CN102368944A - 医疗用控制装置 - Google Patents
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Abstract
在医疗用控制装置中,在基于指令值的变化量的判断中,当电动机处于停止状态时,高灵敏度地设定干扰特性,在电动机的驱动开始时之前的期间,提高干扰观察部的检测能力,如果电动机处于动作状态,则使控制器的增益返回通常的设定值,维持良好的追随特性。
Description
技术领域
本发明涉及使用插入体腔内取得医疗对象部位的图像信息或实施医疗处置的处置器具的医疗用控制装置。
背景技术
一般地,公知有用于插入体腔内对患部等进行观察的内窥镜装置。内窥镜装置中的插入体腔内的插入部构成为,前端部分能够自由弯曲,以便沿着体腔内的弯曲前进后退,并对希望观察的部位进行拍摄。
该弯曲机构构成为,前端部分被分割成多个短棒,通过关节连接这些棒之间。这些关节分别连接着线,并与设于基端侧的角度旋钮连接。通过操作该角度旋钮,对线的牵引程度进行加减,能够自由屈曲。
在该弯曲机构中,手术医生(观察者)通过自身的手动操作使插入部弯曲,所以对手术医生造成操作上较大的负担。为了减轻这种负担,考虑使用了电动机的电动方式。具体而言,提出了如下技术:将电动机等电驱动源与线连接,通过设于操作部的开关的指示操作来牵引线,使关节屈曲。通过这样进行操作辅助,减轻对手术医生造成的负荷。
由于介入有基于开关操作的电驱动单元,所以操作者的感觉与手动操作不同,使插入部细微屈曲的操作的加减变得困难。例如,在专利文献1中,设置用于检测插入部的变化量(屈曲程度)的传感器,根据检测到的变化量被动地控制弯曲驱动部。该传感器例如使用电位计和编码器,根据检测到的变化量和基于开关(角度旋钮)的指示输入,决定弯曲驱动部中的弯曲动作的控制量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-137701号公报
专利文献2:日本特开平08-293074号公报
发明内容
发明要解决的课题
在通过所述电动机等电驱动源来牵引线的结构中,为了提高传递到线上的动力的转矩等,介入有齿轮等传递机构。该情况下,虽然得到了转矩,但是由于传递机构设置在线与电动机之间,因此难以检测基于内窥镜的弯曲力量的反作用力。
因此,如果排除该传递机构,则直接连接线和电动机(旋转轴)。但是由于在低速旋转下具有充分转矩性能的电动机大型化,所以在实现内窥镜装置的小型化和轻量化的方面,搭载多个电动机的操作部成为问题。进而,为了检测用于表示弯曲状态的针对线施加的拉伸量来控制动作量,需要设置多个传感器,会导致插入部大型化。这样,操作部的大型化对操作性造成影响,对操作者造成负担。并且,在减轻对患者造成的负担的方面,插入部的大型化成为应该解决的问题。
进而,这些传感器由于设置在内窥镜内,所以在进行插入部的消毒和灭菌处理时,施加基于压力或温度的负荷,所以必须充分考虑传感器耐性。
因此,本发明的目的在于,提供如下的医疗用控制装置:针对具有以电动方式屈曲的插入部的内窥镜,在基于控制弯曲动作用的弯曲指示值和插入部的变化量的控制中,准确反映干扰信息。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明的实施方式提供一种医疗用控制装置,该医疗用控制装置具有:插入体腔内的插入部,其具有弯曲部,该弯曲部设有通过线牵引驱动的多个关节;驱动部,其牵引驱动所述线使所述弯曲部弯曲;控制部,其针对所述驱动部控制所述线的牵引驱动;检测部,其检测输入到所述控制部的所述线的牵引驱动量的变化;以及调整部,其根据所述检测部的检测结果,调整在所述驱动部中产生的干扰信息的特性。
发明效果
根据本发明,能够提供如下的医疗用控制装置:针对具有通过电动方式屈曲的插入部的内窥镜,在基于用于控制弯曲动作的弯曲指示值和插入部的变化量的控制中,准确反映干扰信息。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的医疗用控制装置内的电动机单元的内部结构的图。
图2是示出第1实施方式的医疗用控制装置的概略全体结构的图。
图3示出第1实施方式的设置在电动机单元3内的基于电动机驱动系统的信号处理的控制器的结构例。
图4是适用于第1实施方式的电动机模型的框线图。
图5是示出对图3所示的电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构的图。
图6是示出以往的增益与频率的关系中的追随特性和干扰特性的图。
图7是示出本实施方式的控制器中的追随特性和干扰特性的图。
图8是示出第2实施方式的控制器中的追随特性和干扰特性的图。
图9是示出对第3实施方式的电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构的图。
图10是示出第3实施方式的控制器中的追随特性和干扰特性的图。
图11是示出对第4实施方式的电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构的图。
图12是示出第4实施方式的控制器中的追随特性和干扰特性的图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是示出本发明的第1实施方式的医疗用控制装置内的电动机单元的内部结构的图。图2是示出第1实施方式的医疗用控制装置的概略全体结构的图,关于以下的第1实施方式的各结构部,仅示出说明本发明主旨所需要的结构部,一般内窥镜装置所具有的结构部例如脚踏开关等假设是具有的,但省略图示及其说明。
本实施方式的医疗用控制装置1是主从医疗用控制装置,使设置在内窥镜主体2的插入部2a内的多个关节部进行基于线的牵引的弯曲动作。该医疗用控制装置1由使插入部(插入部)2a弯曲的内窥镜主体2、设置在内窥镜主体2的基端侧的电动机单元(驱动部)3、对系统全体进行控制的系统控制部4、对系统控制部4进行插入部2a的弯曲指示的操作部5、以及显示所拍摄的图像的监视器部6构成。
作为控制,系统控制部4向电动机单元3送出驱动控制信号,进行驱动控制,并且,对由设置在插入部2的前端的摄像部2b拍摄的图像进行图像处理。
电动机单元3通过电动机单元电缆7与系统控制部4进行连接器连接。同样,操作部5和监视器部6分别通过操作部电缆8和监视器电缆9与系统控制部4进行连接器连接。并且,如果采用设置了摄像部2b的结构,则在电动机单元3内设置向系统控制部4送出由摄像元件拍摄的图像数据的未图示的图像送出线。进而,虽然没有图示,但是在插入部2内设有为了贯通安装对患部进行处置的处置器具等而从在基端侧开口的插入口贯通到前端部的孔即所谓的钳子通道、光导或照明用LED等。
图1示出电动机单元3的结构例。
在电动机单元3中设有电源连接器13和操作部连接器14,该电源连接器13和操作部连接器14将从所述系统控制部4伸出的电动机单元电缆7分支为电源线和操作部线并与其连接。另外,在本实施方式中,为了易于理解,将连接器分成2个进行图示,但是,在实际的电缆中,有时将一个连接器内的端子区分用作电源用端子和操作部用端子。
该电动机单元3大致分为驱动部11和驱动控制部12。
驱动部11具有:多个电动机24,其用于牵引与配置在屈曲部2a内的多个关节21连接的各线22;驱动齿轮机构23,其介于电动机24与各线22之间,用于提高电动机24输出的转矩;离合器部25,其用于连接或切断驱动齿轮机构23与各线22的驱动力的传递;开关构造的离合器传感器26,其检测离合器部25的连接(ON)/切断(OFF)状态;电位计27,其用于检测电动机24的电流值的绝对值;齿轮28,其设置在线22上以使电位计27检测绝对值;以及编码器29,其设置在电动机24(或未图示的皮带轮)上用于取得线牵引信息。
并且,驱动控制部11例如是在LSI(大规模集成电路)芯片上形成的电子电路。在该驱动控制部11中设有:与系统控制部4进行通信的通信电路31、接受后述信号进行伺服运算等的处理部(FPGA)32、以及作为电源供给部的控制电源33和驱动电源34。进而,在驱动控制部11中设有:输入来自编码器29的输出信号的反馈(F/B)信号输入部35、输入对电动机24施加的电流信号的模拟输入(AI)信号输入部36、以及输入来自离合器传感器26的表示绝对值的信号的数字输入(DI)信号输入部37。
进而,控制电源33经由DC/DC转换器38供给升降为符合处理部16的标准的直流电压后的驱动电源。驱动电源18根据来自处理部16的控制信号,对驱动电动机24的电动机驱动器20供给驱动电源。
图3示出本实施方式的设置在电动机单元3内的基于电动机驱动系统的信号处理的控制器的结构例。
该控制器40由位置控制部41、速度控制部42、电流控制部43、微分电路44、干扰观察部45构成。
这种结构中的位置控制部41生成基于从操作部5输入的指令值([1]命令)的位置命令,并作为位置指令输出到速度控制部42。在速度控制部42中,将根据位置命令和被反馈的输入给电动机24的电流信号而生成的速度命令作为速度指令,输出给电流控制部43。在电流控制部43中,根据速度命令生成作为针对线的牵引驱动量的电流命令,作为电流指令输出给电动机24并使其驱动。电动机24牵引驱动线,使其成为该电流命令提示的目标位置[2]。
以反馈到微分电路44和位置控制部41的方式,从电动机24输入基于目标位置的位置信息。在微分电路44中,对以时间序列输入的位置信息实施微分处理,向速度控制部42和干扰观察部45输出该微分信号(电动机的定位)。并且,干扰观察部45被输入输入给电动机24的电流信号和从微分电路44输出的微分信号,输出后述的拉伸估计值。
并且,在电动机24的驱动时,通过机械结构对电动机24的电动机轴施加负荷干扰[3]。该负荷干扰与线牵引的反作用力相等,所以能够检测为对线施加的负荷。因此,即使不设置拉伸传感器等传感器,也能够根据该干扰负荷中的干扰量来估计对线施加的负荷(拉伸量)。
干扰观察本身已经公知,并用于各种控制。本实施方式的干扰观察部45作为应用程序,例如存在于设置在系统控制部4内的CPU等运算处理部内。
图4是适用于本实施方式的电动机模型的框线图。
从电动机驱动器对电动机施加的输入指令(线牵引驱动量:转矩命令)是电流指令。根据该电流指令进行电动机中的旋转和定位。并且,设图4所示的输入的干扰d为对电动机轴施加的干扰负荷。
在本实施方式的实际的电动机模型中,从电动机驱动器39反馈输入的输入指令u(转矩命令)是电流指令。根据该电流指令输出电动机转矩常数Kt。接着,对该电动机转矩常数Kt和干扰负荷d进行相加,其相加值除以电动机惯性力矩j和拉普拉斯算子s的积。该除法运算的商成为速度指令、即电动机的转速信息(速度信息),再次除以拉普拉斯算子s,作为电动机目标位置进行输出。
干扰观察部配置成并列与该实际的电动机模型相同的物理模型。在电动机的转速信息上乘以电动机惯性力矩jn(目录值)和拉普拉斯算子s的积(jn·s)所得的值减去在来自电动机驱动器39的输入指令u上乘以电动机转矩常数Kt′(目录值)所得的值,得到观测干扰。即,干扰观察部求出逆动力学,根据该逆动力学信息估计对电动机轴施加的干扰(拉伸)。
图5示出对图3所示的电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构。图6是示出以往的增益与频率的关系的图,示出追随特性和干扰特性。图7是示出本实施方式的控制器40中的增益与频率的关系的图,示出位置的传递即追随特性和干扰特性。
在图5中,提示电动机的目标位置的电流值通过反馈环,反馈到控制器40的输入侧,与指令值一起输入到控制器40。从指令值[1]到电动机的目标位置[2]的传递作为追随特性示出。该追随特性能够通过C(s)P(s)/(1+C(s)P(s))表示。其中,设C(s)为控制器的传递特性,设P(s)为电动机模型的传递特性。并且,从负荷干扰[3]到电动机的目标位置[2]的传递作为干扰特性示出。该干扰特性能够通过P(s)/(1+C(s)P(s))表示。其中,设C(s)为控制器的传递特性,设P(s)为电动机模型的传递特性。
这些追随特性和干扰特性无法单独变更设定,关于频率中的增益具有互补的关系。例如具有如下关系:当提高干扰特性的增益、即提高灵敏度时,追随特性的增益也变高。当追随特性的增益的设定过高时,在输入信号存在变化时,发生过冲等而产生在收敛于一个值之前需要时间等问题。即,追随性变差。
关于该追随特性,在理论上如图7的虚线m所示,从低频率到某个频率T,增益以某个值固定推移,从超过该频率T的时刻起,以直线降低的方式逐渐衰减。并且,关于实线n所示的干扰特性,从低频率到某个频率T,增益直线增加,从超过与追随特性交叉的频率T的时刻起,增益以某个值固定推移。
如上所述,为了提高针对干扰的灵敏度来提高检测性能,优选较高地设定干扰特性的增益、并使追随特性的增益保持通常值。
因此,在本实施方式中,检测指令值的变化量,判断电动机处于动作状态还是处于停止状态。如果在该判断中处于停止状态,则如图7的实线p所示,与通常的设定值相比,将控制器的增益较高地设定到期望是干扰特性的增益的值(减小阻尼因子)。此时,较高地设定了控制器的增益时的追随特性成为如下特性:如图7的粗虚线q所示,增益在频率T的附近存在一次人形波的上下变化,从该波的顶部降低后超过频率T,线性衰减。由于该增益的上下变化,在电动机驱动时无法顺畅地旋转,有时伴随振动进行旋转。另外,控制器的增益是在图3所示的位置控制部、速度控制部和电流控制部中分别设定的参数。例如,如果是电流控制部,则是为了设定针对输入值(速度指令)的输出值(电流指令)而任意设定的参数。预先在设置在图2所示的驱动控制部12内的存储器(未图示)中设定这些参数,设定为能够根据需要读出并在各个结构部位中进行改写。
然后,根据指令值的变化量的判断,在判断为电动机处于动作状态的情况下,进行使控制器的增益返回通常的设定值的设定。通过这种增益的设定切换,能够在停止时以高灵敏度取入负荷干扰,在电动机的驱动开始时之前的期间,能够提高干扰观察部的检测能力。进而,在电动机的驱动开始的同时,使干扰特性的设定得较高的增益返回原来的设定值。
如上所述,根据本实施方式,通过在电动机处于停止状态时较高地设定增益,能够在较高地设定了干扰特性的灵敏度的状态下取入干扰。并且,通过在电动机的动作开始的同时使干扰特性的增益返回通常的设定值,不会对追随特性造成影响。
因此,由于能够通过干扰观察部得到高精度的干扰量,所以能够估计对电动机施加的适当的拉伸,通过适当设定对用于驱动屈曲部的线施加的张力,对于操作者来说,细微的位置操作变得容易。进而,能够省去用于检测拉伸的专用传感器,有助于电动机单元的小型轻量化。
接着,说明第2实施方式。
在所述第1实施方式中,在电动机处于停止状态时较高地设定了干扰特性的增益,但是,在本实施方式中,是如下的例子:为了在处于停止状态时提高干扰特性的灵敏度,进行切换以便扩大频率中的频带。另外,本实施方式的结构与所述第1实施方式相同,针对结构部位使用相同的参照标号并省略其说明。
图8是示出本实施方式的控制器40中的增益与频率的关系的图,示出对追随特性和干扰特性进行切换的状态。
在本实施方式中,从指令值[1]到电动机的目标位置[2]的传递与上述相同,是追随特性C(s)P(s)/(1+C(s)P(s)),从负荷干扰[3]到电动机的目标位置[2]的传递是干扰特性P(s)/(1+C(s)P(s))。
因此,在本实施方式中,检测指令值的变化量,判断电动机处于动作状态还是处于停止状态。如果判断为处于停止状态,则如图8的粗实线p1所示,与控制器的增益变化的频率T的通常的设定值(细实线p2)相比,将干扰特性切换设定为降低到期望的频率T1(降低截止频率)。此时,在追随特性中,也从图8所示的细虚线的频率T降低到T1。
然后,根据指令值的变化量的判断,在判断为电动机处于动作状态的情况下,从所设定的频率T1切换为频率T,恢复成通常的状态。
即,通过在电动机处于停止状态时切换为检查频带低的频率,能够提高增益,以高灵敏度取入负荷干扰,在电动机的驱动开始时之前的期间,能够提高干扰观察部的检测能力。进而,在电动机的驱动开始的同时,使设定得较低的频率恢复成通常状态。
如上所述,根据本实施方式,通过在电动机处于停止状态时较高地设定增益,能够在较高地设定了干扰特性的灵敏度的状态下开始电动机的动作。并且,通过在动作开始的同时通过切换使干扰特性的增益恢复成通常的设定频率,也不会对追随特性造成影响。
因此,能够得到与所述第1实施方式的效果相同的效果。即,能够估计对电动机施加的适当的拉伸,从而适当地驱动屈曲部,细微的位置操作变得容易。进而,能够省去用于检测拉伸的专用传感器,有助于电动机单元的小型轻量化。
接着,说明第3实施方式。
在所述第1、2实施方式中,在电动机的停止状态或动作状态的切换时进行了增益的切换,但是,在本实施方式中构成为,在电动机处于停止状态时,除了增益的改写以外,还通过切换在反馈环中插入补偿要素(FB)。
图9示出对电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构。图10是示出本实施方式的控制器40中的追随特性和干扰特性的图。
本实施方式是如下的结构例:除了所述控制器(C)40和电动机(P)26以外,还在从电动机(P)26到控制器(C)40的反馈环中配置了补偿要素(FB)51和切换开关52。补偿要素(FB)51是设置在程序(或者应用软件)上的处理部,具体而言,例如利用如下设定的程序来构筑:在某个频带、在本实施方式中为频率T以上且到上限频率T2为止的频带中,较高地设定增益并提高干扰的灵敏度。并且,在切换开关52中,也通过同样进行切换动作的程序来构筑。
在本实施方式中,在电动机以通常方式动作的情况下,切换开关52与端子1连接,成为与所述第1实施方式中的追随特性时相同的连接结构。另一方面,在判断为电动机处于停止状态时,切换开关52从端子1切换为端子2,在反馈环内插入补偿要素(FB)51。通过取入该补偿要素(FB)51,如图10所示,在从频率T到上限频率T2的频带中,与通常时相比,按照将弧描绘成抛物线形的方式,较高地设定增益。
并且,在判断为电动机从停止状态切换为动作状态的情况下,开始电动机的动作,并且,切换开关52从端子2切换为端子1,成为卸下了补偿要素(FB)51的通常的结构。
如以上说明的那样,根据本实施方式的结构,能够得到与所述第1实施方式相同的效果。进而,根据本实施方式,在用于从电动机反馈到控制器的反馈环中,通过切换开关52插入或卸下补偿要素(FB)51。通过该装卸,能够根据补偿要素(FB)51的参数(或者系数)一维地进行切换,而不用分别变更控制器内的多个增益,所以增益变更中的设定变得容易。并且,在补偿要素(FB)51中也通过程序等进行构筑,所以不使用装置内的实质性的空间,不会产生大型化等问题。
接着,说明第4实施方式。
图11示出对本实施方式的电动机驱动系统的信号处理进行简化后的结构。图12是示出本实施方式的控制器40中的追随特性和干扰特性的图。
在所述第3实施方式中,通过切换开关在反馈环内装卸补偿要素(FB)51,但是,本实施方式是如下的结构例:在控制器(C)40的前级配置补偿要素(FF),在从电动机(P)26到控制器(C)40的反馈环中配置补偿要素(FB)。
这些补偿要素(FF)和补偿要素(FB)是设置在程序(或者应用软件)上的处理部。如图10所示,补偿要素(FB)发挥如下作用:进行提高干扰特性的增益的补偿。补偿要素(FF)发挥如下作用:进行使基于补偿要素(FB)的补偿返回通常时的干扰特性的增益的补偿。
在图11中,从指令值[1]到电动机的目标位置[2]的传递作为追随特性示出。该追随特性能够通过C(s)·P(s)·FF(s)/(1+C(s)·P(s)·FB(s))表示。其中,设C(s)为控制器的传递特性,设P(s)为电动机模型的传递特性,设FF(s)为补偿要素(FF)的传递特性,设FB(s)为补偿要素(FB)的传递特性。并且,从负荷干扰[3]到电动机的目标位置[2]的传递作为干扰特性示出。该干扰特性能够通过P(s)/(1+C(s)·P(s)·FB(s))表示。其中,设P(s)为电动机模型的传递特性,设FF(s)为补偿要素(FF)的传递特性,设FB(s)为补偿要素(FB)的传递特性。
关于图12所示的追随特性,通过一起插入补偿要素的传递特性和补偿要素(FB),在输入到控制器40的时刻,各个补偿被抵消,成为与所述第1实施方式相同的特性。并且,关于干扰特性,通过使用补偿要素(FB),与停止或动作状态无关,根据频率提高检测灵敏度。干扰特性如图12的粗实线p1所示,在频率T以上的频率的频带中,进行提高控制器的增益的补偿。
如以上说明的那样,根据本实施方式,关于干扰特性的增益即灵敏度,使用补偿要素(FB),与停止或动作状态无关,根据频率提高检测灵敏度,关于追随特性,通过补偿要素(FF)的补偿来抵消由补偿要素(FB)产生的补偿,即返回通常时的增益,所以不需要判定电动机的停止/动作状态,并且,不需要反馈环中的开关等切换部。
因此,本实施方式能够得到与所述第1实施方式相同的作用效果。进而,本实施方式不需要判断电动机的停止/动作状态,在干扰特性中,关于希望提高灵敏度的频带,对反馈的信号实施任意补偿来提高增益,在追随特性中,抵消与干扰特性有关的补偿,能够防止追随性的性能劣化。
另外,关于所述各实施方式的发明,还能够组合各实施方式来实施,即使删除各实施方式的主旨以外的结构部位也能够实现,能够得到本发明的作用和效果。
根据以上说明的各实施方式,包含以下的本发明。
(1)一种医疗用控制装置,其特征在于,该医疗用控制装置具有:
插入单元,其插入体腔内并且在内部设有线;
驱动单元,其驱动所述线使所述插入单元弯曲;
指示输入单元,其对所述线输入弯曲指示量;
控制单元,其根据来自所述指示输入单元的弯曲指示量,进行所述插入单元中的驱动控制;
检测单元,其检测输入到所述指示输入单元的弯曲指示量的变化;以及
干扰估计单元,其在根据所述检测单元的检测结果,从所述弯曲驱动量的变化中判断为处于停止状态的情况下,调整在所述驱动单元中产生的干扰信息的取得灵敏度,估计干扰量,
根据由所述干扰估计单元估计出的干扰量,进行所述插入单元的驱动控制。
(2)根据所述(1)所述的医疗用控制装置,其特征在于,
所述干扰估计单元在所述控制单元中提高针对频率的增益。
(3)根据所述(1)所述的医疗用控制装置,其特征在于,
所述干扰估计单元在所述控制单元中降低针对频率的增益。
(4)根据所述(1)所述的医疗用控制装置,其特征在于,
所述干扰估计单元根据针对频率的增益的追随特性,进行提高所述干扰信息的灵敏度的补偿。
(5)根据所述(1)所述的医疗用控制装置,其特征在于,
与所述检测单元中的检测结果无关,所述干扰估计单元对所述输入的驱动量进行补偿,并且进行提高所述干扰信息的灵敏度的补偿。
Claims (11)
1.一种医疗用控制装置,其特征在于,该医疗用控制装置具有:
插入体腔内的插入部,其具有弯曲部,该弯曲部设有通过线牵引驱动的多个关节;
驱动部,其牵引驱动所述线使所述弯曲部弯曲;
控制部,其针对所述驱动部控制所述线的牵引驱动;
检测部,其检测输入到所述控制部的所述线的牵引驱动量的变化;以及
调整部,其根据所述检测部的检测结果,调整在所述驱动部中产生的干扰信息的特性。
2.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行提高所述干扰信息的特性中的增益值的增益调整。
3.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行使所述干扰信息的特性中的增益峰值向低频侧移动的增益调整。
4.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行提高所述干扰信息的灵敏度的第1补偿。
5.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
与所述检测部中的检测结果无关,所述调整部对所述输入的驱动量进行第2补偿,并且进行提高所述干扰信息的灵敏度的第1补偿。
6.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行提高所述干扰信息的特性中的增益值并提高干扰特性的灵敏度的调整。
7.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行使所述干扰信息的特性中的增益峰值向低频侧移动来提高干扰特性相对于频率的灵敏度的调整。
8.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
所述调整部具有:
第1补偿部,其根据输入到所述驱动部的驱动量的变化,进行提高所述干扰信息的特性中的增益值的补偿;以及
切换部,其通过切换向所述控制部输入所述补偿部的输出,
在所述检测部根据所述驱动量的变化判断为所述驱动部处于停止状态的情况下,所述调整部进行如下调整:通过所述切换部向所述控制部输入由所述补偿部补偿后的干扰信息的特性,提高干扰特性的灵敏度。
9.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
所述调整部具有:
第1补偿部,其根据输入到所述驱动部的驱动量的变化,进行提高所述干扰信息的特性中的增益值的第1补偿;以及
第2补偿部,其进行降低与通过所述第1补偿部的补偿而提高的增益值相同的增益的第2补偿,
所述第1补偿部对基于输入到所述驱动部的所述驱动量的信号进行第1补偿,并反馈到所述控制部,
所述第2补偿部接受所述输入部的所述弯曲指令值,进行所述第2补偿,使增益值降低,进而进行如下调整:针对进行了所述第1补偿的基于所述驱动量的信号,通过所述第1补偿来抵消增益的降低,并输入到所述控制部,提高期望频率以上的干扰特性的灵敏度。
10.根据权利要求1所述的医疗用控制装置,其特征在于,
分别针对使所述弯曲部进行弯曲动作时的位置控制中的位置指令、弯曲动作速度的速度控制中的速度指令、通过所述位置指令和所述速度指令而生成的使所述驱动部进行动作的电流信号的电流控制中的电流指令,实施由所述调整部进行的增益调整。
11.一种医疗用控制装置,其特征在于,该医疗用控制装置具有:
插入体腔内的插入部,其具有弯曲部,该弯曲部在前端侧内部设有分别与线连接的多个关节;
驱动部,其牵引所述线使所述关节屈曲,从而使所述插入部弯曲;
输入部,其指示所述弯曲部中的弯曲指令值;
控制部,其接受基于所述输入部的所述弯曲指令值,生成针对所述驱动部的驱动量,进行所述弯曲部的驱动控制;
检测部,其取得输入到所述驱动部的所述驱动量和挂在所述弯曲部上的所述线的牵引信息;以及
调整部,其根据所述线的牵引信息和所述干扰信息,调整在所述驱动部中产生的干扰信息的特性,并反馈到所述控制部,
向所述控制部输入从所述调整部输出的反映了调整后的干扰信息的特性的所述弯曲指令值。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104968251A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-10-07 | 奥林巴斯株式会社 | 电动内窥镜 |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130172679A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-07-04 | Fujifilm Corporation | Endoscope insertion assisting device |
US9387048B2 (en) | 2011-10-14 | 2016-07-12 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Catheter sensor systems |
US9452276B2 (en) | 2011-10-14 | 2016-09-27 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Catheter with removable vision probe |
US20130303944A1 (en) | 2012-05-14 | 2013-11-14 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Off-axis electromagnetic sensor |
CN104027061B (zh) * | 2012-04-24 | 2016-07-06 | 王东 | 基于电控驱动器械的软式内窥镜系统 |
US20140148673A1 (en) | 2012-11-28 | 2014-05-29 | Hansen Medical, Inc. | Method of anchoring pullwire directly articulatable region in catheter |
EP3243476B1 (en) | 2014-03-24 | 2019-11-06 | Auris Health, Inc. | Systems and devices for catheter driving instinctiveness |
KR102292155B1 (ko) | 2014-09-30 | 2021-08-25 | 아우리스 헬스, 인크. | 가상 레일 및 가요성 내시경을 구비하는 구성 변경 가능한 로봇 수술 시스템 |
US10314463B2 (en) | 2014-10-24 | 2019-06-11 | Auris Health, Inc. | Automated endoscope calibration |
US10143526B2 (en) | 2015-11-30 | 2018-12-04 | Auris Health, Inc. | Robot-assisted driving systems and methods |
US9931025B1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-03 | Auris Surgical Robotics, Inc. | Automated calibration of endoscopes with pull wires |
US10244926B2 (en) | 2016-12-28 | 2019-04-02 | Auris Health, Inc. | Detecting endolumenal buckling of flexible instruments |
EP3621520A4 (en) | 2017-05-12 | 2021-02-17 | Auris Health, Inc. | BIOPSY APPARATUS AND SYSTEM |
KR102391591B1 (ko) * | 2017-05-16 | 2022-04-27 | 박연호 | 가요성 연성부 형태 추정 장치 및 이를 포함하는 내시경 시스템 |
EP3645100B1 (en) | 2017-06-28 | 2024-09-04 | Auris Health, Inc. | Instrument insertion compensation |
US10426559B2 (en) | 2017-06-30 | 2019-10-01 | Auris Health, Inc. | Systems and methods for medical instrument compression compensation |
US10145747B1 (en) | 2017-10-10 | 2018-12-04 | Auris Health, Inc. | Detection of undesirable forces on a surgical robotic arm |
US10016900B1 (en) | 2017-10-10 | 2018-07-10 | Auris Health, Inc. | Surgical robotic arm admittance control |
AU2018380139B2 (en) | 2017-12-06 | 2024-01-25 | Auris Health, Inc. | Systems and methods to correct for uncommanded instrument roll |
WO2019118767A1 (en) | 2017-12-14 | 2019-06-20 | Auris Health, Inc. | System and method for estimating instrument location |
KR102690164B1 (ko) | 2018-02-13 | 2024-08-02 | 아우리스 헬스, 인코포레이티드 | 의료 기구를 구동시키기 위한 시스템 및 방법 |
WO2020069430A1 (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Auris Health, Inc. | Systems and methods for docking medical instruments |
WO2020069404A1 (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Auris Health, Inc. | Robotic systems and methods for concomitant endoscopic and percutaneous medical procedures |
KR20220123273A (ko) | 2019-12-31 | 2022-09-06 | 아우리스 헬스, 인코포레이티드 | 해부학적 특징부 식별 및 표적설정 |
EP4084722A4 (en) | 2019-12-31 | 2024-01-10 | Auris Health, Inc. | ALIGNMENT INTERFACES FOR PERCUTANE ACCESS |
EP4084720A4 (en) | 2019-12-31 | 2024-01-17 | Auris Health, Inc. | ALIGNMENT TECHNIQUES FOR PERCUTANE ACCESS |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0317703A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-25 | Fanuc Ltd | 速度依存型外乱推定オブザーバによるゼロイング方法 |
US20040138530A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-07-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for traction positional control |
JP2004240516A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-08-26 | Ntn Corp | 可変制御方法および可変制御装置 |
JP2005137701A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Olympus Corp | 医療用制御装置 |
CN101370422A (zh) * | 2006-01-13 | 2009-02-18 | 奥林巴斯医疗株式会社 | 电动弯曲内窥镜 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5658238A (en) * | 1992-02-25 | 1997-08-19 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoscope apparatus capable of being switched to a mode in which a curvature operating lever is returned and to a mode in which the curvature operating lever is not returned |
JP3504017B2 (ja) | 1995-04-20 | 2004-03-08 | セコム株式会社 | 検知装置 |
JP4823696B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2011-11-24 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 電動湾曲内視鏡 |
EP1972257B1 (en) * | 2006-01-13 | 2015-07-15 | Olympus Medical Systems Corp. | Electric bending endoscope |
-
2010
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- 2010-12-08 US US12/962,708 patent/US8517925B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0317703A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-25 | Fanuc Ltd | 速度依存型外乱推定オブザーバによるゼロイング方法 |
US20040138530A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-07-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for traction positional control |
JP2004240516A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-08-26 | Ntn Corp | 可変制御方法および可変制御装置 |
JP2005137701A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Olympus Corp | 医療用制御装置 |
CN101370422A (zh) * | 2006-01-13 | 2009-02-18 | 奥林巴斯医疗株式会社 | 电动弯曲内窥镜 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104968251A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-10-07 | 奥林巴斯株式会社 | 电动内窥镜 |
CN104968251B (zh) * | 2013-02-05 | 2018-02-09 | 奥林巴斯株式会社 | 电动内窥镜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US8517925B2 (en) | 2013-08-27 |
US20110137122A1 (en) | 2011-06-09 |
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