專利名稱：能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)來自指示輸入部的指示輸入來驅(qū)動(dòng)能動(dòng)機(jī)構(gòu)的能動(dòng)
驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備(ACTIVE DRIVING MEDICAL INSTRUMENT)。
背景技術(shù)：
近年，內(nèi)窺鏡廣泛使用在醫(yī)療領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域中。并且，處理器具 也與內(nèi)窺鏡組合而廣泛使用在醫(yī)療領(lǐng)域中。
在作為這樣的醫(yī)療設(shè)備的例如內(nèi)窺鏡中，從通過手動(dòng)操作使設(shè)置在 插入部前端側(cè)的彎曲部彎曲的內(nèi)窺鏡，到設(shè)有使用電動(dòng)機(jī)來電驅(qū)動(dòng)彎曲 部彎曲的電動(dòng)彎曲能動(dòng)機(jī)構(gòu)而提高了操作性的內(nèi)窺鏡得到了實(shí)用化。
并且，在處理器具中，有一種具有能動(dòng)機(jī)構(gòu)的處理器具，該能動(dòng)機(jī) 構(gòu)通過手邊側(cè)的操作對(duì)作為在處理器具的前端側(cè)等設(shè)有自由轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié) 的能動(dòng)機(jī)構(gòu)的處理部進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)。
例如，在日本特開2007 — 185355號(hào)公報(bào)中公開了一種電動(dòng)彎曲內(nèi)窺鏡。
在該現(xiàn)有例的電動(dòng)彎曲內(nèi)窺鏡中，通過由操作者進(jìn)行的指示輸入部 (或指示操作部)的指示輸入，控制部經(jīng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)作為彎曲 驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過該旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)牽引彎曲金屬線，從而驅(qū)動(dòng) 設(shè)置在插入部上的彎曲部進(jìn)行彎曲。
并且，該現(xiàn)有例采用這樣的結(jié)構(gòu)通過使經(jīng)由作為檢測(cè)彎曲部的彎 曲狀態(tài)的彎曲狀態(tài)檢測(cè)部的例如彎曲金屬線作用于彎曲部的力覺信息即 張力數(shù)據(jù)與作為指示輸入部的操縱桿的指示輸入值重疊，將插入部的狀 態(tài)作為力覺信息反饋給操作者以使其知道。并且，張力數(shù)據(jù)被設(shè)定為針 對(duì)操縱桿的指令的反作用力。
在將插入部等長尺寸部件插入到體腔內(nèi)來使用的內(nèi)窺鏡和處理器具那樣的醫(yī)療設(shè)備(或能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備)的情況下，有時(shí)期望能檢測(cè) 出長尺寸部件的前端側(cè)的能動(dòng)機(jī)構(gòu)碰到體壁等。
然而，在細(xì)的插入部或處理器具的情況下，將力覺傳感器搭載在插 入部等的前端較困難。因此，采用這樣的結(jié)構(gòu)如上述現(xiàn)有例那樣在手 邊側(cè)設(shè)置張力傳感器，通過該張力傳感器測(cè)定使能動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)力， 并反饋該測(cè)定到的驅(qū)動(dòng)力。
然而，在上述現(xiàn)有例的情況下，對(duì)能動(dòng)機(jī)構(gòu)碰到體壁等而產(chǎn)生的外 力的力覺信息，不是與未碰到體壁等、即外力未進(jìn)行作用的情況相分離 地或者區(qū)別地檢測(cè)。即，上述現(xiàn)有例中，與能動(dòng)機(jī)構(gòu)碰到體壁等、未碰 到體壁等沒有關(guān)系，即與外力的有無沒有關(guān)系地進(jìn)行反饋，作為力覺信 息提示給手術(shù)者。
因此，在現(xiàn)有例中，不能計(jì)算并提示針對(duì)由于能動(dòng)機(jī)構(gòu)碰到體壁等 而產(chǎn)生的力，即手術(shù)者期望得知的外力的力覺信息。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其 即使在長尺寸部件的前端側(cè)未搭載力覺傳感器的能動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，也 能計(jì)算作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)上的外力。
本發(fā)明的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備具有
能動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有設(shè)置在長尺寸部件的前端附近的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)， 該能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)根據(jù)所述關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化； 能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部，其電驅(qū)動(dòng)所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)；
位置/姿勢(shì)檢測(cè)部，其設(shè)置在所述長尺寸部件的后端附近，檢測(cè)所述
能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)；
指示輸入部，其用于進(jìn)行所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)的指示輸 入；以及
力計(jì)算部，其根據(jù)來自所述指示輸入部的位置和/或姿勢(shì)的指示輸 入，計(jì)算與有效地作用于所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的外力對(duì)應(yīng)的力，該力是從通過 所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)從所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的指示輸入前的位置和/或姿勢(shì)實(shí)際驅(qū)動(dòng)到由所述指示輸入部所指示輸入的位置和/或姿勢(shì) 的情況下所需要的驅(qū)動(dòng)力，減去通過所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī) 構(gòu)從所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)處于無負(fù)荷狀態(tài)下的指示輸入前的位置和/或姿勢(shì)驅(qū)動(dòng) 到由所述指示輸入部所指示輸入的位置和/或姿勢(shì)的情況下的基于估算的 估算驅(qū)動(dòng)力所得到的力。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的處理器具系統(tǒng)的外觀的立體圖。
圖2是示出實(shí)施例1的處理器具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是示出扭矩與速度的關(guān)系的特性圖。
圖4A是示出實(shí)施例1的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框線圖。
圖4B是示出控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制步驟的流程圖。
圖5是示出實(shí)施例1的變形例的處理器具系統(tǒng)的外觀的立體圖。
圖6是示出實(shí)施例1的變形例中的能動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施例2的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是示出實(shí)施例2的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框線圖。
圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施例3的處理器具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖IO是示出內(nèi)窺鏡的插入部的姿勢(shì)狀態(tài)的圖。
圖11是示出實(shí)施例3的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。 (實(shí)施例1)
圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例1的處理器具系統(tǒng)1由例如與內(nèi)窺鏡9 一起使用的具有能動(dòng)功能的處理器具構(gòu)成。
該處理器具系統(tǒng)1具有作為指示輸入部的主機(jī)部2，其進(jìn)行指示 輸入；主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3，其驅(qū)動(dòng)該主機(jī)部2;處理器具主體4，其進(jìn)行處理； (作為能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部的)從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6，其驅(qū)動(dòng)作為從機(jī)(從動(dòng)裝置) 的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5，該能動(dòng)機(jī)構(gòu)5形成設(shè)置在該處理器具主體4的前端的處理
7部；以及控制裝置7，其控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部3、 6。
該處理器具主體4具有長尺寸的長尺寸部件8及其前端的能動(dòng)機(jī)構(gòu) 5，長尺寸的長尺寸部件8和能動(dòng)機(jī)構(gòu)5被插通(貫穿)于內(nèi)窺鏡9的處 理器具通道內(nèi)。
該內(nèi)窺鏡9具有作為長尺寸部件的插入部10，其插入到體腔內(nèi)； 操作部19，其設(shè)置在該插入部10的后端；以及通用連接線纜20，其從 該操作部19延伸，該通用連接線纜20的端部與未作圖示的光源裝置及 信號(hào)處理裝置連接。
并且，插入部10具有前端部21，其設(shè)置在插入部10的前端；自 由彎曲的彎曲部22，其設(shè)置在該前端部的后端；以及長尺寸的撓性部23， 其從該彎曲部22的后端到達(dá)操作部19的前端。
并且，通過由手術(shù)者進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在操作部19上的彎曲旋鈕24的 操作，彎曲部22朝上下、左右的任意方向彎曲。
并且，在操作部19的前端附近設(shè)有處理器具插入口 25,該處理器 具插入口 25與設(shè)置在插入部10的長度方向上的處理器具通道連通。該 處理器具通道在前端部21設(shè)有開口 。
因此，如圖1所示(將設(shè)有處理器具通道的插入部IO用作引導(dǎo)處理 器具主體4的插入的引導(dǎo)部件)，通過將處理器具主體4從其前端側(cè)插入 到該處理器具插入口 25內(nèi)，使該前端側(cè)從處理器具通道的前端開口突出， 可對(duì)未作圖示的病變部等進(jìn)行治療用的處理。
并且，在本實(shí)施例中，為了提高手術(shù)者的操作性，使用模擬(或類 似)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的形狀和結(jié)構(gòu)的主機(jī)部2來形成手術(shù)者進(jìn)行指示輸入的 指示輸入部。
形成處理部的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5具有作為活動(dòng)部(可動(dòng)部)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由的 多個(gè)關(guān)節(jié)。具體地說，能動(dòng)機(jī)構(gòu)5具有在關(guān)節(jié)軸(轉(zhuǎn)動(dòng)軸)lla、 llb、 llc 上自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的前端杯片和關(guān)節(jié)段(或彎曲段、彎曲臂)11、 11、 11。例如，前端杯片的基端通過關(guān)節(jié)軸lla與鄰接于該前端杯片的關(guān)節(jié)段 11自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，前端杯片繞該關(guān)節(jié)軸lla進(jìn)行開閉。另外，這里進(jìn) 行了簡(jiǎn)化，假定成對(duì)的前端杯片繞關(guān)節(jié)軸lla連動(dòng)地開閉、或者其中一方開閉。
主機(jī)部2形成為模擬該能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的形狀和結(jié)構(gòu)。然而，能動(dòng)機(jī)構(gòu) 5形成得較細(xì)，以使其能插通到處理器具通道內(nèi)，而主機(jī)部2以大于能動(dòng) 機(jī)構(gòu)5的尺寸來形成，以使手術(shù)者用手(手指)容易操作。
主機(jī)部2具有在關(guān)節(jié)軸lla' 、 lib' 、 llc'中自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的前
端杯片和關(guān)節(jié)段ir 、 ir 、 ir ，例如前端杯片的基端通過關(guān)節(jié)軸
lla'與關(guān)節(jié)段ir自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，前端杯片繞該關(guān)節(jié)軸lla'進(jìn)行開 閉。如上所述，假定成對(duì)的前端杯片繞關(guān)節(jié)軸lla'連動(dòng)地開閉、或者其 中一方開閉。
然后，當(dāng)手術(shù)者把持處于操作輸入部側(cè)的主機(jī)部2進(jìn)行了指示輸入
用的操作時(shí)，具體地說是進(jìn)行了使前端杯片和關(guān)節(jié)段ii' 、ir 、ir繞
關(guān)節(jié)軸lla' 、 lib' 、 llc'轉(zhuǎn)動(dòng)來改變各部的位置和/或(或者基于多個(gè) 位置的)姿勢(shì)的操作時(shí)，檢測(cè)出該位置和/或姿勢(shì)的狀態(tài)，控制裝置7控 制驅(qū)動(dòng)部3、 6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以使處理部側(cè)的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5也以處于對(duì)應(yīng)的位 置和/或姿勢(shì)的方式繞關(guān)節(jié)軸lla、 llb、 llc轉(zhuǎn)動(dòng)(彎曲)。
艮P，手術(shù)者把持主機(jī)部2，進(jìn)行將能動(dòng)機(jī)構(gòu)5設(shè)定為期望處理的位 置和/或姿勢(shì)狀態(tài)的操作，從而通過位置和/或姿勢(shì)檢測(cè)單元檢測(cè)出該操 作，控制裝置7驅(qū)動(dòng)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5以使其追蹤該主機(jī)部2的位置和/或姿勢(shì)， 并設(shè)定為相同的位置和/或姿勢(shì)狀態(tài)。
圖2示出該處理器具系統(tǒng)1的概略結(jié)構(gòu)。另外，在圖2中示意性示 出關(guān)節(jié)軸lla llc、 lla' 11c'。
如上所述，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5和主機(jī)部2上分別設(shè)有多個(gè)關(guān)節(jié)軸11a llc、 lla' 11c'。
具體地說，如圖2所示，在使其紙面采用X—Y平面的情況下，能 動(dòng)機(jī)構(gòu)5中的最前端的關(guān)節(jié)軸lla處于垂直于紙面的Z軸向，隨后的關(guān) 節(jié)軸llb處于紙面內(nèi)的Y軸向，隨后的關(guān)節(jié)軸llc處于垂直于紙面的Z 軸向。
主機(jī)部2側(cè)的關(guān)節(jié)軸lla' 11c'的結(jié)構(gòu)也與關(guān)節(jié)軸lla llc的情 況相同。
9并且，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5(的關(guān)節(jié)段ll)內(nèi)分別插通有傳遞繞關(guān)節(jié)軸11a llc轉(zhuǎn)動(dòng)的力的金屬線12a、 12a、 12b、 12b、 12c、 12c。
金屬線12i、 12i (i=a c)的前端被固定在繞關(guān)節(jié)軸lli的前端杯片 或關(guān)節(jié)段11上，其后端架設(shè)固定在從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6內(nèi)的滑輪13i上。
并且，該滑輪13i經(jīng)由未作圖示的齒輪安裝在作為驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng)機(jī) 14i的旋轉(zhuǎn)軸上，在該電動(dòng)機(jī)14i的旋轉(zhuǎn)軸上安裝有作為檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn) 動(dòng)角)的角度傳感器或位置傳感器的例如旋轉(zhuǎn)編碼器(簡(jiǎn)稱為編碼器) 15i。
另外，由多個(gè)位置傳感器檢測(cè)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的姿勢(shì)。因此，編碼器15a 15c形成檢測(cè)位置和/或姿勢(shì)的位置和/或姿勢(shì)檢測(cè)部。構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部的電動(dòng) 機(jī)14i通過分別被施加來自電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器16i的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
并且，在金屬線12i、 12i的例如后端側(cè)安裝有檢測(cè)作用于各金屬線 12i、 12i上的力(具體地說張力)的張力傳感器17i、 17i。另外，不限于 張力傳感器17i的情況，也可以是檢測(cè)電動(dòng)機(jī)14i的扭矩的扭矩傳感器等。
并且，張力傳感器17i的檢測(cè)信號(hào)和編碼器15i的檢測(cè)信號(hào)被輸入到 構(gòu)成控制裝置7的CPU 26。該CPU 26經(jīng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器16i來控制電 動(dòng)機(jī)14i的旋轉(zhuǎn)。
并且，主機(jī)部2的結(jié)構(gòu)與能動(dòng)機(jī)構(gòu)5相同，對(duì)表示主機(jī)部2中的構(gòu) 成要素的標(biāo)號(hào)附上'來表示主機(jī)部2的構(gòu)成要素。然而，關(guān)節(jié)軸lli'在 與(帶有齒輪的)電動(dòng)機(jī)14i'連接的狀態(tài)下，(在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的情況下 不經(jīng)由金屬線12i)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，在圖2中與圖1的情況一樣， 示出在主機(jī)部2側(cè)設(shè)有構(gòu)成主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3的一部分的電動(dòng)機(jī)14i'和編碼 器15i'的狀態(tài)。
在關(guān)節(jié)軸lli'的位置上將主機(jī)部2和主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3分開來表示的情 況下(即，使用與圖2的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5和從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6對(duì)應(yīng)的分開方法來 表示的情況下)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3的結(jié)構(gòu)除了未設(shè)有從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6中的張力 傳感器17i以外，其他相同，對(duì)表示從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6中的構(gòu)成要素的標(biāo)號(hào)附 上'來表示主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3的構(gòu)成要素。與手術(shù)者對(duì)主機(jī)部2的指示輸入操作對(duì)應(yīng)的編碼器15a' 15c'的 檢測(cè)信號(hào)作為位置和/或姿勢(shì)信息而被輸入到構(gòu)成控制裝置7的CPU 26。
艮口，構(gòu)成由手術(shù)者操作的主機(jī)部2的關(guān)節(jié)軸lla' 11c'，其旋轉(zhuǎn) 方向和旋轉(zhuǎn)角(以下定義為轉(zhuǎn)動(dòng)角)由編碼器15a' 15c'檢測(cè)出，該 編碼器輸出信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)被輸入到CPU 26。然后，CPU 26此時(shí)將 該檢測(cè)信號(hào)與來自檢測(cè)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5側(cè)(即構(gòu)成能動(dòng)機(jī)構(gòu))的關(guān)節(jié)軸11a llc的轉(zhuǎn)動(dòng)角的編碼器15a 15c的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較。
然后，CPU26生成從來自編碼器15a' 15c'的檢測(cè)信號(hào)減去編碼 器15a 15c的檢測(cè)信號(hào)后的差值的檢測(cè)信號(hào)，將該差值作為驅(qū)動(dòng)能動(dòng)機(jī) 構(gòu)5的指令值，經(jīng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器16a 16c使前端杯片或關(guān)節(jié)段11繞關(guān) 節(jié)軸11a llc轉(zhuǎn)動(dòng)。
由此，能動(dòng)機(jī)構(gòu)5中的進(jìn)行指示輸入前的位置和/或姿勢(shì)被控制成 追蹤由主機(jī)部2進(jìn)行了指示輸入的位置和/或姿勢(shì)。另外，進(jìn)行指示輸入 前的位置和/或姿勢(shì)也稱為當(dāng)前的位置和/或姿勢(shì)。
在本實(shí)施例中，而且，使前端杯片和關(guān)節(jié)段11繞關(guān)節(jié)軸11a llc 轉(zhuǎn)動(dòng)而作用的力由張力傳感器17a 17c來檢測(cè)，其檢測(cè)信號(hào)也作為力覺 信息(或力信息)被輸入到CPU26。
在該情況下，CPU26具有力計(jì)算部26a的功能，該力計(jì)算部26a根 據(jù)來自張力傳感器17i (i-a c)的基于測(cè)定的檢測(cè)信號(hào)，通過估算計(jì)算 實(shí)際作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片和關(guān)節(jié)段11上的有效外力。另外，可 以取代張力傳感器17i而采用測(cè)定電動(dòng)機(jī)14i的電動(dòng)機(jī)扭矩的電動(dòng)機(jī)扭矩 傳感器。另外，在電動(dòng)機(jī)14i連接有齒輪的情況下，也可以作為帶有齒輪 的電動(dòng)機(jī)來使用。在僅是無齒輪的電動(dòng)機(jī)的情況下也能大致同樣應(yīng)用。
CPU 26利用力計(jì)算部26a的功能，根據(jù)張力傳感器17i等的檢測(cè)信 號(hào)按照以下計(jì)算外力。
在該情況下，從張力傳感器17i等的檢測(cè)信號(hào)取得實(shí)際驅(qū)動(dòng)能動(dòng)機(jī) 構(gòu)5的驅(qū)動(dòng)力，從該驅(qū)動(dòng)力中預(yù)先減去沒有外力作用的無負(fù)荷狀態(tài)的驅(qū) 動(dòng)力(稱為估算驅(qū)動(dòng)力)，計(jì)算出與外力相當(dāng)?shù)牧?。并且，在該情況下， CPU26將用于計(jì)算估算驅(qū)動(dòng)力的信息預(yù)先存儲(chǔ)在作為信息存儲(chǔ)部的例如存儲(chǔ)器27內(nèi)。
張力傳感器17i等是實(shí)際檢測(cè)(測(cè)定)(帶有齒輪的)電動(dòng)機(jī)14i產(chǎn) 生的力Fm的傳感器，在將用于使電動(dòng)機(jī)14i自身動(dòng)作的力設(shè)定為Fpm、 將用于使能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片和關(guān)節(jié)段11在無外力(即無負(fù)荷)的狀 態(tài)下動(dòng)作的力設(shè)定為Fs、以及將與作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片或關(guān)節(jié) 段11上的有效外力相當(dāng)?shù)牧υO(shè)定為Fo的情況下，電動(dòng)機(jī)14i產(chǎn)生的力 Fm為這些力的總和。
即，
Fm=Fpm+Fs+Fo …(1)
然后，如上所述，CPU 26 (的力計(jì)算部26a)通過張力傳感器17i 等取得電動(dòng)機(jī)14i產(chǎn)生的力Fm。
并且，由于手術(shù)者等操作者期望知道與有效外力相當(dāng)?shù)牧o，因而 對(duì)(1)式進(jìn)行變形后如下所示。
Fo=Fm— (Fpm+Fs) …(2)
CPUM (的力計(jì)算部26a)計(jì)算(2)式中的與有效外力相當(dāng)?shù)牧o。 艮P， CPU26通過從成為實(shí)際驅(qū)動(dòng)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5側(cè)所需要的驅(qū)動(dòng)力的力
Fm中減去作為在無外力(即，外力不作用的無負(fù)荷)狀態(tài)下的估算驅(qū)動(dòng)
力的力(Fpm+Fs)，計(jì)算出手術(shù)者期望的與有效外力相當(dāng)?shù)牧o。以下
將該外力記為Fo。
并且，用于使電動(dòng)機(jī)14i自身動(dòng)作的力Fpm使用施加給電動(dòng)機(jī)14i
自身的粘性摩擦力Fpmn和電動(dòng)機(jī)14i的慣性力Fpmi，以下關(guān)系成立，
即
Fpm=Fpmn+Fpmi…(3)
這里，對(duì)(3)式中的粘性摩擦力Fpmn進(jìn)行說明。當(dāng)向無負(fù)荷狀態(tài) 的(帶有齒輪的)電動(dòng)機(jī)14i施加了恒定電壓時(shí)，該電動(dòng)機(jī)14i進(jìn)行恒速 運(yùn)動(dòng)。
通過改變對(duì)電動(dòng)機(jī)14i施加的電壓來測(cè)定電動(dòng)機(jī)14i的扭矩，取得圖 3所示的速度一扭矩曲線。
在實(shí)際控制時(shí)，預(yù)先將該曲線圖的近似式的信息保存在圖2的例如能從CPU 26參照的存儲(chǔ)器27內(nèi)。CPU 26通過計(jì)算該控制狀態(tài)下的與速 度對(duì)應(yīng)的扭矩，能獲得(帶有齒輪的)電動(dòng)機(jī)14i的粘性摩擦力Fpmn的 值。另外，該存儲(chǔ)器27可以構(gòu)成為設(shè)置在CPU26內(nèi)部。
下面對(duì)電動(dòng)機(jī)14i的慣性力Fpmi進(jìn)行說明。將電動(dòng)機(jī)14i的轉(zhuǎn)子慣 性設(shè)為JM，并將齒輪的轉(zhuǎn)子慣性設(shè)為JG。并且，將電動(dòng)機(jī)14i的角加速 度設(shè)為a時(shí)，慣性力Fpmi可根據(jù)下式求出，艮P:
Fpmi=JMXa+JGXa= (JM+JG) Xa…(4) 下面說明(2)式中的右邊的用于使能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的關(guān)節(jié)段11動(dòng)作的 力Fs。
由于該力Fs依賴于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因而個(gè)體差異大的情況 很多。
因此，采用在無負(fù)荷狀態(tài)下能轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角范圍內(nèi)可取的轉(zhuǎn)動(dòng)角， 對(duì)用于成為各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角的狀態(tài)所需要的扭矩(力)預(yù)先進(jìn)行測(cè)量等來求 出該扭矩(力)，能取得使轉(zhuǎn)動(dòng)角和扭矩關(guān)聯(lián)起來的信息。
將這樣通過測(cè)量等所取得的信息存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器27內(nèi)來形成作 為使轉(zhuǎn)動(dòng)角和扭矩關(guān)聯(lián)起來的信息的例如表。在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)控制時(shí)， CPU 26通過參照表，可獲得與要設(shè)定或己設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角對(duì)應(yīng)的扭矩值。 該扭矩值成為用于使能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片或關(guān)節(jié)段11動(dòng)作的力Fs的 值。
并且，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的關(guān)節(jié)軸lli通過金屬線12i的牽引而轉(zhuǎn)動(dòng)并彎 曲的情況下，用于使前端杯片或各關(guān)節(jié)段11繞關(guān)節(jié)軸11a llc轉(zhuǎn)動(dòng)的扭 矩值根據(jù)金屬線12i的彎曲路徑的狀態(tài)而變化。
因此，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5例如具有3個(gè)關(guān)節(jié)軸lla llc的情況下，繞各 關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的扭矩值相互(轉(zhuǎn)動(dòng))影響。因此，可以針對(duì)能取得的全 部轉(zhuǎn)動(dòng)角測(cè)量各關(guān)節(jié)軸的3個(gè)扭矩值來生成例如表。這樣，例如通過測(cè) 量，生成了繞各關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角ei、 62、 03以及用于繞各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 扭矩值Tul、 Tu2、 Tu3的表。
然后，通過將該表存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器27內(nèi)，能夠計(jì)算或估算精度更 良好的力Fs，通過使用該力Fs，能夠根據(jù)(2)式計(jì)算或估算精度更良
13好的力Fo。另外，在圖2中示出將該表作為查閱表(簡(jiǎn)記為LUT) 27a 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器27內(nèi)。
另外，在處理器具主體4被插通在內(nèi)窺鏡9的處理器具通道內(nèi)來使 用的情況下，在內(nèi)窺鏡9的處理器具通道的彎曲狀態(tài)，即插入部10的彎 曲狀態(tài)下，用于使能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的關(guān)節(jié)段11繞關(guān)節(jié)軸動(dòng)作的力Fs的值變 化。
因此，如后所述，可以利用內(nèi)窺鏡9的插入部10的彎曲等的姿勢(shì)信 息來計(jì)算該值Fs (后面在實(shí)施例3中描述)。
這樣，CPU 26 (的力計(jì)算部26a)在計(jì)算出外力Fo時(shí)，將該外力 Fo的信息送到設(shè)置在圖2的控制裝置7的前面板等上的(作為力信息的 提示部的)顯示部28，由該顯示部28顯示外力Fo的值，向手術(shù)者等提 示或通知外力Fo的信息。
并且，CPU 26將與外力Fo對(duì)應(yīng)的例如電流指令值提供給電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)器16j'來使電動(dòng)機(jī)14j'轉(zhuǎn)動(dòng)，以便繞響應(yīng)該外力Fo的主機(jī)部2的關(guān) 節(jié)軸llj'轉(zhuǎn)動(dòng)。通過該電動(dòng)機(jī)"j'的轉(zhuǎn)動(dòng)，與外力Fo對(duì)應(yīng)的力被輸出 到與能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的關(guān)節(jié)段llj對(duì)應(yīng)的主機(jī)部2的關(guān)節(jié)段llj'。
并且，通過對(duì)與能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片或關(guān)節(jié)段llj對(duì)應(yīng)的前端杯 片、關(guān)節(jié)段llj'反饋和作用(驅(qū)動(dòng))的力，手術(shù)者能夠通過正在操作的 手(手指)來知道外力Fo大小及其方向。
該情況下的控制裝置7的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例為圖4A所示的框線圖。
在圖4A所示的控制系統(tǒng)中，將根據(jù)對(duì)成為指示輸入部的主機(jī)部2 的輸入指示而產(chǎn)生的位置的位置信息Xm，減去作為處理部的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5 的位置信息Xs后送到從機(jī)控制部6'。該從機(jī)控制部6'根據(jù)相減后的 位置信息Xm—Xs進(jìn)行能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的位置控制(位置驅(qū)動(dòng))。并且，該位 置信息Xs被送到力計(jì)算部26a'。
實(shí)際作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5上的力Fm的力信息減去力計(jì)算部26a'的力 信息，與外力Fo相當(dāng)?shù)牧π畔⒈凰偷街鳈C(jī)控制部3'，該主機(jī)控制部 3'根據(jù)與該外力Fo相當(dāng)?shù)牧π畔?duì)主機(jī)部2進(jìn)行力控制。
另外，在圖4A中，主機(jī)控制部3'相當(dāng)于這樣的結(jié)構(gòu)，g卩除了包含主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3的功能以外，還包含控制裝置7中的控制主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3 的控制部。并且，從機(jī)控制部6'由這樣的結(jié)構(gòu)表示，即除了包含從機(jī) 驅(qū)動(dòng)部6的功能以外，還包含控制裝置7中的控制從機(jī)控制部6的控制 部。并且，力計(jì)算部26a'對(duì)應(yīng)于通過上述力計(jì)算部26a使用減法計(jì)算出 外力Fo前的力信息((2)式的估算驅(qū)動(dòng)力(Fpm+Fs))的計(jì)算部。
圖4B示出圖4A的控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制步驟。當(dāng)控制系統(tǒng)的動(dòng)作開 始時(shí)，在最初的步驟S1中針對(duì)指示輸入前的當(dāng)前的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的位置信 息Xs，由手術(shù)者從主機(jī)部2進(jìn)行這樣的指示輸入(將能動(dòng)機(jī)構(gòu)5)向成 為目標(biāo)的位置的位置信息Xm進(jìn)行位置驅(qū)動(dòng)。
在步驟S2中，位置信息Xm、 Xs中的減法運(yùn)算值Xm—Xs被輸入 到包含從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6的從機(jī)控制部6'，從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6進(jìn)行能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的 位置控制(位置驅(qū)動(dòng))。即，從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6將指示輸入前的當(dāng)前的位置信 息Xs的位置上的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)到所指示輸入的成為目標(biāo)的位置信息 Xm的位置。
并且，該情況下的位置信息Xs和對(duì)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)(作用) 的情況下的力Fm被輸入到力計(jì)算部26a (26a')。然后，如步驟S3所 示，力計(jì)算部26a根據(jù)上述的(2)式，從相當(dāng)于實(shí)際驅(qū)動(dòng)力的力Fm減 去在無負(fù)荷狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)了能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的估算驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算有效地作用于 能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的外力Fo的力信息。
該力計(jì)算部26a將與計(jì)算出的外力Fo相當(dāng)?shù)牧蛘吲c該外力Fo成 正比的力的信息輸出到主機(jī)控制部3'的主機(jī)驅(qū)動(dòng)部3。
然后，如步驟S4所示，外力Fo或者與其成正比的力的信息被反饋 施加給主機(jī)部2，從而手術(shù)者可知道有效地作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的外力Fo。
并且，盡管在圖4A中未示出，然而如步驟S5所示，力計(jì)算部26a 通過顯示部28顯示(提示)該外力Fo的大小和方向。在步驟S5的處理 后，控制系統(tǒng)回到步驟S1的處理。
CPU 26的力計(jì)算部26a同時(shí)計(jì)算外力Fo的大小及其方向，在該方 向上以外力Fo或與其成正比的力對(duì)主機(jī)部2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行在顯示部 28上顯示外力Fo及其方向的控制。
15在本實(shí)施例的情況下，由于能動(dòng)機(jī)構(gòu)5具有多個(gè)關(guān)節(jié)軸，具體地說 具有3個(gè)關(guān)節(jié)軸11a llc，因而力計(jì)算部26a計(jì)算分別作用于關(guān)節(jié)Ua llc的各關(guān)節(jié)上的外力Fo。然后，對(duì)與關(guān)節(jié)11a llc對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)lla' llc'，以分別計(jì)算出的外力Fo或與該外力Fo成正比的力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
另外，在圖4B中示出了位置驅(qū)動(dòng)的情況，然而由于實(shí)際上能動(dòng)機(jī)構(gòu) 5的位置和姿勢(shì)根據(jù)關(guān)節(jié)11a llc的各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，因而控制系 統(tǒng)還進(jìn)行姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施例，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)5實(shí)際碰到體壁等時(shí)，對(duì)作用于該能動(dòng) 機(jī)構(gòu)5的外力Fo的大小且包含外力Fo的方向在內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，提示給手 術(shù)者，并且通過以外力Fo (或者與其成正比的力)對(duì)手術(shù)者操作的主機(jī) 部2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，手術(shù)者可通過操作的手知道。因此，本實(shí)施例能夠提高 手術(shù)者在體腔內(nèi)操作能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的情況下的操作性。
圖5示出變形例的處理器具系統(tǒng)1B的結(jié)構(gòu)。該處理器具系統(tǒng)1B在 圖1的處理器具系統(tǒng)1中采用了操縱桿裝置31來取代主機(jī)部2和主機(jī)驅(qū) 動(dòng)部3。
該操縱桿裝置31具有與主機(jī)部2對(duì)應(yīng)的操縱桿32;以及未作圖 示的驅(qū)動(dòng)部，其設(shè)置在操縱桿32的基端側(cè)，驅(qū)動(dòng)該操縱桿32以使其傾 斜(傾動(dòng))。
并且，在該處理器具系統(tǒng)1B中，取代圖1的具有開閉的前端杯片的 處理器具主體4而采用了配備能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的處理器具主體34，該能動(dòng)機(jī) 構(gòu)35具有例如L字形狀的前端處理部。
該能動(dòng)機(jī)構(gòu)35具有使多個(gè)關(guān)節(jié)段11、 11、 11自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的2 個(gè)關(guān)節(jié)軸lla、 llb。另外，最后端側(cè)的關(guān)節(jié)段ll的后端與處理器具主體 4的前端連接。
圖6示出能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的更詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
關(guān)節(jié)段11、 11、 11分別通過鉚釘?shù)汝P(guān)節(jié)軸lla、 llb在相互正交的 方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。在關(guān)節(jié)段ll內(nèi)插通、且用于使關(guān)節(jié)軸lla朝一 個(gè)方向(在圖6中為紙面的大致下側(cè))轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬線12a固定在關(guān)節(jié)軸 lla前方的關(guān)節(jié)段11中的切口部。用于使該關(guān)節(jié)軸lla朝相反方向(在圖6中為紙面的大致上側(cè))轉(zhuǎn)動(dòng)的未作圖示的金屬線12a也同樣固定。
并且，同樣用于使關(guān)節(jié)軸llb朝一個(gè)方向(在圖6中為大致垂直于紙面的上側(cè))轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬線12b固定在關(guān)節(jié)軸llb前方的關(guān)節(jié)段11中的切口部。用于使關(guān)節(jié)軸lib朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的未作圖示的金屬線12b也同樣固定。
在該變形例中，例如作為從機(jī)驅(qū)動(dòng)部的圖5所示的電動(dòng)機(jī)箱36，其電動(dòng)機(jī)數(shù)量和編碼器數(shù)量分別從圖2所示的從機(jī)驅(qū)動(dòng)部6中的3個(gè)變?yōu)?個(gè)。并且，電動(dòng)機(jī)箱36的張力傳感器的數(shù)量從圖2所示的6個(gè)變?yōu)?個(gè)。
操縱桿裝置31側(cè)的未作圖示的電動(dòng)機(jī)和編碼器的數(shù)量也與電動(dòng)機(jī)箱36的情況相同。
并且，在本變形例中，操縱桿32的例如上下方向的傾斜(轉(zhuǎn)動(dòng))對(duì)應(yīng)于關(guān)節(jié)軸lla的轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿32的左右方向的傾斜(轉(zhuǎn)動(dòng))對(duì)應(yīng)于關(guān)節(jié)軸llb的轉(zhuǎn)動(dòng)。
然后，當(dāng)手術(shù)者使操縱桿32朝例如上下方向傾斜時(shí)，控制裝置7內(nèi)的CPU根據(jù)作為該傾斜角的位置傳感器的編碼器的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器將能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)段11控制成使其繞關(guān)節(jié)軸lla'轉(zhuǎn)動(dòng)。
其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。本變形例可通過操縱桿32的傾斜操作將能動(dòng)機(jī)構(gòu)35控制成與傾斜操作對(duì)應(yīng)的姿勢(shì)狀態(tài)。
并且，與實(shí)施例1的情況一樣，在能動(dòng)機(jī)構(gòu)35碰到體壁等的情況下，此時(shí)，作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的外力由控制裝置7內(nèi)的力計(jì)算部計(jì)算，在控制裝置7的顯示部顯示，并且該力信息被反饋給操縱桿32，即通過力覺反饋給操縱桿32。
因此，操作操縱桿32的手術(shù)者能知道碰到體壁等而作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的外力Fo的大小及其方向。并且，手術(shù)者還能通過顯示部的顯示知道該外力Fo的大小和方向。因此，可提高在手術(shù)者進(jìn)行處理的情況下的操作性。
(實(shí)施例2)
17下面參照?qǐng)D7和圖8來說明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖7示出本發(fā)明的實(shí)施例2的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)40。在實(shí)施例1中，采用了內(nèi)窺鏡9，手術(shù)者通過對(duì)該內(nèi)窺鏡9進(jìn)行手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲旋鈕24的操作來手動(dòng)地使彎曲部22彎曲。
與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，手術(shù)者通過進(jìn)行使操縱桿裝置41的操縱桿42傾斜的操作(指示輸入)，由此使用驅(qū)動(dòng)部來電(能動(dòng)地)驅(qū)動(dòng)構(gòu)成能動(dòng)機(jī)構(gòu)的彎曲部22'。
該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)40具有電動(dòng)彎曲內(nèi)窺鏡(以下簡(jiǎn)稱為內(nèi)窺鏡)9C;光源裝置48，其將照明光提供給該內(nèi)窺鏡9C;作為信號(hào)處理裝置的視頻處理器49，其針對(duì)該內(nèi)窺鏡9C的攝像元件進(jìn)行信號(hào)處理；以及監(jiān)視器50，其顯示從該視頻處理器49輸出的影像信號(hào)。
并且，與圖1的內(nèi)窺鏡9一樣，該內(nèi)窺鏡9C具有插入部10、操作部19以及通用連接線纜20，插入部10由前端部21、彎曲部22'以及撓性部23構(gòu)成。
并且，在操作部19的前端附近設(shè)有處理器具插入口 25，該處理器具插入口 25與設(shè)置在插入部10的長度方向上的通道30連通。手術(shù)者能夠從該插入口 25插入具有能動(dòng)機(jī)構(gòu)35的處理器具主體34，其中能動(dòng)機(jī)構(gòu)35形成例如圖5的處理器具系統(tǒng)1B。
另外，手術(shù)者也能從插入口 25插通圖1中所說明的處理器具系統(tǒng)1來進(jìn)行處理。并且，手術(shù)者還能從插入口25插通不具有驅(qū)動(dòng)部的未作圖示的處理器具來進(jìn)行處理。
而且，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)40具有操縱桿裝置41，其具有操作針對(duì)彎曲的指示輸入的操縱桿42;電動(dòng)機(jī)箱(或電動(dòng)機(jī)單元)46A，其設(shè)置在例如操作部19內(nèi)，作為驅(qū)動(dòng)本實(shí)施例中的彎曲部22'彎曲的驅(qū)動(dòng)部；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)箱46B，其驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)箱46A內(nèi)的作為動(dòng)力單元(驅(qū)動(dòng)單元)的電動(dòng)機(jī)；以及控制裝置47，其進(jìn)行彎曲部22'的彎曲控制。
與通用連接線纜20的端部的未作圖示的連接器自由插拔地連接的光源裝置48產(chǎn)生照明光，該照明光被提供給內(nèi)窺鏡9C的導(dǎo)光路51，從該導(dǎo)光路51的前端面射出照明光。由該照明光所照明的患部等被攝體通過安裝在觀察窗上的物鏡52而成像在其成像位置上。在該成像位置上配置有電荷耦合元件(簡(jiǎn)記為CCD) 53。該CCD 53經(jīng)由信號(hào)線與視頻處理器49內(nèi)的CCD驅(qū)動(dòng)電路54及影像處理電路55連接。
CCD驅(qū)動(dòng)電路54將CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給CCD 53，并從CCD 53輸出進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換后的攝像信號(hào)。從CCD 53輸出的攝像信號(hào)通過影像處理電路55的信號(hào)處理而被轉(zhuǎn)換成影像信號(hào)。然后，在輸入了該影像信號(hào)的監(jiān)視器50的顯示面上的內(nèi)窺鏡圖像顯示區(qū)域50a內(nèi)，作為內(nèi)窺鏡圖像而顯示成像在CCD 53上的光學(xué)像。
并且，彎曲部22'通過作為關(guān)節(jié)軸(轉(zhuǎn)動(dòng)軸)的鉚釘57與多個(gè)關(guān)節(jié)段或彎曲段56自由轉(zhuǎn)動(dòng)(或彎曲)地連接。另外，在圖7中，簡(jiǎn)化示出僅在垂直于紙面的方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉚釘57，然而實(shí)際上在長度方向鄰接的彎曲段56通過鉚釘57連接成在上下方向和左右方向上交替地自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
并且，在插入部10內(nèi)沿上下方向和左右方向插通的成對(duì)的彎曲金屬線58u、 58d、 581、 58r的前端固定在最前端的彎曲段56或前端部21上，其后端分別通過架設(shè)等固定在操作部19內(nèi)的上下彎曲用滑輪59a和左右彎曲用滑輪59b上。
各滑輪59a、 59b分別經(jīng)由未作圖示的齒輪與作為動(dòng)力單元的電動(dòng)機(jī)61a、 61b的旋轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。在各電動(dòng)機(jī)61a、 61b的旋轉(zhuǎn)軸上分別連接有編碼器62a、 62b，編碼器62a、 62b通過分別檢測(cè)電動(dòng)機(jī)61a、61b的旋轉(zhuǎn)角，從而檢測(cè)出構(gòu)成彎曲部22'的彎曲段56的彎曲角的位置和/或姿勢(shì)。
并且，在滑輪59a、 5%附近的各彎曲金屬線58u、 58d、 581、 58r上，安裝有檢測(cè)作用于各彎曲金屬線上的張力的張力傳感器63a、 63a、63b、 63b。驅(qū)動(dòng)彎曲部22'彎曲的電動(dòng)機(jī)61a、 61b分別與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a、 64b連接，通過從電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a、 64b施加電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
并且，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a、 64b與構(gòu)成控制裝置47的CPU65連接。該CPU 65控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a、 64b的動(dòng)作等彎曲動(dòng)作。
并且，編碼器62a、 62b的檢測(cè)信號(hào)和張力傳感器63a、 63b的檢測(cè)信號(hào)也被輸入到CPU65。
另外，在本實(shí)施例中，設(shè)有檢測(cè)彎曲部22'側(cè)的位置和/或姿勢(shì)信息的作為位置和/或姿勢(shì)傳感器的編碼器62a、 62b，以及檢測(cè)力信息的作為力傳感器的張力傳感器63a、 63b，然而在能夠使用位置和/或姿勢(shì)傳感器計(jì)算力信息的情況下，也可以采用僅設(shè)置位置和/或姿勢(shì)傳感器的結(jié)構(gòu)。
并且，在操縱桿裝置41內(nèi)，在操縱桿42的基端部的沿上下方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐的輥66a上連接有作為動(dòng)力單元的電動(dòng)機(jī)61a'的旋轉(zhuǎn)軸，而且在該電動(dòng)機(jī)61a'的旋轉(zhuǎn)軸上連接有作為位置和/或姿勢(shì)傳感器的編碼器62a'，編碼器62a'檢測(cè)操縱桿42的上下方向的傾斜角(換句話說是電動(dòng)機(jī)61a'的轉(zhuǎn)動(dòng)角)。
同樣，在操縱桿42的基端部的沿左右方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐的輥66b上連接有作為動(dòng)力單元的電動(dòng)機(jī)61b'的旋轉(zhuǎn)軸，而且在該電動(dòng)機(jī)61b'的旋轉(zhuǎn)軸上連接有編碼器62b'，編碼器62b'檢測(cè)操縱桿42的左右方向的傾斜角(換句話說是電動(dòng)機(jī)61b'的轉(zhuǎn)動(dòng)角)。
而且，電動(dòng)機(jī)61a' 、61b'分別與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a' 、 64b'連接，這些電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a' 、 64b'的動(dòng)作由CPU65控制。編碼器62a'、62b'的檢測(cè)信號(hào)被輸入到該CPU65。然后，CPU65按照例如存儲(chǔ)器67內(nèi)的程序進(jìn)行對(duì)彎曲的控制動(dòng)作。
并且，CPU65具有力計(jì)算部65a的功能，該力計(jì)算部65a計(jì)算在彎曲部22'及其前端側(cè)的前端部21碰到體壁等的情況下進(jìn)行作用的外力。該力計(jì)算部65a與實(shí)施例1的情況大致一樣，在使彎曲部22'的彎曲段56繞成為彎曲軸的鉚釘57轉(zhuǎn)動(dòng)(彎曲)的情況下，計(jì)算相當(dāng)于外力的力Fo。
然后，CPU65當(dāng)計(jì)算出相當(dāng)于外力的力Fo時(shí)，使用該力Fo(經(jīng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器64a' 、 64b')對(duì)作為主機(jī)部2的操縱桿42進(jìn)行力控制。
由此，操作操縱桿42的手術(shù)者能知道外力的大小及其方向。另外，與實(shí)施例l的情況一樣，在外力Fo不進(jìn)行作用的無負(fù)荷狀態(tài)下，用于計(jì)
20算估算驅(qū)動(dòng)力的信息通過被表格化等而存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器67內(nèi)。即，該存儲(chǔ)器67形成用于計(jì)算估算驅(qū)動(dòng)力的信息存儲(chǔ)部。
并且，CPU 65通過將計(jì)算出的外力Fo的大小及其方向的信息在設(shè)于控制裝置47的前面板等上的(作為提示部的)顯示部68上進(jìn)行顯示來提示給手術(shù)者，并將該信息輸出到影像處理電路55。然后，在顯示監(jiān)視器50的力信息顯示區(qū)域50b內(nèi)顯示外力Fo的大小和方向。
基于控制裝置47的CPU 65的彎曲的控制動(dòng)作例如圖8所示采用了控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)基本上與圖4A的控制系統(tǒng)相同。
艮P ，將圖4A的主機(jī)部2改讀為操縱桿42，同樣地將主機(jī)控制部3'改讀為作為控制部的操縱桿控制部43'，該操縱桿控制部43'包含操縱桿42的驅(qū)動(dòng)部。并且，將能動(dòng)機(jī)構(gòu)5改讀為彎曲部22'，將從機(jī)控制部6'改讀為作為控制部的彎曲部控制部46'，該彎曲部控制部46'包含彎曲部22'的驅(qū)動(dòng)部，而且將力計(jì)算部26a'改讀為力計(jì)算部65a'，由此控制內(nèi)容與圖4A相同。
然后，由力計(jì)算部65a (或65a')計(jì)算出的外力Fo作為力信息被提供給操縱桿控制部43'，該操縱桿控制部43'以與該力信息對(duì)應(yīng)的力驅(qū)動(dòng)操縱桿42。
本實(shí)施例的動(dòng)作成為將實(shí)施例1中的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5改讀為彎曲部22'或彎曲部22'和前端部21的動(dòng)作。
然后，在本實(shí)施例中，在插入到體腔內(nèi)的插入部10的前端側(cè)碰到體壁等的情況下，計(jì)算并顯示作用于彎曲部22'的外力Fo，并將其反饋給手術(shù)者操作的操縱桿42，以使手術(shù)者等能實(shí)際知道。
因此,本實(shí)施例也能提高在手術(shù)者使用內(nèi)窺鏡9C來進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢査和使用處理器具來進(jìn)行處理時(shí)的操作性。(實(shí)施例3)
下面參照?qǐng)D9至圖11來說明本發(fā)明的實(shí)施例3。圖9示出本發(fā)明的實(shí)施例3的處理器具系統(tǒng)1D的概略結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例3在實(shí)施例1的處理器具系統(tǒng)1中，還利用內(nèi)窺鏡9D的插入部10的(多個(gè)位置的)姿勢(shì)信息來進(jìn)行處理等。該處理器具系統(tǒng)ID除了具有圖1和圖2等所示的結(jié)構(gòu)以外，還具有 計(jì)算內(nèi)窺鏡9D的姿勢(shì)信息的結(jié)構(gòu)。
該內(nèi)窺鏡9D在圖1的內(nèi)窺鏡9中，在插入部10內(nèi)沿其長度方向以 規(guī)定間隔配置有產(chǎn)生磁場(chǎng)的多個(gè)線圈(以下稱為源線圈)71、 71、、 71,這些源線圈71、 71、、 71經(jīng)由通用連接線纜20與插入形狀檢測(cè) 裝置72內(nèi)的源線圈驅(qū)動(dòng)電路73連接。
源線圈驅(qū)動(dòng)電路73向多個(gè)源線圈71、 71、、 71施加交流驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，使各源線圈71的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。
并且，在插入有該內(nèi)窺鏡9D的插入部10的未作圖示的患者的周圍 配置有傳感線圈單元(或天線單元)74，在該傳感線圈單元74內(nèi)配置有 用于檢測(cè)通過各源線圈71產(chǎn)生的磁場(chǎng)的多個(gè)線圈(以下稱為傳感線圈) 75、 75、…、75。
由多個(gè)傳感線圈75、 75、…、75所檢測(cè)的檢測(cè)信號(hào)被輸入到插入形 狀檢測(cè)裝置72內(nèi)的源線圈位置計(jì)算電路76。該源線圈位置計(jì)算電路76 根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的振幅和相位的信息，計(jì)算從各傳感線圈75到源線圈71 的距離，并使用距多個(gè)基準(zhǔn)位置(傳感線圈75的位置)的(多個(gè))距離 的信息來計(jì)算各源線圈71的位置。
由該源線圈位置計(jì)算電路76計(jì)算出的各源線圈71的位置的信息被 輸入到插入形狀計(jì)算電路77，插入形狀計(jì)算電路77通過對(duì)連接各源線圈 71的位置進(jìn)行圖像處理等來生成插入部10的插入形狀的影像信號(hào)，并將 該影像信號(hào)輸出到插入形狀顯示監(jiān)視器78。
然后，在插入形狀顯示監(jiān)視器78的顯示畫面上顯示所計(jì)算出的插入 部10的插入形狀。
并且，由插入形狀計(jì)算電路77計(jì)算出的插入部10的插入形狀的信 息(換句話說是插入部10的姿勢(shì)信息)以規(guī)定周期被發(fā)送到構(gòu)成控制裝 置7D的CPU 26。該控制裝置7D在圖1的控制裝置7中還具有利用內(nèi) 窺鏡9D的插入部10的姿勢(shì)信息的功能。
在該控制裝置7D中的存儲(chǔ)器27內(nèi)，在LUT27a內(nèi)存儲(chǔ)有在實(shí)施例 1中所說明的使能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的前端杯片及關(guān)節(jié)段11繞關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)
22角與扭矩之間的關(guān)系的信息。
然后，在本實(shí)施例中，CPU 26根據(jù)插入部10的姿勢(shì)信息來校正從 UJT27a讀出的扭矩的信息。該校正信息與插入部10的姿勢(shì)信息相關(guān)聯(lián) 地被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器27的LUT 27b內(nèi)。
也可以取代根據(jù)姿勢(shì)信息進(jìn)行校正，而將LUT 27a的轉(zhuǎn)動(dòng)角與扭矩 之間的關(guān)系的信息表格化成與插入部10的姿勢(shì)信息相關(guān)聯(lián)的信息，根據(jù) 轉(zhuǎn)動(dòng)角和插入部10的姿勢(shì)信息計(jì)算對(duì)應(yīng)的扭矩。
圖10所示的插入部10的插入形狀作為姿勢(shì)信息從插入形狀計(jì)算電 路77被輸入到CPU26。
圖10中的最左側(cè)的插入部10表示使彎曲部22且包含其后端在內(nèi)大 幅彎曲的狀態(tài)，中央的圖表示使彎曲部22從其長度方向的中央附近開始 彎曲的狀態(tài)，最右側(cè)的圖表示使插入部10伸直的狀態(tài)。
如圖10所示，施加給在插入部10的處理器具通道內(nèi)插通的處理器 具主體前端的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5上的力Fs根據(jù)插入部10的姿勢(shì)而變化。另外， 在圖10中，為了簡(jiǎn)化，僅在最左側(cè)的圖中用雙點(diǎn)劃線表示在處理器具通 道內(nèi)插通的狀態(tài)下的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5。
在本實(shí)施例中，考慮了插入部10的姿勢(shì)信息來計(jì)算該力Fs。艮卩， CPU 26根據(jù)該姿勢(shì)信息校正與剛指示輸入前的當(dāng)前的轉(zhuǎn)動(dòng)角對(duì)應(yīng)的扭 矩，或者計(jì)算也考慮了姿勢(shì)信息的扭矩。并且，在根據(jù)當(dāng)前的姿勢(shì)信息 驅(qū)動(dòng)到實(shí)際指示的轉(zhuǎn)動(dòng)角的位置或姿勢(shì)的情況下，也校正與該指示的轉(zhuǎn) 動(dòng)角的位置對(duì)應(yīng)的扭矩，或者計(jì)算也考慮了姿勢(shì)信息的扭矩。
另外，在從當(dāng)前的能動(dòng)機(jī)構(gòu)5的位置或姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)到從作為指示輸入 部的主機(jī)部2所指示的位置或姿勢(shì)即目標(biāo)位置或目標(biāo)姿勢(shì)的情況下，在 當(dāng)前的位置與目標(biāo)位置之間的偏差量、或者當(dāng)前的姿勢(shì)與目標(biāo)姿勢(shì)之間 的偏差量小的情況下，也可以僅校正當(dāng)前的位置或姿勢(shì)中的扭矩。
圖11示出本實(shí)施例的控制系統(tǒng)的框線圖。該控制系統(tǒng)在圖4A所示 的控制系統(tǒng)中，內(nèi)窺鏡9D的插入部10的姿勢(shì)信息Xn進(jìn)一步被輸入到 力計(jì)算部26a'，考慮該姿勢(shì)信息Xn來計(jì)算力信息F。
其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例具有與實(shí)施例1相同的作用效果，并且也考慮內(nèi)窺鏡9D的插入部10中的實(shí)際姿勢(shì)來計(jì)算外力，因而 可計(jì)算精度更高的外力。
其他具有與實(shí)施例1相同的效果。
另外，在本實(shí)施例中，設(shè)有檢測(cè)能動(dòng)機(jī)構(gòu)5側(cè)的位置和/或姿勢(shì)信息 的位置和/或姿勢(shì)傳感器以及檢測(cè)力信息的力傳感器，然而在能使用位置 和/或姿勢(shì)傳感器計(jì)算力信息的情況下，也可以構(gòu)成為僅設(shè)置位置和/或姿 勢(shì)傳感器。
并且，取代配備了具有上述的處理器具通道的插入部10的內(nèi)窺鏡，
同樣能應(yīng)用于具有配備能插通處理器具的空心通道的引導(dǎo)部件的功能、 并具有彎曲部的外套管(引導(dǎo)管)的情況，或者應(yīng)用于能插通內(nèi)窺鏡的
插入部的外套管(引導(dǎo)管)的情況。
另外，通過將上述的實(shí)施例等部分地組合等而構(gòu)成的實(shí)施例也屬于 本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，該能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備具有能動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有設(shè)置在長尺寸部件的前端附近的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，該能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)根據(jù)所述關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化；能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部，其電驅(qū)動(dòng)所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)；位置/姿勢(shì)檢測(cè)部，其設(shè)置在所述長尺寸部件的后端附近，檢測(cè)所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)；指示輸入部，其用于進(jìn)行所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和/或姿勢(shì)的指示輸入；以及力計(jì)算部，其根據(jù)來自所述指示輸入部的位置和/或姿勢(shì)的指示輸入，計(jì)算與實(shí)際作用于所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的外力相對(duì)應(yīng)的力，其中與實(shí)際作用于所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的外力相對(duì)應(yīng)的力是從通過所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)從所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的指示輸入前的位置和/或姿勢(shì)實(shí)際驅(qū)動(dòng)到由所述指示輸入部所指示輸入的位置和/或姿勢(shì)的情況下所需要的驅(qū)動(dòng)力，減去通過所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)從所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)處于無負(fù)荷狀態(tài)下的指示輸入前的位置和/或姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)到由所述指示輸入部所指示輸入的位置和/或姿勢(shì)的情況下的基于估算的估算驅(qū)動(dòng)力所得到的力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述 能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備還具有驅(qū)動(dòng)所述指示輸入部的指示輸入部驅(qū)動(dòng)部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，通過 將所述力計(jì)算部計(jì)算出的所述力的信息提供給所述指示輸入部驅(qū)動(dòng)部， 所述指示輸入部驅(qū)動(dòng)部以與所述力成正比的力來驅(qū)動(dòng)所述指示輸入部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述 能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備還具有提示部，所述提示部提示由所述力計(jì)算部計(jì) 算出的所述力的信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備還具有提示部，所述提示部提示由所述力計(jì)算部計(jì) 算出的所述力的大小和所述力的方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，該能 動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備還具有提示部，所述提示部提示由所述力計(jì)算部計(jì)算 出的所述力的大小和所述力的方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述力計(jì)算部具有信息存儲(chǔ)部，該信息存儲(chǔ)部預(yù)先存儲(chǔ)有這樣的信息該信息用于計(jì)算在所述無負(fù)荷狀態(tài)下通過所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī) 構(gòu)從通過所述指示輸入部指示輸入的位置和/或姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)到已指示輸入的 位置和/或姿勢(shì)的情況下的基于估算的所述估算驅(qū)動(dòng)力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述 力計(jì)算部具有信息存儲(chǔ)部，該信息存儲(chǔ)部預(yù)先存儲(chǔ)有這樣的信息該信息用于計(jì)算在所述無負(fù)荷狀態(tài)下通過所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將所述能動(dòng)機(jī) 構(gòu)從通過所述指示輸入部指示輸入的位置和/或姿勢(shì)驅(qū)動(dòng)到已指示輸入的 位置和/或姿勢(shì)的情況下的基于估算的所述估算驅(qū)動(dòng)力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所述 能動(dòng)機(jī)構(gòu)具有彎曲部，該彎曲部是使用自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的多個(gè)關(guān)節(jié)在所 述多個(gè)關(guān)節(jié)的軸向上自由彎曲而形成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述指示輸入部是由傾斜操作自由的操縱桿構(gòu)成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部是使用電動(dòng)機(jī)和連接于該電動(dòng)機(jī)的齒輪構(gòu)成的，或者 是使用電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備是具有自由彎曲的彎曲部的內(nèi)窺鏡，該彎曲部是 通過由所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)設(shè)置在作為所述長尺寸部件的插入部的 前端附近的所述關(guān)節(jié)而使用該關(guān)節(jié)來構(gòu)成的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備是具有自由彎曲的彎曲部的內(nèi)窺鏡，該彎曲部是通過由所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)設(shè)置在作為所述長尺寸部件的插入部的 前端附近的所述關(guān)節(jié)而使用該關(guān)節(jié)來構(gòu)成的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備是由所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述長尺寸 部件的前端附近的所述關(guān)節(jié)的電驅(qū)動(dòng)方式的能動(dòng)處理器具。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備具有處理器具，該處理器具具有所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)， 在將該處理器具插通到設(shè)置在引導(dǎo)該處理器具的插入的引導(dǎo)部件的長度 方向上的空心通道內(nèi)的情況下，所述力計(jì)算部使用所述引導(dǎo)部件的姿勢(shì) 信息來計(jì)算所述力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備具有處理器具，該處理器具具有所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)， 在將該處理器具插通到設(shè)置在引導(dǎo)該處理器具的插入的引導(dǎo)部件的長度 方向上的空心通道內(nèi)的情況下，所述力計(jì)算部使用所述引導(dǎo)部件的姿勢(shì) 信息來計(jì)算所述力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述引導(dǎo)部件由設(shè)有所述空心通道的內(nèi)窺鏡或外套管的插入部來形成，所 述力計(jì)算部使用所述插入部的姿勢(shì)信息來計(jì)算所述力。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述力計(jì)算部具有傳感器，所述傳感器檢測(cè)用于計(jì)算所述力的所述驅(qū)動(dòng)力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述指示輸入部具有模擬所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的形狀的形狀。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，其特征在于，所 述能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部經(jīng)由傳遞驅(qū)動(dòng)力的金屬線來驅(qū)動(dòng)構(gòu)成所述能動(dòng)機(jī)構(gòu)的 所述關(guān)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備，該能動(dòng)驅(qū)動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備具有能動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有設(shè)置在長尺寸部件的前端附近的自由轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)；能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部；位置/姿勢(shì)檢測(cè)部，其檢測(cè)能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置/姿勢(shì)；指示輸入部，其用于進(jìn)行能動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置/姿勢(shì)的指示輸入；以及力計(jì)算部，其根據(jù)位置/姿勢(shì)的指示輸入，計(jì)算與有效地作用于能動(dòng)機(jī)構(gòu)的外力對(duì)應(yīng)的力，該力是從通過能動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部將能動(dòng)機(jī)構(gòu)從指示輸入前的位置/姿勢(shì)實(shí)際驅(qū)動(dòng)到已指示輸入的位置/姿勢(shì)的情況下所需要的驅(qū)動(dòng)力，減去在無負(fù)荷狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)了能動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下的估算驅(qū)動(dòng)力所得到的力。
文檔編號(hào)A61B1/005GK101642364SQ200910164109
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者吉江方史 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社