(57)【要約】【課題】関節を有する処置具の、進退および捻り操作と関節の操作との両方を片手のみを用いて楽に行うことができ、優れた操作性を実現する。【解決手段】可撓性を有する細長い胴部２１と、該胴部２１の先端側に位置する先端処置部２２と、胴部２１と先端処置部２２とを連結する関節部２３とを有する処置具２と、胴部２１の基端に接続され、関節部２３に該関節部２３を作動させる駆動力を供給する駆動部３と、操作者の片手に把持可能な寸法および形状を有する本体４１と、該本体４１を把持している片手の指を用いて操作可能な位置に配置され関節部２３に対する操作指示が入力される操作部材４２とを有し、処置具２および駆動部３とは別体である操作入力部４と、該操作入力部４に入力された操作指示に従って駆動部３を制御する制御部５とを備える医療装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する細長い胴部と、該胴部の先端側に位置する先端処置部と、前記胴部と前記先端処置部とを連結する関節部とを有する処置具と、
前記胴部の基端に接続され、前記関節部に該関節部を作動させる駆動力を供給する駆動部と、
操作者の片手に把持可能な寸法および形状を有する本体と、該本体を把持している前記片手の指を用いて操作可能な位置に配置され前記関節部に対する操作指示が入力される操作部材とを有し、前記処置具および前記駆動部とは別体である操作入力部と、
該操作入力部に入力された前記操作指示に従って前記駆動部を制御する制御部とを備える医療装置。
【請求項２】
前記操作入力部が、前記制御部に対して接続および分離可能である請求項１に記載の医療装置。
【請求項３】
前記胴部は、該胴部が医療器具のチャネル内に挿入された状態において該チャネルの外側に位置する部分に、非円形の横断面形状を有する被把持部分を備える請求項１または請求項２に記載の医療装置。
【請求項４】
前記操作入力部が、前記本体との間に前記胴部を径方向に挟んで把持する把持部材を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の医療装置。
【請求項５】
前記胴部の基端部分を回転自在に支持する回転支持機構を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の医療装置。
【請求項６】
前記関節部が、互いに異なる方向の軸周りに揺動可能な複数の関節を備え、
前記制御部は、前記操作部材に入力される前記操作指示の方向に応じて、該各操作指示の方向に対応付けられている前記関節を揺動させるように前記駆動部を制御し、
前記制御部の、前記操作指示の方向と前記関節との対応付けを変更する対応変更手段を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療装置。
【請求項７】
前記操作入力部が、その操作対象である前記処置具を識別する処置具識別手段を備え、
前記制御部が、前記処置具識別手段によって識別された処置具に応じて前記駆動部を制御する請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療装置。
【請求項８】
前記処置具が、２つ以上備えられている請求項７に記載の医療装置。
【請求項９】
前記制御部が、前記処置具識別手段から前記処置具の識別信号を受信できない場合に、前記処置具または前記操作入力部の作動を制限する請求項７または請求項８に記載の医療装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の医療装置と、
細長い挿入部と、該挿入部の先端部分に設けられた湾曲部と、該湾曲部を電動駆動する駆動部とを有し、前記挿入部に、前記処置具の前記胴部が挿入されるチャネルが形成された医療器具を備え、
前記操作入力部の操作対象を、前記処置具の関節部と、前記医療器具の前記湾曲部との間で切り替える操作対象切替手段を備え、
前記制御部が、前記操作対象切替手段によって選択されている操作対象に対応する駆動部を制御する医療システム。
【請求項１１】
前記操作対象切替手段は、前記操作対象が前記医療器具および前記処置具のうちいずれであるかを検出するセンサを備え、
前記制御部が、その制御対象を前記センサによって検出された操作対象に切り替える請求項１０に記載の医療システム。
【請求項１２】
前記センサによって前記医療器具および前記処置具のいずれも検出されない場合に、前記制御部が、前記医療器具、前記処置具または前記操作入力部の作動を制限する請求項１１に記載の医療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療装置および医療システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内視鏡のチャネル内に挿入して使用される軟性の処置具において、その基端側に、処置具の関節を電動で操作するための操作入力部が備え付けられているものが知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。この操作入力部には、術者が関節の動作方向を指示するジョイスティックと、ジョイスティックに入力された指示に基づいて関節を駆動する駆動部とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０１０７７号公報
【特許文献２】特開平５−１９２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２のように、アクチュエータ等の駆動部を内蔵する操作入力部は重いため、使用中の様々な場面での操作性に問題がある。例えば、術者は、重い操作入力部を持ち続けなければならず、術者の疲労感が大きいという不都合がある。
【０００５】
また、一般的な使用方法において、術者は、左手に内視鏡の操作部を持ち、右手に処置具を持ち、右手のみで処置具の進退および捻り操作と関節の操作との両方を行う。このときに、処置具の進退および捻り操作を、チャネルの導入口から離れた操作入力部を把持してこれを進退または捻ることによって行った場合には、処置具が途中位置で座屈したり弾性変形したりすることによって、手元の進退および捻り操作が処置具の先端側まで伝達され難くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、関節を有する処置具の、進退および捻り操作と関節の操作との両方を片手のみを用いて楽に行うことができ、操作性に優れた医療装置および医療システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、可撓性を有する細長い胴部と、該胴部の先端側に位置する先端処置部と、前記胴部と前記先端処置部とを連結する関節部とを有する処置具と、前記胴部の基端に接続され、前記関節部に該関節部を作動させる駆動力を供給する駆動部と、操作者の片手に把持可能な寸法および形状を有する本体と、該本体を把持している前記片手の指を用いて操作可能な位置に配置され前記関節部に対する操作指示が入力される操作部材とを有し、前記処置具および前記駆動部とは別体である操作入力部と、該操作入力部に入力された前記操作指示に従って前記駆動部を制御する制御部とを備える医療装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、術者は、操作入力部の本体を片方の手に把持し、いずれかの指を用いて操作部材を操作すると、この操作指示を受信した制御部が駆動部を制御し、該駆動部が、操作指示に応じた動作を関節部に実行させる。これにより、術者は、先端処置部の向きを変更することができる。また、術者は、本体を把持している手の余っている指で胴部を把持し、この胴部を進退および捻り操作することによって、先端処置部を進退および回転させることができる。
【０００９】
この場合に、操作入力部と、モータ等の重い部品を含む駆動部とは別体であるので、両者の位置を、互いに独立に選択することができる。すなわち、駆動部を床等によって支持し、術者は、軽い操作入力部のみを支持すればよい。これにより、処置具の進退および捻り操作と関節の操作との両方を片手のみを用いて楽に行うことができ、優れた操作性を実現することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記操作入力部が、前記制御部に対して接続および分離可能であってもよい。
このようにすることで、滅菌操作に弱い部品を含む制御部から操作入力部を分離することによって、操作入力部のみを滅菌処理することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記胴部は、該胴部が医療器具のチャネル内に挿入された状態において該チャネルの外側に位置する部分に、非円形の横断面形状を有する被把持部分を備えていてもよい。
このようにすることで、術者は、被把持部分を安定に把持することができ、特に、被把持部分を捻ったときに回転トルクを胴部に容易に与えることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記操作入力部が、前記本体との間に前記胴部を径方向に挟んで把持する把持部材を備えていてもよい。
このようにすることで、術者が指で胴部を把持する場合に比べて、指にかかる負担を軽減することができる。また、非円形の横断面形状を有する被把持部分を把持部材によって把持した場合には、把持部材によって胴部をより安定に把持することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記胴部の基端部分を回転自在に支持する回転支持機構を備えていてもよい。
このようにすることで、術者が胴部に捻り操作を行ったときに、術者が把持している位置よりも基端側において胴部に捩じれが生じ、胴部の基端部分に回転トルクが発生する。この回転トルクに従って胴部の基端部分が回転することによって捩じれを解消することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記関節部が、互いに異なる方向の軸周りに揺動可能な複数の関節を備え、前記制御部は、前記操作部材に入力される前記操作指示の方向に応じて、該各操作指示の方向に対応付けられている前記関節を揺動させるように前記駆動部を制御し、前記制御部の、前記操作指示の方向と前記関節との対応付けを変更する対応変更手段を備えていてもよい。
このようにすることで、先端処置部の映像を内視鏡等で観察しながら該先端処置部を操作する場合に、先端処置部の周方向の向きに応じて、映像内の各関節の揺動方向が異なるため、操作部材の操作方向と、映像内の先端処置部の動作方向との対応関係も変化する。このときに、操作部材の操作方向と、映像内の先端処置部の動作方向とが対応するように、操作指示の方向と前記関節との対応付けを対応変更手段によって変更することによって、先端処置部の直観的な操作性を常に確保することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記操作入力部が、その操作対象である前記処置具を識別する処置具識別手段を備え、前記制御部が、前記処置具識別手段によって識別された処置具に応じて前記駆動部を制御してもよい。この場合、前記処置具が、２つ以上備えられていてもよい。
このようにすることで、複数の処置具を取り替えながら使用する場合に、術者が現在使用している処置具を処置具識別手段によって識別することによって、いずれの処置具の関節部も適切に作動させることができる。
また、上記発明においては、前記制御部が、前記処置具識別手段からの識別信号を受信できない場合に、前記処置具あるいは前記操作入力部の作動を制限してもよい。
このようにすることで、操作者が意図せずに処置具を作動させてしまうことを未然に防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明は、上記いずれかに記載の医療装置と、細長い挿入部と、該挿入部の先端部分に設けられた湾曲部と、該湾曲部を電動駆動する駆動部とを有し、前記挿入部に、前記処置具の前記胴部が挿入されるチャネルが形成された医療器具を備え、前記操作入力部の操作対象を、前記処置具の関節部と、前記医療器具の前記湾曲部との間で切り替える操作対象切替手段を備え、前記制御部が、前記操作対象切替手段によって選択されている操作対象に対応する駆動部を制御する医療システムを提供する。
本発明によれば、操作対象切替手段によって、処置具および医療器具のうちいずれかを選択して操作することによって、処置具の関節部のみならず医療器具の湾曲部も操作入力部を用いて操作することができる。
【００１７】
上記発明においては、前記操作対象切替手段は、前記操作対象が前記医療器具および前記処置具のうちいずれであるかを検出するセンサを備え、前記制御部が、その制御対象を前記センサによって検出された操作対象に切り替えてもよい。
このようにすることで、操作者が、使用する器具を医療器具から処置具へ、または、処置具から医療器具へ変更したときに、この使用器具の変更をセンサによって検出し、操作入力部の操作対象を自動的に切り替えることができる。
【００１８】
また、上記発明においては、前記センサによって前記医療器具および前記処置具のいずれも検出されない場合に、前記制御部が、前記医療器具、前記処置具または前記操作入力部の作動を制限してもよい。
このようにすることで、医療器具、処置具または操作入力部が、操作者が意図していない動作をしてしまうことを未然に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、関節を有する処置具の、進退および捻り操作と関節の操作との両方を片手のみを用いて楽に行うことができ、優れた操作性を提供することができるこという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る医療システムの全体構成を示す外観図である。
【図２】図１の医療システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）内視鏡および処置具の操作と、（ｂ）エンドエフェクタの動作との関係を説明する図である。
【図４】把持部材を備える操作入力装置の変形性を示す斜視図である。
【図５】把持部材の開閉動作を説明する図である。
【図６】被把持部分を備える胴部の変形例を示す構成図である。
【図７】図６の被把持部分を把持部材によって把持した状態を示す図である。
【図８】（ａ）開状態および（ｂ）閉状態の付属部材を示す構成図である。
【図９】処置具識別手段を備える操作入力装置の変形例を示す概略構成図である。
【図１０】方向認識手段を備える操作入力装置の変形例を示す図である。
【図１１】方向認識手段を備える操作入力装置のもう１つの変形例を示す図である。
【図１２】回転支持機構の一例を示す構成図である。
【図１３】回転支持機構の他の例を示す構成図である。
【図１４】回転支持機構の他の例を示す構成図である。
【図１５】内視鏡を把持するための溝を有する操作入力装置の変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）正面図である。
【図１６】図１５の操作入力装置の使用方法を説明する図であり、操作入力装置が（ａ）処置具および（ｂ）内視鏡に取り付けられた状態を示す図である。
【図１７】先端処置部の周方向の向きが（ａ）適切であるときと（ｂ）不適切であるときの内視鏡映像である。
【図１８】操作入力装置の操作方向とエンドエフェクタの動作方向との対応関係の補正方法を説明するフローチャートである。
【図１９】操作入力装置の操作方向とエンドエフェクタの動作方向との対応関係のもう１つの補正方法を説明するフローチャートである。
【図２０】操作入力装置の操作方向とエンドエフェクタの動作方向との対応関係のもう１つの補正方法を説明するフローチャートである。
【図２１】（ａ），（ｂ）対応変更手段を備える操作入力装置の変形例を示す構成図であって、関節部の周方向の向きと、対応変更手段によって選択されるモードとの関係を説明する図である。
【図２２】腹腔鏡手術用の処置具に取り付けられる操作入力装置のもう１つの変形例を示す構成図である。
【図２３】図２２のポート部材に設けられたロック機構によって胴部が（ａ）解放されている状態と（ｂ）固定されている状態とを示す図である。
【図２４】図２２の操作入力装置の腹腔鏡手術における使用方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態に係る医療システム１００について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る医療システム１００は、図１および図２に示されるように、体内に挿入して使用される医療器具１と、該医療器具１が有するチャネル１１ａ内に挿入される処置具２と、該処置具２の関節部２３を駆動する駆動部３と、処置具２の関節部に対する操作指示が術者によって入力される操作入力装置（操作入力部）４と、制御装置（制御部）５とを備えている。
なお、本発明に係る医療装置は、処置具２と、駆動部３と、操作入力装置４と、制御装置５とによって構成される。
【００２２】
医療器具１は、例えば、内視鏡、シェイプロック部材またはマニピュレータであり、患者の体内に挿入される細長い挿入部１１と、該挿入部１１の内部に長手方向に貫通形成された少なくとも１つのチャネル１１ａとを有している。本実施形態においては、医療器具１として内視鏡を想定している。以下、内視鏡を符号１で示す。
【００２３】
内視鏡１は、挿入部１１の先端部分に設けられた湾曲部１２と、挿入部１１の基端側に設けられた操作部１３とを備えている。また、内視鏡１の先端面には、チャネル１１ａの出口から突出した処置具２を上側から俯瞰撮影するカメラ１４が設けられている。符号は、カメラ１４によって撮影された内視鏡映像を表示する表示部６である。湾曲部１２は、カメラ１４によって撮影される内視鏡映像の上下（ＵＤ）方向および左右（ＬＲ）方向に対応する４方向に湾曲可能である。操作部１３には、術者によって手動操作される２つのアングルレバー１３ａ，１３ｂが設けられており、一方のアングルレバー１３ａが操作されることによって湾曲部１２がＵＤ方向に湾曲し、他方のアングルレバー１３ｂが操作されることによって湾曲部１２がＬＲ方向に湾曲する。
【００２４】
処置具２は、細長い胴部２１と、該胴部２１の先端側に位置するエンドエフェクタ（先端処置部）２２と、胴部２１とエンドエフェクタ２２とを連結する関節部２３と、胴部２１の基端側に設けられた基端部２４とを備え、基端部２４において駆動部３に接続されている。
胴部２１は、内視鏡１のチャネル１１ａの内径寸法よりも小さい外径寸法を有し、チャネル１１ａ内おいて進退および回転可能である。
エンドエフェクタ２２は、治療部位を処置する鉗子やハサミ、電気メス等である。
【００２５】
関節部２３は、基端側から順に、第１の軸Ａ１周りに揺動可能な第１の関節２３ａと、第２の軸Ａ２周りに揺動可能な第２の関節２３ｂとを有している。第１の軸Ａ１および第２の軸Ａ２は、胴部２１の長手方向に直交すると共に、互いに直交している。これにより、内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の向きを、第１の関節２３ａおよび第２の関節２３ｂのうち一方を駆動することによってＵＤ方向に変更し、他方を駆動することによってＬＲ方向に変更することができる。
なお、本実施形態においては、説明のために、関節２３ａ，２３ｂの揺動方向をＵＤ方向およびＬＲ方向としているが、関節２３ａ，２３ｂの揺動方向はこれに限定されるものではなく、互いに異なる方向であればよい。
【００２６】
ここで、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、湾曲部１２のＵＤおよびＬＲ方向の湾曲動作と、処置具２の進退および回転動作と、関節部２３のＵＤおよびＬＲ方向の回転動作とに対応し、エンドエフェクタ２２は、合計６個の自由度を有している。したがって、エンドエフェクタ２２を、その動作可能範囲内において任意の位置および姿勢に配置することができる。
【００２７】
操作入力装置４は、術者（操作者）の片方の手に把持可能な形状および寸法を有する本体４１と、該本体４１に設けられたジョイスティック４２（操作部材）とを備えている。図１および図３には、楕円球状の本体４１が示されているが、本体４１の形状は適宜変更可能である。ジョイスティック４２は、本体４１を把持している片方の手の親指によって操作可能な位置に設けられ、ＵＤ方向およびＬＲ方向に操作可能である。操作入力装置４は、ジョイスティック４２のＵＤ方向およびＬＲ方向の各々の操作量に基づいてＵＤ操作信号およびＬＲ操作信号を生成し、生成された操作信号を制御装置５に送信する。
また、操作入力装置４は、処置具２および駆動部３とは別体であり、処置具２および駆動部３に対して独立して持ち運び可能になっている。
【００２８】
なお、参照する図面には、操作入力装置４と制御装置５とをケーブル１４で接続し、操作信号をケーブル１４を介して操作入力装置４から制御装置５に送信する構成が示されているが、これに代えて、操作信号を無線通信によって操作入力装置４から制御装置５に送信してもよい。
また、操作部材の形態は、ジョイスティック４２に限定されるものではなく、例えば、上下左右の４個の方向キーであってもよい。
【００２９】
操作入力装置４が、制御装置５にケーブル１４を介して接続されている場合、操作入力装置４は、制御装置５に接続および分離可能に構成される。これにより、操作入力装置４を制御装置５から取り外すことによって、操作入力装置４のみを単体で取り扱い可能となる。
患者に直接接触する胴部２１と、該胴部２１に触れる術者の手は、使用前に洗浄および滅菌され、手術中は清潔に維持される。操作入力装置４はこの胴部２１と術者の手に直接接触するものであるため、操作入力装置４もまた、少なくとも使用前に滅菌する必要がある。そこで、電子回路やモータ等の滅菌処理に弱い部品を含まない操作入力装置４を、その他の構成から単離可能とすることによって、オートクレーブやガンマ線照射等の一般的な滅菌方法を用いて操作入力装置４を滅菌することができる。
また、操作入力装置４は手術中に汚れることがあるため、１回の使用毎に使い捨てるディスポーザブルであってもよい。その場合にも、操作入力装置４をその他の構成から単離可能であることが有効である。
【００３０】
駆動部３は、第１の関節２３ａおよび第２の関節２３ｂの揺動動作を電動駆動する。具体的には、駆動部３は、制御装置５から受信した駆動信号に従って駆動力を発生し、発生した駆動力を、各関節２３ａ，２３ｂに接続された駆動ワイヤ（図示略）の基端部分に供給する。駆動ワイヤは、各関節２３ａ，２３ｂから胴部２１内を通って基端部２４まで延びている。この駆動ワイヤの基端部分が駆動力によって長手方向に押し引きされることによって、各関節２３ａ，２３ｂが揺動駆動されるようになっている。
【００３１】
制御装置５は、操作入力装置４から受信したＵＤ操作信号およびＬＲ操作信号を用い、ＵＤ操作信号から第１の関節２３ａを揺動駆動させるための第１の駆動信号を生成し、ＬＲ操作信号から第２の関節２３ｂを揺動駆動させるための第２の駆動信号を生成する。そして、制御装置５は、各駆動信号を駆動部３に送信する。駆動部３には、各駆動ワイヤに対応して設けられた図示しないモータが設けられており、各駆動信号に従って各モータが作動する。これにより、術者がジョイスティック４２をＬＲ方向に操作すると、第１の関節２３ａが揺動し、ＬＲ方向に操作すると、第２の関節２３ｂが揺動するようになっている。
なお、制御部３は、前述のように、ジョイスティック４２の操作方向と対応付けられた関節２３ａ，２３ｂを動作させることに代えて、ジョイスティック４２の操作に従ってエンドエフェクタ２２を内視鏡映像の座標系の上下左右方向に動かすように、上下左右の入力に対して２つの関節２３ａ，２３ｂを協調して駆動させてもよい。
【００３２】
また、駆動部３および制御装置５は、床上、または、床上に載置されたラックやテーブル、手術台等の上に載置されている。なお、図１において、駆動部３が制御装置５に内蔵されている構成を示しているが、駆動部３と制御装置５とは別体であってもよい。
【００３３】
次に、このように構成された医療システム１００の作用について説明する。
本実施形態に係る医療システム１００を用いて患者の体内を処置するには、まず、術者は、内視鏡１の挿入部１１を患者の体内に挿入し、次に、チャネル１１ａ内に処置具２の胴部２１を挿入し、挿入部１１の先端およびエンドエフェクタ２２をそれぞれ体内の適切な位置に配置する。
【００３４】
次に、術者は、本例においては右手に操作入力装置４および処置具２を把持する。具体的には、右手の掌と中指、人差し指および小指との間に本体４１を把持し、親指と人差し指の間に、胴部２１の、チャネル１１ａから外側に延びている部分を把持する。親指はジョイスティック４２の操作にも使用するので、胴部２１を人差し指と操作入力装置４との間に挟み、人差し指で胴部２１を操作入力装置４に対して押さえ付けることによって胴部２１を把持してもよい。また、術者は、操作入力装置４を把持する手とは反対の手（本例においては左手）には、内視鏡１の操作部１３を把持する。
【００３５】
この状態において、術者は、左手の指でアングルレバー１３ａ，１３ｂを操作することによって、湾曲部１２をＵＤ方向およびＬＲ方向に湾曲させ、エンドエフェクタ２２全体をＵＤ方向またはＬＲ方向に移動させることができる。また、術者は、右手の親指でジョイスティック４２を操作することによって、第１の関節２３ａおよび第２の関節２３ｂを揺動させ、エンドエフェクタ２２の向きをＵＤ方向およびＬＲ方向に変更することができる。さらに、術者は、右手の親指および人差し指で胴部２１を長手方向に進退させることによってエンドエフェクタ２２を前進および後退させることができ、胴部２１を周方向に捻ることによって、エンドエフェクタ２２を回転させることができる。
【００３６】
このときに、術者は、第２の関節２３ｂの揺動によるエンドエフェクタ２２の動作方向が内視鏡映像のＬＲ方向に対応するように、挿入部１１に対するエンドエフェクタ２２の向きを調整することによって、ジョイスティック４２の操作方向と、内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の動作方向とを対応させ、該エンドエフェクタ２２を直感的に操作することができる。
【００３７】
この場合に、本実施形態によれば、操作入力装置４と駆動部３とが別体であるため、駆動部３を床上に載置した状態で操作入力装置４のみをケーブル１４の届く範囲内において持ち運ぶことができる。すなわち、術者の右手に作用する重さは、モータ等の重い部品を含まない十分に軽い操作入力装置４とケーブル１４との重さのみであるので、術者は楽に操作入力装置４を把持し続けることができ、術者の疲労感を軽減することができるという利点がある。さらに、内視鏡１の操作部１３と、処置具２の胴部２１と、操作入力装置４との全てを、一人の術者が両手を用いて楽に把持し、これら３つを容易に操作することができる。これにより、エンドエフェクタ２２の合計６自由度の動作を一人で操作することができ、使い勝手に優れた医療システム１００を実現することができるという利点がある。
【００３８】
また、本実施形態によれば、操作入力装置４は、処置具２の基端に接続されている駆動部３とは独立して持ち運び可能であるので、術者は、胴部２１の任意の位置を右手で把持することができる。すなわち、術者は、チャネル１１ａの導入口近傍において胴部２１を把持し、この位置において胴部２１を進退および捻り操作することによって、エンドエフェクタ２２を効果的に進退および回転動作させることができるという利点がある。
【００３９】
さらに、術者が胴部２１を捻ったときに、術者による胴部２１の回転量に対してエンドエフェクタ２２の回転量は小さくなることがある。これは、チャネル１１ａ内において胴部２１に作用する摩擦等の影響によって、胴部２１を伝達する間に回転運動が減衰するためである。これにより、術者のジョイスティック４２の操作方向と、内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の動作方向との対応関係にずれが生じる。このときに、本実施形態によれば、処置具２に対する操作入力装置４の位置および姿勢を自由に変更可能であるため、前記対応関係のずれを容易に修正することができる。すなわち、術者は、まず、ジョイスティック４２をＬＲ方向に操作することによって、ジョイスティック４２の座標系とエンドエフェクタ２２の座標系とのずれ角度を確認し、次に、このずれ角度の分だけ胴部２１に対する操作入力装置４の角度を調整することによって、第２の関節２３ｂの動作方向にジョイスティック４２のＬＲ方向を対応させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、術者が、操作入力装置４を把持している手の親指および人差し指で胴部２１を把持することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、操作入力装置４が、本体４１との間に胴部２１を径方向に挟み、摩擦によって胴部２１を把持する把持部材４３を備えてもよい。図４において二点鎖線は、操作入力装置４を把持する術者の指を示している。このようにすることで、人差し指で直接挟持する場合よりも人差し指にかかる負担を軽減して、より楽に胴部２１を挟持することができる。
【００４１】
この場合に、内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の前後上下左右の動作方向と同様に、把持部材４３に把持された胴部２１の長手方向（ＢＦ方向）と、ジョイスティック４２のＵＤ方向およびＬＲ方向とが、互いに直交することが好ましい。
また、把持部材４３は、図５に示されるように、本体４１からから離間した位置（左図参照。）と、本体４１に近接する位置（右図参照。）との間で相対移動可能に設けられていてもよい。
【００４２】
また、胴部２１の、チャネル１１ａの導入口の近傍であって、常時チャネル１１ａの外側に位置する部分（以下、この部分を被把持部分２１ａという。）の横断面形状は、真円以外であることが好ましく、図６に示されるように、多角形であることがさらに好ましい。このようにすることで、術者が被把持部分２１ａを指で直接把持する場合には、被把持部分２１ａを安定に把持することができるので、胴部２１に回転トルクをより容易に与えることができる。また、把持部材４３を備える場合には、図７に示されるように、把持部材４３と本体４１との間に被把持部分２１ａを安定に把持することができので、術者は、胴部２１に回転トルクをさらに容易に与えることができる。
【００４３】
胴部２１の被把持部分２１ａそのものを変形することに代えて、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、胴部２１の側面に、角筒状の付属部材７を取り付けてもよい。付属部材７は、角筒体を軸方向に沿って分割してなる２つの半筒体をヒンジで連結して構成されており、開閉可能である。図８（ａ）は開状態、図８（ｂ）は閉状態をそれぞれ示している。符号７ａは、付属部材７の開動作を閉状態にロックするロック機構である。付属部材７は、閉状態において、その内面と胴部２１の側面との間の摩擦によって被把持部分２１ａを把持するようになっている。付属部材７の内面には、胴部２１との間の摩擦を高めるために、ゴム等からなる滑り止め部材７ｂが設けられていてもよい。
【００４４】
付属部材７は、胴部２１よりも高い剛性を有していることが好ましい。剛性が低い胴部２１は、進退および捻り操作の際に座屈または弾性変形しやすく、術者による進退および捻り操作が胴部２１の先端側まで伝達されないことがある。そこで、胴部２１に十分な剛性を有する付属部材７を取り付けることによって、胴部２１の座屈や弾性変形を防止し、胴部２１を把持している手の動作を胴部２１の先端側まで確実に伝達することができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、操作入力装置４が、図９に示されるように、把持部材４３に把持されている処置具２を識別する処置具識別手段８を備え、制御装置５が、処置具識別手段８によって識別された処置具２用の制御信号を生成してもよい。
【００４６】
具体的には、被把持部分２１ａに、その処置具２の識別情報を記録した媒体８ａが取り付けられている。一方、操作入力装置４の本体４１の、把持部材４３と対向する位置には、処置具識別手段８が設けられている。媒体８ａは、例えば、ＲＦＩＤタグや、バーコードであり、処置具識別手段８は、媒体８ａの形態に対応した読取手段を有している。これにより、処置具２の使用時に、胴部２１の被把持部分２１ａを把持部材４３によって把持した状態において、媒体８ａに接触した処置具識別手段８が媒体８ａから識別情報を読み取るようになっている。処置具識別手段８は、識別した処置具２を示す信号を制御装置５に送信する。
【００４７】
さらには、処置具識別手段８は、識別した処置具２を示す信号を所定の時間間隔で制御装置５に繰り返し送信してもよい。その際に、制御装置５は、処置具識別手段８から前記信号を所定の時間間隔で受信できなかった場合には、処置具２が操作入力装置４に把持されていない状態であると判断し、処置具２の動作または操作入力装置４に対する入力を制限をしてもよい。このようにすることで、術者が意図しない操作をしてしまうことを未然に防ぐことができる。
【００４８】
複数の処置具２を駆動部３を介して制御装置５に同時に接続してこれら複数の処置具２を常時使用可能な状態としておき、術者が、これら処置具２の中から１つを任意に選択して使用することがある。このような状況において、把持部材４３に把持されている処置具２を識別する機能を設けることによって、制御装置５が使用中の処置具２を確実に自動識別し、その処置具２の関節２３ａ，２３ｂを適切に駆動させることができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、操作入力装置４が、処置具２の周方向の向きを認識する方向認識手段を備えていてもよい。方向認識手段を備えることによって、挿入部１１の先端から突出するエンドエフェクタ２２の向きを手元側において容易に把握することができる。
【００５０】
図１０および図１１は、方向認識手段の例を示している。図１０および図１１に示されるように、方向認識手段は、胴部２１に設けられた被認識部９ａと、操作入力装置４に設けられた検出部９ｂとを備えている。被認識部９ａは、被把持部分２１ａに設けられ、周方向の位置に応じて異なる特性を有している。検出部９ｂは、把持部材４３と対向する位置に設けられ、検出部９ｂに接触する被認識部９ａの特性を検出する。検出部９ｂによって検出された特性に基づいて、処置具２の周方向の位置を認識することができる。
【００５１】
具体的には、被認識部９ａは、図１０に示されるように、全ての辺の長さが互いに異なる多角形の横断面形状を有する被把持部分２１ａから構成される。あるいは、図１１に示されるように、周方向の位置に応じて異なる色を有する被把持部分２１ａから構成される。図１０においては、検出部９ｂとして、被認識部９ａとの接触を検出する接触センサが用いられ、胴部２１の周方向の向きに応じて接触センサと接触する被認識部９ａの側面の面積が異なることに基づいて、胴部２１の周方向の向きを認識する。図１１においては、検出部９ｂとして、被認識部９ａの色を検出する比色センサが用いられ、胴部２１の周方向の向きに応じて、比色センサと接触する被認識部９ａの側面の色が異なることに基づいて、胴部２１の周方向の向きを認識する。
【００５２】
また、被認識部９ａと検出部９ｂとを、前述した処置具２の識別に利用してもよい。例えば、処置具２毎に被認識部９ａの色を異ならせ、被認識部９ａの色を比色センサによって検出することによって、検出された色に基づいて処置具２を識別することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、図１２から図１４に示されるように、処置具２の基端部２４を、周方向に回転自在に支持する回転支持機構１０を備えていてもよい。
基端部２４が駆動部３に固定されている場合、術者が胴部２１を捻ったときに、胴部２１の、術者が把持している位置と基端部２４との間には捩じれが生じ、胴部２１を把持している術者は、捩じりによって生じるトルク力を感じる。このトルク力は、術者による胴部２１の捻り操作方向とは逆方向であるため、術者は、捻り操作に対する抵抗力を感じる。そこで、回転支持機構１０を設けることによって、胴部２１に生じる捩じれが基端部２４の回転によって解消されるので、術者は、負荷を感じることなく、胴部２１の捻り操作をさらに楽に行うことができる。
【００５４】
図１２においては、処置具２の基端部２４に設けられたボールベアリング等の回転支持機構１０によって、基端部２４が回転自在になっている。図１３においては、駆動部３を保持する保持部２０に設けられた回転支持機構１０によって、駆動部３が回転自在に支持されており、胴部２１の捩じれによって駆動部３が回転することによって、基端部２４も回転するようになっている。符号２５ａ，２５ｂは、関節２３ａ，２３ｂを駆動するための駆動ワイヤである。または、図１４に示されるように、胴部２１の基端部分を保持する保持部２０に回転支持機構１０を設け、保持部２０によって胴部２１が回転自在に支持されていてもよい。図１４において、駆動部３は省略されている。
【００５５】
また、本実施形態においては、操作入力装置４に、図１５（ａ），（ｂ）に示されるように、内視鏡１の挿入部１１の側面の一部を収容可能な溝４４が設けられていてもよい。本例の操作入力装置４は、把持部材４３に代えて、胴部２１の側面の一部を収容可能な溝４５を有している。手術中に、術者は、内視鏡１の挿入部１１についても、進退または捻り操作を手動で行うことがある。このときに、操作入力装置４を処置具２から取り外し、溝４４に挿入部１１を嵌め込み、人差し指で押さえることによって、内視鏡１の手動操作と、操作入力装置４を用いた処置具２の関節部２３の操作とを、並行して行うことができる。
【００５６】
このときに、操作入力装置４の操作対象を、処置具２と内視鏡１との間で切り替える操作対象切替手段を備え、該操作対象切替手段によって操作対象が内視鏡１に設定されているときは、ジョイスティック４２の上下左右操作によって、湾曲部１２を上下左右に湾曲動作させるように構成してもよい。この場合、内視鏡１の湾曲部１２は、図示しない駆動部によって電動駆動可能に構成される。
【００５７】
操作対象切替手段１６は、例えば、図１５（ｂ）に示されるように、操作入力装置４に設けられたトグルスイッチであり、術者は、トグルスイッチによって、処置具２および内視鏡１のうち一方を操作対象として選択することができる。操作入力装置４は、操作信号と一緒に、トグルスイッチによって選択されている操作対象を示す信号を制御装置５に送信する。この信号に基づき、制御装置５は、操作信号から生成した制御信号を、術者が選択した操作対象の駆動部３に送信して、当該操作対象の関節部２３または湾曲部１２を作動させる。
【００５８】
あるいは、操作対象切替手段は、各溝４４，４５内の内視鏡１または処置具２の有無を検出するセンサを備え、このセンサによって、操作入力装置４が内視鏡１および処置具２のいずれに取り付けられているかを自動認識してもよい。センサは、例えば、各溝４４，４５の内面に設けられた接触センサ、赤外線センサまたは押しボタンスイッチである。センサによって内視鏡１または処置具２が溝４４，４５内に無いことが検出された場合には、制御装置５が、内視鏡１や処置具２の作動を停止したり、操作入力装置４による操作を無効にしたりするなどの制限を加えてもよい。このようにすることで、術者が意図していない操作が操作入力装置４に与えられてしまい、それによって内視鏡１または処置具２が、術者が意図していない動作をしてしまうことを未然に防ぐことができる。さらには、図１６（ａ），（ｂ）に示されるように、術者が内視鏡１と処置具２とを持ち替えたときに、操作入力装置４の操作対象を自動的に変更することができる。例えば、術者が内視鏡１に持ち替えた場合、操作入力装置４の操作対象は内視鏡１の湾曲部１２となるように変更され、処置具２に持ち替えた場合、操作入力装置４の操作対象は処置具２の関節部２３となるように変更される。
【００５９】
また、本実施形態においては、処置具２に、エンドエフェクタ２２の向きを検出する方向検出部を設け、ジョイスティック４２の上下左右の操作方向と、内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の上下左右の動作方向との対応関係にずれが生じた場合には、このずれの補正を促す表示を表示部６に表示してもよい。方向センサは、例えば、エンコーダのような回転量検出器であり、内視鏡１に対するエンドエフェクタ２２の周方向の向きを検出する。方向センサに代えて、画像認識を利用して内視鏡映像内のエンドエフェクタ２２の像から該エンドエフェクタ２２の向きを検出してもよい。
【００６０】
具体的には、図１７（ａ）に示されるように、第１の軸Ａ１が内視鏡映像のＬＲ方向を向くときのエンドエフェクタ２２の向きを基準に設定する。そして、図１８に示されるように、方向センサによってエンドエフェクタ２２の向きを検出し（ステップＳ１）、検出されたエンドエフェクタ２２の方向の、基準からのずれを示す表示、例えば、図１７（ｂ）に示されるように、矢印Ｂを内視鏡映像内に表示する（ステップＳ２）。術者は、操作入力装置４を、この矢印Ｂの示す方向に胴部２１に対して回転させることによって、ジョイスティック４２の操作方向と各関節２３ａ，２３ｂの動作方向との対応関係を修正することができる。
【００６１】
方向センサは、エンドエフェクタ２２に加えて、操作入力装置４にも設けられていてもよい。この場合には、図１９に示されるように、さらに、操作入力装置４の方向を方向センサによって検出し（ステップＳ３）、検出されたエンドエフェクタ２２および操作入力装置４の２つの方向の差異を計算する（ステップＳ４）。
【００６２】
そして、差異が所定の範囲内である場合には（ステップＳ５のＹＥＳ）、そのまま操作入力装置４による関節２３ａ，２３ｂの操作を続行する（ステップＳ６）。一方、差異が所定の範囲から外れている場合には（ステップＳ５のＮＯ）、制御装置５が、操作入力装置４からの操作信号の有無にかかわらず、関節２３ａ，２３ｂの制御を強制的に中断する（ステップＳ７）。そして、２つの方向の差異に基づいて、前述した矢印Ｂ等の表示を内視鏡映像に表示する（ステップＳ２）。
このようにすることで、エンドエフェクタ２２の座標系と、ジョイスティック４２の座標系とのずれが十分に大きい不適切な状態で関節２３ａ，２３ｂが操作されることを禁止することができる。
【００６３】
２つの方向センサを備える場合には、術者による関節２３ａ，２３ｂの操作を禁止することに代えて、図２０に示されるように、２つの座標系のずれに基づいて制御信号を補償しながら関節２３ａ，２３ｂの駆動を続行してもよい。すなわち、エンドエフェクタ２２および操作入力装置４の２つの方向の差異を計算した後（ステップＳ４）、これら２つの方向の差異に基づいて操作信号を制御信号に変換するための変換式を生成し（ステップＳ８）、変換式を用いて操作信号から制御信号を生成し（ステップＳ９）、制御信号を駆動部３に送信する（ステップＳ１０）。
【００６４】
あるいは、図１８から図２０のような制御に代えて、図２１（ａ），（ｂ）に示されるように、ジョイスティック４２の操作方向と関節２３ａ，２３ｂとの対応関係を切り替えるトグルスイッチのような対応変更手段１７を、操作入力装置４に設けてもよい。
図２１（ａ），（ｂ）に示されるように、エンドエフェクタ２２の向きが９０度異なると、内視鏡映像における２つの関節２３ａ，２３ｂの揺動方向が逆転する。
【００６５】
そこで、対応変更手段１７によって第１のモードを選択しているときには、図２１（ａ）に示されるように、ジョイスティック４２のＵＤ方向の操作を第１の関節２３ａに対応付け、ＬＲ方向の操作を第２の関節２３ｂに対応付ける。一方、対応変更手段１７によって第２のモードを選択しているときには、図２１（ｂ）に示されるように、ジョイスティック４２のＵＤ方向の操作を第２の関節２３ｂに対応付け、ＬＲ方向の操作を第１の関節２３ａに対応付ける。このようにすることで、エンドエフェクタ２２の向きに応じて、ジョイスティック４２の操作方向と内視鏡映像内におけるエンドエフェクタ２２の動作方向とを適切に対応させ、エンドエフェクタ２２の直感的な操作性を確保することができる。
【００６６】
また、本実施形態においては、操作入力装置４の把持部材４３が、図２２に示されるように、筒状であり、患者体表から体内へ挿入されるポート部材４６を構成していてもよい。ポート部材４６は、例えば、図２４に示されるように、腹腔鏡手術において使用されるものであり、腹部に小さな穴を空け、この穴にポート部材４６を設置し、ポート部材４６を介して処置具２を腹腔Ｃ内に導入することができる。ポート部材４６内に挿入された胴部２１は、ポート部材４６の基端部分に設けられたロック機構４６ａによって、ポート部材４６に対して固定することができる。図２３（ａ）は、ロック機構が胴部２１を解放している状態、図２３（ｂ）はロック機構４６ａが胴部２１を固定している状態を示している。
このように、医療器具１が、操作入力装置４と一体的に構成された管状のものである場合にも、操作入力装置４が駆動部３と別体であることによって、術者は、駆動部３の重さを感じることなく処置具２を楽に操作することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  医療器具、内視鏡
２  処置具
３  駆動部
４  操作入力装置（操作入力部）
５  制御装置（制御部）
６  表示部
７  付属部材
７ａ  ロック機構
７ｂ  滑り止め部材
８ａ  媒体
９ａ  被認識部（方向認識手段）
９ｂ  検出部（方向認識手段）
１０  回転支持機構
１１  挿入部
１１ａ  チャネル
１２  湾曲部
１３  操作部
１３ａ，１３ｂ  アングルレバー
１４  カメラ
１６  操作対象切替手段
１７  対応変更手段
２０  保持部
２１  胴部
２１ａ  被把持部分
２２  エンドエフェクタ（先端処置部）
２３  関節部
２３ａ，２３ｂ  関節
２４  基端部
２５ａ，２５ｂ  駆動ワイヤ
４１  本体
４２  ジョイスティック（操作部材）
４３  把持部材
４４，４５  溝
４６  ポート部材
１００  医療システム
Ａ１，Ａ２  軸
【図１】
2015024037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015024037.tif 000008
【図７】
2015024037.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015024037.tif 000012
【図１１】
2015024037.tif 000013
【図１２】
2015024037.tif 000014
【図１３】
2015024037.tif 000015
【図１４】
2015024037.tif 000016
【図１５】
2015024037.tif 000017
【図１６】
2015024037.tif 000018
【図１７】
2015024037.tif 000019
【図１８】
2015024037.tif 000020
【図１９】
2015024037.tif 000021
【図２０】
2015024037.tif 000022
【図２１】
2015024037.tif 000023
【図２２】
2015024037.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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