JP2588357Y2 - 可撓管の湾曲制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、カテーテル，医療用内視鏡等の体腔内挿入
具や配管内の検査等を行なう工業用内視鏡等の可撓管の
湾曲を制御する湾曲制御装置に関する。

［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ 従来、カテーテル，医療用内視鏡等の体腔内挿入具や
配管内の検査等を行なう工業用内視鏡等における可撓管
の湾曲部の湾曲を、形状記憶合金やモータ等の駆動手段
で駆動するものが考えられている。内視鏡の場合、被写
体像を撮像して表示装置に表示したり、イメージガイド
ファイバ等の伝送手段を用いて被写体像を観察したりす
るようになっているが、湾曲部を駆動手段で駆動する場
合、湾曲部が実際にどの程度湾曲しているか分からなか
った。湾曲用のワイヤを手元側の回転ハンドル等で操作
する手動式では、ハンドルを操作する際の感触により湾
曲角を推測でき、また必要以上の無理な湾曲を防止する
ことができるが、形状記憶合金やモータ等の駆動手段を
用いて湾曲を行なう場合には、湾曲部の湾曲状態を把握
できず、無理な操作をすると体腔壁を破ったりする虞が
ある。

これに対処するに、特開昭62-129811号公報に示され
るように、湾曲部の移動量を表示装置に表示することが
考えられる。

しかしながら、湾曲量の表示のみでは、駆動手段が設
定値通りの動作をしているか否かが分からないという問
題点がある。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、形
状記憶合金を備えた湾曲部を有する可撓管に対して用い
られるものであって、設定された湾曲条件と比較しなが
ら湾曲部の湾曲状態を容易に認識でき、かつ、可撓管の
必要以上の湾曲により、この可撓管が生体を傷付けない
ようにした可撓管の湾曲制御装置を提供することを目的
としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案の可撓管の湾曲制御装置は、形状記憶合金を備
えた湾曲部を有する可撓管に対して用いられ、前記形状
記憶合金への通電加熱状態を制御することによって前記
湾曲部の制御する可撓管の湾曲制御装置において、前記
形状記憶合金を備えた湾曲部の湾曲条件である湾曲方向
及び湾曲量を設定する湾曲条件設定手段と、前記形状記
憶合金を備えた湾曲部の上記湾曲条件にかかる実際の湾
曲状態を測定する湾曲状態測定手段と、前記湾曲条件手
段によって設定された湾曲条件と、前記湾曲状態測定手
段によって測定された湾曲状態とを同時に視認可能に表
示する表示手段と、を備えたものである。

［作用］ 本考案では、湾曲条件設定手段によって設定された湾
曲条件に応じて形状記憶合金を備えた湾曲部が湾曲駆動
されると共に、前記湾曲条件が湾曲条件表示手段によっ
て表示される。前記形状記憶合金を備えた湾曲部の実際
の湾曲状態は、その湾曲状態が湾曲状態表示手段によっ
て表示される。

［実施例］ 以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図及び第２図は本考案の第１実施例に係り、第１
図は内視鏡装置の構成を示す説明図、第２図は湾曲制御
部の構成を示すブロック図である。

第１図に示すように、内視鏡装置は、内視鏡１と、こ
の内視鏡１が接続されるコントロールユニット11と、こ
のコントロールユニット11に接続されるCRT18とを備え
ている。

前記内視鏡１は、細長で可撓性を有する挿入部２と、
この挿入部２の基部側に連設された操作部７と、この操
作部７から側方に延設されたユニバーサルコード９とを
備えている。前記ユニバーサルコード９の端部には、前
記コントロールユニット11に着脱自在に接続されるコネ
クタ10が設けられている。

前記挿入部２の先端側には、湾曲可能な湾曲部３が設
けられている。この湾曲部３内には、外周側の上下左右
の各位置に、それぞれ、軸方向に沿ったワイヤ状の形状
記憶合金（以下、SMAと記す。）12が設けられている。
このSAM12は、収縮した形状を記憶しており、加熱され
変態点を越えると収縮するようになっている。前記各SM
A12にはケーブル51が接続され、このケーブル51は挿入
部2,操作部７及びユニバーサルコード９内を挿通されて
コネクタ10に接続されている。

また、前記挿入部２の先端部には、観察窓と照明窓と
が設けられている。前記観察窓の内側には、対物レンズ
４が設けられ、この対物レンズ４の結像位置に撮像手段
としてのCCD5が設けられている。このCCD5に接続された
信号線52は挿入部2,操作部７及びユニバーサルコード９
内を挿通されてコネクタ10に接続されている。また、前
記照明窓の内側には、ライトガイド６の先端面が配置さ
れている。このライトガイド６は、挿入部2,操作部７及
びユニバーサルコード９内を挿通され、入射端部はコネ
クタ10に接続されている。

また、前記操作部７には、湾曲操作用の操作スイッチ
８が設けられている。この操作スイッチ８は、上下左右
の各方向毎に設けられている。この操作スイッチ８に接
続された信号線53はユニバーサルコード９内を挿通され
てコネクタ10に接続されている。

一方、前記コントロールユニット11内には、前記ケー
ブル51,信号線５を介して前記SMA12,操作スイッチ８に
接続される湾曲制御部13と、前記信号線52を介して前記
CCD5に接続される信号処理回路14と、前記湾曲制御部13
及び信号処理回路14からの出力信号を入力する表示制御
部15と、前記表示制御部15からの出力信号を入力する画
像メモリ16と、前記ライトガイド６に照明光を供給する
光源17とを備えている。また、前記画像メモリ16から読
み出された映像信号がCRT18に入力され、このCRT18に被
写体像が表示されるようになっている。

前記湾曲制御部13は、第２図に示すように構成されて
いる。すなわち、湾曲制御部13は、SMA12を駆動する駆
動回路20と、この駆動回路20を制御するコントローラ19
と、前記湾曲部３の湾曲量を検出する湾曲量検出回路21
とを備えている。操作部７の操作スイッチ８によって設
定される湾曲量の設定値は、減算器55を介してコントロ
ーラ19に入力されると共に、表示制御部15に入力される
ようになっている。また、湾曲量検出回路21の出力信号
は、前記減算器55にて前記設定値から減算されるように
なっていると共に、前記表示制御部15に入力されるよう
になっている。この湾曲制御部13は、各SMA12毎に設け
られている。

次に、本実施例の作用について説明する。

コントロールユニット11内の光源17から射出された照
明光は、ライトガイド６を経て被写体に照射される。こ
の被写体の光学像は、対物レンズ４によってCCD5上に結
像される。このCCD5はコントロールユニット11内の信号
処理回路14によって駆動されると共に、このCCD5の出力
信号は前記信号処理回路14によってビデオ信号に変換さ
れ、このビデオ信号が表示制御部15に送られる。

操作スイッチ８によって湾曲部の湾曲条件、すなわち
湾曲方向及び湾曲量の設定値を入力すると、湾曲量の設
定値は、設定された湾曲方向に対応する湾曲制御部13内
の減算器55に入力される。また、湾曲量検出回路21は、
各SMA12の温度変化に伴う抵抗値を測定することによ
り、湾曲部３の実際の湾曲状態、すなわち湾曲方向及び
湾曲量を測定する。この湾曲量の設定値は、前記減算器
55に入力される。そして、前記減算器55によって前記設
定値と前記測定値との差が求められ、この差がコントロ
ーラ19に入力される。コントローラ19は、設定値と測定
値との差に応じて、駆動回路20のSMA12に対する通電量
を制御する。駆動回路20は、前記コントローラ19によっ
て制御され、例えばパルス幅変調（PWM）方式でSMA12に
通電し、デューティ比を変えることにより通電量を制御
する。前記駆動回路20によって通電加熱されたSMA12
は、通電量に応じて収縮し湾曲部３が湾曲する。このよ
うにして、測定値をフィードバックして、湾曲部３が設
定された状態まで湾曲駆動される。

例えば、操作スイッチ８を上（UP）側に操作すると、
湾曲部３の上側に配置されたSMA12が通電加熱され、こ
のSMA12が収縮して湾曲部３が上方向に湾曲する。同様
に、操作スイッチ８の操作により、下（DOWN），右（RI
GHT），左（LEFT）方向にも湾曲でき、これら各方向の
任意の組み合せにより、湾曲部を任意の方向に自由に湾
曲させることができる。

また、操作スイッチ８を操作して湾曲方向と湾曲量を
設定すると、これらの設定値が表示制御部15に入力され
る。また、各湾曲量検出回路21によって測定された実際
の湾曲方向と湾曲量の測定値も、前記表示制御部15に入
力される。この表示制御部15は、入力された設定値（湾
曲方向，湾曲量）と測定値（湾曲方向，湾曲量）の情報
を、信号処理回路14から送られる内視鏡画像上にスーパ
ーインポーズして画像メモリ16へ送る。そして、この画
像メモリ16からのビデオ信号がCRT18に入力され、このC
RT18上に、内視鏡画像と前記設定値及び測定値の情報が
リアルタイムで表示される。

第１図に示すように、例えば、前記設定値は内視鏡画
像上に○印で表示される。この場合、内視鏡画像上にお
ける○印の方向が、設定された湾曲方向を示し、内視鏡
画像の中心から○印までの距離が、設定された湾曲量
（湾曲角）を示している。尚、ここでは、内視鏡画像の
最外周が最大湾曲量に対応している。第１図の例では、
上と右の中間の方向へ大きく湾曲させるように設定され
た状態を示している。尚、例えば湾曲部３を右上45°に
湾曲したい場合は、操作スイッチ８のうちの上用スイッ
チ及び右用スイッチを押し、前記○印が45°の位置に来
るまで押し続ける。また、前記測定値は内視鏡画像上に
矢印で表示される。この場合、矢印の方向が、測定され
た湾曲方向を示し、矢印の長さが、測定された湾曲量
（湾曲角）を示している。

このように本実施例によれば、内視鏡画像と共に、湾
曲量の設定値と測定値の情報がCRT18上に表示されるの
で、設定値と比較しながら実際の湾曲状態を認識でき、
操作性が向上すると共に、設定値と測定値の関係より必
要以上の湾曲操作を行なうことを防止でき、安全性が向
上する。

また、設定値と測定値とを表示することにより、駆動
手段の特性劣化等を容易に判断できる。

尚、SMA12は、ワイヤ状に限らず、コイル状，板状等
でも良い。

第３図ないし第７図は本考案の第２実施例に係り、第
３図は内視鏡装置の全体を示す説明図、第４図はモニタ
画面を示す説明図、第５図はモニタ画面上の湾曲情報表
示部を示す説明図、第６図はコントロールボックスの平
面図、第７図は本実施例の変形例におけるモニタ画面を
示す説明図である。

本実施例は、本考案を工業用内視鏡装置に適用した例
である。

ガス管や水道管等の検査に用いられる工業用内視鏡装
置22は、細長で可撓性を有する挿入部62を有し、この挿
入部62は、基部がドラム24に取り付けられていると共
に、このドラム24に巻き取られて収納されるようになっ
ている。前記ドラム24の側部からは、接続ケーブル63が
延出されている。この接続ケーブル63の端部側は２つに
分岐され、一方がカメラコントロールユニット（以下、
CCUと記す。）25に接続され、他方が光源装置26に接統
されるようになっている。前記CCU25には、テレビモニ
タ27と、コントロールボックス28とが接続されている。

前記挿入部62の先端には、湾曲部23が設けられてい
る。この湾曲部23内には、120°間隔で３つの、例えば
コイル状のSMA33が軸方向に平行に設けられている。こ
のSMA33は、収縮した形状を記憶してあり、加熱され変
態点を越えると収縮するようになっている。挿入部62の
先端部の構成は、第１実施例と同様である。

前記CCU25は、第１実施例のコントロールユニット11
から光源17を除いた構成になっている。そして、前記挿
入部62の先端部に設けられたCCD5は、挿入部62及び接続
ケーブル63内を挿通された信号線を介して前記CCU25内
の信号処理回路14に接続されるようになっている。ま
た、前記SMA23は、挿入部62及び接続ケーブル63内を挿
通された信号線を介して前記CCU25内の湾曲制御部13に
接続されるようになっている。

また、挿入部62及び接続ケーブル63内に挿通されたラ
イトガイドの入射端部は、前記光源装置26に接続される
ようになっている。

また、前記コントロールボックス28は、第１実施例に
おける操作スイッチ８に代るもので、このコントロール
ボックス28には、湾曲操作用のジョイスティック32と、
このジョイスティック32の上端部に設けられたホールド
ボタン29と、緊急停止ボタン30と、パワーアップボタン
31とが設けられている。尚、前記ジョイスティック32
は、非操作時は常にニュートラルの位置に保持されるよ
うになっている。また、第６図に示すように、前記ジョ
イスティック32の周囲には、湾曲量の設定値と測定値と
が一致したことを示すLED34と、湾曲量の測定値が最大
湾曲量に達したことを示すLED35とが設けられている。
前記LED34は、例えば、上下左右とこれらの中間の、計
８るの方向のものが設けられている。このコントロール
ボックス28は、CCU25内の湾曲制御部13に接続されるよ
うになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

挿入部62の先端部に設けられたCCD5の出力信号は、CC
U25内の信号処理回路14に入力され、この信号処理回路1
4からのビデオ信号は、表示制御部15及び画像メモリ16
を経てテレビモニタ27に入力され、第４図に示すよう
に、このテレビモニタ27上に内視鏡画像65が表示され
る。

コントロールボックス28のジョイスティック32を操作
すると、このジョイスティック32の出力に応じた割合
で、湾曲制御部13によりパルス幅変調方式でSMA33が通
電加熱される。これにより、ジョイスティック32の設定
に応じて湾曲部23が湾曲される。尚、湾曲速度を速くし
たり、湾曲力量を上げたいときには、パワーアップボタ
ン31を押すことにより、湾曲制御部13によるSMA33に対
する通電量が増加して、これを実現できるようになって
いる。更に、任意の位置で湾曲部33を停止させて被検体
を検査したいときには、ホールドボタン29を押すことに
より、そのときの通電量に応じたSMA33の抵抗値をフィ
ードバックして湾曲部33を停止させることができるよう
になっている。

前記ジョイスティック32によって設定された湾曲方向
及び湾曲量の情報と、SMA33の抵抗値から測定された湾
曲方向及び湾曲量の情報は、第１実施例と同様に表示制
御部15に入力され、この表示制御部15によってテレビモ
ニタ27の画面上にスーパーインポーズされる。

本実施例では、第４図に示すように、内視鏡画像65と
は別に、テレビモニタ27の画面の右下に、湾曲方向及び
湾曲量を示す座標66が表示され、この座標66上に、設定
値は○印で表示され、測定値は□印で表示される。これ
により、湾曲部23が設定値に近づきつつあるのか、ある
いは障害物に当たってそれ以上湾曲できない状態にある
のかが判断できる。

また、第５図に示すように、測定値を示す□印を、最
新のものから数個、テレビカメラ27の画面上の座標66上
に表示させることにより、測定値の軌跡が分かり、湾曲
部23の挙動の把握が容易になる。更に、設定値と測定値
が一定期間変化せず、且つ設定値と測定値の差が所定値
よりも大きい場合には、マーカ（○印または□印）点滅
させて警告するようにしても良い。

また、第６図に示すように、設定値と測定値が一致す
ると、コントロールボックス28のLED34が点灯する。こ
の図の例では、右上へ湾曲し設定値と測定値が一致した
状態を示している。更に、湾曲部23が最大限湾曲すると
LED35が点灯し、これ以上通電加熱しても湾曲しないこ
とを示すことにより、不要な加熱を防止でき、SMA33の
過熱にる特性劣化を防止することができる。

このように本実施例によれば、テレビモニタ27上及び
コントロールボックス28上にて、設定値及び測定値の状
態が閉示されるので、湾曲部23の動きを容易に把握する
ことができる。

尚、本実施例において、第７図に示すように、湾曲部
23の湾曲方向及び湾曲量の設定値及び測定値をテレビモ
ニタ27上にディジタルで表示しても良い。第７図の例で
は、内視鏡画像65の周囲に、測定された湾曲方向に対応
する位置に測定された湾曲量67を表示し、その外側に設
定された湾曲方向に対応する位置に設定された湾曲量66
を表示している。尚、この図に示すように設定値あるい
は測定値がゼロの方向については表示を消しても良い
し、「00」のように表示しても良い。

また、医療内視鏡に適用する場合には、湾曲部23の先
端等に圧力センサを設け、この圧力センサにより体腔内
壁への圧迫が検知されたときには、そのことをモニタ27
上に表示できるようにしても良い。例えば、第７図に示
すように、体腔内壁への圧迫が検知された方向の測定さ
れた湾曲量67の周囲を囲ったり、湾曲量67の数字の色
を、圧迫力の程度に応じて青→黄→赤のように変化させ
たり、あるいは別の警告表示を行なう。

また、スイッチ８やジョイスティック32の代りに、湾
曲量設定手段としてマウスや、カーソルキー等を用いて
も良い。

その他の構成，作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。

第８図及び第９図は本考案の第３実施例に係り、それ
ぞれモニタ画面を示す説明図である。

本実施例は、湾曲条件及び湾曲状態の表示方法が、第
１及び第２実施例と異なり、その他は第１または第２実
施例と同様であり、説明を省略する。

第８図に示す例では、テレビモニタ27の画面中央部
に、湾曲方向及び湾曲量を示す座標68が表示され、操作
スイッチ８やジョイスティック32により設定された湾曲
条件は、テレビモニタ27上に表示される水平ライン36と
垂直ライン37の交点の、前記座標68上の位置で示され
る。尚、座標68の外周側ほど湾曲量が大きいことを示
す。第８図に示す例でほ、設定された湾曲方向は右上
で、設定された湾曲量は最大量に近い値になっている。

また、内視鏡画像38は、その中心が、湾曲量検出回路
21によって検出された湾曲方向及び湾曲量の前記座標68
上での位置に一致するように表示される。これにより、
内視鏡画像38がモニタ画面上で湾曲方向に偏って表示さ
れ、実際の湾曲状態を感覚的にとらえ易くなっている。

また、第９図に示す例では、任意の湾曲方向の、複数
の内視鏡画像38を画像メモリ16に記憶しておき、この複
数の内視鏡画像38をマルチ画面表示するようにしたもの
である。尚、設定された湾曲条件は、第８図の例と同様
に水平ライン36と垂直ライン37の交点で示される。ま
た、現在の湾曲状態における内視鏡画像38を他の内視鏡
画像38に比べて輝度を高くする等して区別できるように
しても良い。

この第９図に示す例によれば、より広い範囲の情報を
得ることができる。

このように本実施例によれば、内視鏡画像の方向、す
なわち湾曲方向と、モニタ画面上での内視鏡画像38の方
向とが一致するので、湾曲方向を感覚的にとらえ易いと
いう効果がある。

尚、内視鏡画像38の大きさは、任意に設定できる。

その他の構成，作用及び効果は第１または第２実施例
と同様である。

尚、本考案は上記各実施例に限定されず、例えば、駆
動手段はSMAに限らず、DCモータや超音波モータ等のモ
ータによってアングルワイヤを押し引きして湾曲部を湾
曲させる機構のものでも良い。

また、本考案は、内視鏡に限らず、湾曲部を有するカ
テーテル等にも適用することができる。

また、内視鏡画像表示用のモニタとは別の表示手段に
よって、設定された湾曲条件と実際の湾曲状態の表示を
行なっても良い。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、設定された湾曲
条件と実際の湾曲状態とが表示されるので、設定された
湾曲条件と比較しながら湾曲部の湾曲状態を容易に認識
でき、操作性が向上すると共に、可撓管の必要以上の湾
曲を防止できるので、可撓管が生体を傷付けることがな
く、安全性が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１実施例に係り、第１図
は内視鏡装置の構成を示す説明図、第２図は湾曲制御部
の構成を示すブロック図、第３図ないし第７図は本考案
の第２実施例に係り、第３図は内視鏡装置の全体を示す
説明図、第４図はモニタ画面を示す説明図、第５図はモ
ニタ画面上の湾曲情報表示部を示す説明図、第６図はコ
ントロールボックスの平面図、第７図は本実施例の変形
例におけるモニタ画面を示す説明図、第８図及び第９図
は本考案の第３実施例に係り、それぞれモニタ画面を示
す説明図である。 １……内視鏡 ２……挿入部 ３……湾曲部 ８……操作スイッチ 13……湾曲制御部 14……信号処理回路 15……表示制御部 18……CRT

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 平井 良憲 審判官 木下 幹雄 審判官 村本 佳史 (56)参考文献 特開 昭61−79439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−130034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−129811（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−88025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111832（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−106601（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】形状記憶合金を備えた湾曲部を有する可撓
   管に対して用いられ、前記形状記憶合金への通電加熱状
   態を制御することによって前記湾曲部の制御する可撓管
   の湾曲制御装置において、 前記形状記憶合金を備えた湾曲部の湾曲条件である湾曲
   方向及び湾曲量を設定する湾曲条件設定手段と、 前記形状記憶合金を備えた湾曲部の上記湾曲条件にかか
   る実際の湾曲状態を測定する湾曲状態測定手段と、 前記湾曲条件設定手段によって設定された湾曲条件と、
   前記湾曲状態測定手段によって測定された湾曲状態とを
   同時に視認可能に表示する表示手段と、 を具備することを特徴とする可撓管の湾曲制御装置。