JP2011019550A - Endoscope apparatus, endoscope system, and method of controlling endoscope apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】湾曲部の曲げ剛性が変化した場合でも、湾曲操作を補助する操作補助力を所望の湾曲特性通りに発生させ、湾曲部の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施する。
【解決手段】湾曲部33を湾曲操作する湾曲操作部37、この操作力に応じて湾曲部33を湾曲駆動する湾曲駆動部を有する内視鏡本体と、湾曲駆動部の湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、湾曲部33の湾曲動作に要する操作力を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段75,11と、この湾曲特性に基づいて補助駆動手段により発生させる駆動力を決定し、湾曲部33を所望の力特性で湾曲操作させる制御手段73,77と、を備え、湾曲特性に対する補正の実施要求があった場合に、湾曲部の湾曲角度と湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、この実湾曲特性に基づいて、記憶手段75,111に記憶された湾曲特性を補正する。
【選択図】図7Even when the bending rigidity of a bending portion changes, an operation assisting force for assisting the bending operation is generated according to a desired bending characteristic, and the bending operation of the bending portion is always performed accurately with a desired operational feeling.
An endoscope main body having a bending operation part 37 for bending the bending part 33, a bending driving part for driving the bending part 33 in response to the operation force, and a drive for assisting the bending driving of the bending driving part. Auxiliary drive means for generating force, storage means 75 and 11 for storing information on bending characteristics defining the operating force required for the bending operation of the bending portion 33, and driving force generated by the auxiliary drive means based on the bending characteristics Control means 73 and 77 for bending the bending portion 33 with a desired force characteristic, and when there is a request for correction of the bending characteristic, the bending angle of the bending portion and the bending operation portion The actual curve characteristic is determined by obtaining the relationship with the manual operation force, and the curve characteristic stored in the storage means 75 and 111 is corrected based on the actual curve characteristic.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、内視鏡装置及び内視鏡システム並びに内視鏡装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus, an endoscope system, and an endoscope apparatus control method.
体腔内や構造物の管内等を観察する装置として内視鏡装置が広く利用されている。内視鏡装置は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部と、内視鏡挿入部の基端に連設された本体操作部とを有しており、内視鏡挿入部の先端側に、内視鏡挿入部を挿通した操作ワイヤの牽引操作により湾曲する湾曲部を設けたものがある。操作ワイヤは、本体操作部に配置されたアングルノブの操作により所望の方向に牽引されて、湾曲部を所望の方向へ湾曲させる。このような内視鏡装置において、湾曲部を湾曲させるためのアングルノブの操作力を軽減するため、操作ワイヤの牽引を補助する操作補助力をアシスト用の駆動モータにより発生させ、ワイヤ牽引部材に付与するパワーアシスト機能付き内視鏡装置が特許文献1に記載されている。この内視鏡装置によれば、内視鏡装置の術者によるアングルノブの操作力に加えて、本体操作部内に設けた駆動モータによる操作補助力がアングルノブに加えられるため、操作力を軽減しつつ湾曲部を所望の量だけ湾曲させることができる。 2. Description of the Related Art Endoscopic devices are widely used as devices for observing the inside of a body cavity or the inside of a structure tube. The endoscope apparatus includes an endoscope insertion portion that is inserted into a subject, and a main body operation portion that is connected to a proximal end of the endoscope insertion portion, and a distal end of the endoscope insertion portion. Some have a bending portion that is bent by a pulling operation of an operation wire inserted through the endoscope insertion portion. The operation wire is pulled in a desired direction by operating an angle knob disposed in the main body operation unit, and the bending unit is bent in a desired direction. In such an endoscope apparatus, in order to reduce the operation force of the angle knob for bending the bending portion, an operation assisting force for assisting the pulling of the operation wire is generated by the assisting drive motor, and the wire pulling member An endoscope apparatus with a power assist function to be applied is described in Patent Document 1. According to this endoscope apparatus, in addition to the operation force of the angle knob by the operator of the endoscope apparatus, the operation assisting force by the drive motor provided in the main body operation unit is applied to the angle knob, so the operation force is reduced. In addition, the bending portion can be bent by a desired amount.
上記の操作補助力は、アングルノブの操作に応じてその大きさが予め設定された所定の特性に基づいて発生され、術者の操作補助力として供される。しかし、湾曲操作部へ加える操作力と湾曲部の湾曲量との関係は、内視鏡挿入部の材質の経時変化、環境温度による物性変化、操作ワイヤの牽引機構等の各駆動部位の磨耗による摩擦特性変化、等の諸要因により内視鏡挿入部の曲げ剛性が変化し、常に一定とはならない。そのため、内視鏡装置を使用する条件によっては、操作補助力の発生量に狂いが生じ、湾曲操作の操作性が低下する場合がある。 The operation assisting force is generated based on a predetermined characteristic whose magnitude is preset according to the operation of the angle knob, and is provided as an operation assisting force for the operator. However, the relationship between the operating force applied to the bending operation part and the bending amount of the bending part is due to changes in the material of the endoscope insertion part, changes in physical properties due to environmental temperature, and wear of each driving part such as a pulling mechanism of the operation wire. The bending rigidity of the endoscope insertion portion changes due to various factors such as a change in friction characteristics, and is not always constant. Therefore, depending on the conditions for using the endoscope apparatus, the amount of operation assisting force may be distorted, and the operability of the bending operation may be reduced.
本発明は、湾曲部の曲げ剛性が変化した場合でも、湾曲操作を補助する操作補助力を所望の湾曲特性通りに発生させ、湾曲部の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施できる内視鏡装置及び内視鏡システム並びに内視鏡装置の制御方法を提供することを目的とする。 In the present invention, even when the bending rigidity of the bending portion changes, an operation assisting force for assisting the bending operation is generated according to a desired bending characteristic, and the bending operation of the bending portion can always be performed with a desired operational feeling. It is an object of the present invention to provide an endoscope apparatus, an endoscope system, and an endoscope apparatus control method.
本発明は下記構成からなる。
(1) 被検体に挿入される先端側に湾曲部を有する内視鏡挿入部、前記湾曲部を湾曲操作する湾曲操作部、該湾曲操作部への操作力に応じて前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部を有する内視鏡本体と、
前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出手段と、
前記湾曲操作部に加える操作力を検出する操作力検出手段と、
前記湾曲駆動部による湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、
前記湾曲部の湾曲動作に要する前記操作力と前記湾曲部の湾曲量との関係を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段と、
少なくとも前記記憶手段に記憶された湾曲特性の情報に応じて、前記補助駆動手段により前記駆動力を発生させる制御手段と、
前記湾曲特性に対する補正の実施要求を前記制御手段に伝える補正指示手段と、
前記補正指示手段から補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する湾曲特性補正手段と、
を備えた内視鏡装置。
(2) 上記の内視鏡装置と、
該内視鏡装置と通信可能に接続される外部電子機器と、を具備する内視鏡システムであって、
前記記憶手段が、前記湾曲特性の情報の少なくとも一部を、前記外部電子機器に内蔵された記憶部に記憶させた内視鏡システム。
(3) 被検体に挿入される先端側に湾曲部を有する内視鏡挿入部、前記湾曲部を湾曲操作する湾曲操作部、該湾曲操作部への操作力に応じて前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部を有する内視鏡本体と、前記湾曲駆動部の湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、前記湾曲部の湾曲動作に要する前記操作力と前記湾曲部の湾曲量の関係を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段と、少なくとも前記記憶手段に記憶された湾曲特性の情報に応じて前記補助駆動手段により発生させる駆動力を決定し、前記湾曲部を所望の力特性で湾曲操作させる制御手段と、を備えた内視鏡装置の制御方法であって、
前記湾曲特性に対する補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する内視鏡装置の制御方法。
The present invention has the following configuration.
(1) An endoscope insertion portion having a bending portion on the distal end side to be inserted into a subject, a bending operation portion that performs a bending operation on the bending portion, and the bending portion is driven in response to an operation force applied to the bending operation portion. An endoscope main body having a bending drive unit;
A bending amount detecting means for detecting a bending amount of the bending portion;
An operation force detecting means for detecting an operation force applied to the bending operation unit;
Auxiliary driving means for generating a driving force for assisting bending driving by the bending driving unit;
Storage means for storing information of a bending characteristic defining a relationship between the operation force required for the bending operation of the bending portion and the bending amount of the bending portion;
Control means for generating the driving force by the auxiliary driving means in accordance with at least information on the bending characteristics stored in the storage means;
A correction instruction means for transmitting a correction execution request for the curvature characteristic to the control means;
When there is a correction execution request from the correction instruction means, a relationship between a bending angle of the bending portion and a manual operation force to the bending operation portion is obtained to determine an actual bending characteristic, and based on the actual bending characteristic Bending characteristic correction means for correcting the bending characteristic stored in the storage means;
An endoscopic apparatus comprising:
(2) the above endoscope apparatus;
An endoscope system comprising an external electronic device connected to be communicable with the endoscope device,
An endoscope system in which the storage unit stores at least a part of information on the bending characteristic in a storage unit built in the external electronic device.
(3) Endoscope insertion portion having a bending portion on the distal end side to be inserted into the subject, bending operation portion for bending operation of the bending portion, and bending driving of the bending portion according to an operation force to the bending operation portion An endoscope main body having a bending drive section, auxiliary driving means for generating a driving force for assisting the bending drive of the bending drive section, the operation force required for the bending operation of the bending section, and the bending amount of the bending section. Storage means for storing information on the bending characteristics that define the relationship between the driving means and the driving force generated by the auxiliary driving means in accordance with at least the information on the bending characteristics stored in the storage means. A control means for bending operation with force characteristics, and a control method for an endoscope apparatus comprising:
When there is an execution request for correction of the bending characteristic, the actual bending characteristic is determined by obtaining the relationship between the bending angle of the bending part and the manual operation force to the bending operation part, and based on the actual bending characteristic, An endoscopic device control method for correcting the bending characteristics stored in the storage means.
本発明の内視鏡装置及び内視鏡システム並びに内視鏡装置の制御方法によれば、湾曲部の曲げ剛性が変化した場合でも、湾曲操作を補助する操作補助力を所望の湾曲特性通りに発生させ、湾曲部の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施できる。 According to the endoscope apparatus, the endoscope system, and the control method of the endoscope apparatus of the present invention, even when the bending rigidity of the bending portion is changed, the operation assisting force for assisting the bending operation is set according to the desired bending characteristics. The bending operation of the bending portion can always be performed with a desired operational feeling accurately.
まず、内視鏡システムの基本構成について説明する。図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡システムを模式的に示したブロック構成図である。
この内視鏡システム100は、内視鏡本体11と、内視鏡本体11から出力される画像情報を信号処理する信号処理装置13と、内視鏡本体11に照明光を供給する光源装置15とを有し、信号処理装置13には画像処理後の画像情報を表示するモニタ17が接続されている。また、内視鏡本体11、信号処理装置13、光源装置15を含む内視鏡装置は、必要に応じてネットワークを介してサーバ19等の外部機器と接続される。なお、ネットワークには、図示はしないがストレージ装置等の各種のネットワーク接続機器が接続され、各種情報の共有が可能にされている。
First, the basic configuration of the endoscope system will be described. FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating an endoscope system for explaining an embodiment of the present invention.
The
内視鏡本体11は、その概略的な外観を図2に示すように、本体操作部21と、この本体操作部21に連設され被検体内に挿入される内視鏡挿入部23とを備える。また、本体操作部21にはユニバーサルコード25が接続され、このユニバーサルコード25の先端にはライトガイドコネクタ27が設けられる。ライトガイドコネクタ27は図1に示す光源装置15に着脱自在に接続され、これによって内視鏡挿入部23内の照明光学系に照明光が送られる。また、ライトガイドコネクタ27にはビデオコネクタ29が接続され、このビデオコネクタ29は図1に示す信号処理装置13に着脱自在に接続される。
As shown in FIG. 2, the endoscope
内視鏡挿入部23は、樹脂材料で被覆されており、本体操作部21側から順に軟性部31、湾曲部33、及び先端部(内視鏡先端部とも呼称する)35で構成される。湾曲部33は、本体操作部21の湾曲操作部37(アングルノブ37A,37B)を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。具体的には、アングルノブ37A,37Bの回転軸にはプーリ41が同軸で設けられ、このプーリ41と内視鏡先端部35との間に、プーリ41に巻き掛けられた操作ワイヤ43が内視鏡挿入部23の内壁に沿って配置されている。この操作ワイヤ43は、内視鏡先端部35に両端が固定されている。これにより、アングルノブ37A,37Bをそれぞれ回動操作することで、操作ワイヤ43を牽引して湾曲部33を湾曲させて、内視鏡先端部35を所望の方向に向けることができる。
The
なお、図示例ではアングルノブ37Aに対応して湾曲部を±θ方向に湾曲させる一系統のみ示しているが、アングルノブ37Bに対応して上記とは直交する方向(図2の紙面垂直方向:上下方向と称する)へ湾曲させる他の系も本体操作部21と内視鏡挿入部23に内蔵されている。つまりアングルノブ37A,37Bの操作により、内視鏡先端部35を左右方向及びこれと直交する上下方向に自在に湾曲させることができる。
In the illustrated example, only one system for bending the bending portion in the ± θ direction corresponding to the angle knob 37A is shown, but a direction orthogonal to the above corresponding to the
また、本体操作部21には、前述のアングルノブ37A,37Bの他、送気・送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン等の各種ボタン39が並設され、術者はこれらのボタンを操作しながら、内視鏡先端部35先方の被検体観察領域の観察、あるいは処置を行う。
In addition to the angle knobs 37A and 37B, the main
再び図1に戻り、内視鏡本体11の構成を説明する。
内視鏡本体11の内視鏡先端部35には、観察窓45、結像レンズ47、CCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の撮像素子49を含む撮像光学系51が配置されている。また、内視鏡先端部35には、照射窓53、拡散レンズ55、光ファイバ束からなるライトガイド57を含む照明光学系59も配置されている。
Returning to FIG. 1 again, the configuration of the
The endoscope
ここで、撮像素子49からの出力信号は、アナログフロントエンド(AFE)回路61に取り込まれる。AFE回路61は、相関二重サンプリング(CDS)回路63と、オートゲインコントロール(AGC)回路65と、アナログデジタル(A/D)変換器67とを有し、タイミングジェネレータ(TG)69からのトリガ信号を受けて、撮像素子49からの出力信号をデジタル画像信号に変換して出力する。また、撮像素子49にはTG69からのトリガ信号に基づく駆動信号がドライブ回路71から印加される。
Here, an output signal from the
上記の撮像光学系51による撮像処理は本体コントローラ73により制御される。本体コントローラ73は、前述のユニバーサルコード25とビデオコネクタ29(図2参照)を介して信号処理装置13の制御部77と通信可能に接続される。また、本体コントローラ73には、制御部77と接続され各種情報が記憶される内視鏡本体側記憶部75が接続されている。また、詳細を後述する補正指示部131が接続されている。
The imaging process by the imaging
また、制御部77は、撮像画像の画像処理を行う画像処理部79に接続される。この画像処理部79はAFE回路61の出力側に接続されており、制御部77の指令により、画像処理後の撮像画像の情報をモニタ17に表示して、観察画像による内視鏡診断を可能にしている。
The
そして、一端側が照明光学系59に接続されたライトガイド57は、他端側がユニバーサルコード25とライトガイドコネクタ27(図2参照)を介して光源装置15に接続され、キセノンバルブ等を用いたランプ81からの光を、透過光量を調整する光学絞り装置83を通じて導入している。ランプ81は、ランプ駆動回路85により駆動制御され、光学絞り装置83は絞り駆動部87により制御されており、これらは、信号処理装置13の制御部77と接続された照明コントローラ89により制御される。
The
図3に湾曲部の湾曲機構を概略的に示した。
湾曲部33は、アングルノブ37A,37Bの回動操作によって左右方向、及びこれと直交する上下方向に湾曲させることができる。図示例のように、湾曲部33は、公知の内視鏡の湾曲部と同様に、多数の円形の節輪91A,91Bを交互に連ねた構成を有する。湾曲部33を構成する各節輪91A,91Bの内壁面には、湾曲部33をL,R方向に湾曲させるための操作ワイヤ43Aと、U,D方向に湾曲させるための操作ワイヤ43Bが配設され、操作ワイヤ43A,43Bの端部は内視鏡先端側のスリーブ93に形成された固定部95に固定されている。
FIG. 3 schematically shows a bending mechanism of the bending portion.
The bending
操作ワイヤ43Aは、湾曲部33の長手方向に沿って並設され、スリーブ93側の一方の端部と他方の端部とが直径方向に離間した位置で対となって配置されている。また、操作ワイヤ43Bも同様に、操作ワイヤ43Aと90度位相をずらした周位置で対となって配置されている。
The
節輪91A,91Bは、直径方向に一対が配置される連結ピン95A,95Bによって互いに連結されており、連結ピン95Aの対と、連結ピン95Bの対とは互いに90度位相をずらした周位置に配置されている。即ち、節輪91A,91Bは、L,R方向及びU,D方向に交互に回動自在に連結されている。
The node rings 91A and 91B are connected to each other by a pair of connecting
上記の基本構成を有する内視鏡システム100は、湾曲部33を湾曲させる際のアングルノブ37A,37Bへの操作性、つまり、アングルノブ37A,37Bへ加える操作力に対する湾曲部33の湾曲角との関係が所望の関係となるように操作補助力を発生するパワーアシスト機能を有する。以下に、このパワーアシスト機能について説明する。
The
まず、上記の操作補助力を発生させる駆動機構の一例を説明する。
図4は湾曲部を湾曲させる湾曲駆動部を模式的に示す構成図である。この湾曲駆動部には、湾曲部33を湾曲させる手動操作を行う湾曲操作部37と、湾曲操作部37からの操作力を湾曲部33に伝える操作ワイヤ43と、湾曲操作部37と同軸に配置され操作ワイヤ43を巻掛けたプーリ41とが備わる。湾曲操作部37と、操作ワイヤ43を繰り出すプーリ41とは、連結軸44を中心に回動可能に軸支され、湾曲操作部37への回動操作力が連結軸44を介して直接的にプーリ41に伝達される。したがって、湾曲操作部37を手動により回動動作させると、その操作に応じてプーリ41が回動され、操作ワイヤ43の牽引と繰り出しが行われ、前述の湾曲機構(図3参照)により湾曲部33が湾曲する。
First, an example of a drive mechanism that generates the operation assisting force will be described.
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a bending drive section that bends the bending section. The bending drive unit includes a
また、この湾曲駆動部は、操作補助トルクを連結軸44に付与するための駆動モータ101を備えている。駆動モータ101は、駆動ギア103と従動ギア105を介して連結軸44に回転駆動力を供給する補助駆動手段として機能する。駆動モータ101には、制御部77に接続されたモータ駆動回路107(図1参照)から、操作補助トルクを発生させるために必要なモータ駆動電力が印加される。なお、駆動モータ101は、駆動ギア103、従動ギア105を介して連結軸44を駆動する以外にも、連結軸44をダイレクトドライブする構成等、適宜な変更が可能である。
In addition, the bending drive unit includes a
連結軸44には、操作力検出手段としてのトルクセンサ121が設けられ、トルクセンサ121は、湾曲操作部37の回動操作により連結軸44に作用する回転トルクを検出し、これを操作トルクとして制御部77に出力する。連結軸44に配置するトルクセンサ121としては、歪みゲージを用いたトルクセンサや、磁歪式のトルクセンサ等、公知の各種のトルクセンサが利用できる。なお、この操作トルクの検出には、トルクセンサ以外にも、各種の力の検出手段を利用することができる。
The connecting
さらに、湾曲駆動部には、連結軸44の回転量を検出するエンコーダ109が備えられ、エンコーダ109は、連結軸44の回転量を表す信号を制御部77に逐次出力する。図示例では、エンコーダ109はプーリ41の円周部の変位から、連結軸44の回転量を検出している。制御部77は、エンコーダ109が出力する連結軸44の回転量信号に基づいて、プーリ41の半径距離等の諸条件を用いて操作ワイヤ43の牽引量を求め、この牽引による湾曲部33の湾曲量(湾曲角)を算出する。つまり、エンコーダ109は湾曲部33の湾曲量検出手段として機能している。
Furthermore, the bending drive unit is provided with an
なお、エンコーダ109は、プーリ41の変位量から連結軸44の回転量を検出する以外にも、湾曲操作部37に従動する他の部材の変位量を基準に検出する構成であってもよい。例えば、操作ワイヤ43の移動量を検出するセンサや、アングルノブ37A,37Bの回転角度を検出する回転角度センサ等を用いた構成にしてもよい。また、駆動モータ101がエンコード信号を出力するモータであれば、このエンコード信号を利用することもできる。
The
制御部77には、湾曲部33の湾曲量と、湾曲部を湾曲させるために必要な操作トルクとの関係を表す湾曲特性情報と定数パラメータ(いずれも詳細は後述)が記憶された記憶部が接続又は内蔵されている。制御部77は、湾曲部33の湾曲量に対応して、必要とされる操作補助トルクを求め、この操作補助トルクを駆動モータ101により発生させ、湾曲部33の湾曲駆動を補助する制御を行う。つまり、制御部77は、予め定めた湾曲特性情報に基づいて駆動モータ101を駆動するためのモータ駆動電力を求め、モータ駆動回路107にモータ駆動電力を出力させる。
The
上記構成により、湾曲操作部37に加える操作力によって発生する湾曲部33の湾曲量に基づいて、この湾曲量に対応付けられた操作補助トルクが駆動モータ101の駆動により連結軸44に付与され、プーリ41が回動して、湾曲部33の湾曲動作が補助される。
With the above configuration, on the basis of the bending amount of the bending
次に、術者による湾曲操作が所望の操作感となるように、湾曲操作部37(アングルノブ37A,37B)へ加える操作力と湾曲部33の湾曲角θとの関係が規定された湾曲特性情報、つまり、連結軸44に付与する操作補助力を湾曲角度毎に規定する湾曲特性について説明する。
Next, a bending characteristic in which the relationship between the operation force applied to the bending operation portion 37 (angle knobs 37A and 37B) and the bending angle θ of the bending
図5に湾曲部の湾曲角に対する必要トルク特性TS(θ)(第1の湾曲特性)と、任意に定義できる任意トルク特性TSR(θ)(第2の湾曲特性)の関係を示した。
必要トルク特性TS(θ)は、内視鏡挿入部23の材質や構造によって決定される湾曲部33の曲げ剛性に起因して、湾曲部33を特定の湾曲角θに維持するために連結軸44に加える必要のあるトルク値を湾曲角毎に規定した特性である。
FIG. 5 shows the relationship between the required torque characteristic TS (θ) (first bending characteristic) with respect to the bending angle of the bending portion and the arbitrary torque characteristic TSR (θ) (second bending characteristic) that can be arbitrarily defined.
The required torque characteristic TS (θ) is derived from the bending rigidity of the bending
任意トルク特性TSR(θ)は、内視鏡装置の術者の嗜好や術式に合わせて任意に設定できるトルク特性であり、湾曲操作部37への操作により連結軸44で生じる操作トルクと、これにより変化する湾曲部33の湾曲角θとの関係の任意の特性を表す。制御部77は、実際の湾曲部33の湾曲操作が、この任意トルク特性TSR(θ)に基づいた操作となるように制御する。
The arbitrary torque characteristic TSR (θ) is a torque characteristic that can be arbitrarily set in accordance with the preference and operation method of the operator of the endoscope apparatus, and the operation torque generated in the connecting
ここで、湾曲操作部37を操作して、湾曲部33をある湾曲角θaに湾曲させたときの連結軸44に作用するトルクの内訳を説明する。
図5に示すように、湾曲部33を湾曲角θaに湾曲させるために必要なトルクTNは、必要トルク特性TS(θ)により求められる。ここで、必要トルク特性TS(θ)は、例えば湾曲角θが大きくなるほどトルク増加率が大きくなる等の、非線形な特性を有する。一方、任意トルク特性TSR(θ)は、ここでは湾曲角θの全域にわたってトルク増加率が一定となる線形の関係を規定している。
Here, the breakdown of torque acting on the connecting
As shown in FIG. 5, the torque TN required to bend the bending
湾曲部33の湾曲角がθaである場合、湾曲に必要なトルクTNは、実際に湾曲操作部37に加える操作力による操作トルクTHと、前述の駆動機構により発生させる操作補助力による駆動トルクにより得る。そのときの操作トルクTHは、任意トルク特性TSR(θ)に基づく任意トルクTiに等しくなるように制御される。つまり、制御部77からの指令により、必要トルク特性TS(θ)に基づく必要トルクTNから任意トルク特性TSR(θ)に基づく任意トルクTiを減じた差分トルク(差分力)ΔTを駆動モータ101から湾曲補助力として発生させる。この制御により、操作補助力は必要トルクTNの非線形性を解消するように設定され、操作トルクTHが任意トルク特性TSR(θ)と一致する。
When the bending angle of the bending
これにより、内視鏡装置の術者は、各内視鏡装置で異なる湾曲部33の曲げ剛性等によらず、常に、任意トルク特性TSR(θ)で規定した通りの湾曲特性で湾曲操作が行える。また、図示例の場合、湾曲操作部37への操作により連結軸44に作用する操作トルクTHは、必要トルク特性TS(θ)で規定される必要トルクTNより小さく、任意トルク特性TSR(θ)で規定された小さなトルク値で済むことになり、手動による湾曲操作がアシストされる。
Thereby, the operator of the endoscope apparatus can always perform the bending operation with the bending characteristic as defined by the arbitrary torque characteristic TSR (θ) regardless of the bending rigidity or the like of the bending
制御部77は、上記制御を行うために、必要トルク特性TS(θ)と任意トルク特性TSR(θ)の各情報を内視鏡本体側記憶部75(図1参照)に予め記憶させておき、エンコーダ109からの出力信号に基づいて湾曲部33の湾曲量を演算し、所定のタイミングで各情報を参照しつつ、発生させる操作補助力を求めてモータ駆動回路107に駆動信号を出力する。そして、モータ駆動回路107は、入力された駆動信号に基づいて、上記の差分トルクΔT分の操作補助力を発生させるモータ駆動電力を駆動モータ101に印加する。なお、上記の各情報としては、各トルク特性の差分トルクであるTS(θ)―TSR(θ)の情報を予め記憶させて、この差分トルクを参照することでもよい。その場合は、制御部77の演算負担が軽減される。
In order to perform the above control, the
ここで、実際の内視鏡装置の使用時に連結軸44に作用するトルクは、具体的には次のようにバランスしている。
湾曲操作時に連結軸44に作用するトルクは、湾曲部33の湾曲操作のために術者が湾曲操作部37に加える操作力に起因する操作トルクをTH、駆動モータ101が発する駆動力に起因する駆動トルクをTM、必要トルク特性TS(θ)に規定され湾曲部33を湾曲角θまで湾曲させるために必要な操作力既定値である必要トルクをTS、内視鏡先端部35等の内視鏡挿入部の先端側が湾曲動作により被検体の内壁面に当接した場合に、湾曲部33が被検体から受ける反力に起因するトルクをTBとすると、(1)式の関係が成り立つ。
TH + TM = TS + TB ・・・(1)
Here, the torque acting on the connecting
The torque acting on the connecting
TH + TM = TS + TB (1)
いま、前述の通りに駆動トルクTMを、必要トルクTSと、予め記録された任意トルク特性TSR(θ)に基づく任意トルクTSRとの差分(TM=TS−TSR)として、制御部77がモータ駆動回路107に駆動信号を出力すると、操作トルクTHは(2)式の関係として得られる。
TH + TS − TSR = TS + TB
TH = TSR+TB ・・・(2)
つまり、湾曲操作時の湾曲操作部37への操作力に起因する操作トルクTHは、任意トルクTSRと、被検体から受ける反力に起因するトルクTBとの和になる。
As described above, the
TH + TS-TSR = TS + TB
TH = TSR + TB (2)
That is, the operating torque TH resulting from the operating force applied to the
したがって、内視鏡先端部35に被検体からの反力が作用した場合には、この反力の分だけ任意トルクTSRとのずれを生じ、これによって術者に反力が生じたことを認識させることができる。
Therefore, when a reaction force from the subject is applied to the endoscope
以上の通り、本構成の内視鏡装置によれば、内視鏡挿入部23の材料や構造による曲げ剛性を意識することなく、任意に設定する任意トルク特性TSR(θ)の特性に操作トルクの特性を合わせることができ、湾曲部33の湾曲操作を術者の嗜好通りの操作性に設定できる。
As described above, according to the endoscope apparatus of the present configuration, the operation torque can be set to the characteristic of the arbitrary torque characteristic TSR (θ) that is arbitrarily set without being aware of the bending rigidity due to the material and structure of the
さらに、任意トルク特性TSR(θ)を、操作トルクと湾曲量とが正比例する線形な特性に設定することで、より自然な操作感が得られるようになる。つまり、必要トルク特性TS(θ)の特性は、湾曲量を増すことで、湾曲に必要とされる力が加速度的に増大する非線形な特性であるが、これに起因する不自然な操作性が是正される。 Furthermore, by setting the arbitrary torque characteristic TSR (θ) to a linear characteristic in which the operation torque and the bending amount are directly proportional, a more natural operation feeling can be obtained. That is, the required torque characteristic TS (θ) is a non-linear characteristic in which the force required for bending increases at an accelerated rate by increasing the amount of bending, but there is an unnatural operability due to this. Corrected.
また、上記の任意トルク特性TSR(θ)の情報は、使用が想定される術者や、内視鏡装置による診断や治療の手技内容に対応してそれぞれ設定した複数種のトルク特性を選択対象の候補として含ませることができる。その場合には、信号処理装置13の制御部77に接続され、特性選定手段である入力部123(図1参照)からの入力指示により、所望のトルク特性を任意に選定可能にする。
In addition, the information on the arbitrary torque characteristic TSR (θ) is selected from a plurality of types of torque characteristics respectively set according to the operator who is assumed to be used and the contents of the diagnosis and treatment techniques by the endoscope apparatus. Can be included as candidates. In that case, it is connected to the
例えば、信号処理装置側記憶部111や内視鏡本体側記憶部75に予め記憶された複数の必要トルク特性TS(θ)、任意トルク特性TSR(θ)の候補情報をモニタ17にリスト表示させて、マウスやキーボード等により術者が所望のトルク特性を選定する。また、簡単なスイッチ切り替え操作により所望のトルク特性を選定する構成としてもよい。なお、入力部123は、信号処理装置13に配置することに限らず、内視鏡本体11の本体操作部21等に設けてもよく、制御部77に選択情報が通信できれば何処に配置してもよい。
For example, a list of candidate information of a plurality of necessary torque characteristics TS (θ) and arbitrary torque characteristics TSR (θ) stored in advance in the signal processing device
このように、複数種のトルク特性を予め用意しておくことで、例えば、複数の術者が同じ内視鏡本体11を使用する場合に、各術者が自分の嗜好通りの操作性に簡単に設定できる。また、内視鏡装置による診断や治療の手技内容によって、所望のトルク特性を選択的に設定することができ、最適な操作性が得られるようになる。
Thus, by preparing a plurality of types of torque characteristics in advance, for example, when a plurality of operators use the
例えば内視鏡装置による診断後、続けて治療を実施する等、手技内容を順次に変える場合に、複数台あるいは異なる機種の内視鏡装置を順番に扱うことになるが、その場合でも、各内視鏡装置の機種や個体差によらず、操作力と湾曲量との関係を所望の特性に常に合わせることができる。よって、各内視鏡装置で異なる操作感にならず、術者は安定した手技を実施できる。 For example, when the procedure contents are changed sequentially, for example, after the diagnosis by the endoscope apparatus, the treatment contents are sequentially changed, and multiple endoscope apparatuses or different types of endoscope apparatuses are handled in order. Regardless of the type of endoscope device or individual differences, the relationship between the operating force and the amount of bending can always be adjusted to a desired characteristic. Therefore, the operation feeling is not different for each endoscope apparatus, and the operator can perform a stable procedure.
また、内視鏡装置の術者は、それぞれ手の大きさや腕力が異なり、ある術者にとっては操作力が過大で疲労に繋がり易い内視鏡装置でも、別の術者にとっては操作力が軽すぎて微妙な操作が行い難く感じることが生じ得るが、上記内視鏡システムの構成とすれば、双方の術者が共に満足する操作力で内視鏡装置の湾曲操作を行うことができる。 Endoscope operators have different hand sizes and arm strengths, and even an endoscopic device that is excessive in operating force for one operator and easily causes fatigue is less in operating force for another operator. However, if the above-described endoscope system is configured, the bending operation of the endoscope apparatus can be performed with an operation force that both operators are satisfied with.
また、同じ術者であっても、内視鏡装置の使用目的によって最適な操作性が異なる場合がある。例えば、内視鏡装置をスクリーニングに用いる場合には、湾曲部33を反復的に大きく動かすため、術者の疲労軽減のため湾曲操作部37への操作力が軽い方が望ましい。一方、内視鏡装置を治療に用いる場合には、内視鏡先端部の微妙な位置合わせのため適度な操作感(操作トルク)が必要となる。このような診断や治療の手技内容によって最適な操作トルクが異なる場合でも、常に最適な操作性を簡単に得ることができる。
Further, even for the same operator, the optimal operability may differ depending on the purpose of use of the endoscope apparatus. For example, when the endoscope apparatus is used for screening, the bending
上記の任意トルク特性TSR(θ)、必要トルク特性TS(θ)の情報は、それぞれを1箇所に纏めて記録する以外にも、それぞれを別々の記憶部に記憶させてもよい。例えば、内視鏡本体11に内蔵された内視鏡本体側記憶部75に全てを記憶させた場合は、各情報に基づく湾曲特性を内視鏡本体側で設定することができ、通信等により外部から設定する手間が省け、利便性が向上する。
The information on the above-mentioned arbitrary torque characteristics TSR (θ) and necessary torque characteristics TS (θ) may be stored in separate storage units in addition to recording them in one place. For example, when all of the information is stored in the endoscope main body
また、内視鏡本体11の内視鏡本体側記憶部75に必要トルク特性TS(θ)の情報を記憶させた場合は、内視鏡本体固有の必要トルク特性TS(θ)が内視鏡本体自身に記憶されるため、トルク特性の設定が簡単に行える。さらに、信号処理装置13の信号処理装置側記憶部111に任意トルク特性TSR(θ)の情報を記憶させた場合は、多種多様な状況に応じた多数の湾曲特性の情報を一元的に管理でき、個々の内視鏡装置に保存する場合と比較して情報の管理が容易となる。
Further, when information of the required torque characteristic TS (θ) is stored in the endoscope main body
また、任意トルク特性TSR(θ)の情報、必要トルク特性TS(θ)の情報を、内視鏡本体11の固体識別情報(例えば、機種やID等の内視鏡本体11の個体情報)と合わせて、制御部77と通信可能に接続される外部電子機器の記憶部に記憶させた構成としてもよい。
Further, the information of the arbitrary torque characteristic TSR (θ) and the information of the necessary torque characteristic TS (θ), the solid identification information of the endoscope main body 11 (for example, individual information of the endoscope
外部電子機器としては、制御部77がインターフェース113を通じて接続されたネットワークに対し、このネットワークに接続されたサーバ19、あるいは図示しないストレージ装置等が利用できる。
As an external electronic device, a
内視鏡装置に接続された外部電子機器に、湾曲特性の情報の少なくとも一部を記憶させることで、内視鏡装置を簡略化できる。また、外部電子機器との通信により必要な情報を取り出すことが可能となり、内視鏡装置の使用形態を煩雑化させることなく、利便性を高められる。 The endoscope apparatus can be simplified by storing at least a part of the information on the bending characteristics in the external electronic device connected to the endoscope apparatus. Further, it becomes possible to extract necessary information through communication with an external electronic device, and the convenience can be improved without complicating the usage pattern of the endoscope apparatus.
また、サーバ19等のネットワーク接続機器に記憶させた場合には、ネットワークに接続される範囲内であれば、適合する湾曲特性の情報を、通信により取り出すことが可能となり、内視鏡本体11の使用範囲が広げられ、使い勝手が向上する。
In addition, when stored in a network connection device such as the
次に、湾曲部33の湾曲操作時に、湾曲操作部に加える操作力による操作トルクを検出して、この操作トルクと湾曲部33の湾曲量との関係から、内視鏡先端部が被検体から受ける反力を認識できるようにした内視鏡装置について説明する。
Next, when a bending operation of the bending
ここでは、図4に示すトルクセンサ121を用いて制御する。トルクセンサ121により、湾曲部33を湾曲させるために湾曲操作部37へ加えた操作力による操作トルクを検出する際に、検出された操作トルクと、予め設定した任意トルク特性によるトルク値との差分を求める。この差分を、内視鏡先端部35と被検体とが当接状態になり、内視鏡先端部35が被検体から受けた反力によるものとみなし、それに応じて駆動モータ101により発生する駆動トルクを制御して、術者に伝える。
Here, control is performed using the
つまり、内視鏡先端部35が被検体から反力を受ける等の湾曲動作に抵抗が生じた場合には、湾曲操作部37を所望の湾曲角まで操作した際、術者は通常以上の操作トルクを必要とし、操作トルクに抵抗を感じる。そこで、湾曲部33の湾曲動作に抵抗が生じたときに、この抵抗の発生を術者が容易に認識、あるいは認識できないように、湾曲操作時の駆動トルクの発生量を変更する。即ち、発生した抵抗をそのまま術者に伝える場合には、任意トルク特性に基づいて駆動モータ101により駆動トルクを発生させ、抵抗によるトルク損失をそのままの状態にする。この場合、術者は所望の湾曲量まで操作する際、駆動モータ101によるアシストを実施していない場合と同じ抵抗を感じ、湾曲部33が被検体に接触していることを容易に感じ取ることができる。
That is, when resistance occurs in the bending operation such that the
更に、発生した抵抗を強調して術者に伝える場合には、任意トルク特性に基く駆動トルクの値から、抵抗によるトルク損失を減ずる。この場合、術者は所望の湾曲角まで湾曲操作を行うに際し、駆動モータ101によるアシストを実施していない場合より大きな抵抗を感じ、湾曲部33が被検体に接触していることを、より容易に感じ取ることができる。
Further, when the generated resistance is emphasized and transmitted to the operator, torque loss due to the resistance is reduced from the value of the driving torque based on the arbitrary torque characteristics. In this case, the surgeon feels greater resistance when performing the bending operation to a desired bending angle than when the assist by the
また、発生した抵抗を軽減して術者に伝える場合には、任意トルク特性に基づく駆動トルクに、抵抗によるトルク損失分の一部又は全てを重畳する。この場合、術者は湾曲操作に対する抵抗の発生を感じ取ることに鈍くなる。 When reducing the generated resistance and transmitting it to the operator, a part or all of the torque loss due to the resistance is superimposed on the driving torque based on the arbitrary torque characteristics. In this case, the surgeon becomes dull in sensing the generation of resistance to the bending operation.
このようにして、内視鏡先端部35が受ける反力を術者が認識する程度を自在に変更できる。
In this way, the degree to which the operator recognizes the reaction force received by the endoscope
ここで、駆動モータ101により発生させる駆動トルクについて、詳細に説明する。
湾曲操作時に連結軸44に作用するトルクは、(3)式の関係が成り立つことは先述の通りである。
TH + TM = TS + TB ・・・(3)
Here, the drive torque generated by the
As described above, the torque acting on the connecting
TH + TM = TS + TB (3)
制御部77は、図4に示すエンコーダ109と、トルクセンサ121により、時々刻々の湾曲角θと操作トルクTHとを検出し、これらの値に応じて、駆動モータ101により発生させる駆動トルクTMを(4)式から求める。
TM = (TS − TSR) + k(TH − TSR) ・・・(4)
ここで、kは操作補助トルクの量を決める定数パラメータである。
The
TM = (TS−TSR) + k (TH−TSR) (4)
Here, k is a constant parameter that determines the amount of operation assist torque.
これにより得られた駆動トルクTMを駆動モータ101により発生させる。その場合の連結軸44回りの力の釣り合いは(5)式で表され、更に操作トルクTHは、(6)式で表される。
TH + (TS − TSR) + k(TH − TSR)
= TS +TB ・・・(5)
TH = TSR + {1/(1+k)}TB ・・・(6)
(6)式に示すように、操作トルクTHは、予め記憶しておいた任意トルク特性TSR(θ)によるトルク値と、被検体からの反力によるトルクTBに定数1/(1+k)を乗じたトルクとの和になる。
The drive torque TM thus obtained is generated by the
TH + (TS-TSR) + k (TH-TSR)
= TS + TB (5)
TH = TSR + {1 / (1 + k)} TB (6)
As shown in the equation (6), the operation torque TH is obtained by multiplying the torque value by the arbitrary torque characteristic TSR (θ) stored in advance and the torque TB by the reaction force from the subject by a constant 1 / (1 + k). With the torque.
すなわち、1/(1+k)を1未満の定数とすると、任意トルク特性TSR(θ)による任意トルクTSRはそのままとして、被検体からの反力を適切に軽減させて術者に伝えることができる。また、1/(1+k)を1を超えた定数とすると、被検体からの反力を強調して術者に伝えることができる。 That is, if 1 / (1 + k) is a constant less than 1, the arbitrary torque TSR based on the arbitrary torque characteristic TSR (θ) can be left as it is, and the reaction force from the subject can be appropriately reduced and transmitted to the operator. If 1 / (1 + k) is a constant exceeding 1, the reaction force from the subject can be emphasized and transmitted to the operator.
つまり、操作トルクTHは、被検体からの反力が生じない場合(TB=0)では、任意に設定可能な任意トルク特性TSR(θ)に合わせ、また、被検体からの反力が生じた場合(TB>0)は、任意トルク特性TSR(θ)に、この反力によるトルクTBを(6)式における軽減率1/(1+k)を適切な値に設定して乗じた値を加算して設定する。これにより、術者に伝える反力の大きさを、任意トルク特性TSR(θ)に合わせるための駆動トルク成分とは独立して、強調、軽減制御することができる。 That is, when the reaction torque TH does not occur from the subject (TB = 0), the operation torque TH matches the arbitrary torque characteristic TSR (θ) that can be arbitrarily set, and the reaction force from the subject has occurred. In the case (TB> 0), the value obtained by multiplying the arbitrary torque characteristic TSR (θ) by multiplying the torque TB due to this reaction force by setting the reduction rate 1 / (1 + k) in Equation (6) to an appropriate value is added. To set. Thereby, emphasis and reduction control can be performed independently of the driving torque component for adjusting the magnitude of the reaction force transmitted to the surgeon to the arbitrary torque characteristic TSR (θ).
ここで、図6を用いて本構成の内視鏡装置による湾曲動作を説明する。
図6(a)に示すように、湾曲部33の湾曲角θを増加させるに伴って操作トルクTHが増加するが、内視鏡挿入部23の先端側が被検体に当接した湾曲角θt以降は、湾曲部33が被検体から受ける反力によるトルクTBにより、操作トルクTHが更に増加する。このときの操作力をトルクセンサ121で検出して、任意トルク特性TSR(θ)で規定されるトルク値との差分を求めると、図6(b)に示すように、被検体と当接した湾曲角θt以降は差分が発生する。
Here, the bending operation by the endoscope apparatus of this configuration will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6A, the operating torque TH increases as the bending angle θ of the bending
そこで、図6(c)に示すように、駆動モータ101による駆動トルクを、定数パラメータkの設定により増減させ、kを小さくした場合は(4)式のk(TH−TSR)の項が小さくなり、駆動トルクTMは(TS−TSR)に近づき、反力によるトルクTBに起因する操作トルクTHの変化が強調される。kを大きくした場合は、逆に反力によるトルクTBに起因する操作トルクTHの変化が軽減される。
Therefore, as shown in FIG. 6C, when the driving torque by the driving
したがって、湾曲部33に被検体からの反力が作用した場合には、操作トルクTHは、この反力の分だけ任意トルク特性TSR(θ)とのずれを生じ、これによって術者に反力が生じたことを認識させることができる。そして、任意トルク特性TSR(θ)とのずれを術者へ伝える大きさは、定数パラメータkを増減させることで任意に設定できる。
Therefore, when the reaction force from the subject acts on the bending
ところで、上記の必要トルク特性TS(θ)は、常に一定の特性のままには維持されず、ずれの生じることがある。これは例えば、内視鏡挿入部23の材質の経時変化、環境温度による物性変化、操作ワイヤ43の牽引機構等の各駆動部位の磨耗による摩擦特性変化等の諸要因により、内視鏡挿入部23の曲げ剛性が変化するためである。必要トルク特性TS(θ)と実際の湾曲特性とのずれが生じると、内視鏡装置を使用する条件によっては、操作補助力の発生量に狂いが生じ、湾曲操作の操作性が低下する場合がある。
Incidentally, the required torque characteristic TS (θ) is not always maintained as a constant characteristic, and a deviation may occur. This is because, for example, the
そこで、本内視鏡装置においては、必要トルク特性TS(θ)の情報を、常に最新の情報に更新することで、実際の湾曲特性とのずれを無くしている。以下、必要トルク特性TS(θ)の情報を更新する手順について説明する。 Therefore, in this endoscope apparatus, the information on the required torque characteristic TS (θ) is constantly updated to the latest information, thereby eliminating the deviation from the actual bending characteristic. Hereinafter, a procedure for updating information of the necessary torque characteristic TS (θ) will be described.
図7に内視鏡装置の湾曲部に対する湾曲特性の情報を更新するための要部ブロック構成図、図8に湾曲特性を更新する手順をフローチャートで示した。図7に示すように、必要トルク特性TS(θ)の情報は、内視鏡本体11の本体コントローラ73に接続された内視鏡本体側記憶部75、又は信号処理装置13側の制御部77に接続された信号処理装置側記憶部111(以降、場合によってはこれらを記憶部と称する)に記憶されている。この必要トルク特性TS(θ)の情報を、本体コントローラ73又は制御部77が補正して、最新の湾曲特性に更新する、なお、以下の各処理の制御は、本体コントローラ73、制御部77のいずれで行ってもよいが、必要トルク特性TS(θ)等の情報が信号処理装置側記憶部111に記憶された場合は本体コントローラ73、信号処理装置側記憶部111に記憶された場合は制御部77で行うことが好ましい。
FIG. 7 is a block diagram of a main part for updating the information of the bending characteristic for the bending portion of the endoscope apparatus, and FIG. 8 is a flowchart showing the procedure for updating the bending characteristic. As shown in FIG. 7, information on the required torque characteristic TS (θ) is stored in the endoscope main body
まず、術者は、必要トルク特性TS(θ)の情報を補正するための補正の実施要求を、補正指示部131の操作により指示する。補正指示部131は、例えばスイッチボタンや回転レバー等の入力装置が利用できる。内視鏡装置の術者は、所望のタイミングで補正指示部131から補正の実施要求を、スイッチ押下や回転レバーの操作により入力する。
First, the surgeon instructs a correction execution request for correcting information on the necessary torque characteristic TS (θ) by operating the
そして、補正指示部131からの補正指示があった場合(S11)は、術者による湾曲操作部37の操作を待つ。術者が内視鏡操作部37を操作する間に、本体コントローラ73又は制御部77は、湾曲部33の湾曲量をエンコーダ109から求め、湾曲操作部37への操作力による操作トルクをトルクセンサ121から求め、操作力に対する湾曲量の関係を測定する(S12)。
When there is a correction instruction from the correction instruction unit 131 (S11), the operation waits for the operation of the bending
ここで、図9に操作力に対する湾曲量の関係の説明図を示した。(a)は内視鏡挿入部23の湾曲部33の湾曲の様子、(b)は湾曲操作部への操作量(回動角度)に対する湾曲部33の湾曲角θ(・・・,θm2,θm1,θ0,θp1,θp2,・・・)と操作力検出値(操作トルクTH(・・・,Tm2,Tm1,T0,Tp1,Tp2,・・・))の測定結果のテーブルを示している。
Here, FIG. 9 shows an explanatory diagram of the relationship of the bending amount with respect to the operating force. (A) is a state of bending of the bending
図9(a)に示すように、湾曲部33を直状の中立状態から、図中左右方向に湾曲させたときの各湾曲位置において、湾曲操作部37に加える操作力による操作トルクTHと、湾曲角θとの関係を測定する。術者による湾曲操作部37への操作は、所定の一定湾曲角間隔(例えば1度間隔)で、+θ、−θ双方の湾曲可能範囲全てに及ぶように実施する。
As shown in FIG. 9 (a), the operation torque TH by the operation force applied to the
そして、所定の一定湾曲角間隔で測定する都度、得られた湾曲量(湾曲角θ)と操作力(操作トルクTH)との関係を、実湾曲特性として記憶部に一旦記憶する(S13)。 Then, each time measurement is performed at a predetermined constant bending angle interval, the relationship between the obtained bending amount (bending angle θ) and operating force (operating torque TH) is temporarily stored in the storage unit as actual bending characteristics (S13).
上記の測定と測定結果の保存を行っている最中に、術者が補正指示部131に補正指示の解除(S14)を行ったタイミングで、記憶部に記憶された必要トルク特性TS(θ)の情報を実湾曲特性の情報に置換する(S15)。つまり、必要トルク特性TS(θ)の情報を、実湾曲特性の情報に基づいて補正する。 The required torque characteristic TS (θ) stored in the storage unit at the timing when the operator releases the correction instruction to the correction instruction unit 131 (S14) during the above measurement and storage of the measurement result. Is replaced with the information of the actual bending characteristic (S15). That is, the information on the necessary torque characteristic TS (θ) is corrected based on the information on the actual bending characteristic.
これにより、必要トルク特性TS(θ)の情報が最新の状態の湾曲特性に更新される。よって、湾曲部33の曲げ剛性が変化した場合でも、必要トルク特性TS(θ)が最新の情報に更新されることで、湾曲操作部37への湾曲操作を補助する操作補助力を、駆動モータ101の駆動により所望の湾曲特性通りに発生させることができ、湾曲部33の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施できる。
As a result, the information on the required torque characteristic TS (θ) is updated to the latest bending characteristic. Therefore, even when the bending rigidity of the bending
また、補正指示部131に補正指示を行った後に、術者が湾曲部33を往復湾曲動作させた場合は、各湾曲角度θiにおける手動操作力による操作トルクTHiをそれぞれ複数回検出することができ、測定結果のテーブルに格納すべき操作力の情報が同一湾曲角度で複数得られることになる。この場合は、湾曲角度θi毎に検出された複数回分の操作トルクTHiの平均手動操作力THAViを演算して求め、得られた湾曲角度θiと平均手動操作力THAViとの関係を実湾曲特性として記憶部に記憶する。
In addition, when the operator performs a reciprocating bending operation of the bending
このように、複数の操作トルクの平均値を演算して実湾曲特性に登録することで、例えばトルクセンサ121の電気ノイズ等に起因する測定誤差が軽減され、より高精度に湾曲特性が測定できる。
In this way, by calculating an average value of a plurality of operation torques and registering it in the actual bending characteristics, for example, measurement errors caused by electric noise or the like of the
また、測定により求める実湾曲特性は、湾曲量と操作力との関係のテーブル情報として記憶部に記憶させる他、実湾曲特性を多項式関数を用いて表して記憶させることもできる。例えば、湾曲量θと操作トルクTHとを、(7)式のような多項式表現で記憶させる。 Further, the actual bending characteristic obtained by measurement can be stored in the storage unit as table information on the relationship between the bending amount and the operating force, and the actual bending characteristic can be expressed and stored using a polynomial function. For example, the bending amount θ and the operation torque TH are stored in a polynomial expression such as the expression (7).
ただし、a0〜anは係数で、nは予め定めた十分に大きい整数である。
この場合には、補正指示部131への補正指示後、エンコーダ109及びトルクセンサ121により、所定間隔毎の湾曲角度θiに対する操作トルクTHiを検出し、これら湾曲角θiと操作トルクTHiとの関係を適切に表現できる係数a0〜anを、最小二乗法等の演算により求め、実湾曲特性の情報として記憶部に記憶する。
However, in a 0 ~a n is a coefficient, n represents a predetermined sufficiently large integer.
In this case, after the correction instruction to the
このように実湾曲特性を多項式表現として記憶させることにより、検出された各操作トルクTHiに含まれる誤差の影響が軽減された、滑らかな湾曲特性が得られる。 By storing the actual bending characteristic as a polynomial expression in this way, a smooth bending characteristic in which the influence of the error included in each detected operation torque THi is reduced can be obtained.
ここで、上記の実湾曲特性の測定が湾曲部33の湾曲可能範囲の全てでなく、一部の範囲が欠落して行なわれた場合には、必要トルク特性TS(θ)を全湾曲角にわたって正確に補正できなくなるので、実湾曲特性を測定する段階で術者へ警告することが望ましい。そこで、測定に欠落があった場合に術者に警告する手順について説明する。
Here, in the case where the measurement of the actual bending characteristics is performed not with all of the bendable range of the bending
図10に実湾曲特性の測定時に湾曲部33の湾曲量が不足した場合、これを術者へ警告する手順を示した。
この場合も図8に示す場合と同様に、補正指示部131に補正指示があった場合に(S21)、湾曲部33の湾曲量と湾曲操作部の操作力との関係を測定する(S22)。そして、術者が補正指示の解除(S23)を行った後、測定された湾曲量と操作力との関係が、湾曲部33の湾曲可能範囲の全てを含んでいるか否かを判断し(S24)、湾曲可能範囲の全ての範囲で測定が完了していない場合は、図7に示す報知部133から警告を発生させ(S25)、全湾曲可能範囲の再操作を促す。この警告方法としては、報知部133からの音声や警告音の発生、又は、モニタ17への警告情報の表示であってもよく、更にこれらを組み合わせてもよい。
FIG. 10 shows a procedure for warning the surgeon when the bending amount of the bending
Also in this case, as in the case shown in FIG. 8, when a correction instruction is given to the correction instruction section 131 (S21), the relationship between the bending amount of the
湾曲部33の全湾曲可能範囲に対する湾曲量と操作力との関係が測定できたら、この測定結果に基づいた実湾曲特性で必要トルク特性TS(θ)を補正して記憶部に登録する(S26)。これにより、湾曲部33の湾曲可能範囲の全領域に対して必要トルク特性TS(θ)を確実に補正できる。
When the relationship between the amount of bending and the operating force with respect to the entire bendable range of the bending
上記は、術者が補正指示の解除を行った後、測定の不足を判断して警告する方法であったが、測定中に常時警告を行う方法でも良い。すなわち、術者による補正指示の直後より警告を開始する。その後、測定を実施している最中、常に湾曲可能範囲の全ての範囲で測定が完了したかどうかの判断を繰り返し、全湾曲可能範囲の測定が完了するまで警告を持続する。 The above is a method in which the surgeon cancels the correction instruction and then warns by judging the lack of measurement. However, a method of always giving a warning during measurement may be used. That is, the warning is started immediately after the correction instruction by the surgeon. Thereafter, during the measurement, the determination whether or not the measurement is completed in all the bendable ranges is repeated, and the warning is continued until the measurement of the entire bendable range is completed.
この方法を用いた場合は、術者による測定中、測定を完了して良いか否かの情報を常に術者が把握することができ、測定に要する時間を最短化できる効果がある。また、この場合の警告は、報知部133からの音声や警告音による警告に代えて、測定完了までの期間中、モニタ17上で警告することが望ましい。
When this method is used, the surgeon can always grasp information on whether or not the measurement can be completed during measurement by the surgeon, and there is an effect that the time required for the measurement can be minimized. Further, the warning in this case is preferably a warning on the
全湾曲可能範囲の測定が完了し、警告を解除した後は、術者からの補正指示の解除を待たずして自動的に補正指示を解除しても良いし、術者からの補正指示の解除まで測定を継続しても良い。自動で補正指示を解除する場合は、術者による操作を省略でき術者の利便性が向上する。一方で測定を継続する場合は、同じ湾曲角で複数の操作トルクを測定することが可能となり、平均化による測定誤差減少の効果が得られる。 After the measurement of the entire bendable range is completed and the warning is released, the correction instruction may be automatically released without waiting for the operator to release the correction instruction, or the operator may receive a correction instruction. Measurement may be continued until release. When the correction instruction is automatically canceled, the operation by the operator can be omitted, and the convenience for the operator is improved. On the other hand, when the measurement is continued, a plurality of operation torques can be measured at the same bending angle, and the effect of reducing the measurement error by averaging can be obtained.
更に、上記では測定中に常時警告を実施する方法を示したが、全湾曲可能範囲を網羅する測定が完了した時に「測定完了」を術者に提示する方法でも良い。すなわち、測定を実施している最中、常に湾曲可能範囲の全ての範囲で測定が完了したかどうかの判断を繰り返し、全湾曲可能範囲の測定が完了したら、「測定完了」を術者に通知する。通知方法としては、報知部133からの音声や通知音の発生、又はモニタ17の測定完了情報の表示であってもよく、更にこれらを組み合わせてもよい。
Furthermore, although the above-described method of performing the warning at all times during the measurement is shown, a method of presenting “measurement complete” to the operator when the measurement covering the entire bendable range is completed. In other words, during the measurement, it is always judged whether or not the measurement is completed in the entire range of the bendable range, and when the measurement of the entire bendable range is completed, the operator is notified that the measurement is complete. To do. The notification method may be the generation of a sound or notification sound from the
この方法を用いた場合も、術者による測定中、測定を完了して良いか否かの情報を常に術者が把握することができ、測定に要する時間を最短化できる効果がある。 Even when this method is used, during the measurement by the surgeon, the surgeon can always know whether or not the measurement can be completed, and the time required for the measurement can be minimized.
全湾曲可能範囲の測定が完了し、「測定完了」を術者に通知した後、術者からの補正指示の解除を待たずして自動的に補正指示を解除しても良いし、術者からの補正指示の解除まで測定を継続しても良い。自動で補正指示を解除する場合は、術者による操作を省略でき、術者の利便性が向上する。一方で測定を継続する場合は、同じ湾曲角で複数の操作トルクを測定することが可能となり、平均化による測定誤差減少の効果が得られる。 After completing the measurement of the entire bendable range and notifying the surgeon that the measurement is complete, the correction instruction may be automatically canceled without waiting for the operator to cancel the correction instruction. The measurement may be continued until the correction instruction is canceled. When the correction instruction is automatically canceled, the operation by the operator can be omitted, and the convenience for the operator is improved. On the other hand, when the measurement is continued, a plurality of operation torques can be measured at the same bending angle, and the effect of reducing the measurement error by averaging can be obtained.
次に、実湾曲特性の測定時における環境温度を測定して、測定された実湾曲特性の温度補正を行う場合について説明する。
内視鏡装置は、被検体となる人体の体腔内に内視鏡挿入部23を挿入した場合、湾曲部33の環境温度は人体の体温となる。しかし、必要トルク特性TS(θ)を補正するための実湾曲特性を測定する際は、体腔内の温度下ではなく、室温環境下で行われる。そのため、室温と体温との差に起因する内視鏡挿入部23の曲げ剛性の変化分を考慮して、必要トルク特性TS(θ)を補正することが望ましい。
Next, a description will be given of a case where the ambient temperature at the time of measuring the actual bending characteristic is measured and the temperature correction of the measured actual bending characteristic is performed.
In the endoscope apparatus, when the
図11に、実湾曲特性の測定時の温度に応じて必要トルク特性TS(θ)を補正する手順を示した。
この場合は、補正指示部131に補正指示があった場合に(S31)、内視鏡挿入部23の先端側に設けた温度センサ135(図7参照)から湾曲部33の環境温度を検出する(S32)。
FIG. 11 shows a procedure for correcting the required torque characteristic TS (θ) according to the temperature at the time of measuring the actual bending characteristic.
In this case, when the correction instruction is issued to the correction instruction unit 131 (S31), the environmental temperature of the bending
そして、図8に示す場合と同様に、湾曲部33の湾曲量(湾曲角θ)と湾曲操作部の操作力(操作トルクTH)との関係を測定し(S33)、得られた湾曲量と操作力との関係を実湾曲特性として記憶部に記憶し、また、温度センサ135による検出温度Tも記憶部に記憶する(S34)。
Then, similarly to the case shown in FIG. 8, the relationship between the bending amount (bending angle θ) of the bending
次いで、術者が補正指示部131に補正指示の解除(S35)を行ったタイミングで、記憶部に記憶された実湾曲特性を、温度センサ135による検出温度Tに基づいて補正する(S36)。つまり、図12に示すように、測定された実湾曲特性は、検出温度Tの環境下での曲げ剛性に基づく特性であり、これを体腔内の環境下(人体の体温の環境下)の曲げ剛性に基づく特性に補正する(S37)。この補正後の特性が必要トルク特性TS(θ)の補正後のデータとなる。 Next, at the timing when the surgeon releases the correction instruction to the correction instruction unit 131 (S35), the actual curve characteristic stored in the storage unit is corrected based on the temperature T detected by the temperature sensor 135 (S36). That is, as shown in FIG. 12, the measured actual bending characteristic is a characteristic based on the bending rigidity under the environment of the detection temperature T, and this is the bending characteristic under the environment in the body cavity (in the environment of the body temperature of the human body). The characteristics are corrected based on the rigidity (S37). This corrected characteristic becomes the corrected data of the required torque characteristic TS (θ).
このように、実湾曲特性の測定時における環境温度に応じた曲げ剛性の特性変化分も併せて必要トルク特性TS(θ)を補正することで、内視鏡装置の使用環境によらず、正確な必要トルク特性TS(θ)の補正が行える。なお、環境温度Tを検出するタイミングは、実湾曲特性の測定直前、測定中、測定直後のいずれであってもよく、さらには、実湾曲特性の測定中に複数回検出して平均値を用いてもよい。また、温度センサ135は、1箇所に限らず、内視鏡挿入部23の複数箇所に設けて温度情報を得るようにしてもよい。複数回、複数箇所から環境温度を検出することで、より正確な補正が可能となる。
In this way, by correcting the required torque characteristics TS (θ) in addition to the changes in the bending stiffness characteristics according to the environmental temperature when measuring the actual bending characteristics, it is possible to accurately adjust regardless of the operating environment of the endoscope apparatus. The necessary torque characteristic TS (θ) can be corrected. Note that the timing for detecting the environmental temperature T may be any time immediately before, during, or immediately after the measurement of the actual bending characteristics. May be. Further, the
以上説明した必要トルク特性TS(θ)の補正は、術者が補正指示部131に補正要求をした後に行うものであったが、内視鏡装置側で、補正するタイミングを自動的に設定する構成にもできる。
この場合、図7に示すように内視鏡本体11に、本体コントローラ73に接続された計時手段としてのタイマ137を設ける。タイマ137は、前回必要トルク特性TS(θ)の補正を実施してから現在までの経過時間を計測するもので、補正完了の度にリセットされる。
The correction of the necessary torque characteristic TS (θ) described above is performed after the surgeon makes a correction request to the
In this case, as shown in FIG. 7, the endoscope
図13に湾曲特性の補正を所定時間経過後に実施する手順を示した。
まず、内視鏡装置の電源をONにすると(S41)、本体コントローラ73はタイマ137の計数を参照して、前回の必要トルク特性TS(θ)の補正を実施してからの経過時間を確認する(S42)。
FIG. 13 shows a procedure for correcting the curvature characteristic after a predetermined time has elapsed.
First, when the power of the endoscope apparatus is turned on (S41), the
本体コントローラ73は、タイマ137の計測する経過時間を参照して、所定時間を超えた場合には図7に示す報知部133から湾曲特性の補正の実施を促す報知を行う(S44)。このときの報知内容としては、通知ランプを本体操作部21(図2参照)のいずれかの部位に設けておき、この通知ランプを点灯させて術者に報知するものとすることができる。また、報知部133から音声や報知音を発生させる報知や、モニタ17に補正要求の情報を表示する報知であってもよく、更にこれらを組み合わせてもよい。
The
そして、報知した後の術者からの補正指示を受けて、必要トルク特性TS(θ)を更新する(S45)。この更新処理は、先述の図8に示すS11〜S15と同様にして行うことができる。 Then, in response to a correction instruction from the operator after the notification, the required torque characteristic TS (θ) is updated (S45). This update process can be performed in the same manner as S11 to S15 shown in FIG.
必要トルク特性TS(θ)の更新を終了すると、タイマ137をリセットして(S46)、内視鏡装置の手技を実行する(S47)。
When the update of the necessary torque characteristic TS (θ) is completed, the
上記のように、内視鏡装置側から術者に補正の実施を促すことで、長期間、補正をしていない内視鏡装置に対して、確実に補正を実施させることができる。 As described above, by prompting the operator to perform correction from the endoscope apparatus side, it is possible to reliably perform correction for an endoscope apparatus that has not been corrected for a long period of time.
以上説明したように、必要トルク特性TS(θ)を、常に最新の特性に更新して内視鏡装置の手技を実施すれば、内視鏡装置の湾曲操作を常に良好な操作感で行える。また、術者は、内視鏡装置の体腔内への挿入前に、湾曲操作部37の回動操作を行って、湾曲部33が正しく湾曲動作するかを目視にて確認する試行動作を通常行なっている。この試行動作時に、上記の必要トルク特性TS(θ)の補正を行うことで、手間を掛けることなく、通常通りの操作だけで、常に最新の湾曲特性に必要トルク特性TS(θ)を合わせることができる。
As described above, if the necessary torque characteristic TS (θ) is constantly updated to the latest characteristic and the procedure of the endoscope apparatus is performed, the bending operation of the endoscope apparatus can always be performed with a good operational feeling. In addition, the operator normally performs a trial operation to visually check whether the bending
なお、上記の構成例では、内視鏡装置がCCDイメージセンサ等の撮像素子を用いて観察部位を撮像する電子スコープである場合を示しているが、これに限らず、内視鏡装置が先端部に観察レンズ及び観察窓等が設けられて観察部位を直接的に観察するファイバースコープであってもよい。このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 The above configuration example shows a case where the endoscope apparatus is an electronic scope that images an observation site using an imaging element such as a CCD image sensor. A fiberscope that directly observes an observation site by providing an observation lens, an observation window, and the like in the part may be used. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and applications by those skilled in the art based on the description of the specification and well-known techniques are also within the scope of the present invention. It is included in the range to calculate.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 被検体に挿入される先端側に湾曲部を有する内視鏡挿入部、前記湾曲部を湾曲操作する湾曲操作部、該湾曲操作部への操作力に応じて前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部を有する内視鏡本体と、
前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出手段と、
前記湾曲操作部に加える操作力を検出する操作力検出手段と、
前記湾曲駆動部による湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、
前記湾曲部の湾曲動作に要する前記操作力と前記湾曲部の湾曲量との関係を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段と、
少なくとも前記記憶手段に記憶された湾曲特性の情報に応じて、前記補助駆動手段により前記駆動力を発生させる制御手段と、
前記湾曲特性に対する補正の実施要求を前記制御手段に伝える補正指示手段と、
前記補正指示手段から補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する湾曲特性補正手段と、
を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、湾曲部の曲げ剛性が変化した場合でも、記憶手段に記憶された湾曲特性が最新の情報に更新されることで、湾曲操作部への湾曲操作を補助する操作補助力を、補助駆動手段により所望の湾曲特性通りに発生させることができ、湾曲部の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施できる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) An endoscope insertion portion having a bending portion on the distal end side to be inserted into a subject, a bending operation portion that performs a bending operation on the bending portion, and the bending portion is driven in response to an operation force applied to the bending operation portion. An endoscope main body having a bending drive unit;
A bending amount detecting means for detecting a bending amount of the bending portion;
An operation force detecting means for detecting an operation force applied to the bending operation unit;
Auxiliary driving means for generating a driving force for assisting bending driving by the bending driving unit;
Storage means for storing information of a bending characteristic defining a relationship between the operation force required for the bending operation of the bending portion and the bending amount of the bending portion;
Control means for generating the driving force by the auxiliary driving means in accordance with at least information on the bending characteristics stored in the storage means;
A correction instruction means for transmitting a correction execution request for the curvature characteristic to the control means;
When there is a correction execution request from the correction instruction means, a relationship between a bending angle of the bending portion and a manual operation force to the bending operation portion is obtained to determine an actual bending characteristic, and based on the actual bending characteristic Bending characteristic correction means for correcting the bending characteristic stored in the storage means;
An endoscopic apparatus comprising:
According to this endoscope apparatus, even when the bending rigidity of the bending portion changes, an operation for assisting the bending operation to the bending operation portion by updating the bending characteristics stored in the storage means to the latest information. The auxiliary force can be generated according to the desired bending characteristic by the auxiliary driving means, and the bending operation of the bending portion can always be performed accurately with a desired operation feeling.
(2) (1)の内視鏡装置であって、
前記実湾曲特性に含まれる前記湾曲部の湾曲角度範囲が、前記湾曲部の湾曲可能範囲より狭い場合に警告する警告手段を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、湾曲部の湾曲可能範囲の全領域に満たない場合に警告が生じるため、湾曲可能範囲の全領域に対する湾曲特性を確実に補正できる。
(2) The endoscope apparatus according to (1),
An endoscope apparatus comprising warning means for warning when a bending angle range of the bending portion included in the actual bending characteristics is narrower than a bendable range of the bending portion.
According to this endoscope apparatus, a warning is generated when the entire range of the bendable range of the bending portion is not reached, so that the bending characteristics for the entire range of the bendable range can be reliably corrected.
(3) (1)の内視鏡装置であって、
前記実湾曲特性に含まれる前記湾曲部の湾曲角度範囲が、前記湾曲部の湾曲可能範囲を網羅した場合に報知する報知手段を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、湾曲部の湾曲可能範囲の全領域を網羅した場合に報知されるため、湾曲可能範囲の全領域に対する湾曲特性を確実に補正できる。
(4) (1)〜(3)のいずれかの内視鏡装置であって、
前記湾曲特性補正手段により前記湾曲特性を補正してからの経過時間を計測する計時手段と、
前記計時手段の計測する経過時間が所定時間を超えた場合に前記湾曲特性の補正の実施を促す報知を行う報知手段と、を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡装置側から術者に補正の実施を促すことができ、長期間、補正をしていない内視鏡装置に対して、確実に補正を実施させることができる。
(3) The endoscope apparatus according to (1),
An endoscope apparatus comprising a notifying unit that notifies when a bending angle range of the bending portion included in the actual bending characteristics covers a bendable range of the bending portion.
According to this endoscope apparatus, since the notification is made when the entire range of the bendable range of the bending portion is covered, the bending characteristics with respect to the entire range of the bendable range can be reliably corrected.
(4) The endoscope apparatus according to any one of (1) to (3),
Time measuring means for measuring an elapsed time after correcting the bending characteristic by the bending characteristic correcting means;
An endoscope apparatus comprising: an informing means for informing an execution of the correction of the bending characteristic when an elapsed time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time.
According to this endoscope apparatus, it is possible to prompt the operator to perform correction from the endoscope apparatus side, and to reliably perform correction for an endoscope apparatus that has not been corrected for a long period of time. Can do.
(5) (1)〜(4)のいずれかの内視鏡装置と、
前記内視鏡挿入部の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記湾曲特性補正手段が、前記実湾曲特性を定めるときの前記温度検出手段による検出温度と前記被検体の温度との差に起因する前記実湾曲特性の変化分を含めて、前記湾曲特性を補正する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡装置の使用環境によらず、正確な湾曲特性の補正が行える。
(5) The endoscope apparatus according to any one of (1) to (4);
Comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the endoscope insertion portion;
The bending characteristic correction unit corrects the bending characteristic including a change in the actual bending characteristic due to a difference between a temperature detected by the temperature detection unit and a temperature of the subject when the actual bending characteristic is determined. Endoscope device.
According to this endoscope apparatus, it is possible to accurately correct the curvature characteristic regardless of the use environment of the endoscope apparatus.
(6) (1)〜(5)のいずれかの内視鏡装置であって、
少なくとも、前記記憶手段に記憶された前記湾曲部の湾曲特性の情報、及び、
前記湾曲量検出手段により検出した湾曲量、及び、
前記操作力検出手段により検出した操作力に基づき、
前記制御手段が、前記補助駆動手段より前記駆動力を発生させる内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、操作部からの湾曲操作により湾曲部を湾曲させる際に、湾曲量検出手段により湾曲量を検出し、操作力検出手段により操作力を検出し、これら湾曲量、操作力と、湾曲特性の情報に基づいて、補助駆動手段により駆動力を発生させる。これにより、湾曲部の湾曲操作を術者の希望通りの操作性に設定することができる。
(6) The endoscope apparatus according to any one of (1) to (5),
At least information on the bending characteristics of the bending portion stored in the storage means; and
The amount of bending detected by the amount of bending detecting means, and
Based on the operation force detected by the operation force detection means,
An endoscope apparatus in which the control means generates the driving force from the auxiliary driving means.
According to this endoscope apparatus, when the bending portion is bent by a bending operation from the operation unit, the bending amount is detected by the bending amount detection unit, and the operation force is detected by the operation force detection unit. A driving force is generated by the auxiliary driving means based on the operating force and the information on the bending characteristics. Thereby, the bending operation of the bending portion can be set to the operability as desired by the operator.
(7) (6)の内視鏡装置であって、
前記制御手段は、前記第2の湾曲特性に基づいた前記湾曲量検出値に対応する任意操作力と、前記操作力検出手段による操作力検出値との差分に対応して、前記補助駆動手段により発生させる駆動力を増減する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、実際に加えた操作力と任意操作力とに差分が生じた場合に、補助駆動手段による駆動力を増減することで、この差分、即ち、被検体からの反力を術者に強調、軽減して伝えることができる。
(7) The endoscope apparatus according to (6),
In response to a difference between an arbitrary operation force corresponding to the bending amount detection value based on the second bending characteristic and an operation force detection value obtained by the operation force detection unit, the control unit uses the auxiliary driving unit. An endoscope apparatus that increases or decreases the driving force to be generated.
According to this endoscope apparatus, when there is a difference between the operation force actually applied and the arbitrary operation force, the difference in the driving force by the auxiliary driving means is increased or decreased, that is, the reaction from the subject. Can emphasize and reduce power to the surgeon.
(8) (1)〜(6)のいずれかの内視鏡装置と、
該内視鏡装置と通信可能に接続される外部電子機器と、を具備する内視鏡システムであって、
前記記憶手段が、前記湾曲特性の情報の少なくとも一部を、前記外部電子機器に内蔵された記憶部に記憶させた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、内視鏡装置に接続された外部電子機器に、湾曲特性の情報の少なくとも一部を記憶させることで、内視鏡装置を簡略化でき、また、通信により外部電子機器から必要な情報を取り出すことが可能となり、内視鏡装置の構成を煩雑化させることなく、利便性を高められる。
(8) The endoscope apparatus according to any one of (1) to (6);
An endoscope system comprising an external electronic device connected to be communicable with the endoscope device,
An endoscope system in which the storage unit stores at least a part of information on the bending characteristic in a storage unit built in the external electronic device.
According to this endoscope system, it is possible to simplify the endoscope apparatus by storing at least part of the information on the bending characteristics in an external electronic device connected to the endoscope apparatus, and it is possible to simplify the endoscope apparatus through communication. Necessary information can be extracted from the electronic device, and the convenience can be improved without complicating the configuration of the endoscope apparatus.
(9) 被検体に挿入される先端側に湾曲部を有する内視鏡挿入部、前記湾曲部を湾曲操作する湾曲操作部、該湾曲操作部への操作力に応じて前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部を有する内視鏡本体と、前記湾曲駆動部の湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、前記湾曲部の湾曲動作に要する前記操作力と前記湾曲部の湾曲量の関係を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段と、少なくとも前記記憶手段に記憶された湾曲特性の情報に応じて前記補助駆動手段により発生させる駆動力を決定し、前記湾曲部を所望の力特性で湾曲操作させる制御手段と、を備えた内視鏡装置の制御方法であって、
前記湾曲特性に対する補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、湾曲部の曲げ剛性が変化した場合でも、記憶手段に記憶された湾曲特性が最新の情報に更新されることで、湾曲操作部への湾曲操作を補助する操作補助力を、補助駆動手段により所望の湾曲特性通りに発生させることができ、湾曲部の湾曲操作を常に正確に所望の操作感で実施できる。
(9) An endoscope insertion portion having a bending portion on the distal end side to be inserted into the subject, a bending operation portion that performs a bending operation on the bending portion, and drives the bending portion according to an operation force to the bending operation portion. An endoscope main body having a bending drive section, auxiliary driving means for generating a driving force for assisting the bending drive of the bending drive section, the operation force required for the bending operation of the bending section, and the bending amount of the bending section. Storage means for storing information on the bending characteristics that define the relationship between the driving means and the driving force generated by the auxiliary driving means in accordance with at least the information on the bending characteristics stored in the storage means. A control means for bending operation with force characteristics, and a control method for an endoscope apparatus comprising:
When there is an execution request for correction of the bending characteristic, the actual bending characteristic is determined by obtaining the relationship between the bending angle of the bending part and the manual operation force to the bending operation part, and based on the actual bending characteristic, An endoscopic device control method for correcting the bending characteristics stored in the storage means.
According to this control method of the endoscope apparatus, even when the bending rigidity of the bending portion changes, the bending operation stored in the storage unit is updated to the latest information, so that the bending operation to the bending operation portion can be performed. The assisting operation assisting force can be generated according to the desired bending characteristic by the auxiliary driving means, and the bending operation of the bending portion can always be performed accurately with a desired operation feeling.
(10) (9)の内視鏡装置の制御方法であって、
前記湾曲部を往復湾曲動作させて、各湾曲角度における前記手動操作力をそれぞれ複数回検出し、
前記湾曲角度毎に検出された複数回分の手動操作力の平均手動操作力を演算して求め、
前記湾曲角度と前記平均手動操作力との関係を前記実湾曲特性として定める内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、手動操作力の検出値に対するノイズ成分を軽減でき、測定誤差の少ない、より高精度な湾曲特性の測定が行える。
(10) The method for controlling an endoscope apparatus according to (9),
Reciprocally bending the bending portion to detect the manual operation force at each bending angle a plurality of times,
Calculate an average manual operation force of a plurality of manual operation forces detected for each bending angle,
A control method for an endoscope apparatus, wherein a relationship between the bending angle and the average manual operating force is defined as the actual bending characteristic.
According to the control method of the endoscope apparatus, it is possible to reduce the noise component with respect to the detected value of the manual operation force, and it is possible to measure the bending characteristic with higher accuracy and less measurement error.
(11) (9)又は(10)の内視鏡装置の制御方法であって、
前記実湾曲特性を多項式関数を用いて表し、前記多項式関数の各係数を最小二乗法で決定する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、検出された湾曲操作部への操作力に含まれる誤差の影響が軽減された、滑らかな湾曲特性が得られる。
(11) The method for controlling an endoscope apparatus according to (9) or (10),
A control method for an endoscope apparatus, wherein the actual curvature characteristic is expressed using a polynomial function, and each coefficient of the polynomial function is determined by a least square method.
According to the control method of the endoscope apparatus, a smooth bending characteristic in which the influence of an error included in the detected operation force on the bending operation unit is reduced can be obtained.
(12) (9)〜(11)のいずれの内視鏡装置の制御方法であって、
前記湾曲部の曲げ剛性に応じて湾曲動作に必要となる前記操作力を湾曲角度毎に規定した第1の湾曲特性、及び任意の前記操作力を前記湾曲部の湾曲角度毎に規定した第2の湾曲特性を予め定め、
前記湾曲部の湾曲量を検出して、該検出した湾曲量の湾曲動作に必要となる必要操作力を前記第1の湾曲特性から求め、
前記検出した湾曲量に対する任意操作力を前記第2の湾曲特性から求め、
前記必要操作力と前記任意操作力との差分力に応じた駆動力を前記補助駆動手段により発生させる内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、操作部からの湾曲操作により湾曲部を湾曲させる際に、湾曲量検出手段により湾曲量を検出し、この湾曲量検出値に対応する必要操作力を第1の湾曲特性に基づいて、また、任意操作力を第2の湾曲特性に基づいて求める。そして、これら必要操作力と任意操作力との差分力を補助駆動手段により発生させることで、操作部に加えた操作力に応じて湾曲部が第2の湾曲特性に基づいて湾曲するようになる。つまり、湾曲部の曲げ剛性によらずに任意の特性で湾曲操作が可能となり、湾曲部の湾曲操作を術者の希望通りの操作性に設定することができる。
(12) A control method for an endoscope apparatus according to any one of (9) to (11),
A first bending characteristic that defines the operation force required for the bending operation for each bending angle according to the bending rigidity of the bending portion, and a second that defines the arbitrary operation force for each bending angle of the bending portion. Predetermine the bending characteristics of
Detecting a bending amount of the bending portion, and obtaining a required operating force required for a bending operation of the detected bending amount from the first bending characteristic;
An arbitrary operation force for the detected bending amount is obtained from the second bending characteristic,
A method for controlling an endoscope apparatus, wherein a driving force corresponding to a differential force between the required operating force and the arbitrary operating force is generated by the auxiliary driving means.
According to the control method of the endoscope apparatus, when the bending portion is bent by the bending operation from the operation portion, the bending amount is detected by the bending amount detection unit, and the necessary operation force corresponding to the bending amount detection value is obtained. Based on the first bending characteristic, an arbitrary operation force is obtained based on the second bending characteristic. Then, by generating a differential force between the necessary operation force and the arbitrary operation force by the auxiliary driving means, the bending portion bends based on the second bending characteristic according to the operation force applied to the operation portion. . That is, the bending operation can be performed with an arbitrary characteristic regardless of the bending rigidity of the bending portion, and the bending operation of the bending portion can be set to operability as desired by the operator.
(13) (12)の内視鏡装置の制御方法であって、
前記湾曲部の湾曲量と、前記湾曲操作部に加える操作力をそれぞれ検出して、
前記検出した湾曲量に対する任意操作力を前記第2の湾曲特性から求め、
前記任意操作力と前記検出された操作力との差分に対応して、前記補助駆動手段により発生させる駆動力を増減する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、実際に加えた操作力と第2の湾曲特性に基づく任意操作力との差分が生じた場合に、補助駆動手段による駆動力を増減することで、この差分、即ち、被検体からの反力を術者に強調、軽減して伝えることができる。
(13) A control method of an endoscope apparatus according to (12),
Detecting the bending amount of the bending portion and the operating force applied to the bending operation portion,
An arbitrary operation force for the detected bending amount is obtained from the second bending characteristic,
A control method for an endoscope apparatus that increases or decreases a driving force generated by the auxiliary driving unit in accordance with a difference between the arbitrary operating force and the detected operating force.
According to the control method of the endoscope apparatus, when a difference between the actually applied operation force and the arbitrary operation force based on the second bending characteristic occurs, by increasing or decreasing the drive force by the auxiliary drive unit, The difference, that is, the reaction force from the subject can be emphasized and reduced to the operator.
11 内視鏡本体
13 信号処理装置
17 モニタ
19 サーバ(外部電子機器)
21 本体操作部
23 内視鏡挿入部
33 湾曲部
35 先端部
37 湾曲操作部
37A,37B アングルノブ
41 プーリ
43 操作ワイヤ
44 連結軸
75 内視鏡本体側記憶部(記憶手段)
77 制御部(制御手段)
79 画像処理部
91A,91B 節輪
93 スリーブ
95A,95B 連結ピン
100 内視鏡装置
101 駆動モータ
103 駆動ギア
105 従動ギア
107 モータ駆動回路
109 エンコーダ
111 信号処理装置側記憶部(記憶手段)
113 インターフェース
121 トルクセンサ(操作力検出手段)
123 入力部(特性選定手段)
131 補正指示部
133 報知部
135 温度センサ
137 タイマ
TS(θ) 必要トルク特性(第1の湾曲特性)
TSR(θ) 任意トルク特性(第2の湾曲特性)
11
DESCRIPTION OF
77 Control unit (control means)
79
113
123 Input section (characteristic selection means)
131
TSR (θ) Arbitrary torque characteristics (second bending characteristics)
Claims (13)
前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出手段と、
前記湾曲操作部に加える操作力を検出する操作力検出手段と、
前記湾曲駆動部による湾曲駆動を補助する駆動力を発生する補助駆動手段と、
前記湾曲部の湾曲動作に要する前記操作力と前記湾曲部の湾曲量との関係を規定した湾曲特性の情報を記憶する記憶手段と、
少なくとも前記記憶手段に記憶された湾曲特性の情報に応じて、前記補助駆動手段により前記駆動力を発生させる制御手段と、
前記湾曲特性に対する補正の実施要求を前記制御手段に伝える補正指示手段と、
前記補正指示手段から補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する湾曲特性補正手段と、
を備えた内視鏡装置。 An endoscope insertion part having a bending part on the distal end side to be inserted into the subject, a bending operation part for bending the bending part, and a bending drive for driving the bending part according to an operation force to the bending operation part An endoscope body having a section;
A bending amount detecting means for detecting a bending amount of the bending portion;
An operation force detecting means for detecting an operation force applied to the bending operation unit;
Auxiliary driving means for generating a driving force for assisting bending driving by the bending driving unit;
Storage means for storing information of a bending characteristic defining a relationship between the operation force required for the bending operation of the bending portion and the bending amount of the bending portion;
Control means for generating the driving force by the auxiliary driving means in accordance with at least information on the bending characteristics stored in the storage means;
A correction instruction means for transmitting a correction execution request for the curvature characteristic to the control means;
When there is a correction execution request from the correction instruction means, a relationship between a bending angle of the bending portion and a manual operation force to the bending operation portion is obtained to determine an actual bending characteristic, and based on the actual bending characteristic Bending characteristic correction means for correcting the bending characteristic stored in the storage means;
An endoscopic apparatus comprising:
前記実湾曲特性に含まれる前記湾曲部の湾曲角度範囲が、前記湾曲部の湾曲可能範囲より狭い場合に警告する警告手段を備えた内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 1,
An endoscope apparatus comprising warning means for warning when a bending angle range of the bending portion included in the actual bending characteristics is narrower than a bendable range of the bending portion.
前記実湾曲特性に含まれる前記湾曲部の湾曲角度範囲が、前記湾曲部の湾曲可能範囲を網羅した場合に報知する報知手段を備えた内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 1,
An endoscope apparatus comprising a notifying unit that notifies when a bending angle range of the bending portion included in the actual bending characteristics covers a bendable range of the bending portion.
前記湾曲特性補正手段により前記湾曲特性を補正してからの経過時間を計測する計時手段と、
前記計時手段の計測する経過時間が所定時間を超えた場合に前記湾曲特性の補正の実施を促す報知を行う報知手段と、を備えた内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 1, wherein:
Time measuring means for measuring an elapsed time after correcting the bending characteristic by the bending characteristic correcting means;
An endoscope apparatus comprising: an informing means for informing an execution of the correction of the bending characteristic when an elapsed time measured by the time measuring means exceeds a predetermined time.
前記内視鏡挿入部の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記湾曲特性補正手段が、前記実湾曲特性を定めるときの前記温度検出手段による検出温度と前記被検体の温度との差に起因する前記実湾曲特性の変化分を含めて、前記湾曲特性を補正する内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the endoscope insertion portion;
The bending characteristic correction unit corrects the bending characteristic including a change in the actual bending characteristic due to a difference between a temperature detected by the temperature detection unit and a temperature of the subject when the actual bending characteristic is determined. Endoscope device.
少なくとも、前記記憶手段に記憶された前記湾曲部の湾曲特性の情報、及び、
前記湾曲量検出手段により検出した湾曲量、及び、
前記操作力検出手段により検出した操作力に基づき、
前記制御手段が、前記補助駆動手段より前記駆動力を発生させる内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 5,
At least information on the bending characteristics of the bending portion stored in the storage means; and
The amount of bending detected by the amount of bending detecting means, and
Based on the operation force detected by the operation force detection means,
An endoscope apparatus in which the control means generates the driving force from the auxiliary driving means.
前記制御手段は、前記第2の湾曲特性に基づいた前記湾曲量検出値に対応する任意操作力と、前記操作力検出手段による操作力検出値との差分に対応して、前記補助駆動手段により発生させる駆動力を増減する内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 6, wherein
In response to a difference between an arbitrary operation force corresponding to the bending amount detection value based on the second bending characteristic and an operation force detection value obtained by the operation force detection unit, the control unit uses the auxiliary driving unit. An endoscope apparatus that increases or decreases the driving force to be generated.
該内視鏡装置と通信可能に接続される外部電子機器と、を具備する内視鏡システムであって、
前記記憶手段が、前記湾曲特性の情報の少なくとも一部を、前記外部電子機器に内蔵された記憶部に記憶させた内視鏡システム。 The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 6,
An endoscope system comprising an external electronic device connected to be communicable with the endoscope device,
An endoscope system in which the storage unit stores at least a part of information on the bending characteristic in a storage unit built in the external electronic device.
前記湾曲特性に対する補正の実施要求があった場合に、前記湾曲部の湾曲角度と前記湾曲操作部への手動操作力との関係を求めて実湾曲特性を定め、該実湾曲特性に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記湾曲特性を補正する内視鏡装置の制御方法。 An endoscope insertion part having a bending part on the distal end side to be inserted into the subject, a bending operation part for bending the bending part, and a bending drive for driving the bending part according to an operation force to the bending operation part A relationship between the bending force of the bending portion, the operation force required for the bending operation of the bending portion, the auxiliary driving means for generating a driving force for assisting the bending driving of the bending driving portion, and the bending amount of the bending portion; A storage unit that stores information on the specified bending characteristic, and a driving force that is generated by the auxiliary driving unit according to at least the information on the bending characteristic stored in the storage unit, and the bending unit is configured with a desired force characteristic. A control means for bending operation, and a control method for an endoscope apparatus comprising:
When there is an execution request for correction of the bending characteristic, the actual bending characteristic is determined by obtaining the relationship between the bending angle of the bending part and the manual operation force to the bending operation part, and based on the actual bending characteristic, An endoscopic device control method for correcting the bending characteristics stored in the storage means.
前記湾曲部を往復湾曲動作させて、各湾曲角度における前記手動操作力をそれぞれ複数回検出し、
前記湾曲角度毎に検出された複数回分の手動操作力の平均手動操作力を演算して求め、
前記湾曲角度と前記平均手動操作力との関係を前記実湾曲特性として定める内視鏡装置の制御方法。 A control method for an endoscope apparatus according to claim 9,
Reciprocally bending the bending portion to detect the manual operation force at each bending angle a plurality of times,
Calculate an average manual operation force of a plurality of manual operation forces detected for each bending angle,
A control method for an endoscope apparatus, wherein a relationship between the bending angle and the average manual operating force is defined as the actual bending characteristic.
前記実湾曲特性を多項式関数を用いて表し、前記多項式関数の各係数を最小自乗法で決定する内視鏡装置の制御方法。 A control method for an endoscope apparatus according to claim 9 or 10, wherein:
A control method for an endoscope apparatus, wherein the actual curvature characteristic is expressed using a polynomial function, and each coefficient of the polynomial function is determined by a least square method.
前記湾曲部の曲げ剛性に応じて湾曲動作に必要となる前記操作力を湾曲角度毎に規定した第1の湾曲特性、および任意の前記操作力を前記湾曲部の湾曲角度毎に規定した第2の湾曲特性を予め定め、
前記湾曲部の湾曲量を検出して、該検出した湾曲量の湾曲動作に必要となる必要操作力を前記第1の湾曲特性から求め、
前記検出した湾曲量に対する任意操作力を前記第2の湾曲特性から求め、
前記必要操作力と前記任意操作力との差分力に応じた駆動力を前記補助駆動手段により発生させる内視鏡装置の制御方法。 It is a control method of the endoscope apparatus according to any one of claims 9 to 11,
A first bending characteristic that defines the operating force required for the bending operation in accordance with the bending rigidity of the bending portion for each bending angle, and a second that defines the arbitrary operating force for each bending angle of the bending portion. Predetermine the bending characteristics of
Detecting a bending amount of the bending portion, and obtaining a required operating force required for a bending operation of the detected bending amount from the first bending characteristic;
An arbitrary operation force for the detected bending amount is obtained from the second bending characteristic,
A method for controlling an endoscope apparatus, wherein a driving force corresponding to a differential force between the required operating force and the arbitrary operating force is generated by the auxiliary driving means.
前記湾曲部の湾曲量と、前記湾曲操作部に加える操作力をそれぞれ検出して、
前記検出した湾曲量に対する任意操作力を前記第2の湾曲特性から求め、
前記任意操作力と前記検出された操作力との差分に対応して、前記補助駆動手段により発生させる駆動力を増減する内視鏡装置の制御方法。 A control method for an endoscope apparatus according to claim 12,
Detecting the bending amount of the bending portion and the operating force applied to the bending operation portion,
An arbitrary operation force for the detected bending amount is obtained from the second bending characteristic,
A control method for an endoscope apparatus that increases or decreases a driving force generated by the auxiliary driving unit in accordance with a difference between the arbitrary operating force and the detected operating force.
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