sequence from start to stop
  • Fig. 24 shows that the three operation modes in Fig. 23 can be switched to each other
  • Fig. 25 shows the processing operation when a warning occurs in the operation mode.
  • Fig. 26 shows the processing operation when an emergency stop error that cannot be recovered occurs
  • Fig. 27 shows the processing operation when an emergency stop error that can be recovered occurs
  • Fig. 28 shows the processing operation.
  • Figure 29 shows the processing procedure of the bracing.
  • Fig. 29 shows the sequence of rise and fall of the main CPU and the monitoring CPU.
  • Fig. 30 shows the clutch ON command force, the electromagnetic clutch is connected, and the clutch OFF command force is disconnected. The operation that becomes.
  • Fig. 31 shows the operation when static setting parameters stored in the SRAM card are expanded, use of the setting parameters after expansion, change request, and storage request, and Fig. 32 stores them in the SRAM card.
  • Figure 33 shows how various setting parameters are copied and how they are copied to DPRAM.
  • Fig. 33 shows the expansion of the dynamic setting parameters stored in the SRAM card, the use of the setting parameters after expansion, change requests, and
  • FIG. 34 shows setting parameters such as operation unit specific parameters and system logs stored in the SRAM card, and
  • FIG. 35 shows a detailed structure of the interlock.
  • an electric bending endoscope system 1 includes an electric bending endoscope (abbreviated as an endoscope or a scope) 2 that performs bending driving electrically, and an attachment / detachment to the endoscope 2.
  • the bending control device 3 of the first embodiment that is freely connected and controls the bending of the endoscope 2, the image processing device 4 that performs signal processing on the imaging element 20 built in the endoscope 2, and the endoscope 2
  • a light source device 5 that supplies illumination light to the monitor, a monitor 6 that displays a corresponding endoscopic image when the video signal generated by the image processing device 4 is input, an air supply line 7a of the endoscope 2, etc. It consists mainly of the air / water Z suction device 7 that controls the air.
  • the endoscope 2 includes an elongated insertion portion 11 having flexibility, an operation portion 12 provided at the rear end of the insertion portion 11, and a side portion of the operation portion 12. And a connector portion 14 at the end of the universal cord 13 is detachably connected to the light source device 5.
  • the insertion portion 11 includes a hard distal rigid portion 15 provided at the distal end, a bendable curved portion 16 provided at the rear end of the distal rigid portion 15, and a rear end force of the curved portion 16. And a flexible tube portion 17 extending to the front end of the operation portion 12.
  • a light guide fiber 18 that transmits illumination light is inserted into the insertion portion 11, and the rear end side of the light guide fiber 18 is passed through the universal cord 13 to connect the connector portion 14 to the light source.
  • the light guide fiber 18 is supplied with unillustrated lamp force illumination light inside the light source device 5.
  • the illumination light transmitted by the light guide fiber 18 is emitted to the outside of the distal end surface force fixed to the illumination window of the distal end rigid portion 15, and illuminates a subject such as a tube portion in the body cavity.
  • the illuminated subject is imaged on the image sensor 20 disposed at the imaging position by an objective lens (not shown) attached to an observation window provided adjacent to the illumination window.
  • the image sensor 20 is connected to the image processing device 4 via the signal cable 21.
  • an air supply conduit 7a, a water supply conduit 7b, and a suction conduit 7c are passed through the insertion portion 11, and these conduits 7a, 7b, and 7c are connected to the air supply / water supply Z suction device 7 Connected to. Further, the bending control device 3 and the image processing device 4 are electrically connected by a signal line (not shown).
  • the bending portion 16 is configured by continuously connecting a plurality of bending pieces 23 so as to be rotatable in the longitudinal direction of the insertion portion 11.
  • the tip of the wire 24 is fixed, and the rear end side of the bending wire 24 is connected to a chain (not shown), and this chain is disposed in the operation unit 12 (the bending unit 16 is electrically bent). It bends to the sprocket 26 that constitutes the bending mechanism section 25 (as the driving driving mechanism).
  • the bending wire for bending left and right is inserted into the insertion portion 11 and has the same configuration as the bending wire 24 for bending up and down, and is not shown for simplicity.
  • the sprocket 26 can be electrically rotated as follows! [0028]
  • This sprocket 26 has an electromagnetic clutch that is a driving force of a bending motor (abbreviated as a motor) 27, which is an electric bending drive means such as a DC motor force, and a plurality of gears 28 and a driving force transmission Z cutting means. 30 is to be transmitted through.
  • a bending motor abbreviated as a motor
  • the electromagnetic clutch 30 is in a disconnected state, no tension is applied to the bending wire 24, and the bending portion 16 is bent freely by an external force.
  • the electromagnetic clutch 30 moves a switching operation lever 32, which is a state switching means constituting an operation input unit 31 provided on the outer surface of the operation unit 12, to a driving force transmission cutting position (hereinafter referred to as a bending-free instruction position). Or the driving force transmission restoration position (hereinafter referred to as the angle operation instruction position) to switch between the driving force transmission cutting state which is a disconnected state and the driving force transmission connecting state which is a connected state. It becomes.
  • the electromagnetic clutch is described as an object, but the clutch means is not limited to the electromagnetic clutch unless the driving force of the motor 27 is mechanically transmitted directly to the bending portion 16.
  • the amount of rotation of the sprocket 26 is detected by a potentiometer (abbreviated as pot in the figure) 34 which is a bending angle detection means. That is, the current position information related to the bending operation in the bending mechanism 25 provided in the endoscope 2 is obtained from the detection information of the potentiometer 34. In the present embodiment, this position information is also referred to as a scope position, a scope portion position position, or the like.
  • the rotation amount of the motor 27 is detected by the encoder 35. Then, using the detection output of the encoder 35, the motor 27 can be servo-controlled.
  • a position signal which is an operation input unit (input command unit) for bending the bending unit 16 is used as a bending operation input signal.
  • a joystick 36a in which a potentiometer for stick to be output is arranged on the base end side, and an air / water supply Z suction switch 37 for instructing an air supply state, a water supply state or a suction state are provided.
  • various scope switches 38 for controlling the image processing device 4 such as a freeze of an endoscopic image displayed on the screen of the monitor 6 and the electromagnetic clutch 30 are provided.
  • the switch operating lever 32 and the state detecting switch 33 which is a state detecting means for detecting whether the switch operating lever 32 is located at the bending-free operation instruction position! Or the angle operation instruction position, are provided. It is provided.
  • the joystick 36a instructs the bending angle of the bending portion 16 when the user tilts and changes the tilt direction and the tilt angle. That is, the inclination direction of the joystick 36 a corresponds to the bending direction of the bending portion 16, and the inclination angle corresponds to the bending angle of the bending portion 16.
  • the driving speed of the motor 27 is also changed according to the operation speed when the joystick 36a is tilted, and the bending portion 16 is bent so as to drive the curve 16 reflecting the tilting operation of the joystick 36a.
  • Drive control is performed.
  • the bending portion 16 can be brought into a non-curving state (bending portion linear state).
  • a substrate 41 provided in the operation unit 12 is provided with a scope ID generation circuit 42 that generates a scope ID corresponding to the characteristics of the endoscope 2 and the bending mechanism in the operation unit 12.
  • scope ID generation circuit 42 shown in FIG. 1 actually generates the operation unit ID together with the scope ID.
  • the scope ID is mainly used to specify unique parameters (details will be described later) related to the operation of the bending mechanism 25 that drives the bending portion 16 to bend. It is used to specify the specific parameters related to the operation of the input command device such as the joystick 36a that gives the bending instruction.
  • each scope 2 has a scope ID generation circuit 42, and the bending control device 3 first reads out the I I f blue information and sets parameters corresponding to the I H blue information (described later). Even if the type and characteristics of the scope 2 differ when read and used, the bending control device 3 uses the parameters suitable for the scope 2 that is actually used to control the curve drive. I can do it.
  • Reference numeral 40 denotes a mode switching switch for changing the bending operation mode, which will be described later.
  • This mode switching switch is used to switch between an automatic mode performed by the joystick 36a, a manual mode performed by the HMI (PC) 53, and a standby mode. Settings can be made.
  • the force switch in which the mode switching switch 40 is arranged in the vicinity of the operation unit 12 It can be arranged on the control device 3 side! /.
  • the bending control device 3 includes an MCU board 44 that performs bending control of the operation input unit 31 and the bending mechanism unit 25, a servo driver 45 that controls the bending motor 27, and a power supply unit 46 that supplies power.
  • UI panel 47 for various settings by the user
  • SRAM card (PCMCIA card) 48 for storing various setting parameters
  • air / water Z suction unit for controlling the air / water Z suction device 7 ( 49 (abbreviated as AWS unit).
  • the bending control device 3 is provided with an interface capable of connecting an external peripheral device.
  • the MCU board 44 includes a monitor and personal computer (abbreviated as monitor (PC)) 51 that displays the bending state of the bending portion 16, a debugging console 52 that is used for maintenance, an operation input, and the like.
  • Monitor personal computer
  • HMI Human interface PC
  • HMI Human interface PC
  • the MCU board 44 controls the driving of the bending mechanism unit 25 by controlling the operation of the operation input unit 31 of the endoscope 2 to perform the bending drive control, and also sends it.
  • the MCU board 44 controls the driving of the bending mechanism unit 25 by controlling the operation of the operation input unit 31 of the endoscope 2 to perform the bending drive control, and also sends it.
  • One of the features is that it has the function of monitoring means to monitor.
  • the monitoring means can detect the occurrence of an abnormal state, and when the abnormality occurs, the abnormality is displayed so that the user can be notified.
  • appropriate processing can be promptly performed for the abnormal condition that has occurred, such as stopping the operation of the electric curve via interlock 57 (see Fig. 2).
  • the operability of the electric bending endoscope system 1 is improved.
  • the bending control device 3 of the present embodiment is also characterized in that it has a function of parameter setting means for setting, changing, etc. parameters relating to the bending operation and the air / water supply / Z suction operation. .
  • the parameters that can be set are shown in FIGS. 31, 32, etc.
  • parameters related to bending drive control such as operation unit specific parameters, scope specific parameters, user setting parameters, servo adjustment parameters, etc.
  • the common bending control device 3 allows each scope 2 to be used. It becomes possible to perform the bending drive control suitable for the case.
  • Such parameter setting is automatically performed using the scope ID information at the time of initialization, so that a setting suitable for the scope 2 connected to the bending control device 3 can be made.
  • the bending drive control can be performed.
  • the HMI (PC) 53 isotropic force can be set to change the parameters so that the bending drive control corresponding to the user's selection can be performed. Good operability is ensured.
  • FIG. 2 shows a specific configuration of hardware mainly including the MCU board 44 in the bending control device 3.
  • the MCU board 44 performs a main CPU 55 as a bending drive control unit that mainly performs overall control processing of the bending control, and a monitoring process that monitors the normal state or abnormal state force of the bending control state.
  • the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are connected to each other via a data bus so as to be able to transmit and receive data.
  • the main CPU 55 turns off the electromagnetic clutch 30 in the event of an abnormality, or turns off the main power supply of the servo driver 5 to stop the rotation operation of the motor 27 and the interlock 57 and the control line. Connected through
  • the information is sent to the main CPU 55, and the main CPU 55 outputs a command signal by software to the interlock 57.
  • the interlock 57 performs operations such as stopping the rotation of the motor 27 in response to the abnormal state. That is, the operation corresponding to the abnormal state is promptly performed.
  • the interlock 57 sends the information to the monitoring CPU 56 in an abnormal state, and the monitoring CPU 56 sends the information to the UI panel 47, and the display unit 47b of the UI panel 47 displays the abnormal state. Display information so that users can be notified of abnormal conditions.
  • the interlock 57 performs an emergency stop operation to turn off the power switch and
  • An emergency stop signal is also sent to PU55.
  • the MCU board 44 is connected to the patient circuit side servo driver 45, the operation input unit 31, and the bending mechanism unit (scope mechanism) that are insulated from the secondary circuit on the main CPU 55 side via the insulation circuit 58. It is connected to 25 mag.
  • the main CPU 55 is connected to a first FPGA 59 having a communication function to which address data and a data bus are connected, and the first FPGA 59 is connected to the patient circuit side via the insulating circuit 58. Connected to the second FPGA 60 provided.
  • the monitoring CPU 56 has its address data and data bus connected to the first FPGA 59, and the first FPGA 59 generates various control signals and performs corresponding control processing.
  • the configuration will be described in more detail.
  • the main CPU 55 is connected to the operation input unit 31 via the insulation circuit 58 by an RS485 communication line.
  • a 12-bit signal in the right / left Z up / down (RLZUD) direction is input to the main CPU 55 from the joystick 36a constituting the operation input unit 31.
  • the operation signals of the four scope switches 38 provided in the operation input unit 31 are input to the scope switch processing circuit in the image processing device 4, and the image processing device 4 is assigned to the scope switch 38. Signal processing corresponding to the freeze operation.
  • the image processing apparatus 4 is connected to a keyboard 4 a for inputting patient data and the like in addition to the monitor 6.
  • the motor 27 constituting the bending mechanism 25 provided in the operation part 12 of the endoscope 2 is connected to the servo driver 45.
  • the operation amount data of the tilt operation is input to the main CPU 55 via the RS485 communication line.
  • the main CPU 55 sends a command value to the servo driver 45 via the first FPGA 59, the isolation circuit 58, and the second FPGA 60, and the servo driver 45 drives and controls the motor 27 toward the command value. .
  • the rotation amount of the motor 27 is detected by the encoder 35.
  • the rotation amount data of the motor 27 detected by the encoder 35 includes the second FPGA 60, the insulation circuit 58, the first Is sent to the main CPU 55 via the FPGA59. Based on the returned data, the rotation amount of the motor 27 is controlled via the servo driver 45 so as to become a value corresponding to the command value.
  • the position data detected by the potentiometer 34 is input to the second FPGA 60 after the signal value is AZD-converted by an AD comparator (not shown). Then, it is further sent to the main CPU 55 via the insulation circuit 58 and the first FPGA 59. Further, the signal of the sag detection by the sag sensor 61 that detects the sag of the bending wire 24 is amplified by the distortion amplifier 62 and the signal value is AZD converted by an AD converter (not shown), and then input to the second F PGA 60. The Then, it is further sent to the main CPU 55 via the insulation circuit 58 and the first FPGA 59.
  • the position data detected by the potentiometer 34 is sent from the main CPU 55 to the servo driver 45 and used for detection control of the bending range of the motor 27.
  • the second FPGA 60 determines the signal level.
  • the bending wire 24 is loosened more than the allowable value, or the presence or absence of disconnection is detected.
  • the interlock 57 is notified via the ACTIVEN signal line so as to be in an operation state corresponding to the abnormal state.
  • error data is notified from the FPGA 59 to the main CPU 55, and the main CPU 55 notifies the interlock 57 as a software command via the software command signal line.
  • the scope specific information by the scope ID generation circuit 42 is read into the main CPU 55 via the RS485 communication line at the time of system initialization, and the parameter file corresponding to the specific information is stored in the internal memory.
  • the bending control device 3 is stored and can be used in a parameter setting state suitable for the endoscope 2 that is actually connected and used when performing various controls.
  • the main CPU 55 takes in the signals of the air supply, water supply, and suction switch operations of the operation input unit 31 via the RS485 communication line, and outputs control signals corresponding to those operations.
  • AWS unit 49 To AWS unit 49 via
  • the AWS unit 49 converts the control signal input in 16 gradations by 4 bits into an analog signal of PWM modulation by the converter CN1, and supplies the electromagnetic valve for air supply Controls the driving amount of the actuator 2V1 to realize the air supply, etc., and further supplies air through the pressure gauge P1.
  • the drive amount of the actuator 2V1 for realizing the water supply of the electromagnetic valve or the like is controlled by a 1-bit control signal, and the water is supplied via the pressure gauge P2.
  • the drive amount of actuator 3V1, such as a solenoid valve, is controlled by a 1-bit signal.
  • the actuator 2V1 side in the case of water supply, the actuator
  • It is configured to switch to the 2V2 side.
  • the driving amount is controlled via the pressure gauge P3 and the actuator PV1 such as an electromagnetic valve with 1 bit, and further via the converter CN2 with a 4-bit control signal.
  • Actuators such as electromagnetic valves using analog open / close control signals
  • the pressures of air supply, water supply, and suction measured by the pressure gauges PI, P2, and P3 are input to the monitoring CPU 56 via 8-bit signal lines.
  • the information monitored by the monitoring CPU 56 is sent to the display LED on the display unit 47a of the UI panel 47, and the scope position, the amount of RLZUD bending, etc. are directly displayed without going through the main CPU.
  • the monitoring CPU 56 displays the information of the monitoring result on the LED 1 of the display unit 47b of the UI panel 47.
  • the switch 47c of the UI panel 47 is provided with the above-described emergency switch, a release switch for canceling the abnormal state, and a power switch for turning the power ON and OFF.
  • the debug console 52 can be connected to the main CPU 55 via an RS232C serial communication line to perform maintenance, program change, and the like.
  • This debug console 52 can be connected to the monitoring CPU 56 to perform the same processing.
  • this main CPU55 is provided with a PCMCIA slot as an external connection interface.
  • a non-volatile, electrically rewritable SRAM card consisting of a flash memory is detachably connected to this PCMCIA ⁇ lot. can do.
  • the main CPU 55 reads the setting parameters from the SRAM card 48 at the time of initialization processing.
  • the SRAM field 48 can collect and store various log data during use. It is also possible to use a USB instead of the PCMCIA ⁇ lot as an interface for external connection, and make the flash memory equivalent to the SRAM card 48 detachable on this USB! ,.
  • the HMI (PC) 53 is connected to the monitoring CPU 56 side, and parameter change settings such as the HMI (PC) 53 side force are stored and the changed parameters are stored (saved) in the SRAM card 48. Can also be done. From this HMI (PC) 53, settings such as collection and storage of the log data can also be performed.
  • a monitor (PC) 51 can be connected to the monitoring CPU 56 via an RS232C serial communication line, and the curved state can be displayed on the monitor (PC) 51.
  • FIG. 3A shows a configuration of the operation input unit 31.
  • the operation unit 12 of the endoscope 2 is provided with a grip portion 65 that is gripped by the user at a portion near the insertion portion 11. Then, when performing various operations on the operation input unit 31, the user holds the grip unit 65 and performs the operation. For this reason, the grip 65 is provided with an operation input section valid switch 66a that enables the operation of the operation input section 31. Various operations can be performed by turning this switch ON when the operation input section valid switch 66a is gripped. Do.
  • an input command device 36 for bending operation is provided on the upper side surface of the operation input unit effective switch 66a, and a bending operation effective switch 66b is provided on the top of the input command device 36, etc. It is.
  • the endoscope 2 can also be used as an input command device 36 for bending operation, which is formed by a trackball or a pointing device.
  • the bending control device 3 according to the present embodiment appropriately reads the scope ID information even when the joystick 36a, the trackball, or the pointing device is used as the input command device 36. We are trying to cope with it.
  • AWS switch 37 is provided.
  • an engagement switch 66c is provided, for example, at the top of the operation unit 12. By operating the engagement switch 66c, the bent state immediately before the operation can be fixed.
  • bending operation in four directions (U, D, R, L) is performed. It may be formed by a pad switch or a cruciform node 66c for inputting the command.
  • FIG. 4 shows a data flow through communication by RS232C between the bending control device 3 and the HMI (PC) 53, and the bending control can be performed by the HMI (PC) 53 as shown in FIG. .
  • the monitoring CPU 56 transmits instruction data from the HMI (PC) 53 to the main CPU 55 to monitor the status, that is, dedicated to monitoring the data, and provides information such as a warning to the operator when a status transition occurs. It is a CPU for processing to perform transmission.
  • the main CPU 55 transmits corresponding data from the system state of the DPRAM 68 and other data storage areas to the HMI (PC) 53 via the monitoring CPU 56.
  • the display surface of the HMI (PC) 53 is displayed as shown in FIG. 5 (A) in the automatic mode and as shown in FIG. 5 (B) in the manual mode.
  • FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B) it is possible to display the state of bending control (status, servo, monitor), file storage, measurement, etc., which will be described later.
  • FIG. 6 shows the entire bending control function by the MCU board 44 in the present embodiment.
  • the operation panel 71 which has the same power as the UI panel 47, allows the user to change the settings of the norm, perform switch operations such as error cancellation, emergency stop, etc.
  • An operation input can be made to the system control unit 73 via 72.
  • operation panel 71 in addition to the UI panel 47, a motor with a PC touch panel can be used.
  • the external device interface 72 includes a bidirectional interface with the system control unit 73, and an interface for a nonvolatile and electrically rewritable memory card such as the SRAM card 48, etc. (Trademark) 74 is also equipped with a communication processing function to communicate with the outside.
  • the system control unit 73 connected to the external device interface 72 holds the data read at the time of startup as the shared data 75, and refers to the shared data 75 for initialization processing 76 and from the operation input unit 31.
  • Various switch operation states and input / output processing 77 from the bending mechanism section 25, operation command generation processing 78 for detecting operation instructions from the operation input section 31 and operating the motor 27, and motors based on these operation commands A curve control process 79 for performing 27 bending control processes and an abnormal state monitoring process 80 by the monitoring CPU 56 are performed.
  • the operation command generation processing 78 performs processing to read the command value of the input command device 36 such as the joystick 36a of the operation input unit 31.
  • the operation unit input control unit 81 generates and processes data for passing data from the operation unit to the operation command refinement processing unit 78.
  • the operation unit 12 is configured to perform processing for performing feedback feedback control. This is to distinguish servo processing for bending control processing from servo processing for haptic control.
  • the generated data is transferred to the bending control processing 79, and the motor 27 is servo-controlled through the servo dryer 45 as the bending control processing 79.
  • the detection information of the encoder 35 and potentiometer 34 is used.
  • the dynamic parameters described later can be set.
  • the abnormality monitoring process 80 the hardware abnormality 80a that is a hardware abnormality and the software abnormality 80b that is a software abnormality are monitored, and the emergency stop 80c is also monitored by the emergency stop switch. Do.
  • FIG. 7 shows the modes and contents of the bending function, the air / water feeding Z suction function, the serial communication operation unit, and other operation method functions.
  • a position command mode for automatically returning the bending portion to the neutral position
  • a speed command mode for automatically returning the bending portion to the neutral position
  • a bending-free mode for automatically returning the bending portion to the neutral position
  • air / water supply Z suction functions include air supply by the operation input unit, water supply operation mode, and suction operation mode.
  • serial communication operation unit includes modes for connection, communication speed, communication cycle, and variations.
  • Figure 8 shows the system functions. These system functions include system parameter setting 'change', maintenance free, data porting, system monitoring, interlock, RAS, calibration, and software download modes and their contents. Show me! /
  • Figure 9 lists each task of error processing (error processing), and divides the level (degree) of the error (error) into three stages: warning (warning), emergency stop, and emergency stop. Detect and handle errors to indicate that In this case, in the case of a hardware abnormality, an emergency stop process is performed, and in the case of a software abnormality, a process according to the degree of the abnormality is performed.
  • the bending control device 3 has a configuration in which the abnormality processing (each task) and the error level can be arbitrarily set as shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the processing of the system control unit 73 in FIG. 6 in the relationship between the main CPU 55 and the monitoring CPU 56.
  • the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 share the DPRAM 68 as shared data, and each processing is performed. Like to do.
  • control device 3 is configured so that the error processing (each task) and the error level can be arbitrarily set as shown in FIG.
  • main CPU 55 and the monitoring CPU 56 in FIG. 10 indicate processing function blocks including software in addition to the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 in FIG. Fig 10 Use the same notation!
  • Program code for sequence control related to bending control such as ONZOFF control and bending-free is installed.
  • Motion control is a processing unit that generates commands such as clutch processing, interpolation method, and speed necessary for servo control. Operation command generation processing is performed by MCL control. In addition, control of the operation input unit is also performed, and these processing data are collectively managed as shared data by the SDRAM 69a on the main CPU 55 side.
  • the data in the SDRAM 69a is used, and the processed data is also stored in the DPRAM 68 and used for monitoring or the like on the monitoring CPU 56 side.
  • the shared data from the DPRAM 68 is taken in and the monitoring control, system control, and external communication control processes are performed, and errors are monitored.
  • the data is stored in the monitoring side SDRAM 69b, managed as shared data, and referenced as necessary.
  • data can be output to HMI (PC) 53, etc. by external communication control.
  • data can be output to HMI (PC) 53, etc. by external communication control.
  • the main CPU 55 performs parameter change processing via the DPRAM 68.
  • FIG. 11 shows a specific example of the processing function shown in FIG. Fig. 11 (A) shows the processing contents mainly for the main CPU 55 side, and Fig. 11 (B) shows the processing contents mainly for the monitoring CPU 56 side.
  • the monitoring CPU 56 takes in the shared data from the DPRAM 68 by the monitoring application 82b, performs error monitoring processing, and inputs / outputs the monitoring data to / from the HMI (PC) 53.
  • various setting parameters are held as shared data in the SDRAM 69a (the data power stored in the SRAM card 48 during the initialization process, as will be described later). And hold various setting parameters).
  • the interlock internal code contains a noisy internal code to turn off the clutch, etc., and the internal code is controlled by MCL control (motion SCL control) by the SLC interpreter (sequence control). After being translated into a processable language, it is passed to MCL control.
  • MCL control motion SCL control
  • SLC interpreter sequence control
  • the operating range, speed limit, and the like are calculated and passed to the time control process, and the operation amount such as the calculated data is stored in the SDRAM 69a.
  • the servo control of the motor 27 is performed via the FPGAs 59 and 60 by the time control process.
  • an output signal of the encoder 35 or the like is input, and the servo process is performed while referring to the output of the encoder 35.
  • This time control processing part inputs / outputs processing information to / from the patient circuit (operation input part 31, bending mechanism part 25) and UI panel 47 via the digital input / output part.
  • Data such as pressure gauges P1 to P3 of the AWS unit 49 are input via the digital input / output unit, and signals that control the electromagnetic valve 2V1, etc. are output.
  • the operation input unit control task receives the command value from the input command device 36 such as the joystick 36a via the RS485 communication line via the RS485 communication line and stores it in the DPRAM 68.
  • the manipulated variables such as command values stored in DPRAM 68 are referred to during servo processing.
  • the operation interrupt control task, the MCL control, and the time control processing are executed as multitask processing by the timer driven by the FPGA interrupt 90 generated from the FPGA 60.
  • the operation input unit control task is executed by the interrupt processing of the 3.3 ms operation input unit control start message, and the time control is performed by the interrupt processing of the 3.3 ms time control start message.
  • the MCL control process is executed by the interrupt process of the 33.3ms MCL control start message.
  • FIG. 11B shows the processing of the monitoring CPU 56! /!
  • the main CPU 55 side performs the bending control processing of FIG. 11 (A) by the main side application 82a.
  • comlmgr 91a on the monitoring CPU 56 side communicates with HMI (PC) 53 via a transmission / reception driver that transmits and receives via RS232C.
  • FIG. 12A shows a display example of the curved state by the monitor (PC) 51.
  • R right
  • L left
  • U up
  • D down
  • the display surface in 4 directions, for example, the position of the command value for the joystick 36a (indicated by the tilt line) and the scope position (small circle)
  • the wire tension status indicated by the small circle at the center is displayed.
  • FIG. 12B shows a calibration display screen during the calibration operation described later with reference to FIG.
  • the monmgr 92 reads the sensor signal and monitors the error by comparing it with the data in the DPRAM 68 shared with the main CPU 55.
  • the FPGA interrupt 90 performs warning processing with sound on the UI panel 47 and driving processing such as LED blinking.
  • subclock93 is triggered by the interruption of the 3.3ms subclock startup message.
  • the UI panel 47 performs tasks such as sound alerts.
  • subclock93 generates a mon mgr start message interrupt, and monmgr92 also performs an error monitoring task on the sensor signal.
  • data from an external device such as HMI (PC) 53 is stored in DPRAM 68 via comlmgr91a, etc.
  • the monitoring CPU 56 can perform an error monitoring task in comlmgr91a, etc. It becomes a feature.
  • FIG. 13 shows the monitoring process of FIG. 11 (B) in more detail.
  • the main CPU 55 is connected to the monitoring CPU 56 via the interlock 57. According to this configuration, both the main 'monitoring CPU's powers can output an interlock command independently.
  • the Di (l bit) information output from 7 to the monitoring CPU 56 is taken into the subclock 93 of the system control (SYSMGR) in the monitoring CPU 56.
  • system control system control
  • the input / output state of the UI panel 47 set in the DPRAM 68 and the information of the release switch from the UI panel 47 are input to the subclock 93.
  • Monitor Watchdog timer (abbreviated as WDT) that monitors the status of CPU56 Outputs clock to 95b, outputs status display data to LED on UI panel 47, etc. Starts interrupt to monitoring processing (mo nmgr) 92 Output a signal.
  • monmgr92 captures the sensor signal of AWS unit 49's pressure gauge, potentiometer 34, and sag sensor 61, and monitors the error power by comparing the signal with a threshold value. Then, initialization completion and error detection data are output to sysmgr96.
  • the monmgr92 also determines whether or not there is an error at startup even for shared data by the SDRAM 69b.
  • Top tisysmgr96 has comlmgr91a and com2mgr91b »through f3 ⁇ 4 3 ⁇ 4 (commgr) Data in the event of an error during communication processing, such as note checksum, is also entered. As shown in Fig. 11 (B), comlmgr91a and com2mgr91b communicate with HMI (PC) 53 and monitor (PC) 51 via serial communication interface (SCI) 97a and 97b, respectively.
  • PC HMI
  • SCI serial communication interface
  • comlmgr91a and com2mgr91b perform processing such as reading data in SDRAM 69b.
  • the SDRAM 69b stores data on the main CPU 55 side through DPRAM processing by the monmgr 92, and is used to transmit data to the main CPU 55 side.
  • the above-mentioned sysmgr96 stores the status data of error power of subclock93, monmgr92, commgr91, etc. in the monitoring status of DPRAM68 so that the main CPU55 can perform the corresponding processing.
  • the main CPU 55 reads the data in the monitoring error status area of the DPRAM 68 and performs corresponding processing.
  • FIG. 14 (A) shows the error monitoring check process during bending control by monmgr92 in FIG.
  • Check routine B and subsequent checks are the same as check routine A except that the check contents are different.
  • FIG. 14 (B) shows the contents of the check process of the check routine in FIG. 14 (A).
  • FIG. 15 is a block diagram showing the process of FIG. In FIG. 15, the force after the joystick (abbreviated in the figure) 36a is connected. As will be described, it corresponds to the case of a trackball or a pointing device.
  • Serial data obtained by operating the joystick 36a of the operation input unit 31 includes an operation amount m at the position of the joystick 36a and a speed operation amount m.
  • the sensitivity Pp is the difference Pp
  • the manipulated variable m is the sensitive ⁇ . Is multiplied.
  • the value is further added to the origin value pc (org) of the scope position, and is input to Pcommand together with the previous position command value pc_pre.
  • pc (org) the endoscope bay curve and the motor drive section are disengaged from the clutch, and the correspondence between the positions cannot be determined uniquely. Therefore, by adding an offset value for each clutch connection, the motor position and the endoscope This is to uniquely set the mirror bending position.
  • the output of Pcommand is multiplied by a conversion coefficient Kth that converts the potentiometer (meter) voltage force into a motor command value, and then input to the servo algorithm via the subtractor 98. PID control is performed by this servo algorithm. Then, the motor 27 is driven through the servo dryer 45. The output of the encoder 35 that detects the rotation amount of the motor 27 is subtracted by the subtractor 98 and input to the servo algorithm.
  • the operation input of the operation input unit 31 is further input to one input terminal of the comparator (comparator) C_D as serial data via the DPRAM 68.
  • the manipulated variable m at the position of the joystick 36a is connected to the other input terminal of the comparator C-D via the DPRAM 68.
  • the comparator C-D determines whether or not the serial data of the joystick 36a matches the converted data to the position or speed manipulated variable m. A comparison is made.
  • the other input terminal of the comparator C-D is connected to one input terminal of the comparator C-E via a conversion conversion processing unit (abbreviated as f0) that converts the comparison data into the same scale.
  • f0 conversion conversion processing unit
  • the motor command value that has been multiplied by the conversion coefficient Kth is input to the other input terminal of this comparator C-E.
  • the comparator S-E checks the relational force S between the input source and the motor command value.
  • the other input terminal of the comparator C-E is connected to one input of the comparator C-F via a conversion processing unit (abbreviated as f0) that converts the comparison data into the same scale 'dimension'.
  • the motor command value input to the subtractor 98 is input via the DPRAM 68 to the other input terminal of the comparator CF. Then, this comparator C-F checks the relationship between the motor command values on the MCLMGR side and the TIMCTL side as shown by the one-dot chain line in FIG.
  • the other input terminal of the comparator C-F is connected to one input of the comparator C-G via a conversion processing unit (abbreviated as f0) that converts the comparison data into the same scale 'dimension'.
  • f0 conversion processing unit
  • the output of the encoder 35 is input through the DPRAM 68 to the other input terminal of the comparator C-G.
  • the comparator C-G checks the relationship between the motor command value and the encoder value.
  • the other input terminal of the comparator C-G is connected to one input of the comparator C-C via a conversion processing unit (abbreviated as f0) that converts the comparison data into the same scale 'dimension'.
  • the output of the potentiometer 34 is input via the DPRA M68 to the other input terminal of the comparator C-C. Then, from this comparator C—Hine, check the relationship between the encoder value and the potentiometer value.
  • the other input terminal of the comparator C-C is connected to one input terminal of the comparator C-B, and the other input terminal of the comparator C-B is connected to the potentiometer 34. Output signal is input. Then, the comparator C-B checks whether the same sensor value matches between the main side and the monitoring side.
  • comparators C—D, C—E, C—F, C—G, C—C, C—B are the same as the check routines D, E, F, G, C in FIG. 14 (A). , B are shown in block diagram form. Further, as shown in FIG. 15, the signal obtained by multiplying the difference Pv by the sensitivity Kv is subjected to the checck & clamp process of the potentio speed. Also, the signal with the origin value pc (org) added is subtracted from the previous origin value pc (org), and the potentiometer speed is checked and clamped.
  • the potentio position (logical position) is checked from the output of Pcommmand. Also, the potentiometer 34 output checks the potentiometer position (actual position).
  • the potential position has a logical position and a practical position.
  • the operation means has a finite command such as a joystick and an infinite number of commands such as a trackball. There is. For this reason, a potentiometer (logical position) is provided as information necessary for calculating the consistency between the operation unit position and the potentiometer position.
  • the motor speed is checked by the input signal to the servo driver 45.
  • FIG. 16A shows the processing contents from the operation input unit 31 in FIG. 15 to the part that outputs the motor command value through the coefficient Kth in the case of using the joystick 36a.
  • FIGS. 17 (A) and 18 (A) show processing contents in the same part when a pointing device and a trackball are used instead of the joystick 36a.
  • Fig. 16 (A), Fig. 17 (A) and Fig. 18 (A) show the processing contents at the time of the periodic command that is performed periodically after the start command.
  • the main CPU 55 performs a process of taking in the detected value force scope current position of the potentiometer 34. That is, as shown in FIG. 16 (C), the current position p of the scope section position is captured.
  • the main CPU 55 fetches the operation amount m of the position command by the joystick 36a.
  • this manipulated variable m represents a value from 10V to + 10V, for example, by a 12-bit amount.
  • the main CPU 55 performs an operation amount limit process.
  • the lower limit side operation amount limit (min) force is limited to the upper limit side operation amount limit (max).
  • the main CPU 55 calculates pti calculation, that is, a value obtained by multiplying the manipulated variable m by sensitivity as shown in FIG. 16 (B).
  • sensitivity is a parameter that is set because the operational sensation differs depending on the command input type, such as position command and speed command.
  • this is a parameter that can be handled by setting only the sensitivity parameter without resetting some parameters set in the bending control device 3 every time the command mode is switched (the parameter is set before input to Pcommand). Pcommand force can be unified with parameters until motor command generation)
  • the operation amount is converted into a logical coordinate system (pti).
  • step S5 the main CPU 55 performs pc calculation, that is, processing for calculating the scope portion potentiometer command value pc shown in Fig. 16B.
  • pre-pc and pre-pti respectively indicate the previous command values obtained by multiplying the scope position and the operation amount by sensitivity as shown in FIG.
  • step S6 the main CPU 55 performs a limit process for the process in step S5.
  • step S7 the main CPU 55 performs th calculation, that is, processing for calculating the motor command value th, with respect to the scope portion potentiometer command value pc subjected to the limit processing in this way.
  • ⁇ _ 1 1 + 13 ⁇ 411 (pc ⁇ pre_pc) is calculated as shown in FIG. 16 (B).
  • step S8 After calculating the motor command value th, in step S8, the main CPU 55 performs a speed limiting process. Specifically, when the difference value A th from the previous time exceeds the max speed X sensitivity, the speed limit is applied.
  • the motor command value th thus calculated is further subjected to software limit processing in step S9, and then output to the subtractor 98 side in FIG.
  • Fig. 17 (A) shows the processing when a pointing device is used instead of the joystick 36a. From steps S1 to S3, the scope current position acquisition, operation amount acquisition, and operation amount limit processing are performed in the same manner as in FIG. 14 (A).
  • the main CPU 55 performs a dead zone process. That is, since the pointing device uses a pressure-sensitive sensor, a dead zone is provided so that an appropriate operation output can be obtained with respect to the operation with respect to the pointing device.
  • steps S4 to S7 are performed in the same manner as in FIG. 16A, and the software limit processing in step S9 is performed without performing step S8. Since these processes are the same as those in FIG. 16, the description thereof is omitted.
  • Fig. 18 (A) shows the processing when a trackball is used instead of the joystick 36a. From steps S1 to S2, the scope current position acquisition and operation amount acquisition processing is performed in the same way as in Fig. 16A.
  • step S4 to step S7 and the processing of step S9 are performed. These processes are the same as those of the pointing device in FIG.
  • FIG. 19 shows the contents of the processing when an exception occurs.
  • the comm mgr91, monmgr92, subclock93, and sysgrm96 in the monitoring CPU 56 each perform arithmetic processing. If an exception occurs in the arithmetic processing, the information is detected in exception99.
  • the information on the exception occurrence error detected by exception99 is input to the interlock 57, and the interlock 57 generates an emergency stop command in response to the occurrence of the error.
  • the interlock 57 detects various abnormalities in the form of hardware and software as will be described later with reference to FIG. 35.
  • the interlock 57 turns on the main power supply such as a servo driver. , Servo ON and clutch ON are prohibited (that is, ONZOFF control is performed).
  • FIG. 20 shows processing for an error that has occurred on the main CPU 55 side.
  • the error information is stored in the LED (display) information, error code, and error severity areas in DPRAM68.
  • the error severity is 0 for normal, 1 for warning, 2 for emergency stop, and 3 for emergency stop. The larger the number, the higher the degree of error.
  • the error information is read by the subclock 93 and displayed on the UI panel 47.
  • the error information is transmitted to the HMI (PC) 53 by the commmgr 91a, and the error information is displayed on the display surface of the HMI (PC) 53.
  • the present embodiment has a state detection function for monitoring from a normal state to an error occurrence state, and when an error occurs, the degree of error is detected and the degree of error is determined. It has a function to display. Of course, it is displayed even in normal state To do.
  • Figure 21 shows the operational system for software error on the monitoring CPU56 side
  • the commgrl91a, monmgr92, subclock93, and sysmgr96 in the monitoring CPU 56 are running software, and if an error occurs, each error is reported to the sysmgr96.
  • the sysmgr 96 notifies the error information to the interlock 57, and the interlock 57 performs an emergency stop operation. Sysmgr96 stores the error information in the monitoring error status area of DPRAM68.
  • the main CPU 55 reads the error in the monitoring error status area, and stores it in the LED (display) information, error code, and error severity areas in the DPRAM 68.
  • the error information is read by the subclock 93 and displayed on the UI panel 47.
  • the error information is transmitted to H MI (PC) 53 by commmgr91a, and the error information is displayed on the display surface of HMI (PC) 53. .
  • FIG. 22 shows processing when an error is detected by hardware such as interlock 57.
  • the information is stored in the LED (display) information, error code, and error severity areas in the DPRAM 68 via the main CPU 55.
  • the error information is read by subclock 93 and displayed on UI panel 47.
  • the error information is sent to HMI (PC) 53 by commmgr91a.
  • the error information is displayed on the display screen of MI (PC) 53.
  • FIG. 23 shows the processing contents from the startup to the end of the bending control device 3.
  • the left side of Fig. 23 shows the lighting status of the LEDs indicating the system startup status on the UI panel 47.
  • the bending control device 3 is connected to the endoscope 2 and the like, and the main power supply of the MCU board 44 in the bending control device 3 is turned ON as shown in step S31.
  • the main CPU 55 starts system check and initialization processing.
  • the monitoring CPU 56 also starts the initialization process.
  • the LED on the UI panel 47 lights up in yellow from the off state. In this case, for example, the green and red LEDs may be lit at the same time and lit in yellow.
  • step S32 When the system check and initialization process in step S32 is completed and both the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are normal, the system is ready in step S33, and the LED is lit in green. It becomes.
  • step S34 the bending operation mode in which the bending portion 16 of the endoscope 2 can be bent is entered, and the automatic mode, manual mode, standby mode is set by the mode switching switch. It is possible to control the bending in the selected mode by selecting the mode.
  • the mode switching switch may be, for example, the mode switching switch 40 provided in the operation unit 12 in FIG. 1, or as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B).
  • HMI (PC) 53 may be used.
  • the standby mode cannot be selected, but it can be selected.
  • a mode switching switch may be provided on the panel of the bending control device 3 or the like.
  • the automatic mode, manual mode, and standby mode can be switched to each other as shown in FIG.
  • the automatic mode is a standard operation mode in which the bending portion 16 is bent by a command value by a curve operation of the joystick 36a provided in the operation input unit 31 of the endoscope 2.
  • HMI (PC) 53 is used to press R (Right), L (Left), U (Up), D (Down) on HMI (PC) 53 and the buttons corresponding to each curve direction.
  • This is an operation mode for curve control that allows the operator to manually operate the curve, change the curve speed, and set the air / water supply / Z suction.
  • the standby mode temporarily stops the movement of the movable part such as the motor 27 in the bending mechanism unit 25, and the automatic mode or the manual mode. It is a standby mode that can quickly return to the state of bending in mode
  • step S35 After bending control is performed in the automatic mode or the manual mode and the bending control is ended after performing the endoscopy, as shown in step S35, the main power supply of the MCU board 44 is turned off. When turned off, the LED goes off and the normal operation sequence ends.
  • FIG. 25 shows the occurrence of a warning in the normal operation sequence of FIG. 23 and the operation for eliminating the occurrence.
  • a warning may occur.
  • warning processing 111 is performed and the UI panel 47 indicates that a warning has occurred.
  • Figure 26 shows the case of an emergency stop that cannot be recovered and the processing action for that occurrence.
  • an abnormality that cannot be recovered may occur in the system check and initialization process in step S32, or in the operation mode in step S34.
  • the abnormality process 112 is performed.
  • Fig. 27 shows the occurrence of an emergency stop and the action for coping with the occurrence.
  • recoverable abnormalities may occur in the operation mode of step S34. This abnormality is a case where recovery is possible, such as an abnormality in servo deviation or an abnormality in which the bending motion range force is also out.
  • the normal operation mode can be restored.
  • FIG. 28 shows a calibration operation sequence. In the right part, Indicates the lighting status of the LED corresponding to the break state.
  • step S32 a process of reading calibration data is performed. That is, calibration data such as the bending range and bending speed of R, L, U, and D in the case of the connected endoscope 2 is read. In this case, the LED indicating the calibration status is lit in green.
  • step S34 the operation in the operation mode (normal operation) of step S34 starts.
  • step S41 When performing calibration, turn the calibration switch to O as shown in step S41.
  • the calibration display screen shown in Fig. 10 (B) is displayed by selecting the calibration tag placed near the center of Fig. 10 (B). Press the start button to start calibration.
  • the bending servo is set to ON and the clutch is set to ON, and the bending portion 16 is repeatedly bent in the RZL and UZD directions at a low speed as shown in step S42.
  • the LED indicating the calibration state is lit yellow.
  • the input / output gain of the servo driver 45 is made constant, and actual calibration data such as the actual rotation amount of the motor 27 is fetched with respect to the operation amount of the joystick 36a on the operation input unit 31 side.
  • step S43 the acquired calibration data is stored, and the calibration data read out at the time of system check and initialization is corrected. Then, the calibration sequence is completed. Then, the LED indicating the calibration status lights in green.
  • FIG. 29 shows a sequence of start-up procedures and shutdown procedures when the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included. In this sequence, the main CPU 55 and the monitoring CPU 56 are included.
  • the emergency stop state is temporarily set.
  • step S51a, 5 lb the OS is started on the main CPU 55 side and the OS is also started on the monitoring CPU 56 side.
  • the main CPU 55 After that, the main CPU 55 notifies the DPRAM6 that the shared data on the main side has been loaded.
  • the monitoring CPU 56 Upon receiving notification of completion of loading of shared data on the main side, the monitoring CPU 56 notifies the main CPU 55 side of the start of initialization processing on the monitoring side, and the monitoring CPU 56 performs initialization processing.
  • the monitoring CPU finishes the initialization process, it notifies the main CPU 55 of the completion of the initialization process on the monitoring CPU 56 side.
  • step S52 when the initialization processing on both the main CPU 55 side and the monitoring CPU 56 side ends normally, the emergency stop state of step S52 is entered, and the main CPU 55 side waits for the emergency stop release of step S53a. .
  • step S53a By operating the release switch on the UI panel 47 while waiting for the emergency stop to be released in step S53a, this emergency stop state is released, and the state force waiting for the emergency stop release is the next step S54a. Move to the state of operation to perform the bending control operation.
  • the monitoring CPU 56 proceeds to the (monitoring) operation process in step S54b after the emergency stop state is canceled.
  • step S55a On the main CPU55 side, after the operation process, the main CPU55 determines whether or not the operation in step S55a has ended. If not, the main CPU55 returns to the operation process and performs an operation end operation. In step S56a, an end preparation process is performed.
  • step S57 After completion processing such as data storage, the power supply of the MCU board 44 in step S57 is turned off. On the other hand, the monitoring CPU 56 side turns off the main power supply of the MCU board 44 in step S57 after the operation process.
  • Fig. 30 shows the timing of the operation to turn on and off the electromagnetic clutch 30.
  • Fig. 30 (A) shows the case where the electromagnetic clutch 30 is turned on from OFF
  • Fig. 30 (B) shows the operation from ON. Indicates the timing to turn OFF.
  • the upper side of the bold solid line is the command value
  • the lower side is the actual operation. Note that the numbers (1) to (5) indicate the order of temporal operation.
  • a short time delay Ta is applied to the motor 27.
  • the servo drive signal is supplied from the servo driver 45 and the servo is turned on.
  • the MCU board 44 side issues a clutch ON command to the electromagnetic clutch 30.
  • a command is sent to the servo driver 45 from the MCU board 44 side.
  • the electromagnetic clutch 30 is connected before the delay time Tb elapses.
  • FIG. 31 shows operations such as operations for expanding, using, changing and storing the setting parameters stored in the SRAM card 48.
  • the case of FIG. 31 is an operation example for the case of static setting parameters in which the temporal change is small or hardly needs to be changed during one endoscopic examination.
  • FIG. 31 shows the operation of expansion, use, change, and storage of setting parameters for the setting parameters stored in the SRAM card 48 in a read-only manner.
  • writing is performed.
  • the numbers in the figure indicate the order of operation.
  • FIG. 33 illustrates the case of a dynamic setting parameter that easily changes over time during a single endoscopic examination or should be changed over time. In other words, it shows the operation of expansion, use, change, and storage of the setting parameters that are read and written.
  • Fig. 31 (A) shows an example of the operation of setting parameter expansion performed during the initialization process.
  • the main CPU 55 stores the operation unit specific parameter file, scope specific parameter file, and AWS parameter file stored in the SRAM card 48 as shown in Fig. 32. Expands to DPRAM68 (system parameter area).
  • the main CPU 55 first reads the operation unit ID and scope ID, and the operation unit unique parameter corresponding to the read operation unit ID and scope ID (unique), scope specific parameter, etc. Will be read from the SRAM card 48.
  • the main CPU 55 copies the various setting parameters developed in the DPRAM 68 to the SDRAM 69a connected to the data bus via the data bus.
  • Figure 31 (B) shows the operation of using the set parameter, that is, the normal operation.
  • Main CPU55 On the side, when using the setting parameter, the main CPU 55 accesses the SDRAM 69a and reads the setting parameter from the SDRAM 69a.
  • the monitoring CPU 56 accesses the DPRAM 68 and reads the setting parameters from the DPRAM 68.
  • Fig. 31 (C) shows the operation when the setting parameter is changed.
  • the user operates the HMI (PC) 53 and changes the operation range of the curve to the monitoring CPU 56 via the HMI (PC) 53. Send.
  • the monitoring CPU 56 changes the corresponding setting parameter before change stored in the DPRAM 68 by the setting parameter of the change request.
  • the main CPU 55 copies (overwrites) the changed setting parameter from the DPRAM 68 to the SDRAM 69a, and changes the corresponding setting parameter before the change.
  • the setting parameters in the present embodiment include operation unit specific parameters, scope specific parameters, AWS parameters, user setting parameters, servo adjustment parameters, and the like.
  • force indicating that the setting parameter can be changed and set by the HMI (PC) 53 connected to the bending control device 3 via an external interface may be provided on the UI panel 47 or the like.
  • FIG. 31D shows the operation of storing the setting parameters. If the setting parameter is changed, it will not be saved if the power is turned off as it is, so if you change the setting parameter and want to use it again with the changed setting parameter, By operating the HMI (PC) 53, a command for requesting storage of setting parameters is sent from the HMI (PC) 53 to the monitoring CPU 56.
  • PC HMI
  • the monitoring CPU 56 sends a command for storing the setting parameter to the main CPU 55.
  • the main CPU 55 receives the setting parameter storage request command and copies (overwrites) the requested setting parameter file from the DPRAM 68 to the SRAM card 48. [0279] Since this SRAM card 48 is non-volatile, it is retained even when the power is turned off, and can be used with the changed setting parameter next time.
  • FIG. 32 shows various setting parameters stored in the SRAM card 48 and the operation in which those setting parameters are copied to the DPRAM 68 and the SDRAM 69a.
  • the SRAM card 48 stores operation unit specific parameters (files), scope specific parameters (files), and AWS parameters (files). Stores user setting parameters (files) and servo adjustment parameters (files).
  • the operation unit specific parameter is a parameter set for each operation unit, and an ID number is assigned to each operation unit.
  • the number of operation units supported by the bending control device 3 is prepared.
  • the operation unit specific parameters include an operation unit ID, an operation related to information on the joystick 36a, the trackball, and the pointing device provided in the operation unit 16 (input). These include the maximum value, minimum value, dead zone, sensitivity, and haptic feedback characteristics of the operation range that curves in the RLZUD direction.
  • the scope-specific parameter is a parameter set for each scope 2, and an ID number is assigned to each scope 2. There are as many scopes 2 supported by the bending control device 3 as possible!
  • scope-specific parameters include scope, scope 2 operating range (motor 27 constituting the bending mechanism section 25, operating speed characteristics, maximum speed characteristics, encoder 35 characteristics, potentiometer 34 characteristics, Characteristics of motor 27 servo system loop gain, etc.).
  • AWS configuration parameters are parameters set for each sequence, and an ID number is assigned to each sequence. Also, as many sequences as the number of sequences supported by the bending control device 3 are prepared.
  • the parameter for user setting is a parameter to be set other than the above. Specifically, parameters for setting the clutch ON / OFF waiting time, servo ON / OFF waiting time, manual speed, whether to enable measurement data storage, error data storage, etc. Is.
  • the servo adjustment parameters are required when using the servo adjustment function. Specifically, it includes parameters such as the sampling period, the amplitude of the motor pulse that drives the motor 27, the selection of the servo algorithm, and the gain.
  • PC HMI
  • parameters can be set in this device. Broadly speaking, servo adjustments such as the sampling period, gain, and amplitude required to drive an actuator such as motor 27 are provided.
  • the parameters are dynamic setting parameters, and other setting parameters other than the dynamic setting parameters such as the operation range, sequence, ID, and operation unit sensitivity are defined as static setting parameters.
  • the setting parameter can be changed arbitrarily using the HMI (PC) 53. Only the static parameter can be set in the HMI (PC) 53. It is.
  • a plurality (255) of operation unit specific parameters A2.bin are first copied to the connection operation unit 1 area in the system parameter area of DPRAM68.
  • the operation unit unique ID information is read first, and the operation unit unique parameter A2.bin, for example, is copied corresponding to the information.
  • the scope specific parameter Bl. Bin is copied to the connection scope area in the system parameter area of DPRAM68.
  • the two AWS parameters AW1, A W2. Bin are copied to the AWS1 and AWS2 areas.
  • user adjustment parameter U.bin and servo adjustment parameter force are copied to user setting and servo adjustment areas respectively.
  • FIG. 33 shows operations such as expansion, use, change, and storage of setting parameters in the case of dynamic setting parameters.
  • This dynamic setting parameter is a value that is constantly updated during normal operation, and the last updated value at the previous stop is used at the next system startup.
  • FIG. 33 (A) shows an example of the operation of setting parameter expansion performed during the initialization process.
  • the operation is the same as that described with reference to FIG. Therefore, the description of the operation in this case is omitted.
  • scope-specific parameters described above include position loop gain in the RL and UD directions, estimated lower limit value, upper limit value, and time-dependent change value of the wire shape state. Changes over time.
  • the main CPU 55 changes over time in the setting values read during initialization from the measurement results of the slack sensor 61, past history data, etc. Or the dynamic setting parameter based on the evaluation result is written to the DPR AM68 using the evaluation formula, and the previous setting value is updated to a more appropriate state.
  • Figure 33 (D) shows the operation of storing the setting parameters.
  • the operation is the same as in FIG.
  • the dynamic parameters are stored in the SRAM card 48 at the end even if the setting parameter storage operation is not performed.
  • the operation unit specific parameters corresponding to the operation unit ID and scope ID
  • a bending operation input means for instructing a curve in the scope 2 by a scope ID (specifically, , Parameter files for input command devices such as joystick 36a), and parameter files for the bending mechanism section 25 that drives the bending, etc.
  • FIG. 34 shows details of data stored in the SRAM card 48.
  • the SRAM card 48 stores operation unit specific parameters, scope specific parameters, AWS parameters, user setting parameters, and servo adjustment parameters, as well as system log data (sysLog Data), error log data (errLog data), and data log data (dtLog data).
  • the system log data is system execution history data, and the date, task name, and message data are stored in each file.
  • error log data is error history data, and each file stores date and time, task name, and error code data.
  • operation amount data such as an operation amount, a command value, a motor command, and an encoder are temporally stored. Measuring and storing these makes it easier to perform maintenance and the like.
  • the setting of the characteristics related to the encoder 35 that detects the rotational position as well as the setting of the parameters related to the motor 27 that performs the bending driving operation, and the input operation of the bending instruction are performed.
  • the parameters for the bending operation input section to be performed a wide range of items for each scope 2 can be set in detail and appropriately.
  • FIG. 35 shows a detailed logic configuration of the interlock 57.
  • This interlock 57 monitors various inputs or abnormalities 122 to 129 in response to the software command 121 from the main CPU 55, and passes through gates 131 to 135 to peripheral devices (bending mechanism 25 and AWS unit 49). Output signal to control the side.
  • each abnormality monitored item corresponding to the emergency stop input 122 is input to the first emergency stop self-holding circuit 145 that holds the emergency stop state via the OR circuits 141 to 144.
  • the output of the first emergency stop self-holding circuit 145 becomes an emergency stop output signal for making an emergency stop through a gate 132 by a two-input OR circuit, and is input to the other inverting input terminal of the gate 131.
  • the emergency stop input 122 input to the OR circuits 141 to 144 includes the RAS power supply voltage, hardware (amplifier error, encoder disconnection, FPGA error), main CPU (WDT error, software error), monitoring This is a CPU (WDT error, software error), and the first emergency stop self-holding circuit 145 detects these errors.
  • the reset input 123 triggers the one-shot circuit 146 to generate a reset pulse from the one-shot circuit 146, and the first emergency stop self-holding circuit 145 is reset by this reset pulse.
  • the software error 125 of the main CPU and the software error 126 of the monitoring CPU 126 are input to the second emergency stop self-holding circuit 148 via the NOR circuit 147, and this second emergency stop self-holding circuit 148. Is input to the other input terminal of the gate 132.
  • this interlock 57 outputs the output signal of servo ON [RL] and [UD] via gates 133 and 134, respectively, according to software command 127 of servo ON [RL] command and servo ON [UD] command. Is output.
  • the system ready input 128 by the software of the main CPU 55 is input to the gates 133 and 134 by the AND circuit, respectively, and the output of the gate 132 is input to each inverting input terminal of the gates 133 and 134. It is doing so.
  • the clutch ON output can be output via the gate 135. Output force signal.
  • the output of the gate 132 is inputted to the inverting input terminal of the gate 135 by the 2-input AND circuit.
  • the encoder disconnection at the emergency stop input 122 is detected on the main side and the cause is specified. Also, WDT and software errors (including emergency stop and NMI (non-maskable interrupt)) on the main CPU55 side are detected on the monitoring side. Also, the error cancel input 124 can be detected from the input / output of the cancel switch on the monitoring side. In addition, the system ready input 128 by software can be detected by detecting the startup state of the monitoring side on the main side.

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Abstract

　電動式の内視鏡（２）が接続される湾曲制御装置（３）は、主に湾曲駆動制御を行うメインＣＰＵ（５５）と、湾曲動作に関する動作状態が正常か異常かを監視する監視ＣＰＵ（５６）とを有している。湾曲制御装置（３）は、監視ＣＰＵ（５６）により異常を検出した場合には、メインＣＰＵ（５５）を経由してインタロック（５７）を通して非常停止出力やサーボドライバ（４５）の主電源等をＯＦＦにするなどして、異常の発生に対応する処理も行う。

Description

明 細 書
電動湾曲制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、内視鏡の挿入部に設けられた湾曲部を電気的に湾曲駆動する電動湾 曲制御装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、 必要に応じ、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療処置の行え る内視鏡が広く利用されて 、る。
[0003] この内視鏡には、一般に、先端部側に上下 Z左右に湾曲する湾曲部が設けられて おり、この湾曲部に接続した湾曲ワイヤを牽引'弛緩操作することによって湾曲部を 所望の方向に湾曲させられる。
[0004] 前記湾曲ワイヤは、一般的に手動で操作されていた力 最近においては電動モー タ等の電気的な湾曲駆動手段を用いて牽引操作する電動湾曲内視鏡装置が、例え ば、特開 2003— 245246号公報に開示されている。この第 1の従来例では、キヤリブ レーシヨン作業を容易に行える構造にして 、る。
[0005] また特開平 6— 217925号公報の第 2の従来例には、モータトルクを適切に設定し た電動湾曲内視鏡装置が開示されて 、る。
[0006] 従来の電動湾曲内視鏡装置は、湾曲動作に関して異常な状態の発生を監視して いない構成であった。このために、異常な状態の発生に対して対応する処理を行うま でに時間を要することがあった。
[0007] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、湾曲動作に関する状態を監視す ることができる電動湾曲制御装置を提供することを目的としている。
[0008] また、本発明は、湾曲動作に関して異常な状態が発生した場合に、速やかに異常 に対応する処理を行うことができる電動湾曲制御装置を提供することを目的としてい る。
発明の開示 課題を解決するための手段
[0009] 本発明は、内視鏡の湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する湾曲駆動制御手段と、 前記湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する際の状態を監視する監視手段と、を具備 したことを特徴とする。そして、上記構成により、異常状態の発生を検出することがで き、対応する処理を速やかに行 ヽ易 、ようにして 、る。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の実施形態 1の湾曲制御装置を備えた電動湾曲内視鏡システムの全体 構成を示す図。
[図 2]本発明の実施形態 1の湾曲制御装置のハードウェアの構成を示す図。
[図 3]操作入力部の構成例を示す図。
[図 4]湾曲制御装置と HMI (PC)とが通信を行う場合のデータの流れを示すブロック 図。
[図 5]HMI (PC)の表示画面の例を示す図。
[図 6]湾曲制御装置における MCU基板による湾曲制御に関する制御処理機能を示 す説明図。
[図 7]湾曲制御装置における各種機能とその内容を示す表。
[図 8]湾曲制御装置によるパラメータ変更、システム監視等の内容を示す表。
[図 9]湾曲制御装置による異常処理の項目を示す表。
[図 10]図 6におけるシステム制御部の処理機能をメイン CPU側と監視 CPU側との関 係で示す説明図。
[図 11]図 10における処理機能をメイン CPU側と監視 CPU側とに分けて具体的に示 す説明図。
[図 12]モニタ（PC)における湾曲状態の表示例及び HMI (PC)によるキヤリブレーシ ヨンモードでの表示画面の例を示す図。
[図 13]図 11 (B)の処理機能をより具体的に示す説明図。
[図 14]エラー監視を行う場合における複数のチェックルーチン及びそのチェック内容 を示す図。
[図 15]図 14 (A)のエラー監視をノ、一ドウ ア的に行う場合の構成を示す図。 [図 16]ジョイスティックを操作した場合におけるパルス指令値を生成するまでの処理 等を示す図。
圆 17]ポインティングデバイスを操作した場合におけるパルス指令値を生成するまで の処理等を示す図。
[図 18]トラックボールを操作した場合におけるパルス指令値を生成するまでの処理等 を示す図。
[図 19]例外発生時における処理動作を示す説明図。
圆 20]メイン CPU側で発生したエラーに対する処理動作を示す説明図。
圆 21]監視 CPU側でソフトウェアエラーが発生した場合の処理動作を示す説明図。 圆 22]インタロックによるエラー検出の場合における処理動作を示す説明図。
[図 23]制御装置の立ち上げから立ち下げまでの通常運転シーケンスを示すフローチ ヤート図。
[図 24]図 23における動作モードの 3つを相互に切り替えられることを示す説明図。
[図 25]動作モードにおいてワーニングが発生した場合の処理動作を示す説明図。
[図 26]復旧ができな 、非常停止のエラーが発生した場合の処理動作を示す説明図。
[図 27]復旧が可能な緊急停止のエラーが発生した場合の処理動作を示す説明図。
[図 28]キャリブレーションの処理手順を示すフローチャート図。
[図 29]メイン CPUと監視 CPUとの立ち上がり及び立ち下がりのシーケンスを示すフロ 一チャート図。
圆 30]クラッチ ONの指令力も電磁クラッチが接続状態及びクラッチ OFFの指令から 切断状態になる動作を示す説明図。
[図 31]SRAMカードに格納された静的な設定パラメータにおける展開、展開後にお ける設定パラメータの使用、変更要求及び記憶要求された場合それぞれの動作を示 す説明図。
[図 32]SRAMカードに格納された各種の設定パラメータとそれらの設定パラメータか ら DPRAMにコピーされる様子を示す図。
[図 33]SRAMカードに格納された動的な設定パラメータにおける展開、展開後にお ける設定パラメータの使用、変更要求及び記憶要求された場合それぞれの動作を示 す説明図。
[図 34]SRAMカードに格納される操作部固有パラメータ等の設定パラメータ及びシ ステムログ等を示すブロック図。
[図 35]インタロックの詳細な構成を示す図。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
実施形態 1
[0012] 図 1ないし図 35は本発明の実施形態 1に係り、図 1は本発明の実施形態 1の湾曲 制御装置（「電動湾曲制御装置」を単に「湾曲制御装置」と略称する。以下同様。）を 備えた電動湾曲内視鏡システムの全体構成を示し、図 2は本発明の実施形態 1の湾 曲制御装置のハードウェアの構成を示し、図 3は操作入力部の構成例を示し、図 4は 湾曲制御装置と HMI (PC)とが通信を行う場合のデータの流れを示し、図 5は HMI ( PC)の表示画面の例を示し、図 6は湾曲制御装置における MCU基板による湾曲制 御に関する制御処理機能を示す。
[0013] 図 7は、湾曲制御装置における各種機能とその内容を示し、図 8は、湾曲制御装置 によるパラメータ変更、システム監視等の内容を示し、図 9は湾曲制御装置による異 常処理の項目を示し、図 10は図 6におけるシステム制御部の処理機能をメイン CPU 側と監視 CPU側との関係で示し、図 11は図 10における処理機能をメイン CPU側と 監視 CPU側とに分けて具体的に示し、図 12はモニタ（PC)における湾曲状態の表 示例及び HMI (PC)によるキャリブレーションモードでの表示画面の例を示す。
[0014] 図 13は、図 11 (B)の処理機能をより具体的に示し、図 14はエラー監視を行う場合 における複数のチェックルーチン及びそのチェック内容を示し、図 15は図 14 (A)の エラー監視をノヽードウエア的に行う場合の構成を示し、図 16はジョイスティックを操作 した場合におけるパルス指令値を生成するまでの処理等を示し、図 17はポインティ ングデバイスを操作した場合におけるパルス指令値を生成するまでの処理等を示し、 図 18はトラックボールを操作した場合におけるノ ルス指令値を生成するまでの処理 等を示す。
[0015] 図 19は、例外発生時における処理動作を示し、図 20はメイン CPU側で発生したェ ラーに対する処理動作を示し、図 21は監視 CPU側でソフトウェアエラーが発生した 場合の処理動作を示し、図 22はインタロックによるエラー検出の場合における処理 動作を示し、図 23は制御装置の立ち上げから立ち下げまでの通常運転シーケンス を示し、図 24は図 23における動作モードの 3つを相互に切り替えられることを示し、 図 25は動作モードにおいてワーニングが発生した場合の処理動作を示す。
[0016] 図 26は、復旧ができない非常停止のエラーが発生した場合の処理動作を示し、図 27は復旧が可能な緊急停止のエラーが発生した場合の処理動作を示し、図 28はキ ヤリブレーシヨンの処理手順を示し、図 29はメイン CPUと監視 CPUとの立ち上がり及 び立ち下がりのシーケンスを示し、図 30はクラッチ ONの指令力も電磁クラッチが接 続状態及びクラッチ OFFの指令力 切断状態になる動作を示す。
[0017] 図 31は、 SRAMカードに格納された静的な設定パラメータにおける展開、展開後 における設定パラメータの使用、変更要求及び記憶要求された場合それぞれの動作 を示し、図 32は SRAMカードに格納された各種の設定パラメータとそれらの設定パ ラメータから DPRAMにコピーされる様子を示し、図 33は SRAMカードに格納され た動的な設定パラメータにおける展開、展開後における設定パラメータの使用、変更 要求及び記憶要求された場合それぞれの動作を示し、図 34は SRAMカードに格納 される操作部固有パラメータ等の設定パラメータ及びシステムログ等を示し、図 35は インタロックの詳細な構成を示す。
[0018] 図 1に示すように電動湾曲内視鏡システム 1は、電動式で湾曲駆動を行う電動湾曲 内視鏡（内視鏡、又はスコープと略記） 2と、この内視鏡 2に着脱自在に接続され、内 視鏡 2の湾曲制御を行う実施形態 1の湾曲制御装置 3と、内視鏡 2に内蔵した撮像素 子 20に対する信号処理を行う画像処理装置 4と、内視鏡 2に照明光を供給する光源 装置 5と、画像処理装置 4により生成された映像信号が入力されることにより対応する 内視鏡画像を表示するモニタ 6と、内視鏡 2の送気管路 7a等に対する制御を行う送 気送水 Z吸引装置 7とから主に構成される。
[0019] 内視鏡 2は、可撓性を有する細長の挿入部 11と、この挿入部 11の後端に設けられ た操作部 12と、この操作部 12の側部カも延出されたユニバーサルコード 13とを有し 、このユニバーサルコード 13の端部のコネクタ部 14は、光源装置 5に着脱自在に接 続される。
[0020] 挿入部 11は、その先端に設けられた硬質の先端硬性部 15と、この先端硬性部 15 の後端に設けられた湾曲自在の湾曲部 16と、この湾曲部 16の後端力も操作部 12の 前端まで延びる可撓管部 17とを有する。
[0021] 挿入部 11内には、照明光を伝送するライトガイドファイバ 18が挿通されており、この ライトガイドファイバ 18の後端側はユニバーサルコード 13内を揷通され、コネクタ部 1 4を光源装置 5に接続することにより、ライトガイドファイバ 18には光源装置 5の内部の 図示しないランプ力 照明光が供給される。
[0022] このライトガイドファイバ 18により伝送された照明光は先端硬性部 15の照明窓に固 定された先端面力 外部に出射され、体腔内の管部などの被写体を照明する。照明 された被写体は、照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けられた図示しない 対物レンズによりその結像位置に配置された撮像素子 20に結像される。
[0023] 撮像素子 20は、信号ケーブル 21を介して画像処理装置 4と接続される。
[0024] また、挿入部 11内には、送気管路 7a、送水管路 7b、吸引管路 7cが揷通されており 、これら管路 7a、 7b、 7cは、送気送水 Z吸引装置 7に接続される。また、前記湾曲制 御装置 3と前記画像処理装置 4とは図示しない信号線によって電気的に接続されて いる。
[0025] 上記湾曲部 16は、複数の湾曲駒 23を挿入部 11の長手方向に回動自在に連設し て構成されており、最先端の湾曲駒には対となる上下湾曲用の湾曲ワイヤ 24の先端 が固着されており、この湾曲ワイヤ 24の後端側は図示しないチェーンに連結され、こ のチ ーンは、操作部 12内に配置された (湾曲部 16を電気的に湾曲駆動する湾曲 駆動機構としての）湾曲機構部 25を構成するスプロケット 26に嚙合している。
[0026] このため、前記スプロケット 26が所定方向に回転することによって、前記チェーンに 連結された湾曲ワイヤ 24の一方が牽引、他方が弛緩されて、前記湾曲部 16は湾曲 ワイヤ 24が牽引された方向に湾曲されるようになって!/、る。
[0027] なお、挿入部 11内には左右湾曲用の湾曲ワイヤも挿通されている力 上下湾曲用 の湾曲ワイヤ 24と同様の構成であるため、簡単ィ匕のため図示していない。スプロケッ ト 26は、以下のように電気的に回転駆動できるようにして!/、る。 [0028] このスプロケット 26には、電気的な湾曲駆動手段である例えば DCモータ力 なる 湾曲モータ (モータと略記） 27の駆動力が、複数の歯車 28と駆動力伝達 Z切断手段 である電磁クラッチ 30を介して伝達されるようになっている。そして、この電磁クラッチ 30を切断状態とすると湾曲ワイヤ 24に張力が力からない状態になり、湾曲部 16が外 力によって自由に湾曲する湾曲フリー状態になる。
[0029] 前記電磁クラッチ 30は、操作部 12の外表面に設けた操作入力部 31を構成する状 態切換手段である切換操作レバー 32を駆動力伝達切断位置 (以下、湾曲フリー指 示位置と記載する）又は駆動力伝達復元位置（以下、アングル操作指示位置）に切 換操作することによって、切断状態である駆動力伝達切断状態と、接続状態である 駆動力伝達接続状態とに切り換わるようになって 、る。
[0030] ここでは、電磁クラッチを対象に説明しているが、機構的にモータ 27の駆動力が直 接湾曲部 16に伝達しなければクラッチ手段は、電磁クラッチに限ったものではない。
[0031] 前記スプロケット 26の回転量は、湾曲角度検出手段であるポテンショメータ（図中で は potと略記） 34で検出される。つまり、このポテンショメータ 34の検出情報により、内 視鏡 2内に設けられた湾曲機構部 25における湾曲動作に関わる現在の位置情報が 得られる。本実施形態では、この位置情報をスコープ位置、スコープ部ポジション位 置などともいう。
[0032] また、前記モータ 27の回転量は、エンコーダ 35により検出される。そして、このェン コーダ 35の検出出力を用いて、モータ 27をサーボ制御することができるようにして ヽ る。
[0033] 前記操作部 12の外表面に設けた操作入力部 31として、前記湾曲部 16を湾曲させ る湾曲指示の操作入力手段 (入力指令手段)である例えば位置信号を湾曲操作入 力信号として出力するスティック用ポテンショメータが基端側に配置されたジョイスティ ック 36aや、送気状態或いは送水状態又は吸引状態を指示する送気送水 Z吸引ス イッチ 37が設けてある。
[0034] またこの操作入力部 31として、前記モニタ 6の画面上に表示される内視鏡画像のフ リーズ等、前記画像処理装置 4に対する制御を行う各種スコープスィッチ 38、前記電 磁クラッチ 30を駆動力伝達切断状態又は駆動力伝達復元状態に切換操作する前 記切換操作レバー 32、この切換操作レバー 32が湾曲フリー操作指示位置に位置し て!、るかアングル操作指示位置に位置して 、るかを検知する状態検知手段である状 態検知スィッチ 33が設けられて 、る。
[0035] 前記ジョイスティック 36aは、ユーザが傾倒操作して傾き方向及び傾き角度を変化さ せることによって、湾曲部 16の湾曲角を指示する。つまり、ジョイスティック 36aの傾き 方向が湾曲部 16の湾曲方向に対応し、傾き角度が湾曲部 16の湾曲角度に対応し ている。
[0036] なお、ジョイスティック 36aを傾倒操作する際のその操作速度に応じて、モータ 27の 駆動速度も変化させ、ジョイスティック 36aの傾倒操作動作を反映して湾曲部 16を湾 曲駆動させるように湾曲駆動制御を行うようにしている。また、ジョイスティック 36aを 直立状態にしたとき、前記湾曲部 16を非湾曲状態 (湾曲部直線状態）にできるように している。
[0037] また、操作部 12内に設けた基板 41には、内視鏡 2及び操作部 12内部の湾曲機構 の特性に対応したスコープ IDを発生するスコープ ID発生回路 42が設けてある。
[0038] なお、図 1に示すスコープ ID発生回路 42は、実際には、スコープ IDと共に操作部 I Dを発生する。そして、後述するようにスコープ IDは、主に湾曲部 16を湾曲駆動する 湾曲機構部 25の動作に関係する固有パラメータ (詳細は後述する）を規定するのに 使用され、操作部 IDは、主に湾曲指示を行うジョイスティック 36a等の入力指令デバ イスの動作に関係する固有パラメータを規定するのに使用される。
[0039] このように各スコープ 2は、スコープ ID発生回路 42を有し、湾曲制御装置 3はその I ひ f青報を最初に読み出して、その Iひ f青報に対応したパラメータを (後述する SRAM カード 48から)読み出して使用することにより、スコープ 2の種類や特性が異なる場合 にも、湾曲制御装置 3は、実際に使用するスコープ 2に適したパラメータを用いて湾 曲の駆動制御を行えるようにしている。
[0040] なお、符号 40は、後述する湾曲の動作モードを変更するモード切替スィッチであり 、このモード切替スィッチによりジョイスティック 36aにより行う自動モード、 HMI (PC) 53により行う手動モード、スタンバイモードに切り替え設定を行うことができる。本実 施形態においては、モード切替スィッチ 40を操作部 12近傍に配置している力 湾曲 制御装置 3側に配置しても構わな！/、。
[0041] 前記湾曲制御装置 3は、操作入力部 31及び湾曲機構部 25等の湾曲制御を行う M CU基板 44と、湾曲モータ 27の制御を行うサーボドライバ 45と、電源供給を行う電源 ユニット 46と、ユーザにより各種の設定などを行うための UIパネル 47と、各種の設定 パラメータを格納する SRAMカード (PCMCIAカード) 48と、送気送水 Z吸引装置 7 を制御する送気送水 Z吸引ユニット (AWSユニットと略記) 49とを有する。
[0042] また、この湾曲制御装置 3には、外部周辺装置を接続可能とするインタフェースが 設けてある。
[0043] 例えば、 MCU基板 44には、湾曲部 16の湾曲状態を表示するモニタ及びパーソナ ルコンピュータ (モニタ (PC)と略記） 51、メンテナンスを行う場合等に使用するデバッ グコンソール 52、操作入力部 31により湾曲操作を行う自動モードの他に手動モード により湾曲制御したり、パラメータの変更設定、キャリブレーション等を行うヒューマン インタフェース PC (HMI或いは HMI (PC)と略記） 53が接続される外部インタフエ一 スを有する。
[0044] 本実施形態では、後述するように MCU基板 44は、内視鏡 2の操作入力部 31の操 作に対して湾曲機構部 25の駆動を制御して湾曲駆動制御を行うと共に、送気送水 Z吸引の動作制御を行う他に、湾曲動作及び送気送水 Z吸引動作が正常に動作し て 、る状態か或いは異常 (エラー）が発生して 、る異常状態 (エラー状態)かを監視 する監視手段の機能を有することが特徴の 1つとなっている。
[0045] また、この監視手段により、異常状態の発生を検出できるようにすると共に、その異 常が発生した場合には、異常を表示して、ユーザに告知できるようにしている。また、 異常状態が発生した場合には、インタロック 57 (図 2中参照）を介して電動湾曲の動 作を停止させる等、発生した異常状態に対して適切な処理を速やかに行うことができ るようにして、電動湾曲内視鏡システム 1の操作性を向上している。
[0046] さらに、本実施形態の湾曲制御装置 3は、湾曲動作及び送気送水 Z吸引の動作に 関するパラメータの設定、変更等を行うパラメータ設定手段の機能を具備したことも 特徴となっている。
[0047] なお、本実施形態においては、設定可能なパラメータとしては、図 31,図 32等にお いて後述するように操作部固有パラメータ、スコープ固有パラメータ、ユーザ設定用 パラメータ、サーボ調整用パラメータ等、湾曲駆動制御に関係するパラメータの他に
、送気送水 Z吸引パラメータ等がある。
[0048] そして、上述のようにスコープ ID等の情報を利用して、パラメータの設定を行うこと により、異なる特性のスコープ 2の場合においても共通の湾曲制御装置 3により、それ ぞれのスコープ 2の場合に適した湾曲駆動制御を行うことができるようになる。
[0049] このようなパラメータの設定は、初期化の際にスコープ IDの情報を利用して自動的 に行うことにより、湾曲制御装置 3に接続されたスコープ 2に適した設定ができ、適切 な湾曲駆動制御ができることになる。
[0050] また、使用中にお 、ても、 HMI (PC) 53等力もパラメータを変更設定ができるように して、ユーザの選択等にも対応した湾曲駆動制御も行うことができるようにして、良好 な操作性を確保している。
[0051] 図 2は、湾曲制御装置 3における主に MCU基板 44を主体としたハードウェアの具 体的な構成を示す。
[0052] この MCU基板 44は、主に湾曲制御の全体的な制御処理を行う湾曲駆動制御手 段たるメイン CPU55と、その湾曲制御状態が正常状態或いは異常状態力を監視す る監視処理を行う監視 CPU56とを有し、メイン CPU55と監視 CPU56は、データバ スを介して相互にデータを送受信可能に接続されている。
[0053] また、メイン CPU55は、異常時には電磁クラッチ 30を OFFにしたり、サーボドライ ノ 5の主電源を OFFにしてモータ 27の回転動作を停止する等の動作を行うインタ ロック 57と制御線を介して接続されて 、る。
[0054] そして、例えば監視 CPU56により異常状態を検出した場合には、その情報がメイ ン CPU55に送られ、このメイン CPU55は、インタロック 57に対してソフトウェアによる 指令信号を出力する。そして、このインタロック 57は、その異常状態に対応してモー タ 27の回転停止等の動作を行う。つまり、異常状態に対応した動作を速やかに行う。
[0055] また、このインタロック 57は、異常状態においては、監視 CPU56に対してその情報 を送り、監視 CPU56は、その情報を UIパネル 47に送り、 UIパネル 47の表示部 47b により異常状態の情報を表示し、異常状態をユーザに告知できるようにして 、る。 [0056] また、 UIパネル 47に設けた非常停止スィッチがユーザにより操作された場合には、 インタロック 57は、電源スィッチを OFFにする非常停止の動作を行うと共に、メイン C
PU55にも非常停止の信号を送る。
[0057] また、この MCU基板 44は、絶縁回路 58を介して、このメイン CPU55側の 2次回路 と絶縁された患者回路側のサーボドライバ 45、操作入力部 31、湾曲機構部 (スコ一 プメカとも 、う） 25等と接続されて 、る。
[0058] また、メイン CPU55は、アドレスデータやデータバスが接続された通信機能を備え た第 1の FPGA59と接続され、この第 1の FPGA59は、前記絶縁回路 58を介して患 者回路側に設けた第 2の FPGA60と接続されて 、る。
[0059] また、監視 CPU56は、そのアドレスデータやデータバスが第 1の FPGA59に接続 されており、この第 1の FPGA59は、各種の制御信号を生成し、対応する制御処理を 行う。
[0060] より詳細にその構成を説明すると、メイン CPU55は、 RS485の通信線により絶縁 回路 58を介して操作入力部 31と接続されている。そして、この操作入力部 31を構成 するジョイスティック 36aから右左 Z上下（RLZUD)方向の 12ビットの信号がメイン C PU55に入力される。
[0061] また、操作入力部有効スィッチの情報、湾曲操作有効スィッチ、中立復帰スィッチ、 送気、送水、吸引のスィッチ操作による ONZOFFデータがメイン CPU55に入力さ れ、メイン CPU55は、これらのデータに対応した制御処理を行う。
[0062] なお、操作入力部 31に設けた 4個のスコープスィッチ 38の操作信号は、画像処理 装置 4内のスコープスィッチ処理回路に入力され、画像処理装置 4は、スコープスイツ チ 38に割り付けられたフリーズ操作等に対応した信号処理を行う。
[0063] なお、この画像処理装置 4は、モニタ 6の他に、患者データ等を入力するキーボード 4aとも接続されている。
[0064] 内視鏡 2の操作部 12内に設けた湾曲機構部 25を構成するモータ 27は、サーボド ライバ 45と接続されている。
[0065] そして、操作入力部 31のジョイスティック 36aによる傾倒操作が行われると、その傾 倒操作の操作量データが RS485の通信線を介してメイン CPU55に入力され、この 入力を受けてメイン CPU55は、第 1の FPGA59、絶縁回路 58、第 2の FPGA60を 介してサーボドライバ 45に指令値を送り、サーボドライバ 45は、その指令値に向けて モータ 27を駆動制御する。
[0066] また、その場合、モータ 27の回転量は、エンコーダ 35により検出され、このェンコ ーダ 35により検出されたモータ 27の回転量のデータは、第 2の FPGA60、絶縁回路 58、第 1の FPGA59を介してメイン CPU55に送られる。そして、その戻されたデータ によりサーボドライバ 45を介してモータ 27の回転量を指令値に対応した値となるよう に制御する。
[0067] すなわち、メイン CPU55からのサーボ指令に基づくフィードバックループが形成さ れている。
[0068] また、ポテンショメータ 34により検出された位置データは、図示しない ADコンパ一 タにより信号値が AZD変換された後、第 2の FPGA60に入力される。そして、さらに 絶縁回路 58、第 1の FPGA59を介してメイン CPU55に送られる。また湾曲ワイヤ 24 のたるみを検出するたるみセンサ 61によるたるみ検出の信号は、歪みアンプ 62によ り増幅されて図示しない ADコンバータにより信号値が AZD変換された後、第 2の F PGA60に入力される。そして、さらに絶縁回路 58、第 1の FPGA59を介してメイン C PU55に送られる。
[0069] ポテンショメータ 34により検出された位置データは、メイン CPU55からサーボドライ バ 45に送られ、モータ 27の湾曲範囲の検知制御に用 、られる。
[0070] また、たるみセンサ（ワイヤのたるみ状態を検知するためのセンサ） 61による検出さ れた信号は、第 2の FPGA60に入力された場合、第 2の FPGA60は、その信号レべ ルにより、湾曲ワイヤ 24が許容値以上弛んでいたり、断線の有無を検出する。
[0071] これらが検出された場合には、 ACTIVEN信号線を介して、異常な状態に対応し た動作状態となる様にインタロック 57に通知する。同時に FPGA59からメイン CPU5 5にエラーデータを通知し、メイン CPU55は、ソフトウェア指令信号線を介してソフト ウェア指令としてインタロック 57に通知する。この様に、異常が起きた時にはハードウ エア的にすばやくインタロック 57を起動し、その後、監視 CPU56側での判断処理が 可能な様にソフトウェア指令で箇所の所定が行われる様に構成されている。 [0072] また、スコープ ID発生回路 42によるそのスコープ固有情報は、システム初期化時 に、 RS485の通信線を介してメイン CPU55に読み込まれ、その固有情報に対応し たパラメータファイルを内部のメモリに格納して、湾曲制御装置 3は、各種の制御を行 う場合、実際に接続して使用される内視鏡 2に適したパラメータ設定状態で使用でき るようにしている。
[0073] また、メイン CPU55は、操作入力部 31の送気、送水、吸引の各スィッチ操作の信 号を RS485の通信線を介して取り込み、それらの操作に対応した制御信号を出カラ インを介して AWSユニット 49に出力する。
[0074] AWSユニット 49は、送気スィッチが操作された場合には、 4ビットによる 16階調で 入力される制御信号をコンバータ CN1により PWM変調のアナログ信号に変換して 送気用の電磁バルブ等の送気を実現するためのァクチユエータ 2V1の駆動量を制 御し、さらに圧力計 P1を経て送気する。
[0075] また、送水スィッチが操作された場合には、 1ビットの制御信号で電磁バルブ等の 送水を実現するためのァクチユエータ 2V1の駆動量を制御し、さらに圧力計 P2を経 て送水する。また、 1ビットの信号により、電磁バルブ等のァクチユエータ 3V1の駆動 量を制御し、送気の場合にはァクチユエータ 2V1側、送水の場合にはァクチユエータ
2V2側へと切り替えを行なう構成となって 、る。
[0076] また、吸引スィッチが操作された場合には、圧力計 P3及び 1ビットで電磁バルブ等 のァクチユエータ PV1を介して駆動量を制御し、さらに 4ビットの制御信号によりコン バータ CN2を介してアナログの開閉制御信号にして電磁バルブ等のァクチユエータ
2V3の駆動量を調整して吸引させる。
[0077] また、圧力計 PI, P2, P3により計測された送気、送水、吸引の圧力は、それぞれ 8 ビットの信号線を介して監視 CPU56に入力される。
[0078] また、監視 CPU56により監視されている情報は、 UIパネル 47の表示部 47aの表 示用 LEDに送られ、スコープ位置、 RLZUDの湾曲量などがメイン CPUを介さずに ダイレクトに表示される。
[0079] また、監視 CPU56は、その監視結果の情報を UIパネル 47の表示部 47bの LED1
(G)と LED2 (R)に出力し、システムが正常の場合には緑色（G)の LED1を点灯し、 異常時には赤色 (R)の LED2を点灯すると共に、スピーカで警告音を出す。
[0080] また、 UIパネル 47のスィッチ部 47cには、上述した非常用スィッチ、異常状態を解 除する解除スィッチ、電源の ONZOFFを行う電源スィッチが設けてある。
[0081] また、メイン CPU55には、 RS232Cのシリアル通信線によりデバッグコンソール 52 を接続して、メンテナンスやプログラムの変更等を行うことができる。このデバッグコン ソール 52は、監視 CPU56に接続して同様の処理を行うことができる。
[0082] また、このメイン CPU55には、外部接続用インタフェースとして PCMCIAスロットが 設けてあり、この PCMCIA^ロットには不揮発性で電気的に書き換えが可能なフラッ シュメモリからなる SRAMカードを着脱自在に接続することができる。
[0083] そして、 SRAMカード 48を装着しておくことにより、メイン CPU55は、初期化処理 の際に、 SRAMカード 48から設定パラメータの読み込みを行う。またこの SRAM力 ード 48に、使用時における各種のログデータの収集、保存等を行うことができる。な お、外部接続用インタフェースとして PCMCIA^ロットの代わりに USBを設け、この USBに SRAMカード 48に相当するフラッシュメモリを着脱自在にしても良！、。
[0084] また、監視 CPU56側に HMI (PC) 53を接続して、この HMI (PC) 53側力らパラメ ータの変更設定や、変更したパラメータを SRAMカード 48に記憶 (保存)する操作を 行うこともできる。この HMI (PC) 53から、上記ログデータの収集、保存等の設定も行 うことができる。
[0085] また、監視 CPU56に RS232Cのシリアル通信線を介してモニタ（PC) 51を接続し て、湾曲状態をこのモニタ（PC) 51に表示させることもできる。
[0086] 図 3 (A)は、操作入力部 31の構成を示す。内視鏡 2の操作部 12には、その挿入部 11寄りの部分に、ユーザが把持する把持部 65が設けられている。そして、ユーザは 、、操作入力部 31における各種の操作を行う場合、この把持部 65を把持して操作を 行う。このため、この把持部 65には、操作入力部 31の操作を有効とする操作入力部 有効スィッチ 66aが設けてあり、この操作入力部有効スィッチ 66aを把持した状態で ONにして各種の操作を行う。
[0087] これは、操作者が意図して把持し操作を行っているかどうかを湾曲制御装置 3側で 確認し安全を図るためのスィッチである。 [0088] また、この操作入力部有効スィッチ 66aの上部側の側面には、湾曲操作の入力指 令デバイス 36が設けられ、この入力指令デバイス 36の頂部などには、湾曲操作有効 スィッチ 66bが設けてある。
[0089] これは、操作者が意図して操作を行っているかどうかを湾曲制御装置 3側で安全の ため確認するためのスィッチである。
[0090] 内視鏡 2には、湾曲操作の入力指令デバイス 36として、図 1に示したジョイステイツ ク 36aの他に、トラックボール、ポインティングデバイスにより形成されたものでも使用 できるようにしている。つまり、本実施形態における湾曲制御装置 3は、入力指令デ バイス 36として、ジョイスティック 36a、トラックボール、ポインティングデバイスのいず れが採用されたものにも、スコープ IDの情報を読み込むことにより、適切に対応でき るようにしている。
[0091] また、上述したように内視鏡 2の操作部 12の側面には、 4つのスコープスィッチ 38と
、 AWSスィッチ 37が設けてある。
[0092] また、操作部 12の例えば頂部には、エンゲージスィッチ 66cが設けてあり、このェン ゲージスィッチ 66cを操作することにより、その操作直前の湾曲状態に固定できるよう にしている。
[0093] なお、図 3 (A)に示した場合の他に、図 3 (B)に示すように、入力指令デバイス 36と して、 4方向（U, D, R, L)の湾曲操作の指令入力を行うパッドスィッチ或いは十字 ノッド 66cにより形成したものでも良い。
[0094] 図 4は、湾曲制御装置 3と HMI (PC) 53との RS232Cによる通信によるデータの流 れを示し、 HMI (PC) 53により、図 5に示すように湾曲制御を行うことができる。
[0095] 監視 CPU56は、 HMI (PC) 53からの指示データをメイン CPU55に伝え状態を監 視する、すなわち、データの監視に専念し、状態遷移が生じたときに操作者に警告 等の情報伝達を行なう処理を行うための CPUである。
[0096] 図 5 (A)に示すように表示画面の右上の通信の接続ボタンを押すと、図 4の HMI ( PC) 53から接続要求のコマンドが湾曲制御装置 3の監視 CPU56に送信され、通信 が確立されることになる。また、 HMI (PC) 53から湾曲の動作モードとして、例えば自 動モード等を選択すると、その情報が監視 CPU56を経て、共有データを構成するデ ュアルポート RAM (DPRAMと略記） 68の通信エリアに格納され、そのコマンドデー タはメイン CPU55により読み取られる。
[0097] そして、メイン CPU55は、 DPRAM68のシステム状態およびその他のデータの格 納エリアから、対応するデータを監視 CPU56を経て HMI (PC) 53に送信する。そし て、 HMI (PC) 53の表示面は、自動モードの場合には図 5 (A)、手動モードの場合 には図 5 (B)のような表示となる。
[0098] そして、図 5 (A)、図 5 (B)に示すように湾曲制御の状態表示 (ステータス、サーボ、 モニタ)、後述するファイル保存、計測等行うことができる。
[0099] また、この HMI (PC) 53から各種のパラメータの変更設定を行うこともできる。
[0100] 図 6は、本実施形態における MCU基板 44による湾曲制御機能の全体を示す。 UI パネル 47等力もなる操作パネル 71により、ユーザは、ノラメータの設定を変えたり、 エラー解除、非常停止等のスィッチ操作等を行うことができ、外部機器インタフェース
72を介してシステム制御部 73に操作入力をすることができる。
[0101] なお、操作パネル 71としては、 UIパネル 47の他に、 PCのタツチパネル付きのモ- タを用いることちでさる。
[0102] 外部機器インタフェース 72は、システム制御部 73と双方向のインタフェースと、 SR AMカード 48等の不揮発性で電気的に書き換え可能なメモリカードに対するインタフ エースと、を備え、さらに、イーサネット (登録商標） 74を介して外部と通信を行う通信 処理の機能も備えている。
[0103] 外部機器インタフェース 72と接続されるシステム制御部 73は、起動時に読み込ん だデータを共用データ 75として保持し、この共用データ 75を参照して初期化処理 76 と、操作入力部 31からの各種のスィッチ操作の状態及び湾曲機構部 25からの入出 力処理 77と、操作入力部 31からの指示操作を検出してモータ 27の動作指令を行う 動作指令生成処理 78と、この動作指令によるモータ 27の湾曲制御の処理を行う湾 曲制御処理 79と、監視 CPU56による異常状態の監視処理 80と、を行う。
[0104] 動作指令生成処理 78は、操作入力部 31のジョイスティック 36a等の入力指令デバ イス 36の指令値を読み込む処理を行なう。操作部入力制御部 81は、操作部からの データを動作指令精製処理部 78に受け渡すためのデータを生成処理する。加えて 、操作部 12のカ覚フィードバック制御を行なうための処理を行なう構成になっている 。これは、湾曲制御処理のためのサーボ処理とカ覚制御のためのサーボ処理とを区 別するためである。
[0105] そして、生成処理されたデータを湾曲制御処理 79に引き渡し、湾曲制御処理 79と して、サーボドライノく 45を介してモータ 27をサーボ制御する。その際、エンコーダ 35 ,ポテンショメータ 34の検出情報を利用する。また、たるみセンサ 61による検出情報 を利用して、後述する動的パラメータの設定も行えるようにして 、る。
[0106] また、異常監視処理 80としては、ハードウェア上の異常となるハード異常 80aとソフ トウエア上の異常としてのソフト異常 80bとを監視すると共に、非常停止スィッチによる 非常停止 80cの監視処理も行う。
[0107] 上記構成による主要な機能は、図 7に示すようになつている。
[0108] 図 7においては、湾曲の機能、送気送水 Z吸引の機能、シリアル通信操作部、その 他の操作方法'機能におけるモードと内容が記載してある。
[0109] 例えば湾曲の機能項目では、そのモードとして、位置指令のモード、速度指令のモ ード、湾曲部を中立位置に自動復帰させるモード、湾曲フリーのモード等がある。
[oiio] また、送気送水 Z吸引の機能としては、操作入力部による送気、送水操作のモード 、及び吸引操作のモードとがある。
[0111] また、シリアル通信操作部の機能には、接続、通信速度、通信周期、バリエーション 対応のモードがある。
[0112] また、その他の操作方法'機能におけるモードとしては、システム立ち上げ '立ち下 げシーケンス、システム状態表示、スコープスィッチ、非常停止ボタン、解除ボタン、 手動モード等がある。
[0113] 図 8は、システム機能を示し、このシステム機能には、システムパラメータ設定 '変更 、メンテナンスフリー、データ口ギング、システム監視、インタロック、 RAS、キヤリブレ ーシヨン、ソフトウェアダウンロードの各モード及びその内容を示して!/、る。
[0114] 図 9は、異常処理 (エラー処理)の各タスクを列挙し、また、その異常 (エラー）のレ ベル (度合い)をワーニング (警告)、緊急停止、非常停止の 3段階に分けて検出及び エラー処理して 、ることを示して 、る。 [0115] この場合、ハードウェアの異常の場合には、非常停止する処理を行い、ソフトウェア 上での異常においては、その異常の度合いに応じた処理を行うようにしている。併せ て、湾曲制御装置 3では、異常処理 (各タスク）とエラーレベルは、図 9の通り一意で はなぐ任意に設定を行える構成となっている。
[0116] 図 10は、図 6におけるシステム制御部 73の処理をメイン CPU55と監視 CPU56と の関係で示しており、 DPRAM68を共用データとしてメイン CPU55と監視 CPU56と は共有して、それぞれの処理を行うようにしている。
[0117] 併せて、制御装置 3では異常処理 (各タスク）とエラーレベルは図 9の通り一意では なぐ任意に設定を行える構成となっている。
[0118] なお、図 10におけるメイン CPU55と監視 CPU56は、図 2におけるメイン CPU55と 監視 CPU56の他にソフトウェアを含めた処理機能ブロックを示すものである。図 10
Figure imgf000020_0001
ヽても同様の表記を用いて!/、る。
[0119] 図 10におけるメイン CPU55側では、予め決められたプログラムに従って、クラッチ
ONZOFF制御や湾曲フリーにする等の湾曲制御に関するシーケンス制御を行なう プログラムコードが搭載されて 、る。
[0120] このシーケンス制御をするため入出力信号、サーボ制御、時間制御、システム制御 の処理が一塊で行われる。また、モーション制御（MCL制御）は、サーボ制御するた めに必要なクラッチ処理、補間方法、速度等の指令を生成する処理部であり、 MCL 制御により動作指令の生成処理が行われる。また、操作入力部制御も行われ、これら の処理データは、メイン CPU55側の SDRAM69aによる共用データで一括管理され る。
[0121] また、時間制御の処理の際には SDRAM69aのデータが使用されると共に、処理さ れたデータは、 DPRAM68にも格納され、監視 CPU56側で監視等に利用される。
[0122] 一方、監視 CPU56側では、 DPRAM68による共用データを取り込んで監視制御 、システム制御、外部通信制御の各処理を行い、エラーの監視を行う。監視の処理の 際には、データを監視側 SDRAM69bに格納して共用データとして一括管理し、必 要に応じて参照する。
[0123] また、外部通信制御により HMI (PC) 53等にデータを出力したり、 HMI (PC) 53か らデータを取り込む。また、 HMI (PC) 53からパラメータの変更の要求コマンドが送ら れた場合には、 DPRAM68を介してメイン CPU55は、パラメータの変更の処理を行
[0124] 図 11は、図 10に示した処理機能の具体例を示すものである。図 11 (A)は、メイン C PU55側を主体にした処理内容を示し、図 11 (B)は、監視 CPU56側を主体にした 処理内容を示す。
[0125] 図 11 (A)では、監視 CPU56は、監視側アプリケーション 82bにより、 DPRAM68 による共用データを取り込んで、エラーの監視処理を行い、監視データを HMI (PC) 53に入出力する。
[0126] 一方、メイン CPU55では、 SDRAM69aに各種の設定パラメータを共用データとし て保持している（後述するように初期化処理の際に、 SRAMカード 48に格納されて いるデータ力 この SDRAM69aに展開され、各種の設定パラメータを保持する）。
[0127] また、インタロック内部コードにはクラッチ OFF等をするためのノイナリの内部コード が内蔵されており、その内部コードは、 SLCインタプリタ (シーケンス制御）により、 M CL制御（モーション SCL制御）で処理可能な言語に翻訳された後、 MCL制御に渡 される。
[0128] この MCL制御により、動作範囲の確認'加減速処理による生成されたモータ駆動 のための指令値を算出する処理が行われ、算出されたモータ指令値を時間制御 (サ ーボ制御)側に出力する。
[0129] また、この MCL制御では、動作範囲や速度のリミット等を算出して、時間制御の処 理に渡すと共に、算出されたデータ等の操作量を SDRAM69aに格納する。時間制 御の処理により、 FPGA59, 60を介してモータ 27のサーボ制御が行われる。
[0130] また、この時間制御の処理に際して、エンコーダ 35の出力信号などが入力され、そ のエンコーダ 35の出力を参照しながらサーボ処理する。
[0131] この時間制御の処理部分は、ディジタル入出力部を経て患者回路 (操作入力部 31 ,湾曲機構部 25)及び UIパネル 47に処理情報を入出力する。ディジタル入出力部 を介して AWSユニット 49の圧力計 P1〜P3等のデータが入力されたり、電磁バルブ 2V1等を制御する信号が出力されたりする。 [0132] 操作入力部制御タスクは、ジョイスティック 36a等の入力指令デバイス 36から RS48 5の通信線を介して送受信ドライバによりその指令値を受け取って DPRAM68に格 納する。この DPRAM68に格納された指令値等の操作量は、サーボ処理の際に参 照される。
[0133] また、このメイン CPU55においては、 FPGA60から発生される FPGA割り込み 90 により、操作入力部制御タスク、 MCL制御、時間制御の各処理がタイマドリブンによ りマルチタスク処理として実行される。
[0134] 具体的には、例えば 3. 3msの操作入力部制御起動メッセージの割り込み処理によ り操作入力部制御タスクが実行され、また 3. 3msの時間制御起動メッセージの割り 込み処理により時間制御の処理が実行され、また 33. 3msの MCL制御起動メッセ ージの割り込み処理により MCL制御の処理が実行される。
[0135] また、図 11 (B)にお!/、ては、監視 CPU56の処理を示す。この場合、メイン CPU55 側はメイン側アプリケーション 82aにより、図 11 (A)の湾曲制御の処理を行っている。
[0136] 一方、監視 CPU56側の comlmgr91aでは、 RS232Cを介して送受信する送受 信ドライバを介して HMI (PC) 53と通信を行う。
[0137] また、 com2mgr91bでは、 RS232Cを介して送受信する送受信ドライバを介してモ ニタ (PC) 51と通信を行い、湾曲状態を表示する。図 12 (A)は、モニタ（PC) 51によ る湾曲状態の表示例を示す。 R (right) L(left) /U (up) D (down)の 4方向の表示面に 、例えばジョイスティック 36aの場合の指令値の位置 (傾斜ラインで示している）と、ス コープ位置 (小丸で示す）と、中央の小丸で示すワイヤテンションの状態が表示され る。
[0138] なお、図 12 (B)は、図 28で後述するキャリブレーションの動作時におけるキヤリブレ ーシヨン表示画面を示す。
[0139] monmgr92では、センサ信号を読み取り、メイン CPU55と共用される DPRAM68 のデータと比較等してエラー監視をする。
[0140] subclock93では、 FPGA割り込み 90により、 UIパネル 47でのサウンドで警告する 処理や、 LEDの点滅等の駆動処理を行う。
[0141] 具体的には、 3. 3msの subclock起動メッセージの割り込みにより、 subclock93は 、 UIパネル 47によりサウンドでの警告等のタスクを行う。また、 subclock93は、 mon mgr起動メッセージの割り込みを発生して、 monmgr92も、センサ信号に対してエラ 一の監視のタスクを行う。
[0142] この場合、 HMI (PC) 53等の外部機器からのデータは、 comlmgr91aなどを経て DPRAM68に格納される力 その際に監視 CPU56は、 comlmgr91aなどにおけ るエラー監視のタスクを行うことが特徴となって 、る。
[0143] 図 13は、図 11 (B)の監視処理をより詳細に示したものである。
[0144] メイン CPU55はインタロック 57を介して監視 CPU56と接続されている。この構成に よれば、メイン'監視 CPU双方力も独立にインタロック指令を出力することが出来るた め、このインタロック 57がエラー検出状態力否かの情報力 図 2に示したインタロック 5
7から監視 CPU56に出力される Di(lビット）の情報が監視 CPU56内のシステム制 御（SYSMGR)の subclock93内に取り込まれる。
[0145] また、この subclock93には、 DPRAM68に設定されている UIパネル 47の入出力 の状態と、 UIパネル 47からの解除スィッチの情報も入力される。
[0146] この subclock93では、これらの状態を監視して、 DPRAM68内に設けた監視エラ 一ステータスエリアに、エラーか否かのステータスデータを格納する。
[0147] また、この subclock93では、 UIパネル 47の入出力の状態のデータを取り込んだり
、監視 CPU56の状態を監視するウォッチドッグタイマ (WDTと略記） 95bにクロックを 出力したり、 UIパネル 47の LED等に状態表示のデータを出力したり、監視処理 (mo nmgr) 92に割り込み起動する信号を出力する。
[0148] また、この subclock93では、エラー検知した場合、システム制御内の sysmgr96に そのデータを出力する。
[0149] また、 monmgr92では、 AWSユニット 49の圧力計、ポテンショメータ 34、たるみセ ンサ 61のセンサ信号を取り込み、その信号を閾値と比較等してエラー力否かを監視 する。そして、初期化完了、エラー検知のデータを sysmgr96に出力する。
[0150] monmgr92では、 SDRAM69bによる共用データに対しても、立ち上げ時に異常 か否かの判断も行う。
[0151」 上 tisysmgr96には、通 f¾ ¾ (commgr)の comlmgr91a、 com2mgr91b»り ノ^ティチェックサム等の通信処理の際のエラー発生した場合のデータも入力される 。図 11 (B)に示したように comlmgr91a、 com2mgr91bは、それぞれ HMI (PC) 5 3、モニタ（PC) 51とシリアル通信インタフェース（SCI) 97a、 97bを介して通信を行う
[0152] また、 comlmgr91a、 com2mgr91bでは、 SDRAM69bのデータを読み込む等 の処理を行う。この SDRAM69bには、 monmgr92による DPRAM処理を介してメイ ン CPU55側力ものデータが格納されたり、メイン CPU55側にデータを送信したりす るのに利用される。
[0153] 上記 sysmgr96では、 subclock93、 monmgr92、 commgr91力らのエラー力否 かのステータスデータを DPRAM68の監視ステータスに格納して、メイン CPU55側 でそのデータにより対応する処理を行えるようにして 、る。
[0154] なお、システム制御における exception (mgr) 99により監視 CPU56が演算時等に おいて演算が行えないゼロ割等の例外のエラーが発生した場合にも、 DPRAM68 の監視エラーステータスに格納する。
[0155] そして、メイン CPU55は、 DPRAM68の監視エラーステータスエリアのデータを読 み込み、対応する処理を行うことになる。
[0156] 図 14 (A)は、図 13の monmgr92による湾曲制御時におけるエラー監視のチェック 処理を示す。
[0157] このエラー監視がスタートすると、チェックルーチン Aからチェックルーチン Gまでの 7個のチェックを行う。この場合、最初のチェックルーチン Aでチェック結果が正常で あると、次のチェックルーチン Bに移る。一方、エラーが検出された場合には、この処 理を終了して、そのエラー内容を DPRAM68の監視エラーステータスに格納する。メ イン CPU55は、そのエラーに対応した処理を行うことになる。
[0158] チェックルーチン B以降も、チェックルーチン Aとチェック内容が異なるのみで同様 のチェックを行う。
[0159] 図 14 (B)は図 14 (A)におけるチェックルーチンのチェック処理の内容を示している 。図 15は、図 14 (A)の処理をブロック線図に示したものである。なお、図 15中では主 にジョイスティック（図中で と略記） 36aが接続された場合で示している力 後 述するようにトラックボール、或 、はポインティングデバイスの場合にも対応して 、る。
[0160] 操作入力部 31のジョイスティック 36aの操作によるシリアルデータは、ジョイステイツ ク 36aの位置の操作量 mと、速度の操作量 mとなる。各操作量 mは、スコープ現在位 置 Pとの差分が演算された後、位置の操作量 mの場合には差分 Ppに感度 Kp、速度 の操作量 mの場合には差分 Ρνに感度 Κνが乗算される。
[0161] なお、位置の場合と速度の場合とで異なる感度 Κρ、 Κνを設定する等して冗長性を 持たせた処理を行うことにより、位置入力指令、速度入力指令それぞれの場合で適 切に対応できるようにしている。また、ジョイスティック 36a以外の入力指令デバイスの 場合にも適切に対応できるようにして 、る。
[0162] その後、位置の場合には、さらにスコープ位置の原点の値 pc (org)と加算されて、 前回の位置指令値 pc_preと共に、 Pcommandに入力される。 pc (org)は、内視鏡湾 曲部とモータ駆動部とがクラッチ切断し、各々の位置の対応が一意に決まらなくなる ため、クラッチ接続毎にオフセット値を加えることで、モータ位置と内視鏡湾曲位置を 一意に設定するためである。
[0163] 一方、速度の場合には、前回の位置指令値 pc_preが加算された後、 Pcommand に入力される。
[0164] Pcommandの出力は、ポテンショ（メータ）電圧力もモータ指令値に変換する変換 係数 Kthが乗算された後、減算器 98を経てサーボアルゴリズムに入力され、このサ 一ボアルゴリズムにより PID制御などを行 、、サーボドライノく 45を経てモータ 27を駆 動する。なお、モータ 27の回転量を検出するエンコーダ 35の出力は、減算器 98によ り減算されてサーボアルゴリズムに入力される。
[0165] なお、この Pcommandには、さらに手動、中立復帰、キャリブレーションのモード情 報が入力され、これらに対応した処理も行えるようにしている。
[0166] また、操作入力部 31の操作入力は、 DPRAM68を経て、さらにシリアルデータとし て比較器 (コンパレータ) C_Dの一方の入力端に入力される。
[0167] また、ジョイスティック 36aの位置の操作量 mは、 DPRAM68を介して比較器 C— D の他方の入力端に接続される。そして、この比較器 C—Dによりジョイスティック 36aの シリアルデータと位置或いは速度の操作量 mに変換後のデータが一致する力否かの 比較が行われる。
[0168] また、比較器 C—Dの他方の入力端は、比較データを各々同じスケールに変換す る変換変換処理部 (f 0で略記)を経て比較器 C—Eの一方の入力端に接続され、こ の比較器 C—Eの他方の入力端には、変換係数 Kthの乗算処理が行われたモータ 指令値が入力される。そして、比較器 C— Eにより、入力ソースとモータ指令値の関係 力 Sチェックされる。
[0169] また、比較器 C—Eの他方の入力端は、比較データを各々同じスケール '次元に変 換する変換変換処理部 (f 0で略記)を経て比較器 C—Fの一方の入力端に接続され 、この比較器 C—Fの他方の入力端には、減算器 98に入力されるモータ指令値が D PRAM68を介して入力される。そして、この比較器 C— Fにより、図 15の 1点鎖線で 示すように MCLMGR側と TIMCTL側とでモータ指令値の関係をチェックする。
[0170] また、この比較器 C—Fの他方の入力端は、比較データを各々同じスケール '次元 に変換する変換変換処理部 (f 0で略記)を経て比較器 C—Gの一方の入力端に接 続され、この比較器 C—Gの他方の入力端には、エンコーダ 35の出力が DPRAM6 8を介して入力される。そして、この比較器 C— Gにより、モータ指令値とエンコーダ値 の関係をチェックする。
[0171] また、この比較器 C—Gの他方の入力端は、比較データを各々同じスケール '次元 に変換する変換変換処理部 (f 0で略記)を経て比較器 C—Cの一方の入力端に接 続され、この比較器 C—Cの他方の入力端には、ポテンショメータ 34の出力が DPRA M68を介して入力される。そして、この比較器 C—ひこより、エンコーダ値とポテンショ 値の関係をチェックする。
[0172] また、この比較器 C—Cの他方の入力端は、比較器 C—Bの一方の入力端に接続さ れ、この比較器 C—Bの他方の入力端には、ポテンショメータ 34の出力信号が入力さ れる。そして、この比較器 C— Bにより、メイン側と監視側とで同一センサ値が一致す るかをチェックする。
[0173] このように比較器 C— D、 C— E、 C— F、 C— G、 C— C、 C—Bは、図 14 (A)のチェ ックルーチン D、 E、 F、 G、 C、 Bのチェックをそれぞれブロック線図的に行う様子を示 す。 [0174] また、図 15に示すように差分 Pvに感度 Kvが乗算された信号は、ポテンショ速度の checck&クランプ処理がされる。また、原点の値 pc (org)が加算された信号も、前回 の原点の値 pc (org)と減算されて、ポテンショ速度のチェック &クランプ処理がされる
[0175] また、 Pcommmandの出力から、ポテンショ位置（論理上の位置）がチェックされる 。また、ポテンショメータ 34の出力により、ポテンショ位置（実際の位置）がチェックさ れる。
[0176] ポテンショ位置には論理上の位置と実務の位置とがある力 後述する様に操作手 段には指令がジョイスティックの様に指令が有限のものと、トラックボールなどの指令 が無限のものがある。このため、操作部位置とポテンショ位置との整合性を計算させ るために必要な情報として、ポテンショ（論理上の位置）を設けて!/、る。
[0177] さらにサーボドライバ 45への入力信号により、モータ速度がチェックされるようにな つている。
[0178] 図 16 (A)は、ジョイスティック 36aを用いた場合における図 15における操作入力部 31から係数 Kthを経てモータ指令値を出力する部分までの処理内容を示す。また、 図 17 (A)及び図 18 (A)は、ジョイスティック 36aの代わりにポインティングデバイス及 びトラックボールをそれぞれ用いた場合における同じ部分での処理内容を示す。な お、図 16 (A)、図 17 (A)及び図 18 (A)は、起動コマンド後に周期的に行われる周 期コマンド時の処理内容である。
[0179] これらの処理を行う場合、スコープ IDの情報を利用することにより、入力指令デバイ ス 36として湾曲制御装置 3に実際に接続されているスコープ 2に採用されているもの に対応した処理を行うことができるようにして 、る。
[0180] 図 16 (A)〖こ示すように、最初のステップ S1においてメイン CPU55は、ポテンショメ ータ 34の検出値力 スコープ現在位置の取り込み処理を行う。つまり、図 16 (C)に 示すようにスコープ部ポジション現在位置 pを取り込む。次のステップ S2にお!/、てメイ ン CPU55は、ジョイスティック 36aによる位置指令の操作量 mを取り込む。
[0181] この操作量 mは、図 16 (B)に示すように 10Vから + 10Vまでの値を例えば 12ビ ット量で表したものである。 [0182] 次のステップ S3においてメイン CPU55は、操作量リミット処理を施す。図 16 (B)に 示すように下限側の操作量リミット (min)力も上限側の操作量リミット (max)までに制 限する処理を行う。
[0183] 次のステップ S4においてメイン CPU55は、 pti計算、つまり操作量 mに感度を掛け た値を、図 16 (B)に示すように計算する。
[0184] ここで、感度とは位置司令と速度指令など指令入力タイプにより操作感覚が異なる ために設定するパラメータである。これにより、指令モード切替毎に湾曲制御装置 3 に設定されている幾つかのパラメータを再設定することなぐ感度パラメータのみを設 定すれば対応できるパラメータである（Pcommandへ入力する前にパラメータを設け ることで、 Pcommand力もモータ指令生成までのパラメータを統一することが出来る）
[0185] そして、図 16 (B)に示すように操作量論理座標系（pti)に変換する。
[0186] 次のステップ S5においてメイン CPU55は、 pc計算、つまり図 16 (B)に示すスコー プ部ポテンショ指令値 pcを計算する処理を行う。
[0187] つまり、図 16 (B)に示すよう〖こ pc=pre— pc+Kp X (pti— pre— pti)を計算する。
ここで、例えば pre— pc、 pre— ptiは、図 16 (C)に示すようにスコープ部ポジション及 び操作量に感度を掛けた値の前回指令値をそれぞれ示す。
[0188] 次のステップ S6においてメイン CPU55は、ステップ S5の処理に対してリミット処理
、つまり pcリミット処理を施す。このようにリミット処理が施されたスコープ部ポテンショ 指令値 pcに対して、ステップ S7においてメイン CPU55は、 th計算、つまりモータ指 令値 thを計算する処理を行う。
[0189] つまり、図 16 (B)に示すょぅに^= _1 1+1¾11 （pc— pre_pc)を計算する。
[0190] このモータ指令値 thを計算後、ステップ S8においてメイン CPU55は、速度制限処 理を行う。具体的には、前回との差分値 A thが max速度 X感度を超えた場合には、 速度制限を掛ける。
[0191] その後、 max速度 X感度カゝら算出される操作量の差分値 A mを使用してステップ S 4に戻り、再計算する。
[0192] これは、指令値と実際にモータ 27が動作する量を一致させるために再計算するた めであり、例えば、動作範囲を超えた指令値が発生した場合でも実際に動く量と操作 部とがー意に対応させるためである。
[0193] このようにして算出されたモータ指令値 thに対してさらにステップ S9のソフトウェアリ ミット処理を施した後、図 15の減算器 98側に出力する。
[0194] 図 17 (A)は、ジョイスティック 36aの代わりにポインティングデバイスを用いた場合の 処理を示す。ステップ S1から S3までは、図 14 (A)と同様にスコープ現在位置取り込 み、操作量取り込み、操作量リミット処理を行う。
[0195] 次のステップ S11においてメイン CPU55は、不感帯処理を行う。つまり、ポインティ ングデバイスにおいては、感圧センサを用いているため、ポインティングデバイスに対 する操作に対して、適切な操作出力が得られるように不感帯を設けている。
[0196] これは、ポインティングデバイスの様に位置ではなぐ操作力量による指令形態を有 する操作系においては、操作者の操作量が直に反映しやすぐ急激な指令動作を防 ぐために不感帯を設けて 、る。
[0197] このため、この不感帯を考慮した操作量 mを算出する処理を行う。
[0198] つまり、図 17 (B)に示すように操作入力量 miに対して、操作量 mを m=pre— m+
(原点— mi) X感度として、不感帯 (原点— mi)を取り除く処理を行っている。
[0199] この不感帯処理の後に、図 16 (A)の場合と同様にステップ S4〜S7を行い、さらに ステップ S8を行わないでステップ S9のソフトウェアリミット処理を行う。これらの処理は 図 16の場合と同様であるので、その説明を省略する。
[0200] 図 18 (A)は、ジョイスティック 36aの代わりにトラックボールを用いた場合の処理を 示す。ステップ S1から S2までは、図 16 (A)と同様にスコープ現在位置取り込み、操 作量取り込みの処理を行う。
[0201] 次に、ステップ S4からステップ S7の処理及びステップ S9の処理を行う。これらの処 理は図 17 (A)のポインティングデバイスの場合と同様である。
[0202] このように本実施形態では、入力指令デバイス 36として、ジョイスティック 36a、ボイ ンティングデバイス、トラックボールのいずれを用いた場合にも、それらに適切に対応 した湾曲駆動制御を行うことができるようにして 、る。
[0203] 次に図 19から図 22を用いて各種の異常発生に対する処理内容を具体的に説明 する。なお、図 19中の番号（1)〜（3)は異常 (エラー)発生や処理の順序を示す。な お、他の図 20〜図 22においても同様である。これらは、湾曲制御装置 3の内部で発 生したエラーに対する処理内容を示す。
[0204] 図 19は、例外発生時における処理の内容を示す。監視 CPU56内における comm mgr91、 monmgr92、 subclock93、 sysgrm96では、それぞれ演算処理を行うの で、その演算処理において、例外が発生すると、その情報は、 exception99におい て検出される。
[0205] そして、 exception99により検出された例外発生のエラーの情報は、インタロック 5 7に入力され、インタロック 57は、そのエラーの発生に対応して、非常停止のコマンド を発生する。なお、インタロック 57は、図 35にて後述するように各種の異常をノヽード ウェア的及びソゥトウエア的に検出して、非常停止させる出力を出す他に、サーボドラ ィバ等の主電源の ON、サーボ ON、クラッチ ONを禁止する（つまり ONZOFF制御 する)。
[0206] また、 exception99を介して例外発生の情報は、 DPRAM68の監視エラーステー タスエリアに格納されると共に、 UIパネル 47にその情報が送られ、 UIパネル 47でそ の異常を表示する。
[0207] 図 20は、メイン CPU55側で発生したエラーに対する処理を示す。メイン CPU55側 でエラーが発生すると、そのエラーの情報は、 DPRAM68における LED (表示用） 情報、エラーコード、エラーセベリティの各エリアに格納される。
[0208] ここで、エラーセベリティは、 0が正常、 1が警告、 2が緊急停止、 3が非常停止に相 当し、番号が大きい程、エラーの度合いが高いことを示す。
[0209] これらのエラー情報は、 subclock93により読み出されて、 UIパネル 47において、 そのエラー表示などがされる。
[0210] また、これらのエラー情報は、 commmgr91aにより、 HMI (PC) 53に送信され、 H MI (PC) 53の表示面にそのエラー情報が表示される。
[0211] このように本実施形態では、正常な状態からエラー発生状態までを監視する状態 検出機能を有すると共に、エラーが発生した場合にはそのエラーの度合いを検出し て、そのエラーの度合いを表示する機能を有する。勿論、正常な状態の場合も表示 する。
[0212] 図 21は、監視 CPU56側のソフトウェアエラーにおけるオペレーショナルシステム（
OSと略記）のコールエラー発生時の処理を示す。
[0213] 監視 CPU56における commgrl91a、 monmgr92、 subclock93、 sysmgr96は、 それぞれソフトウェアを実行しており、エラーが発生すると、各エラーは sysmgr96に 通知される。
[0214] すると、 sysmgr96は、エラーの情報をインタロック 57に通知し、インタロック 57は、 非常停止の動作をする。また、 sysmgr96は、そのエラーの情報を DPRAM68の監 視エラーステータスエリアに格納する。
[0215] すると、メイン CPU55は、この監視エラーステータスエリアのエラーを読み込み、 D PRAM68における LED (表示用）情報、エラーコード、エラーセベリティの各エリア に格納する。
[0216] これらのエラー情報は、 subclock93により読み出されて、 UIパネル 47において、 そのエラー表示などがされる。
[0217] この後は、図 20の場合と同様に、これらのエラー情報は、 commmgr91aにより、 H MI (PC) 53に送信され、 HMI (PC) 53の表示面にそのエラー情報が表示される。
[0218] 図 22は、インタロック 57によるハードウェア的などで検出されたエラー発生時の処 理を示す。
[0219] インタロック 57により、断線等のエラーが検出されると、その情報は、メイン CPU55 を介して DPRAM68における LED (表示用）情報、エラーコード、エラーセベリティの 各エリアに格納される。
[0220] これらのエラー情報は、 subclock93により読み出されて、 UIパネル 47において、 そのエラー表示などがされる。
[0221] また、これらのエラー情報は、 commmgr91aにより、 HMI (PC) 53に送信され、 H
MI (PC) 53の表示面にそのエラー情報が表示される。
[0222] 図 23は、湾曲制御装置 3の立ち上げ時から終了時の処理内容を示す。この場合、 図 23の左側は、 UIパネル 47でのシステム起動状態を示す LEDの点灯内容を示す [0223] 湾曲制御装置 3を内視鏡 2等と接続して、ステップ S31に示すように湾曲制御装置 3における MCU基板 44の主電源を ONにする。すると、ステップ S32に示すように、 メイン CPU55は、システムチェック及び初期化の処理を開始する。また、監視 CPU5 6も初期化の処理を開始する。この時、 UIパネル 47の LEDは、消灯状態から黄色で 点灯する。この場合、例えば緑と赤の LEDを同時に点灯させて、黄色で点灯するよう にしても良い。
[0224] ステップ S32のシステムチェック及び初期化の処理が終了して、メイン CPU55と監 視 CPU56とが双方とも正常であると、ステップ S33のシステムレディの状態となり、 L EDは緑色で点灯する状態となる。
[0225] ステップ S33のシステムレディの後に、ステップ S34に示すように内視鏡 2の湾曲部 16を湾曲させることができる湾曲の動作モードとなり、モード切替スィッチにより、自 動モード、手動モード、スタンバイモードを選択してその選択したモードで湾曲制御 を行うことができる。
[0226] なお、本実施形態では、モード切替スィッチは、例えば図 1の操作部 12に設けたモ ード切替スィッチ 40でも良いし、図 5 (A)及び図 5 (B)に示すように HMI (PC) 53に 設けたものでも良い。図 5では、スタンバイモードを選択できないが、選択できるように しても良い。また、この他に湾曲制御装置 3のパネル等にモード切替スィッチを設け るようにしても良い。
[0227] 自動モード、手動モード、スタンバイモードは、図 22に示すように相互に切り替える ことができる。
[0228] 自動モードは、内視鏡 2の操作入力部 31に設けられたジョイスティック 36a等の湾 曲操作による指令値により湾曲部 16を湾曲させる標準動作モードである。手動モー ドは、 HMI (PC) 53により、 HMI (PC) 53上の R (右）、 L (左）、 U (上）、 D (下）と各湾 曲方向に対応したボタンを押下する事で操作者の手動により湾曲を独立して操作し たり、湾曲速度を変更設定したり、送気送水 Z吸引の設定などをすることもできる湾 曲制御の動作モードである。
[0229] また、スタンバイモードは、 自動モード或いは手動モードにおいて、湾曲機構部 25 におけるモータ 27などの可動部の動きを一時的に停止して、自動モード或いは手動 モードで速やかに湾曲させる状態に復帰させることができる待機状態のモードである
[0230] そして、自動モード、或いは手動モードにより、湾曲制御を行い、内視鏡検査を行 つた後、湾曲制御を終了する場合には、ステップ S35に示すように、 MCU基板 44の 主電源を OFFにすると LEDは消灯して、通常運転シーケンスが終了することになる
[0231] 図 25は、図 23の通常運転シーケンスにおけるワーニングの発生及びその発生を 解消する場合の動作を示す。
[0232] 図 23で説明したようにしてステップ S34の動作モードにおいて、操作を行っている と、ワーニング (警告）が発生する場合があり、このワーニングが発生するとワーニング 処理 111が行われ、 UIパネル 47においてワーニングが発生したことが表示される。
[0233] 従って、 UIパネル 47の解除スィッチにより解除操作をするとワーニング表示の消去 の処理が行われ、ワーニングのない動作モードに復旧させることができる。
[0234] 図 26は復旧ができない非常停止が発生した場合とその発生に対する処理の動作 を示す。図 26に示すように、ステップ S32のシステムチェック及び初期化の処理、或 いはステップ S34の動作モードにおいて、復旧できない異常が発生する場合があり、 異常が発生すると異常処理 112が行われる。
[0235] 異常処理 112として LEDにより赤色の点灯とエラーコードによる表示が行われるが
、解除スィッチでは復旧できないので、図 26に示すように主電源を OFFにした後、再 び主電源を ONにして復旧させることになる。
[0236] 図 27は、緊急停止の発生とその発生に対する対処の動作を示す。図 27に示すよう にステップ S34の動作モードにおいて、復旧可能な異常（緊急停止）が発生する場 合がある。この異常は、サーボ偏差の異常、湾曲の動作範囲力も外れたような異常の ように復旧が可能な場合である。
[0237] この異常が発生した場合には、異常処理 113として手動モードに変更した後、この 手動モードで湾曲の動作範囲内に変更するなどして、その異常を解除することにより
、通常の動作モードに復旧させることができる。
[0238] 図 28はキャリブレーションの動作シーケンスを示す。また、右側の部分には、キヤリ ブレーシヨン状態に対応する LEDの点灯状態を示す。
[0239] ステップ S32のシステムチェック及び初期化の時に、キャリブレーションデータの読 み出しの処理が行われる。つまり、接続された内視鏡 2の場合における R, L, U, D の湾曲範囲や湾曲速度などのキャリブレーションデータの読み出しが行われる。この 場合、キャリブレーション状態を示す LEDは緑色で点灯する。
[0240] また、ステップ S34の動作モード (通常運用）時の動作が開始する。そして、キヤリブ レーシヨンを行う場合には、ステップ S41に示すようにキャリブレーションスィッチを O
Nにする。
[0241] 具体的には、 HMI (PC) 53において、図 10 (B)の中央付近に配置されたキヤリブ レーシヨンのタグを選択することにより、この図 10 (B)に示すキャリブレーション表示 画面となり、開始ボタンを押してキャリブレーションを開始する。
[0242] この状態では、湾曲のサーボが ON、クラッチが ONに設定されて、ステップ S42に 示すように湾曲部 16を低速で RZL、 UZD方向に繰り返し湾曲する。この場合、キ ヤリブレーシヨン状態を示す LEDは黄色で点灯する。
[0243] その際、サーボドライバ 45の入出力ゲインを一定にして、操作入力部 31側のジョイ スティック 36aの操作量に対して実際のモータ 27の回転量等、実際のキヤリブレーシ ヨンデータを取り込む。
[0244] そして、ステップ S43に示すように、取り込んだキャリブレーションデータを記憶し、 システムチェック及び初期化時に読み出したキャリブレーションデータを補正する。そ して、このキャリブレーションのシーケンスを終了する。すると、キャリブレーション状態 を示す LEDは緑色で点灯する。
[0245] このようにキャリブレーションを行うことにより、繰り返しの湾曲操作により、操作入力 部 31側での操作に対して、湾曲部 16側での実際の湾曲量との間にずれが発生した ような場合にも、両者のずれを解消することができる。
[0246] 具体的に説明すると、湾曲操作を長期にわたり繰り返し行うと、操作入力部 31側に おいて、例えばジョイスティック 36aを、例えば U方向の可動範囲のリミットまで、傾倒 する操作を行っても、湾曲部 16がそのリミットに対応した湾曲角まで湾曲しなくなるこ とが発生する力 このような場合においてもキャリブレーションを行うことにより、初期 の設定状態に復帰させることができる。
[0247] 図 29は、メイン CPU55及び監視 CPU56とを含めた場合での立ち上げ手順と立ち 下げ手順のシーケンスを示す。このシーケンスにおいて、以下に説明するようにメイン
CPU55及び監視 CPU56とが初期化を正常に終了した場合には、一時、緊急停止 状態に設定されることが特徴となっている。
[0248] MCU基板 44 (の CPUボード）における主電源が ONにされると、メイン CPU55の メイン POWER (メイン側電源）が ON及び監視 CPU56の監視 POWER (監視側電 源）が ONになる。
[0249] すると、ステップ S51a、 5 lbに示すように、メイン CPU55側では OSが起動すると共 に、監視 CPU56側でも OSが起動し、両者はそれぞれ初期化の処理をノヽンドシェ一 クで行う。
[0250] 具体的には、メイン CPU55側の OSが起動し、さらにアプリケーションタスクを起動 した後、 DPRAM68の所定のエリアのクリア、 SDRAM69aの共用データエリアのク リア、 SRAMカード 48からの共用データのリードを行う。
[0251] その後、メイン CPU55は、メイン側の共用データのロード完了の通知を DPRAM6
8のエリアを介してハンドシェークで監視 CPU56側に通知すると共に、メイン CPU55 側の初期化処理を開始する。
[0252] 監視 CPU56は、メイン側の共用データのロード完了の通知を受けて、監視側の初 期化処理の開始をメイン CPU55側に通知して、監視 CPU56は初期化処理を行う。
[0253] そして、監視 CPUは、初期化処理を終了すると、メイン CPU55に監視 CPU56側 の初期化処理終了の通知をする。
[0254] このようにして、メイン CPU55側及び監視 CPU56側とも初期化の処理が正常に終 了すると、ステップ S52の緊急停止状態になり、メイン CPU55側は、ステップ S53aの 緊急停止解除待ちとなる。
[0255] これは、操作者が操作を意図して開始するために解除させる解除 SWの指令があつ た運用を可能にするために緊急停止状態としている (運用安全上、湾曲制御装置 3 の電源立ち上げが行われるやいなや操作部力もの湾曲動作可能な状態にはしない
。）本実施形態では緊急停止解除待ちのステップを示しているが、緊急停止解除待 ちにしな!/、ことも設定可能である。
[0256] このステップ S53aの緊急停止解除待ちの状態において、 UIパネル 47の解除スィ ツチを操作することにより、この緊急停止の状態が解除され、緊急停止解除待ちの状 態力も次のステップ S54aの湾曲制御の動作等を行う運用の状態に移る。なお、監視 CPU56側は、緊急停止状態が解除された後、ステップ S54bの（監視の）運用の処 理に移る。
[0257] メイン CPU55側では、運用の処理の後、メイン CPU55は、ステップ S55aの運用終 了かの判断を行い、終了でない場合には運用の処理に戻り、運用終了の操作が行 われた場合には、ステップ S56aの終了準備の処理を行う。
[0258] そして、データの保存等の終了準備の処理を行った後、ステップ S57の MCU基板 44の電源 OFFとなる。一方、監視 CPU56側は、運用の処理の後、ステップ S57の MCU基板 44の主電源 OFFとなる。
[0259] 図 30は、電磁クラッチ 30を ON, OFFする動作のタイミングを示すもので、図 30 (A )は、電磁クラッチ 30を OFFから ONにする場合、図 30 (B)は、 ONから OFFにする タイミングを示す。なお、両図とも太い実線より上側が指令値、下側は実際の動作を 示す。なお、番号（1)〜（5)は時間的に動作する順序を示す。
[0260] 図 30 (A)に示すように MCU基板 44側力も湾曲機構部 25のモータ 27に対してサ ーボ ONの指令が出されると、短い時間遅延 Taまでの間に、モータ 27にはサーボド ライバ 45からサーボ駆動信号が供給されてサーボ ONの状態となる。
[0261] また上記時間遅延 Taの後、 MCU基板 44側から電磁クラッチ 30に対してクラッチ O Nの指令が出される。この指令から遅延時間 Tbの後に、 MCU基板 44側からサーボ ドライバ 45にコマンドが送出されるようになる。この場合、遅延時間 Tbが経過するより 前に、電磁クラッチ 30は接続状態となる。
[0262] これにより、モータに駆動のためのエネルギーを供給する際に生じる振動発生など の不要なノイズを内視鏡に伝達することなく運転状態に移行することが出来る。
[0263] 一方、電磁クラッチ 30を ONから OFFにする場合には、図 30 (B)に示すように、 M CU基板 44側からコマンド終了、クラッチ OFF指令、サーボ OFF指令が殆ど同時に 出力される。すると、電磁クラッチ 30は短い時間の後、切断状態になる。 [0264] このようにサーボ ONした後にクラッチ ONの指令を出すような制御を行うことにより、 湾曲部 16を湾曲させるモータ 27を、スムーズにサーボ駆動させることができる状態 に設定できるようになる。
[0265] 図 31は、 SRAMカード 48に格納されている設定パラメータを展開する動作や使用 、変更及び記憶などの動作を示す。この図 31の場合は、 1回の内視鏡検査中におい ては、時間的な変化が少ない或いは殆ど変更する必要が無い静的な設定パラメータ の場合に対する動作例である。また、換言すると、 SRAMカード 48にリードオンリで 格納されている設定パラメータに対する設定パラメータの展開、使用、変更、記憶の 動作を示す。但し、記憶の場合には、ライトを行う。なお、図中の番号は、動作順を示 している。
[0266] これに対して、図 33においては、 1回の内視鏡検査中において時間的に変化し易 い、或いは時間的に変更すべき動的な設定パラメータの場合を説明する。換言する と、リード Zライトされる設定パラメータの展開、使用、変更、記憶の動作を示す。
[0267] 図 31 (A)は、初期化の処理の際に行われる設定パラメータの展開の動作例を示す 。図 31 (A)に示すように初期化の際にメイン CPU55は、 SRAMカード 48に格納さ れている図 32に示すような操作部固有パラメータファイル、スコープ固有パラメ一タフ アイル、 AWSパラメータファイルを DPRAM68 (のシステムパラメータエリア）に展開 する。
[0268] この場合、メイン CPU55は、最初に操作部 ID、スコープ IDを読み込み、その読み 込んだ操作部 IDやスコープ IDに対応した（固有となる）操作部固有パラメータ、スコ ープ固有パラメータ等を SRAMカード 48から読み出すことになる。
[0269] このようにして、内視鏡検査時に使用されるスコープ 2の種類などが異なる場合に おいても、メイン CPU55は、そのスコープ 2に適した固有のパラメータを SRAMカー ド 48から読み出し、 DPRAM68に展開する。
[0270] また、図 31 (A)に示すように、次にこの DPRAM68に展開した各種の設定パラメ ータを、メイン CPU55は、これとデータバスで接続された SDRAM69aにコピーする
[0271] 図 31 (B)は、設定パラメータの使用の動作、つまり通常動作を示す。メイン CPU55 側において、設定パラメータを使用する場合には、このメイン CPU55は、 SDRAM6 9aにアクセスして、この SDRAM69aから設定パラメータを読み出す。
[0272] 一方、監視 CPU56側において、設定パラメータを使用する場合には、この監視 CP U56は、 DPRAM68にアクセスして、この DPRAM68から設定パラメータを読み出 す。
[0273] 図 31 (C)は、設定パラメータを変更する場合の動作を示す。この場合には、ユーザ は、 HMI (PC) 53を操作して、この HMI (PC) 53を介して監視 CPU56に対して湾 曲の動作範囲を変更する等、設定パラメータの変更要求の設定パラメータを送る。
[0274] すると、監視 CPU56は、その変更要求の設定パラメータにより DPRAM68に格納 されている変更前の対応する設定パラメータを変更する。その後、メイン CPU55は、 変更された設定パラメータを DPRAM68から SDRAM69aにコピー（上書き）して、 変更前の対応する設定パラメータを変更する。
[0275] 本実施形態における設定パラメータとしては、図 32等で説明するように、操作部固 有パラメータ、スコープ固有パラメータ、 AWSパラメータ、ユーザ設定パラメータ、サ ーボ調整パラメータ等がある。
[0276] 図 31 (C)では、湾曲制御装置 3に外部インターフェースを介して接続される HMI ( PC) 53により、設定パラメータを変更設定できることを示している力 この他に例えば 湾曲制御装置 3の UIパネル 47等に設定パラメータを変更設定できる操作手段を設 けるようにしても良い。
[0277] 図 31 (D)は、設定パラメータの記憶の動作を示す。設定パラメータを変更した場合 には、そのままでは電源を OFFにした場合には、保存されないので、設定パラメータ を変更して、その変更した設定パラメータにより次回にも使用したいと望むような場合 には、 HMI (PC) 53を操作して、この HMI (PC) 53から、監視 CPU56に設定パラメ ータの記憶要求のコマンドを送る。
[0278] すると、監視 CPU56は、その設定パラメータの記憶要求のコマンドをメイン CPU55 に送る。メイン CPU55は、設定パラメータの記憶要求のコマンドを受けて、要求され た設定パラメータのファイルを DPRAM68から SRAMカード 48にコピー（上書き）す る。 [0279] この SRAMカード 48は、不揮発性であるので、電源 OFF時にも保持され、次回に は、変更された設定パラメータで使用することができる。
[0280] 図 32は、 SRAMカード 48に格納されている各種の設定パラメータ及びそれらの設 定パラメータが DPRAM68や SDRAM69aにコピーされる動作を示す。
[0281] 図 32に示すように SRAMカード 48には、操作部固有パラメータ（ファイル）と、スコ ープ固有パラメータ (ファイル）と、 AWSパラメータ (ファイル）とが格納されており、そ の他にユーザ設定用パラメータ（ファイル）と、サーボ調整用パラメータ (ファイル）とが 格納されている。
[0282] 操作部固有パラメータは、操作部毎に設定されたパラメータで、操作部毎に ID番 号が割り当てられている。また、湾曲制御装置 3でサポートしている操作部の数だけ 用意されている。
[0283] 具体的には操作部固有パラメータとしては、操作部 ID、操作部 16に設けてあるジョ ィスティック 36a、トラックボール、ポインティングデバイスの情報に関する操作 (入力） 部名称、その操作入力部力 RLZUD方向に湾曲させる操作範囲の最大値、最小 値、不感帯、感度、カ覚フィードバック用特性等である。
[0284] また、スコープ固有パラメータは、スコープ 2毎に設定されているパラメータで、スコ ープ 2毎に ID番号が割り当てられている。また、湾曲制御装置 3でサポートしているス コープ 2の数だけ用意されて!、る。
[0285] 具体的にはスコープ固有パラメータとしては、スコープ 、スコープ 2の動作範囲（ 湾曲機構部 25を構成するモータ 27の動作符号、最高速度等の特性、エンコーダ 35 の特性、ポテンショメータ 34の特性、モータ 27のサーボ系のループゲイン等の特性） 等である。
[0286] また AWS設定パラメータは、シーケンス毎に設定されたパラメータであり、シーケン ス毎に、 ID番号が割り当てられている。また、湾曲制御装置 3でサポートしているシー ケンスの数だけ用意されている。
[0287] ユーザ設定用パラメータは、上記以外で設定すべきパラメータである。具体的には 、クラッチ ON、 OFFの待ち時間、サーボ ON、 OFFの待ち時間、手動速度、計測デ ータ保存を有効にするか、エラーデータ保存を有効にするか等の設定を行うパラメ一 タである。
[0288] また、サーボ調整用パラメータは、サーボ調整機能使用時に必要になるパラメータ である。具体的には、サンプリング周期、モータ 27を駆動するモータパルスの振幅、 サーボアルゴリズムの選択、ゲイン等のパラメータである。ここで、設定パラメータを H MI (PC) 53で反映させる場合の補足を説明する。
[0289] 前記した様に、本装置には幾つかのパラメータ設定が可能であるが、大別するとモ ータ 27等のァクチユエータを駆動するために必要なサンプリング周期、ゲイン、振幅 量などサーボ調整パラメータを動的設定パラメータとし、それ以外の動作範囲、シー ケンス、 ID、操作部感度などの前記動的設定パラメータ以外の設定パラメータを静 的設定パラメータと定義する。
[0290] さて、前記に示した様に、設定パラメータは、 HMI (PC) 53を用いて任意に変更が 可能な構成になっている力 HMI (PC) 53では静的パラメータのみを設定可能にし てある。
[0291] これは、モータ駆動などの動的パラメータの設定には知識 ·熟練を要するため、安 易に設定してしまうと動作が不安定、挙動が意図しないものとなってしまうためである 。そのため、装置の安全性を考慮し、 HMI (PC) 53では静的パラメータのみ変更可 能である。
[0292] 図 32の例では、最初に複数（255個）から 1つの操作部固有パラメータ A2. binが、 DPRAM68のシステムパラメータエリアにおける接続操作部 1用エリアにコピーされ る。この場合、上述したように操作部固有 IDの情報が先に読み出され、その情報に 対応して、例えば操作部固有パラメータ A2. binがコピーされることになる。
[0293] 次に、スコープ固有パラメータ Bl. binが、 DPRAM68のシステムパラメータエリア における接続スコープ用エリアにコピーされる。次に 2つの AWSパラメータ AW1、 A W2. binが AWS1用及び AWS2用エリアにコピーされる。さらにユーザ調整用パラメ ータ U. binとサーボ調整用パラメータ力 ユーザ設定用及びサーボ調整用エリアに それぞれコピーされる。
[0294] そして、 DPRAM68にコピーされた、これらのパラメータは、図 31 (A)に示すように さらに SDRAM69aにコピーされて初期化が終了する。 [0295] 図 33は、動的な設定パラメータの場合における設定パラメータの展開、使用、変更 及び記憶などの動作を示す。この動的な設定パラメータは、通常運用時に、常時アツ プデートされる値であると共に、前回停止時の最終アップデート値が次回システム起 動時に使用される。
[0296] 図 33 (A)は、初期化の処理の際に行われる設定パラメータの展開の動作例を示す 。この場合には、図 31 (A)で説明した場合と同様の動作となる。従って、この場合の 動作の説明を省略する。
[0297] また、この場合における設定パラメータの使用の前に図 33 (C)の設定パラメータの 変更の動作を先に説明する。
[0298] 上述したスコープ固有パラメータには、静的な設定パラメータの他に、 RL, UD方 向の位置ループゲイン、ワイヤ形状状態の推定下限値、上限値、経時変化値等があ り、これらは時間的に変化する。
[0299] このため、メイン CPU55は、運用時において、例えば所定の周期などでたるみセン サ 61の計測結果や過去の履歴データ等から、初期化の際に読み出した設定値の時 間的な変化を算出したり、評価式により評価結果による動的な設定パラメータを DPR AM68に書き込み、以前の設定値をより適切な状態にアップデートする。
[0300] 次に図 33 (B)に示す設定パラメータの使用を説明する。メイン CPU55側で設定パ ラメータを使用する場合、静的な設定パラメータに対しては、図 31 (B)の場合と同様 に SDRAM69aから読み出して使用し、動的な設定パラメータに対しては、 DPRA M68から最新の設定パラメータを読み出して使用する。
[0301] 監視 CPU56側で設定パラメータを使用する場合には、図 31 (B)の場合と同様に D PRAM68から読み出して使用する。
[0302] 図 33 (D)は、設定パラメータの記憶の動作を示す。この場合は、図 31 (D)の場合 と同じ動作となる。このように動的な設定パラメータに対しては、所定周期等で常時適 切な値にアップデートすることにより、経時的な影響を殆ど解消して適切な状態で湾 曲駆動制御することができる。なお、動的なパラメータは、設定パラメータの記憶の操 作を行わない場合にも、終了時には、 SRAMカード 48に保存されるようにしている。
[0303] なお、上述の説明では、操作部 ID、スコープ IDに対応した操作部固有パラメータ ファイル、スコープ固有パラメータファイル等を複数用意している力 このような区分け の名称に限定されるものでなぐ例えばスコープ IDにより、そのスコープ 2における湾 曲指示を行う湾曲操作入力手段 (具体的には、ジョイスティック 36aなどの入力指令 デバイス)用のパラメータファイルや、湾曲駆動する湾曲機構部 25用のパラメ一タフ アイル等を一意に規定できるように区分けしたものでも良 、。
[0304] 図 34は SRAMカード 48に格納されるデータの詳細を示す。図 32において、説明 したように SRAMカード 48には、操作部固有パラメータ、スコープ固有パラメータ、 A WSパラメータ、ユーザ設定パラメータ、サーボ調整パラメータが格納されると共に、こ の他にシステムのログデータ（sysLogデータ）、エラーのログデータ（errLogデータ） 、データログデータ（dtLogデータ）を格納する領域を有する。
[0305] システムのログデータとしては、システム実行履歴のデータであり、各ファイルに、 日 時、タスク名、メッセージのデータが格納される。
[0306] また、エラーのログデータとしては、エラー発生の履歴のデータであり、各ファイル に、 日時、タスク名、エラーコードのデータが格納される。
[0307] また、データログデータとしては、操作量、指令値、モータ指令、エンコーダなどの 動作状態のデータが時間的に記憶される。これらを計測して保存することにより、メン テナンス等を行い易くなる。
[0308] このように本実施形態においては、湾曲駆動動作を行うモータ 27に関するパラメ一 タの設定のみでなぐその回転位置の検出を行うエンコーダ 35に関する特性の設定 等や、湾曲指示の入力操作を行う湾曲操作入力部等に対するパラメータ等、多くの ノ メータに対して、各スコープ 2に対して広範囲な項目に対して、詳細かつ適切に 設定できるようにしているので、従来例よりも適切な電動湾曲動作を行うことができる
[0309] 図 35はインタロック 57の詳細なロジック構成を示す。このインタロック 57は、メイン C PU55からのソフトウェア指令 121に対して、各種の入力或いは異常 122〜129を監 視して、ゲート 131〜 135を経て周辺機器 (湾曲機構部 25及び AWSユニット 49)側 を制御する出力信号を出す。
[0310] メイン CPU55からサーボドライバ 45、 AWSユニット 49の電源 ONのソフトウェア指 令 121が出されると、インタロック 57の 2入力のアンド回路によるゲート 131を経て、サ ーボドライバ 45及び AWSユニット 49の電源を ONにする出力信号となる。
[0311] この場合、非常停止入力 122に相当する各異常監視される項目が、オア回路 141 〜144を介して非常停止する状態を保持する第 1の非常停止自己保持回路 145に 入力される。この第 1の非常停止自己保持回路 145の出力は、 2入力のオア回路に よるゲート 132を通して非常停止させる非常停止出力信号になると共に、上記ゲート 131の他方の反転入力端に入力される。
[0312] なお、オア回路 141〜144に入力される非常停止入力 122としては、 RASの電源 電圧、ハードウェア（アンプ異常、エンコーダ断線、 FPGA異常）、メイン CPU (WDT 異常、ソフトウェア異常）、監視 CPU (WDT異常、ソフトウェア異常)であり、これらの 異常発生を第 1の非常停止自己保持回路 145が検出する。
[0313] なお、リセット入力 123は、ワンショット回路 146をトリガしてワンショット回路 146から リセットパルスを発生させ、このリセットパルスにより、第 1の非常停止自己保持回路 1 45をリセットする。
[0314] また、メイン CPUのソフトウェア異常 125、監視 CPUのソフトウェア異常 126は、ォ ァ回路 147を経て第 2の非常停止自己保持回路 148に入力され、この第 2の非常停 止自己保持回路 148の出力は、ゲート 132の他方の入力端に入力される。
[0315] なお、（メイン CPU55側から出力される）異常解除 124の入力は、 2入力のオア回 路 149を経て、第 2の非常停止自己保持回路 148をリセットする。また、この第 2の非 常停止自己保持回路 148は、リセット入力 123によっても、オア回路 149を経てリセッ トされる。
[0316] また、このインタロック 57は、サーボ ON[RL]指令、サーボ ON[UD]指令のソフト ウェア指令 127により、それぞれゲート 133及び 134を経てサーボ ON[RL]、 [UD] の出力信号を出力する。この場合、アンド回路によるゲート 133及び 134には、メイン CPU55のソフトウェアによるシステムレディ入力 128がそれぞれ入力され、さらにゲ ート 133及び 134における各反転入力端には、ゲート 132の出力が入力されるように している。
[0317] また、クラッチ ONのソフトウェア指令 127により、ゲート 135を経てクラッチ ONの出 力信号を出力する。この場合、 2入力のアンド回路によるゲート 135の反転入力端に は、ゲート 132の出力が入力されるようにしている。
[0318] このような構成にして、非常停止入力 122等における 1つでも異常入力があると、非 常停止出力となる。
[0319] この状態ではサーボドライノく、 AWSユニット電源の ON、サーボ ON[RL]、 [UD]、 クラッチ ONがそれぞれ禁止される、つまり OFFになるようにしている。換言すると、非 常停止出力が無い場合にのみ、サーボドライノく、 AWSユニット電源の ON、サーボ O N[RL]、 [UD] ,クラッチ ONが許可されるようにしている。
[0320] なお、図 35の左側に示すように、例えば非常停止入力 122におけるエンコーダ断 線は、メイン側で検出して、その要因を特定する。また、メイン CPU55側の WDT、ソ フトウエア異常 (非常停止、 NMI (ノンマスカブルインタラプト)を含む）は、監視側で 検出する。また、異常解除入力 124は、監視側で解除スィッチの入出力から検出で きる。また、ソフトウェアによるシステムレディ入力 128は、メイン側で監視側の立ち上 げ状態を検出することで、それを検出できることになる。
[0321] なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ発明の主旨を逸脱し な 、範囲内にお 、て種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] 内視鏡の湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する湾曲駆動制御手段と、
前記湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する際の状態を監視する監視手段と、 を具備したことを特徴とする電動湾曲制御装置。
[2] 前記監視手段は、前記湾曲部の湾曲指示の操作入力を行う操作入力部と、前記 湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動機構部と、における各動作状態を監視す るものであることを特徴とする請求項 1に記載の電動湾曲制御装置。
[3] 前記監視手段は、前記湾曲部の湾曲指示の操作入力を行う操作入力部と、前記 操作入力部の操作入力に基づ 、て前記湾曲部を電気的に湾曲駆動する制御信号 を生成する制御手段と、前記制御手段により制御され、前記湾曲部を電気的に湾曲 駆動する湾曲駆動機構部と、における各動作状態を監視するものであることを特徴と する請求項 1に記載の電動湾曲制御装置。
[4] 前記監視手段は、当該電動湾曲制御装置内部の異常状態を監視する内部監視手 段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項 1に記載の電動湾曲制御装 置。
[5] 前記内部監視手段は、当該電動湾曲制御装置内部のハードウ ア及びソフトゥ ァの異常状態の発生を監視するものであることを特徴とする請求項 4に記載の電動 湾曲制御装置。
[6] 前記監視手段は、前記湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する際における正常状態 力 異常状態までのいずれも検出する状態検出手段を有して構成されたものである ことを特徴とする請求項 1に記載の電動湾曲制御装置。
[7] 前記状態検出手段は、異常が発生した場合に、異常の度合いを検出する異常度 合い検出機能を有するものであることを特徴とする請求項 6に記載の電動湾曲制御 装置。
[8] 前記監視手段は、前記状態検出手段により検出された状態を表示する表示手段を さらに有して構成されたものであることを特徴とする請求項 6に記載の電動湾曲制御 装置。
[9] 前記監視手段は、前記湾曲部を電気的に湾曲駆動制御する際における異常状態 が発生した場合には、前記異常状態に対応した処理を行う処理手段を有して構成さ れたものであることを特徴とする請求項 1に記載の電動湾曲制御装置。
[10] 前記処理手段は、前記湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動機構部の駆動動 作を停止させる処理を行うものであることを特徴とする請求項 9に記載の電動湾曲制 御装置。
[11] 前記監視手段は、前記内視鏡における湾曲駆動に関する異常状態の発生を監視 する内視鏡内監視手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項 1に記 載の電動湾曲制御装置。
[12] 前記内視鏡内監視手段は、前記湾曲部の湾曲指示を行う操作入力部を構成する 湾曲指令デバイスと、前記湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動機構部を構成 する湾曲用モータと、湾曲用ワイヤのテンションと、を含む各部の状態を監視するも のであることを特徴とする請求項 11に記載の電動湾曲制御装置。
[13] 前記内視鏡内監視手段は、前記湾曲指令デバイスの指令位置及び指令速度と、 前記湾曲用モータの現在位置及び速度と、を含む各状態を監視するものであること を特徴とする請求項 12に記載の電動湾曲制御装置。
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