專利名稱：醫(yī)療用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用線的牽引對(duì)設(shè)于插入部前端側(cè)的彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的醫(yī)療用控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開發(fā)出具有可彎曲的彎曲部的各種醫(yī)療裝置。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域中廣泛利用在插入體內(nèi)的插入部的前端側(cè)具有彎曲部的內(nèi)窺鏡和處置器械。
并且，使用貫穿插入到設(shè)于內(nèi)窺鏡的處置器械通道中的處置器械對(duì)體內(nèi)的病變部等進(jìn)行處置。另外，在內(nèi)窺鏡的觀察下，有時(shí)利用處置器械進(jìn)行處置，而不使用處置器械通道。
并且，為了提高操作性，具有以電氣方式驅(qū)動(dòng)彎曲部的致動(dòng)器等驅(qū)動(dòng)單元或驅(qū)動(dòng)部的有源處置器械等已經(jīng)實(shí)用化。
在將彎曲部設(shè)置在其前端側(cè)的有源處置器械或內(nèi)窺鏡等醫(yī)療裝置中，采用如下結(jié)構(gòu):經(jīng)由角度線(以下簡(jiǎn)記為 線)連接彎曲部和驅(qū)動(dòng)部，通過(guò)設(shè)于近前側(cè)的驅(qū)動(dòng)部對(duì)線進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)，由此，進(jìn)行控制以驅(qū)動(dòng)前端側(cè)的彎曲部。
在采用這樣進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)的情況下，由于貫穿插入到彎曲部與近前側(cè)的驅(qū)動(dòng)部之間的具有撓性的細(xì)長(zhǎng)軸部?jī)?nèi)的線能夠以屈曲狀態(tài)插入體腔內(nèi)，所以，在其構(gòu)造上，在線中產(chǎn)生松弛，由于線的松弛，很難完全避免產(chǎn)生即使驅(qū)動(dòng)部牽引線但彎曲部也不彎曲的(彎曲)不靈敏狀態(tài)。
并且，由于線的松弛，驅(qū)動(dòng)部側(cè)的驅(qū)動(dòng)量與彎曲部側(cè)的彎曲量的關(guān)系出現(xiàn)偏差，成為依賴于以前狀態(tài)的關(guān)系的歷史特性(滯后特性)。
在與線的松弛對(duì)應(yīng)的作為第I現(xiàn)有例的日本國(guó)特開平6-22904號(hào)公報(bào)中公開了如下裝置:將前端固定在彎曲部上的線的后端卷繞在配置于連接器內(nèi)的滑輪上，使與該滑輪的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的齒輪和與作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的齒輪嚙合，對(duì)彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。
在該裝置中公開了如下技術(shù):在連接插入部的前端側(cè)的彎曲部和設(shè)于通用纜線基端的連接器內(nèi)的滑輪之間的線的中途位置即內(nèi)窺鏡操作部?jī)?nèi)，使旋轉(zhuǎn)量根據(jù)該線的移動(dòng)量而變化的惰輪抵接，并且設(shè)置檢測(cè)惰輪的旋轉(zhuǎn)量的傳感器，對(duì)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量和惰輪的旋轉(zhuǎn)量進(jìn)行比較，檢測(cè)作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力無(wú)助于彎曲部彎曲的線的松弛狀態(tài)。
然后，在檢測(cè)到松弛的情況下，使馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)，瞬時(shí)解除松弛狀態(tài)。并且，公開了如下內(nèi)容:在解除了松弛狀態(tài)后，使馬達(dá)進(jìn)行通常的旋轉(zhuǎn)，使彎曲部彎曲。
并且，在該裝置中還公開了如下結(jié)構(gòu):代替惰輪，將滑輪配置在內(nèi)窺鏡操作部?jī)?nèi)，設(shè)置檢測(cè)滑輪的旋轉(zhuǎn)的傳感器。
并且，在作為第2現(xiàn)有例的日本國(guó)特開2004-41538號(hào)公報(bào)中公開了如下結(jié)構(gòu):在經(jīng)由線并通過(guò)馬達(dá)對(duì)彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下，控制裝置根據(jù)從校正表輸出的控制信號(hào)Rmot，經(jīng)由馬達(dá)控制器對(duì)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
關(guān)于該裝置中的上述校正表，在包含彎曲部未向上下方向中的任意方向彎曲且線產(chǎn)生松弛的初始狀態(tài)(中立基準(zhǔn)位置)的目標(biāo)值R的范圍內(nèi)，與除此之外的范圍相比，輸出相對(duì)于目標(biāo)值R的變化量較大的控制信號(hào)Rmot，使馬達(dá)盡快旋轉(zhuǎn)，盡快消除線的松弛。
但是，在第1現(xiàn)有例中，由于未針對(duì)基于線的松弛的歷史特性(滯后特性)實(shí)施對(duì)策，所以，在反復(fù)進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下，驅(qū)動(dòng)部側(cè)的驅(qū)動(dòng)量與實(shí)際的彎曲部的彎曲量之間的關(guān)系發(fā)生偏差，進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)的精度降低。
并且，在第2現(xiàn)有例中，假設(shè)了在包含彎曲部未彎曲的中立基準(zhǔn)位置的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生線的松弛，但是，實(shí)際上，在從中立基準(zhǔn)位置偏移的彎曲狀態(tài)下，在向相反方向彎曲的情況下，松弛也產(chǎn)生影響。因此，第2現(xiàn)有例具有無(wú)法應(yīng)用于遠(yuǎn)離中立基準(zhǔn)位置附近的彎曲狀態(tài)的缺點(diǎn)。
并且，在第2現(xiàn)有例中，與第I現(xiàn)有例中說(shuō)明的情況同樣，由于未針對(duì)基于線的松弛的歷史特性(滯后特性)實(shí)施對(duì)策，所以，在反復(fù)進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下，具有進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)的精度降低的缺點(diǎn)。
并且，包含彎曲部的插入部由撓性部件且具有彈性力的彈性部件形成。因此，在使彎曲部向某個(gè)方向彎曲后使其向彎曲角減小的相反方向彎曲的情況下，彎曲部由于彈性部件的復(fù)原力而向相反方向彎曲，有時(shí)該復(fù)原力發(fā)揮至少消除一部分松弛的作用。
在上述第1和第2現(xiàn)有例中，并未對(duì)應(yīng)產(chǎn)生復(fù)原力的情況。因此，在使用具有松弛的線的情況下，特別是在基于復(fù)原力的彎曲停止、能夠確定線中實(shí)質(zhì)產(chǎn)生松弛的邊界時(shí)，在作用有復(fù)原力的狀況下，也能夠進(jìn)行與產(chǎn)生松弛的情況對(duì)應(yīng)的控制，并且，也容易應(yīng)對(duì)表現(xiàn)出滯后特性的彎曲驅(qū)動(dòng)。
換言之，優(yōu)選能夠確定能夠通過(guò)形成彎曲部的彈性部件的復(fù)原力而有助于彎曲部彎曲的范圍與由于線產(chǎn)生松弛而不能有助于彎曲部彎曲的范圍之間的邊界。
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供如下的醫(yī)療用控制裝置:可確定能夠通過(guò)形成彎曲部的彈性部件的復(fù)原力而有助于彎曲部彎曲的范圍與由于線產(chǎn)生松弛而不能有助于彎曲部彎曲的范圍之間的邊界。發(fā)明內(nèi)容
用于解決 課題的手段
本發(fā)明的一個(gè)方式的醫(yī)療用控制裝置具有:插入部，其設(shè)置在醫(yī)療裝置中，在前端側(cè)設(shè)有使用具有撓性的彈性部件而形成的彎曲部；驅(qū)動(dòng)部，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力；線，其貫穿插入所述插入部?jī)?nèi)，在松弛的狀態(tài)下與所述彎曲部連結(jié)；牽引部，其對(duì)所述線進(jìn)行牽引；連結(jié)部，其連結(jié)所述驅(qū)動(dòng)部和所述牽引部，使得在所述驅(qū)動(dòng)部與所述牽引部之間具有傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系和無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系；驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量作為驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量；牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述牽引部進(jìn)行牽引的牽引部驅(qū)動(dòng)量；比較部，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量和所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較；以及確定部，其根據(jù)所述比較部的比較結(jié)果，確定能夠通過(guò)形成所述彎曲部的所述彈性部件的復(fù)原力而有助于所述彎曲部彎曲的范圍與由于線產(chǎn)生松弛而不能有助于所述彎曲部彎曲的范圍之間的邊界。
本發(fā)明的另一個(gè)方式的醫(yī)療用控制裝置具有:插入部，其在前端側(cè)具有彎曲部；驅(qū)動(dòng)部，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力；線，其從所述彎曲部延伸，能夠通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行牽引并且在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行連結(jié)；判定部，其判定是否處于所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力有助于所述彎曲部的彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)；驅(qū)動(dòng)力檢測(cè)部，其檢測(cè)在所述驅(qū)動(dòng)部中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力；位置確定部，其檢測(cè)不通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部施加對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力而使所述彎曲部保持特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置；以及判別部，其判別所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)即第I彎曲狀態(tài)、在從基于所述驅(qū)動(dòng)部的所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)變化為不是該驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后立即使所述彎曲部的彎曲狀態(tài)變化到所述特定彎曲狀態(tài)位置的第2彎曲狀態(tài)、在除了所述第2彎曲狀態(tài)以外的不是所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)下未檢測(cè)到所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力為規(guī)定值以上的第3彎曲狀態(tài)，作為所述彎曲部的彎曲狀態(tài)。


圖1A是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的醫(yī)療用控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖1B是示出比較部的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖1C是示出比較部的變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖1D是示出判別部的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是示出具有第I實(shí)施方式的醫(yī)療裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是示出處置器械的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是示出包含構(gòu)成處置器械的驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)與連結(jié)有線的后端的滑輪之間的連結(jié)部在內(nèi)的與彎曲有關(guān)的部分的構(gòu)造、以及對(duì)該構(gòu)造進(jìn)行簡(jiǎn)化后的模型的圖。
圖5是示出使用圖4的模型使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)而對(duì)彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的代表性的彎曲狀態(tài)、對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角、馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩的圖。
圖6A是與圖5對(duì)應(yīng)的彎曲部的彎曲角和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角表現(xiàn)出滯后特性的情況下的說(shuō)明圖。
圖6B是與圖5對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪彎曲角表現(xiàn)出滯后特性的情況下的說(shuō)明圖。
圖7是示出第I實(shí)施方式的情況下的控制裝置的控制順序的代表例的流程圖。
圖8是示出圖7中的一部分步驟的詳細(xì)情況的流程圖。
圖9A是示出本發(fā)明的第2實(shí)`施方式的醫(yī)療用控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9B是示出比較部的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖10是示出比較部的變形例的框圖。
圖11是示出判別部的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖12是示出具有第2實(shí)施方式的醫(yī)療裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖13是示出處置器械的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是示出包含構(gòu)成處置器械的驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)與連結(jié)有線的后端的滑輪之間的連結(jié)部在內(nèi)的與彎曲有關(guān)的部分的構(gòu)造、以及對(duì)該構(gòu)造進(jìn)行簡(jiǎn)化后的模型的圖。
圖15是示出使用圖14的模型使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)而對(duì)彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的代表性的彎曲狀態(tài)、對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角、馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩的圖。
圖16A是與圖15對(duì)應(yīng)的彎曲部的彎曲角和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角表現(xiàn)出滯后特性的情況下的說(shuō)明圖。
圖16B是與圖15對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪彎曲角表現(xiàn)出滯后特性的情況下的說(shuō)明圖。
圖17是示出第2實(shí)施方式的情況下的控制裝置的控制順序的代表例的流程圖。
圖18是示出圖17中的一部分步驟的詳細(xì)情況的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(第I實(shí)施方式)
如圖1A所示，本發(fā)明的醫(yī)療用控制裝置的第I實(shí)施方式的醫(yī)療用處置器械裝置I例如具有作為醫(yī)療裝置的 有源處置器械(以下簡(jiǎn)稱為處置器械)3，該處置器械3貫穿插入到圖2所示的被插入體腔內(nèi)的內(nèi)窺鏡2的處置器械通道(以下為通道)39內(nèi)進(jìn)行使用，以有源的方式對(duì)彎曲部10進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。
并且，該醫(yī)療用處置器械裝置I具有與該處置器械3連接并對(duì)處置器械3進(jìn)行控制的控制裝置4、以及與該控制裝置4連接并供手術(shù)醫(yī)生等操作者進(jìn)行指示輸入操作的輸入部5。在圖2所示的例子中，該輸入部5由設(shè)置在處置器械3的后端的把持部6上的操縱桿裝置5a構(gòu)成。另外，也可以將操縱桿裝置5a設(shè)置在把持部6以外的場(chǎng)所。
處置器械3具有貫穿插入通道39內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)且具有撓性的作為插入部的軸部7、設(shè)置在該軸部7的前端的進(jìn)行處置的處置部8、以及設(shè)置在軸部7的后端的作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)9。另外，在圖2的具體例中，處置部8例如由通過(guò)在患部等處進(jìn)行穿刺而采集活體組織的活檢針構(gòu)成。并且，在圖2中，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)9設(shè)置在把持部6內(nèi)。
在處置部8的后端位置設(shè)有作為有源機(jī)構(gòu)的可彎曲的彎曲部10，該彎曲部10經(jīng)由使該彎曲部10彎曲的成對(duì)的角度線(簡(jiǎn)記為線)lla、llb，經(jīng)由連結(jié)部12和構(gòu)成牽引部的滑輪13而與產(chǎn)生作為驅(qū)動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的馬達(dá)9連接。
另外，線IlaUlb在具有松弛的狀態(tài)下貫穿插入軸部7內(nèi)。并且，如后所述，彎曲部10使用具有彈性力的彈性部件形成。
馬達(dá)9通過(guò)所產(chǎn)生的作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩，對(duì)成對(duì)的線IlaUlb中的一方進(jìn)行牽引驅(qū)動(dòng)并使另一方松弛，從而使彎曲部10向牽引驅(qū)動(dòng)的線IlaUlb側(cè)進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。另夕卜，由于軸部7形成為細(xì)長(zhǎng)，所以，彎曲部10形成在軸部7的前端側(cè)。
在馬達(dá)9上設(shè)有作為檢測(cè)單元的編碼器14，該編碼器14對(duì)作為該馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量(或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角)進(jìn)行檢測(cè)。編碼器14由旋轉(zhuǎn)編碼器等構(gòu)成。
并且，在經(jīng)由連結(jié)部12而以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與馬達(dá)9連結(jié)的構(gòu)成牽引部的滑輪13上安裝有作為檢測(cè)單元的電位計(jì)15，該電位計(jì)15對(duì)作為該牽引部驅(qū)動(dòng)量(或牽引驅(qū)動(dòng)量)的滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或滑輪旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)。另外，也可以構(gòu)成為，代替電位計(jì)15而使用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或滑輪旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)。
并且，如圖4 (A)、圖4 (B)所示，不經(jīng)由線而連結(jié)馬達(dá)9與滑輪13之間的連結(jié)部12具有在圓板形狀的滑輪13的中心(與該滑輪13 —體)設(shè)置的長(zhǎng)方形狀的凹部16、以及與馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)并卡入凹部16中的凸部17。
并且，該連結(jié)部12在凹部16與凸部17之間具有產(chǎn)生無(wú)法傳遞(不傳遞)來(lái)自馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系的松動(dòng)部(或游隙部)18。另外，圖4 (B)示出圖4 (A)中的A-B線的剖視圖。
連結(jié)部12具有通過(guò)使凹部16的內(nèi)表面的卡合面和凸部17的側(cè)面的卡合面抵接而傳遞來(lái)自馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力(轉(zhuǎn)矩)的位置關(guān)系，并且，在由于松動(dòng)部18而使兩個(gè)卡合面在馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)方向上不抵接的狀態(tài)下，成為無(wú)法傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系的狀態(tài)。
在本實(shí)施方式中，連結(jié)部12構(gòu)成為，不經(jīng)由(在傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生時(shí)間延遲的較長(zhǎng)的)線而直接在短距離內(nèi)(更具體而言為大致同軸)連結(jié)馬達(dá)9和滑輪13，防止響應(yīng)性降低。
另外，不限于將凹部16 —體設(shè)置在滑輪13上的情況。并且，也可以將凹部16設(shè)置在馬達(dá)9側(cè)，將凸部17設(shè)置在滑輪13側(cè)。
如圖1A所示，控制裝置4具有進(jìn)行驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9的控制的馬達(dá)控制部21、根據(jù)從編碼器14輸出的馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算或檢測(cè)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角(馬達(dá)旋轉(zhuǎn)量)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部22。
并且，控制裝置4具有根據(jù)基于電位計(jì)15的滑輪旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算或檢測(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)角的滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部23。
并且，控制裝置4具有:比較部26a，其對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量進(jìn)行比較；以及確定部26，其根據(jù)該比較部26a的比較結(jié)果，確定能夠通過(guò)形成彎曲部10的彈性部件的復(fù)原力而有助于彎曲部10彎曲的范圍(能夠有助于范圍)與由于線lla、Ilb產(chǎn)生松弛而不能有助于彎曲部10彎曲的范圍(不能有助于范圍)之間的邊界。
另外，在圖1A中，示出對(duì)比較部26a輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部22的輸出信號(hào)和滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部23的輸出信號(hào)的結(jié)構(gòu)例，但是，也可以取而代之而構(gòu)成為輸入編碼器14和電位計(jì)15的輸出信號(hào)。
并且，在圖1A中，示出了確定部26在其內(nèi)部具有比較部26a的結(jié)構(gòu)，但是，也可以構(gòu)成為在確定部26的外部設(shè)置比較部26a。
使用更簡(jiǎn)單的表現(xiàn)時(shí)，上述邊界是使用具有松弛的線IlaUlb的情況下的彎曲部10的彎曲由于復(fù)原力而停止的情況、線IlaUlb中的實(shí)質(zhì)產(chǎn)生松弛的情況的邊界的邊界位置或邊界狀態(tài)。
而且，在本實(shí)施方式中，在作用有復(fù)原力的狀況下，也能夠確定上述邊界，利用該確定的信息，進(jìn)行與松弛的產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制，也容易應(yīng)對(duì)表現(xiàn)出滯后特性的彎曲驅(qū)動(dòng)的情況。
另外，能夠通過(guò)確定部26確定上述能夠有助于范圍與不能有助于范圍的邊界，但是，為了應(yīng)對(duì)對(duì)產(chǎn)生松弛的狀態(tài)下的馬達(dá)9的控制方法進(jìn)行變更(切換)的情況，控制裝置4具有轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24，該轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24根據(jù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)電流、驅(qū)動(dòng)電壓的特性計(jì)算作為馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩。
并且，控制裝置4具有判別部27，該判別部27根據(jù)確定部26確定邊界的結(jié)果、基于轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24的轉(zhuǎn)矩等判別彎曲部10的彎曲狀態(tài)，判別部27將判別結(jié)果輸出到馬達(dá)控制部21。
馬達(dá)控制部21進(jìn)行如下控制:與判別部27判別出的彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)地對(duì)馬達(dá)9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另外，也可以構(gòu)成為，不經(jīng)由判別部27而將基于確定部26的邊界確定結(jié)果的信息輸出到形成控制部的馬達(dá)控制部21，馬達(dá)控制部21根據(jù)該信息對(duì)驅(qū)動(dòng)(牽引線lla、Ilb的)馬達(dá)9的控制方法進(jìn)行變更(切換)。
并且，在圖1A中，馬達(dá)控制部21和判別部27為不同塊的結(jié)構(gòu)，但是，也可以構(gòu)成為馬達(dá)控制部21包含判別部27。
馬達(dá)控制部21根據(jù)確定部26的確定結(jié)果，識(shí)別彎曲部10通過(guò)復(fù)原力而達(dá)到上述邊界的作為特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置，能夠?qū)︸R達(dá)9的控制方法等進(jìn)行變更。換言之，確定邊界是指，確定如下的特定彎曲狀態(tài)位置的彎曲狀態(tài):不從作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)9對(duì)彎曲部10賦予使彎曲部10彎曲的作為驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩，而是彎曲部10通過(guò)復(fù)原力彎曲到成為上述邊界的作為特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置。另外，在該特定的彎曲狀態(tài)位置處，彎曲部保持(維持)該彎曲狀態(tài)。
另外，如后述圖5所示,上述邊界對(duì)應(yīng)于標(biāo)號(hào)A8-A9的狀態(tài)、或標(biāo)號(hào)A8-A9中的任意位置(特別是作為主要位置的部位成為邊界始點(diǎn)的標(biāo)號(hào)AS的特定位置)的狀態(tài)。該情況下，根據(jù)滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量為O的特性，容易確定該邊界。
另一方面，作為上述特定的彎曲狀態(tài)位置，也可以視為對(duì)應(yīng)于與邊界狀態(tài)相同的標(biāo)號(hào)A8-A9的狀態(tài)，但是，在本實(shí)施方式中，假設(shè)為標(biāo)號(hào)A8的狀態(tài)下的彎曲狀態(tài)位置。
并且，控制裝置4例如在判別部27內(nèi)部具有存儲(chǔ)部29，該存儲(chǔ)部29存儲(chǔ)(保存)彎曲部10的彎曲角、馬達(dá)9的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪13的滑輪旋轉(zhuǎn)角等各信息作為相互關(guān)聯(lián)的特性信息。
另外，存儲(chǔ)部29也可以相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)馬達(dá)9的轉(zhuǎn)矩作為特性信息。判別部27、馬達(dá)控制部21根據(jù)需要參照存儲(chǔ)部29的特性信息。也可以在判別部27的外部設(shè)置存儲(chǔ)部29。
該存儲(chǔ)部29與馬達(dá)控制部21、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部22、滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部23、確定部26、轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24、輸入部5等 連接。
而且，該存儲(chǔ)部29除了存儲(chǔ)上述特性信息以外，還經(jīng)時(shí)地(按照時(shí)間序列)存儲(chǔ)彎曲部10的彎曲角、馬達(dá)9的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪13的滑輪旋轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、確定部26的確定結(jié)果、判別部27的判別結(jié)果、馬達(dá)控制部21的控制切換、來(lái)自輸入部5的彎曲指示值等信息。
另外，彎曲部10的彎曲角的信息預(yù)先與滑輪旋轉(zhuǎn)角或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中，根據(jù)時(shí)間序列的滑輪旋轉(zhuǎn)角或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的信息，也按照時(shí)間序列更新彎曲部10的彎曲角的信息。
馬達(dá)控制部21進(jìn)行如下控制:根據(jù)來(lái)自輸入部5的使彎曲部10彎曲的指示輸入，對(duì)馬達(dá)9施加(供給)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
在進(jìn)行使馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的控制的情況下，馬達(dá)控制部21進(jìn)行如下控制:根據(jù)判別部27的判別結(jié)果，根據(jù)3個(gè)彎曲狀態(tài)來(lái)切換馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)速度(馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度)，使其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。即，該馬達(dá)控制部21具有控制切換部30，該控制切換部30進(jìn)行根據(jù)3個(gè)彎曲狀態(tài)來(lái)切換旋轉(zhuǎn)速度的控制。
另外，如上所述，來(lái)自輸入部5的指示輸入還被輸入到判別部27內(nèi)的存儲(chǔ)部29，指示輸入的信息也按照時(shí)間序列存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中。
并且，上述存儲(chǔ)部29根據(jù)判別部27的判別結(jié)果，在馬達(dá)控制部21進(jìn)行根據(jù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)使馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的控制的情況下，在需要校正(更新)特性信息的情況下進(jìn)行校正，(在判別部27的控制下)更新特性信息。另外，也可以代替在判別部27的控制下進(jìn)行存儲(chǔ)部29的特性信息的校正和更新，而在馬達(dá)控制部21的控制下進(jìn)行存儲(chǔ)部29的特性信息的校正和更新。
具體而言，根據(jù)判別部27，在線IlaUlb產(chǎn)生松弛的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的情況下，馬達(dá)控制部21對(duì)馬達(dá)9輸出使馬達(dá)9迅速旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得在短時(shí)間內(nèi)消除松弛，通過(guò)滑輪13卷繞線IlaUlb的松弛，并且，對(duì)應(yīng)于該松弛量，針對(duì)彎曲部10的彎曲角，校正或更新馬達(dá)9的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪13的滑輪旋轉(zhuǎn)角的信息。
通過(guò)這樣進(jìn)行校正，在線IlaUlb產(chǎn)生松弛的情況下，也能夠維持彎曲部10的彎曲角、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角的特性信息與實(shí)際的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(動(dòng)作狀態(tài))一致，在反復(fù)進(jìn)行彎曲的情況下，也能夠高精度地對(duì)彎曲部10進(jìn)行彎曲控制，以使其成為從輸入部5指示的彎曲角的狀態(tài)。
并且，在產(chǎn)生松動(dòng)后消除了該松動(dòng)的情況下，存儲(chǔ)部29與該部分對(duì)應(yīng)地更新馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角的特性信息。
這樣，在產(chǎn)生滯后的情況下，也能夠更新為與滯后對(duì)應(yīng)的特性信息，能夠進(jìn)行高精度的良好的彎曲控制。
圖1B示出比較部26a和確定部26分體的情況下的結(jié)構(gòu)例。
比較部26a具有第I比較器61a和窗口型第2比較器61b，將第I比較器61a、第2比較器61b的比較結(jié)果輸出到確定部26。
對(duì)第I比較器61a輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和用于判定該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的第I閾值62a，第I比較器61a將該比較結(jié)果輸出到確定部26。
并且，對(duì)第2比較器61b輸入滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值和用于判定該變化量的絕對(duì)值的第2閾值62b，第2比較器61b將該比較結(jié)果輸出到判別部27。第2比較器61b在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值62b以內(nèi)時(shí)，例如輸出正的比較結(jié)果，在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值62b以`外時(shí)，例如輸出負(fù)的比較結(jié)果。另外，根據(jù)滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量來(lái)計(jì)算其絕對(duì)值的電路設(shè)置在比較器61b的前級(jí)(省略圖示)。
根據(jù)每經(jīng)過(guò)較短的規(guī)定時(shí)間ta而變化的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角來(lái)計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量。同樣，根據(jù)每經(jīng)過(guò)較短的規(guī)定時(shí)間ta而變化的滑輪旋轉(zhuǎn)角來(lái)計(jì)算滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量。
第I閾值62a例如被設(shè)定為與后述的圖5所示的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的變化特性對(duì)應(yīng)的值。另外，圖5示出使彎曲部10彎曲的情況下與彎曲部10的彎曲角對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Qm、滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ等。
更具體而言，對(duì)應(yīng)于與圖5中的標(biāo)號(hào)Α6 標(biāo)號(hào)Α8的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的變化特性來(lái)設(shè)定第I閾值62a。該情況下，與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0 m隨著時(shí)間而減小的特性對(duì)應(yīng)地進(jìn)行設(shè)定，被設(shè)定為從圖5的特性起包含容許余量的值。
換言之，即使按照與圖5的特性稍微偏移的特性使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m減小而變化，第I比較器61a也輸出馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m以容許范圍內(nèi)的變化量變化這樣的比較結(jié)果(例如正極性的輸出信號(hào))。
第2閾值62b例如被設(shè)定為與圖5的標(biāo)號(hào)A8-A9所示的滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p的變化對(duì)應(yīng)的值。該情況下，第2閾值62b例如被設(shè)定為(小于標(biāo)號(hào)A7-A8的情況下的負(fù)變化量的絕對(duì)值的)接近O的正值，如標(biāo)號(hào)A8-A9所示，能夠判定滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P未變化而保持恒定值的狀態(tài)。
而且，第2比較器61b判定滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值是否為第2閾值62a以內(nèi)。
即，如上所述，第2比較器61b是窗口型比較器，通過(guò)與第2閾值62b進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值是否是接近O的值。
第2比較器61b例如在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值62b以內(nèi)的情況下，輸出正的輸出信號(hào)，在除此之外的情況下(不在第2閾值62b以內(nèi)的情況下)，輸出負(fù)的輸出信號(hào)。
因此,第2比較器61 b在緊挨著標(biāo)號(hào)A7 標(biāo)號(hào)A8之前的情況下,輸出負(fù)極性的輸出信號(hào)，在標(biāo)號(hào)AS以后輸出正極性的輸出信號(hào)。然后，根據(jù)第I比較器61a和第2比較器61b的比較輸出，在第I比較器61a的輸出信號(hào)為正、第2比較器61b的輸出信號(hào)從負(fù)變正時(shí)，確定部26確定(判別)彎曲部10通過(guò)復(fù)原力而彎曲成邊界的狀態(tài)。
根據(jù)比較部26a的比較輸出，經(jīng)由判別部27或不經(jīng)由判別部27，馬達(dá)控制部21進(jìn)行如下控制:對(duì)馬達(dá)9的控制方法進(jìn)行變更(切換)，換言之，對(duì)經(jīng)由形成牽引部的滑輪13牽引線IlaUlb的牽引方法進(jìn)行變更(切換)。
另外，圖5中的標(biāo)號(hào)AS 標(biāo)號(hào)A9是滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量為O的狀態(tài)持續(xù)的狀態(tài)，該狀態(tài)相當(dāng)于上述馬達(dá)9和滑輪13未通過(guò)松動(dòng)部18卡合的彎曲狀態(tài)、即松動(dòng)狀態(tài)。
作為該松動(dòng)狀態(tài)，還可以包含圖5中的成為滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P不變化的值的A1-A2的狀態(tài)，比較部26a能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測(cè)。
該情況下，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角變化的情況下，比較部26a通過(guò)利用滑輪驅(qū)動(dòng)量的變化量接近O的閾值62b以內(nèi)的第2比較器61b的比較結(jié)果，還能夠檢測(cè)標(biāo)號(hào)A1-A2的松動(dòng)狀態(tài)。但是，該情況下，第I比較器61a側(cè)由在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量為正的情況下也進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)構(gòu)、即窗口型比較器構(gòu)成即可。
也可以代替圖1B而采用圖1C所示的變形例的結(jié)構(gòu)。在本變形例中，也是用于確定圖5中的標(biāo)號(hào)A8-A9的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)例。比較部26a由對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量進(jìn)行比較并輸出差分值的差動(dòng)放大器64、以及對(duì)該差分值和閾值65進(jìn)行比較的比較器66構(gòu)成,該比較器66的輸出信號(hào)被輸入到確定部26。
在緊挨著標(biāo)號(hào)A7 標(biāo)號(hào)AS之前的情況下，差動(dòng)放大器64輸出作為馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量與滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的差分值的第I差分值，在標(biāo)號(hào)AS以后(S9之前)，該第I差分值成為作為僅是馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的差分值的第2差分值。
因此，閾值65例如被設(shè)定為第I差分值與第2差分值的中間值，使得能夠判定僅是該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的情況，在第I差分值的情況和第2差分值的情況下，輸入到比較器66的差動(dòng)放大器64的輸出信號(hào)的比較結(jié)果反轉(zhuǎn)。即，比較部26a在彎曲部10彎曲成邊界狀態(tài)的情況下，比較器66輸出極性反轉(zhuǎn)的輸出信號(hào)。
然后，在比較器66 (比較部26a)的輸出信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)的情況下，確定部26確定(檢測(cè))為彎曲部10彎曲成邊界狀態(tài)。
然后，在該標(biāo)號(hào)AS 標(biāo)號(hào)A9中，滑輪驅(qū)動(dòng)量的變化量為O的狀態(tài)持續(xù)。該狀態(tài)相當(dāng)于上述馬達(dá)9和滑輪13未通過(guò)松動(dòng)部18卡合的彎曲狀態(tài)即松動(dòng)狀態(tài)。
如圖1D所示，判別部27根據(jù)圖1B等所示的確定部26的確定結(jié)果、由轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值是否為規(guī)定值以上的判定，判別轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值為規(guī)定值以上的情況下的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)和小于規(guī)定值的不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)。另外，判別部27具有判定部的功能，判定由轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值是否為規(guī)定值以上。
而且，判別部27具有第I彎曲狀態(tài)判別部27a，該第I彎曲狀態(tài)判別部27a將轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值為規(guī)定值以上的情況下的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)判別為第I彎曲狀態(tài)。
并且，判別部27將不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)分別判別為2個(gè)彎曲狀態(tài)、SP第2和第3彎曲狀態(tài)。
在由 轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值小于規(guī)定值的判定結(jié)果的情況下，判別部27判別為不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)。并且，判別部27具有第2彎曲狀態(tài)判別部27b，該第2彎曲狀態(tài)判別部27b將如下的彎曲狀態(tài)判別為第2彎曲狀態(tài):在從驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)轉(zhuǎn)移到不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后，馬達(dá)9立即不對(duì)負(fù)載側(cè)(滑輪側(cè))賦予轉(zhuǎn)矩，通過(guò)彈性部件的復(fù)原力使滑輪13旋轉(zhuǎn)，彎曲部10的彎曲角變化到成為上述邊界的特定彎曲狀態(tài)位置。
該第2彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)于如下?tīng)顟B(tài):在使彎曲部10大幅彎曲之后，立即進(jìn)行返回中立狀態(tài)側(cè)的彎曲操作的指示的情況下，在馬達(dá)9中未產(chǎn)生使彎曲部10彎曲的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，通過(guò)構(gòu)成彎曲部10的彈性部件的復(fù)原力使彎曲部10彎曲(到特定的彎曲狀態(tài)位置)。
因此，判別部27的第2彎曲狀態(tài)的判別功能對(duì)應(yīng)于(作為通過(guò)復(fù)原力彎曲的特性狀態(tài)的)復(fù)原特性狀態(tài)的判別功能。
由于該第2彎曲狀態(tài)中的彎曲部10的彎曲角變化的狀態(tài)是向滑輪13的滑輪旋轉(zhuǎn)角減小的方向變化的，所以，判別部27根據(jù)該變化特性判別第2彎曲狀態(tài)。并且，該第2彎曲狀態(tài)持續(xù)到復(fù)原力為O (或與摩擦力等取得平衡的狀態(tài))的特定的彎曲狀態(tài)位置(圖5的標(biāo)號(hào)A8)為止。
并且，判別部27具有第3彎曲狀態(tài)判別部27c，該第3彎曲狀態(tài)判別部27c在除了上述第2彎曲狀態(tài)以外的不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)中，將未檢測(cè)到基于馬達(dá)9的轉(zhuǎn)矩值T為規(guī)定值(作為規(guī)定值的轉(zhuǎn)矩閾值Tth)以上的彎曲狀態(tài)判別為第3彎曲狀態(tài)。
該第3彎曲狀態(tài)相當(dāng)于與上述特定的彎曲狀態(tài)位置的彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)的馬達(dá)9和滑輪13通過(guò)松動(dòng)部18而再次卡合(一方不卡合而與另一方卡合)的狀態(tài)、或線IlaUlb產(chǎn)生松弛的狀態(tài)。
判別部27具有將該第3彎曲狀態(tài)進(jìn)一步判別為第3-1彎曲狀態(tài)和第3_2彎曲狀態(tài)的2個(gè)彎曲狀態(tài)的第3-1彎曲狀態(tài)判別部27d、第3-2彎曲狀態(tài)判別部27e。
S卩，判別部27判定滑輪旋轉(zhuǎn)角相對(duì)于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量而未變化的第3-1彎曲狀態(tài)、以及滑輪旋轉(zhuǎn)角相對(duì)于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量也變化的第3-2彎曲狀態(tài)。另外，也可以將第3-1彎曲狀態(tài)、第3-2彎曲狀態(tài)分別定義為第3彎曲狀態(tài)、第4彎曲狀態(tài)。
上述第3-1彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)于馬達(dá)9和滑輪13通過(guò)連結(jié)部12的松動(dòng)部18而再次卡合的狀態(tài)、換言之為馬達(dá)9和滑輪13未在彎曲方向上卡合的狀態(tài)(松動(dòng)狀態(tài))，第3-2彎曲狀態(tài)相當(dāng)于線IlaUlb產(chǎn)生松弛的狀態(tài)。即，判別部27具有作為第3-1彎曲狀態(tài)判別部27d的判定松動(dòng)狀態(tài)的松動(dòng)狀態(tài)判定部和作為第3-2彎曲狀態(tài)判別部27e的判定線的松弛狀態(tài)的松弛狀態(tài)判定部的功能。
這樣，判別部27具有第I彎曲狀態(tài)判別部27a、第2彎曲狀態(tài)判別部27b、第3彎曲狀態(tài)判別部27c。
另外，第2彎曲狀態(tài)結(jié)束而成為第3彎曲狀態(tài)中的第3-1彎曲狀態(tài)的邊界成為上述特定的彎曲狀態(tài)位置，能夠通過(guò)特定的彎曲狀態(tài)位置的信息來(lái)判別兩個(gè)彎曲狀態(tài)。
然后，判別部27將判別結(jié)果發(fā)送到馬達(dá)控制部21，馬達(dá)控制部21根據(jù)判別結(jié)果進(jìn)行控制，使得切換馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)速度而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(具體而言，如圖8那樣進(jìn)行控制)。
圖3示出處置器械3的具體結(jié)構(gòu)例。如圖3所示，在軸部7的前端形成有作為處置部8的基于穿刺而實(shí)現(xiàn)的活檢針。在該活檢針的后端，大致圓環(huán)形狀的多個(gè)彎曲塊31的在軸部7的長(zhǎng)度方向上分別相鄰的部分通過(guò)鉚釘部31a而連結(jié)成轉(zhuǎn)動(dòng)自如，從而形成彎曲部10。
各彎曲塊31根據(jù)設(shè)置鉚釘31a的位置而確定彎曲方向。鉚釘31a交替或按照適當(dāng)周期配置在左右位置和上下位置，彎曲塊31能夠在上下方向和左右方向上彎曲。
另外，在上述彎曲塊31的外周側(cè)，通過(guò)基于以彎曲自如的方式密閉保護(hù)彎曲部10的(具有彈性力的)作為彈性部件的彎曲橡膠管32的外裝部件進(jìn)行覆蓋。關(guān)于彎曲部10，在通過(guò)形成該彎曲部10的彎曲橡膠管32等的彈性力使彎曲部10特別大幅彎曲的情況下，產(chǎn)生作為要返回不彎曲的中立狀態(tài)的彈性力的復(fù)原力，彎曲部10通過(guò)該復(fù)原力而向中立狀態(tài)側(cè)彎曲。
在線IlaUlb較短的情況下，彎曲部10通過(guò)復(fù)原力彎曲到接近中立狀態(tài)的狀態(tài)，但是，在復(fù)原力不為O的情況下，在貫穿插入軸部7內(nèi)的線IlaUlb與作用于其周圍部件之間的摩擦力取得平衡時(shí)，基于復(fù)原力而實(shí)現(xiàn)的彎曲以該平衡狀態(tài)下的彎曲角停止。
另外，在圖3中，僅簡(jiǎn)化示出向上下方向彎曲的鉚釘31a。并且，在軸部7內(nèi)貫穿插入有用于在上下方向和左右方向上彎曲的線IluUld和lll、llr，這些線IluUld和111、Ilr的前端固定在處置部8 上。
并且，線IluUld和IllUlr的后端架設(shè)并繞掛在配置于軸部7的后端的擴(kuò)徑的把持部6內(nèi)的上下彎曲用滑輪13a和左右彎曲用滑輪13b上。
滑輪13a、13b經(jīng)由設(shè)置有上述松動(dòng)部的連結(jié)部12a、12b而分別與馬達(dá)9a、9b的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)，馬達(dá)9a、9b根據(jù)來(lái)自馬達(dá)控制部21的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而正反自如地旋轉(zhuǎn)。
隨著馬達(dá)9a、9b的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由設(shè)置有松動(dòng)部18的連結(jié)部12a、12b而連結(jié)的各個(gè)滑輪13a、13b也旋轉(zhuǎn)，分別繞掛在滑輪13a、13b上的線I Iu、11d和111、I Ir分別被牽弓1、松弛。然后，在被牽引的線的方向上對(duì)彎曲部10進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。并且，在馬達(dá)9a、9b的旋轉(zhuǎn)軸上分別連接有編碼器14a、14b，在滑輪13a、13b上分別連接有電位計(jì)15a、15b。
并且，構(gòu)成輸入部5的例如操縱桿裝置5a具有在上下、左右的任意方向上傾動(dòng)自如的操縱桿36、以及分別對(duì)該操縱桿36中的上下方向和左右方向的傾動(dòng)角進(jìn)行檢測(cè)的編碼器37a、37b。根據(jù)該操縱桿36而傾動(dòng)的方向成為彎曲部10的彎曲指示方向，并且，傾動(dòng)角成為彎曲部10的彎曲角的指示值。
編碼器37a、37b的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制裝置4中的例如馬達(dá)控制部21。S卩，從作為彎曲指示輸入單元的操縱桿裝置5a對(duì)馬達(dá)控制部21輸入彎曲指示方向和彎曲角的指示值。
然后，馬達(dá)控制部21針對(duì)指示值，參照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中的特性信息等，決定馬達(dá)9a、9b的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角，對(duì)馬達(dá)9a、9b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使得由編碼器14a、14b檢測(cè)到的馬達(dá)9a、9b的旋轉(zhuǎn)角追隨上述指示值。
實(shí)際上，由于線IlaUlb伴有松弛，所以，在本實(shí)施方式中，通過(guò)判別部27判別有無(wú)松弛等的彎曲狀態(tài)。并且，由于松弛的狀態(tài)還受到基于復(fù)原力的彎曲部10的彎曲的影響，所以，在本實(shí)施方式中，通過(guò)確定部26確定基于復(fù)原力的彎曲停止的彎曲狀態(tài)的位置與在基于復(fù)原力的彎曲停止的狀態(tài)下實(shí)質(zhì)產(chǎn)生松弛的彎曲狀態(tài)的位置之間的邊界。然后，馬達(dá)控制部21利用該邊界的信息對(duì)馬達(dá)9的控制方法進(jìn)行變更。
如圖2所示，內(nèi)窺鏡2具有被插入體腔內(nèi)的插入部41、在該插入部41的后端設(shè)置的操作部42、從該操作部42延伸出的通用纜線43，該通用纜線43的端部以裝卸自如的方式與信號(hào)處理裝置44連接。
內(nèi)窺鏡2的插入部41具有在插入部41的前端設(shè)置的前端部45、在該前端部45的后端設(shè)置的彎曲自如的彎曲部46、從該彎曲部46的后端到操作部42的前端的具有撓性的撓性部47。
并且，在插入部41的前端部45設(shè)有射出照明光的照明窗48和與該照明窗48相鄰形成的觀察窗49。
并且，在插入部41中設(shè)有能夠貫穿插入處置器械的通道39，該通道39的后端作為操作部42的前端附近的處置器械插入口 39a而開口。而且，手術(shù)醫(yī)生等操作者從該處置器械插入口 39a插入處置器械3，能夠在內(nèi)窺鏡2的觀察下進(jìn)行處置。
并且，在信號(hào)處理裝置44內(nèi)，內(nèi)置有配置在觀察窗49上的未圖示的物鏡、以及根據(jù)由配置在其成像位置的攝像元件進(jìn)行攝像而得到的信號(hào)生成影像信號(hào)的信號(hào)處理電路44a，由該信號(hào)處理電路44a生成的影像信號(hào)被輸出到作為顯示裝置的監(jiān)視器50。在該監(jiān)視器50的顯示面中顯示通過(guò)攝像元件進(jìn)行攝像而得到的攝像圖像作為內(nèi)窺鏡圖像。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)圖4 (C)所示的模式化的模型51，簡(jiǎn)化示出圖4 (A)、圖4(B)所示的彎曲部10、以經(jīng)由該彎曲部10和線IlaUlb而旋轉(zhuǎn)自如的方式繞掛的滑輪13、經(jīng)由連結(jié)部12而與該滑輪13連結(jié)的馬達(dá)9。
另外，圖4中的線IlaUlb在圖3中表示為線IluUld或線lll、llr，并且，圖4中的馬達(dá)9在圖3中對(duì)應(yīng)于馬達(dá)9a或％，并且，圖4中的滑輪13對(duì)應(yīng)于圖3的滑輪13a、13b，圖4中的連結(jié)部12對(duì)應(yīng)于圖3中的連結(jié)部12a、12b。
在圖4 (C)的模型51中，利用具有松動(dòng)的連結(jié)部模型52表示圖4 (B)的馬達(dá)9與滑輪13的連結(jié)部12，利用通過(guò)彈簧對(duì)松弛進(jìn)行模式化的線模型53表示具有松弛的線lla、11b，利用同心圓的彎曲部模型54表示安裝有線IlaUlb的前端的彎曲部10。
在連結(jié)部模型52中，利用圓形的滑輪模型13'表示圖4 (B)中的滑輪13，利用凹部模型16'表示其凹部16，利用長(zhǎng)方形的凸部模型17'表示連結(jié)部12的凸部17，利用松動(dòng)部模型18'表示松動(dòng)部18。
并且，利用以彈簧圖案表示的模式化的線模型lla'、llb'(利用53代表線模型lla'、llb')表示圖4 (A)、圖(B)的線IlaUlb中的松弛。在該線模型53中，利用直線的線模型表示未松弛的部分的線狀態(tài)，具有松弛時(shí)，成為具有彈簧圖案的線模型。
并且，對(duì)彎曲部10的彎曲狀態(tài)進(jìn)行模型化的同心圓的彎曲部模型54通過(guò)彎曲方向線L而虛擬示出彎曲部10的彎曲狀態(tài)。例如，在彎曲方向線L從同心圓向下方筆直延伸的狀態(tài)下，彎曲部10成為不在上下方向(或左右方向)上彎曲的中立狀態(tài)。
作為這種結(jié)構(gòu)的醫(yī)療用控制裝置的本實(shí)施方式的醫(yī)療用處置器械裝置I的特征在于，具有:作為插入部的軸部7，其設(shè)置在作為醫(yī)療裝置的處置器械3上，在前端側(cè)設(shè)置有使用具有撓性的作為彈性部件的彎曲橡膠管32而形成的彎曲部10 ;作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)9，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部10進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力；線lla、llb，其貫穿插入所述插入部?jī)?nèi)，以具有松弛的方式與所述彎曲部10連結(jié)；作為牽引部的滑輪13，其對(duì)所述線IlaUlb進(jìn)行牽引；連結(jié)部12，其連結(jié)所述驅(qū)動(dòng)部和所述牽引部，使得在所述驅(qū)動(dòng)部與所述牽引部之間具有傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系和無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系；作為驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部的編碼器14，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量作為驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量；作為牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部的電位計(jì)15，其檢測(cè)由所述牽引部進(jìn)行牽引的牽引部驅(qū)動(dòng)量；比較部26a，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量和所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較；以及確定部26，其根據(jù)所述比較部26a的比較結(jié)果，確定能夠通過(guò)形成所述彎曲部10的所述彈性部件的復(fù)原力而有助于所述彎曲部10彎曲的范圍與由于線I la、I Ib產(chǎn)生松弛而不能有助于所述彎曲部10彎曲的范圍之間的邊界。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的醫(yī)療用處置器械裝置I的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
圖5通過(guò)標(biāo)號(hào)Al A12示出進(jìn)行如下動(dòng)作的情況下的代表性的彎曲狀態(tài):使圖4的馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，借助經(jīng)由連結(jié)部12連結(jié)的滑輪13使彎曲部10旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，然后向相反方向旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度。
另外，在圖5中的最上段，通過(guò)標(biāo)號(hào)Al A12示出使用圖4的模型對(duì)彎曲部10進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的代表性的彎曲狀態(tài)，在第2段示出對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m，在第3段示出滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p，在第4段示出由轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24計(jì)算出的馬達(dá)9的轉(zhuǎn)矩值T。
并且，圖6A、圖6B與圖5對(duì)應(yīng)地示出馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m和滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p的特性、彎曲部10的彎曲角0b和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角關(guān)系分別具有滯后的特性。
標(biāo)號(hào)Al的狀態(tài)表示馬達(dá)9和滑輪13處于兩`個(gè)卡合面未通過(guò)連結(jié)部12卡合(松動(dòng)的卡合)的狀態(tài)、并且線IlaUlb具有松弛的中立狀態(tài)的情況。
在該標(biāo)號(hào)Al的狀態(tài)下，當(dāng)使馬達(dá)9向圖5所示的箭頭表示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m從O起增加，在標(biāo)號(hào)A2的狀態(tài)下，當(dāng)處于通過(guò)連結(jié)部12而使馬達(dá)9和滑輪13卡合的狀態(tài)時(shí)，如標(biāo)號(hào)A2、A3所示，伴隨馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)，滑輪13也旋轉(zhuǎn)，滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P從O起增加。
換言之，在從標(biāo)號(hào)Al到A2的狀態(tài)下，即使馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)而使其馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m變化，滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P也沒(méi)有變化。并且，該情況下的關(guān)系特性如圖6A所示。
在標(biāo)號(hào)A2的狀態(tài)下，由于牽引方向的線Ila具有松弛，所以，在馬達(dá)9和滑輪13進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)的標(biāo)號(hào)A3的狀態(tài)下，彎曲部10也不會(huì)從中立狀態(tài)的O的彎曲角Θ b起變化。
然后，該狀態(tài)持續(xù)到標(biāo)號(hào)A4所示的狀態(tài)、即消除或解除了線Ila的松弛的狀態(tài)。超過(guò)標(biāo)號(hào)A4的狀態(tài)后，如標(biāo)號(hào)A5所示，當(dāng)馬達(dá)9和滑輪13旋轉(zhuǎn)時(shí)，彎曲部10向被牽引的線I Ia側(cè)彎曲。
如圖5中的最下段所示，在標(biāo)號(hào)A1-A4附近，|T|〈Tth，判別部27根據(jù)由轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩，判定為不是通過(guò)馬達(dá)9對(duì)彎曲部10進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
另一方面，在超過(guò)標(biāo)號(hào)A4后，在標(biāo)號(hào)A5的狀態(tài)下，|T| 3 Tth，判別部27判定為是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)，并且，判別為該彎曲狀態(tài)是有助于彎曲部10進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的作為驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的第I彎曲狀態(tài)。
在超過(guò)標(biāo)號(hào)A5的狀態(tài)后，在標(biāo)號(hào)A6所示的規(guī)定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ ml的狀態(tài)之前，當(dāng)馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)時(shí)，與該旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地使滑輪13旋轉(zhuǎn)，并且，彎曲部10也彎曲，成為滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ p1、彎曲角0bl。
這種情況下的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m與滑輪旋轉(zhuǎn)角ΘΡ的關(guān)系如圖6A所示，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m與彎曲角0b的關(guān)系如圖6Β所示。
這樣達(dá)到規(guī)定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ ml后，在希望使馬達(dá)9向相反方向旋轉(zhuǎn)而使彎曲部10向相反方向彎曲的情況下，在實(shí)際上不施加(供給)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過(guò)構(gòu)成彎曲部10的作為外裝部 件的彎曲橡膠管32等彈性部件的復(fù)原力，如標(biāo)號(hào)A7所示，彎曲部10向中立狀態(tài)位置的方向彎曲。
該復(fù)原力根據(jù)彎曲角Θ bl的大小、外裝部件的材質(zhì)等而不同。特別是在使彎曲部10大幅彎曲后使其向相反方向彎曲的情況下，該復(fù)原力發(fā)揮較大作用。另外，如標(biāo)號(hào)A6 標(biāo)號(hào)A7、標(biāo)號(hào)A8那樣,在彎曲部10由于復(fù)原力而向相反方向彎曲的情況下,線Ilb的松弛的一部分由于滑輪13的旋轉(zhuǎn)而減少。
在這樣使馬達(dá)9向相反方向(使彎曲角0b減小的方向)旋轉(zhuǎn)的情況下，在作用有上述復(fù)原力的狀態(tài)下，與無(wú)負(fù)載的狀態(tài)(A1-A2)或?yàn)榱讼€的松弛而卷繞線的狀態(tài)(A2-A4)的情況(將它們統(tǒng)稱為相當(dāng)于無(wú)負(fù)載的狀態(tài))相比，針對(duì)馬達(dá)9的負(fù)載較小。
當(dāng)作用有該復(fù)原力時(shí)，如標(biāo)號(hào)AS所示，根據(jù)復(fù)原力和克服復(fù)原力的作用于線Ila上的摩擦力等，彎曲部10彎曲到成為使彎曲部10彎曲的復(fù)原力實(shí)質(zhì)上為O的特定彎曲狀態(tài)的特定的彎曲狀態(tài)位置，彎曲部10保持該彎曲角Θ b2的狀態(tài)。
在該彎曲角0b2的狀態(tài)下，由于馬達(dá)9不處于使滑輪13向相反方向旋轉(zhuǎn)的卡合狀態(tài)，所以，從標(biāo)號(hào)AS到再次進(jìn)行卡合的作為卡合狀態(tài)的標(biāo)號(hào)A9為止，即使馬達(dá)9向相反方向旋轉(zhuǎn)，滑輪13也不旋轉(zhuǎn)，保持沒(méi)有變化的恒定的滑輪旋轉(zhuǎn)角θ P2的值。
因此，比較部26a根據(jù)例如圖1B等所示的結(jié)構(gòu)對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角θ P的變化量進(jìn)行監(jiān)視，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角em變化的狀態(tài)下，針對(duì)滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ的變化量從負(fù)變成O的狀態(tài)，例如對(duì)接近O的閾值62b和滑輪旋轉(zhuǎn)角θ P的變化量(的絕對(duì)值)進(jìn)行比較，檢測(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的變化量為閾值62b以內(nèi)的情況，由此，能夠簡(jiǎn)單地檢測(cè)該特定的彎曲狀態(tài)位置。
該特定的彎曲狀態(tài)位置成為第2彎曲狀態(tài)與第3彎曲狀態(tài)的邊界，本實(shí)施方式將該檢測(cè)的結(jié)果用于彎曲驅(qū)動(dòng)的控制。
然后，當(dāng)經(jīng)過(guò)標(biāo)號(hào)A9的狀態(tài)而使馬達(dá)9進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)，滑輪13也旋轉(zhuǎn)。但是，在該狀態(tài)下，由于線Ilb具有松弛，所以，在該松弛消除之前、即成為標(biāo)號(hào)All之前，彎曲部10不會(huì)從標(biāo)號(hào)A8的彎曲角Θ b2起變化。
然后，當(dāng)經(jīng)過(guò)標(biāo)號(hào)All而使馬達(dá)9旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨該旋轉(zhuǎn)，滑輪13也旋轉(zhuǎn)，并且，彎曲部10的彎曲角0b也變化。然后，如標(biāo)號(hào)A12所示，彎曲部10向相反方向彎曲到適當(dāng)?shù)膹澢?b3。另外，在圖6A、圖6B中，與標(biāo)號(hào)A12的彎曲角Θ b3對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角用Θ m3表示，滑輪旋轉(zhuǎn)角用Θρ3表示。
如圖6B所示，在使彎曲部10從彎曲角0b3起向相反方向彎曲的情況下，一般地，由于彎曲角9bl和Θ b3的絕對(duì)值不同，所以，復(fù)原力的大小根據(jù)彎曲角0b3的絕對(duì)值的大小而不同。因此,如圖6A、圖6B的虛線所示，根據(jù)該情況下的復(fù)原力，成為標(biāo)號(hào)A13、A14、A15所示的(未閉合的)滯后特性。
但是，在這種滯后特性的情況下，通過(guò)確定特定彎曲狀態(tài)位置產(chǎn)生的特定彎曲狀態(tài)等，也能夠相關(guān)聯(lián)地掌握彎曲部10的彎曲角0b、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m、滑輪旋轉(zhuǎn)角ΘΡ的各狀態(tài)。
例如，在圖6Α中，標(biāo)號(hào)Α8-Α9的狀態(tài)是即使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m變化滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p2的變化量也不會(huì)變化的特性的狀態(tài)，標(biāo)號(hào)A13-A14也示出同樣的特性。
因此，通過(guò)在時(shí)間上監(jiān)視該狀態(tài)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中，能夠維持反映了該特性的特性信息。
通過(guò)這樣計(jì)算(檢測(cè))馬達(dá)9、滑輪13等的動(dòng)作的時(shí)間變化并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπι和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的動(dòng)作狀態(tài)具有滯后的特性上，也能夠根據(jù)兩者的關(guān)系、例如標(biāo)號(hào)Α13的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的關(guān)系來(lái)掌握標(biāo)號(hào)A14的位置關(guān)系等。
這樣，在本實(shí)施方式中，判別部27分別判別圖5中的標(biāo)號(hào)A1-A2、A8_A9的第3彎曲狀態(tài)(第3-1彎曲狀態(tài))、標(biāo)號(hào)A2-A4、A9-A11的第3彎曲狀態(tài)(第3_2彎曲狀態(tài))、標(biāo)號(hào)A4-A6、A11-A12的第I彎曲狀態(tài)、標(biāo)號(hào)A6-A8的第2彎曲狀態(tài)。
因此，在本實(shí)施方式中，在彎曲部10的彎曲角、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπι、滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ的動(dòng)作具有滯后的特性上，也能夠高精度地掌握這些狀態(tài)。而且，對(duì)應(yīng)于判別部27的判別結(jié)果，馬達(dá)控制部21對(duì)馬達(dá)9的驅(qū)動(dòng)控制好像切換(變更)。
接著，參照?qǐng)D7對(duì)本實(shí)施方式的彎曲控制的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)接通醫(yī)療用處置器械裝置I的電源而開始控制裝置4的動(dòng)作后，成為步驟SI的初始設(shè)定的處理。在該步驟SI中，控制裝置4設(shè)定為處置器械3的軸部7筆直(直線)的狀態(tài)、即彎曲部10不彎曲的中立狀態(tài)，將由馬達(dá)9a、9b的編碼器14a、14b (由14代表)檢測(cè)到的上下方向和左右方向的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπκ彎曲部10的彎曲角0b設(shè)置為O。然后，等待指示輸入。
在步驟S2中，操作者從輸入部5進(jìn)行彎曲的指示輸入。具體而言，操作者對(duì)操縱桿36進(jìn)行操作，進(jìn)行使彎曲部10向期望彎曲的彎曲方向傾斜希望彎曲的彎曲角的操作。
于是，如步驟S3所示，控制裝置4的馬達(dá)控制部21對(duì)應(yīng)于指示輸入的彎曲方向和彎曲角，參照該時(shí)刻的存儲(chǔ)部29的特性信息，計(jì)算使馬達(dá)9a、9b (以下由9代表)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方向)、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm、滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ sp、轉(zhuǎn)矩值(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力)Ts。
另外，該時(shí)刻在當(dāng)前階段為初始狀態(tài)，但是，根據(jù)圖7的控制循環(huán)，從與初始狀態(tài)不同的動(dòng)作狀態(tài)起進(jìn)行彎曲指示輸入。該情況下，參照該動(dòng)作狀態(tài)以前被更新的動(dòng)作特性的信息計(jì)算旋轉(zhuǎn)方向、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm、滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ8Ρ、轉(zhuǎn)矩值Ts。計(jì)算出的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm、轉(zhuǎn)矩值Ts成為對(duì)馬達(dá)9進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的指示值或目標(biāo)值。另外，也可以僅將馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm作為對(duì)馬達(dá)9進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的指示值或目標(biāo)值。
在接下來(lái)的步驟S4中，馬達(dá)控制部21使馬達(dá)9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以使其成為所計(jì)算出的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角9sm。
此時(shí)，如步驟S5所示，編碼器14、電位計(jì)15a、15b (由15代表)等分別檢測(cè)馬達(dá)9、滑輪13的旋轉(zhuǎn)角，并且，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部22、滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部23分別計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角。并且，轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24計(jì)算轉(zhuǎn)矩值。
S卩，控制裝置4檢測(cè)(計(jì)算)馬達(dá)9、滑輪13的動(dòng)作狀態(tài)。并且，如步驟S6所示，判別部27判別彎曲狀態(tài)。
然后，如步驟S7所示，馬達(dá)控制部21根據(jù)判別結(jié)果對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。
并且，如步驟S8所示，存儲(chǔ)部29例如以較短的一定周期存儲(chǔ)馬達(dá)9、滑輪13的各動(dòng)作狀態(tài)的信息，并且，對(duì)應(yīng)于判別部27的判別結(jié)果對(duì)所存儲(chǔ)的特性信息進(jìn)行更新。
在步驟S9中，馬達(dá)控制部21根據(jù)被輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部22、轉(zhuǎn)矩計(jì)算部24等的計(jì)算結(jié)果的判別部27等的判別結(jié)果等，判別馬達(dá)9是否旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)值。
然后，在未達(dá)到作為目標(biāo)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm的情況下，返回步驟S4，反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。另一方面，在達(dá)到目標(biāo)值的情況下，在步驟Sio中判定是否結(jié)束處置，在不結(jié)束處置的情況下，返回步驟S2，等待下一次的彎曲指示輸入。另一方面，在結(jié)束處置的情況下，控制裝置4結(jié)束圖7的處理。
圖8示出步驟S6和步驟S7的詳細(xì)情況。
如步驟Sll所示，判別部27判別第I彎曲狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài))Stlla、第2彎曲狀態(tài)(復(fù)原特性狀態(tài))Stllb、第3彎曲狀態(tài)Stllc，更詳細(xì)地講，作為第3彎曲狀態(tài)Stllc，判別作為第3-1彎曲狀態(tài)的松動(dòng)狀態(tài)Stlld、作為第3-2彎曲狀態(tài)的松弛狀態(tài)Stile。
在步驟Sll的判別結(jié)果為第I彎曲狀態(tài)的情況下，如步驟S12a所示，馬達(dá)控制部21進(jìn)行使馬達(dá)9以通常的旋轉(zhuǎn)速度(稱為第I旋轉(zhuǎn)速度)旋轉(zhuǎn)的控制。在步驟S12a的處理后，進(jìn)入步驟S8。
并且，在步驟Sll的判別結(jié)果為第2彎曲狀態(tài)的情況下，如步驟S12b所示，馬達(dá)控制部21進(jìn)行使馬達(dá)9以與復(fù)原特性狀態(tài)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度(驅(qū)動(dòng)速度)、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度慢的第2旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的控制。
在該狀態(tài)下，由于已經(jīng)通過(guò)復(fù)原力使彎曲部10旋轉(zhuǎn)，所以，當(dāng)通過(guò)馬達(dá)9以第I旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，比通常的彎曲驅(qū)動(dòng)的速`度的情況快，因此，通過(guò)以比第I旋轉(zhuǎn)速度慢的速度旋轉(zhuǎn)，在作用有復(fù)原力的情況和未作用有復(fù)原力的情況下，均能夠在相同的動(dòng)作狀態(tài)下進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。在步驟S12b的處理后，進(jìn)入步驟S8。
并且，在步驟Sll的判別結(jié)果為第3-1彎曲狀態(tài)(松動(dòng)狀態(tài))的情況下，如步驟S12c所示，馬達(dá)控制部21進(jìn)行使馬達(dá)9以與松動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第3旋轉(zhuǎn)速度、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度快的第3旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的控制。
并且，在步驟Sll的判別結(jié)果為第3-2彎曲狀態(tài)(松弛狀態(tài))的情況下，如步驟S12d所示，馬達(dá)控制部21進(jìn)行使馬達(dá)9以與松弛狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第4旋轉(zhuǎn)速度、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度快的第4旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)并卷繞線IlaUlb以消除線IlaUlb的松弛的控制。另外，也可以將第3旋轉(zhuǎn)速度和第4旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為相同的旋轉(zhuǎn)速度。
在第3彎曲狀態(tài)下，彎曲部10對(duì)應(yīng)于實(shí)質(zhì)上不彎曲的不靈敏狀態(tài)。因此，在該第3彎曲狀態(tài)下，馬達(dá)控制部21通過(guò)使馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)速度為高速，縮短該不靈敏狀態(tài)的期間，確保良好的響應(yīng)性或操作性。
通過(guò)這樣根據(jù)彎曲狀態(tài)對(duì)馬達(dá)9的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，能夠確保良好的操作性。
并且，在步驟S12c的處理結(jié)束后，如步驟S13a所示，判別部27將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中的當(dāng)前的特性信息校正為使步驟S12c結(jié)束(松動(dòng)狀態(tài)消除)后的彎曲狀態(tài)位置的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角相關(guān)聯(lián)的特性信息，在步驟S8中，存儲(chǔ)校正后的特性信息。
并且，在步驟S12d的處理結(jié)束后，如步驟S13b所示，判別部27將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部29中的當(dāng)前的特性信息校正為使步驟S12d結(jié)束(松弛狀態(tài)消除)后的彎曲狀態(tài)位置的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角、彎曲角相關(guān)聯(lián)的特性信息，在步驟S8中，存儲(chǔ)校正后的特性信息。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式，通過(guò)確定部26可確定能夠通過(guò)形成彎曲部10的彈性部件的復(fù)原力而有助于彎曲部10彎曲的范圍與由于線IlaUlb產(chǎn)生松弛而不能有助于彎曲部10彎曲的范圍之間的邊界。
并且，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠利用由確定部26確定的邊界的信息，在線IlaUlb中檢測(cè)到產(chǎn)生松弛，根據(jù)松弛對(duì)特性信息進(jìn)行更新，并且，進(jìn)行控制使得迅速消除由于松弛而導(dǎo)致的彎曲的不靈敏狀態(tài)。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式，在使用具有松弛的線的情況下，也能夠高精度地檢測(cè)彎曲部不彎曲的不靈敏狀態(tài)的情況下的彎曲狀態(tài)，而不會(huì)降低響應(yīng)性，能夠提高進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的操作性。
并且，在表現(xiàn)出由于線的松弛而導(dǎo)致的滯后特性的彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下也對(duì)松弛進(jìn)行校正，所以，能夠防止進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的控制系統(tǒng)的精度降低。另外，在更簡(jiǎn)單地進(jìn)行馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)控制的情況下，也可以在合并上述第3-1彎曲狀態(tài)和第3-2彎曲狀態(tài)而得到的第3彎曲狀態(tài)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。
(第2實(shí)施方式)
如圖9A所示，本發(fā)明的醫(yī)療用控制裝置的第2實(shí)施方式的處置器械裝置101例如具有有源處置器械(以下簡(jiǎn)稱為處置器械)103，該處置器械103貫穿插入到圖12所示的被插入體腔內(nèi)的內(nèi)窺鏡102的處置器械通道(以下為通道)139內(nèi)進(jìn)行使用，以有源的方式對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。
并且，該處置器械裝置101具有與該處置器械103連接并對(duì)處置器械103進(jìn)行控制的控制裝置104、以及與該控制裝置104連接并供操作者進(jìn)行指示輸入操作的輸入部105。在圖12所示的例子中，該輸入部105由設(shè)置在處置器械103的后端的把持部106上的操縱桿裝置105a構(gòu)成。另外，也可以將操縱桿裝置105a設(shè)置在把持部106以外的場(chǎng)所。
處置器械103具有貫穿插入通道139內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)且具有撓性的作為插入部的軸部107、設(shè)置在該軸部107的前端的進(jìn)行處置的處置部108、以及設(shè)置在軸部107的后端的作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)109。另外，在圖12的具體例中，處置部108例如由通過(guò)在患部等處進(jìn)行穿刺而采集活體組織的活檢針構(gòu)成。并且，在圖12中，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)109設(shè)置在把持部106 內(nèi)。
在處置部108的后端位置設(shè)有作為有源機(jī)構(gòu)的可彎曲的彎曲部110，該彎曲部110經(jīng)由使該彎曲部110彎曲的成對(duì)的角度線(簡(jiǎn)記為線)llla、lllb，經(jīng)由連結(jié)部112和構(gòu)成牽引部的滑輪113與產(chǎn)生作為驅(qū)動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的馬達(dá)109連接。
馬達(dá)109通過(guò)所產(chǎn)生的作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩，對(duì)成對(duì)的線IllaUllb中的一方進(jìn)行牽引并使另一方松弛， 從而使彎曲部110向牽引驅(qū)動(dòng)的線IllaUllb側(cè)彎曲驅(qū)動(dòng)。另夕卜，線111a、Illb在具有松弛的狀態(tài)下貫穿插入軸部107內(nèi)。并且，由于軸部107形成為細(xì)長(zhǎng)，所以，彎曲部110形成在軸部107的前端側(cè)。
在馬達(dá)109上設(shè)有作為檢測(cè)單元的編碼器114，該編碼器14對(duì)作為該馬達(dá)109的驅(qū)動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量(或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角)進(jìn)行檢測(cè)。編碼器114由旋轉(zhuǎn)編碼器等構(gòu)成。
并且，在經(jīng)由連結(jié)部112以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與馬達(dá)109連結(jié)的構(gòu)成牽引部的滑輪113上安裝有作為檢測(cè)單元的電位計(jì)115，該電位計(jì)115對(duì)作為該牽引部驅(qū)動(dòng)量的滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或滑輪旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)。另外，也可以構(gòu)成為，代替電位計(jì)115而使用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或滑輪旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測(cè)。
并且，如圖14 (A)、圖14 (B)所示，不經(jīng)由線而連結(jié)馬達(dá)109與滑輪113之間的連結(jié)部112具有在圓板形狀的滑輪113的中心(與該滑輪113 —體)設(shè)置的長(zhǎng)方形狀的凹部116、以及與馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)并卡入凹部116中的凸部117。
并且，該連結(jié)部112在凹部116與凸部117之間具有產(chǎn)生無(wú)法傳遞(不傳遞)來(lái)自馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系的松動(dòng)部(或游隙部)118。另外，圖14 (B)示出圖14 (A)中的A-B線的剖視圖。
連結(jié)部112具有通過(guò)使凹部116的內(nèi)表面的卡合面和凸部117的側(cè)面的卡合面抵接而傳遞來(lái)自馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力(轉(zhuǎn)矩)的位置關(guān)系，并且，在由于松動(dòng)部118而使兩個(gè)卡合面不抵接的狀態(tài)下，成為無(wú)法傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系的狀態(tài)。
在本實(shí)施方式中，連結(jié)部112構(gòu)成為，不經(jīng)由(在傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生時(shí)間延遲的較長(zhǎng)的)線而直接在短距離內(nèi)(更具體而言為大致同軸)連結(jié)馬達(dá)109和滑輪113，防止響應(yīng)性降低。
另外，不限于將凹部116 —體設(shè)置在滑輪113上的情況。并且，也可以將凹部116設(shè)置在馬達(dá)109側(cè)，將凸部117設(shè)置在滑輪113側(cè)。
如圖9A所示，控制裝置104具備具有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109的功能的馬達(dá)控制部121、根據(jù)從編碼器114輸出的馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量或旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部122。
并且，控制裝置104具有根據(jù)基于電位計(jì)115的滑輪旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算滑輪旋轉(zhuǎn)角的滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部123、以及根據(jù)通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)馬達(dá)109進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)電壓計(jì)算或檢測(cè)馬達(dá)109的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124。
并且，控制裝置104具有判定部125，該判定部125根據(jù)來(lái)自轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124的轉(zhuǎn)矩，判定是否處于作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力有助于彎曲部110的彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。該判定部125比較來(lái)自轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124的轉(zhuǎn)矩值T (的絕對(duì)值)是否為判定用的轉(zhuǎn)矩閾值Tth (參照?qǐng)D15)以上，在|t| ^ Tth的情況下判定為處于驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)，在|T|〈Tth的情況下判定為不處于驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
并且，控制裝置104具有判別部127，該判別部127根據(jù)判定部125的判定結(jié)果和檢測(cè)特定彎曲狀態(tài)位置的位置確定部126的檢測(cè)結(jié)果等，判別后述的3個(gè)彎曲狀態(tài)。另外，實(shí)際上，判定部125判定3個(gè)彎曲狀態(tài)中的作為第I彎曲狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
位置確定部126檢測(cè)如下的特定的彎曲狀態(tài)位置:不通過(guò)馬達(dá)109施加(產(chǎn)生)對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，所述彎曲部110保持特定的彎曲狀態(tài)。具體而言，檢測(cè)(確定)如下的特定彎曲狀態(tài)位置:不通過(guò)馬達(dá)109施加(產(chǎn)生)對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，而是通過(guò)后述的構(gòu)成彎曲部110的彈性部件的復(fù)原力使所述彎曲部110彎曲到特定彎曲狀態(tài)位置。
圖9A所示的位置確定部126構(gòu)成為具有圖9A中的連結(jié)部112、作為牽引部的滑輪113、作為驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部的編碼器114、作為牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部的電位計(jì)115、比較部126a。除了這種結(jié)構(gòu)的定義以外，位置確定部126還可以定義為具有被輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的比較部126a。
該比較部126a通過(guò)由編碼器114檢測(cè)或由馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部122計(jì)算出的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量與由電位計(jì)檢測(cè)或由滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部計(jì)算出的滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的比較、或與閾值之間的比較，檢測(cè)彎曲部110成為特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置。
圖9B示出比較部126a的結(jié)構(gòu)例。
比較部126a具有第I比較器161a和窗口型第2比較器161b，將第I比較器161a、第2比較器161b的比較結(jié)果輸出到判別部127。
對(duì)第I比較器161 a輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和用于判定該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的第I閾值162a，第I比較器161a將該比較結(jié)果輸出到判別部127。
并且，對(duì)第2比較器161b輸入滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值和用于判定該變化量的絕對(duì)值的第2閾值162b，第2比較器161b將其比較結(jié)果輸出到判別部127。在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值162b以內(nèi)時(shí)，例如輸出正的比較結(jié)果，在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值162b以外時(shí)，例如輸出負(fù)的比較結(jié)果。另外，根據(jù)滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量來(lái)計(jì)算其絕對(duì)值的電路設(shè)置在比較器161b的前級(jí)(省略圖示)。
根據(jù)每經(jīng)過(guò)較短的規(guī)定時(shí)間ta而變化的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角來(lái)計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量。同樣，通過(guò)以較短的規(guī)定時(shí)間ta的周期對(duì)滑輪旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行采樣(提取)，根據(jù)每經(jīng)過(guò)該時(shí)間ta而變化的滑輪旋轉(zhuǎn)角來(lái)計(jì)算滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量。
第I閾值162a例如被設(shè)定為與后述圖15所示的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的變化對(duì)應(yīng)的值。另外，圖15示出使彎曲部110彎曲的情況下與彎曲部110的彎曲角對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m、滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ等。
更具體而言，對(duì)應(yīng)于與圖15中的標(biāo)號(hào)Α6 標(biāo)號(hào)Α8的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的變化特性來(lái)設(shè)定第I閾值162a。該情況下，與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0 m隨著時(shí)間而減小的特性對(duì)應(yīng)地進(jìn)行設(shè)定，被設(shè)定為從圖15的特性起包含容許余量的值。
換言之，即使以與圖15的特性稍微偏移的特性使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m減小而變化，第I比較器161a也輸出馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m以容許范圍內(nèi)的變化量變化這樣的比較結(jié)果(例如正極性的輸出信號(hào))。
第2閾值162b例如被設(shè)定為與圖15的標(biāo)號(hào)A8-A9所示的滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p的變化對(duì)應(yīng)的值。該情況下，第2閾值162b例如被設(shè)定為(小于標(biāo)號(hào)A7-A8的情況下的負(fù)變化量的絕對(duì)值的)接近O的正值，如標(biāo)號(hào)A8-A9所示，能夠判定滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P未變化而保持恒定值的狀態(tài)。
而且，第2比較器161b判定滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值是否為第2閾值162b以內(nèi)。
S卩，如上所述，第2比較器161b是窗口型比較器，通過(guò)與第2閾值162b進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值是否是接近O的值。第2比較器161b例如在滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的絕對(duì)值為第2閾值162b以內(nèi)的情況下，輸出正的輸出信號(hào)，在除此之外的情況下(不在第2閾值162b以內(nèi)的情況下)，輸出負(fù)的輸出信號(hào)。
因此,第2比較器161b在緊挨著標(biāo)號(hào)A7 標(biāo)號(hào)A8之前的情況下,輸出負(fù)極性的輸出信號(hào)，在標(biāo)號(hào)A8以后輸出正極性的輸出信號(hào)。然后，根據(jù)第I比較器161a和第2比較器161b的比較輸出，在第I比較器161a的輸出信號(hào)為正、第2比較器161b的輸出信號(hào)從負(fù)變正時(shí)，判別部127確定(判別)彎曲部110通過(guò)復(fù)原力而彎曲成特定的彎曲狀態(tài)位置。
根據(jù)比較部126a的比較輸出，經(jīng)由判別部127或不經(jīng)由判別部127，馬達(dá)控制部121對(duì)馬達(dá)109的控制方法進(jìn)行變更(切換)。
這樣，構(gòu)成位置確定部126的比較 部126a對(duì)特定的彎曲狀態(tài)位置進(jìn)行檢測(cè)。
另外，圖15中的標(biāo)號(hào)AS 標(biāo)號(hào)A9是滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量為O的狀態(tài)持續(xù)的狀態(tài)，該狀態(tài)相當(dāng)于上述馬達(dá)109和滑輪113未通過(guò)松動(dòng)部118卡合的彎曲狀態(tài)、即松動(dòng)狀態(tài)。
作為該松動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)也包含圖15中的成為滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P不變化的值的A1-A2的狀態(tài)時(shí)，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角變化的情況下，比較部126a通過(guò)利用滑輪驅(qū)動(dòng)量的變化量接近O的閾值162b以內(nèi)的第2比較器161b的比較結(jié)果，還能夠檢測(cè)標(biāo)號(hào)A1-A2的松動(dòng)狀態(tài)。
但是，該情況下，第I比較器161a側(cè)采用在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量為正的情況下也進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)構(gòu)即可。例如，在圖9B中，比較器161a、閾值162a對(duì)應(yīng)于檢測(cè)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量為負(fù)的情況，但是，也可以構(gòu)成為，進(jìn)一步追加對(duì)應(yīng)于檢測(cè)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量為正的情況的比較器、閾值，將該比較器的輸出輸入到判別部127 (省略圖示)。
作為檢測(cè)特定的彎曲狀態(tài)位置的結(jié)構(gòu)，也可以代替圖9B而采用圖10所示的變形例的結(jié)構(gòu)。在本變形例中，也是用于確定圖15中的標(biāo)號(hào)A8-A9的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)例。比較部126a由對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量進(jìn)行比較并輸出差分值的差動(dòng)放大器164、以及對(duì)該差分值和閾值165進(jìn)行比較的比較器166構(gòu)成,該比較器166的輸出信號(hào)被輸出到判別部127。
在緊挨著標(biāo)號(hào)A7 標(biāo)號(hào)AS之前的情況下，差動(dòng)放大器164輸出作為馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量與滑輪旋轉(zhuǎn)角的變化量的差分值的第I差分值，在標(biāo)號(hào)AS以后(S9之前)，該差分值成為僅是馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的第2差分值。
因此，閾值165例如被設(shè)定為第I差分值與第2差分值的中間值，使得能夠判定僅是該馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量的情況，在第I差分值的情況和第2差分值的情況下，輸入到比較器166的差動(dòng)放大器164的輸出信號(hào)的比較結(jié)果反轉(zhuǎn)。
然后，在彎曲部110彎曲成特定位置的狀態(tài)的情況下，該比較部126a通過(guò)使比較器166的輸出信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。因此，在比較器166的輸出信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)的情況下，判別部127判別為彎曲部110彎曲成特定位置的狀態(tài)。
如圖11所示，判定部127具有第I彎曲狀態(tài)判別部127a，該第I彎曲狀態(tài)判別部127a根據(jù)判定部125的判定結(jié)果將上述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)判別為第I彎曲狀態(tài)。并且，判定部127將不是該驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)分別判別為2個(gè)彎曲狀態(tài)、即第2和第3彎曲狀態(tài)。
判別部127具有第2彎曲狀態(tài)判別部127b，該第2彎曲狀態(tài)判別部127b根據(jù)判定部125的判定結(jié)果將如下的彎曲狀態(tài)判別為第2彎曲狀態(tài):在從驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)變化為不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后，馬達(dá)109立即不對(duì)負(fù)載側(cè)(滑輪側(cè))賦予轉(zhuǎn)矩，滑輪113旋轉(zhuǎn)，彎曲部110的彎曲角變化到上述特定的彎曲狀態(tài)位置。
該第2彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)于如下?tīng)顟B(tài):在使彎曲部110大幅彎曲之后，立即進(jìn)行返回中立狀態(tài)側(cè)的彎曲操作的指示的情況下，在馬達(dá)109中未產(chǎn)生使彎曲部110彎曲的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下，通過(guò)形成彎曲部110的彈性部件的復(fù)原力使彎曲部110彎曲(到特定的彎曲狀態(tài)位置)。因此，判別部127的第2彎曲狀態(tài)的判別功能對(duì)應(yīng)于(作為通過(guò)復(fù)原力彎曲的特性狀態(tài)的)復(fù)原特性狀態(tài)的判別功能。
由于該第2彎曲狀態(tài)中的彎曲部110的彎曲角變化的狀態(tài)是向滑輪113的滑輪旋轉(zhuǎn)角減小的方向變化的，所以，判別部127根據(jù)該變化特性判別第2彎曲狀態(tài)。并且，該第2彎曲狀態(tài)持續(xù)到復(fù)原力為O (或與摩擦力等取得平衡的狀態(tài))的特定的彎曲狀態(tài)位置(圖15的標(biāo)號(hào)A8)為止。
并且，判別部127具有第3彎曲狀態(tài)判別部127c (參照?qǐng)D11)，該第3彎曲狀態(tài)判別部127c在除了上述第2彎曲狀態(tài)以外的不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)中，將未檢測(cè)到基于馬達(dá)109的轉(zhuǎn)矩值T為規(guī)定值(作為規(guī)定值的轉(zhuǎn)矩閾值Tth)以上的彎曲狀態(tài)判別為第3彎曲狀態(tài)。
該第3彎曲狀態(tài)相當(dāng)于與上述特定的彎曲狀態(tài)位置的彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)的馬達(dá)109和滑輪113通過(guò)松動(dòng)部118而再次卡合(一方不卡合而與另一方卡合)的狀態(tài)、或線IllaUllb產(chǎn)生松弛的狀態(tài)。
判別部127具有將該第3彎曲狀態(tài)進(jìn)一步判別為第3_1彎曲狀態(tài)和第3_2彎曲狀態(tài)的2個(gè)彎曲狀態(tài)的第3-1彎曲狀態(tài)判別部127d、第3-2彎曲狀態(tài)判別部127e (參照?qǐng)D11)。
S卩，判別部127判定滑輪旋轉(zhuǎn)角相對(duì)于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量而未變化的第3-1彎曲狀態(tài)、以及滑輪旋轉(zhuǎn)角相對(duì)于馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的變化量也變化的第3-2彎曲狀態(tài)。另外，也可以將第3-1彎曲狀態(tài)、第3-2彎曲狀態(tài)分別定義為第3彎曲狀態(tài)、第4彎曲狀態(tài)。
上述第3-1彎曲狀態(tài)對(duì)應(yīng)于馬達(dá)109和滑輪113通過(guò)松動(dòng)部118而再次卡合的狀態(tài)、換言之為馬達(dá)109和滑輪113未在彎曲方向上卡合的狀態(tài)(松動(dòng)狀態(tài))，第3-2彎曲狀態(tài)相當(dāng)于線IllaUllb產(chǎn)生松弛的狀態(tài)。即，判別部127具有作為第3_1彎曲狀態(tài)判別部127d的判定松動(dòng)狀態(tài)的松動(dòng)狀態(tài)判定部`和作為第3-2彎曲狀態(tài)判別部127e的判定線的松弛狀態(tài)的松弛狀態(tài)判定部的功能。
如圖11所示，判別部127具有第I彎曲狀態(tài)判別部127a、第2彎曲狀態(tài)判別部127b、第3彎曲狀態(tài)判別部127c。
另外，第2彎曲狀態(tài)與第3彎曲狀態(tài)中的第3-1彎曲狀態(tài)的邊界成為上述特定的彎曲狀態(tài)位置，能夠通過(guò)特定的彎曲狀態(tài)位置的信息來(lái)判別兩個(gè)彎曲狀態(tài)。
然后，判別部127將判別結(jié)果發(fā)送到馬達(dá)控制部121，馬達(dá)控制部121根據(jù)判別結(jié)果進(jìn)行控制，使得切換馬達(dá)109的(作為驅(qū)動(dòng)速度的)旋轉(zhuǎn)速度而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(具體而言，如后述圖18那樣進(jìn)行控制)。
并且，判別部127內(nèi)置有存儲(chǔ)部129，該存儲(chǔ)部129存儲(chǔ)彎曲部110的彎曲角、馬達(dá)109的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪113的滑輪旋轉(zhuǎn)角的各信息作為相互關(guān)聯(lián)的特性信息，判別部127根據(jù)需要參照存儲(chǔ)部129的特性信息。另外，也可以在判別部1127的外部設(shè)置存儲(chǔ)部129。
該存儲(chǔ)部129與馬達(dá)控制部121、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部122、滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部123、轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124、判定部125、位置確定部126、輸入部105等連接。
而且，該存儲(chǔ)部129除了存儲(chǔ)上述特性信息以外，還經(jīng)時(shí)地(按照時(shí)間序列)存儲(chǔ)彎曲部Iio的彎曲角、馬達(dá)109的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪113的滑輪旋轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、判定部125的判定結(jié)果、位置確定部126的檢測(cè)結(jié)果、馬達(dá)控制部121的控制切換、來(lái)自輸入部105的彎曲指示值等的信息。
另外，彎曲部110的彎曲角的信息預(yù)先與滑輪旋轉(zhuǎn)角或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的信息相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中，根據(jù)時(shí)間序列的滑輪旋轉(zhuǎn)角或馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角的信息，按照時(shí)間序列也更新彎曲部110的彎曲角的信息。
馬達(dá)控制部121進(jìn)行如下控制:根據(jù)來(lái)自輸入部105的使彎曲部110彎曲的指示輸入，對(duì)馬達(dá)109施加(供給)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在進(jìn)行使馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的控制的情況下，馬達(dá)控制部121進(jìn)行如下控制:根據(jù)判別部127的判別結(jié)果，按照3個(gè)彎曲狀態(tài)(考慮將第3彎曲狀態(tài)分成2個(gè)狀態(tài)時(shí)，為4個(gè)彎曲狀態(tài))來(lái)切換馬達(dá)109的驅(qū)動(dòng)速度(馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度)，使其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，該馬達(dá)控制部121具有控制切換部130，該控制切換部130進(jìn)行根據(jù)3個(gè)彎曲狀態(tài)來(lái)切換旋轉(zhuǎn)速度的控制。
另外，如上所述，來(lái)自輸入部105的指示輸入還被輸入到判別部127內(nèi)的存儲(chǔ)部129，指示輸入的信息也按照時(shí)間序列存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中。
并且，上述存儲(chǔ)部129根據(jù)判別部127的判別結(jié)果，在馬達(dá)控制部121進(jìn)行根據(jù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)使馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的控制的情況下，在需要校正(更新)特性信息的情況下進(jìn)行校正，(在判別部127的控制下)更新特性信息。另外，也可以代替在判別部127的控制下進(jìn)行存儲(chǔ)部129的特性信息的校正和更新，而在馬達(dá)控制部121的控制下進(jìn)行存儲(chǔ)部129的特性信息的校正和更新。
具體而言，根據(jù)判別部127，在線IllaUllb產(chǎn)生松弛的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的情況下，馬達(dá)控制部121對(duì)馬達(dá)109輸出使馬達(dá)109迅速旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得在短時(shí)間內(nèi)消除松弛，通過(guò)滑輪113卷繞線111的松弛，并且，對(duì)應(yīng)于該松弛量，針對(duì)彎曲部110的彎曲角，校正或更新馬達(dá)109的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪113的滑輪旋轉(zhuǎn)角的信息。
通過(guò)這樣進(jìn)行校正，在線111產(chǎn)生松弛的情況下，也能夠維持彎曲部110的彎曲角、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角的特性信息與實(shí)際的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(動(dòng)作狀態(tài))一致，在反復(fù)進(jìn)行彎曲的情況下，也能夠高精度地對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲控制，以使其成為從輸入部105指示的彎曲角的狀態(tài)。并且，在產(chǎn)生松動(dòng)后消除了該松動(dòng)的情況下，更新為消除該松動(dòng)的時(shí)刻的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角的特性信息。
這樣，在產(chǎn)生滯后的情況下，也能夠更新為與滯后對(duì)應(yīng)的特性信息，能夠進(jìn)行高精度的良好的彎曲控制。
圖13示出處置器械103的具體結(jié)構(gòu)例。如圖13所示，在軸部107的前端形成有作為處置部108的基于穿刺而實(shí)現(xiàn)的活檢針。在該活檢針的后端，大致圓環(huán)形狀的多個(gè)彎曲塊131的在軸部107的長(zhǎng)度方向上分別相鄰的部分通過(guò)鉚釘部131a而連結(jié)成轉(zhuǎn)動(dòng)自如，從而形成彎曲部110。
各彎曲塊131根據(jù)設(shè)置鉚釘131a的位置而確定彎曲方向。鉚釘131a交替或按照適當(dāng)周期配置在左右位置和上下位置，彎曲塊131能夠在上下方向和左右方向上彎曲。
另外，在圖13中，僅簡(jiǎn)化示出向上下方向彎曲的鉚釘131a。并且，在軸部107內(nèi)貫穿插入有用于在上下方向和左右方向上彎曲的線IlluUlld和llll、lllr，這些線lllu、Illd和IlllUllr的前端固定在處置部108上。
并且，線IlluUlld和IlllUllr的后端架設(shè)并繞掛在配置于軸部107的后端的擴(kuò)徑的把持部106內(nèi)的上下彎曲用滑輪113a和左右彎曲用滑輪113b上。
滑輪113a、113b經(jīng)由設(shè)置有上述松動(dòng)部的連結(jié)部112a、112b而分別與馬達(dá)109a、109b的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)，馬達(dá)109a、109b根據(jù)來(lái)自馬達(dá)控制部121的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而正反自如地旋轉(zhuǎn)。
隨著馬達(dá)109a、109b的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由設(shè)置有松動(dòng)部的連結(jié)部112a、112b而連結(jié)的各個(gè)滑輪113a、113b也旋轉(zhuǎn)，在滑輪113a、113b上分別繞掛的線IlluUlld和IlllUllr分別被牽引、松弛。然后，在被牽引的線的方向上對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。
并且，在馬達(dá)109a、109b的旋轉(zhuǎn)軸上分別連接有編碼器114a、114b，在滑輪113a、113b上分別連接有電位計(jì)115a、115b。
另外，在上述彎曲塊131的外周側(cè)，通過(guò)以彎曲自如的方式密閉保護(hù)彎曲部110的具有彈性特性的作為彈性部件的彎曲橡膠管132的外裝部件進(jìn)行覆蓋。關(guān)于彎曲部110，通過(guò)形成彎曲部110的外裝部件等的彈性力，在使彎曲部110特別大幅彎曲的情況下，產(chǎn)生要返回不彎曲的中立狀態(tài)的復(fù)原力。
并且，構(gòu)成輸入部105的例如操縱桿裝置105a具有在上下、左右的任意方向上傾動(dòng)自如的操縱桿136、以及分別對(duì)該操縱桿136中的上下方向和左右方向的傾動(dòng)角進(jìn)行檢測(cè)的編碼器137a、137b。
根據(jù)該操縱桿136而傾動(dòng)的方向成為彎曲部110的彎曲指示方向，并且，傾動(dòng)角成為彎曲部110的彎曲角的指示值。
基于編碼器137a、137b的檢測(cè)信號(hào)被輸入到控制裝置104中的例如馬達(dá)控制部121。即，從作為彎曲指示輸入單元的操縱桿裝置105a對(duì)馬達(dá)控制部121輸入彎曲指示方向和彎曲角的指示值。
然后，馬 達(dá)控制部121針對(duì)指示值，參照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中的特性信息等，決定馬達(dá)109a、109b的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角，對(duì)馬達(dá)109a、109b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使得由編碼器114a、114b檢測(cè)到的馬達(dá)109a、109b的旋轉(zhuǎn)角追隨上述指示值。
實(shí)際上，由于線llla、lllb伴有松弛，所以，在本實(shí)施方式中，通過(guò)判別部127判別有無(wú)松弛等的彎曲狀態(tài)。
如圖12所示，內(nèi)窺鏡102具有被插入體腔內(nèi)的插入部141、在該插入部141的后端設(shè)置的操作部142、從該操作部142延伸出的通用纜線143，該通用纜線143的端部以裝卸自如的方式與信號(hào)處理裝置144連接。
內(nèi)窺鏡102的插入部141具有在插入部141的前端設(shè)置的前端部145、在該前端部145的后端設(shè)置的彎曲自如的彎曲部146、從該彎曲部146的后端到操作部142的前端的具有撓性的撓性部147。
并且，在插入部141的前端部145設(shè)有射出照明光的照明窗148和與該照明窗148相鄰形成的觀察窗149。并且，在插入部141中設(shè)有能夠貫穿插入處置器械的通道139，該通道139的后端作為操作部142的前端附近的處置器械插入口 139a而開口。而且，手術(shù)醫(yī)生等操作者從該處置器械插入口 139a插入處置器械103，能夠在內(nèi)窺鏡102的觀察下進(jìn)行處置。
并且，在信號(hào)處理裝置144內(nèi)，內(nèi)置有配置在觀察窗149上的未圖示的物鏡、以及根據(jù)由在其成像位置配置的攝像元件進(jìn)行攝像而得到的信號(hào)生成影像信號(hào)的信號(hào)處理電路144a，由該信號(hào)處理電路144a生成的影像信號(hào)被輸出到作為顯示裝置的監(jiān)視器150。在該監(jiān)視器150的顯示面中顯示通過(guò)攝像元件進(jìn)行攝像而得到的攝像圖像作為內(nèi)窺鏡圖像。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)圖14 (C)所示的模式化的模型151，簡(jiǎn)化示出圖14 (A)、圖14 (B)所示的彎曲部110、以經(jīng)由該彎曲部110和線IllaUllb而旋轉(zhuǎn)自如的方式繞掛的滑輪113、經(jīng)由連結(jié)部112與該滑輪113連結(jié)的馬達(dá)109。
另外，圖14中的線IllaUllb在圖13中表示為線IlluUlld或線llll、lllr，并且，圖14中的馬達(dá)109在圖13中對(duì)應(yīng)于馬達(dá)109a或109b，并且，圖14中的滑輪113對(duì)應(yīng)于圖13的滑輪113a或113b，圖14中的連結(jié)部112對(duì)應(yīng)于圖13中的連結(jié)部112a或112b。
在圖14 (C)的模型151中，利用具有松動(dòng)的連結(jié)部模型152表示圖14 (B)的馬達(dá)109與滑輪113的連結(jié)部112 ，利用通過(guò)彈簧對(duì)松弛進(jìn)行模式化的線模型153表示具有松弛的線llla、lllb，利用同心圓的彎曲部模型154表示安裝有線111a、Illb的前端的彎曲部110。
在連結(jié)部模型152中，利用圓形的滑輪模型113'表示圖14 (B)中的滑輪113，利用凹部模型116'表示該凹部116，利用長(zhǎng)方形的凸部模型117'表示連結(jié)部112的凸部117，利用松動(dòng)部模型118'表示松動(dòng)部118。
并且，利用以彈簧圖案表示的模式化的線模型llla' Ullbi (利用153代表線模型llla' Ullbi )表示圖14 (A)、圖(B)的線IllaUllb中的松弛。在該線模型153中，利用直線的線模型表示未松弛的部分的線狀態(tài)，具有松弛時(shí)，成為具有彈簧圖案的線模型。
并且，對(duì)彎曲部110的彎曲狀態(tài)進(jìn)行模型化的同心圓的彎曲部模型154通過(guò)彎曲方向線L而虛擬示出彎曲部110的彎曲狀態(tài)。例如，在彎曲方向線L從同心圓向下方筆直延伸的狀態(tài)下，彎曲部110處于不在上下方向(或左右方向)上彎曲的中立狀態(tài)。另外，圖14 (A)中的實(shí)線的彎曲部110表示筆直狀態(tài)，雙點(diǎn)劃線的彎曲部110表示彎曲狀態(tài)。
作為這種結(jié)構(gòu)的醫(yī)療用控制裝置的本實(shí)施方式的處置器械裝置101的特征在于，具有:作為插入部的軸部107，其在前端側(cè)具有彎曲部110 ;作為驅(qū)動(dòng)部的馬達(dá)109，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部110進(jìn)行彎曲操作(彎曲驅(qū)動(dòng))的驅(qū)動(dòng)力；線llla、lllb，其從所述彎曲部110延伸，能夠通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行牽引并且以具有松弛的方式進(jìn)行連結(jié)；判定部125，其判定是否處于所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力有助于所述彎曲部110的彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)；作為驅(qū)動(dòng)力檢測(cè)部的轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124，其檢測(cè)在所述驅(qū)動(dòng)部中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力；位置確定部126，其檢測(cè)不通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部施加對(duì)所述彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力、且所述彎曲部110保持特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置；以及判別部127，其判別所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)即第I彎曲狀態(tài)、在從基于所述驅(qū)動(dòng)部的所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)變化為不是該驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后立即使所述彎曲部110的彎曲狀態(tài)變化到所述特定的彎曲狀態(tài)位置的第2彎曲狀態(tài)、在除了所述第2彎曲狀態(tài)以外的不是所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)下未檢測(cè)到所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力為規(guī)定值以上的第3彎曲狀態(tài)，作為所述彎曲部110的彎曲狀態(tài)。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的處置器械裝置101的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
圖15通過(guò)標(biāo)號(hào)Al A12示出進(jìn)行如下動(dòng)作的情況下的代表性的彎曲狀態(tài):使圖14的馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，借助經(jīng)由連結(jié)部112而連結(jié)的滑輪113使彎曲部110旋轉(zhuǎn)規(guī)定角度，然后向相反方向旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度。
另外，在圖15中的最上段，通過(guò)標(biāo)號(hào)Al A12示出使用圖14的模型對(duì)彎曲部110進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的代表性的彎曲狀態(tài)，在第2段示出對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m，在第3段示出滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p，在第4段示出由轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124計(jì)算出的馬達(dá)109的轉(zhuǎn)矩值T。
并且，圖16A、圖16B與圖15對(duì)應(yīng)地示出馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m和滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p的特性、彎曲部110的彎曲角Θ b和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m的關(guān)系分別具有滯后的特性。
標(biāo)號(hào)Al的狀態(tài)示出馬達(dá)109和滑輪113處于兩個(gè)卡合面未通過(guò)連結(jié)部112卡合(松動(dòng)的卡合)的狀態(tài)、并且線IllaUllb具有松弛的中立狀態(tài)的情況。
在該標(biāo)號(hào)Al的狀態(tài)下，當(dāng)使馬達(dá)109向圖15所示的箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m從O起增加，在標(biāo)號(hào)A2的狀態(tài)下，當(dāng)成為通過(guò)連結(jié)部112而使馬達(dá)109和滑輪113卡合的狀態(tài)時(shí)，如標(biāo)號(hào)A2、A3所示，伴隨馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)，滑輪113也旋轉(zhuǎn)，滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P從O起增加。
換言之，在從標(biāo)號(hào)Al到A2的狀態(tài)下，即使馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)而使其馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m變化，滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P也沒(méi)有變化。并且，該情況下的關(guān)系特性如圖16A所示。
在標(biāo)號(hào)A2的狀態(tài)下，由于牽引方向的線Illa具有松弛，所以，在馬達(dá)109和滑輪113進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)的標(biāo)號(hào)A3的狀態(tài)下，彎曲部110也不會(huì)從中立狀態(tài)的O的彎曲角Θ b起變化。
然后，該狀態(tài)持續(xù)到標(biāo)號(hào)A4所示的狀態(tài)、即消除或解除了線Illa的松弛的狀態(tài)。超過(guò)標(biāo)號(hào)A4的狀態(tài)后，如標(biāo)號(hào)A5所示，當(dāng)馬達(dá)109和滑輪113旋轉(zhuǎn)時(shí)，彎曲部110向被牽引的線Illa側(cè)彎曲。
判定部125通過(guò)比較轉(zhuǎn)矩值T的絕對(duì)值是否為轉(zhuǎn)矩閾值Tth以上，判定是否是基于馬達(dá)109的轉(zhuǎn)矩有助于彎曲部110的彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)或轉(zhuǎn)矩起效狀態(tài)。
如圖15中的最下段所示，在標(biāo)號(hào)A1-A4附近，|T|〈Tth，判定部125判定為不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
另一方面，在超過(guò)標(biāo)號(hào)A4后，在標(biāo)號(hào)A5的狀態(tài)下，|T| ^ Tth，判定部125判定為是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。并且，判別部127根據(jù)該判定部125的判定結(jié)果，判別是否是有助于彎曲部110的彎曲驅(qū)動(dòng)的作為驅(qū)動(dòng)力起`效狀態(tài)的第I彎曲狀態(tài)。在標(biāo)號(hào)A5的狀態(tài)下，判別部127判別為是第I彎曲狀態(tài)。
在標(biāo)號(hào)A5的狀態(tài)后，在標(biāo)號(hào)A6所示的規(guī)定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ ml的狀態(tài)之前，當(dāng)馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)時(shí)，與該旋轉(zhuǎn)連動(dòng)地使滑輪113旋轉(zhuǎn)，并且，彎曲部110也彎曲，成為滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ 、彎曲角0bl。這種情況下的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m與滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ的關(guān)系如圖16A所示，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角與彎曲角0b的關(guān)系如圖16B所示。
這樣達(dá)到規(guī)定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ ml后，在希望使馬達(dá)109向相反方向旋轉(zhuǎn)而使彎曲部110向相反方向彎曲的情況下，在實(shí)際上不對(duì)馬達(dá)109施加(供給)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過(guò)形成彎曲部110的外裝部件等的彈性部件的復(fù)原力，如標(biāo)號(hào)A7所示，彎曲部110向中立狀態(tài)位置的方向彎曲。另外，如標(biāo)號(hào)A6 標(biāo)號(hào)A7、標(biāo)號(hào)A8那樣，在彎曲部110由于復(fù)原力而向相反方向彎曲的情況下，線Illb的松弛的一部分由于滑輪113的旋轉(zhuǎn)而減少。
該復(fù)原力根據(jù)彎曲角Qbl的大小、作為彈性部件而發(fā)揮功能的外裝部件的材質(zhì)等而不同。特別地，在使彎曲部110大幅彎曲后使其向相反方向彎曲的情況下，該復(fù)原力發(fā)揮較大作用。
在這樣使馬達(dá)109向相反方向(使彎曲角0b減小的方向)旋轉(zhuǎn)的情況下，在作用有上述復(fù)原力的狀態(tài)下，與無(wú)負(fù)載的狀態(tài)(A1-A2)或?yàn)榱讼€的松弛而卷繞線的狀態(tài)(A2-A4)的情況(將它們統(tǒng)稱為相當(dāng)于無(wú)負(fù)載的狀態(tài))相比，針對(duì)馬達(dá)109的負(fù)載較小。
因此，在能夠檢測(cè)到比相當(dāng)于無(wú)負(fù)載的狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩值小的該狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩值的情況下，能夠根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果判別其彎曲狀態(tài)(即第2彎曲狀態(tài))。
當(dāng)作用有該復(fù)原力時(shí)，如標(biāo)號(hào)AS所示，根據(jù)復(fù)原力和克服復(fù)原力的作用于線Illa上的摩擦力等，彎曲部110彎曲到使彎曲部110彎曲的復(fù)原力實(shí)質(zhì)上為O的作為特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置，彎曲部110保持該彎曲角θ b2的狀態(tài)。
在該彎曲角0b2的狀態(tài)下，由于馬達(dá)109不處于使滑輪113向相反方向旋轉(zhuǎn)的卡合狀態(tài)，所以，從標(biāo)號(hào)AS到再次進(jìn)行卡合的作為卡合狀態(tài)的標(biāo)號(hào)A9為止，即使馬達(dá)109向相反方向旋轉(zhuǎn)，滑輪113也不旋轉(zhuǎn)，保持沒(méi)有變化的恒定的滑輪旋轉(zhuǎn)角θ P2的值。
因此，對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角變化量和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的變化量進(jìn)行監(jiān)視，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπι變化的狀態(tài)下，針對(duì)滑輪旋轉(zhuǎn)角θ P的變化量從負(fù)變成O的狀態(tài)，對(duì)接近O的閾值162b和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的變化量(或其絕對(duì)值)進(jìn)行比較，檢測(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的變化量(或其絕對(duì)值)為閾值162b以下的情況，由此，能夠簡(jiǎn)單地檢測(cè)該特定的彎曲狀態(tài)位置。
該特定的彎曲狀態(tài)位置成為第2彎曲狀態(tài)與第3彎曲狀態(tài)(第3-1彎曲狀態(tài))的邊界位置，本實(shí)施方式利用該檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的控制。
然后，當(dāng)經(jīng)過(guò)標(biāo)號(hào)A9的狀態(tài)而使馬達(dá)109進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)，滑輪113也旋轉(zhuǎn)。但是，在該狀態(tài)下，由于線Illb具有松弛，所以，在該松弛消除之前、即成為標(biāo)號(hào)All之前，彎曲部110不會(huì)從標(biāo)號(hào)A8的彎曲角0b2起變化。
然后，當(dāng)經(jīng)過(guò)標(biāo)號(hào)All而使馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)時(shí)，伴隨該旋轉(zhuǎn)，滑輪113也旋轉(zhuǎn)，并且，彎曲部110的彎曲角0b也變化。然后，如標(biāo)號(hào)A12所示，彎曲部110向相反方向彎曲到適當(dāng)?shù)膹澢?b3。另外，在圖16A、圖16B中，與標(biāo)號(hào)A12的彎曲角Θ b3對(duì)應(yīng)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角用Θ m3表示，滑輪旋轉(zhuǎn)角用Θρ3表示。
如圖16Β所示，在使彎曲部110從彎曲角Θ b3起向相反方向彎曲的情況下，一般地，由于彎曲角9bl和Θ b3的絕對(duì)值不同，所以，復(fù)原力的大小根據(jù)彎曲角0b3的絕對(duì)值的大小而不同。因此，如圖16A、圖16B的虛線所示，根據(jù)該情況下的復(fù)原力，成為標(biāo)號(hào)A13、A14、A15所示的(未閉合的)滯后特性。
但是，在這種滯后特性的情況下，通過(guò)確定特定彎曲狀態(tài)位置產(chǎn)生的特定彎曲狀態(tài)等，也能夠相關(guān)聯(lián)地掌握彎曲部110的彎曲角0b、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπκ滑輪旋轉(zhuǎn)角θρ的各狀態(tài)。
例如，在圖16Α中，標(biāo)號(hào)Α8-Α9的狀態(tài)是即使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角0m變化滑輪旋轉(zhuǎn)角θ p2的變化量也不會(huì)變化的特性的狀態(tài)，標(biāo)號(hào)A13-A14也示出同樣的特性。
因此，通過(guò)在時(shí)間上監(jiān)視該狀態(tài)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中，能夠維持反映了該特性的特性信息。
通過(guò)這樣計(jì)算(檢測(cè))馬達(dá)109、 滑輪113等的動(dòng)作的時(shí)間變化并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中，在馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角ΘΠ!和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的動(dòng)作狀態(tài)具有滯后的特性上，也能夠根據(jù)兩者的關(guān)系、例如標(biāo)號(hào)Α13的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ m和滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的關(guān)系來(lái)掌握標(biāo)號(hào)A14的位置關(guān)系等。
這樣，在本實(shí)施方式中，判別部127分別判別圖15中的標(biāo)號(hào)A1_A2、A8-A9的第3彎曲狀態(tài)(第3-1彎曲狀態(tài))、標(biāo)號(hào)A2-A4、A9-A11的第3彎曲狀態(tài)(第3_2彎曲狀態(tài))、標(biāo)號(hào)A4-A6、A11-A12的第I彎曲狀態(tài)、標(biāo)號(hào)A6-A8的第2彎曲狀態(tài)，所以，在彎曲部110的彎曲角、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπκ滑輪旋轉(zhuǎn)角Θ P的動(dòng)作具有滯后的特性上，也能夠高精度地掌握這些狀態(tài)。而且，對(duì)應(yīng)于判別部127的判別結(jié)果，馬達(dá)控制部121對(duì)馬達(dá)109的驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行切換(變更)。
接著，參照?qǐng)D17對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)接通處置器械裝置101的電源而開始控制裝置104的動(dòng)作后，成為步驟S31的初始設(shè)定的處理。
在該步驟S31中，控制裝置104設(shè)定為處置器械103的軸部107筆直(直線)的狀態(tài)、即彎曲部Iio不彎曲的中立狀態(tài)，將由馬達(dá)109a、109b的編碼器114a、114b (由114代表)檢測(cè)到的上下方向和左右方向的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角θπκ彎曲部110的彎曲角0b設(shè)置為O。然后，等待指不輸入。
在步驟S32中，操作者從輸入部105進(jìn)行彎曲的指示輸入。具體而言，操作者對(duì)操縱桿136進(jìn)行操作，進(jìn)行使彎曲部110向期望彎曲的彎曲方向傾斜希望彎曲的彎曲角的操作。
于是，如步驟S33所示，控制裝置104的馬達(dá)控制部121對(duì)應(yīng)于指示輸入的彎曲方向和彎曲角，參照該時(shí)刻的存儲(chǔ)部129的特性信息，計(jì)算使馬達(dá)109a、109b (以下由109代表)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方向)、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm、滑輪旋轉(zhuǎn)角0sp、轉(zhuǎn)矩值(旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力)Ts。
另外，該時(shí)刻在當(dāng)前階段為初始狀態(tài)，但是，根據(jù)圖17的控制循環(huán)，從與初始狀態(tài)不同的動(dòng)作狀態(tài)起進(jìn)行彎曲指示輸入。該情況下，參照該動(dòng)作狀態(tài)以前被更新的動(dòng)作特性的信息計(jì)算旋轉(zhuǎn)方向、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm、滑輪旋轉(zhuǎn)角0鄧、轉(zhuǎn)矩值丁8。
計(jì)算出的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ Sm`、轉(zhuǎn)矩值Ts成為對(duì)馬達(dá)109進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的指示值或目標(biāo)值。另外，也可以僅將馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm作為對(duì)馬達(dá)109進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的指示值或目標(biāo)值。
在接下來(lái)的步驟S34中，馬達(dá)控制部121使馬達(dá)109進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以使其成為所計(jì)算出的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm。
此時(shí)，如步驟S35所示，編碼器114、電位計(jì)115a、115b (由115代表)等分別檢測(cè)馬達(dá)109、滑輪113的旋轉(zhuǎn)角，并且，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部122、滑輪旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部123分別計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角。并且，轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124也計(jì)算轉(zhuǎn)矩值。
S卩，控制裝置104檢測(cè)(計(jì)算)馬達(dá)109、滑輪113的動(dòng)作狀態(tài)。并且，如步驟S36所示，判別部127根據(jù)判定部125的判定結(jié)果等判別彎曲狀態(tài)。
然后，如步驟S37所示，馬達(dá)控制部121根據(jù)判別結(jié)果對(duì)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。
并且，如步驟S38所示，存儲(chǔ)部129例如以較短的一定周期存儲(chǔ)馬達(dá)109、滑輪113的各動(dòng)作狀態(tài)的信息，并且，對(duì)應(yīng)于判別部127的判別結(jié)果對(duì)所存儲(chǔ)的特性信息進(jìn)行更新。
在步驟S39中，馬達(dá)控制部121根據(jù)被輸入馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角計(jì)算部122、轉(zhuǎn)矩計(jì)算部124等的計(jì)算結(jié)果的判別部127等的判別結(jié)果等，判別馬達(dá)109是否旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)值。
然后，在未達(dá)到作為目標(biāo)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角Θ sm的情況下，返回步驟S34，反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。另一方面，在達(dá)到目標(biāo)值的情況下，在步驟S40中判定是否結(jié)束處置，在不結(jié)束處置的情況下，返回步驟S32，等待下一次的彎曲指示輸入。另一方面，在結(jié)束處置的情況下，控制裝置104結(jié)束圖17的處理。
圖18示出步驟S36和步驟S37的詳細(xì)情況。
如步驟S41所示，判別部127判別第I彎曲狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài))St41a、第2彎曲狀態(tài)(復(fù)原特性狀態(tài))St41b、第3彎曲狀態(tài)St41c，更詳細(xì)地講，作為第3彎曲狀態(tài)St41c，判別作為第3-1彎曲狀態(tài)的松動(dòng)狀態(tài)St41d、作為第3-2彎曲狀態(tài)的松弛狀態(tài)St41e。
在步驟S41的判別結(jié)果為第I彎曲狀態(tài)的情況下，如步驟S42a所示，馬達(dá)控制部121進(jìn)行使馬達(dá)109以通常的旋轉(zhuǎn)速度(稱為第I旋轉(zhuǎn)速度)旋轉(zhuǎn)的控制。在步驟S42a的處理后，進(jìn)入步驟S38。
并且，在步驟S41的判別結(jié)果為第2彎曲狀態(tài)的情況下，如步驟S42b所示，馬達(dá)控制部121進(jìn)行使馬達(dá)109以與復(fù)原特性狀態(tài)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度慢的第2旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的控制。
在該狀態(tài)下，由于已經(jīng)通過(guò)復(fù)原力使彎曲部110旋轉(zhuǎn)，所以，當(dāng)通過(guò)馬達(dá)109以第I旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，比通常的彎曲驅(qū)動(dòng)的速度的情況快，因此，通過(guò)以比第I旋轉(zhuǎn)速度慢的速度旋轉(zhuǎn)，在作用有復(fù)原力的情況和未作用有復(fù)原力的情況下，均能夠在相同的動(dòng)作狀態(tài)下進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)。在步驟S42b的處理后，進(jìn)入步驟S38。
并且，在步驟S41的判別結(jié)果為第3-1彎曲狀態(tài)(松動(dòng)狀態(tài))的情況下，如步驟S42c所示，馬達(dá)控制部121進(jìn)行使馬達(dá)109以與松動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第3旋轉(zhuǎn)速度、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度快的第3旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的控制。
并且，在步驟S41的判別結(jié)果為第3-2彎曲狀態(tài)(松弛狀態(tài))的情況下，如步驟S42d所示，馬達(dá)控制部121進(jìn)行使馬達(dá)109以與松弛狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第4旋轉(zhuǎn)速度、具體而言為比第I旋轉(zhuǎn)速度快的第4旋轉(zhuǎn) 速度旋轉(zhuǎn)并卷繞線IllaUllb以消除線IllaUllb的松弛的控制。另外，也可以將第3旋轉(zhuǎn)速度和第4旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為相同的旋轉(zhuǎn)速度。
在第3彎曲狀態(tài)下，彎曲部110對(duì)應(yīng)于實(shí)質(zhì)上不彎曲的不靈敏狀態(tài)。因此，在該第3彎曲狀態(tài)下，馬達(dá)控制部121通過(guò)使馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)速度為高速，縮短該不靈敏狀態(tài)的期間，確保良好的響應(yīng)性或操作性。
通過(guò)這樣根據(jù)彎曲狀態(tài)對(duì)馬達(dá)109的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，能夠確保良好的操作性。
并且，在步驟S42c的處理結(jié)束后，如步驟S43a所示，判別部127將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中的當(dāng)前的特性信息校正為使步驟S42c結(jié)束(松動(dòng)狀態(tài)消除)后的彎曲狀態(tài)位置的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角和滑輪旋轉(zhuǎn)角相關(guān)聯(lián)的特性信息，在步驟S38中，存儲(chǔ)校正后的特性信息。
并且，在步驟S42d的處理結(jié)束后，如步驟S43b所示，判別部127將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部129中的當(dāng)前的特性信息校正為使步驟S42d結(jié)束(松弛狀態(tài)消除)后的彎曲狀態(tài)位置的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)角、滑輪旋轉(zhuǎn)角、彎曲角相關(guān)聯(lián)的特性信息，在步驟S38中，存儲(chǔ)校正后的特性信息。
在本實(shí)施方式中，由于進(jìn)行這種控制處理，所以，在線IllaUllb中檢測(cè)到產(chǎn)生松弛這樣的不靈敏狀態(tài)，根據(jù)松弛對(duì)特性信息進(jìn)行更新，并且，進(jìn)行控制使得迅速消除不靈敏狀態(tài)。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式，在使用具有松弛的線的情況下，也能夠高精度地檢測(cè)彎曲部110不彎曲的不靈敏狀態(tài)的情況下的彎曲狀態(tài)，而不會(huì)降低響應(yīng)性，能夠提高進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的操作性。
并且，在表現(xiàn)出由于線的松弛而導(dǎo)致的滯后特性的彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下也對(duì)松弛進(jìn)行校正，所以，能夠防止進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的情況下的控制系統(tǒng)的精度降低。另外，在更簡(jiǎn)單地進(jìn)行馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)控制的情況下，也可以在合并上述第3-1彎曲狀態(tài)和第3-2彎曲狀態(tài)而得到的第3彎曲狀態(tài)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。
另外，在上 述實(shí)施方式中，說(shuō)明了將處置器械103貫穿插入內(nèi)窺鏡102的通道內(nèi)進(jìn)行使用的情況，但是，也可以應(yīng)用于不貫穿插入通道內(nèi)進(jìn)行使用的情況。
本申請(qǐng)以2011年5月12日在日本申請(qǐng)的日本特愿2011-107423號(hào)和2011年5月12日在日本申請(qǐng)的日本特愿2011-107424號(hào)為優(yōu)先權(quán)主張的基礎(chǔ)進(jìn)行申請(qǐng)，上述公開內(nèi)容被引用到本申請(qǐng)說(shuō)明書、權(quán)利要求書和附圖中。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療用控制裝置，其特征在于，該醫(yī)療用控制裝置具有: 插入部，其設(shè)置在醫(yī)療裝置上，在前端側(cè)設(shè)有使用具有撓性的彈性部件而形成的彎曲部; 驅(qū)動(dòng)部，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力； 線，其貫穿插入所述插入部?jī)?nèi)，在松弛的狀態(tài)下與所述彎曲部連結(jié)； 牽引部，其對(duì)所述線進(jìn)行牽引； 連結(jié)部，其連結(jié)所述驅(qū)動(dòng)部和所述牽引部，使得在所述驅(qū)動(dòng)部與所述牽引部之間具有傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系和無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系； 驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量作為驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量； 牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述牽引部進(jìn)行牽引的牽引部驅(qū)動(dòng)量； 比較部，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量和所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較；以及 確定部，其根據(jù)所述比較部的比較結(jié)果，確定能夠通過(guò)形成所述彎曲部的所述彈性部件的復(fù)原力而有助于所述彎曲部彎曲的范圍與由于線產(chǎn)生松弛而不能有助于所述彎曲部彎曲的范圍之間的邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述連結(jié)部具有通過(guò)使凸部的卡合面和凹部的卡合面抵接而傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系，并且，具有兩個(gè)卡合面不抵接的松動(dòng)部無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述確定部確定特定彎曲狀態(tài)位置作為所述邊界，該特定彎曲狀態(tài)位置為:在所述彈性部件的復(fù)原力的彎曲作用結(jié)束而所述連結(jié)部被從不傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系設(shè)定為傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系之前的期間內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)部不對(duì)所述彎曲部施加驅(qū)動(dòng)量而使所述彎曲部維持特定彎曲狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 在所述比較部得到存在所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量的比較結(jié)果的狀態(tài)下，所述確定部確定所述比較部得到所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量大致為O的比較結(jié)果的狀態(tài)為所述特定彎曲狀態(tài)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)部由產(chǎn)生作為所述驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)構(gòu)成， 所述牽引部由滑輪構(gòu)成，該滑輪卷繞著線的后端而被轉(zhuǎn)動(dòng)自如地連結(jié)，并且該滑輪經(jīng)由所述連結(jié)部與所述馬達(dá)連結(jié)，其中，所述線的前端與所述彎曲部連結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述連結(jié)部由與所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的所述凸部或所述凹部中的一方、和在所述滑輪的旋轉(zhuǎn)軸附近設(shè)置的與所述一方卡合的所述凸部或所述凹部中的另一方形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述比較部求出所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量與所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量的差分，對(duì)所述差分的值進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 針對(duì)由所述比較部檢測(cè)到的所述差分的絕對(duì)值小于規(guī)定值的情況，所述確定部確定為所述邊界。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述醫(yī)療用控制裝置具有控制部，該控制部根據(jù)由所述確定部確定的所述邊界，對(duì)通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部牽引所述線而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制進(jìn)行變更。
10.一種醫(yī)療用控制裝置，其特征在于，該醫(yī)療用控制裝置具有: 插入部，其在前端側(cè)具有彎曲部； 驅(qū)動(dòng)部，其產(chǎn)生用于對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力； 線，其從所述彎曲部延伸，能夠通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行牽引并且在松弛的狀態(tài)下進(jìn)行連結(jié)； 判定部，其判定是否處于所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力有助于所述彎曲部的彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)； 驅(qū)動(dòng)力檢測(cè)部，其檢測(cè)在所述驅(qū)動(dòng)部中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力； 位置確定部，其檢測(cè)不通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部施加對(duì)所述彎曲部進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力而使所述彎曲部保持特定彎曲狀態(tài)的特定彎曲狀態(tài)位置；以及 判別部，其判別所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)即第I彎曲狀態(tài)、在從所述驅(qū)動(dòng)部的所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)變化為不是該驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后立即使所述彎曲部的彎曲狀態(tài)變化到所述特定彎曲狀態(tài)位置的第2彎曲狀態(tài)、在除了所述第2彎曲狀態(tài)以外的不是所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)下未檢測(cè)到所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力為規(guī)定值以上的第3彎曲狀態(tài)，作為所述彎曲部的彎曲狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述醫(yī)療用控制裝置具有控制部，該控制部根據(jù)所述判別部的判別結(jié)果，變更所述驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述醫(yī)療用控制裝置具有控制部，該控制部根據(jù)所述判別部的判別結(jié)果進(jìn)行如下控制:在所述第I彎曲狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部以第I驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線，在所述第2彎曲狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部以比所述第I驅(qū)動(dòng)速度小的第2驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線，在所述第3彎曲狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部以比所述第I驅(qū)動(dòng)速度大的第3驅(qū)動(dòng)速度卷繞所述線。
13.根據(jù)權(quán)利要 求10所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述醫(yī)療用控制裝置還具有: 牽引部，其繞掛著前端安裝在所述彎曲部上的所述線的后端，并且與所述驅(qū)動(dòng)部連結(jié)而牽引所述線；以及 存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量、通過(guò)該驅(qū)動(dòng)部經(jīng)由所述牽引部和線進(jìn)行彎曲驅(qū)動(dòng)的所述彎曲部的彎曲量、所述牽引部的牽引部驅(qū)動(dòng)量的信息，作為相關(guān)聯(lián)的特性信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)部由馬達(dá)構(gòu)成，該馬達(dá)產(chǎn)生作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)矩，作為所述驅(qū)動(dòng)力， 所述牽引部由滑輪構(gòu)成，該滑輪卷繞著線的后端而被轉(zhuǎn)動(dòng)自如地繞掛，所述線的前端與所述彎曲部連結(jié)， 所述馬達(dá)和所述滑輪通過(guò)連結(jié)部以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式連結(jié)，該連結(jié)部具有傳遞所述轉(zhuǎn)矩的位置關(guān)系和無(wú)法傳遞所述轉(zhuǎn)矩的位置關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述位置確定部具有: 牽引部，其繞掛著所述線并牽引該線； 連結(jié)部，其連結(jié)所述驅(qū)動(dòng)部和所述牽引部，使得在所述驅(qū)動(dòng)部與所述牽引部之間具有傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系和無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系； 驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量作為驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量； 牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)所述牽引部進(jìn)行牽引的牽引部驅(qū)動(dòng)量；以及 比較部，其對(duì)所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量減小的變化量的情況下的所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較， 所述比較部將所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量為閾值以下的大致停止的變化量的情況檢測(cè)為所述特定彎曲狀態(tài)位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述位置確定部具有所述連結(jié)部、檢測(cè)所述馬達(dá)的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量作為所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的編碼器、檢測(cè)所述滑輪進(jìn)行牽引的滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量作為所述牽引部驅(qū)動(dòng)量的電位計(jì)、以及對(duì)所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量減小的變化量的情況下的所述滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較的比較部， 所述比較部將所述滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量的變化量為閾值以下的大致為O的變化量的情況檢測(cè)為所述特定彎曲狀態(tài)位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述連結(jié)部具有通過(guò)使凸部的卡合面和凹部的卡合面抵接而傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系，并且，具有兩個(gè)卡合面不抵接的松動(dòng)部無(wú)法傳遞所述驅(qū)動(dòng)力的松動(dòng)狀態(tài)的位置關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述判定部根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)力的絕對(duì)值是否為規(guī)定閾值以上來(lái)判定是否是所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述判定部根據(jù)所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值是否為規(guī)定閾值以上來(lái)判定是否是所述驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述彎曲部具有撓性，使用具有彈性力的彈性部件而形成， 所述判別部根據(jù)所述判定部的判定結(jié)果，在構(gòu)成所述驅(qū)動(dòng)部的所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)變化為不是驅(qū)動(dòng)力起效狀態(tài)的彎曲狀態(tài)之后，立即根據(jù)所述滑輪的滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量的變化量判別通過(guò)形成所述彎曲部的所述彈性部件的復(fù)原力來(lái)改變所述彎曲部的彎曲狀態(tài)的第2彎曲狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要 求17所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于， 所述判別部在所述第3彎曲狀態(tài)下，進(jìn)一步判別相對(duì)于所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量的變化所述滑輪的滑輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)量的變化量大致為O的情況下的所述松動(dòng)狀態(tài)、所述第3彎曲狀態(tài)下的除了所述松動(dòng)狀態(tài)以外的情況下的所述線存在松弛的松弛狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的醫(yī)療用控制裝置，其特征在于，所述醫(yī)療用控制裝置具有控制部，該控制部根據(jù)所述判別部的判別結(jié)果進(jìn)行如下控制:在所述第I彎曲狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部以第I驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線，在所述第2彎曲狀態(tài)的情況下，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)部以比所述第I驅(qū)動(dòng)速度小的第2驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線，在所述連結(jié)部松動(dòng)狀態(tài)的情況下，以比所述第I驅(qū)動(dòng)速度大的第3驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線，在所述松弛狀態(tài)的情況下，以比所述第I驅(qū)動(dòng)速度大的第4驅(qū)動(dòng)速度牽引所述線使其卷繞，并且，對(duì)應(yīng)于 卷繞量對(duì)所述特性信息進(jìn)行校正。
全文摘要
醫(yī)療用控制裝置具有插入部，其設(shè)置在醫(yī)療裝置中，在前端側(cè)設(shè)有彎曲部；驅(qū)動(dòng)部，其產(chǎn)生用于對(duì)彎曲部進(jìn)行彎曲操作的驅(qū)動(dòng)力；線，其以具有松弛的方式與彎曲部連結(jié)；牽引部，其對(duì)線進(jìn)行牽引；連結(jié)部，其連結(jié)驅(qū)動(dòng)部和牽引部，使得在驅(qū)動(dòng)部與牽引部之間具有傳遞/非傳遞驅(qū)動(dòng)力的位置關(guān)系；驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)量作為驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量；牽引部驅(qū)動(dòng)量檢測(cè)部，其檢測(cè)基于牽引部的牽引部驅(qū)動(dòng)量；比較部，其對(duì)驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)量的變化量和牽引部驅(qū)動(dòng)量的變化量進(jìn)行比較；以及確定部，其根據(jù)比較部的比較結(jié)果，確定能夠通過(guò)形成彎曲部的彈性部件的復(fù)原力而有助于彎曲部彎曲的范圍與由于線產(chǎn)生松弛而不能有助于彎曲部彎曲的范圍之間的邊界。
文檔編號(hào)A61B1/00GK103140159SQ201280003143
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者梅本義孝 申請(qǐng)人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社