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内視鏡操作システム

国内特許コード P130009984
整理番号 S2012-0565-N0
掲載日 2013年10月17日
出願番号 特願2012-060468
公開番号 特開2013-192623
登録番号 特許第5880952号
出願日 平成24年3月16日(2012.3.16)
公開日 平成25年9月30日(2013.9.30)
登録日 平成28年2月12日(2016.2.12)
発明者
  • 久米 恵一郎
  • 坂井 伸朗
  • 後藤 高彰
出願人
  • 学校法人産業医科大学
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 内視鏡操作システム
発明の概要 【課題】より実際の感触に近い操作感覚が得られることにより、精度の高い操作性を図ることができる内視鏡操作システムを提供する。
【解決手段】内視鏡操作システムは、軟性内視鏡の動作を指示するためのマスター装置3と、マスター装置3からの指示により軟性内視鏡Eを動作させるスレーブ装置2と、マスター装置3およびスレーブ装置2を制御する制御装置4とを備えている。制御装置4は、マスター装置3からのマスター状態信号と、スレーブ装置2からのスレーブ状態信号とに基づいた双方向力覚フィードバックにより、マスター装置3およびスレーブ装置2への駆動信号を生成することで、マスター装置3に加えられた操作力をスレーブ装置3へ出力し、スレーブ装置2に発生した力をマスター装置3に出力する。
【選択図】図16
従来技術、競合技術の概要


軟性内視鏡は、大腸や食道、胃、十二指腸などの消化管のポリープ・潰瘍などの検査や、内視鏡的粘膜下層剥離術(ESD)に代表される手術に使用される重要な医療機器である。軟性内視鏡による検査を行う操作者は、異常を見逃さないように相当な集中力を要する。また、手術においては、集中力だけでなく、手術時間が長時間に及ぶため体力も必要である。
集中力や体力が必要な検査や手術を行う操作者の負担を軽減する内視鏡操作システムが知れている(例えば、特許文献1参照。)。



特許文献1に記載の内視鏡遠隔操作システムは、被術者の消化管に挿入される消化管内視鏡を保持し、消化管内視鏡の各部を駆動する本体部と、本体部へ操作の指示をする操作制御部とを備えたものである。軟性内視鏡を遠隔操作すれば、座位の姿勢でも検査や手術を行うことができる。



一方、軟性内視鏡による検査、特に大腸の内視鏡検査は、程度の差はあるが腹満感や疼痛等の苦痛を伴う。中には、お産より痛く苦しかったとの感想を述べる女性もいるし、怒りを訴えられることもある。このような疼痛の原因の第一は、大腸を腹腔内で支える役割をしている腸間膜が、軟性内視鏡の挿入により過伸展させられることにより起こる。従って、内視鏡検査医は、この過伸展をなるだけ起こさぬように軟性内視鏡を挿入する技術が必要である。



そこで、軟性内視鏡を遠隔操作する際の挿入性や操作性を向上させるために、軟性内視鏡の挿入部が進行し難くなったことを操作側へ通知する内視鏡操作装置が開発されている(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献2には、内視鏡の湾曲部を上下左右に湾曲させる2対の4本のワイヤを牽引・弛緩するためのサーボモータを制御する受動コントロールが、サーボモータからの位置信号(エンコーダ信号)、およびポテンショメータからの位置信号を基に、挿入操作に伴う外界の力が印加されたことを判断すると、その操作力量に対応した反力を発生するように、湾曲駆動手段、あるいは内視鏡挿入部の進退を駆動する駆動手段を受動的に制御する医療用制御装置が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、軟性内視鏡を操作・制御することができる内視鏡操作システムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
軟性内視鏡の動作を指示するためのマスター装置と、前記マスター装置からの指示により軟性内視鏡を動作させるスレーブ装置と、前記マスター装置および前記スレーブ装置を制御する制御装置とを備え、
前記マスター装置は、
前記軟性内視鏡の進退方向を指示するためのマスターレール部、前記マスターレールをスライドさせることで前記軟性内視鏡の進退方向の操作となるマスター台座部、および前記軟性内視鏡の軸回転を指示するための前記台座部に設けられた指示部を備え、前記軟性内視鏡の動作指示する操作手段と、
前記マスター台座部の進退方向の動作状態を検出するマスター進退方向検出部、および前記指示部の軸回転方向の動作状態を検出するマスター軸回転検出部を備え、前記操作手段の動作状態を検出して、マスター状態信号を出力するマスター検出手段と、
前記マスター台座部のスライド力に対する反力を駆動するマスター進退方向駆動部、および前記指示部の軸回転に対する反力を駆動するマスター軸回転駆動部を備え、駆動信号により前記操作手段への操作力に対する反力を駆動するマスター駆動手段とを備え、
前記スレーブ装置は、
記軟性内視鏡を保持する支持手段と、駆動信号により前記軟性内視鏡を駆動するスレーブ駆動手段と、前記軟性内視鏡の動作状態を検出して、スレーブ状態信号を出力するスレーブ検出手段とを備え、
前記制御装置は、
記マスター装置からのマスター状態信号と、前記スレーブ装置からのスレーブ状態信号とに基づいた双方向力覚フィードバックにより、前記マスター装置および前記スレーブ装置への駆動信号を生成することで、前記マスター装置に加えられた操作力を前記スレーブ装置へ出力し、前記スレーブ装置に発生した力を前記マスター装置に出力することを特徴とする内視鏡操作システム。

【請求項2】
前記制御装置は、
前記マスター検出手段からの位置情報を示すマスター状態信号と前記スレーブ装置からの位置情報を示すスレーブ状態信号との差分に基づいて現在速度に対する補正値である速度指令補正値を演算する共に、前記マスター検出手段からの力情報を示すマスター状態信号と前記スレーブ装置からの力情報を示すスレーブ状態信号とに基づいて、仮想ばね、仮想ダンパおよび仮想質量を組み合わせた力学モデルにより、新たな指示速度を生成して、前記マスター装置および前記スレーブ装置への駆動信号を生成することで双方向力覚フィードバックにおけるバイラテラル制御を行う請求項1記載の内視鏡操作システム。

【請求項3】
前記制御装置は、
前記マスター検出手段からの位置情報を示すマスター状態信号に基づいて、新たな指示速度となる前記スレーブ装置への駆動信号を生成すると共に、前記マスター検出手段からの力情報を示すマスター状態信号と前記スレーブ装置からの力情報を示すスレーブ状態信号との差分に基づいて新たな指示速度となる前記マスター装置への駆動信号を生成する請求項1記載の内視鏡操作システム。

【請求項4】
前記スレーブ装置は、
前記支持手段として設けられた、前記軟性内視鏡を進退方向へスライドさせるためのスレーブレール部、前記スレーブレール部をスライドするスレーブ台座部、および前記軟性内視鏡を保持した状態で軸回転する前記スレーブ台座部に設けられた保持部と、
前記スレーブ駆動手段として設けられた、前記スレーブ台座部を進退方向へスライドさせるスレーブ進退方向駆動部および前記軟性内視鏡を軸回転させるスレーブ軸回転駆動部と、
前記スレーブ検出手段として設けられた、前記スレーブ台座部に掛かる力に基づいた情報を第1力情報として検出する第1力検出部および前記保持部に掛かる力に基づいた情報を第2検出力として検出する第2力検出部とを備え、
前記制御装置は、前記第1力検出部からの第1検出力から、前記第2力検出部からの第2検出力を差し引いた値を、前記スレーブ装置からの力情報を示すスレーブ状態信号とする請求項2または3記載の内視鏡操作システム。

【請求項5】
前記マスター装置は、
前記操作手段として設けられた、前記軟性内視鏡の進退方向および前記軟性内視鏡の軸回転を指示するための操作棒と、前記マスター検出手段として設けられた、前記操作棒の傾斜角度および傾斜方向を動作状態として検出する操作検出部と有するジョイスティックと、
前記マスター駆動手段として設けられた、前記軟性内視鏡の進退方向および前記操作棒による進退方向および軸回転への操作力に対する反力を駆動する操作棒駆動部と、
を備えた操作盤としたものである請求項1または3記載の内視鏡操作システム。

【請求項6】
前記制御装置は、前記スレーブ装置からのスレーブ状態信号および/またはマスター装置からのマスター状態信号の状態を表示装置に表示させる機能を備えた請求項1からのいずれかの項に記載の内視鏡操作システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012060468thum.jpg
出願権利状態 登録


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