JP2014068816A - 医療用駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】先端被駆動部の押付力を検出する。
【解決手段】内視鏡推進補助装置20は、推進補助ユニット21、コントローラ22を備える。推進補助ユニット21は、モータ25,26により回転する回転体41を有する。回転体41には、前端と後端とを重ねたつなぎ目41aが形成される。コントローラ22には、モータ制御回路85、負荷変動検出部86、回転体41の移動速度を算出する移動速度算出部87、算出された移動速度に基づいて回転体41の押付力を求める押付力検出部88、CPU89、アラーム91が設けられている。つなぎ目41aによる負荷変動の周期に基づいて押付力が求められる。この押付力がリミット値LMを超えた場合、回転体41の移動速度を低下させ、この速度低下をモニタ19に表示する。
【選択図】図8

Description

本発明は、医療器具に取り付けられ、医療器具の先端側を移動させるための医療用駆動装置に関するものである。
医療分野では、検体内の観察に内視鏡が広く用いられている。この内視鏡は、操作部と、検体内に挿入される挿入部とを備える。挿入部の先端部には、CCD等の撮像素子が収納されており、この撮像素子により撮像された画像がモニタに表示される。
内視鏡の挿入操作が困難なところから、モータにより駆動される先端被駆動部を有し、この先端被駆動部を内視鏡の先端側に取り付け、先端被駆動部を移動することによって、内視鏡の挿入(推進)を補助する内視鏡用駆動装置が提案されている。例えば、特許文献1では、先端被駆動部として、袋状の回転体(トロイド)を用い、モータ駆動される駆動ホイールと、従動ローラとで回転体を挟み付け循環移動させる内視鏡推進補助装置が記載されている。回転体は、検体例えば人体の大腸等の消化管の内壁に接触した状態で回転し、内視鏡先端側が消化管内で前進する。
また、特許文献2には、金属板部材を螺旋状に巻回した可撓性を有する回転筒体を、口金を介して内視鏡の挿入部に回転自在に取り付け、この回転体を回転して挿入部を前進する回転自走式内視鏡システムが記載されている。回転筒体は、消化管の内壁に接触させた状態で回転するから、内視鏡の挿入部に挿入方向への推進力を与える。これにより、例えば大腸のように大きく曲がった消化管であっても、内視鏡の挿入を容易に行うことが可能となる。
特許文献2では、回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けた場合等、回転筒体と消化管の内壁との摩擦が増加すると、モータの負荷が大きくなり、その回転速度が低下して回転筒体の推進力も低下する。この場合には、回転筒体による推進を行うことができなくなることがある。そこで、モータの回転速度が低下した場合には、その回転速度の低下分だけモータの回転速度を上げるように、モータに供給する電流を高くしている。この場合、モータのトルクが上昇する。このモータのトルクは、モータドライバにより検出され、この検出したトルク値と、予め設定されたリミットトルク値とを比較し、検出トルク値がリミットトルク値よりも大きい場合には、モータへの電流供給を停止してモータの駆動を停止するとともに、ブザーや警告灯により警告を発することで、過トルクによるモータの故障を抑制している。さらに、リミットトルク値を可変にすることで、頻繁にモータが停止するのを防止している。
また、特許文献2では、回転筒体は、内視鏡の可撓管の変形に沿って変形する可撓性を有し、その長さは内視鏡の挿入部と同程度の長さの長い筒で構成されている。このため、回転筒体は、自身の捩れにより先端部の回転速度が基端部の回転速度よりも低くなることがある。この場合も、モータの回転速度が上げられ、モータのトルクも上昇する。
WO2009/114137A2 特開2008−093029号公報
回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けた場合には、トルクリミットをかけることが必要である。しかし、特許文献2では、回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けたことによりモータのトルクが上昇した場合と、回転筒体の捩れによりモータのトルクが上昇した場合や、可撓管が曲がるなどして先端部へトルクを伝達する際の摩擦損失が上昇した場合とで、同じようなモータのトルク上昇が検出されるため、両者いずれによるものなのかを判別することができない。また、螺旋状の回転筒体は、それ自体の摩擦の他に、体液内で回転するため、この体液による摩擦によりトルクが増大する。この摩擦による増大と、押し付けによるトルク増大との区別がつかない。そのため、トルクを制限する必要がないにも関わらず、トルクリミットがかかってしまうという問題があった。
本発明は、先端被駆動部が強く押し付けられたことを検知することができる医療用駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の医療用駆動装置は、モータの駆動によって先端被駆動部を移動させる駆動部を有する医療用駆動装置において、先端被駆動部に形成されており、移動時に負荷を変動する負荷発生部と、負荷発生部による負荷変動の発生タイミングを検出して、先端被駆動部の移動速度を求める移動速度算出部と、を備えることを特徴とする。
また、移動速度に応じて先端被駆動部の押付力を検出する押付力検出部を備えることが好ましい。
また、(1)駆動部は、内視鏡の先端部に装着される装着筒と、装着筒に回転自在に支持された駆動筒と、装着筒の外周に配置された支持筒と、駆動筒によって回転される駆動ホイールと、支持筒に取り付けられた従動ローラと、を備え、(2)先端被駆動部は、支持筒の内周面と外周面を覆っており、駆動ホイールと従動ローラとの間で挟持されて、支持筒の軸方向に循環移動する回転体であることが好ましい。
さらに、回転体は、シート形態の回転体で支持筒を取り囲んでから、その両端部を重ねて接合することで袋状に形成されており、この両端部の重ね合せたつなぎ目が負荷発生部として利用されることが好ましい。
さらに、負荷発生部は、回転体に形成した段差であることが好ましい。
また、段差は、回転体の移動方向に沿って、所定間隔で回転体の全周に形成されていることが好ましい。
さらに、押付力が所定値を越えたときは、先端被駆動部の走行負荷を低下させる走行負荷低下部を備えることが好ましい。
また、走行負荷低下部は、モータの回転速度を低下させることを好ましい。
さらに、押付力の大きさが、所定値を越えたことを表示する表示部を備えることが好ましい。
また、表示部は、警告音を発生するアラームであることが好ましい。
さらに、表示部は、押付力の大きさに応じた間隔で音を発生するアラームであることが好ましい。
また、表示部は、内視鏡画像を表示するモニタであることを好ましい。
本発明によれば、先端被駆動部の移動速度を測定することで、先端被駆動部の押付力を簡単に検出することができる。また、先端被押圧部に負荷発生部を形成し、この負荷発生部による負荷変動の発生タイミングに基づいて、先端被駆動部の移動速度を測定するから、簡単な構成で移動速度を求めることができる。
内視鏡システムの概略図である。 内視鏡の先端部と推進補助ユニットとを示す斜視図である。 推進補助ユニットの分解斜視図である。 推進補助ユニットを示す断面図である。 駆動ギアと駆動筒と駆動ホイールと軸受リングとを示す斜視図である。 推進補助ユニットの斜視図である。 接着後の回転体と駆動ホイールとを示す斜視図である。 内視鏡推進補助装置の電気的構成を示すブロック図である。 モータの負荷変動を示すグラフである。 押付力と回転体移動速度との関係を示すグラフである。 突起を設けた回転体と駆動ホイールとを示す断面図である。 突起を移動方向において所定間隔を保って2個形成した回転体体と駆動ホイールとを示す断面図である。 突起を移動方向に沿って所定間隔で全周に形成した回転体と駆動ホイールとを示す断面図である。 第2実施形態の推進補助ユニットを示す側面図である。 第2実施形態の推進補助ユニットを示す断面図である。 第2実施形態の内視鏡推進補助装置の電気的構成を示すブロック図である。
[第1実施形態]
図1及び図2に示すように、医療用の内視鏡2は、体腔内例えば大腸等の消化管内に挿入される挿入部3と、内視鏡2の把持及び挿入部3の操作に用いられる操作部4と、ユニバーサルコード5とを備えている。内視鏡2は、ユニバーサルコード5により光源装置6とプロセッサ装置7とに接続されている。
挿入部3は、固体撮像素子例えばCCDイメージセンサが内蔵された硬質な先端部3aと、先端部3aの後側に連設された上下及び左右方向に湾曲自在な湾曲部3bと、湾曲部3bと操作部4との間に位置する可撓管部3cとを有する。
挿入部3の先端部3aには、撮像窓8、照明窓9a,9b、鉗子の先端が突出する鉗子出口10が設けられている。この鉗子出口10は、操作部4に設けられた鉗子入口11に連通している。この鉗子入口11には、鉗子、注射針、高周波メス等が先端に配された各種処置具が挿入される。また、先端部3aには、撮像窓8に向けて空気や洗浄水を噴射する噴射ノズル12が設けられている。
照明窓9a,9bは、撮像窓8の両側に配されている。照明窓9a,9bは、光源装置6から供給された照明光を、消化管の観察部位に向けて照射する。この観察部位からの照明光の反射光は、撮像窓8を通って、その背後に配置したCCDイメージセンサに入射する。CCDイメージセンサによる撮像信号は、プロセッサ装置7に送られ、画像処理されてからモニタ19に表示される。
操作部4は、湾曲部3bを上下及び左右方向に湾曲させるアングルノブ14と、送気・送水や吸引等の際に操作される操作ボタン15とが設けられている。また、操作部4には、ユニバーサルコード5が接続されている。このユニバーサルコード5には、周知のように、送気・送水チューブと、信号用ケーブルと、ライトガイドとが収納されている。送気・送水チューブは、送気装置及び送水タンク16に接続されている。信号用ケーブルは、プロセッサ装置7とCCDを含む撮像部とを接続し、制御信号と撮像信号とを伝達する。ライトガイドは、光源装置6に接続され、光源装置6からの照明光を先端部3aの照明窓9a,9bに伝達する。
消化管内で挿入部3を推進(前進または後進)させる内視鏡推進補助装置20は、推進補助ユニット21と、コントローラ22とを備えている。推進補助ユニット21は、挿入部3の先端部3aに着脱可能に取り付けられている。推進補助ユニット21は、マスターモータ25及びスレーブモータ26(図8参照)によって駆動される。各モータ25,26は、推進補助ユニット21を推進させるための回転トルクを伝達するマスターワイヤ27及びスレーブワイヤ28(図8参照)に連結されている。各ワイヤ27,28は、並列二連となった柔軟なシース29に挿通されている。
シース29はサージカルテープ31により内視鏡2の挿入部3に固定されている。これにより、推進補助ユニット21を装着した内視鏡2を体腔内に挿入している間に、シース29が挿入部3と一体となり、体腔内で不用意な挙動をすることはない。
コントローラ22は、プロセッサ装置7に接続されている。各ワイヤ27,28の後端は二股のプラグ33に取り付けられている。このプラグ33を介して、各ワイヤ27,28はコントローラ22のコネクタ34に連結される。
コントローラ22は、操作パネル(図示せず)に接続されている。操作パネルは、推進補助ユニット21の前進・後進・停止の指示を入力するための駆動制御ボタン等が設けられ、オペレータ(ドクター)によって操作される。
コントローラ22には、フットスイッチ37が接続されている。コントローラ22は、フットスイッチ37の操作により、内部に設けられたスイッチ(図示せず)がオン・オフされ、内部回路が接続状態と非接続状態とに切り換わる。フットスイッチ37を操作しているときには、内部回路が接続状態となり、操作していないときには、内部回路が非接続状態となる。
図2に示すように、内視鏡推進補助装置20の推進補助ユニット21は、消化管の内壁に接触して、内視鏡2の挿入部3に前進力又は後退力を生じさせる回転体を備えている。この実施形態では、回転体41は、トロイドと呼ばれている袋状もしくはドーナツ形をしており、軸線に沿って循環移動をする。なお、回転体41には、柔軟性及び伸縮性を有する材料、例えばポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ウレタンやポリウレタンなどの生体適合プラスチックが用いられている。また、図3及び図6では、構造を分かりやすくするために回転体41を筒状に展開して表しているが、回転体41はその最終的な組み込み形態では、トロイド状の袋体(図2参照)となる。
図3〜図6に示すように、推進補助ユニット21は、筒状に展開した回転体41の内側の構造体となるインナーユニット44と、回転体41の外側の構造体となるアウターユニット45とを備えている。インナーユニット44は、内視鏡2の挿入部3に取り付けられるほぼ三角形をした装着筒46と、装着筒46の後端側に圧入により係止される略三角筒状のキャップ47と、装着筒46の先端側、キャップ47の後端側にそれぞれ固定されるフロントワイパー48,リアワイパー49とを有している。また、インナーユニット44は、装着筒46の前端側内周に形成されたネジに螺合して回転により軸方向に移動するクランパ50と、クランパ50の軸方向への移動に応じて内・外径が拡大/縮小する合成樹脂製のCリング51と、装着筒46の内周に回転自在に支持された円筒状の駆動筒52とを有している。
キャップ47の後端側に形成された凹部内には、シース29の先端が接着または熱溶着などによって固着される。そしてシース29の先端から突出した各ワイヤ27,28の先端部は、キャップ47に形成された貫通孔を通ってキャップ47の前方に突出し、マスターワイヤ27にはマスター駆動ギア55が、スレーブワイヤ28にはスレーブ駆動ギア56がそれぞれ固着される。各駆動ギア55,56は、各々の先端から回転中心となる軸が突出し、これらの軸が装着筒46に設けられた孔に挿通されることによって回転自在に支持される。
駆動筒52は、その両端が前軸受リング61及び後軸受リング62を介して装着筒46の内周側に回転自在に支持されている。各軸受リング61,62には、ベアリングボール63が円環状に並べられている。駆動筒52は、装着筒46の後端に固定されたキャップ47により抜け止めされる。駆動筒52の外周面にはウォームギア52aと平歯ギア52bとが設けられている。この平歯ギア52bは、駆動筒52の後端部に形成され、マスター駆動ギア55に噛合している。
スレーブワイヤ28に連結されたスレーブ駆動ギア56は、マスター駆動ギア55に噛み合い、平歯ギア52bには噛合しない。各ワイヤ27,28は、逆向きに回転され、スレーブ駆動ギア56は、マスター駆動ギア55とは逆向きに回転される。
装着筒46は、内面では円形で、外面では正三角形の各角を湾曲させて丸めたほぼ三角形をしており、3つの平坦部には、開口46aが形成されている。各開口46aには、駆動ホイール66がそれぞれ2個ずつ回転可能に取り付けられている。ウォームギア52aには、一対の駆動ホイール66が装着筒46の開口46aを通して噛み合わされる。駆動筒52が回転すると一対の駆動ホイール66はそれぞれの軸66aを中心に回転する。
フロントワイパー48及びリアワイパー49のそれぞれは、先端側に庇状に広がったスリーブ部を有し、これらのスリーブ部の先端は回転体41が循環移動するときに内周側の面に摺接する。
クランパ50の前端には、規則的な凹凸係合部が周方向に整列して設けられ、この凹凸係合部には、内視鏡2を装着するときに用いられる専用の治具が係合される。
回転体41の外側の構造体となるアウターユニット45は、フロントバンパー71と、シールドカバー72と、円筒状の支持筒73と、リアバンパー74とを有する。フロントバンパー71及びリアバンパー74は、回転体41が押圧されたときの受けとなる。シールドカバー72は、支持筒73を緊密に覆う。
支持筒73は、先端にフロントバンパー71が、後端にリアバンパー74がそれぞれ固定されている。支持筒73には、その中心軸に関して120度の回転対称となる3個所に開口73aが形成されている。各開口73aには、回転体41を駆動ホイール66に向けて押圧するローラユニット76が取り付けられている。ローラユニット76は、2枚の支持プレート77と、これら2枚の支持プレート77の間に回転可能に取り付けられた3個の従動ローラ78a,78b,78cとを有している。各駆動ホイール66は、従動ローラ78aと従動ローラ78bとの間と、従動ローラ78bと従動ローラ78cとの間に配置されている。
回転体41は、駆動ホイール66と各従動ローラ78a〜78cとの間に挟持されている。各駆動ホイール66は、支持筒73の径方向において、各従動ローラ78a〜78cとオーバーラップしており、各従動ローラ78a〜78cと各駆動ホイール66との間では、回転体41は波状に湾曲されている。
回転体41を装着筒46に取り付けるには、図6に示すように、筒状に加工した樹脂シートを支持筒73の内部に挿入する。次に、筒状シートの先端と後端とを外側に折り返してから、先端と後端とを内周面が外周面となるように反転させ、図7に示すように、前端と後端とを重ねた状態で接熱溶着等により接着する。これにより、回転体41は、ドーナツを穴に沿って伸ばした袋状に形成される。符号41aは、回転体41の前端と後端とを重ねて接着したつなぎ目である。
図8において、コントローラ22内には、マスターモータ25とスレーブモータ26が設けられている。これらのモータ25、26は、例えばDCモータが用いられ、ドライバ81、82でそれぞれ駆動される。また、各モータ25、26の回転速度は、マスタータコジェネレータ(MTG)83、スレーブタコジェネレータ(STG)84で検出され、得られた回転速度は実測値として、モータ制御回路85に送られる。このモータ制御回路85は、通常の制御では、回転速度の実測値が目標値に維持されるように、ドライバ81、82を介してマスターモータ25とスレーブモータ26の回転速度を制御する。
回転体41のつなぎ目41aが、駆動ホイール66と従動ローラ78a〜78cを通過する間は、搬送負荷が大きくなる。この実施形態では、駆動ホイールが2個であり、従動ローラが3個であるため、図9に示すように、つなぎ目41aの通過によって、4回の負荷変動が生じる。この負荷変動が発生すると、マスターモータ25の電圧又は電流が変化する。負荷変動検出部86は、モータ電流又はモータ電圧の変動から負荷変動の発生を検出する。
移動速度算出部87は、連続して4個の負荷変動があったときに、つなぎ目41aが通過したと判断する。そして、次につなぎ目41aが通過するまでの時間(1周期の時間)を調べる。回転体41の長さは既知であるから、この長さを通過時間で割ることにより、回転体41の移動速度が算出される。
大腸では、例えば下行結腸と横行結腸との境界部分ではほぼ90度に曲がっているので、回転体41の前端部が横行結腸の内壁に押し当てられる。この状態では、回転体41の移動負荷が大きくなるため、移動速度が低下する。移動速度と押付力との関係は、図10に示されている。なお、モータ電流が大きいと、モータの回転速度が早い。G1は、正常時のモータ電流を供給しているときの特性線であり、G2は移動負荷を低下させるためにモータの回転速度を下げた場合の特性線である。
押付力検出部88は、図10に示す特性線をルックアップテーブルとして持っており、このルックアップテーブルを参照して、移動速度を押付力に変換する。得られた押付力は、CPU89に送られる。このCPU89は、押付力が所定のリミット値LMを越えたかどうかを判定している。押付力が所定のリミット値LMを越えているときは、その旨をプロセッサ装置7に送り、モニタ19に警告文を表示する。
コントローラ22には、アラーム91が設けられており、押付力が所定のリミット値LMを越えているときは警告音を発生する。なお、アラーム91は、押付力の大きさに応じて、警告音の発生間隔が短くなるようにして、オペレータの注意を喚起してもよい。
モータ制御回路85は、移動負荷低下部85aを備え、押付力が所定のリミット値LMを越えているときに、モータ電流を小さくする。これにより、モータ25、26の駆動力が小さくなり、回転体41の回転速度を遅くして、体壁への影響を抑制する。この状態では、図10の特性線G2を用いて、押付力が求められる。
次に、上記実施例の作用について説明する。推進補助ユニット21は、内視鏡2に固定される。この固定に際しては専用の治具が用いられ、クランパ50が時計方向に回転される。クランパ50は装着筒46の先端側内周に形成された右ネジに螺合しているから、時計方向への回転により奥側(後端側)へと移動して斜面50aでCリング51を押圧する。Cリング51の前面には外周側ほど後端側に傾斜した斜面が形成され、この斜面がクランパ50の斜面50aによって押圧されることにより、Cリング51は直径が狭まるように弾性変形する。こうしてCリング51が変形すると、装着筒46の中空部に挿入されている内視鏡の挿入部3がCリング51で締め付けられ、推進補助ユニット21は挿入部3の外周面に緊密に固定される。
推進補助ユニット21の後端から引き出されたシース29を内視鏡2の挿入部3の表面に沿わせるように引き延ばす。シース29の表面には適切な間隔でテープ止め位置を表す表示が設けられている。この表示に合わせてサージカルテープ31を利用してシース29を内視鏡2の挿入部3に固定する。そして、シース29後端のプラグ33をコネクタ34に挿入してコントローラ22に接続し、コントローラ22の電源をオンする。
コントローラ22は、電源がオンされたときにコネクタ34にプラグ33が接続されているか否かを電気的にチェックし、未接続あるいは適正に接続されていないときには音あるいは警告灯などの点滅により報知する。接続が適正であるときには、コネクタ34に組み込まれたセンサーがプラグ33のブリッジ部分に設けられている信号部から推進補助ユニット21の機種情報を読み取る。そしてコントローラ22は、読み取った機種情報に応じてワイヤ回転速度値を自動設定する。
推進補助ユニット21が固定された内視鏡2の挿入部3を患者の消化管、例えば大腸内に挿入する。そして、コントローラ22に接続されたフットスイッチ37を操作すると、マスターモータ25の回転速度が、推進補助ユニット21を効果的に動作させる速度である、例えば2000rpmとなるように、CPU89からモータ制御回路85に指示される。モータ制御回路85は、CPU89からの指示に基づいて、各モータ25,26を2000rpmで回転させるために、それに応じた電流を、ドライバ81、82を介して各モータ25,26に供給する。
モータ制御回路85には、MTG83及びSTG84で検出されたマスターモータ25及びスレーブモータ26の回転速度情報が入力される。モータ制御回路85は、検出回転速度に基づいて、各モータ25,26が設定された回転速度で回転するように、各モータ25,26に供給する電流をフィードバック制御する。
モータ制御回路85からの電流供給により各モータ25,26が駆動され、各ワイヤ27,28が回転される。この各ワイヤ27,28の回転に伴う各駆動ギア55,56の回転により、マスター駆動ギア55に噛み合っている平歯ギア52bを介して駆動筒52が回転される。スレーブ駆動ギア56はマスター駆動ギア55とは逆方向に回転され、その回転はマスター駆動ギア55に伝達される。
駆動筒52の回転とともにウォームギア52aが回転すると、各駆動ホイール66がそれぞれ同じ方向に回転する。駆動ホイール66の歯面と、ローラユニット76の各従動ローラ78a〜78cとの間には回転体41が強く挟持されている。これにより、駆動ホイール66の回転とともに従動ローラ78a〜78cが従動して両者で挟持された回転体41は駆動筒52の軸方向に移動する。例えば図4において駆動ホイール66が時計方向に回転すると従動ローラ78a〜78cは反時計方向に回転し、これらに挟持されている回転体41は、内周側(アウターユニット45の内側)では後端側から先端側へと移動するように送られ、回転体41の外周側(アウターユニット45の外側)では回転体41は先端側から後端側へと送られる。すなわち、矢線Yで示すように、トロイド状の回転体41は、先端では内周側から外周側へと順次に送り出され、後端では外周側から内周側へと順次に繰り込まれるように循環移動する。
内視鏡2が推進補助ユニット21とともに大腸に挿入され、回転体41の外周側の面が腸壁に接触した状態になっていると、回転体41が上記循環移動を行っている間は、内視鏡の挿入部3を前進させる方向への推進力が得られ、あるいは大腸壁を手前側にたぐり寄せる作用力を得ることができる。
回転体41が移動する間には、回転体41の外周側に付着した異物などはアウターユニット45の後端側から内周側に移動してくるが、その直前でリアワイパー49の後端側に延びたスリーブ部の先端が回転体41と摺接して異物が引き込まれることを阻止する。もちろん、回転体41の移動とともに生体組織の一部が巻き込まれることも防止することができる。なお、回転体41が逆方向に循環移動するときには、フロントワイパー48のスリーブ部の先端が同等の作用を果たすことになる。
光源装置6からの光は、ユニバーサルコード5、ライトガイド、照明窓9a,9bを通って、大腸内に照射される。挿入部3に内蔵されたCCDイメージセンサは、大腸内を撮影して撮像信号を出力する。この撮像信号は、信号用ケーブル、ユニバーサルコード5を介してプロセッサ装置7に入力され、モニタ19に表示される。オペレータは、モニタ19を通じて大腸内を観察する。
観察中に患部を発見した場合には、この患部の処置に適した処置具を、内視鏡2の鉗子入口11に挿入して鉗子出口10から突出させ、患部を処置する。
回転体41には、つなぎ目41aが形成されており、このつなぎ目41aが駆動ホイール66と従動ローラ78a〜78cとの間を通過するときには、マスターモータ25にかかる負荷が大きくなり、4個の負荷変動が発生する。この負荷変動の周期に基づいて、移動速度算出部87は、回転体41の移動速度を算出する。これにより、回転体41の速度検出センサ等を設けることなく、回転体41の移動速度を検出することができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。さらに、センサを設ける場合に比べて、滅菌処理も容易に行うことができる。
算出された移動速度は、押付力検出部88に送られる。押付力検出部88は、算出された移動速度に基づいて回転体41の押付力を求める。押付力検出部88は、図10の特性線G1を用いて回転体41の押付力を求める。例えば、押付力が0(ゼロ)Nの場合には、回転体41の1周期は2.5秒で、押付力が5Nの場合には、回転体41と駆動ホイール66及び従動ローラ78a〜78cとの間ですべりが発生するため、回転体41の速度は低下し、1周期は3秒となる。
CPU89は、押付力検出部88で算出された押付力が、リミット値LMを超えた場合に、モータ制御回路85にモータ減速を指示する。これにより、モータ制御回路85の移動負荷低下部85aは、各モータ25,26に供給する電流を低くする。モータ電流が低くなると、各モータ25,26の回転速度が低下し、回転体41の移動速度も低下する。また、CPU89は、モータ速度を下げたことを、プロセッサ装置7を介してモニタ19に表示する。モータ25,26の減速回転中は、図10の特性線G2を用いて回転体41の押付力が求められる。この図10の特性線G2を用いて求めた押付力が、リミット値LMを超えたときには、CPU89は、アラーム91を駆動して警告音を発生する。これとともに、プロセッサ装置7を介してモニタ19に警告文を表示する。なお、各モータ25,26を減速する前に、アラーム91を一瞬鳴らしてもよい。
推進補助ユニット21を挿入部3から取り外すときには、治具を利用してクランパ50を反時計方向に回転させる。これによりクランパ50は回転しながら手前に移動し、Cリング51への押圧を解除する。この結果、自身の弾性によってCリング51が拡径して内周面が挿入部3の外周面から離れるから、推進補助ユニット21は内視鏡2から簡単に取り外すことができるようになる。
上記実施形態では、回転体のつなぎ目により回転体の1周期を検出しているが、図11に示すように、つなぎ目の段差よりも大きい突起101aを回転体101に形成してもよい。なお、突起に代えて凹部を形成してもよい。
また、図12に示すように、突起111aを2個並べた回転体111を用いてもよい。この場合、つなぎ目や突起が1つのものに比べて、負荷変動の回数が多くなり、ノイズとの識別が確実となる。
さらに、図13に示すように、突起121aが全周に亘って所定ピッチで形成された回転体121を用いてもよい。突起121aは、駆動ホイール66に噛合するギア歯形状で形成することが好ましい。この場合、回転体121が1回転しなくても、例えば半周や1/4周等の短時間で移動速度を算出することができる。
[第2実施形態]
図14〜図16に第2実施形態の内視鏡推進補助装置200を示す。なお、第1実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
内視鏡推進補助装置200は、推進補助ユニット201と、コントローラ202とを備える。コントローラ202には、モータ205と、モータ205の回転速度を検出するTG206とが設けられている。
推進補助ユニット201は、内視鏡2の可撓管部3cが固定される固定筒211と、この固定筒211の外側に回転可能に支持される螺旋状駆動筒212とを備える。また、推進補助ユニット201は、モータ205に一端が接続されたワイヤ214と、ワイヤ214の他端が接続された駆動ギア215と、駆動ギア215に噛合する筒状の入力側ギア216と、筒状の出力側ギア217と、入力側ギア216の回転力を出力側ギア217に伝達する例えばゴム製のクラッチ218と、出力側ギア217に噛合するアイドラギア219とを備える。アイドラギア219は、上下に2個配されている。螺旋状駆動筒212には、柔軟性及び伸縮性を有する材料が用いられている。
螺旋状駆動筒212は、外周面に螺旋状突起212aが形成され、先端部の内周面にギア212bが形成されている。このギア212bには、アイドラギア219が噛合している。ギア212bの歯のうちの1つは他の歯よりも突出した突出部となっている。
固定筒211には、先端から内部に体液が侵入するのを防止する壁部211aと、螺旋状駆動筒212を支持する支持部211bが形成されている。支持部211bは、2個形成されている。これら2個の支持部211bに形成された孔に、ワイヤ214が挿通される。ワイヤ214は、シース(図示せず)に挿通されている。なお、ワイヤ214、入力側ギア216、出力側ギア217を挿入部3の内部に配置し、挿入部3の一部に設けた開口部にアイドラギア219を配置する構成としてもよい。この場合は、螺旋状駆動筒212のみを内視鏡2に着脱する構成となる。
モータ制御回路85からの指示によりモータ205が駆動されて、ワイヤ214が回転されると、駆動ギア215が回転される。この駆動ギア215の回転により、入力側ギア216、クラッチ218、出力側ギア217、アイドラギア219を介して螺旋状駆動筒212が回転される。
内視鏡2が螺旋状駆動筒212とともに大腸に挿入され、螺旋状駆動筒212の螺旋状突起212aが腸壁に接触した状態になっていると、螺旋状駆動筒212が回転している間は、内視鏡の挿入部3を前進させる方向への推進力が得られる。
ギア212bに形成された突出部がアイドラギア219と噛合するときには、負荷が大きくなり、負荷変動が発生する。この負荷変動に基づいて、回転速度算出部221は、螺旋状駆動筒212の回転速度を算出する。押付力検出部88は、算出された回転速度に基づいて螺旋状駆動筒212の押付力を求め、この求めた押付力に基づいて、CPU89は、第1実施形態と同様の制御を行う。
なお、上記実施形態では、押付力が規制値を越えたときに、移動負荷低下部によってモータ駆動力を低下させ、これとともにアラームで警告を発し、またモニタに警告表示をしているが、この1つだけ又は2つを実行してもよい。また、押付力が規制値を越えている状態の継続時間が所定時間以上となったときに、警告音の発生及び警告表示を行ってもよい。
また、上記実施形態では、CPUは、算出された押付力が設定値を超えた場合に、回転体の移動速度を低下させているが、モータの駆動を停止し、回転体の回転を停止してもよい。
さらに、回転体の移動速度を算出せずに、回転体の移動周期に基づいて、回転体の押付力を直接算出してもよく、さらには、回転体の移動周期または移動速度と、トルク信号の値との両方を用いて、回転体の押付力を算出してもよい。
また、上記第1実施形態では、支持筒を全周に亘って覆う回転体により内視鏡の推進を補助しているが、支持筒の周方向の一部を覆う複数の無端ベルトにより内視鏡の推進を補助してもよい。
また、本発明は、体内に挿入するものであれば内視鏡に限らず、その他の医療器具に利用できる。
2 内視鏡
10 コントローラ
19 モニタ
20,200 内視鏡推進補助装置
21,201 推進補助ユニット
22,202 コントローラ
41 回転体
41a つなぎ目
85 モータ制御回路
85a 移動負荷低下部85a
87 移動速度算出部
88 押付力検出部
91 アラーム

Claims (12)

  1. モータの駆動によって先端被駆動部を移動させる駆動部を有する医療用駆動装置において、
    前記先端被駆動部に形成されており、移動時に負荷を変動する負荷発生部と、
    前記負荷発生部による負荷変動の発生タイミングを検出して、前記先端被駆動部の移動速度を求める移動速度算出部と、
    を備えることを特徴とする医療用駆動装置。
  2. 前記移動速度に応じて前記先端被駆動部の押付力を検出する押付力検出部を備えることを特徴とする請求項1記載の医療用駆動装置。
  3. (1)前記駆動部は、
    内視鏡の先端部に装着される装着筒と、
    前記装着筒に回転自在に支持された駆動筒と、
    前記装着筒の外周に配置された支持筒と、
    前記駆動筒によって回転される駆動ホイールと、
    前記支持筒に取り付けられた従動ローラと、
    を備え、
    (2)前記先端被駆動部は、前記支持筒の内周面と外周面を覆っており、前記駆動ホイールと前記従動ローラとの間で挟持されて、前記支持筒の軸方向に循環移動する回転体であることを特徴とする請求項2記載の医療用駆動装置。
  4. 前記回転体は、シート形態の前記回転体で前記支持筒を取り囲んでから、その両端部を重ねて接合することで袋状に形成されており、この両端部の重ね合せたつなぎ目が前記負荷発生部として利用されることを特徴とする請求項3記載の医療用駆動装置。
  5. 前記負荷発生部は、前記回転体に形成した段差であることを特徴とする請求項3記載の医療用駆動装置。
  6. 前記段差は、前記回転体の移動方向に沿って、所定間隔で前記回転体の全周に形成されていることを特徴とする請求項5記載の医療用駆動装置。
  7. 前記押付力が所定値を越えたときは、前記先端被駆動部の走行負荷を低下させる走行負荷低下部を備えることを特徴とする請求項2ないし6いずれか1つ記載の医療用駆動装置。
  8. 前記走行負荷低下部は、前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする請求項7記載の医療用駆動装置。
  9. 前記押付力の大きさが、所定値を越えたことを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項2ないし8いずれか1つ記載の医療用駆動装置。
  10. 前記表示部は、警告音を発生するアラームであることを特徴とする請求項9記載の医療用駆動装置。
  11. 前記表示部は、前記押付力の大きさに応じた間隔で音を発生するアラームであることを特徴とする請求項9記載の医療用駆動装置。
  12. 前記表示部は、内視鏡画像を表示するモニタであることを特徴とする請求項9記載の医療用駆動装置。
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