JP2009160237A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかな湾曲動作が可能である内視鏡装置１を提供する。
【解決手段】 被検体内に挿入される細長い挿入部２３と、挿入部２３の先端部２１に配設された４方向に湾曲する湾曲部２２と、湾曲部２２を、湾曲するための複数の圧力室１１と、それぞれの圧力室１１への駆動用流体の供給および排出を行う電磁弁と、電磁弁をパルス駆動する制御部５７とを有し、制御部５７は、隣り合う２つの圧力室１１の電磁弁を駆動する２つのパルス駆動信号を同期する。
【選択図】図８

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に、複数の圧力室への駆動用流体の供給および排出により湾曲する湾曲部を有する内視鏡装置に関する。

に関する。

内視鏡装置は、医療および工業等の各種分野において、体腔内等の直接目視することができない部位を観察する目的で広く用いられており、一般に、被検部位へ挿入する細長の挿入部を備えて構成されている。また、細長の挿入部の先端部の基端側には湾曲部が配設され、この湾曲部を湾曲操作することにより、先端部、すなわち、内視鏡の観察方向を任意の方向に向けることができるようになっている。

内視鏡挿入部の先端部に配設される湾曲部として例えば、特開平２００５−３１９３２５号公報には、流体圧アクチュエータを備えた構成の湾曲部が示されている。この流体圧アクチュエータは、柔軟なシリコーンゴムで形成された外径断面形状の中央に設けられた１の中央ルーメンと、中央ルーメンの周囲に設けられた４つの周辺ルーメンとを有するマルチルーメンチューブによって形成された湾曲部を有し、軸方向貫通孔である中央ルーメンの内部にケーブル等の内蔵物が挿通されている。

周囲ルーメンの両端部を封止して圧力室が形成され、さらに圧力室が径方向に膨らまないように、内径規制部材と外径規制部材とが設けられている。圧力室内に流体を供給し、また排気し、圧力室が長手方向に伸縮することで、所望の湾曲を得ている。

そして、流体圧アクチュエータの圧力は、流体ボンベと流体圧アクチュエータとの間の流路に設けられた電磁弁を駆動し、流体を流体圧アクチュエータに送り込むことで制御されている。すなわち、４つの圧力室が、それぞれ、湾曲部を上下左右の４方向に湾曲するための圧力室を形成している。
特開平２００５−３１９３２５号公報

特開平２００５−３１９３２５号公報に記載の内視鏡装置では、電磁弁をパルス的に駆動しているが、同時に２つの圧力室に流体をに送り込む制御を行った場合に、湾曲部が図１６（Ｂ）に示すような不自然な動きを生じることがあった。図１６は、従来の流体アクチュエータを有する内視鏡装置において、右上方向に先端部を駆動する際の湾曲部の移動を説明するための図であり、図１６（Ａ）はジョイステックによる入力信号を示しており、図１６（Ｂ）は、先端部の動きを示している。

すなわち、図１６（Ａ）に示すように、右上方向（ＲＩＧＨＴ方向：θ１、ＵＰ方向：θ１）に湾曲部を湾曲する入力信号が入力された場合に、先端部が、図１６（Ｂ）に示すようなジグザグの経路を経由して目標のＹ（θ１、θ１）に到達する。すなわち、先端部が、Ｘ（０、０）から、（０．２５θ１、０）、（０．２５θ１、０．２５θ１）、（０．５θ１、０．２５θ１）、（０．５θ１、０．５θ１）、（０．７５θ１、０．５θ１）、（０．７５θ１、０．７５θ１）、（θ１、０．７５θ１）を経て、（θ１、θ１）に達する。ここで、（θａ、θｂ）は、内視鏡先端部の右方向および上方向の湾曲角度を示す座標であり、θａは左右方向、θｂは上下方向を示している。なお、説明を容易にするために、湾曲部の一の湾曲動作に要する駆動パルス数を、実際の駆動よりも非常に少ない数で説明している。

発明者は、この不自然な内視鏡の動きの原因究明に、鋭意努めた結果、この原因がパルス駆動の制御手段にあることを見いだし、本発明の完成に至った。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、滑らかな湾曲動作が可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置は、被検体内に挿入される細長い挿入部と、前記挿入部の先端部に配設された４方向に湾曲する湾曲部と、前記湾曲部を、湾曲するための複数の圧力室とそれぞれの前記圧力室への駆動用流体の供給および排出を行う電磁弁と、前記電磁弁をパルス駆動する制御手段とを有し、前記制御手段は、隣り合う２つの前記圧力室への駆動用流体の供給および排出を行う前記電磁弁のそれぞれを駆動する２つのパルス駆動信号を同期する。

本発明の内視鏡装置は、滑らかな湾曲動作が可能である。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態にかかる内視鏡装置１の全体構成を表す構成図である。まず、本実施の形態にかかる内視鏡装置１の全体構成について図１を用いて以下に説明する。

図１に示すように、本実施の形態にかかる内視鏡装置１は、管腔内に挿入される内視鏡２と、ＣＣＵ（カメラ・コントロール・ユニット）３と、光源装置４と、湾曲制御ユニット５と、流体圧力源であるボンベ６と、ジョイステックを有する入力手段７と、モニタ８とで構成されている。

また、内視鏡２は、挿入先端側から順に設けられた先端部２１と、湾曲部２２と、挿入部２３と、操作部２４と、ユニバーサルコード２５とによって構成されている。内視鏡２の先端部２１には、対物レンズ等の対物光学系により被写体物を光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの撮像素子が配設されている。ＣＣＤ２０で撮像された映像信号は、湾曲部２２および挿入部２３内を通る信号ケーブル等を介して、ＣＣＵ３に送られ、ＣＣＵ３内部にある画像処理部で信号処理され、モニタ８に内視鏡画像が出力される。

また、先端部２１には照明光学系が設けられている。すなわち、光源装置４で発生した光は、湾曲部２２および挿入部内を通るＬＧ（ライトガイド）ケーブルを介して、先端部２１まで導光され、ＣＣＤ２０による観察の際の照明光として使用される。前記の光源装置４およびＬＧの代わりに、先端部２１に設けたＬＥＤなどによりＣＣＤ２０による観察の際の照明光として使用してもよい。

内視鏡２は、内視鏡を把持し、送気や送水などの操作を行う操作部を挿入部２３の終端に有する。
映像信号ケーブル、ＬＧおよび後述する流体供給チューブ３６（図２参照）等は、ユニバーサルコード２５内を通り、それぞれ、ＣＣＵコネクタ２７、光源装置コネクタ２８、湾曲制御ユニット用コネクタ２９を介して、ＣＣＵ３、光源装置４、湾曲制御ユニット５に接続されている。湾曲制御ユニット５には、ボンベ６および湾曲指示を行う入力手段が接続されている。

次に、図２および図３を用いて、本実施の形態の内視鏡装置１の流体圧アクチュエータ１０の構成について説明する。内視鏡２の湾曲部２２は流体によって駆動され湾曲自在な、流体圧アクチュエータ１０を備えた流体駆動型湾曲部である。

図２は、流体圧アクチュエータ１０を構成するマルチルーメンチューブ３１の基本構造を示すための説明図であり、図３は流体圧アクチュエータ１０の構造を説明するための構成図である。

本実施の形態の内視鏡装置１の流体圧アクチュエータ１０は、図２に示すように、材質が柔軟な、例えば、シリコーンゴムである断面形状が円形状のマルチルーメンチューブ３１と、マルチルーメンチューブ３１の４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅに接続されている流体供給チューブ３６とを有する。以下、周辺ルーメン３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅのそれぞれを指すときは、周辺ルーメン３０という。さらに詳しくは、流体圧アクチュエータ１０は、図３に示すように、マルチルーメンチューブ３１と、内径規制部材である内径規制チューブ３９と外径規制部材である外径規制ブレード４１を主要構成部材として形成されている。このマルチルーメンチューブ３１は円形断面の中央位置に中央ルーメン３０ａが軸方向に沿って延設されている。そして、この中央ルーメン３０ａの内部には前述したケーブルおよびＬＧ等の内蔵物が挿通されるようになっている。

中央ルーメン３０ａの周囲の管壁には、４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０が周方向に略等間隔に配設されている。また、４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０の前後の両端は、それぞれ図３（Ｅ）、図３（Ｆ）に示すように、例えば、シリコーンゴムの充填剤３８ａ、３８ｂにより封止されている。すなわち、４つの周辺ルーメン３０を用いて４つの密閉された圧力室１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが形成されている。以下、圧力室１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのそれぞれを指すときは、圧力室１１という。

４つの円弧状の周辺ルーメン３０の内視鏡の基端側の充填剤３８ｂ内には、各圧力室１１内に流体を供給し、また各圧力室１１内から流体を排気するための流体供給チューブ３６の先端部がそれぞれ挿入配置されている。

また、マルチルーメンチューブ３１の先端部の端部には、前口金３０Ａが、さらに基端側の端部には、後ろ口金３０Ｂが、それぞれ接着等により接続されている。そして、マルチルーメンチューブ３１の中央ルーメン３０ａには、内径規制部材として内径規制チューブ３９が挿入配置されている。

マルチルーメンチューブの外側には、外径規制部材として、外径規制ブレード４１が被されている。この外径規制ブレード４１の両端部は、それぞれマルチルーメンチューブ３１の前口金３０Ａと後ろ口金３０Ｂの位置で、はんだによって固定されている。
また、外径規制ブレード４１の外周面は、図示しない外皮チューブが被覆されている。

流体圧アクチュエータ１０は、流体供給チューブ３６を通じて周辺ルーメン３０のいずれかの圧力室１１に流体、例えばエアーを送り込むと、流体が送り込まれた圧力室１１は外側および内側に膨らもうとする。しかし、外径規制部材としての外径規制ブレード４１は圧力室１１が外側に膨らもうとするのを規制する。また、内側規制チューブ３９は圧力室１１が内側に膨らむのを規制する。このため、圧力室１１は、外側、内側のいずれにも膨らむことができないため、軸方向に伸びることになる。このため、流体圧アクチュエータ１０は、流体が送り込まれた圧力室１１と反対側に湾曲する。

流体圧アクチュエータ１０の湾曲角を増加する際には、圧力室１１をより高圧力にするため流体を送り込む加圧処理を行う。反対に、流体圧アクチュエータ１０の湾曲角を減少する際には、圧力室１１をより低圧力にするため流体を放出、すなわち大気解放する減圧処理を行う。また、流体圧アクチュエータ１０の湾曲角を維持する際には、圧力室１１の圧力を保持する圧力保持処理を行う。

内視鏡装置１においては、内視鏡画像を見ながら述者が流体圧アクチュエータ１０の操作を行う。このため、内視鏡画像が表示された表示画面が大きく変化するような、流体圧アクチュエータ１０の急激な湾曲操作は行われることは少ない。従って、内視鏡装置１の流体圧アクチュエータ１０の湾曲角を増加する際には、流体制御を行う電磁弁をパルス駆動し、加圧処理と圧力保持処理を交互に行うことで、徐々に湾曲角を増加する制御方法が好ましい。逆に、内視鏡装置１の流体圧アクチュエータ１０の湾曲角を減少する際には、同様に減圧処理と圧力保持処理を交互に行うことで、徐々に湾曲角を減少する制御方法が好ましい。

図４は、本実施形態にかかる流体圧アクチュエータ装置の湾曲制御ユニット５の制御系の構成図である。
湾曲制御系ユニット５は、ボンベ６と接続されたレギュレータ５１と、ボンベ用圧力センサ５２と、４個の第１の電磁弁５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄと、４個の第２の電磁弁５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄと、４個の圧力室用圧力センサ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄと、電磁弁ドライバ５６と、制御手段である制御部５７と、警告手段５８とを備えている。湾曲制御ユニット５には、入力手段コネクタ７ａを介して入力手段７が接続され、入力手段７からの電気信号が制御部５７に入力される。

以下、第１の電磁弁５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄのそれぞれを指すときは、第１の電磁弁５３と、第２の電磁弁５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄのそれぞれを指すときは、第２の電磁弁５４と、圧力室用圧力センサ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄのそれぞれを指すときは、圧力室用圧力センサ５５という。

第１の電磁弁５３のそれぞれは、対応する第２の電磁弁と直列に接続され、２個の電磁弁が１ユニットとなっている。４個の電磁弁ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれ湾曲部２２の流体圧アクチュエータ内の４個の圧力室１１の圧力調整に用いられる。以下、電磁弁ユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのそれぞれを指すときは、電磁弁ユニット５０という。

ボンベ６はレギュレータ５１と接続され、流体を流体圧アクチュエータ１０の各圧力室１１に供給する流体供給源である。なお、ボンベ内に充填されている流体としては、例えば二酸化炭素、窒素、空気等の可燃性のない流体が使われている。特に、内視鏡の流体アクチュエータの駆動流体としては、二酸化炭素が生体に吸収され易いために、好ましい。また、流体アクチュエータ装置を使用する部屋の壁面まで配管により供給されている流体を用いてもよい。なお、このような場合には、流体供給源とは、内視鏡装置または流体圧アクチュエータの壁面配管との接続部とする。

図５は、本実施の形態の湾曲部の湾曲動作を説明するための図である。すなわち、マルチルーメンチューブ３１の４つの周辺ルーメン３０の各圧力室１１に選択的に流体を送ることにより、湾曲部２２を、４方向に湾曲動作させることができる。そして、図５に示すように、４つの周辺ルーメン３０の各圧力室１１が４つの湾曲方向、すなわち上方向（Ｂ）、下方向（Ｃ）、右方向（Ｄ）、左方向（Ｅ）にそれぞれ対応するように設定されている。なお、圧力室の数は上記４方向に、それぞれ対応した４個が制御が容易であるために好ましいが、２個または３個でもよく、逆に５個以上でもよい。

図６は入力手段の動作を説明するための図である。図６に示すように、入力手段７は、ベース部材７ｂと、操作レバー７ｃとを有するジョイステック型である。操作レバー７ｃはベース部材７ｂの上の回転支軸７ｄを中心に０点（ニュートラル）位置から任意の方向に傾動操作が可能である。術者は、操作レバー７ｃの傾き角度θ１および傾き方向を変えることで、どのように湾曲部２２の方向および角度を制御したいのかを表す電気信号、すなわち入力手段信号を湾曲制御系ユニット５に送る。
なお、入力手段７は、上記のジョイステック型に限らず、ボタンを使った入力装置や、その他のデバイスを用いてもよい。
圧力室用圧力センサ５５は、圧力室１１の流体圧力に応じた出力信号を発生する。この圧力室用圧力センサ５５の出力信号は制御部５７に入力され、現在の圧力室の流体耐圧力（以下、現在圧という）を計測することができる。
ボンベ用圧力センサ５２が計測した、レギュレータ５１を介したボンベ６の圧力信号も制御部５７に入力され、ボンベ６の中の流体の有無の判断およびレギュレータ５１の調整に使用される。

また、制御部５７は、流体の漏れ等の異常を検知した場合に、ブザー等の警告手段に信号を出力し、述者に警告する。

次に、図７は、電磁弁ユニット５０の動作を説明するための図である。電磁弁ユニット５０は、第１の電磁弁５３と第２の電磁弁５４の、それぞれのＯＮ動作およびＯＦＦ動作の組み合わせにより、圧力室１１の加圧処理、減圧処理、または圧力保持処理を行う。

図７（Ａ）：第１の電磁弁５３と第２の電磁弁５４とが共にＯＮの場合
第１の電磁弁５３のポートＰとポートＡとが連通し、第２の電磁弁５４のポートＡとポートＰとが連通する。このため、レギュレータ５１を介してボンベ６から流体が圧力室１１に供給され、圧力室１１の圧力が上昇する（加圧処理）。

図７（Ｂ）：第１の電磁弁５３がＯＦＦ、第２の電磁弁５４がＯＮの場合
第１の電磁弁５３のポートＥとポートＡとが連通し、第２の電磁弁５４のポートＡとポートＰとが連通する。このため、圧力室１１内部の流体が第２の電磁弁５４を通り、第１の電磁弁５３のポートＥから排出される。このため、圧力室１１の圧力は減少する（減圧処理）。この場合、第１の電磁弁５３のポートＰは閉じているので、ボンベ６の流体を排出してしまうことはない。

図７（Ｃ）：第１の電磁弁５３がＯＮ、第２の電磁弁５４がＯＦＦの場合
第１の電磁弁５３のポートＰとポートＡとが連通し、第２の電磁弁５４のポートＡとポートＥとが連通する。第２の電磁弁５４のポートＥは封止されているので、流路内の流体が大気開放されることはない。また、第２の電磁弁５４のポートＰは閉じているので、圧力室１１の圧力は保持される（圧力保持処理ａ）。

図７（Ｄ）：第１の電磁弁５３と第２の電磁弁５４とが共にＯＦＦの場合
第１の電磁弁５３のポートＥとポートＡとが連通し、第２の電磁弁５４のポートＡとポートＥとが連通する。第１の電磁弁５３と第２の電磁弁とを接続する管路、第１の電磁弁５３内部、および第２の電磁弁内部の流体は、第１の電磁弁５３のポートＥから排出される。第１の電磁弁５３のポートＰは閉じているので、ボンベ６の流体を排出してしまうことはない。そして、第２の電磁弁５４のポートＰは閉じているので、圧力室１１の圧力は保持される（圧力保持処理ｂ）。

本実施の形態の内視鏡装置１の制御手段である制御部５７は、それぞれの電磁弁ユニットの電磁弁をパルス駆動することで、それぞれの電磁弁と対応した圧力室１１の圧力を増減する。なお、内視鏡装置１の圧力室１１への駆動用流体の供給および排出を行う電磁弁は、それぞれの圧力室１１に対して最低１個あればよいが、内視鏡装置１のように、電位弁として、複数の電磁弁から構成された電磁弁ユニットを用いることが好ましい。より効率のよい駆動が可能となるからである。

なお、パルス駆動とは、ＯＮ−ＯＦＦ動作が、パルス的動作であることをいう。流体圧アクチュエータ１０への流体供給をパルス駆動により行うことで、少しずつ流体圧アクチュエータ１０の湾曲を変化することが可能となり、観察目的の部位を探しやすくなる。１回のＯＮ−ＯＦＦ動作の周期、すなわちパルス周期時間ＴＰは、１０秒以下が好ましく、より好ましくは０．３秒以下であり、更に好ましくは０．１５秒以下である。前記範囲は、流体供給チューブが長い場合には圧力室内の圧力が上昇するまでに時間を要することから、長くすることが好ましい。前記範囲未満であれば、観察目的の部位を探しやすくなる。

また、パルス駆動のｄｕｔｙ比、すなわち（ＯＮ時間）／（ＯＮ−ＯＦＦ動作の周期）の比は、２〜５０％であり、好ましくは４〜２０％である。前記範囲未満では駆動速度が遅くなり、前記範囲を超えると細かい駆動が困難となる。

ここで、図１７を用いて、従来の内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明する。図１７は、内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図であり、図１７（Ａ）は、上方向への入力信号を、図１７（Ｂ）は右方向への入力信号を、図１７（Ｃ）は、制御部５７が出力する上方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動する矩形のパルス駆動信号を、図１７（Ｄ）は、制御部５７が出力する右方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動する矩形のパルス駆動信号を、図１７（Ｅ）は上方向への湾曲角を、図１７（Ｆ）は右方向への湾曲角を示し、横軸は時間を示している。

図１７（Ｅ）および（Ｆ）に示すように、上方向の湾曲動作と右方向の湾曲動作が交互に発生しているために、図１６（Ｂ）に示す、ジグザグの動きが生じている。そして、その原因は、図１７（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、制御部が出力する２つの湾曲方向へのパルス駆動信号の同期がとれていないことにあった。さらには、図１７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、入力手段７から入力された２つの湾曲動作に対する入力信号の入力開始時間（以下、「入力時間」ともいう。）が一致していないことが原因であった。すなわち、上方向への入力信号は時間Ｔ１に入力されているのに対して、右方向への入力信号は時間Ｔ２に入力されていた。

例えば、入力手段７が、図６に示すようなジョイステック型の場合には、術者が操作レバー７ｃを右上方向に傾動操作した時に、右方向への入力を検出する検出部と上方向への入力を検出する検出部との間で、僅かに応答時間の差が生じる場合がある。あるいは、術者の操作方法によっては、やはり右方向への入力を検出する検出部と上方向への入力を検出する検出部との間で、入力時間にずれが生じることがある。

そして、このような、入力時間のずれが、パルス駆動信号の周期ＴＰの１／２となった時に、図１６（Ｂ）に示すような、特に顕著なジグザグの動きが生じていた。

内視鏡装置１では、先端部２１の先端に観察のためのＣＣＤ２０が配設されているために、湾曲部２２の不自然な湾曲動作が、大きく拡大されて観察画面の不自然な動きとして、モニタ８に表示される。このために、特に、湾曲部２２の不自然な湾曲動作が術者に認識されやすいという内視鏡装置特有の現象であった。

これに対して、本実施の形態の内視鏡装置１の制御手段である制御部５７は、隣り合う２つの圧力室１１の電磁弁を駆動する２つのパルス駆動信号を同期するため、直線的な滑らかな湾曲動作が可能である。

ここで、図８から図１０を用いて、本実施の形態の内視鏡装置１の制御部５７の動作について説明する。図８は本実施の形態の内視鏡装置１の制御部５７の動作の流れについて説明するためのフローチャートである。また、図９は、本実施の形態にかかる内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図であり、図９（Ａ）は、上方向への入力信号を、図９（Ｂ）は右方向への入力信号を、図９（Ｃ）は、制御部５７が出力する、上方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動するパルス駆動信号を、図９（Ｄ）は、制御部５７が出力する右方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動するパルス駆動信号を、図９（Ｅ）は上方向への湾曲角を、図９（Ｆ）は右方向への湾曲角を示し、横軸は時間を示している。図１０は、内視鏡装置１において、右上方向に先端部２１を駆動する際の湾曲部２２の移動を説明するための図であり、図１０（Ａ）はジョイステックによる入力信号を示しており、図１０（Ｂ）は、先端部２１の動きを示している。

以下、図８のフローチャートに従い、制御部５７の動作について説明する。

＜ステップＳ１１＞
制御部５７は入力手段７から、上下左右の４方向のいずれかの方向への湾曲を指示する入力信号の有無を判断している。そして、いずれかの方向への入力信号がある（Ｙｅｓ）と、ステップＳ１２からの動作を開始する。

＜ステップＳ１２＞
制御部５７は、タイマーのカウントを開始、すなわち、ステップＳ１１で、いずれかの方向への入力信号があってからの時間の計測を開始する。

＜ステップＳ１３＞
制御部５７は、さらに別の方向への湾曲を指示する入力信号の有無を判断する。そして別の方向への湾曲を指示する入力信号があった（Ｙｅｓ）場合には、ステップＳ１５からの動作を開始する。

＜ステップＳ１４＞
制御部５７は、タイマーのカウント開始から、すなわち、ステップＳ１１で、いずれかの方向への入力信号があってから、所定時間が経過しているかどうかを判断する。ここで、所定時間とは、少なくとも、パルス駆動信号の周期時間ＴＰ以上である。所定時間が経過した場合（Ｙｅｓ）には、もはや別の方向への湾曲を指示する入力信号は入力されないものと考えられるため、ステップＳ１５において、一方向に湾曲するための１つの駆動信号を出力する。所定時間が経過するまでは、ステップＳ１３に戻り、別の方向への湾曲を指示する入力信号が入力されないか判断を繰り返す。なお、上記所定時間の上限値は、例えば、ＴＰの２〜１００倍程度であり、前記範囲を超えると湾曲動作の応答性が悪くなる。

なお、入力信号が図９に示すように矩形に近い急峻な変化の入力でない場合には、上記の所定時間の間、所定の閾値角度以上の入力信号があるまで待機する。

＜ステップＳ１５＞
制御部５７は、駆動信号を出力する。ここで、２つの異なる方向に湾曲部２２を湾曲するための２つのパルス駆動信号を出力する場合には、２つのパルス駆動信号は同時に出力される、すなわち、２つのパルス駆動信号は同期された駆動信号となる。

以上のように、本実施の形態の内視鏡装置１の制御部５７は、いずれかの圧力室１１への変圧駆動信号が入力された場合に、制御手段は他の圧力室１１への変圧入力信号が入力されるか否かを判断するため、すぐにパルス制御信号を出力しないで待機する。そしてパルス周期時間ＴＰを経過しても、他の方向への入力信号がない場合には、その時点でパルス駆動信号を出力する。一方、パルス周期時間ＴＰの待機時間の間に、他の湾曲方向への入力信号があった場合には、待機していたパルス駆動信号と、同期して２つのパルス駆動信号を出力する。

すなわち、図９に示すように、内視鏡装置１の制御部は、図９（Ａ）に示すように、時間Ｔ１で上方向への入力信号が入力されても、パルス周期時間ＴＰが経過するまではパルス駆動信号を出力しない。そして図９（Ｂ）に示すように、右方向への入力信号が入力されたＴ２において、図９（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、２方向への駆動信号を同期して出力している。

このため、図１０（Ｂ）に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１の右上方向に先端部２１を駆動する際の湾曲部２２の移動は、直線的で、滑らかである。すなわち、先端部２１は、Ｘ（０、０）からＹ（θ１、θ１）まで直線的に移動する。

なお、上記説明では、４方向に湾曲する湾曲部２２を駆動するため、同期する２つのパルス駆動信号は、互いに直交する２方向に湾曲部２２を湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う２つの電磁弁を駆動する２つのパルス駆動信号である。湾曲した湾曲部２２を元に戻すため、あるいは逆方向に湾曲するために、圧力室１１への駆動用流体の排出を行う場合にも、同様に電磁弁を駆動するパルス駆動信号を同期することで、湾曲部２２の移動は、直線的で、滑らかとなる。また、一方向の圧力室を加圧すると同時に他方の圧力室を減圧する場合も同様である。

ここで、「パルス駆動信号を同期する」とは、パルス的に出力される駆動信号の位相を一致することであり、好ましくは、パルス信号の立ち上がり位置を同期すなわち一致することである。駆動用流体が電磁弁の開閉により圧力室１１に供給および排出されてから、実際に圧力室１１の圧力が変圧し、湾曲部２２の動作が完了するまでの応答時間は、湾曲角度や湾曲部２２の構造等により変化するが、パルス信号の立ち上がり位置を一致しておくことで、多くの場合、湾曲部２２の移動は、直線的で、滑らかとなる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態の内視鏡装置１Ｂの構成は、第１の実施の形態の内視鏡装置１と類似しているため、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略しする。

上記で説明したように、第１の実施の形態の内視鏡装置１においては、湾曲部２２の不自然なジグザグの湾曲動作は発生しない。しかし、内視鏡装置１においては、図１１（Ａ）に示すように、湾曲角が大きく異なる（θ３＞＞θ２）、２つの湾曲方向に湾曲部２２を駆動する場合には、図１１（Ｂ）に示すような、やや不自然な動きが観察される。すなわち、先端部２１は、Ｘ（０、０）から、（θ２、θ２）までは斜めに、その後、Ｚ（θ２、θ３）までは真上に進む。

これは、図１２に示すように、角度θ２だけ湾曲するための駆動信号のパルス数（以下、単に「パルス数」ともいう。）と、角度θ３だけ湾曲するためのパルス数とが異なるためである。図１１および図１２は、θ３＝２×θ２の例を示しているが、例えば、この場合であれば、上方向の制御信号は４パルスなのに対して、右方向へは２パルスの制御信号で湾曲が完了してしまっている。

第２の実施の形態の内視鏡装置１Ｂは、このように、湾曲角が大きく異なる（θ３＞＞θ２）２つの湾曲方向に湾曲部２２を駆動する場合であっても、滑らかな湾曲動作が可能である。

以下、図面を参照して内視鏡装置１Ｂを説明する。図１３は本実施の形態の内視鏡装置１Ｂの制御部５７の動作の流れについて説明するためのフローチャートである。また、図１４は本実施の形態にかかる内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図であり図１４（Ａ）は、上方向への入力信号を、図１４（Ｂ）は右方向への入力信号を、図１４（Ｃ）は、制御部５７が出力する上方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動するパルス駆動信号を、図１４（Ｄ）は、制御部５７が出力する右方向に湾曲するための圧力室１１への駆動用流体の供給を行う電磁弁を駆動するパルス駆動信号を、図１４（Ｅ）は上方向への湾曲角を、図１４（Ｆ）は右方向への湾曲角を示し、横軸は時間を示している。図１５は、内視鏡装置１において、右上方向に先端部２１を駆動する際の湾曲部２２の移動を説明するための図であり、図１５（Ａ）はジョイステックによる入力信号を示しており、図１５（Ｂ）は、先端部２１の動きを示している。

以下、図１３のフローチャートに従い、制御部５７の動作について説明する。
＜ステップＳ２１〜ステップＳ２４＞
ステップＳ２１〜ステップＳ２４の制御部５７の動作は、内視鏡装置１の、ステップＳ１１〜ステップＳ１４と同じであるため説明は省略する。

＜ステップＳ２５＞
制御部５７は、２つの入力信号の比較を行う。この場合は、上方向の入力信号の湾曲角度変位θ３と、右方向の入力信号の湾曲角度変位θ２とを検出し、そして比較する。制御部５７は、同時に、それぞれの駆動に要するパルス数を算出し、比較する。

なお、入力信号が図１５に示すような矩形に近い急峻な変化の入力でない場合には、入力信号が変化しなくなるまで、制御部５７は待機し、入力信号の湾曲角度変位θを検出する。

＜ステップＳ２６＞
制御部５７は、それぞれの駆動方向のパルス駆動信号の幅、すなわち１パルスにおける印加時間、を算出する。ここで、図１４には、駆動信号のパルス数が多い、すなわち、湾曲角度変位の大きい上方向のパルス駆動信号を基準として、右方向のパルス駆動信号を算出する例を示す。

内視鏡装置１Ｂの制御部５７は２つのパルス駆動信号のパルス数を同一とするために、駆動信号のパルス数が多い上方向のパルス駆動信号のパルス数である４を基準として、右方向のパルス数も４とする。そして、制御部５７は、右方向のパルス数を４とした場合であっても、右方向に湾曲角度変位θ２の駆動を行うための、パルス幅ＰＴ２を、例えば、以下の（式１）を用いて、算出する。

ＰＴ２＝ＰＴ１×（θ２／θ３） ・・・・（式１）
＜ステップＳ２７＞
制御部５７は、図１４（Ｃ）に示す、パルス幅がＰＴ１で、パルス数が４の上方向の駆動信号と、図１４（Ｄ）に示す、パルス幅がＰＴ２で、パルス数が４の右方向の駆動信号とを同期して出力する。この例では、θ３＝２×θ２、であるので、ＰＴ１＝２×ＰＴ１である。

内視鏡装置１Ｂの湾曲部２２の右方向の電磁弁および上方向の電磁弁は、制御部５７の上記制御により、図１４（Ｅ）および（Ｆ）に示すように同期して、かつ、同じ数のパルス駆動信号により、駆動される。このため、図１５（Ｂ）に示すように、先端部２１の移動は、Ｘ（０、０）からＹ（θ２、θ３）へと、直線的である。

すなわち、上記説明の例では、本実施形態の内視鏡装置１Ｂの制御手段である制御部５７は、湾曲部２２の一の右上への湾曲動作に対して、右方向および上方向に湾曲するための２つのパルス駆動信号のうち少なくとも１つのパルス駆動信号である右方向の湾曲するための１パルスによる圧力室への駆動用流体の供給量を調整し、右方向および上方向に湾曲するための２つのパルス駆動信号のパルス数を同一としている。そして、上記説明の例では、パルス幅を調整することで、１パルスによる圧力室への駆動用流体の供給量を調整している。

なお、湾曲部２２の湾曲角度を減少する場合には、駆動用流体の排気量を、上記説明と同様に調整する。
内視鏡装置１Ｂは、第１の実施の形態の内視鏡装置１が有する効果に加えて、同時に駆動する２つの湾曲方向への湾曲角度が大きく異なっていても、湾曲部２２の移動は、直線的で、滑らかとなる。

なお、上記の例では、湾曲角度変位の大きい方向の駆動パルス数を基準として、他の方向の駆動パルス幅を算出する例を示したが、逆に湾曲角度変位の小さい方向の駆動パルス数を基準として、他の方向の駆動パルス幅を算出してもよいし、湾曲角度変位の大きい方向の駆動パルス数と小さい方向の駆動パルス数の平均値等を用いてもよい。また、内視鏡装置１Ｂでは、２方向の駆動パルス数を同一とする例を示したが、術者が湾曲部２２の動きをあまり不自然と感じない許容範囲内であれば、略同一でも差し支えない。ここで、略同一とは、湾曲動作により異なるが、一の湾曲動作に対するパルス数の±１０％程度であることが多い。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

第１の実施の形態にかかる内視鏡装置１の全体構成を表す構成図である。 第１の実施の形態にかかる流体圧アクチュエータを構成するマルチルーメンチューブの基本構造を示すための説明図である。 第１の実施の形態にかかる流体圧アクチュエータの構造を説明するための構成図である。 第１の実施の形態にかかる流体圧アクチュエータ装置の湾曲制御ユニットの制御系の構成図である。 第１の実施の形態にかかる湾曲部の湾曲動作を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる入力手段の動作を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる電磁弁ユニットの動作を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる内視鏡装置の制御部の動作の流れについて説明するためのフローチャートである。 第１の実施の形態にかかる内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図である。 第１の実施の形態にかかる内視鏡装置において、右上方向に先端部を駆動する際の湾曲部の移動を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる内視鏡装置において、先端部を駆動する際の湾曲部の移動を説明するための図である。 第１の実施の形態にかかる内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図である。 第２の実施の形態にかかる内視鏡装置の制御部の動作の流れについて説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図である。 第２の実施の形態にかかる内視鏡装置において、先端部を駆動する際の湾曲部の移動を説明するための図である。 従来の内視鏡装置において、右上方向に先端部を駆動する際の湾曲部の移動を説明するための図である。 従来の内視鏡装置における制御部のパルス駆動について説明するための説明図である。

符号の説明

１…内視鏡装置、２…内視鏡、４…光源装置、５…湾曲制御ユニット、６…ボンベ、７…入力手段、７ａ…入力手段コネクタ、７ｂ…ベース部材、７ｃ…操作レバー、７ｄ…回転支軸、８…モニタ、１０…流体圧アクチュエータ、１１…圧力室、２１…先端部、２２…湾曲部、２３…挿入部、２４…操作部、２５…ユニバーサルコード、２６…操作ボタン、２７…コネクタ、２８…光源装置コネクタ、２９…湾曲制御ユニット用コネクタ、３０…周辺ルーメン、３１…マルチルーメンチューブ、３６…流体供給チューブ、３９…内径規制チューブ、４１…外径規制ブレード、５０…電磁弁ユニット、５１…レギュレータ、５２…ボンベ用圧力センサ、５３…電磁弁、５４…電磁弁、５５…圧力室用圧力センサ、５６…電磁弁ドライバ、５７…制御部、５８…警告手段

Claims (6)

1. 被検体内に挿入される細長い挿入部と、
   前記挿入部の先端部に配設された４方向に湾曲する湾曲部と、
   前記湾曲部を、湾曲するための複数の圧力室と
   それぞれの前記圧力室への駆動用流体の供給および排出を行う電磁弁と、
   前記電磁弁をパルス駆動する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、隣り合う２つの前記圧力室への駆動用流体の供給および排出を行う前記電磁弁のそれぞれを駆動する２つのパルス駆動信号を同期することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記隣り合う２つの圧力室が、互いに直交する２方向に前記湾曲部を湾曲するための前記圧力室であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記制御手段は、前記２つのパルス駆動信号の立ち上がり位置を同期することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記制御手段は、前記湾曲部の一の湾曲動作に対して、前記２つのパルス駆動信号のうち少なくとも１つの前記パルス駆動信号の１パルスによる前記圧力室への前記駆動用流体の前記供給量または前記排出量を調整し、前記２つのパルス駆動信号のパルス数を略同一とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
5. 前記１パルスによる前記供給量または前記排出量の前記調整が、前記パルス駆動信号の前記１パルスのパルス幅の調整によることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
6. 前記それぞれの前記圧力室への前記駆動用流体の供給および排出を行うそれぞれの前記電磁弁が、複数の電磁弁から構成された電磁弁ユニットであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

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