JP2006061176A - 湾曲装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 挿入部の長さ及び設置状況により湾曲角度が影響されないと共に違和感を感じずに湾曲操作が行え、放射電界ノイズの低減化及び挿入部の細径化を図ること。
【解決手段】 湾曲部３が、直交軸Ｂ回りに回転可能な状態で軸線Ａに沿って隣接するように連結された複数の湾曲駒１０と、最先端の湾曲駒１０に一端が固定されると共に最後端の湾曲駒１０より基端側に他端が延びた線材１１と、該線材１１の他端に固定され、ねじ溝を有すると共に軸線Ａ方向に移動可能な移動部材１３とを備え、湾曲操作手段４が、ねじ溝に螺合されると共に軸線Ａ回りに回転可能なねじ部材２１と、該ねじ部材２１の基端に一端が固定されると共に挿入部２の基端まで他端が延びた可撓性のシャフト２２と、該シャフト２２の他端に固定され、軸線Ａ回りにシャフトを回転させる回転駆動装置２３とを備える湾曲装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内視鏡の挿入部等に設けられる湾曲部等のように湾曲操作される湾曲装置に関するものである。

一般に、体腔内の観察等に使用される医療用内視鏡やガス管等の検査等に使用される工業用内視鏡は、それぞれ管腔内や管路内に挿入可能であると共に、これら管腔内又は管路内において任意の方向に湾曲な湾曲部を先端に有する挿入部を有している。この湾曲部は、一般的には手元側でワイヤを牽引することで湾曲操作が行われるが、湾曲操作を行う様々な機構や装置も提供されている。
例えば、その１つとして、内視鏡の挿入部先端の湾曲部に接続したワイヤを、挿入部の基端に接続された操作部内の湾曲操作機構により進退させ、湾曲操作を行う内視鏡湾曲操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、湾曲操作機構は、内視鏡から離れた位置に置かれる光源内のモータにより、ユニバーサルコードを介して駆動される。

また、別の１つとして、内視鏡の挿入部先端の湾曲部を複数の湾曲駒にて構成すると共に、先端の湾曲駒に接続した湾曲ワイヤを、挿入部の基端に接続された操作部内の巻取装置により進退させると共に、湾曲部の軸方向に沿って設けられたチャック部を選択的に作動させることで、湾曲部の任意の部分を局部的に湾曲操作させる可能な湾曲装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
更に、別の１つとして、内視鏡の挿入部先端の湾曲部をアングルナットに螺合されたアングルボルトを有する複数の湾曲駒で構成すると共に、各アングルボルトをフレキシブルシャフトで接続し、湾曲部の基端側近傍に配された小型のモータによりフレキシブルシャフトを回転させることで、各湾曲駒のフレキシブルシャフト及びアングルボルトを湾曲駒に固定されたアングルナットに対して回転させて各湾曲駒の湾曲操作が可能な湾曲機構を有する内視鏡が知られている（例えば、特許文献３参照）。
実開昭６４−４９２０２号公報 特開平５−２５３１７３号公報 特開平７−１３４２５３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の内視鏡湾曲装置は、湾曲部を湾曲操作するワイヤを挿入部の全長に亘って挿通させる必要があるので、挿入部が長い場合には、湾曲角度が減少する恐れがあった。また、挿入部の設置状況（形状）によっては、同様に湾曲角度が減少する恐れがあった。このように、挿入部の長さ及び設置形状によって湾曲角度が影響されるものであった。また、ワイヤの進退操作のみで湾曲操作を行うので、湾曲角度によっては操作に違和感を感じるものであった。
また、上記特許文献２記載の湾曲装置は、上記内視鏡湾曲装置と同様に挿入部の全長に亘ってワイヤを挿通させる必要があるので、やはり同様に挿入部の長さ及び設置状況によって湾曲角度が影響されるという不都合が生じていた。

また、上記特許文献３記載の内視鏡は、湾曲部部の基端側近傍にモータを有しているので、挿入部（内視鏡）からの放射電界ノイズが多くなってしまい、検査対象物等に影響を与える恐れがあった。また、モータを有しているので、挿入部（内視鏡先端）の細径化が困難なものであった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであって、その目的は、挿入部の長さ及び設置状況により湾曲角度が影響されないと共に違和感を感じずに湾曲操作が行え、また、観察対象物への放射電界ノイズの低減化及び挿入部の細径化を図ることができる湾曲装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、観察対象物の内部に挿入可能な挿入部と、該挿入部の先端側に配されて任意の方向に湾曲可能な湾曲部と、該湾曲部の湾曲操作を行う操作手段とを備え、前記湾曲部が、それぞれ前記挿入部の軸線に直交する直交軸回りに回転可能な状態で軸線沿って隣接するように連結された複数の湾曲駒と、該複数の湾曲駒のうち最先端の湾曲駒に一端が固定されると共に最後端の湾曲駒より挿入部の基端側に他端が延びた線材と、該線材の他端に固定され、内周面にねじ溝を有すると共に挿入部の軸線方向に移動可能な移動部材とを備え、前記湾曲操作手段が、前記ねじ溝に螺合されると共に前記挿入部の軸線回りに回転可能なねじ部材と、該ねじ部材の基端に一端が固定されると共に挿入部の基端まで他端が延びた可撓性のシャフトと、該シャフトの他端に固定され、挿入部の軸線回りにシャフトを回転させる回転駆動装置とを備える湾曲装置を提供する。

この発明に係る湾曲装置においては、回転駆動装置によりシャフトを回転させると、回転力がねじ部材に伝達し、シャフト及びねじ部材が共に挿入部の軸線回りに回転する。ねじ部材が回転すると、該ねじ部材に螺合している移動部材が挿入部の軸線方向に沿って移動する。即ち、ねじ部材の回転力が、直線方向への移動力に変換される。また、線材は、ねじ部材の移動に応じて共に移動する。すると、最先端の湾曲駒は、線材に引っ張られたり（牽引）、押されたりして直交軸回りに回転する。また、最先端の湾曲駒に併せて、連結されている湾曲駒も同様に回転する。これにより、複数の湾曲駒を任意の方向に向けて湾曲操作することができる。

上述したように、湾曲操作を行う際、複数の湾曲駒及びワイヤ等の線材を利用するので湾曲操作が滑らかであり、違和感を感じずに角度変更を行うことができる。特に、ワイヤ等の線材は、従来のように挿入部の全長に亘って挿通されるのではなく、挿入部の先端である湾曲部にのみ設けられているので、最少限の長さで済み、線材の延び等の影響を低減できる。よって、挿入部の全長が長い場合や、設置状況（形状）が曲がっていた場合でも、湾曲角度が減少する等の影響を受け難い。また、線材の長さを最少限にできるので、強度を有する線材を使用しなくてすみ、低コスト化を図ることができる。
特に、可撓性を有するシャフトを利用するので、挿入部の長さや設置状況に関わらず、確実に回転力を伝達して線材を移動させるので、操作性を向上することができる。
更に、回転駆動装置は、挿入部の基端まで他端が延びたシャフトに固定、即ち、挿入部の基端に配されているので、挿入部に影響を与えず該挿入部の細径化を図ることができる。また、回転駆動装置としてモータ等を採用したとしても、挿入部からの放射電界ノイズを抑えることができ、検査対象物への影響を小さくすることができる。

請求項２に係る湾曲装置は、請求項１記載の湾曲装置において、前記回転駆動装置が、モータである湾曲装置を提供する。
この発明に係る湾曲装置においては、モータを利用して湾曲操作を行えるので、湾曲操作をより容易且つ確実に行うことができる。また、軽量なリモートコントローラを用いた操作を可能にしたり、自動挿入への対応を可能にすることができる。

請求項３に係る湾曲装置は、請求項１記載の湾曲装置において、前記回転駆動装置が、湾曲ノブである湾曲装置を提供する。
この発明に係る湾曲装置においては、操作ノブを利用して手動により湾曲操作を行えるので、湾曲操作の力量を操作者が感知して、操作力を調整できるので、観察対象物に無理な荷重等を与えずに、湾曲操作を行うことができる。

この発明に係る湾曲装置によれば、滑らかに湾曲操作ができ、違和感を感じずに角度変更を行うことができ、挿入部の長さ及び設置状況（形状）により湾曲角度が影響を受け難い。また、線材の長さを最少限にできるので、線材の延び等がなくなると共に、強度を有する線材を使用しなくてすみ、低コスト化を図ることができる。また、可撓性を有するシャフトを利用するので、挿入部の長さや設置状況に関わらず、確実に回転力を伝達して線材を移動させることができ操作性を向上することができる。
更に、回転駆動装置が挿入部の基端に配されているので、挿入部に影響を与えず該挿入部の細径化を図ることができる。また、回転駆動装置としてモーター等を採用したとしても、挿入部からの放射電界ノイズを抑えることができ、検査対象物への影響を小さくすることができる。

本発明に係る湾曲装置の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
なお、本実施形態においては、湾曲装置として、図１に示すように、例えば、ガス管等の工業用の管路（図示せず）を検査対象物とする工業用の内視鏡を採用した場合について説明する。
この内視鏡１は、図１に示すように、管路の内部に挿入可能な挿入部２と、該挿入部２の先端側に配されて任意の方向に湾曲可能な湾曲部３と、該湾曲部３の湾曲操作を行う湾曲操作手段４とを備えている。
上記挿入部２は、軟性部５の先端に設けられた上記湾曲部３及び該湾曲部３の先端に設けられた硬性の先端部６を備えている。この先端部６には、管路内を照明するための図示しない照明光学系や、管路内を撮像する図示しない観察光学系等が設けられている。

上記湾曲部３は、それぞれ挿入部２の軸線Ａに直交する直交軸Ｂ回りに回転可能な状態で軸線Ａに沿って隣接するように連結された複数の湾曲駒１０と、該複数の湾曲駒１０のうち最先端の湾曲駒１０に一端が固定されると共に最後端の湾曲駒１０よりも挿入部２の基端側に他端が延びたＵ方向湾曲牽引ワイヤ（線材）１１及びＤ方向湾曲牽引ワイヤ（線材）１２と、これら両ワイヤ１１、１２の他端に接続され、内周面に図示しないねじ溝を有すると共に軸線Ａ方向に移動可能なＵ方向キャリヤ（移動部材）１３及びＤ方向キャリヤ（移動部材）１４とを備えている。
Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ１１は、最先端以外の湾曲駒１０を連通するようになっており、挿入部２の基端側に牽引されることで、挿入部２を先端から基端に向けて見たときに、湾曲駒１０の全体を上方向（紙面に対して上方向）に湾曲するようになっている。
また、Ｄ方向湾曲牽引ワイヤ１２は、軸線Ａを挟んで上記Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ１１に対向する位置（軸線Ａ回りに１８０度回転した位置）に配されており、同様に最先端以外の湾曲駒１０を連通するようになっている。また、挿入部２の基端側に牽引されることで、挿入部２を先端から基端に向けて見たときに、湾曲駒１０の全体を下方向（紙面に対して下方向）に湾曲するようになっている。
なお、Ｕ方向キャリヤ１３及びＤ方向キャリヤ１４は、後述するねじ部２１を軸線Ａ回りに回転させたときに、互いに反対方向に向けて移動するようにねじ部２１に螺合されている。

なお、本実施形態においては、Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ１１及びＤ方向湾曲牽引ワイヤ１２以外に、湾曲部３を他の方向に向けて湾曲する他方向湾曲牽引ワイヤ１５が同様に設けられている。また、複数の湾曲駒１０から両キャリヤ１３、１４に至る外周面には、弾性材料によって形成された外被チューブが装着されており、軟性部５に連接されている。

上記湾曲操作手段４は、挿入部２の基端に設けられ、操作者が操作可能な操作部２０と、上記ねじ溝に螺合されると共に挿入部２の軸線Ａ回りに回転可能なねじ部（ねじ部材）２１と、該ねじ部２１の基端に一端が固定されると共に挿入部２の基端まで他端が延びた、即ち、操作部２０まで他端が延びたフレキシブルシャフト（可撓性のシャフト）２２と、該フレキシブルシャフト２２の他端に固定された状態で操作部２０内に設けられ、挿入部２の軸線Ａ回りにフレキシブルシャフト２２を回転させるギアードモータ（回転駆動装置、モータ）２３とを備えている。このギアードモータ２３には、回転方向を制御する図示しない回転制御機構が接続されている。
上記ねじ部２１には、図２に示すように、右ねじ２１ａ及び左ねじ２１ｂの両方が切られていて、右ねじ２１ａにはＤ方向キャリヤ１４が嵌合し、左ねじ２１ｂにはＵ方向キャリヤ１３が嵌合している。
上記フレキシブルシャフト２２は、例えば、右巻きに巻かれたコイルの外側に、さらに左巻きに巻かれたコイルであったり、編み込みされたメッシュ状のものであっても良い。

このように構成された内視鏡１において、湾曲部３をＵ方向又はＤ方向（上下方向）に湾曲させる場合について説明する。
まず、操作者は、回転制御機構を用いてギアードモータ２３を、時計方向（以下、正回転）又は反時計方向（以下、逆回転）への回転を制御しながら回転させる。この回転力は、フレキシブルシャフト２２を経由してねじ部２１に伝達し、フレキシブルシャフト２２及びねじ部２１を共に軸線Ａ回りに回転させる。ねじ部２１が回転すると、該ねじ部２１に螺合しているＵ方向キャリヤ１３及びＤ方向キャリヤ１４が軸線Ａ方向に沿って移動する。即ち、ねじ部２１の回転力が、直線方向への移動力に変換される。

この際、ギアードモータ２３を正回転させると、Ｄ方向キャリヤ１４はねじ部２１の右ねじ２１ａと嵌合しているため、ねじ部２１の右ねじ２１ａに乗って挿入部２の基端方向に向けて移動すると共に、Ｕ方向キャリヤ１３はねじ部２１の左ねじ２１ｂと嵌合しているため、ねじ部２１の左ねじ２１ｂに乗って挿入部の先端方向に向けて移動する。
また、ギアードモータ２３を逆回転させると、Ｄ方向キャリヤ１４はねじ部２１の右ねじ２１ａと嵌合しているため、ねじ部２１の右ねじ２１ａに乗って挿入部２の先端方向に向けて移動すると共に、Ｕ方向キャリヤ１３はねじ部２１の左ねじ２１ｂと嵌合しているため、ねじ部２１の左ねじ２１ｂに乗って挿入部の基端方向に向けて移動する。

Ｕ方向キャリヤ１３及びＤ方向キャリヤ１４の移動に伴って、Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ１１及びＤ方向湾曲牽引ワイヤ１２も移動する。これにより、両ワイヤ１１、１２の先端に固定されている最先端の湾曲駒１０は、直交軸Ｂ回りに回転する。つまり、最先端の湾曲駒１０は、ギアードモータ２３を逆回転させると上方向に回転し、ギアードモータ２３を正回転させると下方向に回転する。また、最先端の湾曲駒１０に連結されている他の湾曲駒１０も同様に、最先端の湾曲駒１０に併せて同じ方向に回転する。これにより、湾曲部３全体を上下方向に湾曲させることができる。
また、同様に、他方向湾曲牽引ワイヤ１５を牽引することで、湾曲部３を、例えば、左右方向に湾曲させることもできる。

上述したように、湾曲操作を行う際、複数の湾曲駒１０及び各ワイヤ１１、１２、１５を利用するので、湾曲操作が滑らかであり、違和感を感じずに従来の内視鏡と同様に湾曲部３の角度変更を行うことができる。特に、各ワイヤ１１、１２、１５は、従来のように挿入部２の全長に亘って挿通されるのではなく、挿入部２の先端である湾曲部３にのみ設けられているので、最少限の長さで済み、延び等の影響を低減できる。よって、挿入部２の全長が長い場合や、設置状況が曲がっていた場合（挿入部２全体が湾曲していたり、収納のために巻かれている状態）でも、湾曲角度が減少する等の影響を受け難い、即ち、使用開始から略同じ湾曲角度を得ることができる。また、各ワイヤ１１、１２、１５の長さを最少限にできるので、強度を有するワイヤを使用しなくてすみ、低コスト化を図ることができる。

また、フレキシブルシャフト２２を利用するので、挿入部２の長さや設置状況に関わらず、確実に回転力を伝達して各ワイヤ１１、１２、１５を移動させるので、操作性を向上することができる。更に、ギアードモータ２３は、挿入部２の基端に設けられた操作部２０に配されているので、挿入部２の細径化を図ることができる。また、挿入部２からの放射電界ノイズを抑えることができ、検査対象物である管路への影響を小さくすることができる。
更には、ギアードモータ２３を利用して湾曲操作を行えるので、湾曲操作をより容易且つ確実に行うことができ、また、軽量なリモートコントローラを用いた操作を可能にしたり、自動挿入への対応を可能にすることができる。

次に、本発明に係る湾曲装置の第２実施形態を、図３を参照して以下に説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、ギアードモータ２３を利用してフレキシブルシャフト２２を回転させたのに対し、第２実施形態では、図３に示すように、湾曲ノブ（操作ノブ）３０を利用してフレキシブルシャフト２２を回転させる点である。
本実施形態の内視鏡１においては、操作者が従来の湾曲ノブ３０を利用して手動で湾曲操作を行えるので、湾曲操作の力量を操作者が感知して、操作力（力加減）を調整でき、観察対象物である管路に無理な荷重をかけて破壊することなく、湾曲操作を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、各実施形態において、湾曲装置の一例として内視鏡を採用したが、これに限られるものではない。また、Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ及びＤ方向湾曲牽引ワイヤを対にして作動させるように構成したが、これに限らず、それぞれ単独に作動するように構成しても構わない。他方向湾曲ワイヤについても同様である。

本発明に係る湾曲装置（内視鏡）の第１実施形態を説明する構成図である。 図１に示す湾曲装置のねじ部とＵ方向キャリヤ及びＤ方向キャリヤとの関係を示した図である。 本発明に係る湾曲装置（内視鏡）の第２実施形態を説明する構成図である。

符号の説明

Ａ 軸線
Ｂ 直交軸
１ 内視鏡（湾曲装置）
２ 挿入部
３ 湾曲部
４ 湾曲操作手段
１０ 湾曲駒
１１ Ｕ方向湾曲牽引ワイヤ（線材）
１２ Ｄ方向湾曲牽引ワイヤ（線材）
１３ Ｕ方向キャリヤ（移動部材）
１４ Ｄ方向キャリヤ（移動部材）
１５ 他方向湾曲牽引ワイヤ（線材）
２１ ねじ部（ねじ部材）
２２ フレキシブルシャフト（可撓性のシャフト）
２３ ギアードモータ（回転駆動装置、モータ）
３０ 操作ノブ（回転駆動装置、湾曲ノブ）

Claims (3)

1. 観察対象物の内部に挿入可能な挿入部と、該挿入部の先端側に配されて任意の方向に湾曲可能な湾曲部と、該湾曲部の湾曲操作を行う湾曲操作手段とを備え、
   前記湾曲部が、それぞれ前記挿入部の軸線に直交する直交軸回りに回転可能な状態で軸線沿って隣接するように連結された複数の湾曲駒と、該複数の湾曲駒のうち最先端の湾曲駒に一端が固定されると共に最後端の湾曲駒より挿入部の基端側に他端が延びた線材と、該線材の他端に固定され、内周面にねじ溝を有すると共に挿入部の軸線方向に移動可能な移動部材とを備え、
   前記湾曲操作手段が、前記ねじ溝に螺合されると共に前記挿入部の軸線回りに回転可能なねじ部材と、該ねじ部材の基端に一端が固定されると共に挿入部の基端まで他端が延びた可撓性のシャフトと、該シャフトの他端に固定され、挿入部の軸線回りにシャフトを回転させる回転駆動装置とを備えることを特徴とする湾曲装置。
2. 請求項１記載の湾曲装置において、
   前記回転駆動装置が、モータであることを特徴とする湾曲装置。
3. 請求項１記載の湾曲装置において、
   前記回転駆動装置が、湾曲ノブであることを特徴とする湾曲装置。
   
   
   

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