JPH08215205A - Medical manipulator - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To enable instructing of the position of an insertion hole to a manipulator controller by a handy means in an endoscope surgical operation using a manipulator. CONSTITUTION: A medical manipulator in which an insert body detachable through an insertion hole formed in an organism is driven by remote control to observe or treat a tissue part within the organism includes a positioning jig 2 having a pointer 36 for indicating the position of the insertion hole.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は医療用マニピュレータに
関し、特に、内視鏡用外科手術を行う際に内視鏡や処置
具を把持して移動させるために用いる外科手術支援用の
マニピュレータ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator for medical use, and more particularly to a manipulator device for supporting a surgical operation used for grasping and moving an endoscope or a treatment tool when performing an endoscopic surgical operation. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】最近、内視鏡下で外科手術を行うことが
行われるようになってきた。この内視鏡下外科手術は例
えば腹壁等の体壁に挿入孔を開け、この挿入孔を通じて
内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿入し、体腔内の観
察及び処置を行うものである。このような内視鏡下外科
手術にあたって、患者の体内に導き入れた内視鏡や処置
具の操作は患者の体外に設置したマニピュレータを駆動
して行う。この種の医療用マニピュレータ装置が米国特
許第５，２１７，００３号明細書に開示されている。2. Description of the Related Art Recently, surgical operations have been performed under an endoscope. In this endoscopic surgery, for example, an insertion hole is opened in a body wall such as an abdominal wall, and an endoscope and a treatment tool are percutaneously inserted into the body cavity through the insertion hole to observe and treat the body cavity. Is. In such an endoscopic surgery, the operation of the endoscope and the treatment tool introduced into the patient's body is performed by driving a manipulator installed outside the patient's body. A medical manipulator device of this kind is disclosed in US Pat. No. 5,217,003.

【０００３】また、特開平６−３０８９６号公報は、患
者の体内での内視鏡の動きを操作するための観察用マニ
ピュレータ装置を開示している。さらに、特願平６−１
３１８０９号は着脱自在の観察・処置用の挿入体を有す
る医療用マニピュレータを開示している。上記したマニ
ピュレータはいずれもマニピュレータ制御装置によって
その動きが制御される。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896 discloses an observing manipulator device for manipulating the movement of an endoscope in the body of a patient. Furthermore, Japanese Patent Application No. 6-1
No. 31809 discloses a medical manipulator having a detachable insert for observation and treatment. The movement of each of the above manipulators is controlled by the manipulator control device.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】内視鏡下外科手術で
は、トラカールにより体壁に挿入孔を開け、そのトラカ
ールを通じて体腔内に内視鏡や処置具を挿通する。この
状態で、内視鏡や処置具を操作するため、内視鏡及び処
置具の動きは体壁に開けた挿入孔の位置によって拘束さ
れることになる。これにより、内視鏡及び処置具をマニ
ピュレータ装置によって操作するようにした前記米国特
許第５，２１７，００３号明細書や特開平６−３０８９
６号公報に開示された医療用マニピュレータ装置でも、
内視鏡及び処置具の動きは体壁に開けた挿入孔の位置に
拘束される。In endoscopic surgery, a trocar is used to open an insertion hole in a body wall, and an endoscope or a treatment tool is inserted into a body cavity through the trocar. Since the endoscope and the treatment tool are operated in this state, the movements of the endoscope and the treatment tool are restricted by the position of the insertion hole formed in the body wall. As a result, the endoscope and the treatment tool are operated by the manipulator device in the above-mentioned US Pat. No. 5,217,003 and JP-A-6-3089.
Even in the medical manipulator device disclosed in Japanese Patent No. 6,
The movements of the endoscope and the treatment tool are restricted by the position of the insertion hole formed in the body wall.

【０００５】したがって、マニピュレータによって体腔
内の内視鏡および処置具の位置を制御するためには、挿
入孔の位置情報をその処置作業に先だってマニピュレー
タ制御装置に教示する必要がある。しかし、挿入孔の位
置情報をキーボード操作で入力する作業は面倒であり、
また、挿入孔の位置を入力するために、挿入孔の位置を
検出する別の位置検出手段、例えば磁気や光学的なマー
カを用いた位置センサ、画像処理による位置検出、多関
節マニピュレータを用いた位置センサ等を設けることも
考えられるが、かなり複雑な構成で高価な装置となって
しまう。Therefore, in order to control the positions of the endoscope and the treatment instrument in the body cavity by the manipulator, it is necessary to teach the position information of the insertion hole to the manipulator control device prior to the treatment work. However, inputting the position information of the insertion hole by keyboard operation is troublesome,
Further, in order to input the position of the insertion hole, another position detecting means for detecting the position of the insertion hole, for example, a position sensor using a magnetic or optical marker, position detection by image processing, or an articulated manipulator was used. Providing a position sensor or the like is conceivable, but it will be an expensive device with a considerably complicated configuration.

【０００６】本発明の医療用マニピュレータはこのよう
な課題に着目してなされたものであり、その目的とする
ところは、マニピュレータを用いて内視鏡下外科手術を
行う場合、挿入孔の位置を簡便な手段でマニピュレータ
制御装置に教示することができる医療用マニピュレータ
を提供することにある。The medical manipulator of the present invention has been made by paying attention to such a problem, and its purpose is to determine the position of the insertion hole when performing endoscopic surgery using the manipulator. It is to provide a medical manipulator capable of teaching a manipulator control device by a simple means.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明の医療用マニピュレータは、生体
に形成した挿入孔を介して脱着可能な挿入体を遠隔操作
によって駆動して生体内組織部位の観察または処置を行
う医療用マニピュレータにおいて、前記挿入孔の位置を
指示するポインタを有する位置決め手段を具備する。In order to achieve the above-mentioned object, the medical manipulator of the present invention uses a remote operation to drive a removable insert body through an insertion hole formed in a living body. A medical manipulator for observing or treating a body tissue part includes a positioning means having a pointer for pointing the position of the insertion hole.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。まず、図１乃至図４を参照して本発明の第
１実施例を説明する。図１は第１実施例の構成を示す図
である。本構成は患者の体内で手術操作を行う処置用マ
ニピュレータシステム１と、体内を観察する内視鏡３を
術者の意志に従って操作するための観察用マニピュレー
タシステム２より構成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment. This configuration is composed of a treatment manipulator system 1 for performing a surgical operation inside a patient's body, and an observation manipulator system 2 for operating an endoscope 3 for observing the inside of the body according to the intention of the operator.

【０００９】処置用マニピュレータシステム１は、操作
入力装置４によって術者の手５の位置、姿勢、把持の情
報を読みとり、その位置、姿勢情報に基づき、処置用マ
ニピュレータ制御装置６によって処置用マニピュレータ
７を駆動する。処置用マニピュレータ７の先端処置具１
５は手術台８上に固定された患者９の体内に挿入された
筒状のトラカール１０を通して挿入されており、患部の
処置を行う。The treatment manipulator system 1 reads information on the position, posture, and grip of the operator's hand 5 by the operation input device 4, and the treatment manipulator control device 6 controls the treatment manipulator 7 based on the position and posture information. To drive. Tip treatment instrument 1 of treatment manipulator 7
5 is inserted through a tubular trocar 10 inserted into the body of a patient 9 fixed on an operating table 8 to treat the affected area.

【００１０】また、観察用マニピュレータシステム２で
は、術者は内視鏡像を立体観察するためのＦＭＤ１１
（フェイスマウンテッドディスプレイ）を装着し、術者
の頭の動きをこのＦＭＤ１１に設けられた３次元ディジ
タイザ１２により検出し、得られた位置、姿勢の情報に
基づき観察用マニピュレータ制御装置１３によって、観
察用マニピュレータ１４を駆動して先端の内視鏡３を術
者の見たい方向に向ける。Further, in the manipulator system 2 for observation, the operator has an FMD 11 for stereoscopically observing an endoscopic image.
(Face mounted display) is attached, the movement of the operator's head is detected by the three-dimensional digitizer 12 provided in the FMD 11, and observation is performed by the observation manipulator control device 13 based on the obtained position and orientation information. The manipulator 14 for driving is driven to orient the endoscope 3 at the distal end in the direction desired by the operator.

【００１１】図２に処置用マニピュレータ７の構成を示
す。処置用マニピュレータ７は、円筒座標系に基づいて
上下・回転・進退の動作を行う３軸（Ａ１軸１６（回
転）、Ａ２軸１７（上下）、Ａ３軸１８（進退））のロ
ボットアームおよびＡ３軸１８に対し自在に回転する自
由関節Ａ４軸１９およびＡ４軸１９に対し垂直に回転自
在の自由関節２０（Ａ５軸）と、先端処置具１５を動作
させる挿入体２２および挿入体２２を自由関節２０（Ａ
５軸）に対し垂直に回転させるホルダ２１（Ａ６軸）よ
りなる。FIG. 2 shows the configuration of the manipulator 7 for treatment. The treatment manipulator 7 is a robot arm of three axes (A1 axis 16 (rotation), A2 axis 17 (up and down), A3 axis 18 (advance and retreat)) and A3 that perform vertical movement, rotation, and forward / backward movement based on a cylindrical coordinate system. A free joint A4 axis 19 that freely rotates with respect to the axis 18 and a free joint 20 (A5 axis) that is freely rotatable perpendicular to the A4 axis 19, and an insert 22 and an insert 22 that operate the distal treatment instrument 15 are free joints. 20 (A
It is composed of a holder 21 (A6 axis) that is rotated perpendicularly to (5 axes).

【００１２】なお、観察用マニピュレータ２の挿入体２
３については、先端処置具１５の代わりに内視鏡３が設
けられている以外は処置用マニピュレータ７と同様の構
成である。The insert 2 of the manipulator 2 for observation
3 has the same configuration as the treatment manipulator 7 except that the endoscope 3 is provided instead of the distal treatment instrument 15.

【００１３】図３に体内操作時の処置用マニピュレータ
７の状態を示す。挿入体２２は、トラカール１０を通し
て体内に挿入される。体内への挿入孔の位置Ｐ0 ２４は
固定点であると考えることができる。エンドエフェクタ
部２５の位置Ｐｅ２６は、湾曲部５７の付け根で規定さ
れ、操作入力装置４により位置決められる。処置用マニ
ピュレータ制御装置６は、操作入力装置４によって指示
された位置Ｐｅ２６に位置決めするために、Ｐｅ２６と
Ｐ0 ２４の位置と挿入基準長ｌ２７（位置Ｐｅ２６と挿
入体取付位置２８への距離）より挿入体取付部の位置Ｐ
ｍ２８を算出しＡ１軸１６、Ａ２軸１７、Ａ３軸１８を
駆動する。このためには、挿入孔の位置Ｐ0 ２４を知る
必要がある。FIG. 3 shows the state of the treatment manipulator 7 during internal operation. The insert 22 is inserted into the body through the trocar 10. The position P0 24 of the insertion hole into the body can be considered to be a fixed point. The position Pe26 of the end effector section 25 is defined by the base of the bending section 57, and is positioned by the operation input device 4. The manipulator control device 6 for treatment inserts from the position of Pe26 and P0 24 and the insertion reference length 127 (the distance between the position Pe26 and the attachment body mounting position 28) in order to position it at the position Pe26 designated by the operation input device 4. Body mounting position P
m28 is calculated and the A1 axis 16, A2 axis 17, and A3 axis 18 are driven. For this purpose, it is necessary to know the position P0 24 of the insertion hole.

【００１４】図４に挿入孔の位置Ｐ0 ２４を知るための
位置決め手段である位置決め治具２９を示す。位置決め
治具２９は、挿入体２２の代わりにホルダ２１に挿入で
き、ネジ部５６を締め付けナット３０で締めることで、
着脱自在にホルダ２１に固定できる。位置決め治具２９
はＡ４軸１９の自由回転を止め、常に定まった位置に位
置決めするための、Ａ３軸１８に設けられた穴３２に嵌
合する回転止め３１を有し、またＡ５軸２０の自由回転
を止め、水平に保持できるための水平板３３および挿入
孔の位置２４を指示するための、パイプ３４及び先端部
３５からなるポインタ３６を有している。FIG. 4 shows a positioning jig 29 which is a positioning means for knowing the position P0 24 of the insertion hole. The positioning jig 29 can be inserted into the holder 21 instead of the insert 22, and by tightening the screw portion 56 with the tightening nut 30,
It can be detachably fixed to the holder 21. Positioning jig 29
Has a rotation stopper 31 for stopping the free rotation of the A4 shaft 19 and always positioning it at a fixed position, which is fitted into a hole 32 provided in the A3 shaft 18, and also stops the free rotation of the A5 shaft 20. It has a horizontal plate 33 capable of being held horizontally and a pointer 36 composed of a pipe 34 and a tip portion 35 for indicating the position 24 of the insertion hole.

【００１５】以下に上記した構成の作用を述べる。本実
施例では挿入孔の位置Ｐ0 ２４を検出するためには以下
の通り操作する。まず、処置用マニピュレータ７の挿入
体２２を取り外し、代わりに位置決め治具２９をホルダ
２１に挿入し、締め付けナット３０によって固定する。
位置決め治具２９により、Ａ４軸１９およびＡ５軸２０
の回転は定まった位置に固定されるため、位置決め治具
２９の先端部３５の位置は、Ａ１軸１６、Ａ２軸１７、
Ａ３軸１８の駆動量によって一意的に定まる。この状態
で、操作入力装置４を用いてＡ１軸１６、Ａ２軸１７、
Ａ３軸１８を駆動し、位置決め治具２９の先端部３５を
挿入孔の位置Ｐ0 ２４に位置決めし、処置用マニピュレ
ータ制御装置６に挿入孔Ｐ0 ２４の位置を記憶させる。The operation of the above configuration will be described below. In this embodiment, the following operation is performed to detect the position P0 24 of the insertion hole. First, the insertion body 22 of the treatment manipulator 7 is removed, and the positioning jig 29 is inserted into the holder 21 instead and fixed by the tightening nut 30.
A4 axis 19 and A5 axis 20 by the positioning jig 29
Is fixed at a fixed position, the position of the tip end portion 35 of the positioning jig 29 is set to A1 axis 16, A2 axis 17,
It is uniquely determined by the driving amount of the A3 axis 18. In this state, using the operation input device 4, the A1 axis 16, the A2 axis 17,
The A3 axis 18 is driven to position the tip end portion 35 of the positioning jig 29 at the insertion hole position P0 24, and the treatment manipulator control device 6 stores the position of the insertion hole P0 24.

【００１６】このときの位置決め治具２９の操作手段と
しては、操作入力装置４以外の手段、例えば、ジョイス
ティックやカーソル入力、３次元マウスなどを別途設け
ることもできる。As a means for operating the positioning jig 29 at this time, means other than the operation input device 4, for example, a joystick, a cursor input, a three-dimensional mouse or the like may be separately provided.

【００１７】挿入孔の位置Ｐ0 ２４を記憶させた後、位
置決め治具２９をホルダ２１より脱着し、代わりに挿入
体２２を装着する。挿入孔の位置Ｐ0 ２４が既知である
ので、操作入力装置４により入力されたエンドエフェク
タ部２５の位置Ｐｅ２６に対して挿入体取付位置Ｐｍ２
８を算出できる。位置Ｐｍ２８に位置決めするようにＡ
１軸１６、Ａ２軸１７、Ａ３軸１８を動作させること
で、エンドエフェクタ部２５はＰｅ２６に位置決めされ
る。After memorizing the position P0 24 of the insertion hole, the positioning jig 29 is detached from the holder 21, and the insert 22 is attached instead. Since the position P0 24 of the insertion hole is known, the insertion member mounting position Pm2 is set with respect to the position Pe26 of the end effector unit 25 input by the operation input device 4.
8 can be calculated. A to position at position Pm28
By operating the 1-axis 16, the A2-axis 17, and the A3-axis 18, the end effector portion 25 is positioned at Pe 26.

【００１８】以上、処置用マニピュレータ７を中心に説
明を行ったが、エンドエフェクタ部２５が、先端処置具
１５から内視鏡３に置き換えられ、操作入力装置４が３
次元ディジタイザ１２に置き換えられる点を除けば、観
察用マニピュレータ１４についても全く同様である。Although the description has been made above centering on the treatment manipulator 7, the end effector section 25 is replaced with the endoscope 3 from the distal treatment instrument 15, and the operation input device 4 is changed to 3.
The same applies to the observation manipulator 14 except that it is replaced with the dimensional digitizer 12.

【００１９】上記した第１実施例によれば、内視鏡下外
科手術において術者の見たい方向を観察することがで
き、また処置具の操作性を向上させることができる。内
視鏡下外科手術で用いられるこのような医療用マニピュ
レータを操作するためには、内視鏡または処置具の挿入
孔の位置Ｐ0 ２４を検出する必要があるが、本実施例に
示されるような位置決め治具２９を用いることで、挿入
孔の位置検出のための、磁気や光学的なマーカを用いた
位置センサ、画像処理による位置検出、多関節マニピュ
レータを用いた位置センサなどの別途機器が不要にな
る。According to the first embodiment described above, the operator can observe the desired direction in endoscopic surgery, and the operability of the treatment tool can be improved. In order to operate such a medical manipulator used in endoscopic surgery, it is necessary to detect the position P0 24 of the insertion hole of the endoscope or the treatment tool, but as shown in this embodiment. By using the simple positioning jig 29, a separate device such as a position sensor using a magnetic or optical marker for detecting the position of the insertion hole, a position detection by image processing, and a position sensor using an articulated manipulator can be provided. It becomes unnecessary.

【００２０】また、本実施例では、位置決め治具２９が
挿入孔の位置検出手段と自由関節Ａ４軸１９、Ａ５軸２
０の拘束手段を兼ねるので使用時のマニピュレータへの
着脱操作が簡単になる。Further, in this embodiment, the positioning jig 29 is used as the insertion hole position detecting means and the free joints A4 axis 19 and A5 axis 2.
Since it also serves as a 0 restraint means, the attachment / detachment operation to / from the manipulator at the time of use becomes easy.

【００２１】以下に、図５〜図７を参照して本発明の第
２実施例を説明する。まず、図５を参照して第２実施例
の構成を説明する。第２実施例では第１実施例の図２に
示されるＡ４’軸１９およびＡ５軸２０の代わりに駆動
手段を有する関節、Ａ４軸３７およびＡ５軸３８が設け
られている。本実施例においては、関節が受動的に動か
ないため、図３に示される挿入孔の位置Ｐ0 ２４を挿入
体２２が通るように、Ａ１軸１６，Ａ２軸１７，Ａ３軸
１８，Ａ４’軸３７，Ａ５’軸３８を制御しなければ、
挿入孔２４付近の皮膚や近傍組織に強い力がかかり、損
傷を与える可能性がある。A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, instead of the A4 ′ shaft 19 and the A5 shaft 20 shown in FIG. 2 of the first embodiment, a joint having a driving means, an A4 shaft 37 and an A5 shaft 38 are provided. In this embodiment, since the joint does not move passively, the A1 axis 16, the A2 axis 17, the A3 axis 18, and the A4 'axis are arranged so that the insert 22 passes through the position P0 24 of the insertion hole shown in FIG. 37, if you do not control the A5 'axis 38,
A strong force is applied to the skin near the insertion hole 24 or nearby tissues, which may cause damage.

【００２２】図６に本実施例における位置決め治具３９
を示す。本実施例では、Ａ４’軸３７およびＡ５’軸３
８が駆動手段を有するため、位置決め治具３９は固定用
ネジ４０及びパイプ３４および先端部３５よりなるポイ
ンタ３６で構成される。第１実施例と同様、挿入体２２
を脱着し、代わりに位置決め治具３９を締め付けナット
３０によってホルダ２１に取り付ける。操作入力装置４
（観察用マニピュレータの場合は３Ｄディジタイザ１
２）を用いてマニピュレータ７を操作し、ポインタ先端
部３５を挿入孔の位置Ｐ0 ２４を指示するように制御
し、マニピュレータ制御装置６に挿入点を記憶させる。
また、基準挿入長ｌ’４２（挿入体取付位置２８とポイ
ンタ先端部３５との間の距離）を調整するために、パイ
プ３４の取付位置をパイプ取付ネジ４１により可変でき
る構造になっている。FIG. 6 shows a positioning jig 39 in this embodiment.
Indicates. In this embodiment, the A4 ′ axis 37 and the A5 ′ axis 3
Since 8 has a driving means, the positioning jig 39 is composed of a fixing screw 40, a pipe 34, and a pointer 36 including a tip portion 35. Like the first embodiment, the insert 22
Is attached and detached, and the positioning jig 39 is attached to the holder 21 by the tightening nut 30 instead. Operation input device 4
(3D digitizer 1 for observation manipulators)
2) is used to operate the manipulator 7 to control the pointer tip portion 35 to indicate the position P 0 24 of the insertion hole, and the manipulator control device 6 to store the insertion point.
Further, in order to adjust the reference insertion length l'42 (the distance between the insertion body mounting position 28 and the pointer tip portion 35), the mounting position of the pipe 34 can be changed by the pipe mounting screw 41.

【００２３】図７には異なった種類の挿入体を示す。挿
入体Ａ４３は先端処置具１５を有し、挿入体Ｂ４４は内
視鏡３を有している。挿入体Ｂ４４の挿入基準長ｌB ４
６は、挿入体Ａ４３の挿入基準長ｌA ４５に対して長
い。パイプ３４の取付位置を挿入体の挿入基準長に対応
して、ｌ’A ４７、ｌ’B ４８と可変することで、位置
決め治具３９の挿入基準長ｌ’を挿入体の基準挿入長ｌ
と同じ長さとして扱うことができる。FIG. 7 shows different types of inserts. The insert A43 has the distal treatment tool 15, and the insert B44 has the endoscope 3. Insertion standard length of insert B44 LB 4
6 is longer than the insertion reference length 1A 45 of the insert A43. By changing the mounting position of the pipe 34 to l'A 47, l'B 48 corresponding to the insertion reference length of the insert, the insertion reference length l'of the positioning jig 39 is changed to the reference insertion length l of the insert.
Can be treated as the same length as.

【００２４】上記した第２実施例によれば、Ａ４’軸３
７，Ａ５’軸３８に駆動手段があるため、患者の呼吸や
術中の動き、気腹の状態の変化などにより、挿入孔の位
置Ｐ0 ２４が若干変化しても、マニピュレータのエンド
エフェクタ部２５の位置決めに影響しない。また本実施
例では、ポインタ先端部３５と挿入体取付位置Ｐｍ２８
の間の長さを可変できるため、挿入孔回りの機器などと
マニピュレータや治具が干渉して操作がしにくい場合に
も位置教示が容易となる。According to the second embodiment described above, the A4 'shaft 3
7. Since there is a driving means on the A5 'axis 38, even if the position P0 24 of the insertion hole slightly changes due to the patient's breathing, intraoperative movement, changes in pneumoperitoneum, etc., the end effector portion 25 of the manipulator is changed. Does not affect positioning. Further, in this embodiment, the pointer tip portion 35 and the insert body mounting position Pm28
Since the length of the space between the manipulator and the jig around the insertion hole may interfere with the manipulator or the jig, it is easy to teach the position.

【００２５】また、位置決め治具の挿入基準長ｌ’４２
と挿入体の挿入基準長ｌ２７が同じ長さになるように設
定した場合，位置決め治具の挿入基準長ｌ’４２に対し
て特別な定数を設定する必要がなくなる。この結果、一
つの位置決め治具３９を複数の挿入体、マニピュレータ
に用いることができる。Further, the insertion reference length l'42 of the positioning jig
When the insertion reference length 127 of the insert body is set to be the same, it is not necessary to set a special constant for the insertion reference length l'42 of the positioning jig. As a result, one positioning jig 39 can be used for a plurality of insert bodies and manipulators.

【００２６】以下に図８を参照して本発明の第３実施例
を説明する。第３実施例では第１実施例の図２に示され
るＡ３軸１８に、位置決め治具４９の締め付けネジ５１
により脱着機構５０を設けている。位置決め治具４９は
パイプ３４およびポインタ先端部３５より構成されてい
る。本実施例では、挿入体２２を装着したままで、処置
用マニピュレータ７および位置決め治具４９を用いて挿
入孔の位置Ｐ0 ２４を指示できる。A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the third embodiment, the tightening screw 51 of the positioning jig 49 is attached to the A3 shaft 18 shown in FIG. 2 of the first embodiment.
Therefore, the detaching mechanism 50 is provided. The positioning jig 49 is composed of a pipe 34 and a pointer tip portion 35. In the present embodiment, the position P0 24 of the insertion hole can be designated using the treatment manipulator 7 and the positioning jig 49 while the insert 22 is still attached.

【００２７】上記した第３実施例によれば、術中に***
の変化などにより、挿入孔の位置Ｐ0 ２４が変化し、新
たに教示する必要がある場合にも、挿入体２２を抜去す
ることなく教示できるという効果を有する。According to the above-mentioned third embodiment, even if the position P0 24 of the insertion hole changes due to a change in the body position during the operation, and it is necessary to teach anew, the insert 22 is not removed. It has the effect of being able to teach.

【００２８】以下に図９、図１０を参照して本発明の第
４実施例を説明する。第４実施例では第３実施例のパイ
プ３４の先端にあるポインタ先端部３５の代わりに、２
台のレーザ６９、７０が設けられている。２本のレーザ
光線の交点７１を指示点とし、挿入孔の位置Ｐ0 ２４と
光線の交点７１が一致するように処置用マニピュレータ
７を操作し、挿入孔の位置Ｐ0 ２４を教示する。A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. In the fourth embodiment, instead of the pointer tip portion 35 at the tip of the pipe 34 of the third embodiment, 2 is used.
The lasers 69 and 70 of the table are provided. The treatment manipulator 7 is operated so that the intersection point 71 of the two laser beams is an instruction point and the intersection point 71 of the insertion hole coincides with the intersection point 71 of the rays, and the position P0 24 of the insertion hole is taught.

【００２９】また、図１０に示すように一台のレーザ６
９が回転可能な台５８に取り付けられており、２本のレ
ーザ光線のなす角度５２がネジ５３とバネ５４から構成
される角度可変機構５５により変更できるようになって
いる。これによってレーザ光線の交点の位置７１も可変
されるため、第２実施例における位置決め治具の挿入基
準長ｌ’４２を可変した場合と同様の効果が得られる。Further, as shown in FIG. 10, one laser 6
9 is attached to a rotatable base 58, and an angle 52 formed by two laser beams can be changed by an angle changing mechanism 55 including a screw 53 and a spring 54. As a result, the position 71 of the intersection of the laser beams is also changed, so that the same effect as when the insertion reference length l'42 of the positioning jig in the second embodiment is changed is obtained.

【００３０】上記した実施例によれば、生体と非接触で
挿入孔の位置を教示できるので、術中に***の変化等に
より挿入孔の位置が変化した場合、また挿入孔まわりの
機器などと干渉して操作がしにくい場合にも容易に挿入
孔の位置を教示することができる。According to the above-described embodiment, since the position of the insertion hole can be taught without contacting the living body, when the position of the insertion hole changes during the operation due to a change in the body position or the like, it interferes with devices around the insertion hole. Even if it is difficult to operate, the position of the insertion hole can be easily taught.

【００３１】以下に上記した実施例の付加的説明を行な
う。体腔内の観察、処置のために内視鏡等の手術器械を
体腔内に挿入可能な手術用マニピュレータが知られてい
る。すなわち、腹壁等の体壁に挿入孔を開け、この挿入
孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿入する
ことにより体腔内で様々な処置を行なう内視鏡下手術が
従来から行なわれており、こうした術式は大きな切開を
要しない低侵襲なものとして胆のう摘出手術や肺の一部
を摘出除去する手術等で広く行なわれている。An additional description of the above embodiment will be given below. 2. Description of the Related Art There is known a manipulator for surgery in which a surgical instrument such as an endoscope can be inserted into a body cavity for observation and treatment inside the body cavity. In other words, the conventional endoscopic surgery is to perform various treatments in a body cavity by opening an insertion hole in a body wall such as an abdominal wall and inserting an endoscope or a treatment instrument into the body cavity through the insertion hole. Such a surgical procedure is widely performed as a minimally invasive procedure that does not require a large incision, such as a cholecystectomy and a surgery to remove a part of the lung.

【００３２】内視鏡下手術では、一般的に体壁に第１の
挿入孔を開け内視鏡を体腔内に挿入し、それを第１の術
者が保持し術野を確保する。そして、第２、第３の挿入
口を体壁に開け、鉗子等手術器具を体腔内に挿入し第２
の術者が手術を行う。In endoscopic surgery, generally, a first insertion hole is opened in the body wall and the endoscope is inserted into the body cavity, and the first operator holds it to secure the operative field. Then, the second and third insertion openings are opened in the body wall, and a surgical instrument such as forceps is inserted into the body cavity and the second
The surgeon performs surgery.

【００３３】このように内視鏡下手術では一般の開腹手
術では不要な内視鏡を保持する術者が必要である。そこ
で、特願平４−２２１５７１号は、内視鏡を保持する術
者がいなくとも術野を確保できるように、内視鏡装置を
保持するスコープホルダーを開示している。As described above, in endoscopic surgery, an operator who holds an endoscope which is unnecessary in general laparotomy is required. Therefore, Japanese Patent Application No. 4-221571 discloses a scope holder that holds the endoscope device so that the operative field can be secured even if there is no operator who holds the endoscope.

【００３４】このようなスコープホルダーを電動化し術
者が直接操作できるようにすることは内視鏡下手術の省
力化を進める上で望ましい。しかし、体腔内に挿入され
た内視鏡は挿入孔において拘束されている。これを生体
に無理な力が加わらないようにマニュピュレータを動作
させる必要がある。It is desirable to electrify such a scope holder so that the operator can directly operate it in order to save labor in endoscopic surgery. However, the endoscope inserted into the body cavity is restrained at the insertion hole. It is necessary to operate the manipulator so that unreasonable force is not applied to the living body.

【００３５】特開平６−３０８９６号公報は内視鏡装置
等を保持し、電動で動作可能なマニュピュレータを開示
している。ここでは、内視鏡を体腔内に挿入する挿入孔
とマニュピュレータ先端に取り付けられた電動可動装置
の動作中心を位置させることにより、内視鏡を動作させ
た場合でも、内視鏡を挿入した生体に無理な力が加わら
ない構造になっている。Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-30896 discloses a manipulator that holds an endoscope device and the like and can be operated electrically. Here, by positioning the insertion hole for inserting the endoscope into the body cavity and the operation center of the electric movable device attached to the tip of the manipulator, the endoscope is inserted even when the endoscope is operated. It has a structure that does not apply excessive force to the living body.

【００３６】しかし、上記した特開平６−３０８９６号
公報に開示されたマニュピュレータでは、マニュピュレ
ータ先端に取り付けられた可動装置が大きくなってしま
い操作性を低下させてしまう。また、挿入孔と可動装置
の動作中心の位置合わせを行う方法については何等記述
していない。However, in the manipulator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-30896, the movable device attached to the tip of the manipulator becomes large and the operability is deteriorated. Further, it does not describe any method for aligning the insertion hole and the operation center of the movable device.

【００３７】以下にこのような問題点を解決して、内視
鏡の動きを拘束する拘束点を決定させる操作を正確に短
時間で行えるようにし、手術用マニピュレータの操作を
容易に行える手術用マニピュレータについて述べる。In order to solve the above problems, the operation for determining the restriction point for restricting the movement of the endoscope can be accurately performed in a short time, and the operation of the surgical manipulator can be easily performed. The manipulator will be described.

【００３８】図１１〜図１６は第１の実施例を示し、手
術器械を体腔内に挿入し、体内の観察およびまたは処置
を行う手術用マニピュレータにおいて、マスターマニピ
ュレータを操作することにより、スレーブマニピュレー
タを動作させる場合に、スレーブマニピュレータの手術
器械の挿入部が、体壁の挿入孔に対し無理な力が働かな
いように、マスターマニピュレータの位置および姿勢と
スレーブマニピュレータの位置および姿勢を対応させる
ように構成したものである。11 to 16 show the first embodiment, in which a slave manipulator is operated by operating a master manipulator in a surgical manipulator for inserting a surgical instrument into a body cavity and observing and / or treating the inside of the body. When operating, the slave manipulator's surgical instrument's insertion part is configured to match the position and orientation of the master manipulator with the position and orientation of the slave manipulator so that excessive force is not applied to the insertion hole in the body wall. It was done.

【００３９】すなわち、図１１に示すように、手術用マ
ニピュレータにおいて、マニピュレータとしてのスレー
ブマニピュレータ１０１は、その先端部を患者の体壁ａ
の挿入孔ｂを介して体腔ｃ内に挿入する挿入部１０２を
有した手術器械１０３と、この手術器械１０３を支持す
るための直動および回転の自由度を有する複数の軸を有
するロボット１０４から構成されている。挿入部１０２
の先端部には３次元（立体）スコープ１０５と、一対の
処置具１０６，１０７とを備えている。３次元（立体）
スコープ１０５の先端部および一対の処置具１０６，１
０７は、それぞれ多自由度にて湾曲可能となっている。That is, as shown in FIG. 11, in the manipulator for surgery, the slave manipulator 101 as a manipulator has its distal end portion a body wall a of the patient.
From a surgical instrument 103 having an insertion portion 102 to be inserted into the body cavity c through the insertion hole b of the same, and a robot 104 having a plurality of axes having linear and rotational degrees of freedom for supporting the surgical instrument 103 It is configured. Insertion part 102
The tip part of is equipped with a three-dimensional (three-dimensional) scope 105 and a pair of treatment tools 106 and 107. Three-dimensional (three-dimensional)
The distal end of the scope 105 and the pair of treatment tools 106, 1
No. 07 can be bent with multiple degrees of freedom.

【００４０】一方、操作手順としては、多関節構造を有
する操作手段としてのマスターマニピュレータ１１１が
あり、そのマスターマニピュレータ１１１の先端部に
は、ＨＭＤ（ヘッドマウンティッドディスプレー）１１
２と、一対の処置具操作用操作アーム１１３，１１４が
設けられている。On the other hand, as an operation procedure, there is a master manipulator 111 as an operation means having a multi-joint structure, and an HMD (head mounted display) 11 is provided at the tip of the master manipulator 111.
2 and a pair of treatment tool operating arms 113 and 114 are provided.

【００４１】スレーブマニピュレータ１０１およびマス
ターマニピュレータ１１１は、制御装置１２１に接続さ
れており、マスターマニピュレータ１１１の先端部の位
置がスレープマニピュレータ１０１の位置に対応し、ま
た、ＨＭＤ１１２の回転部の位置が３次元（立体）スコ
ープ１０５の湾曲角に対応し、さらに、処置操作用操作
アーム１１３，１１４が処置具１０６，１０７の位置に
対応して動作するよう制御される。The slave manipulator 101 and the master manipulator 111 are connected to the control device 121. The position of the tip end of the master manipulator 111 corresponds to the position of the slap manipulator 101, and the position of the rotating part of the HMD 112 is 3. It is controlled so as to correspond to the bending angle of the three-dimensional (three-dimensional) scope 105 and further operate the treatment operation operation arms 113 and 114 in accordance with the positions of the treatment tools 106 and 107.

【００４２】なお、スレーブマニピュレータ１０１の軸
には、アクチュエータ（図示しない）とその回転位置を
検出するエンコーダ１１８および減速機（図示しない）
が設けてある。また、マスターマニピュレータ１１１の
関節部、ＨＭＤ１１２の回転部および処置操作用アーム
の関節部には、エンコーダ１２０が設けられている。The axis of the slave manipulator 101 has an actuator (not shown), an encoder 118 for detecting its rotational position, and a speed reducer (not shown).
Is provided. An encoder 120 is provided at the joint portion of the master manipulator 111, the rotating portion of the HMD 112, and the joint portion of the treatment operation arm.

【００４３】なお、図１１においては、内視鏡としての
３次元（立体）スコープ１０５と処置具１６７を一体と
する挿入部を示しているが、内視鏡だけ、あるいは、処
置具だけの構成でも構わない。また、内視鏡としては、
先端部に湾曲機構を有する実施例を示しているが、硬性
鏡でも構わない。以上の構成について、リンク機構をわ
かりやすく示した図を図１３に示す。Although FIG. 11 shows the insertion portion in which the three-dimensional (three-dimensional) scope 105 as an endoscope and the treatment instrument 167 are integrated, only the endoscope or only the treatment instrument is configured. But it doesn't matter. Also, as an endoscope,
Although an embodiment having a bending mechanism at the tip is shown, a rigid endoscope may be used. FIG. 13 is a diagram showing the link mechanism in the above configuration in an easy-to-understand manner.

【００４４】図１２は、手術用マニピュレータの動作を
制御するシステムの構造を示す。すなわち、スレーブマ
ニピュレータ１０１と、スレーブマニピュレータ１０１
を制御する制御装置１２１と、操作手段１２２および操
作スイッチ１２４が設けられている。制御装置１２１に
は、ＭＰＵ１２５と、アクチュエータ駆動回路１２０お
よび入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２７を備えて
おり、それぞれ操作手段１２２と、スレーブマニピュレ
ータ１０１および操作スイッチ１２４が接続されてい
る。FIG. 12 shows the structure of the system for controlling the operation of the surgical manipulator. That is, the slave manipulator 101 and the slave manipulator 101
A control device 121 for controlling the, a manipulation means 122 and a manipulation switch 124 are provided. The control device 121 includes an MPU 125, an actuator drive circuit 120, and an input / output interface (I / F) 127, and the operating unit 122, the slave manipulator 101, and an operating switch 124 are connected to each.

【００４５】次に、前述のように構成された手術用マニ
ピュレータの作用について説明する。前記構成におい
て、体壁ａの挿入孔ｂに無理な力が作用しないように、
ポイントロックという動作を行わせる。本手術用マニピ
ュレータにおいては、マスターマニピュレータ１１１を
操作者が操作して、スレーブマニピュレータ１０１を動
作させるが、この時、マスターマニピュレータ１１１の
動きに追従してスレーブマニピュレータ１０１が動作し
てしまうため、例えば、術者が誤ってマスターマニピュ
レータ１１１を操作した場合、患者の体腔ｃ内に挿入さ
れている手術器械１０３が挿入孔ｂによって動きを拘束
されているにもかかわらず、スレーブ動作を行なうこと
による挿入孔ｂへの無理な力をかけるということが生じ
る。Next, the operation of the surgical manipulator configured as described above will be described. In the above configuration, in order not to apply an unreasonable force to the insertion hole b of the body wall a,
The operation called point lock is performed. In this surgical manipulator, the operator operates the master manipulator 111 to operate the slave manipulator 101, but at this time, since the slave manipulator 101 operates following the movement of the master manipulator 111, for example, When the operator mistakenly operates the master manipulator 111, the insertion hole by performing the slave operation even though the operation instrument 103 inserted into the body cavity c of the patient is restrained in movement by the insertion hole b. It happens that an unreasonable force is applied to b.

【００４６】そこで、手術器械１０３が挿入孔ｂを支点
として動作するような制御を行わせるように、スレーブ
マニピュレータ１０１の動作を制限することによって前
述した問題点を解決することができる。ここでは、この
前記動作制限のことを、ポイントロックということにす
る。Therefore, the above-mentioned problems can be solved by limiting the operation of the slave manipulator 101 so that the surgical instrument 103 can be controlled to operate with the insertion hole b as a fulcrum. Here, this operation restriction will be referred to as a point lock.

【００４７】ポイントロックによる動作制限方法を説明
すると、図１４（ａ）は、スレーブマニピュレータ１０
１の挿入部１０２の先端部１２８を示し、同図（ｂ）
は、マスターマニピュレータ１１１の先端部１２９を示
す。The operation limiting method by the point lock will be described. FIG. 14A shows the slave manipulator 10.
1 shows the distal end portion 128 of the insertion portion 102 of FIG.
Shows the tip 129 of the master manipulator 111.

【００４８】マスタースレーブモードのマスターマニピ
ュレータ１１１とスレーブマニピュレータ１０１との動
作関係は、マスターマニピュレータ１１１の先端部１２
９の座標系の相対移動量をスレーブマニピュレータ１０
１の先端部１２８の座標系に反映させて動作を行わせて
いる。The operation relationship between the master manipulator 111 and the slave manipulator 101 in the master-slave mode is as follows.
The relative movement amount of the coordinate system 9 is the slave manipulator 10
The coordinate system of the tip portion 128 of No. 1 is reflected in the operation.

【００４９】初めに、図１４（ｂ）に示すように、マス
ターマニピュレータ１１１の先端部１２９のＴＣＰ（ツ
ール先端点）の状態をＴＣＰｍ１３０とし、図１４
（ａ）に示したスレーブマニピュレータ１０１の先端部
１２８のＴＣＰの状態をＴＣＰｓ１３１とする。First, as shown in FIG. 14B, the state of TCP (tool tip point) of the tip portion 129 of the master manipulator 111 is defined as TCPm130, and FIG.
The TCP state of the tip portion 128 of the slave manipulator 101 shown in (a) is TCPs 131.

【００５０】前記マスターマニピュレータ１１１のＴＣ
Ｐを求め、スレーブマニピュレータ１０１のＴＣＰを求
めてスレーブを動作させる処理は、まずマスターマニピ
ュレータ１１１の各軸に配置されたエンコーダからの移
動量から関節変数を求め、ＴＣＰの位置・姿勢を求める
順座標変換処理を行う。これによって、マスターマニピ
ュレータ１１１のＴＣＰが求まる。その後、その求めた
ＴＣＰの値からスレーブマニピュレータ１０１の各軸の
制御量を求めるための逆座標変換を行わせる処理からな
っている。TC of the master manipulator 111
In the process of obtaining P, obtaining the TCP of the slave manipulator 101, and operating the slave, first, the joint variables are obtained from the movement amount from the encoders arranged on each axis of the master manipulator 111, and the forward coordinates for obtaining the position / orientation of the TCP are obtained. Perform conversion processing. With this, the TCP of the master manipulator 111 is obtained. After that, it is configured to perform inverse coordinate transformation for obtaining the control amount of each axis of the slave manipulator 101 from the obtained TCP value.

【００５１】前記状態から、図１４（ｂ）に示すよう
に、術者がマスターマニピュレータ１１１の先端部１２
９のＴＣＰｍ１３０の位置・姿勢をＴＣＰｍ１３２の状
態に移動させたとする。この時、ＴＣＰｍ１３０からＴ
ＣＰｍ１３２へ移動した位置・姿勢を示すベクトルをＡ
とする。また、同時に、マスターマニピュレータ１１１
の先端部１２９を図の様にθ回転させたとする。From the above-mentioned state, as shown in FIG. 14B, the operator manipulates the tip portion 12 of the master manipulator 111.
It is assumed that the position / orientation of TCPm 130 of No. 9 is moved to the state of TCPm 132. At this time, TCPm130 to T
The vector indicating the position / orientation moved to CPm132 is A
And At the same time, the master manipulator 111
It is assumed that the tip portion 129 of is rotated by θ as shown in the figure.

【００５２】制御装置１２１は、マスターマニピュレー
タ１１１の位置相対関係（同次座標変換行列Ａ）と同一
になるように、図１４（ａ）に示した同次座標変換行列
Ａ′（図１４（ａ）中のＴＣＰｓ１３１からＴＣＰｓ１
３３を結んだベクトル）の算出を行う。同時に、ＴＣＰ
ｓ１３１とポイントロック位置１３４とを結んだ線分を
Ｏ軸と定義し、ポイントロック位置１３４とＴＣＰｓ１
３３との結んだ線分をＰ軸と定義する。またＯ軸とＰ軸
とをなす角α、前記Ｏ軸とＰ軸の２直線が作る平面に垂
直なベクトルＱの算出を行う。The control device 121 sets the homogeneous coordinate transformation matrix A '(FIG. 14 (a) shown in FIG. 14 (a) so that the positional relation (the homogeneous coordinate transformation matrix A) of the master manipulator 111 is the same. ) TCPs 131 to TCPs 1
33) is calculated. At the same time, TCP
The line segment connecting s131 and the point lock position 134 is defined as the O axis, and the point lock position 134 and TCPs1 are defined.
The line segment connected to 33 is defined as the P-axis. Further, the angle α forming the O axis and the P axis and the vector Q perpendicular to the plane formed by the two straight lines of the O axis and the P axis are calculated.

【００５３】スレーブマニピュレータ１０１の先端部１
２８をマスターマニピュレータ１１１の先端部１２９に
追従させるため、スレーブマニピュレータ１０１の先端
部１２８のＴＣＰｓ１３１からＴＣＰｓ１３３に移動さ
せるが、この時、スレーブマニピュレータ１０１の先端
部１２８の軸がポイントロック位置１３４を通るという
条件にしなければならないので、スレーブマニピュレー
タ１０１の先端部１２８をＴＣＰｓ１３３へ移動させる
と同時に、前記求めたＯ軸とＰ軸のなす角α分だけＱベ
クトル回りに回転させながら移動させる。Tip portion 1 of slave manipulator 101
In order to make 28 follow the tip 129 of the master manipulator 111, it moves from TCPs 131 of the tip 128 of the slave manipulator 101 to TCPs 133. At this time, the axis of the tip 128 of the slave manipulator 101 passes through the point lock position 134. Since the condition must be satisfied, the tip end portion 128 of the slave manipulator 101 is moved to the TCPs 133, and at the same time, the tip end portion 128 of the slave manipulator 101 is moved while being rotated around the Q vector by the angle α formed by the O-axis and the P-axis obtained above.

【００５４】また、マスターマニピュレータ１１１の先
端部１２９を図１４（ｂ）中θ回転させているので、ス
レーブマニピュレータ１０１の先端部１２８の軸（Ｐ
軸）に対してθ回転させるようにする。Since the tip portion 129 of the master manipulator 111 is rotated by θ in FIG. 14B, the axis (P of the tip portion 128 of the slave manipulator 101 (P
Rotate θ about the axis.

【００５５】以上の動作を制御装置１２１内において、
一定時間毎に計算を行っている。この計算の繰り返しに
よって、実時間でのポイントロック動作付きマスタース
レーブモードが実現される。The above operation is performed in the control device 121.
Calculation is performed at regular intervals. By repeating this calculation, the master-slave mode with a point lock operation in real time is realized.

【００５６】さて、以上は、スレーブマニピュレータ１
０１を患者体腔内に挿入した後の場合の説明であるが、
スレーブマニピュレータ１０１を挿入孔ｂに挿入する
際、あるいは、抜去する際に生じる特異点の対策につい
て示す。The above is the slave manipulator 1
In the case of inserting 01 into the body cavity of the patient,
A countermeasure against a singular point that occurs when the slave manipulator 101 is inserted into or removed from the insertion hole b will be described.

【００５７】スレーブマニピュレータ１０１の先端部１
２８を挿入する際に生じる特異点とは、挿入孔ｂの位置
とスレーブマニピュレータ１０１のＴＣＰとが一致した
場合に、位置は求まっているが、挿入する姿勢が無数に
存在するため、ロボット１０４の姿勢を決定することが
できなくなることである。また、挿入孔ｂの位置とスレ
ーブマニピュレータ１０１のＴＣＰが一致しない場合で
も、近傍においては演算精度の問題を生じるため、姿勢
決定ができないこともある。Tip part 1 of slave manipulator 101
The singular point generated when inserting 28 is the position obtained when the position of the insertion hole b and the TCP of the slave manipulator 101 match, but since there are innumerable postures to insert, the robot 104 has It is not possible to determine the posture. Further, even when the position of the insertion hole b and the TCP of the slave manipulator 101 do not coincide with each other, there is a problem in calculation accuracy in the vicinity, so that the posture cannot be determined in some cases.

【００５８】そこで、スレーブマニピュレータ１０１の
先端部１２８のＴＣＰと挿入孔ｂが一致する部分におい
て、姿勢に関しては、挿入してきた姿勢を決定すること
で、この問題を解決している。Therefore, with respect to the posture at the portion where the TCP of the tip end portion 128 of the slave manipulator 101 and the insertion hole b coincide with each other, this posture is solved by determining the inserted posture.

【００５９】ただし、どの部分から前記示した以前の姿
勢を採用するかを予め決めておく必要があるので、挿入
孔ｂの近傍にある一定範囲の不感帯を設けることによっ
て、ロボット１０４の特異点が生じてもスムーズな動き
ができるようにしてある。However, since it is necessary to determine in advance from which part the above-described previous posture is adopted, by providing a certain range of dead zone near the insertion hole b, the singular point of the robot 104 is Even if it happens, it is designed so that it can move smoothly.

【００６０】一方、操作手段としては、図１１に示すよ
うにスレーブマニピュレータ１０１に設けられた把持部
１５４に力覚センサ１５３ａ，１５３ｂが設けられてい
る。スレーブマニピュレータ１０１および力覚センサ１
５３ａ，１５３ｂは、制御装置１２１に接続されてお
り、力覚センサ１５３ａ，１５３ｂにより決定される位
置および姿勢がスレーブマニピュレータ１０１の位置お
よび姿勢に対応するよう動作させる。On the other hand, as an operating means, force sensors 153a and 153b are provided on a grip portion 154 provided on the slave manipulator 101 as shown in FIG. Slave manipulator 101 and force sensor 1
53a and 153b are connected to the control device 121 and operate so that the position and orientation determined by the force sensors 153a and 153b correspond to the position and orientation of the slave manipulator 101.

【００６１】力覚センサ１５３ａは力の３つの方向ベク
トル（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を、力覚センサ１５３ｂは力
の２つの方向ベクトル（Ｂ４，Ｂ５）と１つの回転（Ｂ
６）を検出できるように、内部に歪みゲージが搭載され
ている。力覚センサ１５３ａ，１５３ｂにより決定され
る位置および姿勢は、図１１における力覚センサ１５３
ａ，１５３ｂの成分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ
６を意味するが、挿入孔ｂに対し内視鏡１０５の長軸が
交わるような拘束条件を設定しない場合においては、ス
レーブマニピュレータ１０１のＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ
４，Ａ５，Ａ６に各々対応するように制御されている
が、ポイントロック時の場合、Ｂ１〜Ｂ５により決定さ
れる挿入部１０２の注目点の位置により、スレーブマニ
ピュレータ１０１の先端部の位置および挿入部１０２の
長軸が挿入孔ｂを通るための挿入部１０２の傾きを決定
し、Ｂ６による挿入部１０２の回転角により、挿入部１
０２の注目点および位置の回転を制御する。The force sensor 153a uses three force direction vectors (B1, B2, B3), and the force sensor 153b uses two force direction vectors (B4, B5) and one rotation (B).
A strain gauge is mounted inside so that 6) can be detected. The position and orientation determined by the force sensors 153a and 153b are the force sensor 153 in FIG.
a, 153b components B1, B2, B3, B4, B5, B
6 means that, when the constraint condition such that the long axis of the endoscope 105 intersects the insertion hole b is not set, A1, A2, A3, A of the slave manipulator 101 is set.
4, A5, A6 are controlled respectively, but in the case of point lock, the position and the insertion of the tip of the slave manipulator 101 are determined by the position of the point of interest of the insertion section 102 determined by B1 to B5. The inclination of the insertion portion 102 so that the long axis of the insertion portion 102 passes through the insertion hole b is determined, and the insertion portion 1 is determined by the rotation angle of the insertion portion 102 by B6.
Control the rotation of 02's point of interest and position.

【００６２】すなわち、術者がロボットの把持部１５４
を握り、矢印方向に移動させるようとすると、第１の実
施例で示した拘束条件を満たすように、内視鏡１０５の
先端部のＴＣＰが第１の実施例と同様にベクトルＡのよ
うに移動しようとする。力覚センタ１５３ａ，１５３ｂ
からは、Ｂ１〜Ｂ６までの独立した位置・姿勢情報が検
出されるため、第１の実施例で行ったマスターマニピュ
レータ１１１の各関節に配置されたエンコーダ１２０の
情報からマスターマニピュレータ１１１のＴＣＰの位置
・姿勢を求め、マスターマニピュレータ１１１側の移動
するベクトルＡの成分を計算する順座標変換は必要な
く、そのまま力覚センサ１５３ａ，１５３ｂの情報を使
用し、各関節の制御量によるスレーブ動作を行えば良
い。That is, the operator holds the robot's grip 154.
When gripping and moving in the direction of the arrow, the TCP at the distal end portion of the endoscope 105 becomes like the vector A as in the first embodiment so that the constraint condition shown in the first embodiment is satisfied. Try to move. Force center 153a, 153b
Since independent position / orientation information of B1 to B6 is detected, the TCP position of the master manipulator 111 is obtained from the information of the encoder 120 arranged at each joint of the master manipulator 111 performed in the first embodiment. The forward coordinate conversion for calculating the posture and calculating the component of the moving vector A on the master manipulator 111 side is not necessary, and the information of the force sensors 153a and 153b is used as it is to perform the slave operation according to the control amount of each joint. good.

【００６３】さて、前述した本実施例の動作方法の一連
の流れを示す。まず、ベッド上の患者の挿入孔ｂの位置
を求めるために、例えば、スレーブマニピュレータ１０
１に手術器械１０３を取り付け、挿入孔ｂの位置と手術
器械１０３のＴＣＰの位置とを力覚センサ１５３ａ、１
５３ｂを操作することにより合わせる（姿勢はどのよう
な状態でも構わない）。位置合わせを行ったときのＴＣ
Ｐの位置はスレーブマニピュレータ１０１の各軸に取り
付けられたエンコーダの出力に基づいて制御装置１２１
で計算することにより求められる。また、このＴＣＰの
座標は挿入孔ｂの位置として制御装置１２１に内部にあ
る記憶手段に記憶される。このことによって、挿入孔ｂ
とスレーブマニピュレータ１０１との相対的な位置が求
まり、スレーブマニピュレータ１０１の位置は固定され
ているため、挿入孔ｂの位置が求まる。Now, a series of flow of the operation method of the present embodiment described above will be shown. First, in order to obtain the position of the insertion hole b of the patient on the bed, for example, the slave manipulator 10
1, the surgical instrument 103 is attached, and the position of the insertion hole b and the TCP position of the surgical instrument 103 are determined by the force sensors 153a, 1
It is adjusted by operating 53b (the posture may be in any state). TC when aligning
The position of P is based on the output of the encoder attached to each axis of the slave manipulator 101.
It can be calculated by The TCP coordinates are stored in the storage means inside the control device 121 as the position of the insertion hole b. As a result, the insertion hole b
The relative position between the slave manipulator 101 and the slave manipulator 101 is obtained. Since the position of the slave manipulator 101 is fixed, the position of the insertion hole b is obtained.

【００６４】次に、術者の操作により、マスターマニピ
ュレータ１１１を動作させる。図１６に示すように、制
御装置１２１側ではマスターマニピュレータ１１１の先
端部における位置および回転を動作指令として読み込
む。マスターマニピュレータ１１１より求めた位置・姿
勢情報をスレーブマニピュレータ１０１の位置または姿
勢に座標変換する。Next, the master manipulator 111 is operated by the operation of the operator. As shown in FIG. 16, on the control device 121 side, the position and rotation at the tip of the master manipulator 111 are read as operation commands. The position / orientation information obtained from the master manipulator 111 is coordinate-converted into the position or attitude of the slave manipulator 101.

【００６５】前記座標変換処理を終えたら、手術器械１
０３の操作対象部位（スレーブマニピュレータ１０１の
先端ＴＣＰ）が挿入孔ｂの近傍にあるか、ないかを判断
する。ここでは、スレーブマニピュレータ１０１の先端
ＴＣＰが体腔ｃ内にあるか否かを判断する。もし、体腔
ｃ外にあるのであれば、挿入部１０２の長軸の傾きの値
として、手術器械１０３の操作対象部位（スレーブマニ
ピュレータ１０１の先端ＴＣＰ）の位置が、挿入孔ｂの
近傍に入る直前の値を用い、さらに、挿入部１０２の長
軸まわりの回転がスレーブマニピュレータ１０１の回転
の指令に一致するように動作させる。もし、スレーブマ
ニピュレータ１０１の先端ＴＣＰの位置が患者の体腔ｃ
内に位置する場合は、挿入部１０２が挿入孔ｂの位置を
通り、手術器械１０３の操作対象部位（スレーブマニピ
ュレータ１０１の先端ＴＣＰ）の位置が、マスターマニ
ピュレータ１１１により決定された指令位置に一致する
ようにし、さらに、挿入部１０２の長軸まわりの回転が
マスターマニピュレータ１１１の回転の指令に一致する
ように動作させる。When the coordinate conversion process is completed, the surgical instrument 1
It is determined whether or not the operation target part 03 (the tip TCP of the slave manipulator 101) is near the insertion hole b. Here, it is determined whether the tip TCP of the slave manipulator 101 is inside the body cavity c. If it is outside the body cavity c, immediately before the position of the operation target portion of the surgical instrument 103 (the tip TCP of the slave manipulator 101) enters the vicinity of the insertion hole b as the value of the inclination of the long axis of the insertion portion 102. Value is used to further cause the rotation of the insertion portion 102 about the long axis to match the rotation command of the slave manipulator 101. If the position of the tip TCP of the slave manipulator 101 is the body cavity c of the patient.
In the case of being located inside, the insertion portion 102 passes through the position of the insertion hole b, and the position of the operation target portion of the surgical instrument 103 (the tip TCP of the slave manipulator 101) matches the command position determined by the master manipulator 111. Further, the rotation of the insertion portion 102 about the long axis is operated so as to match the rotation command of the master manipulator 111.

【００６６】したがって、マスターマニピュレータ１１
１の操作により決定される位置および姿勢が、スレーブ
マニピュレータ１０１の手術器械１０３の挿入孔ｂを通
る拘束条件を満たさない場合においても、この拘束条件
を満たすよう動作させることができ、ひいては手術器械
１０３の挿入部１０２が挿入孔ｂに対し無理な力を作用
させることがない。また、術者は、マスターマニピュレ
ータ１１１の操作を行うと、これに追従してスレーブマ
ニピュレータ１０１が動作し、体腔ｃ内に挿入された手
術器械１０３を操作することができ、また術者の頭部に
ＨＭＤ１１２およびＨＭＤ１１２の回転軸のエンコーダ
１２０が設けてあるため、術者が頭部を動かすと、エン
コーダ１２０の動きに追従して、スレーブマニピュレー
タ１０１に固定された３次元（立体）スコープ１０５が
術野の画像をＨＭＤ１１２に表示し、術者はＨＭＤ１１
２に表示された画像を観察しながら手術器械１０３で処
置ができる。したがって、体腔ｃ内に居るような臨場感
の中で処置が可能となるため開腹術の感覚で内視鏡下手
術が可能となる。Therefore, the master manipulator 11
Even when the position and orientation determined by the operation 1 do not satisfy the constraint condition of passing through the insertion hole b of the surgical instrument 103 of the slave manipulator 101, the slave manipulator 101 can be operated so as to satisfy the constraint condition, and by extension, the surgical instrument 103. The insertion part 102 does not apply an unreasonable force to the insertion hole b. Further, when the operator operates the master manipulator 111, the slave manipulator 101 follows the operation of the master manipulator 111 to operate the surgical instrument 103 inserted into the body cavity c, and the head of the operator is operated. Since the HMD 112 and the encoder 120 for the rotation axis of the HMD 112 are provided in the, the three-dimensional (stereoscopic) scope 105 fixed to the slave manipulator 101 follows the movement of the encoder 120 when the operator moves the head. The image of the field is displayed on the HMD112, and the operator
The surgical instrument 103 can be used for treatment while observing the image displayed on the screen 2. Therefore, since the treatment can be performed in the presence of being in the body cavity c, endoscopic surgery can be performed with the sensation of laparotomy.

【００６７】図１７〜図２１は第２実施例を示し、第１
実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施例は、手術器械を体腔内に挿入し、体内の観
察およびまたは処置を行う手術用マニピュレータにおい
て、スレーブマニピュレータに取り付けた力覚センサを
操作することにより、スレーブマニピュレータを動作さ
せる場合に、スレーブマニピュレータの手術器械の挿入
部が、観察および処置を行う対象部位に対し、挿入部を
真っ直ぐ挿入するように、力覚センサにより決定される
位置および姿勢をスレーブマニピュレータの位置および
姿勢を対応させるように構成したものである。17 to 21 show the second embodiment, and the first embodiment
The same components as those of the embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. This embodiment is a surgical manipulator in which a surgical instrument is inserted into a body cavity to observe and / or treat the inside of the body, and a slave manipulator is operated by operating a force sensor attached to the slave manipulator. The insertion part of the surgical instrument of the manipulator is made to correspond to the position and attitude of the slave manipulator with the position and attitude determined by the force sensor so that the insertion part is inserted straight to the target site to be observed and treated. It is composed.

【００６８】この手術用マニピュレータにおいて、スレ
ーブマニピュレータ１７１は、その先端部を患者の頭部
ｄ内に挿入する挿入部１７２ａを有した手術器械１７２
と、この手術器械１７２を支持するための直動および回
転の自由度を有する複数の軸を有するロボット１７３か
ら構成されている。挿入部１７２ａの先端部には、３次
元（立体）スコープ１７４と、一対の処置具１７５，１
７６とを備えている。３次元（立体）スコープ１７４の
先端部および一対の処置具１７５，１７６は、それぞれ
多自由度にて湾曲可能となっている。また、術者の頭部
には、ＨＭＤ１７７と３次元位置センサ１７８が設けら
れている。In this manipulator for surgery, the slave manipulator 171 has a surgical instrument 172 having an insertion portion 172a for inserting its tip into the head d of the patient.
And a robot 173 having a plurality of axes having a degree of freedom of linear movement and rotation for supporting the surgical instrument 172. A three-dimensional (three-dimensional) scope 174 and a pair of treatment tools 175, 1 are provided at the tip of the insertion portion 172a.
And 76. The tip portion of the three-dimensional (three-dimensional) scope 174 and the pair of treatment tools 175 and 176 are each capable of bending with multiple degrees of freedom. Further, an HMD 177 and a three-dimensional position sensor 178 are provided on the operator's head.

【００６９】一方、操作手順としては、スレーブマニピ
ュレータ１７１に設けられた力覚センサ１７９ａ，１７
９ｂが設けられている。スレーブマニピュレータ１７
１、３次元位置センサ１７８および力覚センサ１７９
ａ，１７９ｂは、制御装置１２１に接続されており力覚
センサ１７９ａ，１７９ｂにより決定される位置および
姿勢がスレーブマニピュレータ１７１の位置および姿勢
に対応するよう動作し、３次元位置センサ１７８により
決定される位置および姿勢が３次元（立体）スコープ１
７４の湾曲角に対応するよう動作させる。On the other hand, as the operation procedure, the force sensors 179a, 17a provided on the slave manipulator 171 are used.
9b is provided. Slave manipulator 17
1, 3D position sensor 178 and force sensor 179
a and 179 b are connected to the control device 121 and operate so that the position and orientation determined by the force sensors 179 a and 179 b correspond to the position and orientation of the slave manipulator 171 and are determined by the three-dimensional position sensor 178. Position and posture are three-dimensional (three-dimensional) scope 1
It is operated so as to correspond to the bending angle of 74.

【００７０】また、一対の処置具１７５，１７６は、操
作部１８０ａ，１８０ｂ，１８０ｃ，１８０ｄにより機
械的に操作される。また、力覚センサ１７９ａは力の３
つの方向ベクトルを力覚センサ１７９ｂは力の２つの方
向ベクトルと１つの回転を検出できるように、内部に歪
みゲージが搭載されている。Further, the pair of treatment tools 175, 176 are mechanically operated by the operation portions 180a, 180b, 180c, 180d. In addition, the force sensor 179a is
The force sensor 179b is equipped with a strain gauge inside so as to detect two direction vectors of force and one rotation.

【００７１】なお、図１７においては、３次元（立体）
スコープとしての内視鏡と処置具を一体とする挿入部を
示しているが、内視鏡だけ、あるいは、処置具だけの構
成でも構わない。また、内視鏡としては、先端部に湾曲
機構を有する実施例を示しているが、硬性鏡でも構わな
い。また、本実施例の手術用マニピュレータの動作を制
御するシステムの構造は、第１実施例の図２に示したも
のと同一であり、説明を省略する。In FIG. 17, three-dimensional (three-dimensional)
Although the insertion portion in which the endoscope as the scope and the treatment tool are integrated is shown, the configuration may be made with only the endoscope or only the treatment tool. Further, as the endoscope, the embodiment in which the distal end portion has the bending mechanism is shown, but a rigid endoscope may be used. Further, the structure of the system for controlling the operation of the surgical manipulator of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2 of the first embodiment, and the explanation thereof will be omitted.

【００７２】次に、本実施例の作用について説明する。
脳外分野でのポイントロック位置は患者頭部ｄ内に位置
する部分であるため、例えば、予めＣＴ等の画像観察装
置によって、目的部位の位置を認識しておく必要があ
る。この目的部位の位置を知るためには、例えば、制御
装置１２１の標準入力装置から位置情報を入力したりす
ることによって、制御装置１２１側で目的部位（ポイン
トロック位置）とスレーブマニピュレータ１０１との位
置関係を認識させることも可能である。Next, the operation of this embodiment will be described.
Since the point lock position in the field outside the brain is a portion located inside the patient's head d, for example, it is necessary to previously recognize the position of the target site by an image observation device such as CT. In order to know the position of the target part, for example, by inputting position information from the standard input device of the control device 121, the position of the target part (point lock position) and the slave manipulator 101 on the control device 121 side. It is also possible to recognize the relationship.

【００７３】また、ポイントロック位置が内視鏡を挿入
する予め開けられた挿入孔より確認できる場合には、ス
レーブマニピュレータ１０１より手術器械１０３をいっ
たん取り外し、その代わりに図２１に示すレーザーポイ
ンタ１９１と光学的測距手段１９２を備えるポイントロ
ック点指示冶具１９０をスレーブマニピュレータに取り
付ける。ここで測距手段にはカメラのオートフォーカス
機構の焦点調節に用いられる機構などが利用できる。こ
のポイントロック点指示冶具を使用するのに適した例
は、本実施例のように脳外科分野など不用意に患部に触
れると患者に対して大きなダメージを与えてしまう場合
が考えられる。また、本実施例の装置は、ポイントロッ
ク点を患者に対して非接触測定できるため、ポイントロ
ック点指示冶具を使用するたびに洗浄、消毒、滅菌する
必要がない。Further, when the point lock position can be confirmed from the insertion hole opened in advance for inserting the endoscope, the surgical instrument 103 is once removed from the slave manipulator 101, and instead, the laser pointer 191 shown in FIG. The point lock point indicating jig 190 including the optical distance measuring means 192 is attached to the slave manipulator. Here, as the distance measuring means, a mechanism used for focus adjustment of the autofocus mechanism of the camera can be used. An example suitable for using this point lock point indicating jig may be a case where the patient is seriously damaged when the affected part is touched carelessly in the field of brain surgery as in the present embodiment. Further, since the apparatus of this embodiment can measure the point lock point in a non-contact manner with respect to the patient, it is not necessary to clean, disinfect, and sterilize each time the point lock point indicating jig is used.

【００７４】次に本実施例におけるポイントロック点の
求め方について説明する。図２１のようにスレーブマニ
ピュレータ１０１に冶具１９０を取り付け、力覚センサ
１５３ａ、１５３ｂを操作し、スレーブマニピュレータ
１０１の位置、姿勢を変化させることにより、冶具１９
０に取り付けられているレーザーポインタ１９１の指し
示す位置とポイントロック点とを一致させる。このとき
のレーザーポインタ１９１の指し示す位置と、冶具１９
０の先端との距離は光学的測距手段１９２により検出さ
れる。レーザーポインタ１９１の指し示す位置はスレー
ブマニピュレータ１０１の各軸に取り付けられたエンコ
ーダの出力と光学的測距手段１９２により検出された距
離情報を制御装置１２１で計算することで求められ、こ
れを制御装置１２１内に設けられた記憶手段にポイント
ロック点として記憶させる。Next, how to obtain the point lock point in this embodiment will be described. As shown in FIG. 21, the jig 190 is attached to the slave manipulator 101, the force sensors 153a and 153b are operated, and the position and the posture of the slave manipulator 101 are changed.
The position pointed by the laser pointer 191 attached to 0 and the point lock point are matched. At this time, the position pointed by the laser pointer 191 and the jig 19
The distance to the tip of 0 is detected by the optical distance measuring means 192. The position pointed to by the laser pointer 191 is obtained by calculating the output of the encoder attached to each axis of the slave manipulator 101 and the distance information detected by the optical distance measuring means 192 by the control device 121, and this is calculated. It is stored as a point lock point in a storage means provided inside.

【００７５】その後、冶具１９０をスレーブマニピュレ
ータ１０１より取り外し、手術器械１０３をスレーブマ
ニピュレータ１０１に取り付ける。その後の操作作用等
については第１実施例と同様なので省略する。Then, the jig 190 is removed from the slave manipulator 101, and the surgical instrument 103 is attached to the slave manipulator 101. The subsequent operation and the like are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.

【００７６】次に、具体的な動作について説明すると、
図１８（ａ）で示したように、手術器械１７２をＳ１の
状態から水平方向（矢印方向）に移動させるために、ス
レーブマニピュレータ１７１のＡ３軸を伸長するように
操作（力覚センサ１７９ａをＢ３方向に押す）したとす
る。ポイントロックモードでない時には、図１８（ａ）
の点線で示されたように手術器械１７２の先端が移動す
るが、ポイントロックモードの時には、ポイントロック
位置Ａと手術器械１７２の長軸とが一致するように動作
するため、図１８（ａ）に示されているＳ１の状態から
Ｓ２の状態に移動する。Next, the specific operation will be described.
As shown in FIG. 18A, in order to move the surgical instrument 172 from the state of S1 in the horizontal direction (arrow direction), the slave manipulator 171 is operated so as to extend the A3 axis (the force sensor 179a is moved to the B3 direction). Push in the direction). When not in the point lock mode, FIG. 18 (a)
The tip of the surgical instrument 172 moves as shown by the dotted line in FIG. 18, but in the point lock mode, the point lock position A and the long axis of the surgical instrument 172 operate so as to coincide with each other. The state moves from the state of S1 shown in to the state of S2.

【００７７】手術器械１７２を図１８（ｂ）に示すよう
にＳ３の状態から垂直方向（矢印方向に移動させるため
に、図１７に示すように、スレーブマニピュレータ１７
１のＡ２軸を短縮するように操作（力覚センサ１７９ａ
−Ｂ２方向に押す）したとする。ポイントロックモード
でない場合には、手術器械１７２は図１８（ｂ）の点線
で示す部分に移動するが、ポイントロックモード時に
は、図１８（ｂ）に示すＳ４の状態に移動する。In order to move the surgical instrument 172 from the state of S3 in the vertical direction (in the direction of the arrow as shown in FIG. 18B), as shown in FIG.
Operation to shorten A2 axis of 1 (force sensor 179a
-Press in the B2 direction). When not in the point lock mode, the surgical instrument 172 moves to the portion shown by the dotted line in FIG. 18 (b), but in the point lock mode, moves to the state of S4 shown in FIG. 18 (b).

【００７８】また、水平・垂直についての移動方法を示
したが、スレーブマニピュレータ１７１は、回転を行わ
せることも可能であり、それについては、図１８（ｃ）
に示したＳ３の状態からスレーブマニピュレータ１７１
のＡ５軸が回転するように力覚センサ１７９ｂのＢ５を
操作する。ポイントロックモードでない時は、図１８
（ｃ）のＳ５の状態から点線で示す部分に手術器械１７
２が移動するが、ポイントロックモードの時は、ポイン
トロック拘束条件を満たすために、姿勢をＳ６に移動さ
せる。Although the horizontal / vertical movement method has been described, the slave manipulator 171 can also be rotated, which is shown in FIG. 18 (c).
The slave manipulator 171 from the state of S3 shown in FIG.
B5 of the force sensor 179b is operated so that the A5 axis of is rotated. When not in point lock mode, see FIG.
From the state of S5 in (c), the surgical instrument 17 is attached to the portion indicated by the dotted line.
2 moves, but in the point lock mode, the posture is moved to S6 in order to satisfy the point lock constraint condition.

【００７９】以上脳外分野で使用される手術器械１７２
をスレーブマニピュレータ１７１に取り付けた時の、ス
レーブマニピュレータ１７１の操作方法を説明したが、
脳外分野で使用する場合、ポイントロック位置というの
は、患者頭部ｄ内にある。The surgical instrument 172 used in the extra-cerebral field
The operating method of the slave manipulator 171 when the is attached to the slave manipulator 171 has been described.
When used in the extracranial field, the point lock position is inside the patient's head d.

【００８０】したがって、第１実施例で示したように、
ポイントロック位置を通過するということは実際には無
いが、もし、ポイントロック位置と手術器械１７２の先
端部の位置が一致した場合、第１実施例で示したよう
に、特異点が生じるようになるため、本実施例でも制御
装置１２１側で第１の実施例で示した不感帯の処理を行
い、姿勢を決定できなくなった場合、不感帯に入る直前
の姿勢に決定する処理を制御装置１２１側で行わせてい
る。Therefore, as shown in the first embodiment,
Although it does not actually pass through the point lock position, if the point lock position and the position of the distal end portion of the surgical instrument 172 coincide with each other, a singular point may occur as shown in the first embodiment. Therefore, also in this embodiment, when the dead band shown in the first embodiment is processed by the control device 121 side and the posture cannot be determined, the control device 121 side determines the posture immediately before entering the dead band. It is done.

【００８１】前述した一連の作業を図１９に示す。図１
９により、術者はダイレクトムーブの操作を行う。操作
後は、力覚センサによって、ダイレクトムーブの先端に
おける位置および回転を動作指令として制御装置に入力
される。ダイレクトムーブの位置および回転情報が入力
されると、ダイレクトムーブより求めた位置・姿勢情報
をスレーブマニピュレータの手術器械の位置または姿勢
に座標変換する。FIG. 19 shows the series of operations described above. FIG.
By 9, the operator operates the direct move. After the operation, the force sensor inputs the position and rotation at the tip of the direct move as operation commands to the control device. When the position and rotation information of the direct move is input, the position / orientation information obtained by the direct move is coordinate-converted into the position or attitude of the surgical instrument of the slave manipulator.

【００８２】座標変換された後、手術器械の操作対象部
位の位置が、処置または観察対象とする部位の位置に対
して近傍にあるか否かを判断し、対象部位近傍にある場
合には、挿入部の長軸の傾きの値として、手術器械の操
作対象部位の位置が、処置または観察を対象とする部位
の位置に対して近傍の距離に入る直前の値を用い、さら
に、挿入部の長軸まわりの回転が、スレーブマニピュレ
ータの回転の指令に一致するように動作させる。After the coordinate conversion, it is judged whether or not the position of the operation target site of the surgical instrument is near the position of the site to be treated or observed. If it is near the target site, As the value of the inclination of the long axis of the insertion part, the value immediately before the position of the operation target part of the surgical instrument enters a distance close to the position of the part targeted for treatment or observation is used. The rotation about the long axis is operated so as to match the rotation command of the slave manipulator.

【００８３】もし、手術器械の操作対象部の位置がマス
タースレーブマニピュレータにより決定された指令位置
に一致するように、挿入部の長軸まわりの回転がスレー
ブマニピュレータの回転の指令に一致するように動作さ
せる。If the position of the operation target part of the surgical instrument matches the command position determined by the master-slave manipulator, the rotation of the insertion part about the long axis matches the command of rotation of the slave manipulator. Let

【００８４】したがって、力覚センサの操作により決定
される位置および姿勢が、スレーブマニピュレータの手
術器械の挿入部が、観察および処置を行う対象部位に対
し、挿入部を真っ直ぐ挿入する拘束条件を満たさない場
合においても、この拘束条件を満たすよう動作させるこ
とができる。Therefore, the position and posture determined by the operation of the force sensor do not satisfy the constraint condition that the insertion portion of the surgical instrument of the slave manipulator inserts the insertion portion straight into the target site to be observed and treated. Even in the case, it is possible to operate so as to satisfy the constraint condition.

【００８５】また、術者は、力覚センサの操作を行う
と、これに追従してスレーブマニピュレータが動作し、
体腔内に挿入された手術器械をスムーズに操作すること
ができる。When the operator operates the force sensor, the slave manipulator follows the operation of the force sensor,
The surgical instrument inserted in the body cavity can be smoothly operated.

【００８６】また、術者は、また術者の頭部にＨＭＤお
よび３次元位置センサを設けているので、術者が頭部を
動かすと、３次元位置センサの動きに追従して、３次元
スコープの湾曲部が動作するため、術者はＨＭＤに表示
された画像を観察しながら手術器械で処置ができる。し
たがって、体腔内に居るような臨場感の中で処置が可能
となるため開腹術の感覚で内視鏡下手術が可能となる。Since the operator also has the HMD and the three-dimensional position sensor on the operator's head, when the operator moves the head, the operator follows the movement of the three-dimensional position sensor and the three-dimensional position sensor moves. Since the bending portion of the scope operates, the operator can perform treatment with the surgical instrument while observing the image displayed on the HMD. Therefore, since the treatment can be performed in the presence of being in a body cavity, endoscopic surgery can be performed with the sensation of laparotomy.

【００８７】図２０（ａ）は現在の処置具１８１の先端
ＴＣＰと患者頭部ｄとの位置関係を示す。このまま、処
置具１８１を患者頭部ｄに挿入しようとすると、図２０
（ｂ）のように患者頭部ｄに接触して危険である。FIG. 20A shows the current positional relationship between the distal end TCP of the treatment instrument 181 and the patient's head d. If the treatment tool 181 is inserted into the patient's head d as it is,
It is dangerous to contact the patient's head d as shown in (b).

【００８８】そこで、患者頭部ｄ内の所望の位置と処置
具Ｚ軸とが同一になるように姿勢変換させる。制御装置
１２１側での処理としては、所望位置と現在の処置具１
８１の先端ＴＣＰの位置とを結ぶ線分Ｒを引く。次に、
線分Ｒの空間上の姿勢を求め、現在位置での処置具１８
１の先端ＴＣＰの姿勢を求める。Therefore, the posture is changed so that the desired position in the patient's head d and the Z axis of the treatment tool are the same. As processing on the control device 121 side, the desired position and the current treatment tool 1
A line segment R connecting the position of the tip TCP of 81 is drawn. next,
The space posture of the line segment R is obtained, and the treatment tool 18 at the current position is obtained.
The attitude of the tip TCP of 1 is obtained.

【００８９】前記処理が終わったら、処置具１８１の先
端ＴＣＰの位置をそのまま保持しながら線分Ｒの姿勢と
処置具１８１との姿勢が同一になるようにスレーブマニ
ピュレータ１７１を動作させる。具体的には、制御装置
１２１側で処置具１８１の姿勢の値と線分Ｒの姿勢の値
との差がゼロになるように動作させる。これによって、
図２０（ｃ）に示すように、処置具１８１の挿入のため
の姿勢変換がなされ、姿勢変換後ポイントロックを行い
ながら処置具１８１を患者頭部ｄに挿入していく。After the above processing is completed, the slave manipulator 171 is operated so that the posture of the line segment R and the posture of the treatment instrument 181 are the same while keeping the position of the tip TCP of the treatment instrument 181 as it is. Specifically, the control device 121 is operated so that the difference between the posture value of the treatment instrument 181 and the posture value of the line segment R becomes zero. by this,
As shown in FIG. 20C, the posture change for inserting the treatment instrument 181 is performed, and the treatment instrument 181 is inserted into the patient's head d while performing point lock after the posture change.

【００９０】したがって、スレーブマニピュレータ１７
１に設けた処置具１８１の長軸が頭部ｄの挿入孔に向か
っていない場合においても、長軸の延長線上に挿入孔が
くるように動作させることができ、ひいては処置具１８
１の挿入が容易となる。Therefore, the slave manipulator 17
Even when the major axis of the treatment instrument 181 provided in No. 1 does not face the insertion hole of the head d, the treatment instrument 181 can be operated so that the insertion hole comes on the extension line of the major axis.
1 can be easily inserted.

【００９１】また、術者は、マスターマニピュレータの
操作を行うと、これに追従してスレーブマニピュレータ
１７１が動作し、体腔内に挿入された処置具１８１を操
作することができ、また術者の頭部ｄにＨＭＤ１７７お
よびＨＭＤ１７７の回転軸にエンコーダ１２０が設けて
あるため、術者が頭部を動かすと、エンコーダ１２０の
動きに追従して、スレーブマニピュレータ１７１に固定
された３次元（立体）スコープ１７４が術野の画像をＨ
ＭＤ１７７に表示し、術者はＨＭＤ１７７に表示された
画像を観察しながら処置具１８１で処置ができる。した
がって、体腔内に居るような臨場感の中で処置が可能と
なるため開腹術の感覚で内視鏡下手術が可能となる。When the operator operates the master manipulator, the slave manipulator 171 operates following the operation of the master manipulator, and can operate the treatment tool 181 inserted into the body cavity. Since the encoder 120 is provided on the HMD 177 and the rotation axis of the HMD 177 in the part d, when the operator moves the head, the three-dimensional (stereoscopic) scope 174 fixed to the slave manipulator 171 follows the movement of the encoder 120. H of the operative field image
The image can be displayed on the MD 177 and the operator can perform treatment with the treatment tool 181 while observing the image displayed on the HMD 177. Therefore, since the treatment can be performed in the presence of being in a body cavity, endoscopic surgery can be performed with the sensation of laparotomy.

【００９２】次に第３実施例について説明する。図２２
は第１実施例にて説明した手術用マニピュレータの手術
器械１０３をスレーブマニピュレータより取り外しポイ
ントロック位置決定用冶具１９５を取り付けた状態を示
す。ポイントロック位置決定用の冶具１９５はスレーブ
マニピュレータに取り付ける取り付け部を有する棒状の
ものであり、手術器械１０３の挿入部１０２よりも長い
全長を有している。好ましくは冶具１９５の全長は挿入
部１０２よりも１ｃｍから数ｃｍ長いことが望ましい。
これは冶具１９５を使用してポイントロック点を求めた
後、スレーブマニピュレータの位置、姿勢を変化させる
ことなく冶具１９５を取り外し、手術器械１０３を取り
付けたとしても、取り付け作業中において手術器械１０
３の先端がポイントロック点より先に行かないようにす
るためである。本実施例の冶具１９５を使用すると好ま
しい条件は手術器械１０３の先端にある装置に湾曲機構
が存在し、手術器械１０３の剛性が低く、わずかな接触
圧で変形してしまい、正確なポイントロック点を手術器
械１０３の先端では求められない場合や、複数の機器が
手術器械１０３の先端に取り付けられていて、正確なポ
イントロック点を手術器械１０３では指し示せない場合
に特に有効である。Next, the third embodiment will be described. FIG.
Shows a state in which the surgical instrument 103 of the surgical manipulator described in the first embodiment is removed from the slave manipulator and a point lock position determining jig 195 is attached. The point lock position determining jig 195 is a rod-shaped member having a mounting portion for mounting on the slave manipulator, and has a total length longer than that of the insertion portion 102 of the surgical instrument 103. It is preferable that the jig 195 be longer than the insertion portion 102 by 1 cm to several cm.
This is because after the point lock point is obtained by using the jig 195, even if the jig 195 is removed without changing the position and posture of the slave manipulator and the surgical instrument 103 is attached, the surgical instrument 10 is still attached during the attaching work.
This is because the tip of 3 does not go past the point lock point. When the jig 195 of this embodiment is used, a preferable condition is that a bending mechanism exists in the device at the distal end of the surgical instrument 103, the surgical instrument 103 has low rigidity, and is deformed by a slight contact pressure, resulting in an accurate point lock point. Is particularly effective when the surgical instrument 103 cannot be obtained by the distal end of the surgical instrument 103, or when a plurality of devices are attached to the distal end of the surgical instrument 103 and the exact point lock point cannot be indicated by the surgical instrument 103.

【００９３】次に本実施例におけるポイントロック点の
求め方について述べる。図２２のように、スレーブマニ
ピュレータ１０１に冶具１９５を取り付け、力覚センサ
１５３ａ、１５３ｂを操作し、スレーブマニピュレータ
１０１の位置、姿勢を変化させることにより、冶具１９
５の先端とポイントロック点とを一致させる。このとき
の冶具１９５の先端位置はスレーブマニピュレータ１０
１の各軸に取り付けられたエンコーダの出力を制御装置
１２１で計算することで求められ、これを制御装置１２
１内に設けられた記憶手段にポイントロック点として記
憶させる。Next, how to obtain the point lock point in this embodiment will be described. As shown in FIG. 22, the jig 195 is attached to the slave manipulator 101, the force sensors 153a and 153b are operated, and the position and the posture of the slave manipulator 101 are changed.
Match the tip of point 5 with the point lock point. The tip position of the jig 195 at this time is the slave manipulator 10
1 is obtained by calculating the output of the encoder attached to each axis of the control device 121.
The storage means provided in 1 stores the point lock point.

【００９４】その後、冶具１９５をスレーブマニピュレ
ータ１０１より取り外し、手術器械１０３をスレーブマ
ニピュレータ１０１に取り付ける。その後の操作作用等
については第１実施例と同様なので省略する。Thereafter, the jig 195 is removed from the slave manipulator 101, and the surgical instrument 103 is attached to the slave manipulator 101. The subsequent operation and the like are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.

【００９５】以上、図１１乃至図２２を参照して上記し
た第１乃至第３実施例によれば、術者が手術器械の動き
を拘束する拘束点を予め計測するときに、マニピュレー
タに取り付けられた入力手段をマニピュレータ先端を動
かしたいと思う方向に操作し、拘束点を指示する装置の
指示点を拘束点に合わせることのみで拘束点の位置を容
易に手術用マニピュレータの記憶手段に記憶させ、記憶
手段で記憶された拘束点に拘束された動きをマニピュレ
ータに行わせることができる。また、これによりマニピ
ュレータが患者に過大な力を加えることがなくなるの
で、安全に手術を行うことができるようになる。As described above, according to the first to third embodiments described above with reference to FIGS. 11 to 22, the operator is attached to the manipulator when the operator previously measures the restriction point for restricting the movement of the surgical instrument. The input means is operated in the direction in which the manipulator tip is to be moved, and the position of the constraint point is easily stored in the storage means of the surgical manipulator simply by matching the designated point of the device for designating the constraint point with the constraint point. The manipulator can be caused to perform the movement constrained at the constraining point stored in the storage means. Further, this prevents the manipulator from exerting an excessive force on the patient, so that the surgery can be safely performed.

【００９６】上記した具体的実施例から以下のような構
成の技術的思想が導き出される。 （１） 生体に形成した挿入孔を介して脱着可能な挿入
体を遠隔操作によって駆動して生体内組織部位の観察ま
たは処置を行う医療用マニピュレータにおいて、前記挿
入孔の位置を指示するポインタを有する位置決め手段を
具備することを特徴とする医療用マニピュレータ。 （２） 前記挿入体の代わりに挿入でき着脱自在に固定
する固定手段を有する構成（１）に記載の医療用マニピ
ュレータ。 （３） 前記医療用マニピュレータの関節を拘束する拘
束手段を有する構成（１）に記載の医療用マニピュレー
タ。 （４） 前記挿入体の代わりに挿入して着脱自在に固定
する固定手段と、前記医療用マニピュレータの関節を拘
束する拘束手段を有する構成（１）に記載の医療用マニ
ピュレータ。 （５） 前記固定手段が前記拘束手段と連動している構
成（４）に記載の医療用マニピュレータ。 （６） 前記ポインタと位置決め手段の前記医療用マニ
ピュレータへの取付け位置との位置関係を可変する可変
手段を有する構成（１）乃至（５）のいずれかに記載の
医療用マニピュレータ。 （７） 前記ポインタが光線を使用して位置を指示する
構成（１）に記載の医療用マニピュレータ。 （８） ２本以上の光線を使用し、各光線は交点を有す
るようにアライメントされている構成（７）に記載の医
療用マニピュレータ。 （９） 前記２本以上の光線がなす交点の位置が可変で
ある構成（８）に記載の医療用マニピュレータ。 （１０） 前記医療用マニピュレータを操作する操作手
段と、構成（１）乃至（９）のいずれかに記載の位置決
め手段を有する医療用マニピュレータ。 （１１） 術者が操作できる領域内に設置された操作手
段と、術野にアクセスするように設置された前記操作手
段の操作に追従した動きを行うマニピュレータと、前記
マニピュレータにより保持され、体腔内に挿入される挿
入部を有した手術器具とを具備して、前記手術器具が拘
束点により拘束された動きを行う手術用マニピュレータ
システムにおいて、前記マニピュレータに取り付けら
れ、前記マニピュレータの動きを指示する術者が操作可
能な入力手段と、前記拘束点を指示する指示手段と、こ
の指示手段で指示された位置を記憶する拘束点記憶手段
と、前記手術器具が前記拘束点で拘束された動きを行う
ように前記マニピュレータを制御する制御手段とを具備
する手術用マニピュレータ。 （１２） 前記指示手段が前記マニピュレータの先端に
着脱自在に取り付けられ、前記入力手段を操作して前記
マニピュレータを動作させることにより、前記拘束点を
前記指示手段により指示する構成（１１）に記載の手術
用マニピュレータ。 （１３） 前記指示手段の長さが、前記手術器具の挿入
部の長さよりも長い構成（１１）に記載の手術用マニピ
ュレータ。The technical idea of the following configuration is derived from the above-described specific embodiments. (1) In a medical manipulator for observing or treating a tissue part in a living body by remotely operating an insertable body that is detachable through an insertion hole formed in a living body, having a pointer for pointing the position of the insertion hole. A medical manipulator comprising a positioning means. (2) The medical manipulator according to the configuration (1), which has a fixing means that can be inserted instead of the insertion body and is detachably fixed. (3) The medical manipulator according to the configuration (1), which has a restricting unit that restricts a joint of the medical manipulator. (4) The medical manipulator according to (1), further comprising a fixing unit that is inserted in place of the insert body and is detachably fixed, and a restraining unit that restrains a joint of the medical manipulator. (5) The medical manipulator according to (4), wherein the fixing means is interlocked with the restraining means. (6) The medical manipulator according to any one of the configurations (1) to (5), including variable means for varying the positional relationship between the pointer and the mounting position of the positioning means on the medical manipulator. (7) The medical manipulator according to (1), wherein the pointer uses a light beam to indicate a position. (8) The medical manipulator according to (7), wherein two or more light rays are used and each light ray is aligned so as to have an intersection. (9) The medical manipulator according to the configuration (8), in which the position of the intersection of the two or more light rays is variable. (10) A medical manipulator having an operating means for operating the medical manipulator and the positioning means according to any one of configurations (1) to (9). (11) An operating means installed within an area that can be operated by an operator, a manipulator that moves to follow the operation of the operating means installed so as to access the operative field, and a manipulator that holds the manipulator inside the body cavity. In a surgical manipulator system, which comprises a surgical instrument having an insertion portion to be inserted into a manipulator, the surgical instrument being attached to the manipulator and instructing a movement of the manipulator. A user-operable input means, an instruction means for instructing the constraint point, a constraint point storage means for storing the position instructed by the instruction means, and the surgical instrument performing a movement constrained at the constraint point. And a control means for controlling the manipulator as described above. (12) In the configuration (11), the instruction means is detachably attached to the tip of the manipulator, and the constraint point is instructed by the instruction means by operating the input means to operate the manipulator. Surgical manipulator. (13) The surgical manipulator according to the configuration (11), in which the length of the instruction means is longer than the length of the insertion portion of the surgical instrument.

【００９７】上記した構成（１）〜（１３）の作用は以
下の通りである。 １．構成（１）〜（１０）に係る発明の作用は、マニピ
ュレータに着脱自在で、挿入孔の位置を指示するポイン
タを有する位置決め手段をマニピュレータに装着した状
態で、マニピュレータに対する操作入力手段を用いてマ
ニピュレータを操作し、挿入孔をポインタで指示するこ
とで、挿入孔の位置をマニピュレータ制御装置に取り込
むことである。 ２．構成（２）、（４）に係る発明の作用は、挿入体を
有する医療用マニピュレータにおいて、位置決め手段の
脱着機構を挿入体の脱着機構と共用することにより、マ
ニピュレータの構成を単純にすることである。 ３．構成（３）、（４）に係る発明の作用は、自由関節
を有するマニピュレータにおいて、位置決め手段によっ
て自由関節を拘束することで、ポインタの位置を一意的
に定めることである。 ４．構成（５）に係る発明の作用は、挿入体および自由
関節を有するマニピュレータの場合、位置決め手段の脱
着と自由関節の拘束を連動させることにより、一つの動
作で位置決め手段の固定と自由関節の拘束を行うことで
ある。 ５．構成（６）に係る発明の作用は、ポインタと位置決
め手段のマニピュレータへの取付位置を可変すること
で、周囲機器とマニピュレータとの干渉を避けて挿入孔
検出を行うことである。また、挿入体と位置決め手段の
位置関係を同等にすることで、位置決め手段の位置関係
の定数を入力することを不要にする。 ６．構成（７）に係る発明の作用は、光線を位置指示の
ポインタとして用いることで、非接触で挿入孔の位置を
指示することができることである。 ７．構成（８）に係る発明の作用は、２本の光線の交点
を位置指示のポインタとして用いることで、非接触で挿
入孔の位置を正確に指示することである。 ８．構成（９）に係る発明の作用は、２本の光線の交点
の位置を可変することで光線が他の機器と干渉して見え
なくなることを避けられることである。 ９．構成（１１）〜（１３）に係る発明の作用は、マニ
ピュレータの動きを指示する術者が操作可能な入力手段
をマニピュレータに取り付けるとともに、指示手段によ
って拘束点を指示する。そして、この指示手段で指示さ
れた位置を記憶して、手術器具が前記拘束点で拘束され
た動きを行うように前記マニピュレータを制御すること
である。The operation of the configurations (1) to (13) described above is as follows. 1. The operation of the invention according to configurations (1) to (10) is that the manipulator is detachably attached to the manipulator, and the manipulator is equipped with a positioning means having a pointer for indicating the position of the insertion hole. Is operated to point the insertion hole with a pointer, and the position of the insertion hole is taken into the manipulator control device. 2. The operation of the invention according to the configurations (2) and (4) is to simplify the configuration of the manipulator by sharing the detaching mechanism of the positioning means with the detaching mechanism of the insert in the medical manipulator having the insert. is there. 3. The operation of the invention according to the configurations (3) and (4) is to uniquely determine the position of the pointer by constraining the free joint by the positioning means in the manipulator having the free joint. 4. In the case of the manipulator having the insert body and the free joint, the operation of the invention according to the configuration (5) fixes the positioning means and restrains the free joint by one operation by interlocking the attachment / detachment of the positioning means and the restraint of the free joint. Is to do. 5. The operation of the invention according to the configuration (6) is to detect the insertion hole by avoiding the interference between the peripheral device and the manipulator by changing the attachment positions of the pointer and the positioning means to the manipulator. Further, by making the positional relationship between the insert body and the positioning means the same, it becomes unnecessary to input a constant of the positional relationship of the positioning means. 6. The operation of the invention according to configuration (7) is that the position of the insertion hole can be pointed out in a non-contact manner by using the light beam as a pointer for pointing the position. 7. The operation of the invention according to the configuration (8) is to accurately point the position of the insertion hole in a non-contact manner by using the intersection of the two light rays as a pointer for pointing the position. 8. The function of the invention according to the configuration (9) is to change the position of the intersection of the two light rays to prevent the light rays from interfering with other devices and becoming invisible. 9. The operation of the invention according to the configurations (11) to (13) attaches the input means operable by the operator for instructing the movement of the manipulator to the manipulator, and instructs the constraint point by the instructing means. Then, the manipulator is controlled so that the position instructed by the instructing means is stored and the surgical instrument performs the movement constrained at the constraining point.

【００９８】上記した構成（１）〜（１３）の効果は以
下の通りである。 １．構成（１）〜（１０）に係る発明の効果は、マニピ
ュレータに着脱自在の位置決め手段を取り付けることに
よって、別途３次元位置検出手段を設けることなく、マ
ニピュレータの操作手段を用いて、挿入孔の位置を検出
できることである。 ２．構成（２）、（４）に係る発明の効果は、位置決め
手段の脱着機構を挿入体の脱着機構と共用することによ
り、マニピュレータの構成を単純化できることである。 ３．構成（３）、（４）に係る発明の効果は、位置決め
手段によってマニピュレータの自由関節を拘束すること
で、ポインタの位置を一意的に定めることである。 ４．構成（５）に係る発明の効果は、位置決め手段の脱
着と自由関節の拘束を連動させることにより、挿入孔の
検出時の操作者の労力を減らしたことである。 ５．構成（６）に係る発明の効果は、位置決め手段を取
付けた状態でマニピュレータが周囲機器と干渉した場合
にも、ポインタと位置決め手段のマニピュレータへの取
付位置を可変することで干渉を避けられることである。
また、先端処置具の種類、内視鏡や、挿入部の長さとい
った挿入体の位置関係の違いが存在するが、位置決め手
段の位置関係を挿入体と一致させることで、位置決め手
段の位置関係の定数を入力する必要がなくなる。また、
一つの位置決め手段で、多数の挿入体の位置決め手段と
して共通に用いることができるという効果がある。 ６．構成（７）に係る発明の効果は、非接触で位置を指
示できるため、周辺機器で挿入孔付近に障害物が多くて
も、容易に挿入孔の位置を教示できることである。 ７．構成（８）に係る発明の効果は、２本の光線の交点
を位置指示のポインタとして用いることで、非接触で挿
入孔の位置を正確に指示できることである。 ８．構成（９）に係る発明の効果は、２本の光線の交点
の位置を可変することで光線が他の機器と干渉して見え
なくなることを防止できることである。 ９．構成（１１）〜（１３）に係る発明の効果は、術者
が手術器械の動きを拘束する拘束点を予め計測するとき
に、マニピュレータに取り付けられた入力手段をマニピ
ュレータ先端を動かしたいと思う方向に操作し、拘束点
を指示する装置の指示点を拘束点に合わせることのみで
拘束点の位置を容易に手術用マニピュレータの記憶手段
に記憶させ、記憶手段で記憶された拘束点に拘束された
動きをマニピュレータに行わせることができる。また、
これによりマニピュレータが患者に過大な力を加えるこ
とがなくなるので、安全に手術を行うことができるよう
になる。The effects of the above configurations (1) to (13) are as follows. 1. The effects of the inventions according to the configurations (1) to (10) are that the position of the insertion hole can be adjusted by attaching the detachable positioning means to the manipulator without using a separate three-dimensional position detecting means and using the manipulator operating means. Can be detected. 2. The effect of the invention according to the configurations (2) and (4) is that the configuration of the manipulator can be simplified by sharing the attachment / detachment mechanism of the positioning means with the attachment / detachment mechanism of the insert body. 3. An advantage of the inventions according to the configurations (3) and (4) is that the position of the pointer is uniquely determined by restraining the free joint of the manipulator by the positioning means. 4. The effect of the invention according to configuration (5) is that the labor of the operator at the time of detecting the insertion hole is reduced by interlocking the attachment / detachment of the positioning means and the restraint of the free joint. 5. The effect of the invention according to the configuration (6) is that even when the manipulator interferes with surrounding equipment in a state where the positioning means is attached, the interference can be avoided by changing the attachment positions of the pointer and the positioning means to the manipulator. is there.
In addition, although there are differences in the positional relationship of the insert such as the type of distal treatment instrument, the endoscope, and the length of the insertion part, the positional relationship of the positioning means can be adjusted by matching the positional relationship of the positioning means with the insert. There is no need to enter the constant of. Also,
There is an effect that one positioning means can be commonly used as a positioning means for many inserts. 6. The effect of the invention according to configuration (7) is that the position of the insertion hole can be easily taught even if there are many obstacles near the insertion hole in the peripheral device because the position can be indicated without contact. 7. The effect of the invention according to the configuration (8) is that the position of the insertion hole can be accurately indicated without contact by using the intersection of the two light rays as a pointer for indicating the position. 8. The effect of the invention according to the configuration (9) is that by varying the position of the intersection of the two light rays, it is possible to prevent the light rays from interfering with other devices and becoming invisible. 9. The effects of the inventions according to the configurations (11) to (13) are that the operator wants to move the tip of the manipulator with the input means attached to the manipulator when the operator measures in advance the constraint point that restrains the movement of the surgical instrument. The position of the constraining point can be easily stored in the storage means of the surgical manipulator simply by adjusting the pointing point of the device for indicating the constraining point to the constraining point, and the constraining point stored in the storage means is constrained. The manipulator can be caused to perform a movement. Also,
As a result, the manipulator does not apply an excessive force to the patient, so that the surgery can be safely performed.

【００９９】[0099]

【発明の効果】本発明によれば、マニピュレータを用い
て内視鏡下外科手術を行うにあたって、挿入孔の位置を
簡便な手段でマニピュレータ制御装置に教示することが
できるようになる。According to the present invention, the position of the insertion hole can be taught to the manipulator control device by a simple means when performing endoscopic surgery using the manipulator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１実施例に係るシステム構成図であ
る。FIG. 1 is a system configuration diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図２】第１実施例の処置用マニピュレータの構成を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a treatment manipulator of the first embodiment.

【図３】生体内操作時の処置用マニピュレータの状態を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state of a treatment manipulator during in-vivo operation.

【図４】挿入孔の位置を知るための第１実施例の方法を
説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining the method of the first embodiment for knowing the position of the insertion hole.

【図５】第２実施例の処置用マニピュレータの構成を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a treatment manipulator of a second embodiment.

【図６】挿入孔の位置を知るための第２実施例の方法を
説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the method of the second embodiment for knowing the position of the insertion hole.

【図７】異なる種類の挿入体を示す図である。FIG. 7 shows different types of inserts.

【図８】挿入孔の位置を知るための第４実施例の方法を
説明するための図である。FIG. 8 is a view for explaining the method of the fourth embodiment for knowing the position of the insertion hole.

【図９】挿入孔の位置を知るための第４実施例の方法を
説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the method of the fourth embodiment for knowing the position of the insertion hole.

【図１０】挿入孔の位置を知るための第３実施例の他の
方法を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining another method of the third embodiment for knowing the position of the insertion hole.

【図１１】第１の実施例に係る手術用マニピュレータの
全体構成図である。FIG. 11 is an overall configuration diagram of a surgical manipulator according to the first embodiment.

【図１２】手術用マニピュレータの制御装置のブロック
図である。FIG. 12 is a block diagram of a control device for a surgical manipulator.

【図１３】手術用マニピュレータの概略的構成図であ
る。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a surgical manipulator.

【図１４】手術用マニピュレータの作用を説明するため
の図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the surgical manipulator.

【図１５】スレーブマニピュレータの側面図である。FIG. 15 is a side view of a slave manipulator.

【図１６】第１実施例の作用を示すフローチャート図で
ある。FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.

【図１７】第２実施例を示す手術用マニピュレータの斜
視図である。FIG. 17 is a perspective view of a surgical manipulator showing a second embodiment.

【図１８】手術用マニピュレータの作用を説明するため
の図である。FIG. 18 is a view for explaining the operation of the surgical manipulator.

【図１９】第２実施例の作用を示すフローチャートであ
る。FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the second embodiment.

【図２０】現在の処置具の先端と患者頭部との位置関係
を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing the current positional relationship between the distal end of the treatment instrument and the patient's head.

【図２１】第２実施例において、ポイントロック点の求
め方を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining how to obtain a point lock point in the second embodiment.

【図２２】第３実施例を説明するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…処置用マニピュレータシステム、２…観察用マニピ
ュレータ、３…内視鏡、７…処置用マニピュレータ、１
４…観察用マニピュレータ、１５…先端処置具、２４…
挿入孔の位置、２９…位置決め冶具。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manipulator system for treatment, 2 ... Manipulator for observation, 3 ... Endoscope, 7 ... Manipulator for treatment, 1
4 ... Observation manipulator, 15 ... Tip treatment tool, 24 ...
Position of insertion hole, 29 ... Positioning jig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 生体に形成した挿入孔を介して脱着可能
な挿入体を遠隔操作によって駆動して生体内組織部位の
観察または処置を行う医療用マニピュレータにおいて、 前記挿入孔の位置を指示するポインタを有する位置決め
手段を具備することを特徴とする医療用マニピュレー
タ。1. A medical manipulator for observing or treating a tissue part in a living body by remote-controlling an insertable body which is detachable through an insertion hole formed in a living body, wherein a pointer for pointing the position of the insertion hole. A medical manipulator characterized by comprising a positioning means having a.