WO2023162629A1 - 連続体ロボットシステム、その制御方法及びプログラム - Google Patents

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WO2023162629A1
WO2023162629A1 PCT/JP2023/003506 JP2023003506W WO2023162629A1 WO 2023162629 A1 WO2023162629 A1 WO 2023162629A1 JP 2023003506 W JP2023003506 W JP 2023003506W WO 2023162629 A1 WO2023162629 A1 WO 2023162629A1
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WO
WIPO (PCT)
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drive
drive source
tension
catheter
linear members
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/003506
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English (en)
French (fr)
Inventor
啓 佐藤
喜充 池田
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • 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
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/01—Guiding arrangements therefore
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B25J18/06—Arms flexible

Definitions

  • the present invention relates to a continuum robot system, its control method and program.
  • Patent Document 1 discloses a method for detecting the tension generated in a drive wire in a medical instrument composed of a manipulator, and controlling the drive amount of the drive wire by a drive motor so that the tension falls within a preset target control range.
  • a configuration is disclosed in which the tip bent portion is bent along the channel member by controlling. Thereby, when inserting the manipulator into the channel member and sending it to the use site, the insertion operation can be easily performed.
  • the target organ in the human body has a complicated shape
  • the tip of the bendable body hits the inner wall of the organ almost from the front. can occur.
  • the bendable body abuts against the inner wall of the organ, there is a possibility that the collision cannot be eliminated only by controlling the bending of the bendable body based on the tension as in Patent Document 1. In such a situation, further insertion of the bendable body into the target becomes difficult.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to easily eliminate collision when inserting a bendable body of a continuous body robot into the inside of a target.
  • a continuous body robot system of the present invention includes a bendable body configured to bend via a plurality of linear members, a first drive source for moving the linear members, and tension generated in the linear members.
  • a continuum robot comprising a tension detection unit for detecting a tension, a moving stage to which the continuum robot is attached, a support table comprising a second drive source for sliding the moving stage, and insertion of the bendable body into an object
  • the second drive source is driven in the direction, all of the tensions of the plurality of linear members detected by the tension detection unit are tensions in the same direction, and at least one of the tensions exceeds a predetermined value. and control means for controlling to stop the second drive source or to drive the second drive source in the reverse direction.
  • FIG. 1 is an overall view of a medical system;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a medical device and a support base;
  • FIG. It is explanatory drawing of a support stand.
  • It is an explanatory view of a catheter.
  • It is an explanatory view of a catheter.
  • It is explanatory drawing of a base unit and a wire drive part.
  • It is explanatory drawing of a base unit and a wire drive part.
  • It is explanatory drawing of a force sensor.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating connection of the catheter unit and the base unit;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating connection of the catheter unit and the base unit;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating connection of the catheter unit and the base unit;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating connection of the catheter unit and the base unit;
  • FIG. 4 is an exploded view for explaining the connection between the catheter unit and the base unit; It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part. It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part. It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part. It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part. It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part. It is a figure explaining fixation of the drive wire by a connection part.
  • 6 is a flow chart showing control processing for collision elimination, which is executed by the control device in the embodiment 1.
  • FIG. 7 is a flow chart showing processing of backdraft control of a moving motor in Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing data acquisition processing for head tracking control; 10 is a flow chart showing processing of leading follow-up control during reverse rotation. 11 is a flow chart showing processing of backdraft control of a moving motor in Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the example of a hardware configuration.
  • FIG. 1 is an overall view of a medical system 1A.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the medical device 1 and the support base 2.
  • FIG. 1 is an overall view of a medical system 1A.
  • the medical system 1A is an example of a continuous robot system, and includes a medical device 1, a support base 2 that supports the medical device 1, and a control device 3 that controls the medical device 1.
  • the medical system 1A includes a monitor 4 as a display device.
  • the medical device 1 includes a catheter unit (bendable unit) 100 having a catheter 11 as a bendable body, and a base unit (driving unit, wearable unit) 200 .
  • the catheter unit 100 is detachably attached to the base unit 200 .
  • the user of the medical system 1A and the medical device 1 inserts the catheter 11 into the subject to observe the interior of the subject, collect various specimens from the interior of the subject, and treat the interior of the subject. etc. can be performed.
  • the user can insert the catheter 11 into the subject patient. Specifically, by inserting the device into the bronchi through the patient's oral cavity or nasal cavity, operations such as observation, collection, and excision of lung tissue can be performed.
  • the catheter 11 can be used as a guide (sheath) for guiding medical instruments for performing the above operations.
  • medical instruments include endoscopes, forceps, ablation devices, and the like.
  • the catheter 11 itself may have the function as the medical device described above.
  • control device 3 is an example of control means of the present invention, and includes an arithmetic device 3a and an input device 3b.
  • the input device 3b receives commands and inputs for operating the catheter 11 and the support base 2 from the user.
  • the arithmetic unit 3a includes a storage for storing programs and various data for controlling the catheter 11 and the support base 2, a random access memory, and a central processing unit for executing the programs.
  • the control device 3 may include an output section that outputs a signal for displaying an image on the monitor 4 .
  • the medical device 1 is electrically connected to the control device 3 via the support base 2 and the cable 5 connecting the base unit 200 of the medical device 1 and the support base 2. be done.
  • the medical device 1 and the control device 3 may be directly connected by a cable.
  • the medical device 1 and the control device 3 may be wirelessly connected.
  • 1 and 2 show the control device 3 as an independent component, it may be included inside the base unit 200 or the support base 2.
  • the medical device 1 is detachably attached to the support base 2 via the base unit 200 . More specifically, in the medical device 1 , the attaching portion (connecting portion) 200 a of the base unit 200 is detachably attached to the moving stage (receiving portion) 2 a of the support base 2 .
  • the connection between the medical device 1 and the controller 3 is maintained so that the medical device 1 can be controlled by the controller 3 even when the mounting portion 200a of the medical device 1 is removed from the moving stage 2a.
  • the medical device 1 and the support base 2 are connected by the cable 5 even when the mounting portion 200a of the medical device 1 is removed from the moving stage 2a.
  • the user manually moves the medical device 1 in a state in which the medical device 1 is detached from the support base 2 (a state in which the medical device 1 is detached from the moving stage 2a), and inserts the catheter 11 into the subject. be able to.
  • the user can use the medical device 1 with the catheter 11 inserted into the target and the medical device 1 attached to the support base 2 .
  • the medical apparatus 1 is moved by moving the movable stage 2a while the medical apparatus 1 is attached to the movable stage 2a. Then, an operation of moving the catheter 11 in the direction of inserting it into the object and an operation of moving the catheter 11 in the direction of withdrawing it from the object are performed. Movement of the moving stage 2a is performed by the controller 3 controlling a moving motor 31 (see FIG. 3) inside the support table 2. As shown in FIG.
  • the medical device 1 includes a wire drive section (linear member drive section, line drive section, main body drive section) 300 for driving the catheter 11 .
  • the medical device 1 is a robotic catheter device that drives a catheter 11 by means of a wire driver 300 controlled by a control device 3.
  • FIG. 1
  • the control device 3 can control the wire driving section 300 and perform an operation of bending the catheter 11 .
  • the wire driving section 300 is built into the base unit 200 .
  • the base unit 200 includes a base housing 200f that houses the wire driving section 300. As shown in FIG. That is, the base unit 200 includes the wire driving section 300. As shown in FIG.
  • the distal end the end where the tip of the catheter 11 inserted into the object is arranged.
  • the side opposite to the distal end in the extending direction of the catheter 11 is called the proximal end.
  • the catheter unit 100 has a proximal end cover 16 that covers the proximal end side of the catheter 11 .
  • the proximal end cover 16 has a tool hole 16a. A medical instrument can be inserted into the catheter 11 through the tool hole 16a.
  • the catheter 11 functions as a guide device for guiding the medical instrument to the desired position inside the subject.
  • the catheter 11 is inserted to the target position inside the object.
  • at least one of manual operation by the user, movement of the moving stage 2a, and driving of the catheter 11 by the wire driving section 300 is used.
  • the endoscope is withdrawn from the catheter 11 through the tool hole 16a.
  • a medical instrument is inserted through the tool hole 16a, and various specimens are collected from the inside of the target, and operations such as treatment for the inside of the target are performed.
  • the catheter unit 100 is configured to be detachable from the base unit 200. After the medical device 1 is used, the user can remove the catheter unit 100 from the base unit 200, attach a new catheter unit 100 to the base unit 200, and use the medical device 1 again.
  • the medical device 1 has an operation section 400 .
  • the operating section 400 is provided in the catheter unit 100 and is rotatable.
  • the operation section 400 is operated by the user to fix and release the fixation of the catheter unit 100 to and from the base unit 200 when attaching and detaching the catheter unit 100 to and from the base unit 200 .
  • the image captured by the endoscope can be displayed on the monitor 4.
  • the monitor 4 and the control device 3 By connecting the monitor 4 and the control device 3 , the status of the medical device 1 and information related to the control of the medical device 1 can be displayed on the monitor 4 .
  • the position of the catheter 11 within the subject and information related to the navigation of the catheter 11 within the subject can be displayed on the monitor 4 .
  • the monitor 4, the control device 3, and the endoscope may be wired or wirelessly connected. Also, the monitor 4 and the control device 3 may be connected via the support base 2 .
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the support base 2. As shown in FIG.
  • the support base 2 is provided with a stay 32.
  • a moving motor 31 made up of a stepping motor is fixed to a motor holder 33 attached to a stay 32 .
  • An end of a lead screw 34 is connected to the shaft of the movement motor 31 via a coupling 37 .
  • the lead screw 34 is rotatably supported by lead screw stays 35 and 36 including bearings (not shown).
  • a moving stage 2 a to which the medical device 1 is fixed via an attachment portion 200 a is connected to the lead screw 34 .
  • the lead screw 34 is a so-called feed screw mechanism, and by converting the rotational motion of the moving motor 31 into linear motion, the moving stage 2a can be slid in the direction of the arrow in the figure.
  • the moving motor 31 is a driving source for sliding the moving stage 2a.
  • the control device 3 drives the moving motor 31 to control the movement of the moving stage 2a.
  • FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams of the catheter 11.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating the entire catheter 11.
  • FIG. 4B is an enlarged view of catheter 11.
  • the catheter 11 includes a bending portion (bending body, catheter main body) 12 and a bending driving portion (catheter driving portion) 13 configured to bend the bending portion 12 .
  • the bending driving portion 13 is configured to bend the bending portion 12 by receiving the driving force of the wire driving portion 300 via the connecting device 21 to be described later.
  • the catheter 11 is stretched along the insertion direction of the catheter 11 with respect to the subject.
  • the extending direction (longitudinal direction) of the catheter 11 is the same as the extending direction (longitudinal direction) of the bending portion 12 and the extending direction (longitudinal direction) of first to ninth drive wires (W11 to W33) described later.
  • the bending drive section 13 includes a plurality of drive wires (drive lines, linear members, linear actuators) connected to the bending section 12 .
  • the bending drive unit 13 includes a first drive wire W11, a second drive wire W12, a third drive wire W13, a fourth drive wire W21, a fifth drive wire W22, a sixth drive wire W23, a seventh drive wire W23, and a seventh drive wire W23. It includes a wire W31, an eighth drive wire W32 and a ninth drive wire W33.
  • the first to ninth drive wires (W11 to W33) are arranged along a virtual circle having a predetermined radius.
  • Each of the first to ninth drive wires includes a held portion (held shaft, rod) Wa.
  • the first drive wire W11 includes a first held portion Wa11.
  • the second drive wire W12 includes a second held portion Wa12.
  • the third drive wire W13 includes a third held portion Wa13.
  • the fourth drive wire W21 includes a fourth held portion Wa21.
  • the fifth drive wire W22 includes a fifth held portion Wa22.
  • the sixth drive wire W23 includes a sixth held portion Wa23.
  • the seventh drive wire W31 includes a seventh held portion Wa31.
  • the eighth drive wire W32 includes an eighth held portion Wa32.
  • the ninth drive wire W33 includes a ninth held portion Wa33.
  • each of the first to ninth held portions (Wa11 to Wa33) has the same shape.
  • Each of the first to ninth drive wires includes a flexible wire body (line body, linear body) Wb.
  • the first drive wire W11 includes a first wire body Wb11.
  • the second drive wire W12 includes a second wire body Wb12.
  • the third drive wire W13 includes a third wire body Wb13.
  • the fourth drive wire W21 includes a fourth wire body Wb21.
  • the fifth drive wire W22 includes a fifth wire body Wb22.
  • the sixth drive wire W23 includes a sixth wire body Wb23.
  • the seventh drive wire W31 includes a seventh wire body Wb31.
  • the eighth drive wire W32 includes an eighth wire body Wb32.
  • the ninth drive wire W33 includes a ninth wire body Wb33.
  • each of the first to third wire bodies has the same shape.
  • Each of the fourth to sixth wire bodies has the same shape.
  • Each of the seventh to ninth wire bodies has the same shape.
  • the first to ninth wire bodies have the same shape except for the length.
  • the first to ninth held portions are fixed to the first to ninth wire bodies (Wb11 to Wb33) at the proximal ends of the first to ninth wire bodies (Wb11 to Wb33). .
  • the first to ninth drive wires (W11 to W33) are inserted through the wire guide 17 into the bending portion 12 and fixed.
  • any one of the first to ninth drive wires (W11 to W33) can be called a drive wire W.
  • the first to ninth drive wires (W11 to W33) have the same shape except for the length of the first to ninth wire bodies (Wb11 to Wb33).
  • the bending portion 12 is a tubular member having flexibility and having a passage Ht for inserting a medical instrument.
  • a wall surface of the curved portion 12 is provided with a plurality of wire holes for passing the first to ninth drive wires (W11 to W33) respectively.
  • the wall surface of the bending portion 12 has a first wire hole Hw11, a second wire hole Hw12, a third wire hole Hw13, a fourth wire hole Hw21, a fifth wire hole Hw22, a sixth wire hole Hw23, a A seventh wire hole Hw31, an eighth wire hole Hw32, and a ninth wire hole Hw33 are provided.
  • the first to ninth wire holes Hw (Hw11 to Hw33) respectively correspond to the first to ninth drive wires (W11 to W33).
  • the number after the symbol Hw indicates the number of the corresponding drive wire. For example, the first drive wire W11 is inserted into the first wire hole Hw11.
  • any one of the first to ninth wire holes can be called a wire hole Hw.
  • each of the first to ninth wire holes has the same shape.
  • the bending portion 12 has an intermediate region 12a and a bending region 12b.
  • the bending region 12b is arranged at the distal end of the bending section 12, and the first guide ring J1, the second guide ring J2 and the third guide ring J3 are arranged in the bending region 12b.
  • the bending area 12b is an area in which the bending magnitude and direction of the bending portion 12 can be controlled by moving the first guide ring J1, the second guide ring J2, and the third guide ring J3 by the bending drive section 13.
  • FIG. 4B is drawn with part of the curved portion 12 covering the first to third guide rings (J1 to J3) omitted.
  • the medical instrument is guided to the tip of the catheter 11 by the passage Ht and the first to third guide rings (J1 to J3).
  • Each of the first to ninth drive wires (W11 to W33) is fixed to each of the first to third guide rings (J1 to J3) through the intermediate region 12a.
  • first drive wire W11, the second drive wire W12, and the third drive wire W13 are fixed to the first guide ring J1.
  • a fourth drive wire W21, a fifth drive wire W22, and a sixth drive wire W23 pass through the first guide ring J1 and are fixed to the second guide ring J2.
  • a seventh drive wire W31, an eighth drive wire W32, and a ninth drive wire W33 pass through the first guide ring J1 and the second guide ring J2 and are fixed to the third guide ring J3.
  • the medical device 1 can bend the bending portion 12 in a direction intersecting the extending direction of the catheter 11 by driving the bending driving portion 13 with the wire driving portion 300 . Specifically, by moving each of the first to ninth drive wires (W11 to W33) in the extending direction of the bending portion 12, the bending portion is moved through the first to third guide rings (J1 to J3).
  • the twelve curved regions 12b can be curved in a direction transverse to the stretch direction.
  • the user can insert the catheter 11 to the target portion inside the target by using at least one of moving the medical device 1 manually or by the moving stage 2a and bending the bending portion 12.
  • ⁇ Base unit> The base unit 200 and the wire driving section 300 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5A and 5B are explanatory diagrams of the base unit 200 and the wire driving section 300.
  • FIG. 5A is a side view showing the internal structure of the base unit 200.
  • FIG. 5B is a perspective view showing the connection of the wire driving section 300, the connecting device 21, and the bending driving section 13.
  • FIG. 5A is a side view showing the internal structure of the base unit 200.
  • FIG. 5B is a perspective view showing the connection of the wire driving section 300, the connecting device 21, and the bending driving section 13.
  • the wire drive unit 300 has a plurality of drive sources (motors).
  • the wire driving section 300 includes a first driving source M11, a second driving source M12, a third driving source M13, a fourth driving source M21, a fifth driving source M22, a sixth driving source M23, and a seventh driving source M23. It has a source M31, an eighth drive source M32, and a ninth drive source M33.
  • any one of the first to ninth drive sources (M11 to M33) can be called a drive source M.
  • each of the first to ninth drive sources (M11 to M33) has the same configuration.
  • the base unit 200 includes a coupling device 21.
  • the coupling device 21 is connected to the wire driving section 300 .
  • the connecting device 21 has a plurality of connecting parts.
  • the connecting device 21 includes a first connecting portion 21c11, a second connecting portion 21c12, a third connecting portion 21c13, a fourth connecting portion 21c21, a fifth connecting portion 21c22, a sixth connecting portion 21c23, and a seventh connecting portion. 21c31, an eighth connecting portion 21c32, and a ninth connecting portion 21c33.
  • any one of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) can be called the connecting portion 21c.
  • each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) has the same configuration.
  • Each of the plurality of connecting parts is connected to each of the plurality of drive sources and driven by each of the plurality of drive sources.
  • the first connecting portion 21c11 is connected to the first driving source M11 and driven by the first driving source M11.
  • the second connecting portion 21c12 is connected to the second drive source M12 and driven by the second drive source M12.
  • the third connecting portion 21c13 is connected to the third driving source M13 and driven by the third driving source M13.
  • the fourth connecting portion 21c21 is connected to the fourth driving source M21 and driven by the fourth driving source M21.
  • the fifth connecting portion 21c22 is connected to the fifth driving source M22 and driven by the fifth driving source M22.
  • the sixth connecting portion 21c23 is connected to the sixth driving source M23 and driven by the sixth driving source M23.
  • the seventh connecting portion 21c31 is connected to the seventh driving source M31 and driven by the seventh driving source M31.
  • the eighth connecting portion 21c32 is connected to the eighth driving source M32 and driven by the eighth driving source M32.
  • the ninth connecting portion 21c33 is connected to the ninth driving source M33 and driven by the ninth driving source M33.
  • the coupling device 21 is coupled with the bending drive section 13 including the first through ninth drive wires (W11 through W33) of the catheter 11.
  • the bending driving portion 13 receives the driving force of the wire driving portion 300 via the connecting device 21 and bends the bending driving portion 12 .
  • the drive wire W is connected to the connecting portion 21c via the held portion Wa.
  • Each of the plurality of drive wires is connected to each of the plurality of connecting portions.
  • the first held portion Wa11 of the first drive wire W11 is connected to the first connecting portion 21c11.
  • the second held portion Wa12 of the second drive wire W12 is connected to the second connecting portion 21c12.
  • the third held portion Wa13 of the third drive wire W13 is connected to the third connecting portion 21c13.
  • the fourth held portion Wa21 of the fourth drive wire W21 is connected to the fourth connecting portion 21c21.
  • the fifth held portion Wa22 of the fifth drive wire W22 is connected to the fifth connecting portion 21c22.
  • the sixth held portion Wa23 of the sixth drive wire W23 is connected to the sixth connecting portion 21c23.
  • the seventh held portion Wa31 of the seventh drive wire W31 is connected to the seventh connecting portion 21c31.
  • the eighth held portion Wa32 of the eighth drive wire W32 is connected to the eighth connecting portion 21c32.
  • the ninth held portion Wa33 of the ninth drive wire W33 is connected to the ninth connecting portion 21c33.
  • the base unit 200 has a base frame 25.
  • the base frame 25 is provided with a plurality of insertion holes through which the first to ninth drive wires (W11 to W33) are passed.
  • the base frame 25 has a first insertion hole 25a11, a second insertion hole 25a12, a third insertion hole 25a13, a fourth insertion hole 25a21, a fifth insertion hole 25a22, a sixth insertion hole 25a23, a seventh insertion hole 25a31, and an eighth insertion hole 25a31.
  • An insertion hole 25a32 and a ninth insertion hole 25a33 are provided.
  • the first to ninth insertion holes (25a11 to 25a33) respectively correspond to the first to ninth drive wires (W11 to W33).
  • the numbers after the reference numerals 25a indicate the numbers of the corresponding drive wires. For example, the first drive wire W11 is inserted into the first insertion hole 25a11.
  • any one of the first to ninth insertion holes (25a11 to 25a33) can be called an insertion hole 25a.
  • each of the first to ninth insertion holes (25a11 to 25a33) has the same shape.
  • Each of the first to ninth drive wires (W11 to W33) is inserted into each of the corresponding first to ninth insertion holes (25a11 to 25a33) and each of the corresponding first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33). engage.
  • the base frame 25 has a key receiving portion (key hole, base side key, body side key) 22 for receiving the key shaft 15 of the catheter unit 100 .
  • a key receiving portion key hole, base side key, body side key 22 for receiving the key shaft 15 of the catheter unit 100 .
  • the base frame 25 is provided with a connection shaft 26 .
  • a connection groove 400 a that engages with the connection shaft 26 is provided inside the operating portion 400 .
  • the connecting shaft 26 engages with the connecting groove 400a through the entrance 400a1, and the connecting shaft 26 is connected according to the rotational position of the operation part 400 (see locking direction R1 and releasing direction R2).
  • the shaft 26 moves along the connecting groove 400a.
  • FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of the wire driving section 300, the connecting device 21, and the bending driving section 13.
  • FIG. 6A is a perspective view of the drive source M, the connecting portion 21c, and the drive wire W.
  • FIG. 6B is an enlarged view of the connecting portion 21c and the drive wire W.
  • the configurations in which the first to ninth drive wires (W11 to W33) and the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) are connected are the same. Also, the configuration in which each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) and each of the first to ninth driving sources (M11 to M33) are connected is the same. Therefore, in the following description, one driving wire W, one connecting portion 21c, and one driving source M are used, and a configuration in which these are connected will be described.
  • the drive source M has an output shaft Ma, which is a motor shaft, and a motor main body Mb that rotates the output shaft Ma in the rotation direction Rm.
  • a spiral groove is provided on the surface of the output shaft Ma.
  • the output shaft Ma has a so-called screw shape.
  • the motor main body Mb is fixed to the motor frame 200b.
  • the connecting portion 21c has a tractor 21ct connected to the output shaft Ma and a tractor support shaft 21cs that supports the tractor 21ct.
  • the tractor support shaft 21cs is connected to the connection base 21cb via a force sensor 21cf.
  • the force sensor 21cf functions as a tension detector and outputs an electric signal, which is a detected value corresponding to the tension generated in the drive wire W, to the control device 3 . Details of the force sensor 21cf will be described later.
  • the connecting portion 21c has a leaf spring 21ch as a holding portion for holding the held portion Wa of the driving wire W.
  • the drive wire W passes through the insertion hole 25a and is engaged with the connecting portion 21c. More specifically, the held portion Wa engages with the plate spring 21ch.
  • the plate spring 21ch can take a state (fixed state) in which the held portion Wa is sandwiched and fixed, and a state in which the held portion Wa is released (released state).
  • the connecting portion 21c has a pressing member 21cp.
  • the pressing member 21cp has a gear portion 21cg that meshes with an internal gear 29, which will be described later, and a cam 21cc as a pressing portion for pressing the plate spring 21ch.
  • the cam 21cc can move with respect to the leaf spring 21ch.
  • the leaf spring 21ch is switched between a fixed state and a released state.
  • the connecting portion 21c is supported by a first bearing B1, a second bearing B2 and a third bearing B3.
  • the first bearing B1 is supported by the first bearing frame 200c of the base unit 200.
  • the second bearing B2 is supported by the second bearing frame 200d of the base unit 200.
  • the third bearing B3 is supported by the third bearing frame 200e of the base unit 200. As shown in FIG. 6A, the connecting portion 21c is supported by a first bearing B1, a second bearing B2 and a third bearing B3.
  • the first bearing B1 is supported by the first bearing frame 200c of the base unit 200.
  • the second bearing B2 is supported by the second bearing frame 200d of the base unit 200.
  • the third bearing B3 is supported by the third bearing frame 200e of the base unit 200.
  • the first bearing B1, the second bearing B2, and the third bearing B3 are provided for each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33).
  • the connecting portion 21c Since the connecting portion 21c is restricted from rotating around the output shaft Ma, when the output shaft Ma rotates, the helical groove of the output shaft Ma causes the tractor 21ct to rotate along the rotation axis direction of the output shaft Ma. force acts. As a result, the connecting portion 21c moves along the rotation axis direction of the output shaft Ma (the Dc direction). As the connecting portion 21c moves, the drive wire W moves and the bending portion 12 bends.
  • the output shaft Ma and the tractor 21ct constitute a so-called feed screw that converts rotary motion transmitted from the drive source M into linear motion by means of a screw.
  • the control device 3 independently controls each of the first to ninth drive sources (M11 to M33). That is, any one of the first to ninth drive sources (M11 to M33) can independently operate or be stopped regardless of whether the other drive sources are in a stopped state. . In other words, the controller 3 can independently control each of the first to ninth drive wires (W11 to W33). As a result, each of the first to third guide rings (J1 to J3) is independently controlled, and the bending region 12b of the bending portion 12 can bend in any direction.
  • the third guide ring J3 is provided at the distal end of the bending portion 12. Seventh to ninth drive wires (W31 to W33) are connected to the third guide ring J3, and seventh to ninth drive sources (M31 to M33) are connected to the three drive wires, respectively. .
  • the orientation of the third guide ring J3 can be changed in any direction, and the curved region 12b is curved along an arc.
  • the fourth to sixth drive sources (M21 to M23) the direction of the second guide ring J2 can be changed in any direction via the fourth to sixth drive wires (W21 to W23). can be done.
  • the orientation of the first guide ring J1 can be changed in any direction via the first to third drive wires (W11 to W13). can be done.
  • the catheter 11 can be inserted and moved into an organ having a long and complicated shape, such as a bronchus or a digestive tract, in a patient's body.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the force sensor 21cf.
  • a force sensor 21cf that detects the tension generated in the drive wire W is provided inside the connecting portion 21c of the base unit 200. As shown in FIG. Since this tension is generated when the catheter 11 hits the inner wall of the organ, it can be determined whether the catheter 11 is moving smoothly within the organ.
  • the force sensor 21cf includes a strain body 21cl and a strain gauge 21csg attached thereto. is detected by the strain gauge 21csg.
  • the strain-generating body 21cl is a square-shaped metal part with a gap in the middle.
  • the tension generated in the drive wire W causes the upper and lower lateral walls 21cl1 and 21cl2 of the strain body 21cl to move in the directions of the arrows in the drawing. For example, when the lateral wall 21cl1 moves rightward in the drawing, the lateral wall 21cl2 moves leftward.
  • the vertical walls 21cl3 and 21cl4 of the strain generating body 21cl are slightly elastically deformed due to the displacement of the lateral walls 21cl1 and 21cl2. This elastic deformation is detected by the strain gauges 21csg attached to the vertical walls 21cl3 and 21cl4. In this example, two strain gauges 21csg1 and 21csg2 are attached.
  • the strain gauge 21csg deforms according to the expansion and contraction of the object to which it is attached, and changes its resistance value to measure the strain amount of the object.
  • strain gauges 21csg1 and 21csg2 are included, and together with resistors R3 and R4, a Wheatstone bridge circuit 21cw is formed, and a slight change in the resistance value of the strain gauge 21csg is converted into voltage.
  • a voltage is applied between the input terminals 21cw1 and 21cw2 of the Wheatstone bridge circuit 21cw. Since the potential difference generated between the output terminals 21cw3 and 21cw4 corresponds to the tension generated in the drive wire W, the controller 3 adjusts the tension generated in the drive wire W based on the output voltage of the differential amplifier 21ce. can be detected.
  • the two strain gauges 21csg1 and 21csg2 are included, one or more of the four resistors forming the Wheatstone bridge circuit 21cw may be strain gauges.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams for explaining the connection between the catheter unit 100 and the base unit 200.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of catheter unit 100 and base unit 200.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of catheter unit 100 and base unit 200 taken along rotation axis 400r.
  • 8B is a cross-sectional view of the base unit 200.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the base unit 200 cut in a direction orthogonal to the rotating shaft 400r at the connecting portion 21c.
  • FIG. 9 is an exploded view explaining the connection between the catheter unit 100 and the base unit 200.
  • 10, 11, 12, 13, and 14 are diagrams explaining fixing of the drive wire W by the connecting portion 21c.
  • the base unit 200 includes a joint (intermediate member, second transmission member) 28 and a moving gear (interlocking gear, transmission member, first transmission It has an internal gear 29 as a member).
  • the joint 28 has a plurality of transmitting portions 28c, and the internal gear 29 has a plurality of transmitted portions 29c.
  • the plurality of transmission portions 28c are engaged with the plurality of transmission portions 29c, and when the joint 28 rotates, the rotation of the joint 28 is transmitted to the internal gear 29. As shown in FIG.
  • the engaging portion 400j provided on the operating portion 400 engages the joint engaging portion 28j of the joint 28. As shown in FIG.
  • the operating portion 400 rotates, the rotation of the operating portion 400 is transmitted to the joint 28 .
  • the operating portion 400, the joint 28, and the internal gear 29 rotate in the same direction.
  • the internal gear 29 has a state in which each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) fixes each of the first to ninth drive wires (W11 to W33), and a state in which each of the first to ninth drive wires (W11 to W33) is fixed.
  • W11 to W33) has a plurality of teeth for switching between a state in which each of W11 to W33) is released.
  • Each of the plurality of tooth portions (action portion, switching gear portion) of the internal gear 29 engages with the gear portion 21cg of the pressing member 21cp of each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33).
  • the internal gear 29 includes a first tooth portion 29g11, a second tooth portion 29g12, a third tooth portion 29g13, a fourth tooth portion 29g21, a fifth tooth portion 29g22, and a sixth tooth portion 29g23. , a seventh tooth 29g31, an eighth tooth 29g32 and a ninth tooth 29g33.
  • Each of the first to ninth tooth portions (29g11 to 29g33) is formed with a gap therebetween.
  • the first tooth portion 29g11 meshes with the gear portion 21cg of the first connecting portion 21c11.
  • the second tooth portion 29g12 meshes with the gear portion 21cg of the second connecting portion 21c12.
  • the third tooth portion 29g13 meshes with the gear portion 21cg of the third connecting portion 21c13.
  • the fourth tooth portion 29g21 meshes with the gear portion 21cg of the fourth connecting portion 21c21.
  • the fifth tooth portion 29g22 meshes with the gear portion 21cg of the fifth connecting portion 21c22.
  • the sixth tooth portion 29g23 meshes with the gear portion 21cg of the sixth connecting portion 21c23.
  • the seventh tooth portion 29g31 meshes with the gear portion 21cg of the seventh connecting portion 21c31.
  • the eighth tooth portion 29g32 meshes with the gear portion 21cg of the eighth connecting portion 21c32.
  • the ninth tooth portion 29g33 meshes with the gear portion 21cg of the ninth connecting portion 21c33.
  • any one of the first to ninth tooth portions (29g11 to 29g33) can be called a tooth portion 29g.
  • each of the first to ninth tooth portions (29g11 to 29g33) has the same configuration.
  • the configurations in which the first to ninth drive wires (W11 to W33) and the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) are connected are the same. Also, the configuration in which each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) and each of the first to ninth tooth portions (29g11 to 29g33) are connected is the same. Therefore, in the following description, one drive wire W, one connecting portion 21c, and one tooth portion 29g are used to connect them.
  • the gear portion 21cg is moved by the internal gear 29 to rotate the pressing member 21cp, and the cam 21cc is pressed and retracted from the pressing position. position and move to.
  • the internal gear 29 By rotating the operation part 400, the internal gear 29 is rotated. Rotation of the internal gear 29 causes the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) to operate. By rotating one operation part 400 in this manner, the first to ninth connecting parts (21c11 to 21c33) can be operated.
  • the operation section 400 can move between the fixed position and the removed position. Further, as will be described later, the operating section 400 can move to the release position while the catheter unit 100 is attached to the base unit 200 .
  • the release position is located between the fixing position and the removal position in the rotation direction of the operating part 400 .
  • the catheter unit 100 is attached to the base unit 200 while the operating portion 400 is at the removal position (temporarily attached state).
  • the drive wire W is not fixed (locked) to the connecting portion 21c.
  • This state is called a released state of the connecting portion 21c.
  • a state in which the drive wire W is fixed (locked) to the connecting portion 21c is called a locked state of the connecting portion 21c.
  • the catheter unit 100 can be removed from the base unit 200.
  • a state in which the catheter unit 100 can be removed from the base unit 200 is hereinafter referred to as a detachable state.
  • FIG. 10 is a diagram showing the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c in the detachable state.
  • the plate spring 21ch of the connecting portion 21c has a fixed portion 21cha fixed to the connecting base 21cb and a pressed portion 21chb that contacts the cam 21cc of the pressing member 21cp.
  • the leaf spring 21ch has a first portion 21chd1 and a second portion 21chd2. When the catheter unit 100 is attached to the base unit 200, the held portion Wa is inserted between the first portion 21chd1 and the second portion chd2.
  • the cam 21cc has a holding surface 21cca and a pressing surface 21ccb. With respect to the radial direction of rotation of the pressing member 21cp, the holding surface 21cca is arranged at a position closer to the center of rotation 21cpc of the pressing member 21cp than the pressing surface 21ccb.
  • the plate spring 21ch is held at a position where the pressed portion 21chb contacts the holding surface 21cca. Further, the teeth Za1 of the internal gear 29 and the teeth Zb1 of the gear portion 21cg are stopped with a clearance La between them.
  • the direction in which the operation unit 400 moves from the removal position to the release position and the fixing position is called the lock direction (fixing direction), and the direction in which the operation unit 400 moves from the fixing position to the release position and the removal position is called the release direction. called direction.
  • the operation part 400 rotates in the release direction from the release position and moves to the removal position.
  • the operating portion 400 rotates in the locking direction from the unlocked position and moves to the fixed position.
  • connection portion 21c In the temporarily attached state, the connection portion 21c is in the released state, and the fixation of the drive wire W by the connection portion 21c is released.
  • the cam 21cc When the connecting portion 21c is in the released state, the cam 21cc is located at a retracted position retracted from the pressing position described later. At this time, the fixing of the held portion Wa by the leaf spring 21ch is released.
  • the force with which the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2 tighten the held portion Wa when the connecting portion 21c is in the released state is equal to the force of the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2 when the connecting portion 21c is in the locked state. It is smaller than the force with which the holding portion Wa is tightened.
  • the held portion Wa can be pulled out from between the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2.
  • FIG. 11 is a diagram showing the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c when the operating portion 400 is rotated in the lock direction from the removal position.
  • FIG. 11 is a diagram showing the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c when the operating portion 400 is at the release position.
  • the entire catheter unit 100 (excluding the operating portion 400) remains in contact with the base unit 200 because the key shaft 15 and the key receiving portion 22 are engaged. rotation is restricted. That is, the operating portion 400 can rotate with respect to the entire catheter unit 100 (excluding the operating portion 400) and the base unit 200 in a stopped state.
  • the tooth Zb2 of the gear portion 21cg is arranged at a position with a clearance Lz between it and the addendum circle (dotted line) of the tooth portion 29g of the internal gear 29 . Therefore, the internal gear 29 can rotate without interfering with the teeth Zb2.
  • the connecting portion 21c is kept in the same state (released state) as shown in FIG.
  • FIG. 12 shows the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c at that time.
  • FIG. 12 is a diagram showing the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c when the operating portion 400 is rotated from the unlocked position in the locking direction.
  • FIG. 13 is a diagram showing a state in which the pressing member 21cp is rotated by rotating the operating portion 400 in the locking direction.
  • the reaction force of the leaf spring 21ch acting on the corner 21ccb1 acts on a position distant from the rotation center 21cpc of the pressing member 21cp, and the pressing member 21cp rotates clockwise. At this time, the pressing member 21cp rotates in the same direction as the direction rotated by the internal gear 29 rotating clockwise.
  • FIG. 14 is a diagram showing the state of the internal gear 29 and the connecting portion 21c when the operating portion 400 is in the fixed position.
  • the pressing member 21cp is further rotated from the state shown in FIG. 13 by receiving the reaction force of the plate spring 21ch.
  • the pressing member 21cp stops when the pressing surface 21ccb of the cam 21cc and the pressed portion 21chb of the leaf spring 21ch are in surface contact. That is, the pressing surface 21ccb and the surface of the pressed portion 21chb are aligned on the same plane.
  • the connecting portion 21c is in a locked state.
  • the cam portion 21cc of the pressing member 21cp is positioned at the pressing position, and the pressing surface 21ccb presses the pressed portion 21chb.
  • the holding portion Wa is sandwiched between the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2. That is, the leaf spring 21ch is pressed by the cam 21cc, and the held portion Wa is tightened by the leaf spring 21ch. As a result, the held portion Wa is fixed by the plate spring 21ch.
  • the operation portion 400 moves to the fixed position, and the attachment is completed.
  • the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2 of the leaf spring 21ch press the held portion Wa at positions separated from each other. Further, a bent portion 21chc connecting the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2 is arranged between the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2. The bent portion 21chc is arranged with a gap G from the held portion Wa. By doing so, the held portion Wa can be stably fixed by the first portion 21chd1 and the second portion 21chd2.
  • the operation part 400 in the fixed position is rotated in the release direction.
  • the internal gear 29 rotates counterclockwise from the state shown in FIG.
  • the teeth Za3 of the internal gear 29 come into contact with the teeth Zb4 of the gear portion 21cg, and the pressing member 21cp is rotated counterclockwise.
  • the fixation of the drive wire W by the connecting portion 21c is released.
  • the operations of the internal gear 29 and the pressing member 21cp at this time are operations opposite to those described above. That is, the fixation of the drive wire W by the connection portion 21c is released by the operation opposite to the operation when the drive wire W is fixed by the connection portion 21c described above.
  • each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) The above operations are performed in each of the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33). That is, in the process of moving the operating portion 400 from the detached position to the fixed position, the movement (rotation) of the operating portion 400 causes the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) to change from the released state to the locked state. During the process of moving the operating portion 400 from the fixed position to the removing position, the movement (rotation) of the operating portion 400 causes the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) to change from the locked state to the unlocked state. In this manner, by rotating one operating portion 400, the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) can be switched between the unlocked state and the locked state.
  • a state in which the first to ninth drive wires (W11 to W33) are respectively fixed by the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) is called a first state.
  • a state in which the first to ninth connecting portions (21c11 to 21c33) are released from the first to ninth driving wires (W11 to W33) is called a second state.
  • the first state and the second state are switched in conjunction with the movement of the operation unit 400 . That is, the first state and the second state are switched in conjunction with the movement of the operation unit 400 between the removal position and the fixed position.
  • the internal gear 29 is configured to interlock with the operating portion 400 .
  • the joint 28 functions as a transmission member for interlocking the operating portion 400 and the internal gear 29 .
  • the internal gear 29 and the joint 28 have a function as an interlocking part that interlocks with the operating part 400 so that the first state and the second state are switched in conjunction with the movement of the operating part 400 .
  • the internal gear 29 and the joint 28 interlock with the movement of the operating portion 400 to move a portion of the leaf spring 21ch (pressed portion 21chb). is moved with respect to the held portion Wa.
  • the connecting portion 21c is switched between the locked state and the unlocked state.
  • the medical device 1 is designed to be inserted into a subject, for example, a bronchus, and a catheter 11 is inserted and moved in a narrow narrow space.
  • a method in which the user holds the medical device 1 and inserts it There is a method of sliding and inserting the moving stage 2a by driving.
  • organs such as bronchi are complex, and it is necessary to move the catheter 11 smoothly so as not to apply unnecessary force to the inner wall of the organ.
  • the leading follow-up control means that when the catheter 11 is inserted into the target, the following second guide ring J2 and first guide ring follow the same path as the third guide ring J3 on the distal end side of the catheter 11 passes.
  • This control allows J1 to pass. This is realized by propagating the control of the leading third guide ring J3 to the control of the subsequent second guide ring J2 and the control of the first guide ring J1 with a time lag. This time difference is determined by the insertion speed of the catheter 11 and the distance between the guide rings J1 to J3.
  • Such head tracking control allows the catheter 11 to move smoothly even through a long and complicated route such as the bronchi.
  • the third guide ring J3 on the distal end side of the catheter 11 is operated by the user using the input device 3b of the control device 3.
  • the bronchi and the like are not necessarily ideal arc-shaped paths, and the inner diameter of the paths is not constant.
  • human error cannot be eliminated. Therefore, when the catheter 11 is being inserted into the subject, the catheter 11 may hit the inner wall of the organ, making it difficult to move the catheter 11 .
  • tension is generated in the drive wire W and can be detected by the force sensor 21cf.
  • the drive wire W is moved so that the tension becomes equal to or less than the predetermined value, that is, the tension is relaxed, thereby changing the curved shape of the catheter 11. to control.
  • Such control is generally called back drive control, but is called back drive control of the drive source M in this embodiment.
  • the back drive control of the drive source M allows the catheter 11 to be shaped along the path inside the object, and can be moved smoothly without applying excessive force to the inner wall of the organ.
  • the catheter 11 is inserted into the subject using the above-described tip follow-up control and backdrive control, respectively.
  • the movement motor 31 in the support base 2 is driven to slide the movement stage 2a to insert the catheter 11 into the subject, the movement may make it difficult to insert the catheter 11. .
  • the situation in which the distal end of the catheter 11 hits the inner wall of the organ substantially head-on is considered to be caused by the movement of the catheter 11 in the insertion direction by the movement motor 31 .
  • the moving motor 31 is driven in the opposite direction (the direction in which the moving stage 2a is slid in the direction in which the catheter 11 is pulled out).
  • the abutment of the catheter 11 should be eliminated and the tension generated in the drive wire W should be relaxed.
  • the movement motor 31 when the catheter 11 hits the inner wall of the organ while driving the movement motor 31 in the support base 2 and it is estimated that it is difficult to insert the catheter 11 as it is, the movement motor 31 is controlled. resolve the situation by Specifically, when the movement motor 31 is driven to slide the movement stage 2a and the catheter 11 is inserted into the subject, it is connected to the third guide ring J3 on the distal end side.
  • the tensions detected by the force sensors connected to the seventh to ninth drive wires W31 to W33 are all tensions in the same direction, and one of the force sensors 21cf31 to 21cf33
  • the moving motor 31 is driven in the reverse direction to slide the moving stage 2a in the direction in which the catheter 11 is pulled out.
  • the drive wires W31 to W33 extending to the distal end side of the catheter 11 in this manner, it is determined whether or not all of the tensions are tensions in the same direction and any of the tensions exceeds a predetermined value. do.
  • the catheter 11 When the tensions detected by the force sensors 21cf31 to 21cf33 are all tensions in the same direction, and when the tension detected by at least one force sensor out of the force sensors 21cf31 to 21cf33 exceeds a predetermined value, the catheter 11 is inserted into the organ. This is because it is presumed that it will be difficult to insert it as it is because it hits the inner wall. Such control is called back drive control of the moving motor 31 in this embodiment.
  • FIG. 15 is a flow chart showing control processing for collision elimination, which is executed by the control device 3 .
  • step S101 the control device 3 determines whether or not the moving motor 31 is driven in the direction in which the catheter 11 is inserted into the target. If the movement motor 31 is driven in the insertion direction of the catheter 11 (YES in step S101), the process proceeds to step S102, otherwise (NO in step S101), the determination in step S101 is repeated.
  • step S102 the control device 3 causes the force sensors 21cf31 to 21cf33 connected to the seventh to ninth drive wires W31 to W33 connected to the third guide ring J3 on the distal end side to all detect the same value. It is determined whether or not the tension is sign, that is, whether or not the tensions detected by the force sensors 21cf31 to 21cf33 are all tensions in the same direction. If the detected values of the force sensors 21cf31 to 21cf33 all have the same sign (YES in step S102), the process proceeds to step S103; otherwise (NO in step S102), the process returns to step S101.
  • step S103 the control device 3 determines whether or not the detected value of at least one of the force sensors 21cf31 to 21cf33 exceeds a predetermined value, that is, at least the tension determined to be in the same direction in step S102 It is determined whether one tension exceeds a predetermined value. If the detected value of at least one of the force sensors 21cf31 to 21cf33 exceeds the predetermined value (YES in step S103), proceed to step S104; otherwise (NO in step S103), proceed to step S101. return.
  • step S104 the control device 3 executes back drive control of the moving motor 31 because it is estimated that the catheter 11 hits the inner wall of the organ and is difficult to insert as it is, and then ends this process.
  • the back drive control of the moving motor 31 is a control for driving the moving motor 31 in the reverse direction to slide the moving stage 2a in the direction in which the catheter 11 is pulled out. explain.
  • FIG. 16 is a flowchart showing backdraft control processing of the moving motor 31 .
  • the control device 3 drives the moving motor 31 in the reverse direction.
  • the movement stage 2a can be slid in the direction in which the catheter 11 is pulled out, and the abutment of the catheter 11 can be eliminated.
  • step S202 the control device 3 executes back drive control of the drive source M in the base unit 200.
  • the back drive control of the drive source M detects the tension generated in the drive wire W by the force sensor 21cf.
  • the control is such that the curved shape of the catheter 11 is changed by moving the driving wire W so as to relax the tension as follows.
  • the catheter 11 can be made to conform to the path inside the object, and can be moved smoothly without applying excessive force to the inner wall of the organ.
  • step S203 the control device 3 determines whether or not the detection value of the force sensor 21cf, which exceeded the predetermined value in step S103 of FIG. 15, has become equal to or less than the predetermined value. If the detected value of the force sensor 21cf is equal to or less than the predetermined value (YES in step S203), the process proceeds to step S204. Otherwise (NO in step S203), the determination in step S203 is repeated. In this way, when the detected value of the force sensor 21cf exceeds the predetermined value in step S103 of FIG. 15, the detected value of the corresponding force sensor 21cf is continuously monitored, and the movement is continued until the detected value becomes equal to or less than the predetermined value. The driving of the motor 31 and the drive source M is continued.
  • control device 3 stops driving the moving motor 31 and the drive source M, and ends this process.
  • the moving motor 31 is driven in the reverse direction to slide the moving stage 2a in the direction in which the catheter 11 is pulled out. By moving, the abutment can be easily eliminated.
  • the catheter 11 can be shaped along the path inside the object, and can be moved smoothly without applying excessive force to the inner wall of the organ. can be made
  • Example 2 Next, Example 2 will be described.
  • the basic configuration and processing operations of the medical system 1A and the medical device 1 are the same as those of the first embodiment, and hereinafter, constituent elements common to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. , and the differences from the first embodiment will be mainly described.
  • control for smoothly moving the catheter 11 includes leading follow-up control.
  • the trailing portion passes through the same route as the leading portion passes.
  • the insertion position of the catheter 11 into the target is the amount of slide movement of the movement stage 2a on which the therapeutic device 1 is placed, and that is the amount of drive of the movement motor 31 .
  • the driving amount of the moving motor 31 can be calculated by counting the number of driving pulses of the moving motor 31 or by detecting the rotation amount of the moving motor 31 by providing an encoder or the like.
  • the curved shape of the catheter 11 is determined by the amount of movement of the drive wire W, which is the amount of drive of the drive source M.
  • FIG. The drive amount of the drive source M can be detected by an encoder provided in the drive source M.
  • FIG. Storing the driving amount of the driving source M for each insertion position of the catheter 11 means storing the curved shape of the catheter 11 in chronological order.
  • the succeeding portions the second guide ring J2 and the first guide ring J1 reach the memorized insertion positions.
  • Read out the drive amount of the drive source M at the preceding portion the third guide ring J3 for the second guide ring J2 and the second guide ring J2 for the first guide ring J1 stored together with the insertion position.
  • the drive source M is driven by the same amount as the read drive amount, the subsequent portion can reproduce the curved shape of the preceding portion at the same insertion position. By continuously performing this, head tracking control is realized.
  • the control device 3 executes the control process for eliminating collision.
  • the back drive control of the moving motor 31 is executed in step S104, the leading follow-up control during reverse rotation is executed. That is, according to the insertion position of the catheter 11, the curved shape of the catheter 11 is controlled to be the same as the curved shape at the same insertion position stored in the memory, which is the storage unit.
  • FIG. 17 is a flowchart showing data acquisition processing for head tracking control.
  • step S301 the control device 3 determines whether or not the moving motor 31 is being driven. If the moving motor 31 is being driven (YES in step S301), the process proceeds to step S302; otherwise (NO in step S301), the determination in step S301 is repeated.
  • step S302 the control device 3 stores in the memory the driving amount of the movement motor 31, which is information indicating the insertion position of the catheter 11.
  • step S303 the control device 3 associates the drive amount of the drive source M, which is information representing the curved shape of the catheter 11, with the drive amount of the moving motor 31 stored in step S302, and stores it in the memory. Then, the process returns to step S301 again.
  • FIG. 18 is a flow chart showing the process of head follow-up control during reverse rotation.
  • step S401 the control device 3 determines whether or not the moving motor 31 is being driven in the reverse direction. If the moving motor 31 is being driven in the reverse direction (YES in step S401), the process proceeds to step S402; otherwise (NO in step S401), the determination in step S401 is repeated.
  • step S402 the control device 3 searches the memory for the same drive amount as the reverse drive amount of the drive motor 31 in step S401, that is, the past data of the same insertion position.
  • control device 3 reads the drive amount of the drive source M associated with the drive amount of the drive motor 31 retrieved at step S401.
  • step S404 the control device 3 drives the drive source M by the same amount as the drive amount of the drive source M read at step S403. Then, the process returns to step S401 again, and the same control is repeated while the moving motor 31 continues to be driven in the reverse direction.
  • FIG. 19 is a flow chart showing the backdraft control process of the moving motor 31 .
  • the control device 3 drives the moving motor 31 in the reverse direction.
  • the movement stage 2a can be slid in the direction in which the catheter 11 is pulled out, and the abutment of the catheter 11 can be eliminated.
  • step S502 the control device 3 executes leading follow-up control for the drive source M in the base unit 200 during reverse rotation.
  • the leading follow-up control during reverse rotation is as described with reference to FIGS. 17 and 18 .
  • each portion of the catheter 11 can be deformed into a curved shape so as to pass through the same route as the route already passed, and the catheter 11 can be smoothly pulled out from the inside of the object.
  • step S503 the control device 3 determines whether or not the detected value of the force sensor 21cf, which exceeded the predetermined value at step S103 of FIG. 15, has become equal to or less than the predetermined value. If the detected value of the force sensor 21cf is equal to or less than the predetermined value (YES in step S503), the process proceeds to step S504; otherwise (NO in step S503), the process proceeds to step S505.
  • step S505 the control device 3 determines whether or not the driving amount of the moving motor 31 has reached a predetermined value or more. If the driving amount of the moving motor 31 is greater than or equal to the predetermined value (YES in step S505), the process proceeds to step S504; otherwise (NO in step S505), the process returns to step S503.
  • patient movement may change the shape of the path inside the object.
  • the catheter 11 assumes a curved shape along the path shape before the change, the tension generated in the drive wire W is not relieved, and the movement motor 31 is rotated in the reverse direction. You may continue to drive.
  • step S503 when the detected value of the force sensor 21cf does not become equal to or less than the predetermined value after the back drive control of the moving motor 31 is started (NO in step S503), the driving amount of the moving motor 31 becomes equal to or greater than the predetermined value as in this step. determine whether or not When the driving amount of the movement motor 31 exceeds a predetermined value, the shape of the path inside the target changes for some reason, the curved shape of the catheter 11 does not follow the shape of the path, and tension is generated in the drive wire W. is no longer relieved, the process proceeds to step S504.
  • control device 3 stops driving the moving motor 31 and the drive source M, and ends this process.
  • the moving motor 31 is driven in the reverse direction to slide the moving stage 2a in the direction in which the catheter 11 is pulled out.
  • the abutment can be easily eliminated.
  • each part of the catheter 11 can be deformed into a curved shape that passes through the same route as the route that has already passed, and the catheter 11 can be smoothly moved from the inside of the object. can be pulled out to
  • FIG. 20 shows an example of hardware configuration for realizing the control means of the present invention.
  • a hardware configuration for realizing the control means of the present invention comprises a CPU 2701, a memory 2702, a storage device 2703, an input device 2704, and an output device 2705, which are interconnected by a bus 2706. .
  • the CPU 2701 executes programs stored in the storage device 2703 . As a result, the processing of the flowchart described above is executed. By executing the program by the CPU 2701 in this way, the functions of the acquisition means, the notification means, and the control prohibition means according to the present invention are realized.
  • the memory 2702 temporarily stores programs and data read by the CPU 2701 from the storage device 2703 .
  • the memory 2702 is also used as an area for the CPU 2701 to execute various programs.
  • a storage device 2703 stores an operating system (OS), various programs, and various data.
  • the input device 2704 is a functional unit that receives input from the user, and uses, for example, a keyboard and a mouse.
  • the output device 2705 outputs information input by the input device 2704 and execution results of programs executed by the CPU 2701 .
  • the present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (eg, an ASIC) that implements one or more functions.
  • a circuit eg, an ASIC

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Abstract

複数の線状部材Ｗを介して湾曲するように構成された湾曲可能体１１、線状部材Ｗを動かす第１の駆動源Ｍ、及び線状部材Ｗに発生する張力を検出する張力検出部２１ｃｆを備える連続体ロボット１と、連続体ロボット１が取り付けられる移動ステージ２ａ、及び移動ステージ２ａをスライド移動させる第２の駆動源３１を備える支持台２と、湾曲可能体１１の対象への挿入方向に第２の駆動源３１を駆動するとき、張力検出部２１ｃｆで検出した複数の線状部材Ｗの張力が同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超える場合、第２の駆動源３１を停止させる又は第２の駆動源３１を逆方向に駆動するように制御する制御装置３とを備える。

Description

連続体ロボットシステム、その制御方法及びプログラム
　本発明は、連続体ロボットシステム、その制御方法及びプログラムに関する。
　連続体ロボットで構成される医療装置が利用されている。特許文献１には、マニピュレータで構成される医療用器具において、駆動ワイヤに発生する張力を検出し、この張力が予め設定された目標制御範囲となるように、駆動モータによる駆動ワイヤの駆動量を制御することにより、先端屈曲部をチャンネル部材に沿う屈曲状態にする構成が開示されている。これにより、マニピュレータをチャンネル部材に挿通して使用部位に送る場合に、挿通動作を容易に行うことができる。
特許第６１６９０４９号公報
　対象となる人体内の器官の形状は複雑であるため、対象の内部に連続体ロボットの湾曲可能体を挿入しているときに、湾曲可能体の先端部が器官内壁に略正面から当たる突き当たりが発生する可能性がある。湾曲可能体が器官内壁に突き当たっているときに、特許文献１のように張力に基づいて湾曲可能体の屈曲を制御するだけでは、突き当たりを解消できない可能性がある。このような状況になってしまうと、対象の内部への湾曲可能体のさらなる挿入が困難となってしまう。
　本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、対象の内部に連続体ロボットの湾曲可能体を挿入しているときの突き当りを容易に解消できるようにすることを目的とする。
　本発明の連続体ロボットシステムは、複数の線状部材を介して湾曲するように構成された湾曲可能体、前記線状部材を動かす第１の駆動源、及び前記線状部材に発生する張力を検出する張力検出部を備える連続体ロボットと、前記連続体ロボットが取り付けられる移動ステージ、及び前記移動ステージをスライド移動させる第２の駆動源を備える支持台と、前記湾曲可能体の対象への挿入方向に前記第２の駆動源を駆動するとき、前記張力検出部で検出した複数の前記線状部材の張力が全て同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超える場合、前記第２の駆動源を停止させる又は前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、対象の内部に連続体ロボットの湾曲可能体を挿入しているときの突き当りを容易に解消できるようになる。
医療システムの全体図である。 医療装置及び支持台を示す斜視図である。 支持台の説明図である。 カテーテルの説明図である。 カテーテルの説明図である。 ベースユニット及びワイヤ駆動部の説明図である。 ベースユニット及びワイヤ駆動部の説明図である。 ワイヤ駆動部、連結装置、湾曲駆動部の説明図である。 ワイヤ駆動部、連結装置、湾曲駆動部の説明図である。 力センサの説明図である。 カテーテルユニットとベースユニットの連結を説明する図である。 カテーテルユニットとベースユニットの連結を説明する図である。 カテーテルユニットとベースユニットの連結を説明する分解図である。 連結部による駆動ワイヤの固定について説明する図である。 連結部による駆動ワイヤの固定について説明する図である。 連結部による駆動ワイヤの固定について説明する図である。 連結部による駆動ワイヤの固定について説明する図である。 連結部による駆動ワイヤの固定について説明する図である。 実施例１において制御装置が実行する、突き当り解消のための制御処理を示すフローチャートである。 実施例１における移動モータのバックドラフト制御の処理を示すフローチャートである。 先頭追従制御のためのデータ取得処理を示すフローチャートである。 逆転時の先頭追従制御の処理を示すフローチャートである。 実施例２における移動モータのバックドラフト制御の処理を示すフローチャートである。 ハードウェア構成の例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお、本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件等により適宜変更されるべきものである。
　［実施例１］
　＜医療システム及び医療装置＞
　図１、図２を用いて、医療システム１Ａ及び連続体ロボットで構成される医療装置１について説明する。図１は、医療システム１Ａの全体図である。図２は、医療装置１及び支持台２を示す斜視図である。
　医療システム１Ａは、連続体ロボットシステムの例であり、医療装置１と、医療装置１を支持する支持台２と、医療装置１を制御する制御装置３とを備える。本実施例において、医療システム１Ａは、表示装置としてのモニタ４を備える。
　医療装置１は、湾曲可能体としてのカテーテル１１を備えるカテーテルユニット（湾曲可能ユニット）１００と、ベースユニット（駆動ユニット、被装着ユニット）２００を備える。カテーテルユニット１００は、ベースユニット２００に対して着脱可能に構成されている。
　本実施例において、医療システム１Ａ及び医療装置１の使用者は、対象の内部にカテーテル１１を挿入することにより、対象の内部の観察、対象の内部からの各種検体の採取、対象の内部に対する処置等の作業を行うことができる。一つの実施形態として、使用者は、カテーテル１１を対象としての患者の内部に挿入できる。具体的には、患者の口腔もしくは鼻腔を介して気管支に挿入することにより、肺組織の観察、採取、切除等の作業を行うことができる。
　カテーテル１１は、上記作業を行うための医療器具をガイドするガイド（シース）として用いることができる。医療器具（ツール）の例としては、内視鏡、鉗子、アブレーション装置等が挙げられる。また、カテーテル１１自身が上記の医療器具としての機能を有していてもよい。
　本実施例において、制御装置３は、本発明の制御手段の例であり、演算装置３ａ、入力装置３ｂを含む。入力装置３ｂは、カテーテル１１や支持台２を操作するための命令や入力を使用者から受ける。演算装置３ａは、カテーテル１１や支持台２を制御するためのプログラムや各種データを記憶するストレージ、ランダムアクセスメモリ、プログラムを実行するための中央処理装置を含む。また、制御装置３は、モニタ４に画像を表示するための信号を出力する出力部を備えていてもよい。
　図２に示すように、本実施例では、医療装置１は、医療装置１のベースユニット２００と支持台２を連結するケーブル５と支持台２とを介して、制御装置３に電気的に接続される。なお、医療装置１と制御装置３がケーブルで直接接続されていてもよい。医療装置１と制御装置３が無線で接続されていてもよい。また、図１及び図２では、制御装置３は独立した構成部品として記載しているが、ベースユニット２００や支持台２の内部に入っていてもよい。
　医療装置１は、ベースユニット２００を介して支持台２に取り外し可能に装着される。より具体的には、医療装置１は、ベースユニット２００の取り付け部（接続部）２００ａが、支持台２の移動ステージ（受け部）２ａに取り外し可能に取り付けられる。医療装置１の取り付け部２００ａが移動ステージ２ａから取り外された状態であっても、制御装置３によって医療装置１を制御可能なように、医療装置１と制御装置３の接続は維持される。本実施例においては、医療装置１の取り付け部２００ａが移動ステージ２ａから取り外された状態であっても、医療装置１と支持台２は、ケーブル５によって接続されている。
　使用者は、医療装置１が支持台２から取り外された状態（医療装置１が、移動ステージ２ａから取り外された状態）で医療装置１を手動で移動させ、対象の内部にカテーテル１１を挿入することができる。
　また、使用者は、カテーテル１１が対象に挿入され、支持台２に医療装置１が取り付けられた状態で、医療装置１を使用することができる。具体的には、医療装置１が移動ステージ２ａに取り付けられた状態で、移動ステージ２ａが移動することにより、医療装置１が移動する。そして、カテーテル１１を対象に挿入する方向に移動する動作、カテーテル１１を対象から引き抜く方向に移動する動作が行われる。移動ステージ２ａの移動は、支持台２の内部にある移動モータ３１（図３を参照）を制御装置３が制御することで行われる。
　医療装置１は、カテーテル１１を駆動するためのワイヤ駆動部（線状部材駆動部、ライン駆動部、本体駆動部）３００を備える。本実施例において、医療装置１は、制御装置３によって制御されたワイヤ駆動部３００によって、カテーテル１１を駆動するロボットカテーテル装置である。
　制御装置３は、ワイヤ駆動部３００を制御し、カテーテル１１を屈曲する動作を行うことができる。本実施例では、ワイヤ駆動部３００は、ベースユニット２００に内蔵されている。より具体的には、ベースユニット２００は、ワイヤ駆動部３００を収納するベース筐体２００ｆを備える。つまり、ベースユニット２００は、ワイヤ駆動部３００を備えている。
　ここで、カテーテル１１の延伸方向において、対象に挿入されるカテーテル１１の先端が配置される端部を、遠位端と呼ぶ。カテーテル１１の延伸方向において、遠位端の反対側を近位端と呼ぶ。
　カテーテルユニット１００は、カテーテル１１の近位端側をカバーする近位端カバー１６を有する。近位端カバー１６はツール穴１６ａを有する。カテーテル１１には、ツール穴１６ａを介して、医療器具を挿入することができる。
　上述したように、本実施例において、カテーテル１１は、医療器具を対象の内部の所望の位置にガイドするためのガイド装置としての機能を有する。
　例えば、カテーテル１１に内視鏡を挿入した状態で、対象の内部の目標の位置までカテーテル１１を挿入する。このとき、使用者の手動操作、移動ステージ２ａの移動、ワイヤ駆動部３００によるカテーテル１１の駆動の少なくともいずれか一つが用いられる。カテーテル１１が目標の位置に到達した後、ツール穴１６ａを介してカテーテル１１から内視鏡が引き抜かれる。そして、ツール穴１６ａから医療器具を挿入し、対象の内部からの各種検体の採取、対象の内部に対する処置等の作業が行われる。
　後述するように、カテーテルユニット１００は、ベースユニット２００に対して着脱可能に構成されている。医療装置１が使用された後に、使用者は、ベースユニット２００からカテーテルユニット１００を取り外し、新たなカテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着して、再び医療装置１を使用することができる。
　図２に示すように、医療機器１は、操作部４００を有する。本実施例において、操作部４００は、カテーテルユニット１００に備えられ、回転可能に構成されている。操作部４００は、ベースユニット２００に対するカテーテルユニット１００の着脱の際に、ベースユニット２００に対するカテーテルユニット１００の固定及び固定の解除のために使用者によって操作される。
　このようにした医療システム１Ａでは、例えばカテーテル１１に挿入される内視鏡とモニタ４とを接続することにより、モニタ４に内視鏡によって撮影された画像を表示させることができる。また、モニタ４と制御装置３を接続することにより、医療装置１の状態、医療装置１の制御に関連する情報をモニタ４に表示させることができる。例えば、対象の内部におけるカテーテル１１の位置や、対象の内部におけるカテーテル１１のナビゲーションに関連する情報を、モニタ４に表示させることができる。モニタ４と制御装置３及び内視鏡は、有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。また、モニタ４と制御装置３は、支持台２を介して接続されていてもよい。
　＜支持台＞
　図３を用いて、支持台２について説明する。図３は、支持台２の説明図である。
　支持台２は、ステー３２を備える。ステー３２に取り付けられたモータホルダー３３に、ステッピングモータからなる移動モータ３１が固定される。移動モータ３１のシャフトには、カップリング３７を介して、リードスクリュー３４の端部が接続される。リードスクリュー３４は、図示しないベアリングを含むリードスクリューステー３５、３６によって回転可能に支持される。医療装置１が取り付け部２００ａを介して固定される移動ステージ２ａは、リードスクリュー３４に接続される。リードスクリュー３４は所謂送りネジ機構であり、移動モータ３１の回転運動を直線運動に変換することで、移動ステージ２ａを図中の矢印方向にスライド移動させることができる。このように移動モータ３１は、移動ステージ２ａをスライド移動させる駆動源である。制御装置３は、移動モータ３１の駆動を行い、移動ステージ２ａの移動を制御する。
　＜カテーテル＞
　図４Ａ、図４Ｂを用いて、湾曲可能体としてのカテーテル１１について説明する。図４Ａ、図４Ｂは、カテーテル１１の説明図である。図４Ａは、カテーテル１１の全体を説明する図である。図４Ｂは、カテーテル１１の拡大図である。
　カテーテル１１は、湾曲部（湾曲体、カテーテル本体）１２と、湾曲部１２を湾曲するように構成された湾曲駆動部（カテーテル駆動部）１３を備える。湾曲駆動部１３は、後述する連結装置２１を介してワイヤ駆動部３００の駆動力を受けて、湾曲部１２を湾曲するように構成される。
　カテーテル１１は、対象に対するカテーテル１１の挿入方向に沿って延伸されている。カテーテル１１の延伸方向（長手方向）は、湾曲部１２の延伸方向（長手方向）、後述する第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）の延伸方向（長手方向）と同じである。
　湾曲駆動部１３は、湾曲部１２に接続された複数の駆動ワイヤ（駆動ライン、線状部材、線状アクチュエータ）を含む。具体的には、湾曲駆動部１３は、第１駆動ワイヤＷ１１、第２駆動ワイヤＷ１２、第３駆動ワイヤＷ１３、第４駆動ワイヤＷ２１、第５駆動ワイヤＷ２２、第６駆動ワイヤＷ２３、第７駆動ワイヤＷ３１、第８駆動ワイヤＷ３２、第９駆動ワイヤＷ３３を含む。第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）は、所定の半径を有する仮想円に沿って並べられている。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれは、被保持部（被保持軸、ロッド）Ｗａを含む。具体的には、第１駆動ワイヤＷ１１は第１被保持部Ｗａ１１を含む。第２駆動ワイヤＷ１２は第２被保持部Ｗａ１２を含む。第３駆動ワイヤＷ１３は第３被保持部Ｗａ１３を含む。第４駆動ワイヤＷ２１は第４被保持部Ｗａ２１を含む。第５駆動ワイヤＷ２２は第５被保持部Ｗａ２２を含む。第６駆動ワイヤＷ２３は第６被保持部Ｗａ２３を含む。第７駆動ワイヤＷ３１は第７被保持部Ｗａ３１を含む。第８駆動ワイヤＷ３２は第８被保持部Ｗａ３２を含む。第９駆動ワイヤＷ３３は第９被保持部Ｗａ３３を含む。
　本実施例において、第１～第９被保持部（Ｗａ１１～Ｗａ３３）のそれぞれは、同一形状である。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれは、可撓性を有するワイヤ体（ライン体、線状体）Ｗｂを含む。具体的には、第１駆動ワイヤＷ１１は第１ワイヤ体Ｗｂ１１を含む。第２駆動ワイヤＷ１２は第２ワイヤ体Ｗｂ１２を含む。第３駆動ワイヤＷ１３は第３ワイヤ体Ｗｂ１３を含む。第４駆動ワイヤＷ２１は第４ワイヤ体Ｗｂ２１を含む。第５駆動ワイヤＷ２２は第５ワイヤ体Ｗｂ２２を含む。第６駆動ワイヤＷ２３は第６ワイヤ体Ｗｂ２３を含む。第７駆動ワイヤＷ３１は第７ワイヤ体Ｗｂ３１を含む。第８駆動ワイヤＷ３２は第８ワイヤ体Ｗｂ３２を含む。第９駆動ワイヤＷ３３は第９ワイヤ体Ｗｂ３３を含む。
　本実施例において、第１～第３ワイヤ体（Ｗｂ１１～Ｗｂ１３）のそれぞれは、同一形状である。第４～第６ワイヤ体（Ｗｂ２１～Ｗｂ２３）のそれぞれは、同一形状である。第７～第９ワイヤ体（Ｗｂ３１～Ｗｂ３３）のそれぞれは、同一形状である。本実施例では、第１～第９ワイヤ体（Ｗｂ１１～Ｗｂ３３）は、長さを除き、同一形状である。
　第１～第９被保持部（Ｗａ１１～Ｗａ３３）は、第１～第９ワイヤ体（Ｗｂ１１～Ｗｂ３３）の近位端において、第１～第９ワイヤ体（Ｗｂ１１～Ｗｂ３３）に固定されている。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）は、ワイヤガイド１７を介して、湾曲部１２に挿入され、固定されている。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のうち、任意の一つを、駆動ワイヤＷと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれは、第１～第９ワイヤ体（Ｗｂ１１～Ｗｂ３３）の長さを除き、同一形状である。
　本実施例において、湾曲部１２は、可撓性を有し、医療器具を挿入するための通路Ｈｔを備える管状の部材である。
　湾曲部１２の壁面には、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを通すための複数のワイヤ穴が備えられる。具体的には、湾曲部１２の壁面には、第１ワイヤ穴Ｈｗ１１、第２ワイヤ穴Ｈｗ１２、第３ワイヤ穴Ｈｗ１３、第４ワイヤ穴Ｈｗ２１、第５ワイヤ穴Ｈｗ２２、第６ワイヤ穴Ｈｗ２３、第７ワイヤ穴Ｈｗ３１、第８ワイヤ穴Ｈｗ３２、第９ワイヤ穴Ｈｗ３３が備えられている。第１～第９ワイヤ穴Ｈｗ（Ｈｗ１１～Ｈｗ３３）のそれぞれは、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれに対応する。符号Ｈｗの後の数字は、対応する駆動ワイヤの数字を示す。例えば、第１駆動ワイヤＷ１１は、第１ワイヤ穴Ｈｗ１１に挿入される。
　第１～第９ワイヤ穴（Ｈｗ１１～Ｈｗ３３）のうち、任意の一つを、ワイヤ穴Ｈｗと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９ワイヤ穴（Ｈｗ１１～Ｈｗ３３）のそれぞれは、同一形状である。
　湾曲部１２は、中間領域１２ａ、湾曲領域１２ｂを有する。湾曲領域１２ｂは、湾曲部１２の遠位端に配置されており、湾曲領域１２ｂには、第１ガイドリングＪ１、第２ガイドリングＪ２、第３ガイドリングＪ３が配置される。湾曲領域１２ｂとは、湾曲駆動部１３によって第１ガイドリングＪ１、第２ガイドリングＪ２、第３ガイドリングＪ３を移動させることにより、湾曲部１２の屈曲の大きさや方向を制御することができる領域をいう。図４Ｂは、第１～第３ガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）を覆う湾曲部１２の一部を省略して描かれている。
　医療器具は、通路Ｈｔ、第１～第３ガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）によって、カテーテル１１の先端までガイドされる。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれは、中間領域１２ａを通って第１～第３ガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）のそれぞれに固定されている。
　具体的には、第１駆動ワイヤＷ１１、第２駆動ワイヤＷ１２、第３駆動ワイヤＷ１３は、第１ガイドリングＪ１に固定されている。第４駆動ワイヤＷ２１、第５駆動ワイヤＷ２２、第６駆動ワイヤＷ２３は、第１ガイドリングＪ１を貫通して、第２ガイドリングＪ２に固定されている。第７駆動ワイヤＷ３１、第８駆動ワイヤＷ３２、第９駆動ワイヤＷ３３は、第１ガイドリングＪ１、第２ガイドリングＪ２を貫通して、第３ガイドリングＪ３に固定されている。
　医療装置１は、湾曲駆動部１３をワイヤ駆動部３００によって駆動することにより、カテーテル１１の延伸方向に交差する方向に向けて、湾曲部１２を湾曲させることができる。具体的には、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを湾曲部１２の延伸方向に移動させることにより、第１～第３ガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）を介して、湾曲部１２の湾曲領域１２ｂを、延伸方向に交差する方向に湾曲させることができる。
　使用者は、手動又は移動ステージ２ａによる医療装置１の移動、及び湾曲部１２の湾曲の少なくともいずれか一つを用いることにより、カテーテル１１を対象の内部の目的の部分まで挿入することができる。
　＜ベースユニット＞
　図５Ａ、図５Ｂを用いて、ベースユニット２００及びワイヤ駆動部３００について説明する。
　図５Ａ、図５Ｂは、ベースユニット２００及びワイヤ駆動部３００の説明図である。図５Ａはベースユニット２００の内部構造を示す側面図である。図５Ｂは、ワイヤ駆動部３００、連結装置２１、湾曲駆動部１３の連結を示す斜視図である。
　ワイヤ駆動部３００は、複数の駆動源（モータ）を有する。本実施例では、ワイヤ駆動部３００は、第１駆動源Ｍ１１、第２駆動源Ｍ１２、第３駆動源Ｍ１３、第４駆動源Ｍ２１、第５駆動源Ｍ２２、第６駆動源Ｍ２３、第７駆動源Ｍ３１、第８駆動源Ｍ３２、第９駆動源Ｍ３３を備える。
　第１～第９駆動源（Ｍ１１～Ｍ３３）のうち、任意の一つを、駆動源Ｍと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９駆動源（Ｍ１１～Ｍ３３）のそれぞれは、同一構成である。
　ベースユニット２００は、連結装置２１を備える。連結装置２１は、ワイヤ駆動部３００に接続されている。連結装置２１は、複数の連結部を有する。本実施例では、連結装置２１は、第１連結部２１ｃ１１、第２連結部２１ｃ１２、第３連結部２１ｃ１３、第４連結部２１ｃ２１、第５連結部２１ｃ２２、第６連結部２１ｃ２３、第７連結部２１ｃ３１、第８連結部２１ｃ３２、第９連結部２１ｃ３３を備える。
　第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のうち、任意の一つを、連結部２１ｃと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれは、同一構成である。
　複数の連結部のそれぞれは、複数の駆動源のそれぞれに接続され、複数の駆動源のそれぞれによって駆動される。具体的には、第１連結部２１ｃ１１は、第１駆動源Ｍ１１に接続され、第１駆動源Ｍ１１によって駆動される。第２連結部２１ｃ１２は、第２駆動源Ｍ１２に接続され、第２駆動源Ｍ１２によって駆動される。第３連結部２１ｃ１３は、第３駆動源Ｍ１３に接続され、第３駆動源Ｍ１３によって駆動される。第４連結部２１ｃ２１は、第４駆動源Ｍ２１に接続され、第４駆動源Ｍ２１によって駆動される。第５連結部２１ｃ２２は、第５駆動源Ｍ２２に接続され、第５駆動源Ｍ２２によって駆動される。第６連結部２１ｃ２３は、第６駆動源Ｍ２３に接続され、第６駆動源Ｍ２３によって駆動される。第７連結部２１ｃ３１は、第７駆動源Ｍ３１に接続され、第７駆動源Ｍ３１によって駆動される。第８連結部２１ｃ３２は、第８駆動源Ｍ３２に接続され、第８駆動源Ｍ３２によって駆動される。第９連結部２１ｃ３３は、第９駆動源Ｍ３３に接続され、第９駆動源Ｍ３３によって駆動される。
　図５Ｂに示すように、連結装置２１には、カテーテル１１の第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）を含む湾曲駆動部１３が連結される。湾曲駆動部１３は、連結装置２１を介してワイヤ駆動部３００の駆動力を受け、湾曲駆動部１２を湾曲させる。
　駆動ワイヤＷは、被保持部Ｗａを介して連結部２１ｃに連結される。複数の駆動ワイヤのそれぞれは、複数の連結部のそれぞれに連結される。
　具体的には、第１駆動ワイヤＷ１１の第１被保持部Ｗａ１１は、第１連結部２１ｃ１１に連結される。第２駆動ワイヤＷ１２の第２被保持部Ｗａ１２は、第２連結部２１ｃ１２に連結される。第３駆動ワイヤＷ１３の第３被保持部Ｗａ１３は、第３連結部２１ｃ１３に連結される。第４駆動ワイヤＷ２１の第４被保持部Ｗａ２１は、第４連結部２１ｃ２１に連結される。第５駆動ワイヤＷ２２の第５被保持部Ｗａ２２は、第５連結部２１ｃ２２に連結される。第６駆動ワイヤＷ２３の第６被保持部Ｗａ２３は、第６連結部２１ｃ２３に連結される。第７駆動ワイヤＷ３１の第７被保持部Ｗａ３１は、第７連結部２１ｃ３１に連結される。第８駆動ワイヤＷ３２の第８被保持部Ｗａ３２は、第８連結部２１ｃ３２に連結される。第９駆動ワイヤＷ３３の第９被保持部Ｗａ３３は、第９連結部２１ｃ３３に連結される。
　ベースユニット２００は、ベースフレーム２５を有する。ベースフレーム２５には、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを通すための複数の挿入穴が備えられている。ベースフレーム２５には、第１挿入穴２５ａ１１、第２挿入穴２５ａ１２、第３挿入穴２５ａ１３、第４挿入穴２５ａ２１、第５挿入穴２５ａ２２、第６挿入穴２５ａ２３、第７挿入穴２５ａ３１、第８挿入穴２５ａ３２、第９挿入穴２５ａ３３が備えられている。第１～第９挿入穴（２５ａ１１～２５ａ３３）のそれぞれは、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれに対応する。符号２５ａの後の数字は、対応する駆動ワイヤの数字を示す。例えば、第１駆動ワイヤＷ１１は、第１挿入穴２５ａ１１に挿入される。
　第１～第９挿入穴（２５ａ１１～２５ａ３３）のうち、任意の一つを、挿入穴２５ａと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９挿入穴（２５ａ１１～２５ａ３３）のそれぞれは、同一形状である。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれは、対応する第１～第９挿入穴（２５ａ１１～２５ａ３３）のそれぞれ、対応する第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれに係合する。
　ベースフレーム２５は、カテーテルユニット１００が有するキーシャフト１５を受け入れるキー受け部（キー穴、ベース側キー、本体側キー）２２を有する。キーシャフト１５とキー受け部２２が係合することにより、カテーテルユニット１００がベースユニット２００に対して正しい位相で装着される。
　また、ベースフレーム２５は、接続軸２６が設けられている。図９に示すように、操作部４００の内側には、接続軸２６と係合する接続溝４００ａが備えられる。カテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着すると、接続軸２６が入り口４００ａ１を介して接続溝４００ａに係合し、操作部４００の回転位置（ロック方向Ｒ１、解除方向Ｒ２を参照）に応じて、接続軸２６が接続溝４００ａに沿って移動する。
　＜駆動源と駆動ワイヤの連結＞
　図６Ａ、図６Ｂを用いて、ワイヤ駆動部３００、連結装置２１、湾曲駆動部１３の連結について説明する。図６Ａ、図６Ｂは、ワイヤ駆動部３００、連結装置２１、湾曲駆動部１３の説明図である。図６Ａは、駆動源Ｍ、連結部２１ｃ、駆動ワイヤＷの斜視図である。図６Ｂは、連結部２１ｃ、駆動ワイヤＷの拡大図である。
　本実施例において、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれと第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれが連結される構成は、同一である。また、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれと第１～第９駆動源（Ｍ１１～Ｍ３３）のそれぞれが接続される構成は、同一である。したがって、以下の説明では、一つの駆動ワイヤＷ、一つの連結部２１ｃ、一つの駆動源Ｍを用いて、これらが接続される構成について説明する。
　図６Ａに示すように、駆動源Ｍは、モータ軸である出力軸Ｍａと、出力軸Ｍａを回転方向Ｒｍに回転させるモータ本体Ｍｂを有する。出力軸Ｍａの表面には、螺旋状の溝が備えられている。出力軸Ｍａは、所謂ネジ形状を有する。モータ本体Ｍｂは、モータフレーム２００ｂに固定されている。
　連結部２１ｃは、出力軸Ｍａに接続されたトラクタ２１ｃｔ、トラクタ２１ｃｔを支持するトラクタ支持軸２１ｃｓを有する。トラクタ支持軸２１ｃｓは、力センサ２１ｃｆを介して連結ベース２１ｃｂに接続されている。力センサ２１ｃｆは、張力検出部として機能するものであり、駆動ワイヤＷに発生する張力に応じた検出値である電気信号を、制御装置３に出力する。力センサ２１ｃｆの詳細については後述する。
　連結部２１ｃは、駆動ワイヤＷの被保持部Ｗａを保持するための保持部としての板バネ２１ｃｈを有する。駆動ワイヤＷは挿入穴２５ａを通って連結部２１ｃに係合している。より具体的には、被保持部Ｗａが板バネ２１ｃｈに係合する。後述するように、板バネ２１ｃｈは、被保持部Ｗａを挟み込んで固定する状態（固定状態）と、被保持部Ｗａを解放した状態（解放状態）とを取ることができる。
　連結部２１ｃは、押圧部材２１ｃｐを有する。押圧部材２１ｃｐは、後述する内歯ギア２９と噛み合うギア部２１ｃｇ、板バネ２１ｃｈを押圧するための押圧部としてのカム２１ｃｃを有する。
　後述するように、カム２１ｃｃは、板バネ２１ｃｈに対して移動することができる。カム２１ｃｃが移動することにより、板バネ２１ｃｈの固定状態と、解放状態が切り替えられる。
　図６Ａに示すように、連結部２１ｃは、第１ベアリングＢ１、第２ベアリングＢ２，第３ベアリングＢ３によって支持されている。第１ベアリングＢ１は、ベースユニット２００の第１ベアリングフレーム２００ｃに支持されている。第２ベアリングＢ２は、ベースユニット２００の第２ベアリングフレーム２００ｄに支持されている。第３ベアリングＢ３は、ベースユニット２００の第３ベアリングフレーム２００ｅに支持されている。
　したがって、出力軸Ｍａが回転方向Ｒｍに回転したときに、連結部２１ｃは、出力軸Ｍａの周りに回転することが規制される。なお、第１ベアリングＢ１、第２ベアリングＢ２、第３ベアリングＢ３は、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれに対して設けられる。
　連結部２１ｃが出力軸Ｍａの周りに回転することが規制されているため、出力軸Ｍａが回転すると、出力軸Ｍａの螺旋状の溝によって、トラクタ２１ｃｔに出力軸Ｍａの回転軸方向に沿った力が作用する。その結果、連結部２１ｃは、出力軸Ｍａの回転軸線方向に沿って移動する（Ｄｃ方向）。連結部２１ｃが移動することにより、駆動ワイヤＷが移動して、湾曲部１２が湾曲する。つまり、出力軸Ｍａとトラクタ２１ｃｔは、駆動源Ｍから伝えられた回転運動をねじにより直線運動に変換させる、所謂送りねじを構成している。
　制御装置３は、第１～第９駆動源（Ｍ１１～Ｍ３３）のそれぞれを独立して制御する。つまり、第１～第９駆動源（Ｍ１１～Ｍ３３）のうちの任意の駆動源は、その他の駆動源が停止した状態か否かに関わらず、独立して動作すること又は停止することができる。言い換えれば、制御装置３は、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを独立して制御することができる。その結果、第１～第３ガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）のそれぞれが独立して制御され、湾曲部１２の湾曲領域１２ｂは、任意の方向に屈曲することができる。
　具体的には、第３ガイドリングＪ３は、湾曲部１２の遠位端に設けられている。第３ガイドリングＪ３には第７～第９駆動ワイヤ（Ｗ３１～Ｗ３３）が接続されており、３本の駆動ワイヤには第７～第９駆動源（Ｍ３１～Ｍ３３）がそれぞれ接続されている。つまり、第７～第９駆動源（Ｍ３１～Ｍ３３）を制御することにより、第３ガイドリングＪ３の向きを任意の方向に変えることができ、それに沿って湾曲領域１２ｂが円弧上に湾曲する。同様に、第４～第６駆動源（Ｍ２１～Ｍ２３）を制御することにより、第４～第６駆動ワイヤ（Ｗ２１～Ｗ２３）を介して第２ガイドリングＪ２の向きを任意の方向に変えることができる。同様に、第１～第３駆動源（Ｍ１１～Ｍ１３）を制御することにより、第１～第３駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ１３）を介して第１ガイドリングＪ１の向きを任意の方向に変えることができる。
　以上より、３つのガイドリング（Ｊ１～Ｊ３）がそれぞれ独立して任意の方向を向くことができるので、湾曲領域１２ｂは複雑な形状を取ることができる。これにより、カテーテル１１は、患者体内の気管支や消化器等の細長く複雑な形状の器官の中に挿入され移動することができる。
　＜力センサ＞
　図７を用いて、力センサ２１ｃｆについて説明する。図７は、力センサ２１ｃｆの説明図である。
　図６Ａ、図６Ｂに示すように、ベースユニット２００の連結部２１ｃ内には、駆動ワイヤＷに発生する張力を検出する力センサ２１ｃｆが設けられる。この張力は、器官内壁にカテーテル１１が当たったときに発生するので、カテーテル１１が器官内をスムースに移動しているか否かを判断することができる。
　図７に示すように、力センサ２１ｃｆは、起歪体２１ｃｌと、それに貼り付けられたひずみゲージ２１ｃｓｇとを備え、駆動ワイヤＷに張力が発生することにより生じる起歪体２１ｃｌの微小な弾性変形をひずみゲージ２１ｃｓｇが検出する。
　起歪体２１ｃｌは、真ん中に空隙があるロの字形状の金属部品である。駆動ワイヤＷに発生した張力は、起歪体２１ｃｌの上下の横壁２１ｃｌ１、２１ｃｌ２を図中の矢印方向に移動させる。例えば横壁２１ｃｌ１が図中右方向に移動した場合は、横壁２１ｃｌ２は左側に移動する。起歪体２１ｃｌの縦壁２１ｃｌ３、２１ｃｌ４は、横壁２１ｃｌ１、２１ｃｌ２の位置ずれによって微小に弾性変形する。この弾性変形を、縦壁２１ｃｌ３、２１ｃｌ４に貼り付けたひずみゲージ２１ｃｓｇで検出する。本例では、２枚のひずみゲージ２１ｃｓｇ１、２１ｃｓｇ２を貼り付けている。ひずみゲージ２１ｃｓｇは、貼り付けた対象物の伸び縮みに合わせて変形し、その抵抗値を変化させることで対象物のひずみ量を測定するものである。
　これらひずみゲージ２１ｃｓｇ１、２１ｃｓｇ２を含み、抵抗Ｒ３、Ｒ４と共にホイートストンブリッジ回路２１ｃｗを形成し、ひずみゲージ２１ｃｓｇのわずかな抵抗値の変化を電圧変換する構成になっている。ホイートストンブリッジ回路２１ｃｗの入力端子２１ｃｗ１、２１ｃｗ２間に電圧を印可し、出力端子２１ｃｗ３、２１ｃｗ４間に生じる電位差を差動アンプ２１ｃｄで増幅し、その出力電圧を制御装置３に出力する。出力端子２１ｃｗ３、２１ｃｗ４間に生じる電位差は、駆動ワイヤＷに発生する張力に応じたものとなるので、制御装置３は、差動アンプ２１ｃｅの出力電圧に基づいて、駆動ワイヤＷに発生した張力を検知することができる。なお、２枚のひずみゲージ２１ｃｓｇ１、２１ｃｓｇ２を含むものとしたが、ホイートストンブリッジ回路２１ｃｗを形成する４か所の抵抗のうち、１枚以上がひずみゲージであればよい。
　＜湾曲駆動部の固定及び固定の解除＞
　図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４を用いて、湾曲駆動部１３を連結装置２１に固定するための構成、連結装置２１による湾曲駆動部１３の固定を解除するための構成について説明する。
　図８Ａ、図８Ｂは、カテーテルユニット１００とベースユニット２００の連結を説明する図である。図８Ａは、カテーテルユニット１００とベースユニット２００の断面図である。図８Ａは、カテーテルユニット１００とベースユニット２００を、回転軸４００ｒに沿って切断した断面図である。図８Ｂは、ベースユニット２００の断面図である。図８Ｂは、ベースユニット２００を、連結部２１ｃの部分で、回転軸４００ｒに直交する方向に切断した断面図である。
　図９は、カテーテルユニット１００とベースユニット２００の連結を説明する分解図である。
　図１０、図１１、図１２、図１３、図１４は、連結部２１ｃによる駆動ワイヤＷの固定について説明する図である。
　図８Ａ、図９に示すように、ベースユニット２００は、ジョイント（中間部材、第２伝達部材）２８、ジョイント２８を介して操作部４００と連動する移動ギア（連動ギア、伝達部材、第１伝達部材）としての内歯ギア２９を有する。
　ジョイント２８は複数の伝達部２８ｃを有し、内歯ギア２９は、複数の被伝達部２９ｃを有する。複数の伝達部２８ｃは複数の伝達部２９ｃと係合しており、ジョイント２８が回転した場合、内歯ギア２９にジョイント２８の回転が伝達される。
　カテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着すると、操作部４００に備えられた係合部４００ｊが、ジョイント２８のジョイント係合部２８ｊと係合する。操作部４００が回転した場合、ジョイント２８に操作部４００の回転が伝達される。操作部４００、ジョイント２８、内歯ギア２９は同方向に回転する。
　内歯ギア２９は、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれが、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを固定する状態と、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれを解放する状態とを切り替えるための複数の歯部を有する。内歯ギア２９の複数の歯部（作用部、切替ギア部）のそれぞれは、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれが有する押圧部材２１ｃｐのギア部２１ｃｇと係合する。
　具体的には、本実施例において内歯ギア２９は、第１歯部２９ｇ１１、第２歯部２９ｇ１２、第３歯部２９ｇ１３、第４歯部２９ｇ２１、第５歯部２９ｇ２２、第６歯部２９ｇ２３、第７歯部２９ｇ３１、第８歯部２９ｇ３２、第９歯部２９ｇ３３を備える。第１～第９歯部（２９ｇ１１～２９ｇ３３）のそれぞれは、互いに隙間を空けて形成されている。
　第１歯部２９ｇ１１は、第１連結部２１ｃ１１のギア部２１ｃｇと噛み合う。第２歯部２９ｇ１２は、第２連結部２１ｃ１２のギア部２１ｃｇと噛み合う。第３歯部２９ｇ１３は、第３連結部２１ｃ１３のギア部２１ｃｇと噛み合う。第４歯部２９ｇ２１は、第４連結部２１ｃ２１のギア部２１ｃｇと噛み合う。第５歯部２９ｇ２２は、第５連結部２１ｃ２２のギア部２１ｃｇと噛み合う。第６歯部２９ｇ２３は、第６連結部２１ｃ２３のギア部２１ｃｇと噛み合う。第７歯部２９ｇ３１は、第７連結部２１ｃ３１のギア部２１ｃｇと噛み合う。第８歯部２９ｇ３２は、第８連結部２１ｃ３２のギア部２１ｃｇと噛み合う。第９歯部２９ｇ３３は、第９連結部２１ｃ３３のギア部２１ｃｇと噛み合う。
　第１～第９歯部（２９ｇ１１～２９ｇ３３）のうち、任意の一つを、歯部２９ｇと呼ぶことができる。本実施例において、第１～第９歯部（２９ｇ１１～２９ｇ３３）のそれぞれは、同一構成である。
　本実施例において、第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれと第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれが連結される構成は、同一である。また、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれと第１～第９歯部（２９ｇ１１～２９ｇ３３）のそれぞれが接続される構成は、同一である。したがって、以下の説明では、一つの駆動ワイヤＷ、一つの連結部２１ｃ、一つの歯部２９ｇを用いて、これらが接続される構成について説明する。
　第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれにおいて、ギア部２１ｃｇが内歯ギア２９によって移動されることにより、押圧部材２１ｃｐが回転し、カム２１ｃｃが押圧位置と押圧位置から退避した退避位置とに移動する。
　操作部４００を回転させることにより、内歯ギア２９が回転する。内歯ギア２９が回転することにより、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）それぞれが動作する。このように一つの操作部４００を回転させる動作によって、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）を動作させることができる。
　操作部４００は、カテーテルユニット１００がベースユニット２００に装着された状態で、固定位置と、取り外し位置とに移動することができる。また、後述するように、操作部４００は、カテーテルユニット１００がベースユニット２００に装着された状態で、解除位置に移動することができる。操作部４００の回転方向において、解除位置は、固定位置と取り外し位置の間に位置される。操作部４００が取り外し位置にある状態で、ベースユニット２００にカテーテルユニット１００が装着される（仮装着状態）。
　仮装着状態では、駆動ワイヤＷは連結部２１ｃへの固定（ロック）がされていない状態である。この状態を、連結部２１ｃの解除状態と呼ぶ。なお、駆動ワイヤＷが連結部２１ｃへ固定（ロック）された状態を、連結部２１ｃのロック状態と呼ぶ。
　図１０、図１１、図１２、図１３、図１４を用いて、駆動ワイヤＷを連結部２１ｃへ固定する動作について説明する。
　仮装着状態、すなわちカテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着した後、かつ操作部４００を操作する前の状態では、カテーテルユニット１００は、ベースユニット２００から取り外すことができる。以下、カテーテルユニット１００がベースユニット２００から取り外すことが可能な状態を、取り外し可能状態と呼ぶ。
　図１０は、取り外し可能状態における内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を示す図である。連結部２１ｃの板バネ２１ｃｈは、連結ベース２１ｃｂに固定された被固定部２１ｃｈａ、押圧部材２１ｃｐのカム２１ｃｃと当接する被押圧部２１ｃｈｂを有する。板バネ２１ｃｈは、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２を有する。カテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着すると、被保持部Ｗａは、第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分ｃｈｄ２の間に挿入される。
　カム２１ｃｃは、保持面２１ｃｃａと、押圧面２１ｃｃｂを有する。押圧部材２１ｃｐの回転半径方向について、保持面２１ｃｃａは、押圧面２１ｃｃｂよりも、押圧部材２１ｃｐの回転中心２１ｃｐｃに近い位置に配置されている。
　図１０に示すように、取り外し可能状態（操作部４００が取り外し位置にある状態）では、板バネ２１ｃｈは、被押圧部２１ｃｈｂが保持面２１ｃｃａに当接した位置で保持されている。また、内歯ギア２９の歯Ｚａ１とギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ１は、互いの間にクリアランスＬａが生じた状態で、停止している。
　操作部４００の回転方向において、操作部４００が取り外し位置から解除位置及び固定位置に向かう方向をロック方向（固定方向）と呼び、操作部４００が固定位置から解除位置及び取り外し位置に向かう方向を解除方向と呼ぶ。操作部４００は、解除位置から解除方向に回転して、取り外し位置に移動する。操作部４００は、解除位置からロック方向に回転して、固定位置に移動する。
　仮装着状態では、連結部２１ｃは解除状態であり、連結部２１ｃによる駆動ワイヤＷの固定が解除されている。
　連結部２１ｃが解除状態にあるとき、カム２１ｃｃは、後述する押圧位置から退避した退避位置に位置する。このとき、板バネ２１ｃｈによる被保持部Ｗａの固定が解除された状態である。連結部２１ｃが解除状態にあるときの第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２が被保持部Ｗａを締め付ける力は、連結部２１ｃがロック状態にあるときの第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２が被保持部Ｗａを締め付ける力よりも小さい。
　連結部２１ｃが解除状態にあるとき、ベースユニット２００に対してカテーテルユニットを取り外し方向Ｄｄに動かした場合には、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２の間から被保持部Ｗａを引き抜くことができる。
　図１１は、操作部４００を取り外し位置からロック方向に回転したときの内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を示す図である。図１１は、操作部４００が解除位置にある状態における内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を示す図である。
　操作部４００が取り外し位置にある状態（図１０）で、操作部４００をロック方向に回転させると、内歯ギア２９が時計回りに回転する。そして、操作部４００は、解除位置にある。
　なお、操作部４００を回転させた場合であっても、キーシャフト１５とキー受け部２２が係合しているため、カテーテルユニット１００の全体（操作部４００を除く）は、ベースユニット２００に対して回転することが規制されている。つまり、操作部４００は、カテーテルユニット１００の全体（操作部４００を除く）とベースユニット２００が停止した状態で、それらに対して回転可能である。
　内歯ギア２９が時計回りに回転することで、内歯ギア２９の歯Ｚａ１とギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ１の間のクリアランスは、クリアランスＬａからクリアランスＬｂに減少する。
　ギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ２は、内歯ギア２９の歯部２９ｇの歯先円（点線）との間にクリアランスＬｚを空けた位置に配置されている。そのため、内歯ギア２９は歯Ｚｂ２に干渉することなく回転可能である。一方、連結部２１ｃは、図１０に示された状態と同じ状態（解除状態）に保たれている。
　図１１に示した状態から、操作部４００をロック方向にさらに回転させると、内歯ギア２９が時計回りにさらに回転する。そのときの内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を図１２に示す。
　図１２は、操作部４００を解除位置からロック方向に回転したときの内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を示す図である。
　図１２に示すように、操作部４００を解除位置からロック方向に回転すると、内歯ギア２９の歯Ｚａ１とギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ１が接触する。一方、連結部２１ｃは、図１０、図１１に示された状態と同じ状態であり、解除状態に保たれている。
　図１３は、操作部４００がロック方向に回転することで、押圧部材２１ｃｐが回転した状態を示す図である。
　図１３に示すように、図１２の状態から操作部４００をロック方向にさらに回転させると、内歯ギア２９が時計回りにさらに回転する。
　内歯ギア２９が図１２の状態から図１３の状態に移動することで、内歯ギア２９はギア部２１ｃｇを時計回りに回転させる。ギア部２１ｃｇが回転すると、保持面２１ｃｃａが被押圧部２１ｃｈｂから離れ、押圧面２１ｃｃｂが、被押圧部２１ｃｈｂに近づく。そして、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２による被保持部Ｗａの挟み込みが開始される。
　そして、押圧面２１ｃｃｂの端部に配置された角部２１ｃｃｂ１によって被押圧部２１ｃｈｂが押圧されつつ、内歯ギア２９の歯Ｚａ３がギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ３から離れる位置まで移動する。このとき、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２によって、被保持部Ｗａが挟み込まれた状態である。
　内歯ギア２９の歯Ｚａ３がギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ３から離れたとき、内歯ギア２９からギア部２１ｃｇへの駆動力の伝達が終了する。このとき、カム２１ｃｃは、角部２１ｃｃｂ１が、板バネ２１ｃｈからの反力を受ける状態である。
　押圧部材２１ｃｐの回転半径方向で、角部２１ｃｃｂ１に作用する板バネ２１ｃｈの反力は、押圧部材２１ｃｐの回転中心２１ｃｐｃから離れた位置に作用し、押圧部材２１ｃｐは時計回りに回転する。このとき、押圧部材２１ｃｐは、時計回りに回る内歯ギア２９によって回転させられる方向と、同じ方向に向けて回転する。
　図１４は、操作部４００が固定位置にある状態の内歯ギア２９と連結部２１ｃの状態を示す図である。
　図１４に示すように、図１３に示す状態から、板バネ２１ｃｈの反力を受けて押圧部材２１ｃｐがさらに回転する。
　図１４に示すように、押圧部材２１ｃｐは、カム２１ｃｃの押圧面２１ｃｃｂと、板バネ２１ｃｈの被押圧部２１ｃｈｂが面接触をした状態で停止する。つまり、押圧面２１ｃｃｂと、被押圧部２１ｃｈｂの表面が、同一平面上に並んだ状態となる。
　このとき、連結部２１ｃはロック状態にある。連結部２１ｃがロック状態にあるとき、押圧部材２１ｃｐのカム部２１ｃｃは、押圧位置に位置し、押圧面２１ｃｃｂが被押圧部２１ｃｈｂを押圧する。
　連結部２１ｃがロック状態にあるとき、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２によって、被保持部Ｗａが挟み込まれる。つまり、カム２１ｃｃによって板バネ２１ｃｈが押圧され、被保持部Ｗａが板バネ２１ｃｈによって締め付けられる。その結果、被保持部Ｗａが板バネ２１ｃｈによって固定される。
　このようにカテーテルユニット１００をベースユニット２００に装着した後、操作部４００が固定位置に移動することにより、装着完了状態となる。
　本実施例において、板バネ２１ｃｈは、第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２は、互いに離れた位置で被保持部Ｗａを押圧する。さらに、第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２の間に、第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２を繋ぐ屈曲部２１ｃｈｃが配置されている。屈曲部２１ｃｈｃは、被保持部Ｗａから隙間Ｇを空けて配置されている。こうすることにより、第１部分２１ｃｈｄ１と第２部分２１ｃｈｄ２によって、被保持部Ｗａを安定して固定することができる。
　連結部２１ｃがロック状態にあるとき、第１部分２１ｃｈｄ１、第２部分２１ｃｈｄ２の間から被保持部Ｗａを引き抜くことが制限される。
　なお、内歯ギア２９の歯Ｚａ３とギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ４は、互いの間にクリアランスＬｃが生じる位置で停止している。
　駆動ワイヤＷと連結部２１ｃの固定を解除する際には、固定位置にある操作部４００を、解除方向に回転する。このとき、内歯ギア２９は、図１４に示す状態から、反時計回りに回転する。内歯ギア２９が反時計回りに回転すると、ギア部２１ｃｇの歯Ｚｂ４に、内歯ギア２９の歯Ｚａ３が当接し、押圧部材２１ｃｐが反時計回りに回転させられる。
　内歯ギア２９をさらに反時計回りに回転することで、連結部２１ｃによる駆動ワイヤＷの固定が解除される。このときの内歯ギア２９と押圧部材２１ｃｐの動作は、上述した動作と逆の動作である。つまり、上述した駆動ワイヤＷを連結部２１ｃによって固定する際の動作とは逆の動作により、連結部２１ｃによる駆動ワイヤＷの固定が解除される。
　上記の動作は、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれで行われる。すなわち、操作部４００が取り外し位置から固定位置に移動する過程で、操作部４００の移動（回転）により、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）が解除状態からロック状態になる。操作部４００が固定位置から取り外し位置に移動する過程で、操作部４００の移動（回転）により、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）がロック状態から解除状態になる。このように一つの操作部４００を回転させる動作によって、第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）の解除状態、ロック状態を切り替えることができる。
　つまり、複数の連結部２１ｃのそれぞれに、解除状態、ロック状態を切り替えるための操作部を設けて、使用者がそれを操作する必要がない。したがって、使用者は容易にカテーテルユニット１００をベースユニット２００に着脱することができる。
　第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれが第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれによって固定された状態を第１状態と呼ぶ。第１～第９連結部（２１ｃ１１～２１ｃ３３）のそれぞれによる第１～第９駆動ワイヤ（Ｗ１１～Ｗ３３）のそれぞれに対する固定が解除された状態を第２状態と呼ぶ。
　操作部４００の移動に連動して、第１状態と第２状態が切り替えられる。つまり、取り外し位置と固定位置の間における操作部４００の移動に連動して、第１状態と第２状態が切り替えられる。
　内歯ギア２９は、操作部４００と連動するように構成されている。本実施例では、ジョイント２８は、操作部４００と内歯ギア２９を連動させるための伝達部材として機能する。内歯ギア２９とジョイント２８は、操作部４００の移動に連動して第１状態と第２状態が切り替わるように、操作部４００と連動する連動部としての機能を有する。
　具体的には、内歯ギア２９とジョイント２８は、カテーテルユニット１００がベースユニット２００に装着された状態で、操作部４００の移動と連動して、板バネ２１ｃｈの一部（被押圧部２１ｃｈｂ）を、被保持部Ｗａに対して移動させる。被保持部２１ｃｈｂが移動することで、連結部２１ｃのロック状態と、解除状態が切り替えられる。
　＜人体内へのカテーテルの挿入＞
　医療装置１は、対象の内部、例えば気管支等に挿入することを想定した装置であり、細長く狭い空間内にカテーテル１１を挿入、移動させていく。対象の内部にカテーテル１１を挿入する際には、使用者が医療装置１を持って挿入する方法と、医療装置１を支持台２の移動ステージ２ａに取り付け、支持台２内の移動モータ３１を駆動して移動ステージ２ａをスライド移動させて挿入する方法がある。
　気管支等の器官の形状は複雑であり、器官内壁に不要な力を与えないようにカテーテル１１をスムースに移動させる必要がある。
　カテーテル１１をスムースに移動させるための制御として、先頭追従制御がある。先頭追従制御とは、対象の内部への挿入時に、カテーテル１１の最遠位端側にある第３ガイドリングＪ３が通過する経路と同じ経路を、後続の第２ガイドリングＪ２、第１ガイドリングＪ１が通るようにする制御である。先頭の第３ガイドリングＪ３の制御を後続の第２ガイドリングＪ２の制御、第１ガイドリングＪ１の制御に時間差をおいて伝播させることで実現される。この時間差は、カテーテル１１の挿入速度とガイドリングＪ１～Ｊ３の間隔とで決まる。このような先頭追従制御により、気管支等の細長く複雑な経路であっても、カテーテル１１をスムースに移動させることができる。なお、カテーテル１１の最遠位端側にある第３ガイドリングＪ３は、使用者が制御装置３の入力装置３ｂを使用して操縦する。
　一方で、気管支等は必ずしも理想的な円弧形状の経路ではないし、経路の内径も一定ではない。また、使用者が入力装置３ｂを使用してカテーテル１１を操縦する場合、人為的なミスもゼロにはできない。そのため、対象の内部にカテーテル１１を挿入しているとき、器官内壁にカテーテル１１が当たる場合があり、カテーテル１１の移動が困難になるおそれがある。この状態において、駆動ワイヤＷに張力が発生するので、力センサ２１ｃｆによってそれを検出することができる。力センサ２１ｃｆで検出した張力が所定値より大きくなった場合、その張力が所定値以下になるように、つまり張力を緩和させるように駆動ワイヤＷを移動して、カテーテル１１の湾曲形状を変化させるように制御する。このような制御を一般的にバックドライブ制御と呼ぶが、本実施例では駆動源Ｍのバックドライブ制御と呼ぶこととする。この駆動源Ｍのバックドライブ制御により、カテーテル１１を対象の内部の経路に沿った形状にさせることができ、器官内壁に過度な力を与えず、スムースに移動させることができる。
　カテーテル１１は、上述した先端追従制御やバックドライブ制御をそれぞれ利用しながら対象の内部に挿入されるが、いずれの制御もカテーテル１１の湾曲形状を変化させる駆動源Ｍに対する制御である。
　しかしながら、支持台２内の移動モータ３１を駆動して移動ステージ２ａをスライド移動させ、カテーテル１１を対象の内部に挿入する場合、その移動が原因でカテーテル１１の挿入が困難になる場合もあり得る。例えば、カテーテル１１の先端部である遠位端が器官内壁に略正面から当たる突き当たりが発生している状況は、移動モータ３１によってカテーテル１１を挿入方向に移動させたことが原因と考えられる。このような状態では、駆動源Ｍを制御してカテーテル１１の湾曲形状を変化させるのではなく、移動モータ３１を逆方向（カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させる方向）に駆動することで、カテーテル１１の突き当りを解消して、駆動ワイヤＷに発生している張力を緩和すべきである。
　そこで、本実施例では、支持台２内の移動モータ３１を駆動しているときに、カテーテル１１が器官内壁に突き当たり、このまま挿入することは困難であると推定される場合、移動モータ３１に対する制御によってその状況を解消する。具体的には、移動モータ３１を駆動して移動ステージ２ａをスライド移動させて、対象の内部にカテーテル１１を挿入しているとき、最遠位端側の第３ガイドリングＪ３に接続されている第７～９駆動ワイヤＷ３１～Ｗ３３に接続された力センサ（以下、便宜上２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３の符号を付す）で検出した張力が全て同方向の張力であり、かつ、力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３のうちの少なくとも一つの力センサで検出した張力が所定値を超えているとき、移動モータ３１を逆方向に駆動して、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させる。このようにカテーテル１１の最遠位端側まで延伸する駆動ワイヤＷ３１～Ｗ３３を対象として、その張力が全て同方向の張力であり、かつ、いずれかの張力が所定値を超えるか否かを判定する。力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３で検出した張力が全て同方向の張力であり、かつ、力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３のうちの少なくとも一つの力センサで検出した張力が所定値を超えているとき、カテーテル１１が器官内壁に突き当たり、このまま挿入することは困難であると推定されるからである。このような制御を、本実施例では移動モータ３１のバックドライブ制御と呼ぶこととする。
　図１５を用いて、制御装置３が実行する、突き当り解消のための制御処理を説明する。図１５は、制御装置３が実行する、突き当り解消のための制御処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１で、制御装置３は、カテーテル１１の対象への挿入方向に移動モータ３１を駆動しているか否かを判定する。カテーテル１１の挿入方向に移動モータ３１を駆動している場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。
　ステップＳ１０２で、制御装置３は、最遠位端側の第３ガイドリングＪ３に接続されている第７～９駆動ワイヤＷ３１～Ｗ３３に接続された力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３での検出値が全て同じ符号であるか否か、すなわち力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３で検出した張力が全て同方向の張力であるか否かを判定する。力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３での検出値が全て同じ符号である場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、そうでない場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。
　ステップＳ１０３で、制御装置３は、力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３のうちの少なくとも一つの力センサでの検出値が所定値を超えているか否か、すなわちステップＳ１０２で同方向と判定された張力のうち少なくとも一つの張力が所定値を超えているか否かを判定する。力センサ２１ｃｆ３１～２１ｃｆ３３のうちの少なくとも一つの力センサでの検出値が所定値を超えている場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進み、そうでない場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。
　ステップＳ１０４で、制御装置３は、カテーテル１１が器官内壁に突き当たり、このまま挿入することは困難であると推定されることから、移動モータ３１のバックドライブ制御を実行し、その後、本処理を終了する。移動モータ３１のバックドライブ制御は、上述したように、移動モータ３１を逆方向に駆動して、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させるような制御であり、その詳細は図１６で説明する。
　次に、図１６を用いて、図１５のステップＳ１０４の移動モータ３１のバックドライブ制御を説明する。図１６は、移動モータ３１のバックドラフト制御の処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ２０１で、制御装置３は、移動モータ３１を逆方向に駆動する。これにより、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させて、カテーテル１１の突き当りを解消することができる。
　ステップＳ２０２で、制御装置３は、ベースユニット２００内の駆動源Ｍに対して、駆動源Ｍのバックドライブ制御を実行する。駆動源Ｍのバックドライブ制御は、上述したように、駆動ワイヤＷに発生する張力を力センサ２１ｃｆによって検出し、力センサ２１ｃｆで検出した張力が所定値より大きくなった場合、その張力が所定値以下になるように、つまり張力を緩和させるように駆動ワイヤＷを移動して、カテーテル１１の湾曲形状を変化させるような制御である。これにより、カテーテル１１を対象の内部の経路に沿った形状にさせることができ、器官内壁に過度な力を与えず、スムースに移動させることができる。
　ステップＳ２０３で、制御装置３は、図１５のステップＳ１０３で所定値を超えた力センサ２１ｃｆの検出値が所定値以下になったか否かを判定する。力センサ２１ｃｆの検出値が所定値以下になった場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、ステップＳ２０４に進み、そうでない場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、ステップＳ２０３の判定を繰り返す。このように図１５のステップＳ１０３で所定値を超えた力センサ２１ｃｆの検出値が所定値を超えている場合、引き続き該当する力センサ２１ｃｆの検出値を監視し、所定値以下になるまで、移動モータ３１及び駆動源Ｍの駆動を続ける。
　ステップＳ２０４で、制御装置３は、移動モータ３１及び駆動源Ｍの駆動を停止し、本処理を終了する。
　以上説明したように、カテーテル１１が器官内壁に突き当たり、このまま挿入することは困難であると推定される場合、移動モータ３１を逆方向に駆動して、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させることにより、突き当りを容易に解消することができる。そして、そのときに駆動源Ｍのバックドドライブ制御を実行することにより、カテーテル１１を対象の内部の経路に沿った形状にさせることができ、器官内壁に過度な力を与えず、スムースに移動させることができる。
　［実施例２］
　次に、実施例２について説明する。医療システム１Ａ及び医療装置１の基本的な構成や処理動作は実施例１と同様であり、以下では、実施例１と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略し、実施例１との相違点を中心に説明する。
　実施例１で説明したように、カテーテル１１をスムースに移動させるための制御として、先頭追従制御がある。先頭追従制御では、カテーテル１１が対象に内部に挿入されるに従い、先行部分が通過する経路と同じ経路を、後続部分が通るようにする制御である。
　これはつまり、移動モータ３１によってカテーテル１１が移動するたびに、先行部分の湾曲形状を記憶しておき、そこからさらにカテーテル１１が移動したとき、後続部分は記憶した挿入位置での先行部分の湾曲形状を再現するということである。カテーテル１１の対象の内部への挿入位置は、療装置１が載置された移動ステージ２ａのスライド移動量であり、それは移動モータ３１の駆動量である。移動モータ３１の駆動量は、移動モータ３１の駆動パルス数をカウントすることや、エンコーダ等を設けて移動モータ３１の回転量を検知することで算出可能である。また、カテーテル１１の湾曲形状は、駆動ワイヤＷの移動量で決まり、それは駆動源Ｍの駆動量である。駆動源Ｍの駆動量は、駆動源Ｍに設けられたエンコーダにより検知可能である。カテーテル１１の挿入位置ごとに駆動源Ｍの駆動量を記憶するということは、カテーテル１１の湾曲形状を時系列で記憶することを意味している。移動モータ３１によってカテーテル１１の挿入位置が進むと、後続部分（第２ガイドリングＪ２、第１ガイドリングＪ１）が記憶した挿入位置に到達する。その挿入位置と共に記憶された先行部分（第２ガイドリングＪ２に対しては第３ガイドリングＪ３、第１ガイドリングＪ１に対しては第２ガイドリングＪ２）での駆動源Ｍの駆動量を読み出し、それぞれの駆動源Ｍを読み出した駆動量と同じだけ駆動することで、同じ挿入位置で後続部分が先行部分の湾曲形状を再現することができる。これを連続して行うことで先頭追従制御が実現される。
　一方、移動モータ３１を逆方向に駆動し、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させるときにも、カテーテル１１をスムースに移動させる必要がある。この場合は、過去の同じ挿入位置での自身の駆動源Ｍの駆動量と同じだけ駆動すれば、そのときのカテーテル１１の湾曲形状を再現することができる。これにより、カテーテル１１の各部を既に通った経路と同じ経路を通るような湾曲形状に変形させることができ、カテーテル１１を対象の内部からスムースに引き抜くことができる。これを、逆転時の先頭追従制御と呼ぶこととする。
　実施例２においても、制御装置３は、図１５に示すように、突き当り解消のための制御処理を実行する。この場合に、ステップＳ１０４の移動モータ３１のバックドライブ制御を実行するときに、逆転時の先頭追従制御を実行する。すなわち、カテーテル１１の挿入位置に応じて、カテーテル１１の湾曲形状を、記憶部であるメモリに記憶された同挿入位置での湾曲形状と同じになるように制御する。
　まず、図１７、図１８を用いて、逆転時の先頭追従制御を説明する。
　図１７は、先頭追従制御のためのデータ取得処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ３０１で、制御装置３は、移動モータ３１を駆動しているか否かを判定する。移動モータ３１を駆動している場合（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、ステップＳ３０２に進み、そうでない場合（ステップＳ３０１でＮＯ）、ステップＳ３０１の判定を繰り返す。
　ステップＳ３０２で、制御装置３は、カテーテル１１の挿入位置を表す情報である移動モータ３１の駆動量をメモリに記憶する。
　ステップＳ３０３で、制御装置３は、カテーテル１１の湾曲形状を表す情報である駆動源Ｍの駆動量を、ステップ３０２で記憶した移動モータ３１の駆動量と関連付けてメモリに記憶する。そして、再びステップＳ３０１に戻る。
　このようなデータ取得処理を移動モータ３１の駆動ごとに実行することで、カテーテル１１の挿入位置とカテーテル１１の湾曲形状とが関連付けられたデータがメモリに蓄積されていく。なお、このデータは先頭追従制御にも使用するため、医療装置１の使用中は常に動作している。
　図１８は、逆転時の先頭追従制御の処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ４０１で、制御装置３は、移動モータ３１を逆方向に駆動しているか否かを判定する。移動モータ３１を逆方向に駆動している場合（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、ステップＳ４０２に進み、そうでない場合（ステップＳ４０１でＮＯ）、ステップＳ４０１の判定を繰り返す。
　ステップＳ４０２で、制御装置３は、ステップＳ４０１での駆動モータ３１の逆方向の駆動量と同じ駆動量、すなわち同じ挿入位置の過去データをメモリから検索する。
　ステップＳ４０３で、制御装置３は、ステップＳ４０１で検索した駆動モータ３１の駆動量に関連付けられている駆動源Ｍの駆動量を読み出す。
　ステップＳ４０４で、制御装置３は、ステップＳ４０３で読み出した駆動源Ｍの駆動量と同じ量だけ、駆動源Ｍを駆動する。そして、再びステップＳ４０１に戻り、移動モータ３１を逆方向に駆動し続けている期間、同じ制御を繰り返す。
　次に、図１９を用いて、図１５のステップＳ１０４の移動モータ３１のバックドライブ制御を説明する。図１９は、移動モータ３１のバックドラフト制御の処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ５０１で、制御装置３は、移動モータ３１を逆方向に駆動する。これにより、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させて、カテーテル１１の突き当りを解消することができる。
　ステップＳ５０２で、制御装置３は、ベースユニット２００内の駆動源Ｍに対して、逆転時の先頭追従制御を実行する。逆転時の先頭追従制御は、図１７及び図１８で説明した通りである。これにより、カテーテル１１の各部を既に通った経路と同じ経路を通るような湾曲形状に変形させることができ、カテーテル１１を対象の内部からスムースに引き抜くことができる。
　ステップＳ５０３で、制御装置３は、図１５のステップＳ１０３で所定値を超えた力センサ２１ｃｆの検出値が所定値以下になったか否かを判定する。力センサ２１ｃｆの検出値が所定値以下になった場合（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、ステップＳ５０４に進み、そうでない場合（ステップＳ５０３でＮＯ）、ステップＳ５０５に進む。
　ステップＳ５０５で、制御装置３は、移動モータ３１の駆動量が所定値以上になったか否かを判定する。移動モータ３１の駆動量が所定値以上になった場合（ステップＳ５０５でＹＥＳ）、ステップＳ５０４に進み、そうでない場合（ステップＳ５０５でＮＯ）、ステップＳ５０３に戻る。例えば患者が動く等して、対象の内部の経路形状が変化してしまう可能性がある。この場合、逆転時の先頭追従制御を実行することにより、カテーテル１１は変化前の経路形状に沿った湾曲形状になり、駆動ワイヤＷに発生する張力が緩和されず、移動モータ３１を逆方向に駆動し続けてしまう可能性がある。そこで、移動モータ３１のバックドライブ制御開始後、力センサ２１ｃｆの検出値が所定値以下にならない場合（ステップＳ５０３でＮＯ）、本ステップのように、移動モータ３１の駆動量が所定値以上になったか否かを判定する。移動モータ３１の駆動量が所定値以上になった場合、何らかの理由で対象の内部の経路形状が変化してしまい、カテーテル１１の湾曲形状が経路の形状と沿わなくなり、駆動ワイヤＷに発生した張力が緩和されなくなったとして、ステップＳ５０４に進むことにしている。
　ステップＳ５０４で、制御装置３は、移動モータ３１及び駆動源Ｍの駆動を停止し、本処理を終了する。
　以上説明したように、カテーテル１１が器官内壁に突き当たり、このまま挿入することは困難であると推定される場合、移動モータ３１を逆方向に駆動して、カテーテル１１を引き抜く方向に移動ステージ２ａをスライド移動させることにより、突き当りを容易に解消することができる。そして、そのときに逆転時の先頭追従制御を実行することにより、カテーテル１１の各部を既に通った経路と同じ経路を通るような湾曲形状に変形させることができ、カテーテル１１を対象の内部からスムースに引き抜くことができる。
　図２０には、本発明の制御手段を実現するためのハードウェア構成の例を示す。本発明の制御手段を実現するためのハードウェア構成として、ＣＰＵ２７０１と、メモリ２７０２と、記憶装置２７０３と、入力装置２７０４と、出力装置２７０５とを備え、各々はバス２７０６により相互に接続されている。
　ＣＰＵ２７０１は、記憶装置２７０３に記憶されているプログラムを実行する。これにより、上述したフローチャートの処理が実行される。このようにＣＰＵ２７０１がプログラムを実行することにより、本発明でいう取得手段、報知手段、制御禁止手段の機能が実現される。メモリ２７０２は、ＣＰＵ２７０１が記憶装置２７０３から読み出したプログラムやデータを一時的に記憶する。また、メモリ２７０２は、ＣＰＵ２７０１が各種のプログラムを実行するための領域としても利用される。記憶装置２７０３は、オペレーティングシステム（ＯＳ）や各種プログラム、各種データを記憶する。入力装置２７０４は、使用者からの入力を受け付ける機能部であり、例えばキーボードやマウスが用いられる。出力装置２７０５は、入力装置２７０４で入力された情報、及びＣＰＵ２７０１により実行されたプログラムの実行結果の出力を実行する。
　以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　（その他の実施形態）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０２２年２月２５日提出の日本国特許出願特願２０２２－０２８１４４を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
　１　医療装置
　１Ａ　医療システム
　２　支持台
　２ａ　移動ステージ
　３　制御装置
　１１　カテーテル
　２１ｃｆ　力センサ
　３１　移動モータ
　１００　カテーテルユニット
　２００　ベースユニット
　Ｍ　駆動源
　Ｗ　駆動ワイヤ

Claims (8)

  1. 　複数の線状部材を介して湾曲するように構成された湾曲可能体、前記線状部材を動かす第１の駆動源、及び前記線状部材に発生する張力を検出する張力検出部を備える連続体ロボットと、
    　前記連続体ロボットが取り付けられる移動ステージ、及び前記移動ステージをスライド移動させる第２の駆動源を備える支持台と、
    　前記湾曲可能体の対象への挿入方向に前記第２の駆動源を駆動するとき、前記張力検出部で検出した複数の前記線状部材の張力が同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超える場合、前記第２の駆動源を停止させる又は前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする連続体ロボットシステム。
  2. 　前記制御手段は、前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御し、そのとき、前記張力検出部で検出した前記線状部材の張力に基づいて、前記湾曲可能体の湾曲形状を変化させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の連続体ロボットシステム。
  3. 　前記湾曲可能体の挿入位置を表す情報と、前記湾曲可能体の湾曲形状を表す情報とを記憶する記憶部を備え、
    　前記制御手段は、前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御し、そのとき、前記湾曲可能体の挿入位置に応じて、前記湾曲可能体の湾曲形状を、前記記憶部に記憶された同挿入位置での湾曲形状と同じになるように制御することを特徴とする請求項１に記載の連続体ロボットシステム。
  4. 　前記制御手段は、前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御し、前記所定値を超えた前記張力が所定値以下になったとき、前記第２の駆動源を停止させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の連続体ロボットシステム。
  5. 　前記制御手段は、前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御し、前記第２の駆動源の駆動量が所定値に達したとき、前記第２の駆動源を停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の連続体ロボットシステム。
  6. 　前記制御手段は、前記湾曲可能体の最遠位端側まで延伸する複数の前記線状部材を対象として、前記張力検出部で検出した複数の前記線状部材の張力が同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の連続体ロボットシステム。
  7. 　複数の線状部材を介して湾曲するように構成された湾曲可能体、前記線状部材を動かす第１の駆動源、及び前記線状部材に発生する張力を検出する張力検出部を備える連続体ロボットと、
    　前記連続体ロボットが取り付けられる移動ステージ、及び前記移動ステージをスライド移動させる第２の駆動源を備える支持台とを備える連続体ロボットシステムの制御方法であって、
    　前記湾曲可能体の対象への挿入方向に前記第２の駆動源を駆動するとき、前記張力検出部で検出した複数の前記線状部材の張力が同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超える場合、前記第２の駆動源を停止させる又は前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御するステップを有することを特徴とする連続体ロボットシステムの制御方法。
  8. 　複数の線状部材を介して湾曲するように構成された湾曲可能体、前記線状部材を動かす第１の駆動源、及び前記線状部材に発生する張力を検出する張力検出部を備える連続体ロボットと、
    　前記連続体ロボットが取り付けられる移動ステージ、及び前記移動ステージをスライド移動させる第２の駆動源を備える支持台とを備える連続体ロボットシステムを制御するためのプログラムであって、
    　前記湾曲可能体の対象への挿入方向に前記第２の駆動源を駆動するとき、前記張力検出部で検出した複数の前記線状部材の張力が同方向の張力であり、かつ、そのうちの少なくとも一つの張力が所定値を超える場合、前記第２の駆動源を停止させる又は前記第２の駆動源を逆方向に駆動するように制御する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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JP2015123512A (ja) * 2013-12-25 2015-07-06 国立大学法人東京工業大学 動作伝達装置
JP2019093119A (ja) * 2017-10-05 2019-06-20 キヤノン ユーエスエイ, インコーポレイテッドCanon U.S.A., Inc 複数の湾曲可能セクションを有する医療連続体ロボット

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