(57)【要約】  この医療用マニピュレータは、主可動部と先端硬質部とを有する挿入部と、処置部が設けられたマニピュレータと、前記処置部を移動操作するように構成された補助可動部と、視野範囲内の像を取得可能に構成された撮像部と、前記処置部を移動させる位置を表す指示を出力するように構成された操作部と、前記像を表示するように構成された表示部と、前記指示を受けたときに一部移動条件か全体移動条件かを判断するように構成された判断部と、前記判断部の判断に基づいて、前記補助可動部、前記主可動部、および前記撮像部を駆動させるように構成された駆動部と、を備える。
2016504067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に挿入され、移動操作可能に構成された主可動部と、前記主可動部よりも先端側に設けられた先端硬質部と、を有する挿入部と、
自身の先端部に処置部が設けられたマニピュレータと、
前記処置部を前記先端硬質部に対して少なくとも１自由度で移動操作するように構成された補助可動部と、
前記先端硬質部に対して移動操作可能であって、視野範囲内の像を取得可能に構成された撮像部と、
前記処置部を移動させる位置を表す指示を出力するように構成された操作部と、
前記像を表示するように構成された表示部と、
前記指示を受けたときに、前記指示が表す前記位置に前記処置部を移動させるために、前記補助可動部の移動操作を行うだけで足りる一部移動条件か、前記補助可動部および前記主可動部の移動操作の両方を行う必要がある全体移動条件かを判断するように構成された判断部と、
前記判断部が判断した前記一部移動条件または前記全体移動条件に基づいて、前記補助可動部、前記主可動部、および前記撮像部を駆動させるように構成された駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記像の一部をなす基準領域内に被検体の対象部位が写るように前記撮像部を移動させる視野固定モードを有する
医療用マニピュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用マニピュレータであって、
前記補助可動部は、前記マニピュレータにおける前記処置部よりも基端側に設けられ、
前記マニピュレータの基端部は、前記先端硬質部に取り付けられている
医療用マニピュレータ。
【請求項３】
請求項１に記載の医療用マニピュレータであって、
前記補助可動部は、前記挿入部に設けられ、
前記マニピュレータは、前記先端硬質部に形成されたチャンネルに進退可能に挿通されている
医療用マニピュレータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させた移動量に基づいて、前記撮像部を移動させる
医療用マニピュレータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記基準領域の大きさが変更可能である
医療用マニピュレータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記被検体の対象部位は、操作者により設定可能である
医療用マニピュレータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記被検体の対象部位は、操作者により確認指示が入力されたときの前記像の中心に写された前記被検体の部分に設定される
医療用マニピュレータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記撮像部を自動的には移動させない視野非固定モードを有し、
前記駆動部は、前記視野固定モードと前記視野非固定モードとのうちの何れか一方に設定され、前記視野固定モードと前記視野非固定モードとのうちの前記一方から他方へ切替え可能である
医療用マニピュレータ。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記像に基づいて、前記撮像部を移動させる
医療用マニピュレータ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の医療用マニピュレータであって、
前記操作部が出力する前記指示は、前記処置部を移動させる位置および姿勢を表し、
前記判断部は、前記一部移動条件か前記全体移動条件かを判断するときに、前記指示が表す前記位置および姿勢に前記処置部を移動させることで判断し、
前記駆動部は、前記処置部を前記指示が表す前記位置および姿勢に移動させる
医療用マニピュレータ。
【請求項１１】
体内に挿入され、移動操作可能に構成された主可動部と前記主可動部よりも先端側に設けられた先端硬質部とを有する挿入部と、自身の先端部に処置部が設けられたマニピュレータと、前記処置部を前記先端硬質部に対して少なくとも１自由度で移動操作するように構成された補助可動部と、前記先端硬質部に対して移動操作可能であって視野範囲内の像を取得可能に構成された撮像部と、前記処置部を移動させる位置を表す指示を出力するように構成された操作部と、を備える医療用マニピュレータを制御する医療用マニピュレータの制御方法であって、
前記指示を受けたときに、前記指示が表す前記位置に前記処置部を移動させるために前記補助可動部の移動操作を行うだけで足りる一部移動条件か、前記補助可動部および前記主可動部の移動操作の両方を行う必要がある全体移動条件かを判断し、
前記一部移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させることなく前記補助可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させ、
前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記像の一部をなす基準領域内に被検体の対象部位が写るように前記撮像部を移動させる
医療用マニピュレータの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の医療用マニピュレータの制御方法であって、
前記全体移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させた移動量に基づいて、前記撮像部を移動させる
医療用マニピュレータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内に挿入して使用される医療用マニピュレータ、および、その医療用マニピュレータを制御する医療用マニピュレータの制御方法に関する。
本願は、２０１３年１月２８日に、米国に出願された仮出願第６１／７５７，４２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、術者による手技を容易にするために、湾曲動作や移動動作など様々な態様で変形できるマニピュレータを用いた医療処置の研究が行われている。患者の負担を低減させるために、体壁に形成した開口から挿入部を体腔内などに導入して手技を行うことが検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された内視鏡外科手術器具は、内視鏡外科手術用のトラカールと、プロセッサーと、表示装置と、処置具とを含んで構成されている。
【０００４】
トラカールは、体壁を貫通する中空シャフトを有するガイド部材である。中空シャフトの先端部には、連結部材が連結ピンで取付けられている。連結部材は、連結ピン側の本体部と、本体部に摺動自在に挿入されたスライダとを有する入れ子式構造を有している。本体部に対するスライダの突出量を制御することで、連結部材の長さを変化させることができる。スライダの先端部には、連結ピンによって撮像装置（撮像部）が回動自在に取付けられている。撮像装置の出力信号は、プロセッサーに入力される。
【０００５】
モータにより、連結部材が連結ピン回りに回動し、連結部材の伸縮量が制御され、撮像装置が連結ピン回りに回動する。プロセッサーは、撮像装置からの信号を処理する信号処理装置と、連結部材の突出量などを演算する制御回路と、モータを駆動させる駆動回路とを有する。信号処理装置は、中空シャフトが体壁を通る部分の略中心を支点として傾いた場合に、中空シャフトの傾き量を算出する傾き検出部を有している。制御回路は、傾き検出部で算出された傾き量を用いて、中空シャフトを傾ける前後で撮像装置が略同一位置になる連結部材の旋回量と伸縮量を演算する。駆動回路は、連結部材を旋回および伸縮させるとともに、撮像装置を旋回させる。
【０００６】
処置具は、術者などの操作者が操作する操作部から硬質の処置具挿入部が延びていて、トラカールに交換自在に挿入される。処置具挿入部の先端には、一対の把持鉗子などの処置部が設けられている。操作部には、一対の把持鉗子を開閉させるハンドルと、前述のモータを操作するボタンなどの操作デバイスとが設けられている。
【０００７】
このように構成された内視鏡外科手術器具の作用は以下のようになる。操作者は操作デバイスを操作して、中空シャフト、連結部材、および撮像装置を同軸上に配置する。トラカールを通してこれらを体腔内に挿入する。操作者が操作部を操作し、中空シャフトが体壁を支点として傾いた場合には、前述のように制御回路および駆動回路が撮像装置を旋回させる。このため、撮像装置は中空シャフトの傾きの影響をほとんど受けず、表示装置の表示画面上で観察像がほぼ一致した状態を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７０３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した従来の内視鏡外科手術器具では、中空シャフトとともに処置具を傾けた場合に常に撮像装置が旋回する。プロセッサーの制御により表示装置に表示される観察像（画像）が動かないように制御しているが、その制御の精度にも限界がある。すなわち、上述のように制御することで表示装置に表示される観察像が小刻みに振動するように動き、操作者が観察像を認識しにくくなる。
【００１０】
本発明は、処置具を移動させたときに表示装置に表示される画像が移動することを抑制することができる医療用マニピュレータ、および前記医療用マニピュレータの制御方法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】
【００１１】
本発明の第一の態様によれば、医療用マニピュレータは、体内に挿入され、移動操作可能に構成された主可動部と前記主可動部よりも先端側に設けられた先端硬質部とを有する挿入部と、自身の先端部に処置部が設けられたマニピュレータと、前記処置部を前記先端硬質部に対して少なくとも１自由度で移動操作するように構成された補助可動部と、前記先端硬質部に対して移動操作可能であって視野範囲内の像を取得可能に構成された撮像部と、前記処置部を移動させる位置を表す指示を出力するように構成された操作部と、前記像を表示するように構成された表示部と、前記指示を受けたときに前記指示が表す前記位置に前記処置部を移動させるために、前記補助可動部の移動操作を行うだけで足りる一部移動条件か、前記補助可動部および前記主可動部の移動操作の両方を行う必要がある全体移動条件かを判断するように構成された判断部と、前記判断部が判断した前記一部移動条件または前記全体移動条件に基づいて、前記補助可動部、前記主可動部、および前記撮像部を駆動させるように構成された駆動部と、を備える。前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記像の一部をなす基準領域内に被検体の対象部位が写るように前記撮像部を移動させる視野固定モードを有する。
【００１２】
本発明の第二の態様によれば、前記第一の態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記補助可動部は、前記マニピュレータにおける前記処置部よりも基端側に設けられてもよい。前記マニピュレータの基端部は、前記先端硬質部に取り付けられてもよい。
【００１３】
本発明の第三の態様によれば、前記第一の態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記補助可動部は、前記挿入部に設けられてもよい。前記マニピュレータは、前記先端硬質部に形成されたチャンネルに進退可能に挿通されてもよい。
【００１４】
本発明の第四の態様によれば、前記第一から前記第三の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させた移動量に基づいて、前記撮像部を移動させてもよい。
【００１５】
本発明の第五の態様によれば、前記第一から前記第四の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記基準領域の大きさが変更可能であってもよい。
【００１６】
本発明の第六の態様によれば、前記第一から前記第五の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記被検体の対象部位は、操作者により設定可能であってもよい。
【００１７】
本発明の第七の態様によれば、前記第一から前記第六の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記被検体の対象部位は、操作者により確認指示が入力されたときの前記像の中心に写された前記被検体の部分に設定されてもよい。
【００１８】
本発明の第八の態様によれば、前記第一から前記第七の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記撮像部を自動的には移動させない視野非固定モードを有してもよい。前記駆動部は、前記視野固定モードと前記視野非固定モードとのうちの何れか一方に設定され前記視野固定モードと前記視野非固定モードとのうちの前記一方から他方へ切替え可能であってもよい。
【００１９】
本発明の第九の態様によれば、前記第一から前記第八の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記駆動部は、前記判断部が前記全体移動条件であると判断したときに、前記像に基づいて、前記撮像部を移動させてもよい。
【００２０】
本発明の第十の態様によれば、前記第一から前記第九の態様のうちの何れか一態様に係る医療用マニピュレータにおいて、前記操作部が出力する前記指示は、前記処置部を移動させる位置および姿勢を表してもよい。前記判断部は、前記一部移動条件か前記全体移動条件かを判断するときに、前記指示が表す前記位置および姿勢に前記処置部を移動させることで判断してもよい。前記駆動部は、前記処置部を前記指示が表す前記位置および姿勢に移動させてもよい。
【００２１】
本発明の第十一の態様によれば、医療用マニピュレータの制御方法は、体内に挿入され、移動操作可能に構成された主可動部と前記主可動部よりも先端側に設けられた先端硬質部とを有する挿入部と、自身の先端部に処置部が設けられたマニピュレータと、前記処置部を前記先端硬質部に対して少なくとも１自由度で移動操作するように構成された補助可動部と、前記先端硬質部に対して移動操作可能であって視野範囲内の像を取得可能に構成された撮像部と、前記処置部を移動させる位置を表す指示を出力するように構成された操作部と、を備える医療用マニピュレータを制御する制御方法であって、前記指示を受けたときに、前記指示が表す前記位置に前記処置部を移動させるために前記補助可動部の移動操作を行うだけで足りる一部移動条件か、前記補助可動部および前記主可動部の移動操作の両方を行う必要がある全体移動条件かを判断し、前記一部移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させることなく前記補助可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させ、前記全体移動条件であると判断したときに、前記補助可動部および前記主可動部を移動操作させて前記処置部を前記指示が表す前記位置に移動させるとともに、前記像の一部をなす基準領域内に被検体の対象部位が写るように前記撮像部を移動させる。
【００２２】
本発明の第十二の態様によれば、前記第十一の態様に係る医療用マニピュレータの制御方法は、前記全体移動条件であると判断したときに、前記主可動部を移動操作させた移動量に基づいて、前記撮像部を移動させてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
上記した医療用マニピュレータによれば、操作者が操作部を操作して処置具を移動させるときに、表示部に表示される画像が移動することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータを示す全体図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータのブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータのオーバーチューブの先端側の斜視図である。
【図４】対象組織にオーバーチューブの先端面を対向させた状態を示す図である。
【図５】対象組織にオーバーチューブの先端面を対向させたときに表示部に表示される画像の例を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータの処置具の関節部が湾曲した状態を示す図である。
【図７】処置具の関節部が湾曲したときに表示部に表示される画像の例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータで取得された画像における基準領域と対象部位との位置関係を示す図である。
【図９】処置具の関節部および内視鏡が湾曲した状態を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータの内視鏡などをモデル化した図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータの内視鏡などをモデル化したときの内視鏡の湾曲角度を説明する図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータで取得された画像において基準領域に対して対象部位が移動した状態を示す図である。
【図１３】処置具および内視鏡が湾曲したときに表示部に表示される画像の例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータのブロック図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータの変形例において、医療用マニピュレータで取得された画像の基準領域と対象部位との位置関係を示す図である。
【図１６】前記医療用マニピュレータで取得された画像において基準領域に対して対象部位が移動した状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る医療用マニピュレータの変形例におけるオーバーチューブの先端側の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータを、図１から図１３を参照しながら説明する。
【００２６】
図１から図３に示すように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１は、オーバーチューブ（挿入部）１０と、処置具（マニピュレータ）２０と、内視鏡（撮像部）３０と、操作部４０と、表示部５０と、制御装置６０とを備えている。オーバーチューブ１０は、体内に挿入される。処置具２０の基端部は、オーバーチューブ１０の先端に配された先端硬質部１１に取り付けられている。内視鏡３０は、先端硬質部１１に対して移動操作可能に構成されている。操作部４０は、術者などの操作者Ｏが操作し操作指示（指示）を出力する。表示部５０は、内視鏡３０で取得された画像を表示する。制御装置６０は、操作指示に従ってオーバーチューブ１０、処置具２０および内視鏡３０を制御する。
【００２７】
オーバーチューブ１０は、軟性を有している。オーバーチューブ１０は、図３に示すように、前述の先端硬質部１１と、湾曲部（主可動部）１２と、可撓管部１３とを有している。湾曲部１２は、先端硬質部１１よりも基端側に設けられ湾曲操作可能に構成されている。可撓管部１３は、湾曲部１２よりも基端側に設けられ可撓性を有している。
【００２８】
先端硬質部１１は、ステンレス鋼などの金属で円柱状に形成されている。先端硬質部１１の先端面１１ａには、前述の処置具２０の基端部が取付けられている。
【００２９】
湾曲部１２は、公知の構成の機構を用いることができる。湾曲部１２は、図示はしないが、互いに回動可能に接続された複数の節輪をオーバーチューブ１０の軸線Ｃ１方向に並べた状態で備えている。複数の節輪のうちの先端側の節輪には、４本の操作ワイヤの先端部が軸線Ｃ１周りに等角度ごとに接続されている。各操作ワイヤの基端部は、オーバーチューブ１０の基端部に設けられた湾曲モータ１６（図２参照。）にそれぞれ接続されている。操作ワイヤの基端部を湾曲モータ１６で軸線Ｃ１方向に牽引することで、湾曲部１２を、図３に示す軸線Ｃ１に直交する方向Ｘ１および方向Ｘ２に湾曲させることができる。方向Ｘ１および方向Ｘ２は、互いに直交する。このように、湾曲部１２は２自由度を有している。
【００３０】
操作ワイヤの軸線Ｃ１方向の移動量は、牽引量検出センサ１７（図２参照。）で検出される。牽引量検出センサ１７は、検出した移動量を信号に変換して制御装置６０に出力する。
【００３１】
オーバーチューブ１０には、図３に示すように、先端面１１ａに開口を有するとともにオーバーチューブ１０の軸線Ｃ１方向に延びるチャンネル１８が形成されている。
【００３２】
処置具２０は、処置具２０の長手方向に並べられた複数の筒状体２１を備えている。処置具２０は、長手方向に隣り合う筒状体２１同士が関節部（補助可動部）２２で接続されて構成されている。一例として、筒状体２１および関節部２２はセラミックスなどの絶縁性を有す材料で形成されている。関節部２２内には、図２に示すように、角度検出センサ２３と、関節駆動モータ２４とが設けられている。角度検出センサ２３は、隣り合う筒状体２１が関節部２２の軸線Ｃ２（図３参照。）周りになす角度を検出する。角度検出センサ２３は、例えば、エンコーダやポテンショメータなどである。関節駆動モータ２４は、前記角度を調節する。角度検出センサ２３は、検出した角度を信号に変換して制御装置６０に出力する。関節駆動モータ２４は、制御装置６０により駆動される。すなわち、関節駆動モータ２４によりナイフ部２６を回動させることで、ナイフ部２６を先端硬質部１１に対して１自由度で移動操作することができる。
【００３３】
先端側に配置された筒状体２１には、図３に示すように、棒状に形成されたナイフ部（処置部）２６の基端部が固定されている。ナイフ部２６は、ステンレス鋼などの生体適合性を有する金属で形成することができる。
【００３４】
ナイフ部２６の基端部には、筒状体２１および関節部２２内に配された、図２に示す配線２０１の一端部が接続されている。配線２０１の他端部は、高周波電流を出力可能な高周波発生装置２００に接続されている。高周波発生装置２００は、制御装置６０に接続されている。高周波発生装置２００は、制御装置６０の制御にしたがって高周波電流を出力する。
【００３５】
関節駆動モータ２４を駆動することで、ナイフ部２６は、先端硬質部１１に対して軸線Ｃ２周りに回動し、基準平面上に規定される図３に示す範囲Ｒ１内を移動することができる。
【００３６】
本実施形態では、説明の便宜のために処置具２０が１つの関節部２２を備える例を説明している。しかし、処置具２０が備える関節部２２の数に制限はなく、処置具２０が２つ以上の関節部２２を備えてもよい。この場合、マニピュレータは多関節構造を有する。このため、ナイフ部２６を先端硬質部１１に対して２自由度以上で移動操作することができる。処置具２０が、前述の湾曲部１２のように、複数の節輪（コマ）を回動可能に接続することで構成されていてもよい。
【００３７】
内視鏡３０では、詳細には図示しないが、シリコンなどの軟性の材料で外観が円柱状に形成された撮像部本体３１に前述の複数の節輪で構成された多関節構造が内蔵されている。複数の節輪のうちの先端側のものには不図示の操作ワイヤの先端部が接続されている。操作ワイヤの基端部は、図２に示す湾曲モータ３３の駆動軸に接続されている。湾曲モータ３３の駆動軸の回転数は角度検出センサ３４で検出される。角度検出センサ３４で検出した回転数は、制御装置６０に出力される。
【００３８】
撮像部本体３１の先端面３１ａには、ＬＥＤを有する照明ユニット３５と、ＣＣＤなどを有する撮像ユニット３６とが外部に露出した状態で設けられている。
照明ユニット３５は、後述する電源６６から電力を供給されることで、内視鏡３０の前方を照明する。撮像ユニット３６は、内視鏡３０の前方に規定される所定の視野範囲Ｒ３内の画像を取得することができる。撮像ユニット３６は、この画像を信号に変換して制御装置６０に出力する。
【００３９】
内視鏡３０は、オーバーチューブ１０のチャンネル１８に挿通されるとともに、先端部が先端硬質部１１から前方に突出した状態で保持されている。撮像部本体３１における先端硬質部１１から前方に突出した部分にも複数の節輪が内蔵されている。湾曲モータ３３を駆動して操作ワイヤを進退させることで、先端硬質部１１から前方に突出した撮像部本体３１を所望の形状に湾曲させることができる。
【００４０】
操作部４０は、図１および図２に示すように、操作台４１に取付けられた一対の操作アーム４２、４３と、床面Ｆ上に配置されたフットスイッチ４４とを有している。
【００４１】
操作アーム４２、４３は多関節構造を有している。操作アーム４２はオーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲操作するとともに、処置具２０のナイフ部２６の位置および姿勢（向き）を操作するように構成されている。操作アーム４３は内視鏡３０を湾曲操作するように構成されている。操作アーム４２、４３を操作すると、操作指示が制御装置６０に出力される。
【００４２】
操作アーム４２の先端部には、図２に示す操作アームモード切替えレバー４２ａが備えられている。操作アームモード切替えレバー４２ａを操作するごとに、制御装置６０の後述する駆動量計算部６７に操作アームモード切替え信号が出力される。これにより、湾曲部操作モードとナイフ部操作モードとの間で駆動量計算部６７の操作アーム制御モードが交互に切替わる。湾曲部操作モードでは、操作アーム４２で制御される対象がオーバーチューブ１０の湾曲部１２である。ナイフ部操作モードでは、操作アーム４２で制御される対象が処置具２０のナイフ部２６である。
【００４３】
操作アーム４３の先端部には、前述の高周波発生装置２００から高周波電流を出力させるための通電レバー４３ａが備えられている。
【００４４】
フットスイッチ４４は、撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａと、確認スイッチ４４ｂとを備えている。撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａは、後述する駆動量計算部６７の撮像部制御モードを切替えるために用いられる。確認スイッチ４４ｂは、操作者Ｏが確認指示などを入力するために用いられる。撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａを操作するごとに、駆動量計算部６７に撮像部制御モード切替え信号が出力される。これにより、視野固定モードと視野非固定モードとの間で駆動量計算部６７の撮像部制御モードが交互に切替わる。視野固定モードでは、内視鏡３０を自動的に湾曲操作させることがある。視野非固定モードでは、内視鏡３０を自動的に湾曲操作させることがない。
【００４５】
表示部５０は、図１に示すように、操作アーム４２、４３を手で握ったときの操作者Ｏに対向する位置に配置されている。表示部５０は、制御装置６０に接続されている。
【００４６】
制御装置６０は、図２に示すように、判断部６２と、駆動部６３と、位置検出部６４と、表示用画像処理部６５と、電源６６とを有している。判断部６２、駆動部６３、位置検出部６４、および表示用画像処理部６５は、バス６１に接続されている。バス６１には、オーバーチューブ１０の湾曲モータ１６、牽引量検出センサ１７、処置具２０の角度検出センサ２３、関節駆動モータ２４、内視鏡３０の湾曲モータ３３、角度検出センサ３４、撮像ユニット３６、操作部４０の操作アーム４２、４３、操作アームモード切替えレバー４２ａ、通電レバー４３ａ、フットスイッチ４４、および表示部５０がそれぞれ接続されている。
【００４７】
判断部６２、駆動部６３、位置検出部６４、および表示用画像処理部６５は、それぞれが演算素子、メモリー、および制御プログラムなどで構成されている。
以下では、まず位置検出部６４について説明する。
【００４８】
位置検出部６４のメモリーには、操作ワイヤの移動量に対する湾曲部１２の湾曲量を表すテーブル、オーバーチューブ１０の先端硬質部１１の長さ、処置具２０の筒状体２１やナイフ部２６の長さ、内視鏡３０の節輪の長さ、照明ユニット３５に対する視野範囲Ｒ３の向きなどが記憶されている。
【００４９】
位置検出部６４の演算素子は、牽引量検出センサ１７で検出した移動量、およびメモリーに記憶されたテーブルなどに基づいて、湾曲部１２の湾曲量、およびオーバーチューブ１０の先端面１１ａの移動量を算出する。位置検出部６４の演算素子は、処置具２０の角度検出センサ２３で検出された角度、およびメモリーに記憶された各値に基づいて、処置具２０の形状や、オーバーチューブ１０の先端面１１ａに対する処置具２０のナイフ部２６の位置などを算出する。位置検出部６４の演算素子は、内視鏡３０の角度検出センサ３４で検出された角度、およびメモリーに記憶された各値に基づいて、内視鏡３０の形状や、オーバーチューブ１０の先端面１１ａに対する内視鏡３０の先端面３１ａの位置などを算出する。位置検出部６４の演算素子は、先端面３１ａの位置およびメモリーに記憶された各値に基づいて、オーバーチューブ１０の先端面１１ａに対する視野範囲Ｒ３を算出する。
【００５０】
角度検出センサ２３、３４、および位置検出部６４で、ナイフ部２６の位置、内視鏡３０の先端面３１ａの位置を検出する駆動量検出部を構成する。
【００５１】
駆動部６３は、図２に示すように、駆動量計算部６７と、オーバーチューブ駆動部６８と、処置具駆動部６９と、内視鏡駆動部７０とを有している。
【００５２】
駆動量計算部６７は、前述のように操作アーム制御モードについて湾曲部操作モードとナイフ部操作モードとを有している。駆動量計算部６７は、撮像部制御モードについて視野固定モードと視野非固定モードとを有している。
【００５３】
駆動量計算部６７は、操作アーム制御モードが湾曲部操作モードであるときに、操作アーム４２から出力された操作指示をオーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲操作させる指示として認識する。駆動量計算部６７は、操作指示に基づいてオーバーチューブ駆動部６８に駆動すべき湾曲モータ１６と、その湾曲モータ１６の駆動量を表す信号を出力する。
【００５４】
一方で、駆動量計算部６７は、操作アーム制御モードがナイフ部操作モードであるときに、操作アーム４２から出力された操作指示をナイフ部２６を移動させる位置および姿勢を表す指示として認識する。
【００５５】
駆動量計算部６７は、後述するように判断部６２が一部移動条件であると判断したときに、関節駆動モータ２４の駆動量を公知の逆運動学計算などによって算出する。一部移動条件とは、操作指示に基づいてナイフ部２６を移動させる際に、オーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲操作させることなく、処置具２０の関節部２２の回動操作だけで、ナイフ部２６を移動させることができる条件である。駆動量計算部６７は、算出した関節駆動モータ２４の駆動量を表す信号を処置具駆動部６９に出力する。
【００５６】
一方で、全体移動条件であると判断部６２が判断したときに、駆動量計算部６７は関節駆動モータ２４および湾曲モータ１６の駆動量を逆運動学計算によってそれぞれ算出する。全体移動条件とは、操作指示に基づいてナイフ部２６を移動させる際に、処置具２０の関節部２２の回動操作、およびオーバーチューブ１０の湾曲部１２の湾曲操作の両方を行う必要がある条件である。駆動量計算部６７は、処置具駆動部６９および内視鏡駆動部７０に、算出した関節駆動モータ２４および湾曲モータ１６の駆動量を表す信号をそれぞれ出力する。このとき、前述の撮像部制御モードが視野非固定モードであれば内視鏡３０を自動的に湾曲操作させない。撮像部制御モードが視野固定モードであれば条件により内視鏡３０を自動的に湾曲操作させる。
【００５７】
オーバーチューブ駆動部６８、処置具駆動部６９、および内視鏡駆動部７０は、オーバーチューブ１０の湾曲モータ１６、処置具２０の関節駆動モータ２４、内視鏡３０の湾曲モータ３３をそれぞれ駆動させるためのドライバーである。オーバーチューブ駆動部６８、処置具駆動部６９、および内視鏡駆動部７０は、駆動量計算部６７から出力される信号に基づいて湾曲モータ１６、関節駆動モータ２４、湾曲モータ３３をそれぞれ駆動させる。
【００５８】
判断部６２は、駆動量計算部６７の撮像部制御モードが視野固定モードであり、操作アーム制御モードがナイフ部操作モードであるときに、駆動量計算部６７で認識されたナイフ部２６を移動させる位置および姿勢を取得する。判断部６２は、取得した位置および姿勢の指令値にナイフ部２６の位置および姿勢を一致させるようにナイフ部２６を移動させるために、処置具２０の関節部２２の回動操作だけで足りる一部移動条件か、処置具２０の関節部２２の回動操作、およびオーバーチューブ１０の湾曲部１２の湾曲操作の両方を行う必要がある全体移動条件かを逆運動学計算によって判断する。判断部６２は、判断した移動条件を駆動量計算部６７に出力する。すなわち、操作アーム４２の操作量が比較的小さいときなど、先端硬質部１１に対してナイフ部２６を範囲Ｒ１内で移動させる操作指示である場合には、判断部６２は一部移動条件であると判断する。駆動量計算部６７は湾曲部１２を湾曲させることなく、処置具駆動部６９により処置具２０の関節部２２を回動させる。一方で、操作アーム４２の操作量が比較的大きいときなど、先端硬質部１１に対してナイフ部２６を範囲Ｒ１を超えて移動させる操作指示である場合には、判断部６２は全体移動条件であると判断する。駆動量計算部６７は、処置具駆動部６９および内視鏡駆動部７０により処置具２０の関節部２２を回動させるとともにオーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲させる。
【００５９】
表示用画像処理部６５は、撮像ユニット３６から出力された画像信号を、適宜変換して表示部５０に出力する。
【００６０】
電源６６は、外部から入力された電力を、オーバーチューブ１０、処置具２０、内視鏡３０、操作部４０、表示部５０、制御装置６０の判断部６２などに供給する。
【００６１】
次に、以上のように構成された本実施形態に係る医療用マニピュレータ１を用いた手技について、ナイフ部２６を移動させる場合に用いられる医療用マニピュレータ１の制御方法に重点をおいて説明する。以下では、大腸（被検体）の内壁に形成された対象組織を処置する場合を説明するが、ターゲット部位は、これに限定されない。ターゲット部位は、たとえば、食道、胃、十二指腸、小腸、子宮、膀胱などの管腔器官でもよい。
【００６２】
介助者（不図示。）は、図１に示すように、操作部４０が側に配置されている手術台７１上に患者Ｐを寝かせ、消毒、麻酔などの適切な処理を行う。医療用マニピュレータ１を起動すると、電源６６からオーバーチューブ１０、処置具２０、内視鏡３０、操作部４０、表示部５０、制御装置６０の判断部６２などに電力が供給される。
【００６３】
操作者Ｏは、フットスイッチ４４の撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａを操作して、撮像部制御モードを視野非固定モードにする。操作者Ｏは、操作アームモード切替えレバー４２ａを操作して操作アーム制御モードをナイフ部操作モードにする。操作者Ｏは、操作アーム４２を操作して図４に示すように処置具２０を軸線Ｃ１に沿った直線状に変形させる。操作者Ｏは、操作アーム４３を操作して内視鏡３０を軸線Ｃ１に沿った直線状に変形させる。
【００６４】
操作者Ｏは、操作アームモード切替えレバー４２ａを操作して操作アーム制御モードを湾曲部操作モードにする。操作者Ｏは、フットスイッチ４４の撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａを操作して、撮像部制御モードを視野固定モードに切替える。
【００６５】
操作者Ｏは、電源６６から撮像ユニット３６に電力を供給することで内視鏡３０の前方を照明する。操作者Ｏは、操作アーム４２、４３を把持しつつ、撮像ユニット３６で取得された内視鏡３０の前方の画像を表示部５０で確認する。
【００６６】
操作者Ｏは、介助者に指示して患者Ｐの肛門から、図４に示すように、大腸Ｐ１内にオーバーチューブ１０を導入させる。操作者Ｏが、オーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲させるために操作アーム４２を操作すると、操作アーム４２から操作指示が出力される。駆動量計算部６７において、操作アーム制御モードが湾曲部操作モードであるため、操作指示に基づいて湾曲モータ１６が駆動され、湾曲部１２が湾曲する。これにより、オーバーチューブ１０の可撓管部１３に対して、オーバーチューブ１０の先端面１１ａ、および、この先端面１１ａから前方に突出する処置具２０および内視鏡３０の向きが変化する。
【００６７】
操作者Ｏは、大腸Ｐ１内の対象組織Ｐ２にオーバーチューブ１０の先端面１１ａが対向したときに、介助者に指示してオーバーチューブ１０の導入を停止させる。操作者Ｏは、大腸Ｐ１の対象組織Ｐ２と先端面１１ａとの距離が所定の値になるように調節する。このとき、表示部５０には、図５に示すように大腸Ｐ１の対象組織Ｐ２が写し出された画像Ｇ１が表示される。
【００６８】
操作者Ｏは、操作アームモード切替えレバー４２ａを操作して、操作アーム制御モードをナイフ部操作モードに切替える。ここで例えば、操作者Ｏが、前述のように範囲Ｒ１内でナイフ部２６を移動させるという比較的小さな操作量で操作アーム４２を操作すると、操作アーム４２から出力された操作指示は、駆動量計算部６７によりナイフ部２６を移動させる位置および姿勢を表すものとして認識される。
【００６９】
判断部６２は、逆運動学計算により、取得した位置および姿勢の指令値にナイフ部２６の位置および姿勢を一致させるようにナイフ部２６を移動させるために一部移動条件となるか全体移動条件となるかを判断する（移動条件判断工程）。この場合、判断部６２は、操作アーム４２の操作量が比較的小さいことで、一部移動条件である、すなわち、湾曲部１２を湾曲させることなく関節部２２の回動だけで足りると判断する。
【００７０】
判断部６２から一部移動条件である移動条件が出力された駆動部６３の駆動量計算部６７は、処置具駆動部６９により関節駆動モータ２４を駆動させる。駆動量計算部６７は、関節駆動モータ２４により、図６に示すように、湾曲部１２を湾曲操作することなく関節部２２のみを回動させてナイフ部２６を操作指示が表す位置および姿勢に移動させる（一部移動工程）。このとき、内視鏡３０は移動していないため、表示部５０には、図７に示すように、対象組織Ｐ２は全く移動しておらず、対象組織Ｐ２に対して処置具２０が比較的小さく移動した画像Ｇ２が表示される。
【００７１】
一方で、例えば、操作者Ｏが、処置具２０を直線状にした状態から、前述のように範囲Ｒ１を超えてナイフ部２６を移動させるという比較的大きな操作量で操作アーム４２を操作する。この場合、前述の移動条件判断工程において、判断部６２は、操作アーム４２の操作量が比較的大きいことで、全体移動条件である、すなわち、関節部２２の回動操作、およびオーバーチューブ１０の湾曲部１２の湾曲操作の両方をする必要があると判断する。
【００７２】
駆動量計算部６７は、判断部６２が全体移動条件であると判断したときに、撮像ユニット３６が取得する図８に示す画像Ｇ４の一部をなす基準領域Ｇ５の中央部に写された大腸Ｐ１の部分を、自動的に対象部位Ｐ３に設定する。図８においては、画像Ｇ４を構成する各画素Ｇ７を示している。この図８および後述する図１２において、処置具２０は示していない。基準領域Ｇ５は、全体として矩形に構成された９つの画素Ｇ７で構成されている。基準領域Ｇ５は画像Ｇ４の中央部に設定されている。
【００７３】
駆動量計算部６７は、処置具駆動部６９と、オーバーチューブ駆動部６８とにより関節駆動モータ２４を駆動させるとともに湾曲モータ１６を駆動させ、図９に示すように、関節部２２を回動させるとともに湾曲部１２を湾曲させる。これにより、駆動量計算部６７は、ナイフ部２６を操作指示が表す位置および姿勢に移動させる。これと同時に、駆動量計算部６７は、図８に示すように、基準領域Ｇ５内に大腸Ｐ１の対象部位Ｐ３が写るように内視鏡３０を湾曲させる（全体移動工程）。
【００７４】
湾曲部１２を湾曲させると、図９に示すように内視鏡３０における先端面１１ａの近傍の部分も移動する。対象部位Ｐ３に先端面３１ａが対向するように内視鏡３０を湾曲させることで、大腸Ｐ１の対象部位Ｐ３が画像Ｇ４中で写る部分が基準領域Ｇ５外に出ないように画像Ｇ４を調整することができる。本実施形態では、操作ワイヤの移動量は牽引量検出センサ１７で検出されている。操作ワイヤの移動量と湾曲部１２の湾曲量との関係が位置検出部６４に記憶されている。駆動量計算部６７は、これらの移動量およびテーブルから、オーバーチューブ１０の湾曲部１２の湾曲量を算出する。駆動量計算部６７は、対象組織Ｐ２と先端面１１ａとの距離が所定の値になっていることで、画像Ｇ４中で対象部位Ｐ３が基準領域Ｇ５外に出ないように調整することができる。
【００７５】
ここで、内視鏡３０を湾曲させる角度について、図１０に示す医療用マニピュレータ１を簡易化したモデルで説明する。
【００７６】
オーバーチューブ１０の軸線Ｃ１上に、直線状にした内視鏡３０および大腸Ｐ１の対象部位Ｐ３が配置されている。内視鏡３０は、長手方向に隣り合う節輪３０ａ、３０ｂ同士がピン３０ｃで接続されて構成されている。節輪３０ａ、３０ｂは、図１０および図１１において、棒状で表示されている。節輪３０ｂの基端部は、オーバーチューブ１０の先端面１１ａに取り付けられている。すなわち、このモデルでの内視鏡３０は１自由度を有している。
【００７７】
ここで、ピン３０ｃから湾曲部１２の湾曲中心Ｑまでの長さをＬａ、対象部位Ｐ３から湾曲中心Ｑまでの長さをＬｂとする。
【００７８】
対象部位Ｐ３に対して可撓管部１３の位置を固定した状態で、図１１に示すように、湾曲部１２を角度θａだけ湾曲させる。このとき、対象部位Ｐ３からピン３０ｃまでの長さＬｃ、および、対象部位Ｐ３に節輪３０ａの先端が対向するようにピン３０ｃを回動させる角度θｂは、数１、数２の式のようになる。角度θａ、θｂの単位はラジアンである。
【００７９】
【数１】
2016504067.tif 000003
【数２】
2016504067.tif 000004
【００８０】
内視鏡３０を湾曲させずにオーバーチューブ１０の湾曲部１２を湾曲させると、図８に示した画像Ｇ４中において、図１２に示すように対象部位Ｐ３および対象組織Ｐ２が移動する。本実施形態では、操作ワイヤの移動量に基づいて内視鏡３０を湾曲させることで、図８に示すように基準領域Ｇ５の中央部に対象部位Ｐ３を移動させる。
【００８１】
全体移動工程において、関節部２２を回動させ湾曲部１２を湾曲させると同時に内視鏡３０を湾曲させたときに、表示部５０には図１３に示すような画像Ｇ９が表示される。すなわち、対象組織Ｐ２に対して処置具２０が比較的大きく移動しているが、関節部２２などを回動させる前後で画像Ｇ９の中央に写るものは変化していない。
【００８２】
以上により、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１の制御方法が終了する。この後で、操作者Ｏは、必要に応じて操作アーム４３を操作して内視鏡３０を湾曲させ、視野範囲Ｒ３を調節する。操作者Ｏは、通電レバー４３ａを操作して高周波発生装置２００から高周波電流を出力させる。操作者Ｏは、操作アーム４２を操作して対象組織Ｐ２にナイフ部２６を接触させ、対象組織Ｐ２を切開する。
【００８３】
操作アーム制御モードをナイフ部操作モードに切替えたときに内視鏡３０を自動的に湾曲させたくない場合には、撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａを操作して、撮像部制御モードを視野非固定モードに切替える。
【００８４】
操作者Ｏは、処置具２０および内視鏡３０を軸線Ｃ１に沿った直線状に変形させる。操作者Ｏは、介助者に指示して大腸Ｐ１からオーバーチューブ１０を取り出させる。操作者Ｏは、この後で必要な処置をして、一連の手技を終了する。
【００８５】
本実施形態に係る医療用マニピュレータ１、および医療用マニピュレータ１の制御方法によれば、操作部４０を操作してナイフ部２６を範囲Ｒ１内で移動させる場合など、判断部６２が一部移動条件であると判断したときには、オーバーチューブ１０の湾曲部１２は湾曲しないため内視鏡３０は移動しない。一方で、ナイフ部２６を範囲Ｒ１を超えて移動させる場合など、判断部６２が全体移動条件であると判断したときには湾曲部１２は湾曲するが、画像Ｇ４の基準領域Ｇ５内に対象部位Ｐ３が写るように内視鏡３０が湾曲する。
【００８６】
このため、表示部５０に表示される画像の移動を抑制することができる。特に、ナイフ部２６を範囲Ｒ１内で移動させる場合には内視鏡３０は移動しないため、操作者Ｏが表示部５０に表示される画像を認識しやすくすることができる。
【００８７】
牽引量検出センサ１７で検出した操作ワイヤの移動量に基づいて内視鏡３０を湾曲させる。このため、内視鏡３０の向きを調整するために、例えば対象部位Ｐ３の位置を検出する画像処理の計算をすることなく、容易かつ迅速に内視鏡３０の向きを調整することができる。
【００８８】
駆動部６３の駆動量計算部６７は撮像部制御モードについて視野固定モードと視野非固定モードとを有している。駆動量計算部６７は、これらのモードがフットスイッチ４４の撮像部制御モード切替えスイッチ４４ａで切替え可能に構成されている。撮像部制御モードをこのように構成することで、画像を移動させずに処置具２０のナイフ部２６だけ移動させるとき（視野固定モード）と、ナイフ部２６とともに画像を移動させるとき（視野非固定モード）との切替えができる。このため、操作者Ｏの操作性を向上させることができる。
【００８９】
ナイフ部２６の位置だけでなくナイフ部２６の姿勢も制御するため、空間内におけるナイフ部２６の状態をより正確に制御することができる。
【００９０】
本実施形態では、対象部位Ｐ３は、判断部６２が全体移動条件であると判断したときに画像の基準領域Ｇ５の中央部に写された大腸Ｐ１の部分に対して自動的に設定される。しかし、大腸Ｐ１の対象部位Ｐ３は、操作者Ｏが確認スイッチ４４ｂを操作することなどにより設定可能であってもよい。
【００９１】
具体的には、操作者Ｏが確認スイッチ４４ｂを操作して確認指示を入力したときに、画像の中心に写された大腸Ｐ１の部分を対象部位Ｐ３に設定してもよい。これにより、対象部位Ｐ３を容易に設定することができる。対象部位Ｐ３が操作者Ｏにより設定可能であることで、対象部位Ｐ３を、操作者Ｏの意志により詳細に設定することができる。
【００９２】
この変形例では、画像の中心に写された大腸Ｐ１の部分を対象部位Ｐ３に設定したが、対象部位Ｐ３に設定する画像の部分は中心に限ることなく、縁部や隅部などでもよい。
【００９３】
本実施形態では、オーバーチューブ１０のチャンネル１８に内視鏡３０が挿通されている。しかし、オーバーチューブ１０の先端面１１ａに内視鏡３０の基端部を取り付けてもよい。
【００９４】
大腸Ｐ１の対象組織Ｐ２と先端面１１ａとの距離を調整できるように、オーバーチューブ１０の先端硬質部１１に、大腸Ｐ１の対象組織Ｐ２と先端面１１ａとの距離を測定する距離センサを設けてもよい。
【００９５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図９、図１２、図１４から図１６を参照しながら説明する。第２実施形態について、前記第１実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００９６】
図１４に示すように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ２は第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１の各構成に加えて、制御装置６０に対象部位位置補正用画像処理部８１を備えている。
【００９７】
対象部位位置補正用画像処理部８１は、撮像ユニット３６が取得した画像に対して公知の画像処理を施すことで、画像内における対象部位Ｐ３の位置を検出する。例えば、図８に示すように基準領域Ｇ５の中央部に対象部位Ｐ３が配置された状態から、図１２に示すように基準領域Ｇ５の縁部に達するまで対象部位Ｐ３が距離Ｌ１移動したときに内視鏡３０を湾曲させ、図８に示すように基準領域Ｇ５の中央部に対象部位Ｐ３を移動させる。
【００９８】
前述の第１実施形態では、牽引量検出センサ１７で検出した操作ワイヤの移動量に基づいて内視鏡３０を湾曲させている。これに対して、本実施形態では、撮像ユニット３６が取得した画像に基づいて内視鏡３０を湾曲させている。
【００９９】
このように構成された本実施形態に係る医療用マニピュレータ２によれば、操作部４０を操作して処置具２０を移動させるときに、表示部５０に表示される画像の移動を抑制し、操作者Ｏが画像を認識しやすくすることができる。
【０１００】
画像内における対象部位Ｐ３の位置に基づいて内視鏡３０を湾曲させることで、例えば、操作ワイヤが伸びて、メモリーに記憶されたテーブルに表された操作ワイヤの移動量に対する湾曲部１２の湾曲量の関係が変化した場合であっても、対象部位Ｐ３の位置を補正し、基準領域Ｇ５の中央部に対象部位Ｐ３をより正確に移動させることができる。
【０１０１】
オーバーチューブ１０および内視鏡３０の動作が複雑な場合であっても、基準領域Ｇ５の中央部に対象部位Ｐ３を正確に移動させることができる。
【０１０２】
本実施形態では、基準領域Ｇ５の大きさが変更可能であってもよい。すなわち、基準領域Ｇ５は９つの画素Ｇ７で構成されているが、図１５に示す基準領域Ｇ１１は全体として矩形に構成された２５の画素Ｇ７で構成されている。この変形例では、基準領域Ｇ１１の大きさは基準領域Ｇ５の大きさよりも大きく設定されている。基準領域Ｇ１１は画像Ｇ４の中央部に設定されている。
【０１０３】
例えば、図１５に示すように基準領域Ｇ１１の中央部に対象部位Ｐ３が配置された状態から、図１６に示すように基準領域Ｇ１１の縁部に達するまで対象部位Ｐ３が距離Ｌ２移動したときに内視鏡３０を湾曲させ、図１５に示すように基準領域Ｇ１１の中央部に対象部位Ｐ３を移動させる。この場合の距離Ｌ２は、距離Ｌ１よりも長い。すなわち、本変形例では、対象部位Ｐ３が移動し始めてから内視鏡３０が湾曲を開始するまでの時間が、前記実施形態よりも長い。
【０１０４】
このように構成された医療用マニピュレータ２の変形例によれば、基準領域の大きさを調整することで、内視鏡３０が対象部位Ｐ３の移動を追従する精度や、内視鏡３０の動作の安定性を調整することができる。すなわち、基準領域が大きくなるにしたがって、追従する精度は低下するが、動作の安定性は高くなる。
【０１０５】
大腸Ｐ１内の組織の形状や色彩などにより、画像処理がしやすい部分としにくい部分とがある。画像処理のしやすさなどに応じて、基準領域の大きさを設定することが好ましい。
【０１０６】
本変形例では、基準領域Ｇ１１の大きさは基準領域Ｇ５の大きさよりも大きく設定されている。しかし、基準領域Ｇ１１の大きさを基準領域Ｇ５の大きさよりも小さく設定してもよい。基準領域Ｇ５の形状は矩形に限ることなく、円形などでもよい。
【０１０７】
対象部位Ｐ３が基準領域Ｇ５の中央部に配置された状態から基準領域Ｇ５の縁部に達するまで移動したときに内視鏡３０を湾曲させている。しかし、対象部位Ｐ３が基準領域Ｇ５の中央部に配置された状態から、基準領域Ｇ５の外部に移動して基準領域Ｇ５から所定距離離間したときに内視鏡３０を湾曲させてもよい。
【０１０８】
前記第１実施形態および第２実施形態では、医療用マニピュレータ３は図１７に示すように構成されていてもよい。この変形例では、先端硬質部１１の先端面１１ａには凹部１１ｂが形成されている。オーバーチューブ１０には、先端硬質部１１の先端面１１ａに開口するチャンネル９１が形成されている。チャンネル９１は、軸線Ｃ１方向に延びるように形成されている。
【０１０９】
処置具１００は、シリコン樹脂などの軟性の材料で棒状に形成された処置具本体１０１を有している。処置具１００は、第１実施形態の処置具２０のように関節を有していない。処置具本体１０１の先端面には、棒状に形成されたナイフ部２６の基端部が固定されている。
【０１１０】
処置具１００は、オーバーチューブ１０のチャンネル９１に進退可能に挿通されている。チャンネル９１に対する処置具１００の軸線Ｃ１方向の位置は、オーバーチューブ１０に設けられた不図示の処置具進退モータ（補助可動部）により操作することができる。すなわち、処置具進退モータにより処置具１００を進退させることで、ナイフ部２６を先端硬質部１１に対して１自由度で軸線Ｃ１方向に移動操作することができる。本変形例では、先端硬質部１１に対してナイフ部２６が移動できる範囲は、範囲Ｒ５である。
【０１１１】
駆動量計算部６７は、一部移動条件であるか全体移動条件であるかを判断するときに、処置具２０の関節部２２の回動操作でなく、処置具進退モータによる処置具１００の軸線Ｃ１方向の進退操作で判断する。駆動部６３は、処置具２０の関節駆動モータ２４で関節部２２を回動させることに代えて、処置具進退モータを駆動して処置具１００を進退させる。
【０１１２】
内視鏡１１０は円柱状に形成された内視鏡本体１１１の先端側に不図示の撮像ユニットが設けられている。撮像ユニットの視野範囲は視野範囲Ｒ７である。
【０１１３】
内視鏡１１０は先端硬質部１１の凹部１１ｂに配置されている。内視鏡１１０の基端側は、軸部材１１６により先端硬質部１１に対して回動可能に支持されている。内視鏡１１０には、不図示のリンク機構を介して内視鏡移動モータが接続されている。内視鏡移動モータを駆動させることで、先端硬質部１１に対して内視鏡１１０を軸部材１１６周り回動させることができる。
【０１１４】
本変形例では、オーバーチューブ１０は、湾曲部１２の２自由度と自身の軸線Ｃ１方向の進退による１自由度とで、合計で３自由度を有している。本発明の各実施形態に係るオーバーチューブは、少なくとも３自由度を有することが好ましい。処置具１００は軸線Ｃ１方向の進退の１自由度を有している。本発明の各実施形態に係る処置具は少なくとも１自由度を有することが好ましい。内視鏡１１０は軸部材１１６周りの１自由度を有している。本発明の各実施形態に係る内視鏡は少なくとも１自由度を有することが好ましい。
【０１１５】
このように構成された医療用マニピュレータ３であっても、第１実施形態の医療用マニピュレータ１と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
前記第１実施形態および第２実施形態では、ナイフ部２６の位置だけでなくナイフ部２６の姿勢も制御している。しかし、ナイフ部２６の位置だけを制御してもよい。
【０１１７】
駆動量計算部６７は、撮像部制御モードについて視野非固定モードを備えず視野固定モードだけを備えるように構成されてもよい。
【０１１８】
処置具２０の関節部２２内に角度検出センサ２３および関節駆動モータ２４が設けられている。しかし、例えば、先端硬質部１１内などの処置具２０よりも基端側に関節駆動モータ２４を設けるとともにこの関節駆動モータ２４の駆動軸に接続した不図示のワイヤなどで関節部２２を回動させてもよい。隣り合う筒状体２１がなす角度は、エンコーダなどの角度検出センサ２３で関節駆動モータ２４の駆動軸の回転数を検出し、この検出した回転数から前述の角度を算出してもよい。すなわち、角度検出センサ２３は、関節部２２以外に設けられていてもよい。
【０１１９】
処置部はナイフ部２６であるとしたが、処置部の種類はこれに限られない。処置部としては、ナイフ部２６以外にも、把持部、スネア、注射針などを適宜選択して用いることができる。
【０１２０】
主可動部は湾曲操作可能な湾曲部１２であり、補助可動部は軸線Ｃ２周りに回動する関節部２２である。しかし、主可動部および補助可動部の移動態様は適宜選択できるものであり、主可動部や補助可動部が基準線に沿って直線状に移動するものであってもよい。
【０１２１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
上記した医療用マニピュレータによれば、操作者が操作部を操作して処置具を移動させるときに、表示部に表示される画像が移動することを抑制することができる。このため、操作者が容易に画像を認識することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ９    画像
Ｇ５、Ｇ１１    基準領域
１、２、３    医療用マニピュレータ
１０    オーバーチューブ（挿入部）
１１    先端硬質部
１２    湾曲部（主可動部）
１８、９１    チャンネル
２０、１００    処置具（マニピュレータ）
２６    ナイフ部（処置部）
２２    関節部（補助可動部）
３０、１１０    内視鏡（撮像部）
４０    操作部
５０    表示部
６０    制御装置
６２    判断部
６３    駆動部
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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