JP2012050514A - 自己推進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自己推進装置において、挿入部の湾曲部の湾曲動作を円滑に行わせる。
【解決手段】自己推進装置１１は、固定部７２により電子内視鏡１０の挿入部１３の一箇所に装着固定される。挿入部１３の外面と自己推進装置１１の軸支部材６７の内孔面との間には、隙間４６が設けられる。第２保持筒５１は、回転体４０よりも長さが短く、第２保持筒５１から突出した回転体４０と挿入部１３の外面との間には、隙間４６よりも大きな隙間４５が設けられる。第１保持筒５０は、円筒部５２と、この一端部に従動ローラ５７を介して回動自在に取り付けられた短冊状部材５３とからなる。湾曲部２０が湾曲されると、回転体４０の突出部４０ａが湾曲部２０に押され、短冊状部材５３が外側の開位置へ回動されるため、湾曲部２０の湾曲動作が自己推進装置１１によって邪魔されることがない。
【選択図】図５

Description

本発明は、湾曲部を有する内視鏡の挿入部に装着されて使用される自己推進装置に関する。

体内管路に挿入される内視鏡の挿入部は、挿入部の先端に設けられた短い先端硬性部と、これを所望の方向に向けるため、先端硬性部の後端側に連設された湾曲自在の湾曲部と、この後端側に連設された長い（用途によって異なるが１ｍ〜２ｍ程度）軟性部とからなる。先端硬性部の前面には、被観察部位の像を取り込む観察窓等が配置されている。

体内管路、例えば大腸に内視鏡を挿入する手技は、大腸が体内で曲がりくねった構造であり、Ｓ状結腸や横行結腸のように体腔に固定されていない部分があるといった理由から困難を窮める。このため、大腸への内視鏡の挿入手技の習得には多くの経験を必要とし、挿入手技が未熟である場合には、患者に大きな苦痛を与えてしまう。このため、挿入部の導入性を向上させるための提案が各種なされている。

特許文献１記載の内視鏡用被検体内推進装置は、内視鏡の挿入部の先端部に装着され、螺旋状の突条が形成された外周部を回転することにより挿入部の先端部を体内管路で推進する装置である。

特許文献２に記載の自己推進装置は、外側に回転体（トロイド）を配設し、この回転体
は、この外表面で形成される中央キャビティの内側から外側へ連続的な動きで、挿入部に固定されるフレームの周囲を通って循環するように回転される。回転体の外表面を腸壁と接触させて、回転体の循環的な回転で発生する推進力により内視鏡を腸管深部へと誘導することができる。

特開２００５−２５３８９２号公報 特表２００９−５１３２５０号公報

特許文献１記載の装置は、螺旋状の突条がネジのように体内管路の内壁面に摺接しながら体内管路内を進むため、体内管路の内壁面に接触している必要がある。つまり、比較的細い体内管路には適しているが、例えば大腸のような太い体内管路に対しては、外周部の径を大きくする必要がある。外周部の径を大きくすると、装置を肛門から大腸内に差し込むことが困難になるという問題が生じる。

特許文献２に記載の自己推進装置は、外側に柔軟性が非常に高い回転体（トロイド）を配設しているため、サイズがある程度大きくても、装置を肛門から大腸内に挿入する際には、回転体が自在に変形して容易に挿入することができる。しかしながら、回転体の保持部（支持構造およびハウジング構造）が挿入部の長手方向と平行に長く形成されているため、自己推進装置の装着により、湾曲部の湾曲動作が邪魔されたり、内視鏡挿入部の可撓性が一部失われるといった問題がある。こうした問題があると、挿入手技がかえって困難となるおそれがある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡に装着され、挿入部の湾曲部の湾曲動作を円滑に行わせることができる自己推進装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の自己推進装置は、湾曲部を有する内視鏡の挿入部の先端側に着脱自在に取り付けられる保持部材と、この保持部材に保持されるとともに、外表面と内表面とを有する袋状を成し、前記保持部材に対して前記挿入部の長手方向に沿って循環するように回転することにより、前記外表面が体内管路の内壁に接触して推進力を得る回転体とからなる自己推進装置において、前記保持部材は、前記内視鏡の挿入部が挿入される内孔を有し、前記挿入部の長手方向の長さが前記回転体の長さよりも短い第１筒状部材と、前記回転体の内部に設けられ、前記第１筒状部材と協働して前記回転体を前記挿入部の長手方向に循環的に回転自在に保持する第２筒状部材と、前記回転体の内部に設けられ、前記第１筒状部材から前記挿入部の長手方向へ突出した前記回転体が前記挿入部側へ弛まないように前記挿入部の長手方向への引っ張り力を前記回転体に与えるとともに、前記第１筒状部材の長手方向に平行な閉位置とこの閉位置から外側へ開いた開位置との間で回動自在な短冊状部材とを備えたことを特徴とする。

前記短冊状部材は、前記第２筒状部材の端部に回動自在に取り付けられていることが好ましい。

前記第１筒状部材の内孔の壁面と内視鏡の挿入部の外面との間に隙間を設けつつ、前記第１筒状部材を内視鏡の挿入部の一箇所に固定する固定部材を備えたことが好ましい。

本発明によれば、循環的に回転することにより推進力を得る回転体を保持する保持部材が、挿入部の長手方向の長さが回転体の長さよりも短い第１筒状部材と、回転体の内部に設けられた第２筒状部材と、回転体が挿入部側へ弛まないように挿入部の長手方向への引っ張り力を回転体に与える短冊状部材とを備えたので、第１筒状部材から突出した回転体と挿入部との間に十分な隙間が形成され、挿入部の湾曲部の湾曲動作を円滑に行わせることができる。

内視鏡システムの概略図である。 自己推進装置を電子内視鏡に装着した状態を示す斜視図である。 自己推進装置の断面図である。 保持部の分解斜視図である。 湾曲部を湾曲させた際の様子を示す自己推進装置の断面図である。

図１において、内視鏡システム１は、電子内視鏡１０および自己推進装置１１を備える。電子内視鏡１０は、手元操作部１２と、この手元操作部１２に連設され、体内管路（例えば大腸）に挿入される挿入部１３とを備える。手元操作部１２にはユニバーサルコード１４が接続され、ユニバーサルコード１４の先端には光源装置およびプロセッサ装置（いずれも図示せず）にそれぞれ着脱自在に接続されるコネクタ（図示せず）が設けられている。

手元操作部１２には、アングルノブ１５や、挿入部１３の先端からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン１６、吸引ボタン１７等が設けられている。また、手元操作部１２の挿入部１３側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口１８が設けられている。

挿入部１３は、手元操作部１２側から順に、可撓性を有する軟性部１９と、湾曲自在な湾曲部２０と、先端硬性部２１とからなる。軟性部１９は、先端硬性部２１を体内管路の目的の位置に到達させるために例えば１〜２ｍの長さをもつ。湾曲部２０は、手元操作部１２のアングルノブ１５の操作に連動して上下、左右方向に湾曲動作する。これにより、先端硬性部２１を体内の所望の方向に向けることができる。

先端硬性部２１には、体内の被観察部位の像を取り込むための観察窓３０（図２参照）、対物光学系、および被観察部位の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子が設けられている。固体撮像素子は、挿入部１３、手元操作部１２、ユニバーサルコード１４に挿通された信号ケーブルにてプロセッサ装置に接続される。被観察部位の像は、固体撮像素子の受光面に結像されて撮像信号に変換される。プロセッサ装置は、信号ケーブルを介して受けた固体撮像素子からの撮像信号に各種画像処理を行って映像信号に変換し、これをケーブル接続されたモニタ（図示せず）に観察画像として表示させる。

なお、先端硬性部２１には、光源装置の照射光源からの照明光を被観察部位に照射するための照明窓３１や、送気・送水ボタン１６の操作に応じて、光源装置に内蔵の送気・送水装置から供給されるエアーや水を観察窓に向けて噴射するための送気・送水ノズル３２、鉗子口１８に挿通された処置具の先端が露呈される鉗子出口３３（いずれも図２参照）が設けられている。

自己推進装置１１は、電子内視鏡１０の挿入部１３に装着され、体内管路内における挿入部１３の進退を補助するための装置である。自己推進装置１１は、動力源２２により駆動される。動力源２２は、自己推進装置１１を駆動させるための回転トルクを伝達させるトルクワイヤ６５（図４参照）と連結されている。トルクワイヤ６５は、全長に亘って保護シース２３の内部に挿通されている。動力源２２の駆動により、トルクワイヤ６５は、保護シース２３内で回動する。なお、トルクワイヤの代わりにトルクコイルを用いてもよい。

挿入部１３には、挿入部１３の軸（挿入軸Ａ）の方向に伸縮自在なオーバーチューブ２４が外嵌される。トルクワイヤ６５の保護シース２３は、オーバーチューブ２４と挿入部１３との間に挿通されている。

動力源２２は制御装置（図示せず）により制御され、制御装置には操作ユニット（図示せず）が付属している。操作ユニットは、自己推進装置１１の前進・後進・停止の指示を入力するためのボタンや、自己推進装置１１の移動速度を変更するための速度変更ボタン等を備える。なお、観察対象等に応じたプログラムを予め組んでおき、操作ユニットの手動操作なしに、プログラムに従って動力源２２を駆動し、自己推進装置１１を自動操縦してもよい。

図２ないし図４（図３は自己推進装置１１を１２０°間隔で縦割りにした断面図）において、自己推進装置１１は、回転体（トロイド）４０と保持部４１とからなる。回転体４０は、柔軟性を有する材料、具体的にはポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン等の生体適合プラスチックから形成され、外表面４２および内表面４３を有する袋状をしている。

回転体４０には、外表面４２によって中央キャビティ４２ａが形成されており、この中央キャビティ４２ａの内側に保持部４１の後述する第２保持筒５１が配置される。外側に面した外表面４２は、一方向に移動されるとともに、中央キャビティ４２ａを構成する側の外表面４２は、反対方向に移動する。その結果、矢印で示すように、回転体４０は、中央キャビティ４２ａの内側から外側へ連続的な動きで、第２保持筒５１の周囲を循環する。これにより、回転体４０の外表面４２の外側部分は、体内管路の内壁に接触して、挿入部１３を挿入軸Ａに沿う方向に進退させるための推進力を発生する。

図４は、保持部４１の分解斜視図（回転体４０の図示は省略）である。保持部４１は、第１保持筒５０（第２筒状部材）と第２保持筒５１（第１筒状部材）とを備える。第１保持筒５０は回転体４０の内部４４に、第２保持筒５１は電子内視鏡１０の挿入部１３と回転体４０の外表面４２との間にそれぞれ配置される（図３参照）。回転体４０の内部４４は、生体適合性の流体（水、窒素ガス等）で満たすのが好ましい。

第２保持筒５１は、円筒形状をしており、挿入軸Ａ方向で回転体４０よりも長さが短い。第１保持筒５０は、第２保持筒５１よりも更に長さが短い円筒部５２と、後述する従動ローラ５７を介して円筒部５２の一端部側に回動自在に取り付けられた短冊状部材５３とを備える。

短冊状部材５３は、その内壁面が円筒部５２の内壁面と面一になり、第１保持筒５０から手元操作部１２側へ突出した回転体４０の突出部４０ａ（図３参照）が挿入部１３の湾曲部２０側へ弛まないように支える閉位置と、湾曲部２０の湾曲動作を妨げることがないとともに突出部４０ａが伸び過ぎて破損しないように、例えば、短冊状部材５３が閉位置から外側へ約１５°回動された開位置と、の間で従動ローラ５７の回転軸を支点として回動される。短冊状部材５３の閉位置と開位置とは、従動ローラ５７と円筒部５２，短冊状部材５３との間に設けられたストッパ機構（図示せず）によって規定されている。

短冊状部材５３の閉位置では、回転体４０の突出部４０ａと湾曲部２０との間に、隙間４５（図３参照）が形成される。

第１保持筒５０の周面には、挿入軸Ａに沿って従動ローラ５６、５７が回転自在に取り付けられ、短冊状部材５３の自由端側の端部には、従動ローラ５６、５７の延長線上に従動ローラ５８が回動自在に取り付けられている。従動ローラ５８は、回転体４０の突出部４０ａの内側に配置されている。短冊状部材５３及び各従動ローラ５６〜５８は、第１保持筒５０の周方向に１２０°間隔で計三組設けられている。本実施形態では、図示のように、短冊状部材５３の幅を狭くし、隣り合う短冊状部材５３同士の間隔を余裕をもって広く空けてあるが、各短冊状部材５３の回動動作に支障がない程度に間隔を狭めてもよい。

従動ローラ５６は第１保持筒５０の円筒部５２の先端に、従動ローラ５７は円筒部５２の後端に、それぞれ配設され、従動ローラ５７は、上述したように、円筒部５２と短冊状部材５３とを回動自在に連結するヒンジ機能を有する。各従動ローラ５６〜５８は回転体４０の内表面４３に当接し、回転体４０の循環的な回転運動に合わせて回転する。

一方、第２保持筒５１の周面には、駆動ローラ５９が回転自在に取り付けられている。駆動ローラ５９は、第２保持筒５１の周方向に１２０°間隔で計三組設けられている。駆動ローラ５９は、挿入軸Ａ方向で第２保持筒５１の中央に配設されている。

駆動ローラ５９は、自己推進装置１１を組み立てたとき、第１保持筒５０の従動ローラ５６、５７の中間に位置し、各従動ローラ５６、５７との間で回転体４０を挟持する。駆動ローラ５９は回転体４０の外表面４２に当接する。駆動ローラ５９はウォームギア６１によって回転駆動され、回転体４０を循環するように回転させる。

第２保持筒５１内には、ウォームギア６１が収納される。ウォームギア６１の長さは第２保持筒５１より若干短い。ウォームギア６１は、挿入軸Ａを回転対称軸とした円筒形状のギアである。ウォームギア６１の外表面には、挿入軸Ａを中心軸とした螺旋状のネジ山６２が形成されている。このネジ山６２と駆動ローラ５９の歯６３が歯合し、これによりウォームギア６１の挿入軸Ａ周り（周方向Ｃ）の回転が駆動ローラ５９に伝達される。なお、ネジ山６２にも潤滑剤を塗布することが好ましい。

ウォームギア６１の後端部には、周方向Ｃに複数の歯が配列された周歯部６４が形成されている。周歯部６４には、トルクワイヤ６５に接続されたピニオン（小歯車）６６が噛合する。ピニオン６６はトルクワイヤ６５により回転され、この回転が周歯部６４を介してウォームギア６１に伝わり、ウォームギア６１が周方向Ｃに回転される。

ウォームギア６１は、円筒状の軸支部材６７に外嵌されている。軸支部材６７は第２保持筒５１の先端に嵌着される。軸支部材６７には、電子内視鏡１０の挿入部１３が挿通される。軸支部材６７は、駆動ローラ５９およびウォームギア６１の配置スペースを確保するため、第２保持筒５１の内径よりも小さい外径を有する。また、軸支部材６７は、その内孔面と電子内視鏡１０の挿入部１３の外面との間に隙間４６（図３参照）を空けるため、挿入部１３の外径よりも大きい内径を有する。

後蓋部材６８は軸支部材６７の後端に嵌着し、ウォームギア６１を軸支部材６７に回動可能に保持するとともに、ウォームギア６１および軸支部材６７の第２保持筒５１からの脱落を防止する。後蓋部材６８は第２保持筒５１の内径と同じ外径に形成されており、軸支部材６７の外径と同じ径の開口６９を有する。後蓋部材６８にはピニオン６６を回動自在に収容する凹部７０が形成されている。トルクワイヤ６５の先端は、後蓋部材６８に形成された孔（図示せず）に挿通されてピニオン６６に接続されている。

以上の構成により、ウォームギア６１は、ピニオン６６によって駆動されると、挿入軸Ａを中心軸として回転する。駆動ローラ５９は、ウォームギア６１のネジ山６２により回転駆動される。駆動ローラ５９の回転駆動により、回転体４０は、ウォームギア６１、すなわちピニオン６６の回転方向に応じて、挿入方向または反挿入方向に略沿って循環するように回転する。

第２保持筒５１の先端には、開口７１と固定部７２とが設けられている。開口７１は軸支部材６７の外径よりも若干径が小さい。固定部７２の長さは第２保持筒５１に比べて十分に短い。固定部７２は、開口７１の縁から挿入軸Ａに沿って前方に延設された複数のスリ割片７３を有する。各スリ割片７３は前方にいくに従い内側に窄まったテーパ状に形成され、挿入軸Ａに直交する方向に弾性的に拡縮するいわゆるコレットチャックである。

スペーサ７４は、円環の一箇所に切欠き７５を有するＣ字状に形成され、切欠き７５の隙間を拡げたり狭めるように弾性変形するＣリングである。スペーサ７４は、自己推進装置１１が装着される電子内視鏡１０の挿入部１３の外径に合わせて大体の内径が決められている。スペーサ７４は弾性変形により内径寸法が変わるＣリングであるため、自己推進装置１１が装着される電子内視鏡１０が複数種類あり、種類によって挿入部１３の外径が多少違っていても、一つのスペーサ７４で多種の電子内視鏡１０への装着を賄うことができる。

スペーサ７４は、固定部７２の内周に取り外し可能に嵌め込まれる。電子内視鏡１０の挿入部１３に自己推進装置１１を装着する際には、軸支部材６７、スペーサ７４、固定部７２の順に挿入部１３を挿通したうえで、固定部７２の外周に形成された凹部７６にゴム輪７７を嵌め込む。このゴム輪７７で各スリ割片７３およびスペーサ７４を内側に締め付けることにより、電子内視鏡１０の挿入部１３の一箇所（本実施形態では先端硬性部２１）に自己推進装置１１が装着固定される。

なお、前記挿入部１３の一箇所（例えば先端硬性部２１）は、挿入部１３の長軸方向に平行な長さが、安定した固定状態を確保し、且つ電子内視鏡１０の挿入部１３の可撓性を維持し、湾曲部２０の湾曲動作を円滑に行わせることが可能な長さであり、例えば５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下である。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１の作用について説明する。まず、電子内視鏡１０の挿入部１３にオーバーチューブ２４を取り付けるとともに、先端硬性部２１に固定部７２を介して自己推進装置１１を取り付ける。自己推進装置１１の取り付けは、軸支部材６７、スペーサ７４、固定部７２の順に先端硬性部２１を挿通し、固定部７２の凹部７６にゴム輪７７を嵌め込むことで完了する。

オーバーチューブ２４および自己推進装置１１の取り付け後、プロセッサ装置、光源装置、制御装置等の電源をオンして、次いで患者情報等を入力する。その後、電子内視鏡１０の挿入部１３を患者の体内管路に挿入する。

先端硬性部２１が体内管路の所定位置、例えばＳ状結腸の手前まで進められた後、操作ユニットを操作して自己推進装置１１の動力源２２の電源をオンする。そして、操作ユニットのボタン操作により前進指示を入力する。動力源２２によりトルクワイヤ６５が所定方向に回転され、このトルクワイヤ６５の回転に伴うピニオン６６の回転により、ウォームギア６１が回転される。

ウォームギア６１の回転は駆動ローラ５９に伝わり、これにより回転体４０が循環するように回転する。外側の回転体４０は体内管路の内壁に接触しており、挿入方向に前進力を生じさせる。自己推進装置１１は、この回転体４０による前進力で体内管路の内壁を前方から後方に手繰り寄せることにより、先端硬性部２１を体内管路の内壁に沿って前進させる。

また、操作ユニットのボタン操作により速度変更指示が入力されると、動力源２２によりトルクワイヤ６５の回転速度が変更される。この結果、自己推進装置１１の移動速度が変更される。また、操作ユニットのボタン操作により後進指示が入力されると、動力源２２によりトルクワイヤ６５が逆回転され、自己推進装置１１、ひいては先端硬性部２１が後進する。さらに、操作ユニットのボタン操作により停止指示が入力されると、動力源２２の駆動が停止されて自己推進装置１１も停止する。以上の操作を適宜行うことにより、先端硬性部２１を体内管路の所望の位置まで推進させることができる。

術者は、適宜アングルノブ１５を操作して電子内視鏡１０の湾曲部２０を湾曲させ、先端硬性部２１を所望の方向に向ける。この際、図５に示すように（図３に示す二点鎖線も参照）、湾曲される湾曲部２０の外周面が、オーバーチューブ２４を介して回転体４０を外側へ押す。これにより、回転体４０を介して従動ローラ５８が外側へ押され、第１保持筒５０の短冊状部材５３が、従動ローラ５７の回転軸を中心に閉位置から開位置へ回動される。

短冊状部材５３の閉位置から開位置への回動により隙間４５が広がるとともに、軸支部材６７とスペーサ７４による隙間４６が確保されているので、自己推進装置１１が湾曲部２０の湾曲動作の邪魔にならず、自己推進装置１１を装着していないときと遜色なく湾曲動作を円滑に行うことができる。また、挿入部１３がストレートの状態では、自己推進装置１１と挿入部１３とは固定部７２以外は接触しないので、自己推進装置１１を装着固定することによる挿入部１３の可撓性低下を最小限に抑えることができる。

以上説明した実施形態では、第２保持筒の内孔面と電子内視鏡の挿入部の外面との間に隙間を空けるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、第２保持筒の内孔面と挿入部の外面とを密接させるようにしてもよい。また、短冊状部材を３個としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば４個でもよい。また、従動ローラや駆動ローラの配置、個数等は、上記実施形態で示した例に限定されない。

上記実施形態は、自己推進装置を医療診断用の電子内視鏡に適用したものであったが、本発明は医療診断用途に限らず、工業用等その他の内視鏡や超音波プローブといった管路観察用器具の装着具に適用することが可能である。

１ 内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ 自己推進装置
１３ 挿入部
１９ 軟性部
２０ 湾曲部
２１ 先端硬性部
４０ 回転体
４１ 保持部
４５，４６ 隙間
５０ 第１保持筒
５１ 第２保持筒
５２ 円筒部
５３ 短冊状部材
５６〜５８ 従動ローラ
５９ 駆動ローラ

Claims (3)

1. 湾曲部を有する内視鏡の挿入部の先端側に着脱自在に取り付けられる保持部材と、この保持部材に保持されるとともに、外表面と内表面とを有する袋状を成し、前記保持部材に対して前記挿入部の長手方向に沿って循環するように回転することにより、前記外表面が体内管路の内壁に接触して推進力を得る回転体とからなる自己推進装置において、
   前記保持部材は、
   前記内視鏡の挿入部が挿入される内孔を有し、前記挿入部の長手方向の長さが前記回転体の長さよりも短い第１筒状部材と、
   前記回転体の内部に設けられ、前記第１筒状部材と協働して前記回転体を前記挿入部の長手方向に循環的に回転自在に保持する第２筒状部材と、
   前記回転体の内部に設けられ、前記第１筒状部材から前記挿入部の長手方向へ突出した前記回転体が前記挿入部側へ弛まないように前記挿入部の長手方向への引っ張り力を前記回転体に与えるとともに、前記第１筒状部材の長手方向に平行な閉位置とこの閉位置から外側へ開いた開位置との間で回動自在な短冊状部材と
   を備えたことを特徴とする自己推進装置。
2. 前記短冊状部材は、前記第２筒状部材の端部に回動自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の自己推進装置。
3. 前記第１筒状部材の内孔の壁面と内視鏡の挿入部の外面との間に隙間を設けつつ、前記第１筒状部材を内視鏡の挿入部の一箇所に固定する固定部材を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の自己推進装置。

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