位置检测传感器和操纵器的制造方法_3

文档序号:8502253阅读:来源:国知局
恒定速度推动操纵线35Α时,环36Α和37Α相对于接触构件49Α和54Α的位置从图7例示的状态A连续改变为图8例示的状态B、到图9例示的状态C、然后到图10例示的状态D。从状态A到状态D的开关SI和S2的接通/断开状态例示在图11中。当环36Α和37Α相对于接触构件49Α和54Α的位置在开关SI和S2在图7例示的状态A下是断开的状态下通过推动操纵线35Α进入图8例示的状态B时,开关Β2变为接通。当进一步推动操纵线35Α并且环36Α和37Α相对于接触构件49Α和54Α的位置进入图9例示的状态C时,开关SI变为接通。当进一步推动操纵线35Α并且环36Α和37Α相对于接触构件49Α和54Α的位置进入图10例示的状态D时,开关S2变为断开。当进一步推动操纵线35Α并且环36Α和37Α相对于接触构件49Α和54Α的位置进入图7例示的状态A时,开关SI变为断开。
[0118]当相对于支撑构件38Α以恒定速度向远端侧推动操纵线35Α时,如图12例示,开关SI和S2中的每一个的导通状态(接通)和阻断状态(断开)随着经过的时间而切换。第一接触构件49A接触的位置Tl沿轴线Cl的方向穿过一组导电环36A和绝缘环37A所需的时间是周期Q。在这种情况下,开关SI的导通状态和阻断状态相对于切换开关S2的导通状态和阻断状态的时刻延迟周期Q的1/4而被切换。由此,当推动操纵线35A时,重复执行在周期Q中执行的从状态A到状态D的改变。
[0119]另一方面,当操纵线35A相对于支撑构件38A缩回时,重复的改变以状态D、状态C、状态B和状态A的顺序进行。开关SI和S2中的每一个开关的导通状态和阻断状态如图13例示随着经过的时间而被切换。即,开关SI的导通状态和阻断状态相对于切换开关S2的导通状态和阻断状态的时刻要快1/4周期Q进行切换。由此,在以恒定速度推动操纵线35A时开关SI和S2的接通/断开信号的切换与在以恒定速度缩回操纵线35A时开关SI和S2的接通/断开信号的切换不同。
[0120]例如,当操纵线35A被识别为被推动时,操纵线35A被推动的长度可以通过将开关SI变为接通的次数乘以长度L的两倍来计算。当缩回操纵线35A时,上述情况也同样适用。
[0121]因为操纵线35A被推动和缩回,所以使弯曲部23A弯曲。操纵线35A沿轴线Cl的方向相对于支撑构件38A的位置与弯曲部23A的弯曲量--对应。
[0122]第一检测器83和第二检测器85向从控制器87输出指示针对操纵器19A的开关SI和S2的导通状态或阻断状态的信号。
[0123]对于操纵器19B而言,第一检测器84和第二检测器86被设置为分别对应于第一检测器83和第二检测器85。第一检测器84和第二检测器86向从控制器87输出指示针对操纵器19B的开关SI和S2的导通状态或阻断状态的信号。
[0124]从控制器87经由从针对操纵器19A的第一检测器83和第二检测器85输出的信号中的开关SI与S2之间的切换时刻的改变,来检测操纵线35A是被推动还是被缩回。从控制器87通过如上所述对导通状态的次数进行计数并且执行处理,来计算操纵线35A相对于支撑构件38A沿轴线Cl的方向的位置。
[0125]指示操纵线35A的位置与弯曲部23A的弯曲量之间的对应关系的表提前存储在从控制器87的存储器中。从控制器87的计算元件从表计算弯曲部23A的弯曲量,并且向显示器73输出弯曲量。类似地,对于操纵器19B,弯曲部23B的弯曲量被计算并输出到显示器73。所输出的操纵器19A和19B中的每一个的弯曲量显示在显示器73上。
[0126]从控制器87基于由主控制器82计算出的位置和方位的命令值和从转换开关72输出的选择信息,借助反向运动计算,来计算匹配操纵器19A等的远端的位置和方位的命令值所需的操纵器19A等的关节的驱动量。从控制器87基于计算结果驱动操纵器19A等。当从控制器87驱动操纵器19A和19B时,从控制器87使用弯曲马达60A和60B来操纵操纵线35A和35B,并且使弯曲部23A和23B弯曲。
[0127]图像处理器88适当地转换从成像单元18输出的图像信号,并且向显示器73输出所产生的信号。
[0128]电源90向从装置10、主装置70、主控制器82等供给从外部输入的电力。
[0129]在本实施方式中,例如,控制装置80如图1例示设置在支架74中。
[0130]描述了制造如上构造的操纵器系统I中的位置检测传感器34A的方法。这里,描述了具体地在位置检测传感器34A中将连接管43A、导电环36A和绝缘环37附接到操纵线35A的过程。
[0131]如图14例示,制备连接管43A、多个导电环36A和绝缘环37A以及操纵线35A。操纵线35A预先使用公知的方法涂覆有覆盖材料42A。
[0132]如图15例示,操纵线35A被插入到连接管43A中,并且连接管43A使用粘合剂或堵缝固定到覆盖材料42A。连接管43A被插入到位于中间部中的环36A和37A中,使得环36A和37A被交替布置。然后,填充构件48A设置在环36A和37A与连接管43A之间。
[0133]连接管43A如图16例示被插入到位于两端处的环36A和37A中。环36A和37A以及连接管43A使用粘合剂47A彼此固定。
[0134]接着,聚焦于位置检测传感器34A的操作,描述使用如上所述进行构造的操纵器系统I进行的过程。下文中,描述处理形成在胃壁中的对象组织的情况。对象部不限于此,并且可以是例如诸如食管、十二指肠、小肠、大肠、子宫、膀胱等的中空器官。
[0135]辅助者如图1例示将患者P放倒在手术台21上。辅助者对患者P执行诸如消毒或麻醉等的适当处理。当操纵器系统I启动时,电力从电源90供给至从装置10、主装置70、主控制器82等。
[0136]因为来自电源90的电力被供给至照明单元17,所以内窥镜插入部16的前面被照明。操作者O在显示器73上确认由成像单元18获取的内窥镜插入部16的前面的图像。
[0137]操作者O布置钳子D10,使得钳子DlO不从操纵器19A和19B的远端突出。操作者O切换转换开关72,使得操纵器19A和19B可以由主臂71操纵。操作者O操纵主臂71,以使用弯曲马达60A和60B操纵操纵线35A和35B,使得如图3例示,不使弯曲部23A和23B弯曲并且操纵器19A和19B的整个宽度小。
[0138]这里,例如,对于操纵器19A,开关SI和S2中的每一个的导通状态和阻断状态如上所述由第一检测器83和第二检测器85来检测。信号输出到从控制器87。
[0139]导电环36A和绝缘环37A形成为相对于轴线Cl旋转对称。因此,即使在环36A和37A相对于第一接触构件49A绕轴线Cl旋转时,也不对开关SI的导通状态或阻断状态的检测结果造成影响。
[0140]信号由从控制器87处理。弯曲部23A和23B的弯曲量显示在显示器73上。操作者O在检查显示器73上的弯曲量的同时,在弯曲部23A和23B成直线状态时(当弯曲量变为O时),停止弯曲马达60A和60B的驱动。
[0141]操作者O切换转换开关72,使得多关节机器人13的臂13b和内窥镜插入部16可以由主臂71操纵。操作者O操纵主臂71,以驱动臂13b。操作者O借助患者P的嘴Pl将内窥镜11的内窥镜插入部16引入到胃中。操作者O在使内窥镜弯曲部16b适当弯曲的同时,如图17例示,使内窥镜插入部16的远端面16a面向形成在胃壁P2中的对象组织P3,并且保持内窥镜插入部16的位置。
[0142]操作者O使钳子DlO从操纵器19A和19B的远端突出。操作者O切换转换开关72,使得操纵器19A和19B可以由主臂71操纵。操作者O操纵主臂71以使弯曲部23A和23B弯曲,以便形成所谓的三角形布置:其中一对钳子DlO在成像单元18前面的视野F中大致彼此面对。
[0143]此后,操作者O使用钳子DlO等对对象组织P3执行适当处理,并且结束一系列过程。
[0144]根据本实施方式的位置检测传感器34A和操纵器19A,经由板簧50A保持第一接触构件49A与导电环36A或绝缘环37A接触的状态。第一接触构件49A和操纵线35A沿轴线Cl方向的相对位置可以通过检测导电环36A与第一接触构件49A之间的导通状态或阻断状态来检测。
[0145]当导电环36A和第一接触构件49A处于导通状态时,操纵线35A和第一接触构件49A被确定处于导电环36A和第一接触构件49A彼此接触的位置。另一方面,当导电环36A和第一接触构件49A处于阻断状态时,操纵线35A和第一接触构件49A被确定为处于导电环36A和第一接触构件49A不彼此接触并且绝缘环37A和第一接触构件49A彼此接触的位置。
[0146]由此,第一接触构件49A和设置有导电环36A的操纵线35A沿轴线Cl方向的位置通过检测导电环36A与第一接触构件49A之间的导通状态或阻断状态来检测。操纵线35A
沿轴线Cl方向的位置与弯曲部23A的弯曲量--对应。因此,弯曲部23A的弯曲量通过检测到的操纵线35A的位置来确定。
[0147]因为仅导电环36A、绝缘环37A、支撑构件38A和第一接触探针39A设置到弯曲部23A的弯曲操纵所需要的操纵线35A,所以位置检测传感器34A可以以小尺寸且简单地构造。具体地,比导电环36A、绝缘环37A、支撑构件38A和第一接触探针39A更靠近操纵线35A的远端的部分仅由操纵线35A构成。借助该构造,可以减小位置检测传感器34A的外径。
[0148]导电环36A和绝缘环37A设置在操纵线35A的整个圆周上。因此,即使在操纵线35A绕轴线Cl旋转时,也可以可靠地检测开关SI和S2中的每一个的导通状态和阻断状态。
[0149]位置检测传感器34A包括沿轴线Cl的方向并排布置的多个导电环36A和绝缘环37A。计算推动操纵线35A时出现导通状态的次数,以根据次数获得操纵线35A的位置,从而可以精确地检测操纵线35A沿轴线Cl方向的位置。
[0150]因为包括电连接到各个导电环36A的连接管43A,所以可以通过将第一检测器83和第二检测器85连接到连接管43A,而容易地检测各个导电环36A的导通状态。
[0151 ] 可以通过用绝缘覆盖材料42A覆盖操纵线35A,来抑制向操纵线35A传递外部电磁噪声。
[0152]第二接触构件54A接触的位置T2相对于第一接触构件49A接触的位置Tl向近端平移了长度L的一半。因此,可以通过将指示对于开关SI和S2的导通状态或阻断状态的信号进行比较,来确定操纵线35A是被推动还是被缩回。
[0153]操纵器19A包括位置检测传感器34A,使得可以减小弯曲部23A的外径。
[0154]在本实施方式中,如图18例示,位置检测传感器34A可以不包括覆盖材料42A。在这种情况下,操纵线35A和连接管43A经由导电粘合剂或堵缝而电连接。布线52A的远端连接到操纵线35A。
[0155]根据具有上述构造的位置检测传感器34A,连接管43A可以借助操纵线35A电连接到第一检测器83和第二检测器85。因此,可以缩短布线52A的长度,并且可以降低位置检测传感器34A的制造成本。
[0156]在修改例中,覆盖材料42A可以设置在操纵线35A的未设置连接管43A的一部分中,或者操纵线35A的未连接布线52A的部分中。
[0157]在本实施方式中,第二接触构件54A接触的位置T2相对于第一接触构件49A接触的位置Tl向近端平移了长度L的一半。然而,该位置T2可以相对于位置Tl向远端平移长度L的一半。
[0158]在本实施方式中,位置检测传感器34A包括多个导电环36A和绝缘环37A。然而,位置检测传感器34A可以包括导电环36A和绝缘环37A中的每一个的至少一个。即使在这种情况下,也检测到导电环36A与第一接触构件49A之间的导通状态,使得可以检测到操纵线35A和第一接触构件49A沿轴线Cl方向的位置。
[0159]一对位置检测传感器34A的支撑构件38A被固定到环形构件32A。然而,该对支撑构件38A可以整体形成为与环形构件32A相同的形状,并且可以代替环形构件32A而使用。在这种情况下,接触探针39A和40A附接到支撑构件(环形构件)。
[0160]在本实施方式中,作为操纵线35A的线性构件由金属形成。然而,线性构件可以由硬树脂形成。
[0161](第二实施方式)
[0162]参照图19描述本发明的第二实施方式。在本实施方式中,用相同的附图标记来表示与上述实施方式中相同的部分并省略其描述,并且仅描述区别。
[0163]如图19例示,代替根据第一实施方式的位置检测传感器34A的接触探针39A和40A,根据本实施方式的位置检测传感器1lA包括第一接触构件(接触构件)102A、第二接触构件(接触构件)103A、接收构件104A和105A以及片材构件(偏置构件)106A和107A。接收构件104A和105A支撑接触构件102A和103A。片材构件106A和107A偏置接触构件102A 和 103A。
[0164]接触构件102A和103A由诸如不锈钢等的导电材料形成为球形。第一接触构件102A被布置为比通孔46A中的操纵线35A更靠近环形构件32A的内周侧。第一接触构件102A被形成为使得当第一接触构件102A布置在通孔46A中时第一接触构件的一部分突出到环形构件32A的内周侧。另一方面,第二接触构件103A被布置为比通孔46A中的操纵线35A更靠近环形构件32A的外周。第二接触构件103A形成为使得当第二接触构件103A布置在通孔46A中时该第二接触构件的一部分突出到支撑构件38A的外周侧。
[0165]接收构件104A由诸如不锈钢等的导电材料形成为具有朝向轴线Cl开口的凹部IlOA的板形。接收构件104A在凹部IlOA内旋转地支撑第一接触构件102A。接收构件105A由与接收构件104A相同的材料形成为具有朝向轴线Cl开口的凹部IllA的板形。接收构件105A在凹部IllA内旋转地支撑第二接触构
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