JP4426770B2

JP4426770B2 - Endoscope holding device

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Publication number: JP4426770B2
Application number: JP2003066657A
Authority: JP
Inventors: 敬司塩田; 一仁中西; 正和溝口
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP2004275203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば医療分野における眼科、脳神経外科等の各種の手術に供する内視鏡を設置するのに用いられる内視鏡保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内視鏡外科の分野においては、内視鏡を術部に対応して固定配置し、内視鏡を移動調整しながらて術部の処置を施す方法が採られている。このような内視鏡は、いわゆる三次元的に移動調整可能な保持手段を介して固定配置され、その固定手段を駆動制御することにより、内視鏡の観察視野が所望の術部に対向されるように構成されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
ところが、上記保持手段では、内視鏡の使用形態として、手術等の際に斜視角の異なる内視鏡を交換式に使用する場合、内視鏡の斜視角に応じて観察視野の駆動方向が異なるために、その観察視野調整が非常に煩雑となり、使い勝手が劣るという不都合を有する。
【０００４】
また、手術用顕微鏡の分野においては、顕微鏡本体の観察視野を、電動式に調整する視野移動機構が設けられる。このような手術用顕微鏡は、その観察方向が視野移動機構の駆動方向と一致しない場合があり、その方向のずれ量を、考慮して操作部を操作することが必要となる。
【０００５】
そこで、手術用顕微鏡にあっては、その観察方向と、視野移動機構の駆動方向とのずれ量を、センサで検出して、その検出値に基づいて操作部の操作方向と、実際の視野の移動方向を一致させるように視野移動機構の駆動方向を制御する構成のものも出現されている（特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、上記手術用顕微鏡では、鏡体を保持する保持手段の状態を検出し、その検出結果に基づいて駆動方向を補正する構成のために、例えば術者の立ち位置や、操作部の配置位置に拘束を受けるために、その使い勝手が劣るという不都合を有する。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２９８０１３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６―２３０２８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の技術のうち前者の内視鏡の保持手段では、使用形態が斜視角の異なる内視鏡を交換式に使用するために、その斜視角に対応した観察視野調整が必要そなり、術者の負担が大であるという不都合を有する。
【００１０】
また、後者にあっては、術者の立ち位置に拘束を受けるために、その使い勝手が劣るという不都合を有する。
【００１１】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、斜視角の異なる内視鏡の観察視野の調整を簡便にして容易に実現し得、且つ、使い勝手の向上を図り得るようにした内視鏡保持装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被検体を観察する視野面の異なる複数の内視鏡と、前記複数の内視鏡のいずれかが三次元的に移動調整自在に保持される保持手段と、前記保持手段に保持された内視鏡を前記保持手段に対して互いに直交する３軸方向に移動する移動手段と、前記移動手段を前記内視鏡の観察視野を移動するために操作する操作手段と、前記内視鏡の前記被検体に対する観察視野と前記３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態を保って前記操作手段の入力に基づき前記移動手段を駆動して前記内視鏡の移動を制御する制御手段と、前記内視鏡で観察される前記被検体の画像を撮像する撮像素子を有し、該撮像素子で撮像した画像を画像処理して表示するものであって、前記内視鏡の観察視野に応じて前記撮像素子を移動して撮像位置を調整する撮像表示手段と、を備えて内視鏡保持装置を構成した。
【００１３】
上記構成によれば、内視鏡の被検体に対する観察視野方向と、互いに直交する３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態を保って操作手段の入力に基づいて移動手段を駆動して内視鏡の移動を制御していることにより、内視鏡の観察視野と操作手段の操作方向とが一致される。従って、操作手段の操作方向が内視鏡の観察視野に対応されるため、立ち位置に影響を受けることなく、内視鏡の斜視角に応じた観察視野の調整が可能となり、術者の使い勝手の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る内視鏡保持装置を示すもので、スタンド１は、図示しない床面に対して移動可能なベース２上に立設される。スタンド１は、その先端部に第１のアーム３の一端部が軸Ａ回りに回動自在に配され、この第１のアーム３の他端部には、第２のアーム４の中間部が軸Ｂ回りに回動自在に配される。この第２のアーム４の一端部には、第３のアーム５の一端部が軸Ｃ回りに回動自在に配される。そして、この第３のアーム５の他端部には、第４のアーム６の一端部が同軸上の軸Ｄ回りに回動自在に配される。
【００１６】
第４のアーム６には、その他端部の周壁にボールジョイント機構を構成するボール８が軸Ｅ回りに自在状に配され、このボール８には、ハウジング９が取り付けられる。このハウジング９には、把持部１０が設けられ、この把持部１０には、内視鏡１１の中間部が着脱自在に取り付けられる。そして、この内視鏡１１の一端部には、ＴＶカメラヘッド１２が取り付けられる。ＴＶカメラヘッド１２は、内視鏡１１で取り込んだ観察像を撮影する。
【００１７】
ＴＶカメラヘッド１２には、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）１３が接続され、このＣＣＵ１３には、ＴＶモニター１４が接続される。ＴＶカメラヘッド１２は、ＣＣＵ１３を介して駆動制御され、内視鏡１１でとらえた観察像を撮影すると、該観察像がＣＣＵ１３を介してＴＶモニター１４に表示される。
【００１８】
また、上記スタンド１の近傍には、操作用のフットスイッチ部１５が配される。このフットスイッチ部１５には、例えば上記内視鏡１１のＴＶモニター１４上での観察視野を上下方向及び左右方向に移動するための４方向スイッチを有するジョイスティックスイッチ１６が操作自在に設けられる。
【００１９】
さらに、上記スタンド１には、制御用電磁弁１９が内装される（図２参照）。この電磁弁１９には、エアホース１７の一端が接続され、その制御信号入力端には、エアブレーキ制御回路１８を介してスイッチ２０が接続される。そして、電磁弁の出力端には、軸駆動用の第１乃至第５のエアブレーキ１８１〜１８５が接続される。
【００２０】
上記スイッチ２０は、上記ハウジング９に配され、その切り換え操作に連動してエアブレーキ制御回路１８を介して上記電磁弁１９を制御し、上記エアホース１７からのエアーを第１乃至第５のエアブレーキ１８１〜１８５に選択的に供給して上記第１乃至第４のアーム３〜６の各軸Ａ〜Ｃ回り及びボール８の軸Ｅ回りの固定解除を実行する。
【００２１】
ここで、上記内視鏡１１を互いに直交する３軸回りに移動する視野移動機構について説明する。
【００２２】
即ち、上記ハウジング９には、Ｘ軸ハウジング２１、Ｙ軸ハウジング２２及びＺ軸ハウジング２３が配され、そのうちＸ軸ハウジング２１が上記ボールジョイント機構を構成するボール８が一体的に設けられる。Ｘ軸ハウジング２１には、Ｘ軸モーター２１１が取付けられ、このＸ軸モーター２１１のモーター軸には、ピニオンギア２１２が取付けられる。そして、ピニオンギア２１２は、Ｘ軸ラックギア２１３に噛合自在に噛合される。このＸ軸ラックギア２１３は、上記Ｘ軸ハウジング２１に設けられたスリット２１４にＸ軸方向に摺動可能に取付けられる。従って、Ｘ軸モーター２１１が時計回りに駆動されると、Ｘ軸ラックギア２１３は、Ｘ軸ハウジング２１のスリット２１４に沿って図３の矢印Ｘ方向に移動される。
【００２３】
Ｘ軸ラックギア２１３には、上記Ｙ軸ハウジング２２が取付けられる。Ｙ軸ハウジング２２には、Ｙ軸モーター２２１が取付けられ、このＹ軸モーター２２１のモーター軸には、ピニオンギア２２２が取付けられている。このピニオンギア２２２には、Ｙ軸ラックギア２２３が噛合される。Ｙ軸ラックギア２２３は、上記Ｘ軸ラックギア２１３と略直交して配される。
【００２４】
Ｙ軸ラックギア２２３は、Ｙ軸ハウジング２２に設けられたスリット２２４に矢印Ｙ方向に摺動可能に取付けられ、上記Ｙ軸モーター２２１が時計回りに駆動されると、Ｙ軸ハウジング２２のスリット２２４に沿って図３中の矢印Ｙ方向に移動される。
【００２５】
また、Ｙ軸ラックギア２２３には、上記Ｚ軸ハウジング２３が取付けられる。Ｚ軸ハウジング２３には、Ｚ軸モーター２３１が取付けられ、このＺ軸モーター２３１のモーター軸には、ピニオンギア２３２が取付けられる。ピニオンギア２３２には、Ｚ軸ラックギア２３３が噛合される。このＺ軸ラックギア２３３は、上記Ｙ軸ラックギア２２３及び上記Ｘ軸ラックギア２１３と略直交して配される。
【００２６】
Ｚ軸ラックギア２３３は、上記Ｚ軸ハウジング２３に設けられたスリット２３４に矢印Ｚ方向に摺動可能に取付けられ、上記Ｚ軸モーター２３１が時計回りに駆動されると、上記Ｚ軸ハウジング２３のスリット２３４に沿って図３の矢印Ｚ方向に駆動される。
【００２７】
また、上記Ｚ軸ラックギア２３３には、上記把持部１０が設けられる。この把持部１０の内視鏡把持方向は、図３の矢印Ｚ方向と一致され、上記内視鏡１１が選択的に挿着される。
【００２８】
上記把持部１０には、内視鏡１１の回転方向を検出するエンコーダ２４が内蔵される。このエンコーダ２４は、図４に示すように例えば上記スタンド１に内蔵される駆動方向演算部２５に接続され、この駆動方向演算部２５には、上記フットスイッチ部１５のジョイスティックスイッチ１６がケーブル１６１を介して接続される。
【００２９】
また、駆動方向演算部２５には、内視鏡斜視角設定部２６及び観察方向設定部２７が接続される。そして、駆動方向演算部２５の出力端には、モータ駆動部２８が接続され、モータ駆動部２８には、上記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１がそれぞれ接続される。
【００３０】
上記観察方向設定部２７は、例えば図５に示すように上記ハウジング９に操作自在に配され、その操作方向を調整することにより、術者１００の観察方向（立ち位置）が選択的に設定可能となっている。
【００３１】
ここで、観察方向（立ち位置）、内視鏡別の観察視野との関係について図６を参照して説明する。即ち、術者１００と内視鏡１１との関係は、術者１００の観察方向（立ち位置）が設定されると、直視型の内視鏡１１の場合、観察視野Ａとなり、図７（ａ）に示すようにＴＶモニター１４の二軸が、上記３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のＸ軸及びＹ軸方向に対応される。そして、斜視型、例えば９０°の場合には、内視鏡１１が９０°間隔でＢ方向、Ｃ方向に向くと、その観察視野がＢ、Ｃに変化され、ＴＶモニター１４の二軸が、Ｙ軸及びＺ軸（図７（ｂ）参照）、Ｘ軸及びＺ軸（図７（ｃ）参照）に対応される。直視型の内視鏡１１で紙面垂直方向（Ｄ方向）に向くと、観察視野がＤに変化され、ＴＶモニター１４の二軸がＸ軸及びＹ軸（図７（ｄ）参照）に対応される。
【００３２】
上記構成において、視野操作手順について、図８を参照して説明する。先ず、術者１００は、観察方向設定部２７を操作して観察方向（立ち位置）を設定する（ステップＳ１）。例えば、術者１００の観察方向がハウジング９のＹ軸と平行の方向からの観察であることを設定する。続いて、ステップＳ２において、所望の斜視角を有した内視鏡１１を把持部１０に挿着する。そして、術者１００は、内視鏡斜視角設定部２６を選択的に操作して挿着した内視鏡１１の斜視を設定する。
【００３３】
ここで、例えば直視の内視鏡１１の場合には、図９（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｘ軸及びＹ軸に対して図９（ｂ）に示す関係を有する。ここで、術者の観察方向は、紙面の左方向からとすると、ハウジング９の視野移動方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と同じ方向となる。
【００３４】
続いて、ステップＳ３に移行してハウジング９のスイッチ２０を操作する。すると、このスイッチ２０の操作信号は、エアブレーキ制御回路１８に出力され、このエアブレーキ制御回路１８から電磁弁１９に開放信号が出力される。ここで、電磁弁１９は、エアホース１７から供給される圧縮空気をエアブレーキ１８１〜１８５に選択的に供給する。これにより、エアブレーキ１８１〜１８５は、固定状態から解除状態に移行されて、第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８の軸Ａ〜軸Ｅがフリーの状態に設定され、その第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８を移動させて、内視鏡１１を観察したい所望の位置に移動させる。ここで、上記エアブレーキ１８１〜１８５への圧縮空気の供給が断たれ、固定状態に切り換えられて第１乃至第４のアーム３〜６、ボール８がロックされる。
【００３５】
そして、ステップＳ４において、術者１０は、上記内視鏡１１を回転させ、例えばＴＶモニター１４の画面上が奥、画面下が手前になるように設定し、図示しないスイッチを操作してエンコーダ２４を基準値（＝０）に設定する（ステップＳ５）。このエンコーダ２４は、以後、内視鏡１１の回転角を基準値（＝０）より検出して回転角情報を駆動方向演算部２５に出力する（ステップＳ６）。
【００３６】
ここで、術者１００は、処置を進めるために電動で観察視野を、ＴＶモニター１４の画像（図９（ｂ）に示す）を見ながら、例えば、視野を上方向に移動するようにフットスイッチ部１５のジョイスティックスイッチ１６を操作して移動させる。すると、ジョイスティックスイッチ１６の操作信号は、駆動方向演算部２５に伝達される。
【００３７】
駆動方向演算部２５は、エンコーダ２４、内視鏡斜視角設定部２６及び観察方向設定部２７の状態に応じて駆動方向を設定する。即ち、術者１００の観察方向から視野を上方向に動かす場合には、Ｙ軸モーター２２１を反時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｙ軸モーター２２１が反時計回りに駆動され、Ｙ軸ラックギア２２３は、図３のＹ−方向（術者１００から遠ざかる方向）に移動される。従って、ＴＶモニター１４上では、視野が上方向に移動される。
【００３８】
同様に、術者１０が視野を左方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作した場合、駆動方向演算部２５は、Ｘ軸モーター２１１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｘ軸モーター２１１は、時計方向に駆動され、Ｘ軸ラックギア２１３が図３のＸ＋方向（術者１００から見て左方向）に移動される。これにより、内視鏡１１は、ＴＶモニター１４上でも視野が左方向に移動される。すると、内視鏡１１の観察像は、上述したようにＴＶカメラヘッド１２で撮影され、ＣＣＵ１３を介してＴＶモニター１４に表示される。ここで、術者１００は、ＴＶモニタ１４に表示される観察像を観察しながら術部の処置を行う。
【００３９】
次に、術者１００は、術部手前側を観察する場合、先ず、上記把持部１０から直視型の内視鏡１１を引き抜き、斜視角９０°を有する内視鏡１１１を把持部１０に挿着する。この使用形態では、先ず、術者１００が、内視鏡斜視角設定部２６により内視鏡１１１の斜視角が９０°であることを設定する。この内視鏡１１の場合、内視鏡１１１と被検体の術部とは、図１０（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対する関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｘ軸及びＺ軸に対して図１０（ｂ）に示す関係を有する。
【００４０】
この使用形態では、例えば、術者１００が手を右に動かすと、ＴＶモニター１４の画像上、手が左方向に動くために、術者１００はＣＣＵ１３に設けられた図示しない画像反転機能スイッチを操作し、画像を鏡像に反転する。これにより、ＴＶモニター１４の画像は、図１０（ｂ）に示すように設定され、この画像を観察しながら処置が行われる。そして、術者１００が視野を上方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作した場合、駆動方向演算部２５は、Ｚ軸モーター２３１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。Ｚ軸モーター２３１は、時計方向に駆動され、Ｚ軸ラックギア２３３が図３にＺ＋方向に移動されることにより、ＴＶモニター１４上において観察視野が上方向に移動される。
【００４１】
また、術者１００は、術部の左側方向を観察する場合、内視鏡１１１を時計回りに９０°回転させる。この回転量は、エンコーダ２４により検出され、この検出信号が駆動方向演算部２５に入力される。この場合、内視鏡１１１と被検体の術部とは、図１１（ａ）に示すようにその術者１００の立ち位置に対応する観察方向と、内視鏡１１の互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に対する関係を有する。そして、この際、ＴＶモニター１４に表示される観察像は、Ｙ軸及びＺ軸に対して図１１（ｂ）に示す関係を有する。そこで、術者１００は、処置しやすい方向に位置するため、紙面の手前方向に位置を移動し、その旨を観察方向設定部２７により設定する。
【００４２】
この使用形態では、術者１００の手の動く方向とＴＶモニター１４上で画像の動く方向を合わせるため、ＣＣＵ１３の上記画像反転機能スイッチ（図示せず）を操作し、画像を鏡像から通常の画像へ戻す。これにより、術者１００が視野を左方向に移動するようにジョイスティックスイッチ１６を操作すると、駆動方向演算部２５は、Ｙ軸モーター２２１を時計回りに駆動させる制御信号をモータ駆動部２８に出力する。すると、Ｙ軸モーター２２１は、時計方向に駆動され、Ｙ軸ラックギア２２３が図３のＹ＋方向に移動される。これにより、ＴＶモニター１４において、観察視野が左方向に移動される。
【００４３】
その他の方向に関しては、例えば図１２に示すように内視鏡１１、１１１の斜視角度、内視鏡１１、１１１のハウジング９に対する回転角度及び術者の観察方向の３っの要素により、ＴＶモニター１４上での観察視野方向が一義的に決定される。
【００４４】
このように、上記内視鏡保持装置は、内視鏡１１、１１１の被検体に対する観察視野方向と、互いに直交する３軸方向との各偏向状態に応じて、該偏向状態と操作手段の入力に基づいてＸ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１の３軸方向の移動を制御して、内視鏡１１の観察視野とジョイスティックスイッチ１６の操作方向とが一致するように構成した。これによれば、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向が内視鏡１１の観察視野に対応されるため、内視鏡１１の斜視角に応じた観察視野の調整が可能となり、術者１００の使い勝手の向上を図ることができる。
【００４５】
即ち、内視鏡１１、１１１の斜視方向も含めた観察方向に応じて、自動的に観察視野方向を補正する補正手段を備えていることにより、観察方向と観察視野方向の違和感が無く、手術を効率的に実行することが可能となる。また、内視鏡１１、１１１の斜視角、回転角度及び術者１００の観察方向を気にすることなく観察視野の移動が行えるため容易に視野移動を行うことができ、手術時間の短縮化が図れる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、ＴＶモニター１４に映し出される画像の方向と実際の操作方向を合わせるために、術者１００が手動で鏡像と通常の像の切換えを実施したが、これを半自動とするように構成することも可能である。
【００４７】
例えば、９０°の斜視角の内視鏡１１１を使用する使用形態にあっては、手前観察をする場合、鏡像、前方観察をする場合、通常の像となるので、内視鏡１１の斜視角（直視の場合、鏡像は不要のため斜視を検出した場合）、回転角度と術者の観察方向の「ずれ」を検出又は設定により識別することができるため、その識別に応じて自動的に画像を鏡像、通常の像とに切り換えるように構成してもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、斜視角が９０°の内視鏡を用いて構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図１３に示すように斜視角３０°の内視鏡１１ａを用いて構成することも可能である。この場合、ハウジング９の把持部１０に配した斜視角３０°の内視鏡１１ａは、その観察視野が図１４に示すように被検出面に対して直交するようにＸ軸及び（（１／２）・Ｚ）−（（√３／２）・Ｙ）軸の関係で移動が制御される。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図１５乃至図１９は、この発明の第２の実施の形態に係る内視鏡保持装置を示すもので、上記第１の実施の形態と同様の効果が期待される。但し、図１５乃至図１９においては、前記図１乃至図４と同一部分について、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
即ち、前記ハウジング９に配された把持部１０には、図１５に示すように内視鏡挿通部１０１の一方端に内視鏡選択用の第１及び第２の凹部１０２，１０３が所定の間隔（例えば内視鏡挿通部１０１に対して約９０°の間隔）を有して設けられ、この第１及び第２の凹部１０２，１０３には、検出用の第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１が配される（図１８参照）。この把持部１０の内視鏡挿通孔１０１には、直視の内視鏡１１（図１６参照）あるいは斜視の内視鏡１１１（例えば９０°斜視内視鏡）（図１７参照）の一方が選択的に挿着され、図示しない固定ツマミを用いて所定の位置に位置決めされて取付けられる。
【００５１】
このうち直視の内視鏡１１には、その鏡体にリング状の第１のガイド部材３２が回動自在に嵌装され、この第１のガイド部材３２には、被検出用の突部３２１が上記把持部１０の第１の凹部１０２に対応して設けられる。この第１のガイド部材３２は、直視の内視鏡１１が把持部１０の内視鏡挿通部１０１に挿着されると、その突部３２１が把持部１０の第１の凹部１０２に収容され、上記第１のマイクロスイッチ３０のみをオンさせる。
【００５２】
また、斜視の顕微鏡１１１には、リング状の第２のガイド部材３３が回動自在に嵌装され、この第２のガイド部材３３には、第１及び第２の突部３３１，３３２が上記把持部１０の第１及び第２の凹部１０２，１０３に対応して設けられる。第２のガイド部材３３は、斜視の内視鏡１１１が把持部１０の内視鏡挿通部１０１に挿着されると、その第１及び第２の突部３３１，３３２が把持部１０の第１及び第２の凹部１０２，１０３に略同時に収容され、その収容状態で、第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１の双方をオンさせる。
【００５３】
上記第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１は、図１８に示すように駆動方向演算部３４が接続され、この駆動方向演算部３４には、前記モータ駆動部２８を介して前記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１が接続される。この駆動方向演算部３４は、例えば前記スタンド１に内蔵され、観察方向、内視鏡先端位置及びハウジング位置検出用のナビゲーション装置３５の出力端が接続される。
【００５４】
ナビゲーション装置３５は、例えば図１９に示すように赤外線を受光する複数の撮像素子を有するデジタイザ３５１と、その受光信号を解析し、ＬＥＤ発光部が配された部位との相対位置の検出を算出するワークステーション（以下、ＷＳ）３５２で構成される。ＷＳ３５２の出力端は、上記駆動方向演算部３４に接続される。
【００５５】
一方、上記ハウジング９には、例えば３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に配した第１のＬＥＤ発光部３５３が設けられ、上記内視鏡１１，１１１に組付けられるＴＶカメラヘッド１２には、同様に３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に配した第２のＬＥＤ発光部３５４が設けられる。そして、術者１００には、同様に３個の赤外線ＬＥＤを三角形の頂点に設けた第３のＬＥＤ発光部３５５が、例えばメガネに取り付けられて設けられる。
【００５６】
上記第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５は、図示しない駆動制御部を介して駆動されて赤外線を発光する。すると、この第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５から発光された赤外線は、上記ナビゲーション装置３５のデジタイザ３５１により撮像される。デジタイザ３５１は、撮像した第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像を画像解析して、その解析情報をＷＳ３５２に出力する。ＷＳ３５２は、デジタイザ３５１から送られてきた第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像の解析情報に基づいてハウジング９の位置・姿勢情報、内視鏡１１，１１１の回転方向、術者１００の立ち位置の各々の相対位置を算出し、これらの算出情報をナビゲーション情報として駆動方向演算部３４に出力する
上記構成において、直視の内視鏡１１を用いて観察する場合には、内視鏡１１の図示しない接眼部にＴＶカメラヘッド１２を組付け、把持部１０の挿通部１０１に挿通し、上記固定ツマミ（図示せず）を操作して該内視鏡１１を把持部１０に固定する。この際、内視鏡１１の第１のガイド部材３２は、その突部３２１が把持部１０の第１の凹部１０２に挿入され、第１のマイクロスイッチ３０をオンさせる。ここで、把持部１０の第２の凹部１０３には、何も挿入されないことで、第２のマイクロスイッチ３１がオフ状態に保たれる。
【００５７】
一方、斜視の内視鏡１１１を使用する場合には、斜視の内視鏡１１１を把持部１０の挿通部１０１に挿通し、上記固定ツマミ（図示せず）を同様に操作して把持部１０に固定する。この際、第２のガイド部材３３は、その第１の突部３３１が把持部１０の第１の凹部１０２に収容され、その第２の突部３３２が把持部１０の第２の凹部１０３に収容される。ここで、第２のガイド部材３３の第１及び第２の突部３３１、３３２は、第１及び第２のマイクロスイッチ３０、３１をオンさせ、この第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１からのオン信号が駆動方向演算部３４に入力される。
【００５８】
同時に、上記第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５は、図示しない駆動制御部を介して駆動されて赤外線を発光させる。すると、この第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５で発光された赤外線は、デジタイザ３５１により赤外線画像として撮像される。デジタイザ３５１は、検出した第１乃至第３のＬＥＤ発光部３５３，３５４，３５５からの赤外線画像を解析し、その解析情報をＷＳ３５２に出力する。ＷＳ３５２は、デジタイザ３５１から送られてきた各解析情報に基づいてハウジング９の位置・姿勢情報、内視鏡の回転方向、術者１００の立ち位置の各々の相対位置を算出し、ナビゲーション情報として駆動方向演算部３４に出力する。
【００５９】
駆動方向演算部３４は、第１及び第２のマイクロスイッチ３０，３１からのオン信号に応動して内視鏡１１１の斜視角を検出し、該斜視角情報と、上記ＷＳ３５２からのナビゲーション情報、及びジョイスティックスイッチ１６の操作に対応した制御信号を生成してモータ駆動部２８に出力する。モータ駆動部２８は、入力した制御信号に基づいて駆動信号を生成して上記Ｘ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１１の観察視野を制御する。
【００６０】
また、上記駆動方向演算部３４は、例えば前記図１２に示した条件で、同様のナビゲーション処理が施されて上記ＷＳ３５２からのナビゲーション情報と、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向に対応して制御信号を生成し、該制御信号をモータ駆動部２８に出力する。モータ駆動部２８は、制御信号に対応して駆動信号を生成してＸ軸モーター２１１、Ｙ軸モーター２２１及びＺ軸モーター２３１を駆動して内視鏡１１１の観察視野を各条件に対応して所望の状態に制御する。
【００６１】
この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で手動で設定していた各種設定条件を自動化していることにより、更なる取扱いの簡略化が図れて、手術の効率化による時間の短縮の促進を図ることが可能となる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図２０乃至図２３は、この発明の第３の実施の形態を示すもので、前記第１及び第２の実施の形態と同一部分について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６３】
即ち、この第３の実施の形態では、撮像ユニット４０が前記ボール８を介して第４のアーム６の先端部に自在状に取付けられる。この撮像ユニット４０には、図２０に示すように画像入力側に像回転調整用のイメージローテータ４１が設けられ、このイメージローテータ４１が内視鏡１１，１１１の他端に回動自在に取付けられる。この内視鏡１１，１１１には、例えば接眼レンズが配されてなく、図示しない対物レンズの他端からは、リレーレンズ群を介してアフォーカル光束が射出される。
【００６４】
上記撮影ユニット４０には、イメージローテータ４１、ミラー４２、結像レンズ４３が内装され、この結像レンズ４３の結像面には、撮像素子であるＣＣＤ４４が移動機構を介してＸ軸及びＹ軸方向に移動自在に設けられている。結像レンズ４３のイメージサークルは、ＣＣＤ４４よりも大きく、例えば図２１中実線で示す円状に設定される。
【００６５】
ＣＣＤ４４は、例えばＸ軸ラックギア４５に固定される。このＸ軸ラックギア４５には、ピニオンギア４６が噛合され、このピニオンギア４６は、Ｘ軸モーター４７の回転軸に嵌着される。Ｘ軸モーター４７は、Ｙ軸ラックギア４８に固定される。このＹ軸ラックギア４８には、ピニオンギア４９が噛合され、このピニオンギア４９は、Ｙ軸モーター５０の回転軸に嵌着される。
【００６６】
上記ＣＣＤ４４には、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５１が接続され、このＣＣＵ５１には、画像反転手段５２を介してＴＶモニター５３が接続される。
【００６７】
上記Ｘ軸モーター４７及びＹ軸モーター５０は、図２２に示すようにモータ駆動部５４に接続され、このモータ駆動部５４には、駆動方向演算部５５が接続される。この駆動方向演算部５５には、上記画像反転手段５２及び前記フットスイッチ１５のジョイスティックスイッチ１６が接続される。
【００６８】
上記構成において、直視の内視鏡１１を用いて術部を観察する場合、内視鏡１１の対物レンズから入射した光束は、上記リレーレンズ群（図示せず）を介してアフォーカル光束として撮影ユニット４０に入射される。この撮影ユニット４０に入射された光束は、イメージローテータ４１の三角プリズムに入射されて、一回反射された後、ミラー４２方向に射出される。この光束は、ミラー４２で、ＣＣＤ４４方向に反射された後、結像レンズ４３によりＣＣＤ４４の結像面上に結像される。
【００６９】
このＣＣＤ４４に結像された光束は、ＣＣＤ４４で電気信号に変換されて、ＣＣＵ５１に入力され、ＣＣＵ５１により規格化された映像信号に変換される。この映像信号は、画像反転手段５２を介してＴＶモニター５３に出力され、内視鏡画像として表示される。
【００７０】
ここで、術者１００は、撮影ユニット４０に対する立ち位置に応じてイメージローテータ４１を図示しない操作ツマミを用いて回転させて、観察像を正立させる。すると、ＣＣＤ４４上には、術者１００からみて正立な像が投影される。これにより、術者１０は、画像反転手段５２を通常の像（鏡像ではないスルーの状態）に設定することにより、正立な像をＴＶモニター５３に投影して、手術等を行うことが可能となる。
【００７１】
この状態で、術者１００がより上方向を観察したい場合は、ジョイスティックスイッチ１６の上方向スイッチを押すと、駆動方向演算部５５が、Ｘ軸モーター４７を軸方向から見て反時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｘ軸ラックギア４５は、ピニオンギア４６を介して下方向（Ｘ−方向）に移動されて、ＣＣＤ４４が同方向に移動され、ＴＶモニター５３に投影される画像が上方向に移動される。
【００７２】
同様に、観察視野を右に動かしたい場合は、ジョイスティックスイッチ１６の右方向スイッチを押すと、駆動方向演算部５５は、Ｙ軸モーター５０を時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｙ軸ラックギア４９は、ピニオンギア４９を介して左方向（Ｙ＋方向）に移動されて、ＣＣＤ４４が左方向へ移動され、ＴＶモニター５３上の画像が右方向へ移動される。すなわち、直視の内視鏡１１を用いた場合は、どの角度から観察してもジョイスティックスイッチ１６の操作方向に応じて実際の駆動方向が補正されることはない。
【００７３】
次に、術者１００が９０°斜視の内視鏡１１１を使用する場合には、自分の手前方向を観察するか、もしくは前方を観察するかにより、駆動方向の補正が行われる。
【００７４】
即ち、観察方向が術者１００の前方である場合には、図２３（ａ）（ｂ）に示すように、ＴＶモニター５３に表示される画像の向きが実際の術者１００の鉗子等の操作方向と一致しているため、画像反転手段５２を通常の像（鏡像ではないスルーの状態）に設定し、正立な像をＴＶモニター５３に投影して手術を行ことができる。この場合は、直視の内視鏡１１と同様であり、ジョイスティックスイッチ１６の操作方向に応じて実際のＣＣＤ４４の駆動方向が補正されることがない。
【００７５】
また、術者１００が自分の手前方向を観察するために、斜視の内視鏡１１を１８０度回転させた場合には、ＴＶモニター５３に表示される画像の向きが実際の術者の鉗子等の操作方向と反転され、術者１００は、上記画像反転手段９３を操作して鏡像に設定し、ＴＶモニター５３に投影して手術を行うことができる。この画像反転手段５２を鏡像に設定した旨の情報は、駆動方向演算部５５に伝達される。
【００７６】
ここで、術者１００が右方向にモニター画像を動かしたい場合には、ジョイスティックスイッチ１６の右方向スイッチを押圧操作する。すると、駆動方向演算部５５は、Ｙ軸モーター５０を反時計方向に駆動させる制御信号を出力する。これにより、Ｙ軸ラックギア４８は、ピンオンギア４９を介して右方向（Ｙ−方向）に移動され、ＣＣＤ４４が右方向に移動される。これにより、通常視野では、ＴＶモニター５３の画像は、左方向に移動するが、鏡像に設定されているため、ＴＶモニター５３上の画像は右方向に移動される。このように、内視鏡１１の観察方向に応じて画像が鏡像に設定されている場合は、自動的に視野移動方向が補正されるため、術者１００は、移動方向を迷うことなく的確な視野移動を行うことができる。
【００７７】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００７８】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７９】
また、この発明は、上記記述に基づいて、
（１）内視鏡と、
前記内視鏡を三次元空間の所定の位置に保持可能なアームと、
前記内視鏡を前記アームに対して駆動可能な駆動手段と、
前記内視鏡の駆動方向を入力する入力手段と、
前記内視鏡の観察視野方向を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果と前記入力手段の入力状態に応じて前記駆動手段の駆動方向を演算する演算手段と
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８０】
（２）（１）において、前記検出手段は、内視鏡の斜視角を検出する第１の検出手段と、
内視鏡の前記駆動手段に対する回転角度を検出する第２の検出手段と
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８１】
（３）（１）において、内視鏡画像を撮影する撮影手段と、
撮影手段で撮影された画像を表示するモニターと、
前記モニターに表示される画像を反転する画像処理手段と、
前記画像処理手段の状態に応じて内視鏡の駆動方向を演算する第２の演算手と、
を有することを特徴とする内視鏡保持装置を提供することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、斜視角の異なる内視鏡の観察視野の調整を簡便にして容易に実現し得、且つ、使い勝手の向上を図り得るようにした内視鏡保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る内視鏡保持装置の構成を示した構成図である。
【図２】図１の関節を構成する軸Ａ〜軸Ｅの駆動系を示したブロック図である。
【図３】図１の視野移動機構を取り出して示した斜視図である。
【図４】図３の視野移動機構の制御系を取り出して示したブロック図である。
【図５】図１の観察方向設定部と術者の観察方向との関係を模式に示した図である。
【図６】図１における術者の観察方向と観察視野との関係を模式に示した図である。
【図７】図６の観察視野とモニター画面との関係を示した図である。
【図８】図１の観察手順を説明するために示したフローチャートである。
【図９】図１における術者の観察方向と、直視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１０】図１における術者の観察方向と、斜視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１１】図１０と異なる観察方向と、斜視の内視鏡の移動方向と、観察視野方向との関係を説明するために示した図である。
【図１２】内視鏡の視野角、内視鏡の回転角、術者の観察方向の要素とモニター画面上における視野移動方向との関係を示した図である。
【図１３】３０°の斜視角の内視鏡と観察視野との関係を模式に示した図である。
【図１４】図１３のモニター画面上の視野移動方向を示した図である。
【図１５】この発明の第２の実施例に係る内視鏡保持装置の把持部を取り出して示した図である。
【図１６】図１５の把持部に挿着される直視の内視鏡を示した図である。
【図１７】図１５の把持部に挿着される斜視の内視鏡を示した図である。
【図１８】図１５の視野移動機構の制御系を取り出して示したブロック図である。
【図１９】図１５の概略配置構成を示した構成図である。
【図２０】この発明の第３の実施の形態に係る内視鏡保持装置の視野移動系を取り出して示した構成図である。
【図２１】図２０の視野移動機構を示した図である。
【図２２】図２１の視野移動機構の制御系を示したブロック図である。
【図２３】図２０における内視鏡の視野角、内視鏡の回転角、術者の観察方向の要素とモニター画面上における視野移動方向との関係を示した図である。
【符号の説明】
１…スタンド、２…ベース、３〜６…第１乃至第４のアーム、８…ボール、９…ハウジング、１０…把持部、１０１…内視鏡挿通孔、１０２，１０３…第１及び第２の凹部、１１，１１１，１１ａ…内視鏡、１２…ＴＶカメラヘッド、１３…ＣＣＵ、１４…ＴＶモニター、１５…フットスイッチ部、１６…ジョイスティックスイッチ、１６１…ケーブル、１７…エアホース、１８…エアブレーキ制御回路、１８１〜１８５…第１乃至第４のエアブレーキ、１９…電磁弁、２０…スイッチ、２１…Ｘ軸ハウジング、２１１…Ｘ軸モーター、２１２…ピニオンギア、２１３…Ｘ軸ラックギア、２１４…スリット、２２…Ｙ軸ハウジング、２２１…Ｙ軸モーター、２２２…ピニオンギア、２２３…Ｙ軸ラックギア、２２４…スリット、２３…Ｚ軸ハウジング、２３１…Ｚ軸モーター、２３２…ピニオンギア、２３３…Ｚ軸ラックギア、２３４…スリット、２４…エンコーダ、２５…駆動方向演算部、２６…内視鏡斜視角設定部、２７…観察方向設定部、２８…モータ駆動部、１００…術者、３０，３１…第１及び第２のマイクロスイッチ、３２…第１のガイド部材、３２１…突部、３３…第２のガイド部材、３３１、３３２…第１及び第２の突部、３４…駆動方向演算部、３５…ナビゲーション装置、３５１…デジタイザ、３５２…ＷＳ、３５３、３５４，３５５…第１乃至第３のＬＥＤ発光部、４０…撮像ユニット、４１…イメージローテータ、４２…ミラー、４３…結像レンズ、４４…ＣＣＤ、４５…Ｘ軸ラックギア、４６…ピニオンギア、４７…Ｘ軸モータ、４８…Ｙ軸ラックギア、４９…ピニオンギア、５０…Ｙ軸モーター、５１…ＣＣＵ、５２…画像反転手段、５３…ＴＶモニター、５４…モータ駆動部、５５…駆動方向演算部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an endoscope holding apparatus used for installing an endoscope for use in various operations such as ophthalmology and neurosurgery in the medical field.
[0002]
[Prior art]
In general, in the field of endoscopic surgery, a method is adopted in which an endoscope is fixedly arranged corresponding to an operation site, and treatment of the operation site is performed while moving and adjusting the endoscope. Such an endoscope is fixedly arranged through a holding means that can be moved and adjusted three-dimensionally. By controlling the driving of the fixing means, the observation field of the endoscope is opposed to a desired surgical site. (See Patent Document 1).
[0003]
However, in the above holding means, when an endoscope having a different perspective angle is used in an interchangeable manner as a usage form of the endoscope, the driving direction of the observation visual field is changed according to the perspective angle of the endoscope. Due to the difference, the observation visual field adjustment becomes very complicated and has the disadvantage that the usability is inferior.
[0004]
In the field of surgical microscopes, a visual field moving mechanism for adjusting the observation visual field of the microscope main body electrically is provided. In such a surgical microscope, the observation direction may not coincide with the driving direction of the visual field movement mechanism, and it is necessary to operate the operation unit in consideration of the amount of deviation in that direction.
[0005]
Therefore, in the surgical microscope, the amount of deviation between the observation direction and the driving direction of the visual field moving mechanism is detected by a sensor, and the operation direction of the operation unit and the actual visual field are detected based on the detected value. A configuration that controls the driving direction of the visual field moving mechanism so as to match the moving direction has also appeared (see Patent Document 2).
[0006]
However, in the surgical microscope described above, for example, the operator's standing position or the operation unit placement position is detected because of the configuration in which the state of the holding means that holds the mirror is detected and the drive direction is corrected based on the detection result. Therefore, it is inconvenient that the usability is inferior.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3298013
[0008]
[Patent Document 2]
JP-A-6-230289
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional endoscope holding means of the conventional technique, since the endoscope having a different usage angle is used interchangeably, the observation visual field adjustment corresponding to the perspective angle is performed. It has the disadvantage that the burden on the surgeon is large.
[0010]
In the latter case, since the operator is restrained by the standing position, the usability is inferior.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an endoscope that can easily and easily realize adjustment of an observation visual field of an endoscope having different perspective angles and can improve usability. An object is to provide a holding device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a plurality of endoscopes having different field planes for observing a subject, a holding means in which any of the plurality of endoscopes is held in a three-dimensional manner so as to be movable and adjustable, and held in the holding means A moving means for moving the endoscope made in three axial directions orthogonal to the holding means, an operating means for operating the moving means to move the observation field of view of the endoscope, and the endoscope Control the movement of the endoscope by driving the moving means based on the input of the operation means while maintaining the deflection state according to each deflection state of the observation field of the mirror with respect to the subject and the three axis directions. Control means to An image pickup device for picking up an image of the subject observed by the endoscope, and processing and displaying the image picked up by the image pickup device, according to the observation field of view of the endoscope Imaging display means for moving the imaging device and adjusting the imaging position; An endoscope holding apparatus was configured.
[0013]
According to the above configuration, in accordance with each deflection state of the observation visual field direction with respect to the subject of the endoscope and the three axis directions orthogonal to each other, the deflection state Keep By controlling the movement of the endoscope by driving the moving means based on the input of the operating means, the observation field of view of the endoscope matches the operating direction of the operating means. Therefore, since the operation direction of the operating means corresponds to the observation field of the endoscope, the observation field can be adjusted according to the perspective angle of the endoscope without being affected by the standing position, and the convenience of the operator is improved. Can be improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 shows an endoscope holding apparatus according to a first embodiment of the present invention. A stand 1 is erected on a base 2 that is movable with respect to a floor surface (not shown). One end of the first arm 3 is rotatably arranged around the axis A at the front end of the stand 1, and an intermediate portion of the second arm 4 is provided at the other end of the first arm 3. It is arranged so as to be rotatable around the axis B. One end of the third arm 5 is disposed at one end of the second arm 4 so as to be rotatable around the axis C. At the other end of the third arm 5, one end of the fourth arm 6 is disposed so as to be rotatable around a coaxial axis D.
[0016]
In the fourth arm 6, a ball 8 constituting a ball joint mechanism is arranged freely around the axis E on the peripheral wall of the other end, and a housing 9 is attached to the ball 8. The housing 9 is provided with a grip portion 10, and an intermediate portion of the endoscope 11 is detachably attached to the grip portion 10. A TV camera head 12 is attached to one end of the endoscope 11. The TV camera head 12 captures an observation image captured by the endoscope 11.
[0017]
A camera control unit (CCU) 13 is connected to the TV camera head 12, and a TV monitor 14 is connected to the CCU 13. The TV camera head 12 is driven and controlled via the CCU 13, and when an observation image captured by the endoscope 11 is captured, the observation image is displayed on the TV monitor 14 via the CCU 13.
[0018]
In addition, an operation foot switch unit 15 is disposed in the vicinity of the stand 1. The foot switch unit 15 is provided with a joystick switch 16 having a four-way switch for moving the observation field of view of the endoscope 11 on the TV monitor 14 in the vertical and horizontal directions, for example.
[0019]
Further, the stand 1 is provided with a control electromagnetic valve 19 (see FIG. 2). One end of an air hose 17 is connected to the electromagnetic valve 19, and a switch 20 is connected to the control signal input end via an air brake control circuit 18. The output end of the solenoid valve has first to fifth air brakes for driving the shaft. 181 to 185 Is connected.
[0020]
The switch 20 is disposed in the housing 9 and controls the solenoid valve 19 via an air brake control circuit 18 in conjunction with the switching operation, and the air from the air hose 17 is supplied to the first to fifth air brakes. By selectively supplying to 181 to 185, the release of the fixing of the first to fourth arms 3 to 6 around the axes A to C and the axis 8 of the ball 8 is executed.
[0021]
Here, a visual field moving mechanism for moving the endoscope 11 around three axes orthogonal to each other will be described.
[0022]
That is, the housing 9 is provided with an X-axis housing 21, a Y-axis housing 22, and a Z-axis housing 23, and the X-axis housing 21 is integrally provided with the balls 8 constituting the ball joint mechanism. An X-axis motor 211 is attached to the X-axis housing 21, and a pinion gear 212 is attached to the motor shaft of the X-axis motor 211. The pinion gear 212 is meshed with the X-axis rack gear 213 so as to be freely meshed. The X-axis rack gear 213 is attached to a slit 214 provided in the X-axis housing 21 so as to be slidable in the X-axis direction. Therefore, when the X-axis motor 211 is driven clockwise, the X-axis rack gear 213 is moved along the slit 214 of the X-axis housing 21 in the direction indicated by the arrow X in FIG.
[0023]
The Y-axis housing 22 is attached to the X-axis rack gear 213. A Y-axis motor 221 is attached to the Y-axis housing 22, and a pinion gear 222 is attached to the motor shaft of the Y-axis motor 221. A Y-axis rack gear 223 is meshed with the pinion gear 222. The Y-axis rack gear 223 is disposed substantially orthogonal to the X-axis rack gear 213.
[0024]
The Y-axis rack gear 223 is attached to a slit 224 provided in the Y-axis housing 22 so as to be slidable in the arrow Y direction. When the Y-axis motor 221 is driven clockwise, the Y-axis rack gear 223 is inserted into the slit 224 of the Y-axis housing 22. Along the direction of arrow Y in FIG.
[0025]
The Z-axis housing 23 is attached to the Y-axis rack gear 223. A Z-axis motor 231 is attached to the Z-axis housing 23, and a pinion gear 232 is attached to the motor shaft of the Z-axis motor 231. A Z-axis rack gear 233 is meshed with the pinion gear 232. The Z-axis rack gear 233 is disposed substantially orthogonal to the Y-axis rack gear 223 and the X-axis rack gear 213.
[0026]
The Z-axis rack gear 233 is attached to a slit 234 provided in the Z-axis housing 23 so as to be slidable in the arrow Z direction. When the Z-axis motor 231 is driven clockwise, the slit of the Z-axis housing 23 is provided. It is driven in the direction of arrow Z in FIG.
[0027]
The Z-axis rack gear 233 is provided with the grip portion 10. The endoscope gripping direction of the gripping unit 10 is coincident with the arrow Z direction in FIG. 3, and the endoscope 11 is selectively inserted.
[0028]
The grip 10 includes an encoder 24 that detects the rotation direction of the endoscope 11. As shown in FIG. 4, the encoder 24 is connected to, for example, a driving direction calculation unit 25 built in the stand 1, and the joystick switch 16 of the foot switch unit 15 connects the cable 161 to the driving direction calculation unit 25. Connected through.
[0029]
In addition, an endoscope perspective angle setting unit 26 and an observation direction setting unit 27 are connected to the driving direction calculation unit 25. The motor drive unit 28 is connected to the output end of the drive direction calculation unit 25, and the X-axis motor 211, the Y-axis motor 221 and the Z-axis motor 231 are connected to the motor drive unit 28, respectively.
[0030]
The observation direction setting unit 27 is operably disposed on the housing 9 as shown in FIG. 5, for example, and the observation direction (standing position) of the operator 100 can be selectively set by adjusting the operation direction. It has become.
[0031]
Here, the relationship between the observation direction (standing position) and the observation field of view for each endoscope will be described with reference to FIG. In other words, the relationship between the operator 100 and the endoscope 11 is that when the observation direction (standing position) of the operator 100 is set, in the case of the direct-view type endoscope 11, the viewing field A is obtained, and FIG. 2), the two axes of the TV monitor 14 correspond to the X-axis and Y-axis directions of the three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis). In the case of a perspective type, for example, 90 °, when the endoscope 11 is directed in the B direction and the C direction at intervals of 90 °, the observation field of view is changed to B and C, and the two axes of the TV monitor 14 are This corresponds to the Y axis and the Z axis (see FIG. 7B), and the X axis and the Z axis (see FIG. 7C). When the direct-view type endoscope 11 is oriented in the direction perpendicular to the plane of the paper (D direction), the viewing field is changed to D, and the two axes of the TV monitor 14 correspond to the X axis and the Y axis (see FIG. 7D). The
[0032]
In the above configuration, the visual field operation procedure will be described with reference to FIG. First, the operator 100 operates the observation direction setting unit 27 to set the observation direction (standing position) (step S1). For example, it is set that the observation direction of the operator 100 is observation from a direction parallel to the Y axis of the housing 9. Subsequently, in step S <b> 2, the endoscope 11 having a desired perspective angle is inserted into the grip portion 10. Then, the surgeon 100 selectively operates the endoscope perspective angle setting unit 26 to set the perspective of the endoscope 11 that has been inserted.
[0033]
Here, for example, in the case of the direct-view endoscope 11, as shown in FIG. 9A, the observation direction corresponding to the standing position of the operator 100 and the three axes (X Axis, Y axis, Z axis). At this time, the observation image displayed on the TV monitor 14 has the relationship shown in FIG. 9B with respect to the X axis and the Y axis. Here, the observation direction of the surgeon is the same direction as the visual field movement direction (X axis, Y axis, Z axis) of the housing 9 when viewed from the left side of the drawing.
[0034]
Subsequently, the process proceeds to step S3 and the switch 20 of the housing 9 is operated. Then, an operation signal of the switch 20 is output to the air brake control circuit 18, and an open signal is output from the air brake control circuit 18 to the electromagnetic valve 19. Here, the solenoid valve 19 selectively supplies the compressed air supplied from the air hose 17 to the air brakes 181 to 185. As a result, the air brakes 181 to 185 are shifted from the fixed state to the released state, and the first to fourth arms 3 to 6 and the axes A to E of the ball 8 are set to a free state. The fourth to third arms 3 to 6 and the ball 8 are moved to move the endoscope 11 to a desired position to be observed. Here, the supply of compressed air to the air brakes 181 to 185 is cut off and switched to a fixed state to lock the first to fourth arms 3 to 6 and the ball 8.
[0035]
In step S4, the operator 10 rotates the endoscope 11 and sets, for example, the TV monitor 14 so that the top of the screen is at the back and the bottom of the screen is at the front. Is set to a reference value (= 0) (step S5). Thereafter, the encoder 24 detects the rotation angle of the endoscope 11 from the reference value (= 0) and outputs the rotation angle information to the drive direction calculation unit 25 (step S6).
[0036]
Here, the surgeon 100 moves the field of view while moving the field of view, for example, while viewing the image (shown in FIG. 9B) of the TV monitor 14 electrically to advance the treatment. The joystick switch 16 of the unit 15 is operated and moved. Then, the operation signal of the joystick switch 16 is transmitted to the drive direction calculation unit 25.
[0037]
The drive direction calculation unit 25 sets the drive direction according to the states of the encoder 24, the endoscope perspective angle setting unit 26, and the observation direction setting unit 27. That is, when moving the visual field upward from the observation direction of the operator 100, a control signal for driving the Y-axis motor 221 counterclockwise is output to the motor drive unit 28. The Y-axis motor 221 is driven counterclockwise, and the Y-axis rack gear 223 is moved in the Y-direction (direction away from the operator 100) in FIG. Accordingly, the visual field is moved upward on the TV monitor 14.
[0038]
Similarly, when the operator 10 operates the joystick switch 16 so as to move the visual field to the left, the drive direction calculation unit 25 outputs a control signal for driving the X-axis motor 211 clockwise to the motor drive unit 28. To do. The X-axis motor 211 is driven clockwise, and the X-axis rack gear 213 is moved in the X + direction (leftward as viewed from the operator 100) in FIG. Thereby, the field of view of the endoscope 11 is moved to the left also on the TV monitor 14. Then, the observation image of the endoscope 11 is taken by the TV camera head 12 as described above and displayed on the TV monitor 14 via the CCU 13. Here, the surgeon 100 treats the surgical site while observing the observation image displayed on the TV monitor 14.
[0039]
Next, when observing the front side of the surgical site, the operator 100 first pulls the direct-view endoscope 11 from the grip 10 and inserts the endoscope 111 having a perspective angle of 90 ° into the grip 10. To wear. In this usage pattern, first, the operator 100 sets that the perspective angle of the endoscope 111 is 90 ° by the endoscope perspective angle setting unit 26. In the case of this endoscope 11, the endoscope 111 and the surgical part of the subject are connected to each other between the observation direction corresponding to the standing position of the operator 100 and the endoscope 11 as shown in FIG. It has a relationship to three orthogonal axes (X axis, Y axis, Z axis). At this time, the observation image displayed on the TV monitor 14 has the relationship shown in FIG. 10B with respect to the X axis and the Z axis.
[0040]
In this mode of use, for example, when the surgeon 100 moves his hand to the right, the hand moves to the left on the image of the TV monitor 14, so the surgeon 100 presses an image inversion function switch (not shown) provided in the CCU 13. Operate and invert the image to a mirror image. Thereby, the image of the TV monitor 14 is set as shown in FIG. 10B, and the treatment is performed while observing this image. When the operator 100 operates the joystick switch 16 so as to move the visual field upward, the drive direction calculation unit 25 outputs a control signal for driving the Z-axis motor 231 clockwise to the motor drive unit 28. . The Z-axis motor 231 is driven clockwise, and the observation field of view is moved upward on the TV monitor 14 by moving the Z-axis rack gear 233 in the Z + direction in FIG.
[0041]
Further, the operator 100 rotates the endoscope 111 by 90 ° in the clockwise direction when observing the left side direction of the surgical site. This amount of rotation is detected by the encoder 24, and this detection signal is input to the drive direction calculation unit 25. In this case, as shown in FIG. 11A, the endoscope 111 and the operative part of the subject are in the three directions (three axes orthogonal to the observation direction corresponding to the standing position of the operator 100 and the endoscope 11). X axis, Y axis, Z axis). At this time, the observation image displayed on the TV monitor 14 has the relationship shown in FIG. 11B with respect to the Y axis and the Z axis. Therefore, since the operator 100 is positioned in a direction that facilitates treatment, the operator 100 moves the position toward the front of the page, and sets the fact by the observation direction setting unit 27.
[0042]
In this usage pattern, the image reversal function switch (not shown) of the CCU 13 is operated to match the direction of movement of the hand of the operator 100 and the direction of movement of the image on the TV monitor 14, and the image is changed from a mirror image to a normal image. Return to. Thus, when the operator 100 operates the joystick switch 16 so as to move the visual field in the left direction, the drive direction calculation unit 25 outputs a control signal for driving the Y-axis motor 221 clockwise to the motor drive unit 28. . Then, the Y-axis motor 221 is driven clockwise, and the Y-axis rack gear 223 is moved in the Y + direction in FIG. Thereby, in the TV monitor 14, the observation visual field is moved in the left direction.
[0043]
With respect to the other directions, for example, as shown in FIG. 12, the TV monitor depends on three factors: the perspective angle of the endoscopes 11 and 111, the rotation angle of the endoscopes 11 and 111 with respect to the housing 9, and the observation direction of the operator. The viewing field direction on 14 is uniquely determined.
[0044]
In this way, the endoscope holding apparatus is configured to input the deflection state and the operation means according to the deflection state of the observation visual field direction with respect to the subject of the endoscopes 11 and 111 and the three axial directions orthogonal to each other. The X axis motor 211, the Y axis motor 221 and the Z axis motor 231 are driven based on the control to control the movement of the endoscope 11 in the three axis directions, and the observation field of the endoscope 11 and the operation direction of the joystick switch 16 are controlled. Was configured to match. According to this, since the operation direction of the joystick switch 16 corresponds to the observation visual field of the endoscope 11, the observation visual field can be adjusted according to the perspective angle of the endoscope 11, and the usability of the operator 100 is improved. Can be achieved.
[0045]
In other words, since the correction means for automatically correcting the observation visual field direction according to the observation direction including the perspective direction of the endoscopes 11 and 111 is provided, there is no sense of incongruity between the observation direction and the observation visual field direction. Can be executed efficiently. Moreover, since the observation visual field can be moved without worrying about the perspective angle, the rotation angle of the endoscopes 11 and 111 and the observation direction of the operator 100, the visual field can be easily moved, and the operation time can be shortened. I can plan.
[0046]
In the above embodiment, the operator 100 manually switches between the mirror image and the normal image in order to match the direction of the image displayed on the TV monitor 14 and the actual operation direction. This is semi-automatic. It is also possible to configure as described above.
[0047]
For example, in the usage pattern in which the endoscope 111 having a 90 ° perspective angle is used, a front view, a mirror image, and a forward view are normal images. (In the case of direct viewing, a mirror image is not required and a squint is detected.) Since the “shift” between the rotation angle and the observation direction of the operator can be identified by detection or setting, an image is automatically generated according to the identification. May be switched between a mirror image and a normal image.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, the case where the endoscope is configured using an endoscope having a perspective angle of 90 ° has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, an endoscope 11a having a perspective angle of 30 ° as illustrated in FIG. It is also possible to configure using In this case, the endoscope 11a having a perspective angle of 30 ° disposed on the grip portion 10 of the housing 9 has an X axis ((1 / (1/1/1)) so that the observation field of view is orthogonal to the detection surface as shown in FIG. 2) The movement is controlled by the relationship of (Z)-((√3 / 2) · Y) axis.
[0049]
(Second Embodiment)
15 to 19 show an endoscope holding apparatus according to the second embodiment of the present invention, and the same effects as those of the first embodiment are expected. However, in FIGS. 15 to 19, the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0050]
That is, the grip portion 10 disposed in the housing 9 has endoscope selection first and second recesses 102 and 103 at one end of an endoscope insertion portion 101 as shown in FIG. The first and second recesses 102 and 103 are provided with an interval (for example, an interval of about 90 ° with respect to the endoscope insertion portion 101). 30, 31 are arranged (see FIG. 18). One of the direct-view endoscope 11 (see FIG. 16) or the perspective endoscope 111 (for example, a 90 ° perspective endoscope) (see FIG. 17) is selected for the endoscope insertion hole 101 of the grip 10. And is attached at a predetermined position using a fixing knob (not shown).
[0051]
Of these, the direct-view endoscope 11 has a ring-shaped first guide member 32 rotatably mounted on the mirror body. The first guide member 32 has a protrusion 321 to be detected. Is provided corresponding to the first recess 102 of the grip 10. When the direct-view endoscope 11 is inserted into the endoscope insertion portion 101 of the grip portion 10, the first guide member 32 is accommodated in the first recess 102 of the grip portion 10. Only the first micro switch 30 is turned on.
[0052]
Further, a ring-shaped second guide member 33 is rotatably fitted to the perspective microscope 111, and the first and second protrusions 331 and 332 are provided on the second guide member 33, respectively. It is provided corresponding to the first and second recesses 102 and 103 of the grip 10. When the perspective endoscope 111 is inserted into the endoscope insertion portion 101 of the grip portion 10, the second guide member 33 has the first and second protrusions 331 and 332 of the grip portion 10. The first and second recesses 102 and 103 are accommodated substantially simultaneously, and in the accommodated state, both the first and second micro switches 30 and 31 are turned on.
[0053]
As shown in FIG. 18, the first and second micro switches 30 and 31 are connected to a driving direction calculation unit 34, and the driving direction calculation unit 34 is connected to the X-axis motor via the motor driving unit 28. 211, a Y-axis motor 221 and a Z-axis motor 231 are connected. The drive direction calculation unit 34 is built in, for example, the stand 1 and is connected to the output end of the navigation device 35 for detecting the observation direction, the endoscope tip position, and the housing position.
[0054]
For example, as shown in FIG. 19, the navigation device 35 analyzes a digitizer 351 having a plurality of imaging elements that receive infrared rays and the light reception signal, and calculates the detection of the relative position between the site where the LED light emitting unit is arranged. A workstation (hereinafter referred to as WS) 352 is configured. The output end of the WS 352 is connected to the drive direction calculation unit 34.
[0055]
On the other hand, the housing 9 is provided with a first LED light emitting unit 353 in which, for example, three infrared LEDs are arranged at the apex of a triangle, and the TV camera head 12 assembled to the endoscopes 11 and 111 includes Similarly, a second LED light emitting unit 354 is provided in which three infrared LEDs are arranged at the apex of a triangle. The surgeon 100 is similarly provided with a third LED light emitting unit 355 in which three infrared LEDs are provided at the apex of the triangle, attached to, for example, glasses.
[0056]
The first to third LED light emitting units 353, 354, and 355 are driven via a drive control unit (not shown) to emit infrared rays. Then, the infrared rays emitted from the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355 are imaged by the digitizer 351 of the navigation device 35. The digitizer 351 performs image analysis on the captured infrared images from the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355, and outputs the analysis information to the WS 352. The WS 352 is based on the infrared image analysis information from the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355 sent from the digitizer 351, and the position / posture information of the housing 9 and the rotation of the endoscopes 11 and 111. The relative position of each of the direction and the standing position of the operator 100 is calculated, and the calculated information is output to the driving direction calculation unit 34 as navigation information.
In the above configuration, when observing using the direct-view endoscope 11, the TV camera head 12 is assembled to an eyepiece (not shown) of the endoscope 11, and is inserted into the insertion portion 101 of the grip portion 10. The endoscope 11 is fixed to the grip 10 by operating a fixing knob (not shown). At this time, the projection 321 of the first guide member 32 of the endoscope 11 is inserted into the first recess 102 of the grasping unit 10 to turn on the first micro switch 30. Here, nothing is inserted into the second recess 103 of the gripping part 10, so that the second microswitch 31 is kept in the OFF state.
[0057]
On the other hand, when the oblique endoscope 111 is used, the oblique endoscope 111 is inserted into the insertion portion 101 of the grasping portion 10 and the above-described fixing knob (not shown) is operated in the same manner to grasp the grasping portion 10. To fix. At this time, the second guide member 33 has the first protrusion 331 accommodated in the first recess 102 of the grip 10 and the second protrusion 332 in the second recess 103 of the grip 10. Be contained. Here, the first and second protrusions 331 and 332 of the second guide member 33 turn on the first and second micro switches 30 and 31, and the first and second micro switches 30 and 31. The ON signal from is input to the drive direction calculator 34.
[0058]
At the same time, the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355 are driven via a drive control unit (not shown) to emit infrared rays. Then, the infrared light emitted by the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355 is captured as an infrared image by the digitizer 351. The digitizer 351 analyzes the detected infrared images from the first to third LED light emitting units 353, 354, and 355, and outputs the analysis information to the WS 352. The WS 352 calculates the relative position of each of the position / posture information of the housing 9, the rotation direction of the endoscope, and the standing position of the operator 100 based on each analysis information sent from the digitizer 351, and is driven as navigation information. It outputs to the direction calculating part 34.
[0059]
The drive direction calculation unit 34 detects the perspective angle of the endoscope 111 in response to the ON signals from the first and second micro switches 30 and 31, and detects the perspective angle information and the navigation information from the WS 352, Then, a control signal corresponding to the operation of the joystick switch 16 is generated and output to the motor drive unit 28. The motor drive unit 28 generates a drive signal based on the input control signal and drives the X-axis motor 211, Y-axis motor 221 and Z-axis motor 231 to control the observation field of the endoscope 111.
[0060]
Further, the drive direction calculation unit 34 generates a control signal corresponding to the navigation information from the WS 352 and the operation direction of the joystick switch 16 by performing the same navigation processing under the conditions shown in FIG. Then, the control signal is output to the motor drive unit 28. The motor drive unit 28 generates a drive signal corresponding to the control signal and drives the X-axis motor 211, the Y-axis motor 221 and the Z-axis motor 231 so that the observation visual field of the endoscope 111 corresponds to each condition. Control to the desired state.
[0061]
According to the second embodiment, by automating various setting conditions that have been manually set in the first embodiment, further handling can be simplified and the efficiency of the operation can be improved. It becomes possible to promote the reduction of time.
[0062]
(Third embodiment)
20 to 23 show a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0063]
In other words, in the third embodiment, the imaging unit 40 is freely attached to the tip of the fourth arm 6 via the ball 8. As shown in FIG. 20, the image pickup unit 40 is provided with an image rotator 41 for image rotation adjustment on the image input side, and the image rotator 41 is rotatably attached to the other ends of the endoscopes 11 and 111. . The endoscopes 11 and 111 are not provided with, for example, an eyepiece, and an afocal beam is emitted from the other end of the objective lens (not shown) via a relay lens group.
[0064]
The photographing unit 40 includes an image rotator 41, a mirror 42, and an imaging lens 43. On the imaging surface of the imaging lens 43, a CCD 44, which is an image sensor, is moved through an X axis and a Y axis via a moving mechanism. It is provided so as to be movable in the direction. The image circle of the imaging lens 43 is larger than that of the CCD 44 and is set, for example, in a circular shape indicated by a solid line in FIG.
[0065]
The CCD 44 is fixed to an X-axis rack gear 45, for example. A pinion gear 46 is engaged with the X-axis rack gear 45, and the pinion gear 46 is fitted to the rotation shaft of the X-axis motor 47. The X-axis motor 47 is fixed to the Y-axis rack gear 48. A pinion gear 49 is engaged with the Y-axis rack gear 48, and the pinion gear 49 is fitted to the rotation shaft of the Y-axis motor 50.
[0066]
A camera control unit (CCU) 51 is connected to the CCD 44, and a TV monitor 53 is connected to the CCU 51 via an image inverting means 52.
[0067]
The X-axis motor 47 and the Y-axis motor 50 are connected to a motor drive unit 54 as shown in FIG. 22, and a drive direction calculation unit 55 is connected to the motor drive unit 54. The driving direction calculator 55 is connected to the image inverting means 52 and the joystick switch 16 of the foot switch 15.
[0068]
In the above configuration, when the surgical site is observed using the direct-view endoscope 11, the light beam incident from the objective lens of the endoscope 11 is photographed as an afocal light beam through the relay lens group (not shown). The light enters the unit 40. The light beam incident on the photographing unit 40 is incident on the triangular prism of the image rotator 41, reflected once, and then emitted toward the mirror 42. This light beam is reflected by the mirror 42 in the direction of the CCD 44 and then imaged on the imaging surface of the CCD 44 by the imaging lens 43.
[0069]
The light beam focused on the CCD 44 is converted into an electrical signal by the CCD 44, input to the CCU 51, and converted into a video signal standardized by the CCU 51. This video signal is output to the TV monitor 53 via the image inverting means 52 and displayed as an endoscopic image.
[0070]
Here, the surgeon 100 rotates the image rotator 41 using an operation knob (not shown) according to the standing position with respect to the imaging unit 40 to erect the observation image. Then, an erect image as viewed from the operator 100 is projected onto the CCD 44. Thereby, the surgeon 10 can perform an operation or the like by projecting an erect image on the TV monitor 53 by setting the image inverting means 52 to a normal image (through state that is not a mirror image). It becomes.
[0071]
In this state, when the surgeon 100 wishes to observe the upward direction, when the upward switch of the joystick switch 16 is pressed, the drive direction calculation unit 55 drives the X-axis motor 47 counterclockwise when viewed from the axial direction. The control signal to be output is output. As a result, the X-axis rack gear 45 is moved downward (X-direction) via the pinion gear 46, the CCD 44 is moved in the same direction, and the image projected on the TV monitor 53 is moved upward. .
[0072]
Similarly, when it is desired to move the observation visual field to the right, when the right direction switch of the joystick switch 16 is pressed, the drive direction calculation unit 55 outputs a control signal for driving the Y-axis motor 50 in the clockwise direction. As a result, the Y-axis rack gear 49 is moved leftward (Y + direction) via the pinion gear 49, the CCD 44 is moved leftward, and the image on the TV monitor 53 is moved rightward. That is, when the direct-view endoscope 11 is used, the actual driving direction is not corrected according to the operation direction of the joystick switch 16 from any angle.
[0073]
Next, when the surgeon 100 uses the endoscope 111 having a 90 ° perspective, the driving direction is corrected depending on whether the operator 100 observes the front direction or the front direction.
[0074]
That is, when the observation direction is the front of the operator 100, as shown in FIGS. 23A and 23B, the orientation of the image displayed on the TV monitor 53 is the actual operation of the operator's forceps and the like. Since the direction coincides with the direction, the image inverting means 52 can be set to a normal image (through state that is not a mirror image), and an upright image can be projected onto the TV monitor 53 to perform the operation. In this case, the direct-view endoscope 11 is the same, and the actual driving direction of the CCD 44 is not corrected according to the operation direction of the joystick switch 16.
[0075]
Further, when the surgeon 100 rotates the perspective endoscope 11 180 degrees in order to observe his / her front direction, the orientation of the image displayed on the TV monitor 53 is the actual surgeon's forceps and the like. The surgeon 100 can operate the image reversing means 93 to set it as a mirror image and project it on the TV monitor 53 to perform the operation. Information indicating that the image inverting means 52 has been set as a mirror image is transmitted to the drive direction calculation unit 55.
[0076]
Here, when the operator 100 wants to move the monitor image in the right direction, the right direction switch of the joystick switch 16 is pressed. Then, the drive direction calculation unit 55 outputs a control signal for driving the Y-axis motor 50 in the counterclockwise direction. As a result, the Y-axis rack gear 48 is moved to the right (Y-direction) via the pin-on gear 49, and the CCD 44 is moved to the right. Thereby, in the normal visual field, the image on the TV monitor 53 moves to the left, but since the image is set to a mirror image, the image on the TV monitor 53 is moved to the right. Thus, when the image is set as a mirror image according to the observation direction of the endoscope 11, the visual field movement direction is automatically corrected, so that the operator 100 can accurately obtain the movement direction without hesitation. The visual field can be moved.
[0077]
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
[0078]
For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problems described in the column of problems to be solved by the invention can be solved, and the effects described in the effects of the invention can be obtained. In some cases, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0079]
The present invention is based on the above description.
(1) Endoscope,
An arm capable of holding the endoscope in a predetermined position in a three-dimensional space;
Driving means capable of driving the endoscope with respect to the arm;
Input means for inputting the driving direction of the endoscope;
Detecting means for detecting the viewing field direction of the endoscope;
A calculating means for calculating a driving direction of the driving means according to a detection result of the detecting means and an input state of the input means;
It is possible to provide an endoscope holding apparatus characterized by comprising:
[0080]
(2) In (1), the detection means includes first detection means for detecting a perspective angle of an endoscope;
Second detection means for detecting a rotation angle of the endoscope with respect to the drive means;
It is possible to provide an endoscope holding apparatus characterized by comprising:
[0081]
(3) In (1), photographing means for photographing an endoscopic image;
A monitor for displaying images taken by the photographing means;
Image processing means for inverting an image displayed on the monitor;
A second computing hand for computing the driving direction of the endoscope according to the state of the image processing means;
It is possible to provide an endoscope holding apparatus characterized by comprising:
[0082]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to easily and easily adjust the observation visual field of an endoscope having different perspective angles, and to improve the usability. An apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope holding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a drive system of axes A to E constituting the joint of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing the visual field moving mechanism of FIG.
4 is a block diagram showing an extracted control system of the visual field movement mechanism of FIG. 3;
5 is a diagram schematically showing a relationship between an observation direction setting unit in FIG. 1 and an operator's observation direction. FIG.
6 is a diagram schematically showing a relationship between an operator's observation direction and an observation visual field in FIG. 1. FIG.
7 is a diagram showing a relationship between an observation visual field and a monitor screen in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a flowchart shown for explaining the observation procedure of FIG. 1;
FIG. 9 is a view for explaining the relationship among the operator's observation direction, the direct viewing endoscope movement direction, and the observation visual field direction in FIG. 1;
10 is a view for explaining the relationship among the operator's observation direction, the movement direction of the oblique endoscope, and the observation visual field direction in FIG. 1; FIG.
11 is a view for explaining the relationship between an observation direction different from FIG. 10, a movement direction of a perspective endoscope, and an observation visual field direction. FIG.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the viewing angle of the endoscope, the rotation angle of the endoscope, the elements of the operator's observation direction, and the visual field movement direction on the monitor screen.
FIG. 13 is a diagram schematically showing the relationship between an endoscope with a 30 ° perspective angle and an observation field of view.
14 is a diagram showing a visual field moving direction on the monitor screen of FIG.
FIG. 15 is a view showing an extracted gripping portion of an endoscope holding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
16 is a view showing a direct-view endoscope that is inserted into the gripping portion of FIG. 15. FIG.
17 is a view showing a perspective endoscope that is inserted into the gripping portion of FIG. 15; FIG.
18 is a block diagram showing an extracted control system of the visual field movement mechanism of FIG.
19 is a configuration diagram showing a schematic arrangement configuration of FIG. 15;
FIG. 20 is a configuration diagram showing an extracted visual field moving system of an endoscope holding apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a view showing the visual field moving mechanism of FIG. 20;
22 is a block diagram showing a control system of the visual field movement mechanism of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the viewing angle of the endoscope, the rotation angle of the endoscope, the elements of the observation direction of the operator in FIG. 20, and the visual field movement direction on the monitor screen.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stand, 2 ... Base, 3-6 ... 1st thru | or 4th arm, 8 ... Ball, 9 ... Housing, 10 ... Holding part, 101 ... Endoscope insertion hole, 102, 103 ... 1st and 2nd 11, 11, 11 a ... endoscope, 12 ... TV camera head, 13 ... CCU, 14 ... TV monitor, 15 ... foot switch part, 16 ... joystick switch, 161 ... cable, 17 ... air hose, 18 ... air Brake control circuit, 181 to 185 ... first to fourth air brakes, 19 ... solenoid valve, 20 ... switch, 21 ... X axis housing, 211 ... X axis motor, 212 ... pinion gear, 213 ... X axis rack gear, 214 ... Slit, 22 ... Y-axis housing, 221 ... Y-axis motor, 222 ... Pinion gear, 223 ... Y-axis rack gear, 224 ... Slit, 23 ... Z-axis C Zing, 231 ... Z-axis motor, 232 ... Pinion gear, 233 ... Z-axis rack gear, 234 ... Slit, 24 ... Encoder, 25 ... Drive direction calculation unit, 26 ... Endoscopic angle setting unit, 27 ... Observation direction setting unit , 28 ... motor drive unit, 100 ... surgeon, 30, 31 ... first and second microswitches, 32 ... first guide member, 321 ... projection, 33 ... second guide member, 331, 332 ... 1st and 2nd protrusion, 34 ... Drive direction calculating part, 35 ... Navigation apparatus, 351 ... Digitizer, 352 ... WS, 353, 354, 355 ... 1st thru | or 3rd LED light emission part, 40 ... Imaging unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Image rotator, 42 ... Mirror, 43 ... Imaging lens, 44 ... CCD, 45 ... X-axis rack gear, 46 ... Pinion gear, 47 ... X-axis motor, 48 ... Y-axis rack gear 49 ... pinion gear, 50 ... Y-axis motor, 51 ... CCU, 52 ... image inverting means, 53 ... TV monitor, 54 ... motor driving unit, 55 ... drive direction calculating unit.

Claims

A plurality of endoscopes having different field planes for observing the subject;
Holding means for holding any of the plurality of endoscopes in a three-dimensional manner so as to be movable and adjustable;
Moving means for moving the endoscope held by the holding means in three axial directions orthogonal to the holding means;
Operating means for operating the moving means to move the observation field of view of the endoscope;
According to each deflection state of the observation field of the endoscope with respect to the subject and the three-axis directions, the movement unit is driven based on the input of the operation unit while maintaining the deflection state, and the endoscope Control means for controlling movement;
An image pickup device for picking up an image of the subject observed by the endoscope, and processing and displaying the image picked up by the image pickup device, according to the observation field of view of the endoscope Imaging display means for moving the imaging device and adjusting the imaging position;
An endoscope holding apparatus comprising:

The imaging display means includes
An imaging means in which the imaging element is provided so as to be movable and adjustable in two dimensions;
Moving operation means for moving the imaging means to move the observation field of view of the endoscope;
Image rotating means for rotating the image of the subject input to the imaging device of the imaging means;
Image processing means for selectively inverting the image picked up by the image pickup device of the image pickup means;
Display means for displaying the image processed by the image processing means;
The imaging element of the imaging means, and a drive control means for adjusting the two-dimensionally moved to the imaging position based on the input of the moving operation means in response to the inversion processing by the image processing means,
The endoscope holding apparatus according to claim 1, further comprising:

The observation field of view of the endoscope with respect to the subject is set based on a perspective angle of the endoscope, a rotation angle of the endoscope, and an observation direction of an operator. The endoscope holding apparatus according to the description.

The endoscope holding apparatus according to claim 3, wherein at least the perspective angle and the observation direction are manually set.

The observation field of view of the endoscope with respect to the subject is set based on perspective angle information of the endoscope, observation direction information of the operator, position information of the endoscope, and position information of the moving means. The endoscope holding apparatus according to claim 1 or 2.