JP2014068895A - 医療用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先端被駆動部が強く押し付けられたことを検知する。
【解決手段】内視鏡推進補助装置２０は、推進補助ユニット２１を備える。推進補助ユニット２１は、回転体４１、前側駆動筒５２、後側駆動筒５３、ボールクラッチ機構５４を有する。ボールクラッチ機構５４は、フランジ８３、皿バネ８４、ボールポケット８５、ボールポケット８５に収納されるボール８６を有する。フランジ８３の複数のくぼみ８３ａには、ボール８６が係合される。皿バネ８４は、ボール８６がくぼみ８３ａに係合するようにフランジ８３を付勢する。回転体４１を大腸に強く押し付け、回転体４１にかかる負荷が所定負荷よりも大きくなると、回転体４１の回転が停止し、ボール８６の回転も停止するが、フランジ８３は回転するので、ボール８６がフランジ８３のくぼみ８３ａから外れ、回転力の伝達が遮断される。
【選択図】図４

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、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、駆動部に設けられ、先端被駆動部にかかる負荷が所定値を超えたときに、モータから先端被駆動部への回転力の伝達を遮断するリミッタを備えることを特徴とする。

また、リミッタは、くぼみが形成されたフランジと、くぼみに係合するボールと、ボールを収納するボールポケットと、ボールがくぼみに係合する方向にフランジを付勢する付勢部とを有し、ボールが付勢部の付勢に抗してくぼみから外れたときに、回転力の伝達を遮断するボールクラッチ機構であることが好ましい。

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、支持筒を全周に亘って覆うように袋状に形成されていることが好ましい。

さらに、リミッタは、駆動筒とモータとの間に配されていることが好ましい。

また、リミッタは、回転体に設けられ、先端被駆動部にかかる負荷が所定値を超えたときに、駆動ホイールとの噛合が解除されるギア歯であることが好ましい。

さらに、リミッタは、回転力の伝達を遮断した後、先端被駆動部にかかる負荷が所定値以下になったときに、伝達遮断を解除することが好ましい。

また、モータの負荷変動を検出する負荷変動検出部と、モータの負荷変動に基づいて、リミッタにより回転力の伝達が遮断されたことを検出する遮断検出部と、遮断検出部で遮断が検出されたことを表示する表示部と、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、または、内視鏡画像を表示するモニタであるであることが好ましい。

本発明によれば、先端被駆動部にかかる負荷が所定値を超えたときに、先端被駆動部への回転力の伝達を遮断するから、先端被駆動部を強く押し付けたことを容易に検出することができる。

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。 ボールクラッチ機構の分解斜視図である。 回転力を伝達している状態のボールクラッチ機構を示す断面図である。 回転力の伝達を解除した状態のボールクラッチ機構を示す断面図である。 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。 回転体に駆動ホイールと噛合するギア歯を設けた第２実施形態の推進補助ユニットを示す断面図である。 第３実施形態の推進補助ユニットを示す側面図である。 第３実施形態の推進補助ユニットを示す断面図である。 第３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前側駆動筒５２及び後側駆動筒５３と、前側駆動筒５２と後側駆動筒５３とを連結及び連結解除させて各モータ２５，２６の回転力を伝達及び遮断するボールクラッチ機構５４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。

前側駆動筒５２は、その前端が前軸受リング６１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。後側駆動筒５３は、その後端が後軸受リング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。後側駆動筒５３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。

前側駆動筒５２の外周面にはウォームギア５２ａ設けられている。後側駆動筒５３の外周面には、平歯ギア５３ａが設けられている。この平歯ギア５３ａは、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５３ａ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。なお、図５では、ボールクラッチ機構５４の図示を省略している。

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。前側駆動筒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。

図７及び図８に示すように、ボールクラッチ機構５４は、前側駆動筒５２と後側駆動筒５３との間に配されている。ボールクラッチ機構５４は、後側駆動筒５３の内周面に前後方向に移動可能に取り付けられた円筒状のフランジ８３と、このフランジ８３と後側駆動筒５３との間配されるリング状の皿バネ８４と、前側駆動筒５２の後端面に固定された円筒状のボールポケット８５と、このボールポケット８５のポケットに収納されるボール８６とを有する。フランジ８３は、前面にくぼみ８３ａが所定ピッチで複数、例えば１０°ピッチで３６個形成されている。ボール８６も、くぼみ８３ａと同じ数だけ設けられている。

皿バネ８４は、前面がフランジ８３に当接し、後面が後側駆動筒５３に当接し、フランジ８３を前方に付勢している。このバネ付勢により、複数のボール８６は、複数のくぼみ８３ａそれぞれに係合されるとともに、ボールポケット８５に強い力で押し付けられる。このため、後側駆動筒５３の回転が、フランジ８３、ボール８６、ボールポケット８５を介して前側駆動筒５２に伝達される。なお、図７では、３６個のボール８６のうち一部のみを図示している。また、皿バネ８４に代えて、リング状のゴムスペーサを用いてもよい。

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、回転体４１の回転が停止する。この場合、ボールポケット８５に収納されたボール８６の回転も停止するが、フランジ８３は後側駆動筒５３と一緒に回転される。このため、図９に示すように、ボール８６がフランジ８３のくぼみ８３ａから外れ、フランジ８３は、皿バネ８４の付勢に抗して後方に移動する。そして、ボール８６は、フランジ８３の前面の平面部に乗り上げる。ボール８６がフランジ８３のくぼみ８３ａから外れると、ボールクラッチ機構５４により回転力の伝達が遮断され、リミッタが作動した状態となる。

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、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。回転体４１の先端部は、内視鏡２の先端部３ａに内蔵されたＣＣＤイメージセンサの撮像範囲内に入っており、モニタ１９には、回転体４１の先端部が表示される。

図１０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９１、９２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）９３、スレーブタコジェネレータ（ＳＴＧ）９４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９５に送られる。このモータ制御回路９５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９１、９２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の移動負荷が大きくなると、回転体４１の回転が停止する。回転体４１が停止すると、リミッタが作動して、ボール８６がフランジ８３のくぼみ８３ａから外れてフランジ８３の平面部に乗り上げ、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９６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。

リミッタが作動してボール８６がフランジ８３の平面部に乗り上げた状態で、さらにフランジ８３が回転されると、くぼみ８３ａにボール８６が入り込む。このとき、回転体４１にかかる負荷が所定負荷以下となっている場合には、フランジ８３とボール８６とが一緒に回転し、回転体４１も回転する。くぼみ８３ａは１０°ピッチで３６個形成されており、くぼみ８３ａの間隔は短いので、ボール８６が乗り上げた状態の時間は短く、回転体４１が回転せず、内視鏡２の推進補助を行わない時間も短い。

回転体４１にかかる負荷が所定負荷よりも大きい状態が継続している場合には、再度ボール８６がフランジ８３の平面部に乗り上げる。これが繰り返し行われると、図１１に示す負荷変動が生じる。この負荷変動に基づいて、ＣＰＵ９８は、ボールクラッチ機構５４により回転力の伝達が遮断されてリミッタが作動したか否かを判定する。ＣＰＵ９８は、リミッタが作動したと判定したときは、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。また、コントローラ２２には、アラーム１０１が設けられており、リミッタが作動したときには警告音を発生する。

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、ＣＰＵ９８からモータ制御回路９５に指示される。モータ制御回路９５は、ＣＰＵ９８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９１、９２を介して各モータ２５，２６に供給する。

モータ制御回路９５には、ＭＴＧ８３及びＳＴＧ８４で検出された回転速度情報が入力される。モータ制御回路９５は、検出回転速度に基づいて、マスターモータ２５及びスレーブモータ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９５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５３ａを介して後側駆動筒５３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。

後側駆動筒５３が回転すると、後側駆動筒５３に取り付けられたフランジ８３も回転する。このフランジ８３は、皿バネ８４により前方に付勢されており、くぼみ８３ａにボール８６が係合している。さらに、ボール８６は、皿バネ８４の付勢により、前側駆動筒５２に固定されたボールポケット８５に強く押し付けられる。これにより、後側駆動筒５３の回転が、フランジ８３、ボール８６、ボールポケット８５を介して前側駆動筒５２に伝達され、前側駆動筒５２が回転される。

前側駆動筒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は前側駆動筒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はその全周で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の移動負荷が大きくなり、回転体４１にかかる負荷が所定負荷を超えると、ボールクラッチ機構５４により回転力の伝達が遮断されてリミッタが作動し、負荷変動が生じる。この負荷変動に基づいて、ＣＰＵ９８は、リミッタが作動したか否かを判定する。ＣＰＵ９８は、リミッタが作動したと判定したときは、アラーム１０１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。

また、回転体４１の先端部は、内視鏡２の先端部３ａに内蔵されたＣＣＤイメージセンサの撮像範囲内に入っているため、モニタ１９には、回転体４１の先端部が表示される。これにより、回転体４１の駆動状態をモニタ１９の画像からも把握することができる。また、リミッタ作動時には、３箇所に設けられた全ての駆動ホイール６６の回転が停止するので、回転体４１がよじれることはない。

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。

［第２実施形態］
図１２に示す第２実施形態の内視鏡推進補助装置１５０は、推進補助ユニット１５１を備える。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。

推進補助ユニット１５１は、回転体１５２と、駆動筒１５３とを有する。この回転体１５２には、駆動ホイール６６に噛合するギア歯１５２ａが全周に亘って所定ピッチで形成されている。このギア歯１５２ａは、円形状に形成されている。

駆動筒１５３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。駆動筒１５３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１５３の外周面にはウォームギア１５３ａと平歯ギア１５３ｂとが設けられている。平歯ギア１５３ｂは、駆動筒１５３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。

回転体１５２を大腸に強く押し付ける負荷が所定負荷よりも大きくなると、回転体１５２の回転が停止するが、駆動ホイール６６は回転されている。このため、駆動ホイール６６と、回転体１５２のギア歯１５２ａとの噛合が外れ、負荷変動が生じる。ギア歯１５２ａは円形状に形成されているので、通常の角部のあるギア歯よりも、駆動ホイール６６との噛合が外れやすい。

駆動ホイール６６とギア歯１５２ａとの噛合が外れた状態で、さらに駆動ホイール６６が回転されると、駆動ホイール６６がギア歯１５２ａに噛合する。このとき、回転体１５２を大腸に強く押し付ける負荷が所定負荷以下となっている場合には、駆動ホイール６６の回転が回転体１５２に伝達され、回転体１５２が回転する。

一方、回転体４１を大腸に強く押し付ける負荷が所定負荷よりも大きい状態が継続している場合には、再度駆動ホイール６６とギア歯１５２ａとの噛合が外れる。

ＣＰＵ９８は、負荷変動検出部９６で検出されたマスターモータ２５の負荷変動に基づいて、駆動ホイール６６とギア歯１５２ａとの噛合が外れてリミッタが作動したか否かを判定する。この判定結果に基づいて、ＣＰＵ９８は、第１実施形態と同様の制御を行う。本実施形態では、回転力の伝達を遮断するリミッタとしてのギア歯１５２ａを、減速機構であるウォームギア１５３ａよりも回転力伝達方向における下流側に設けている。そのため、ウォームギア１５３ａよりも上流側に設けたものに比べて、リミッタが作動する所定負荷の設定レンジを広くとることができ、より確実に所望する負荷でリミッタを作動させることができる。

［第３実施形態］
図１３〜図１５に第３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と出力側ギア２１７とを連結及び連結解除させて各モータ２５，２６の回転力を伝達及び遮断するボールクラッチ機構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。なお、ボールクラッチ機構２１８は、上記第１実施形態のボールクラッチ機構５４と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。

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。固定筒２１１には、先端から内部に液体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９５からの電流供給によりモータ２０５が駆動されて、ワイヤ２１４が回転される。このワイヤ２１４の回転に伴う駆動ギア２１５の回転により、入力側ギア２１６と、ボールクラッチ機構５４、出力側ギア２１７、アイドラギア２１９を介し螺旋状駆動筒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。

負荷変動検出部９６は、モータ２０５の負荷変動を検出する。ＣＰＵ９８は、検出された負荷変動に基づいて、ボールクラッチ機構２１８により回転力の伝達が遮断されてリミッタが作動しているか否かを判定する。この判定結果に基づいて、ＣＰＵ９８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、リミッタが作動したときに、アラームで警告音を発生するとともに、モニタに警告表示をしているが、いずれか１つを実行してもよい。

また、上記実施形態では、リミッタが作動した場合に、アラームで警告音を発生するとともに、モニタに警告表示をしているが、リミッタが作動した累計時間が所定時間以上となったときに、警告音の発生及びモニタに警告表示を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、保持筒を全周に亘って覆う回転体により内視鏡の前進・後進を補助しているが、保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前進・後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
２０，１５０，２００ 内視鏡推進補助装置
２１，１５１，２０１ 推進補助ユニット
２２，２０２ コントローラ
４１ 回転体
５４ ボールクラッチ機構
９５ モータ制御回路
９６ 負荷変動検出部
１０１ アラーム

Claims (10)

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、
   前記駆動部に設けられ、前記先端被駆動部にかかる負荷が所定値を超えたときに、前記モータから前記先端被駆動部への回転力の伝達を遮断するリミッタを備えることを特徴とする医療用駆動装置。
2. 前記リミッタは、くぼみが形成されたフランジと、前記くぼみに係合するボールと、前記ボールを収納するボールポケットと、前記ボールが前記くぼみに係合する方向に前記フランジを付勢する付勢部とを有し、前記ボールが前記付勢部の付勢に抗して前記くぼみから外れたときに、回転力の伝達を遮断するボールクラッチ機構であ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１または２記載の医療用駆動装置。
4. 前記回転体は、前記支持筒を全周に亘って覆うように袋状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の医療用駆動装置。
5. 前記リミッタは、前記駆動筒と前記モータとの間に配されていることを特徴とする請求項３または４記載の医療用駆動装置。
6. 前記リミッタは、前記回転体に設けられ、前記先端被駆動部にかかる負荷が所定値を超えたときに、前記駆動ホイールとの噛合が解除されるギア歯であることを特徴とする請求項３または４記載の医療用駆動装置。
7. 前記リミッタは、回転力の伝達を遮断した後、前記先端被駆動部にかかる負荷が前記所定値以下になったときに、伝達遮断を解除することを特徴とする請求項１ないし６いずれか１つ記載の医療用駆動装置。
8. 前記モータの負荷変動を検出する負荷変動検出部と、
   前記モータの負荷変動に基づいて、前記リミッタにより回転力の伝達が遮断されたことを検出する遮断検出部と、
   前記遮断検出部で遮断が検出されたことを表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１つ記載の医療用駆動装置。
9. 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８記載の医療用駆動装置。
10. 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８記載の医療用駆動装置。

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