JP2721673B2

JP2721673B2 - 管内自走式検査装置

Info

Publication number: JP2721673B2
Application number: JP63007953A
Authority: JP
Inventors: 英之安達; 康弘植田; 修一 ▲高▼山; 浩樹日比野; 勉山本; 芳雄宍戸; 博文宮永; 征治山口; 義安青木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH01185508A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、工業用管路または生体管路等の内部を自走
するようにした管内自走式検査装置に関する。

［従来の技術］特公昭51−15678号公報には、内視鏡挿入部の途中の
外周部分に弾性体からなる蛇腹を設け、この蛇腹の両端
側それぞれにバルーンを設けてなる自走装置が示されて
いる。この自走装置は後方のバルーンを脹らませて挿入
管路の内壁に押し付けて保持させたのち、弾性体からな
る蛇腹に加圧流体を送り込み、その長軸方向に伸長させ
て挿入部先端を前進させる。この後に前方のバルーンを
脹らませて挿入管路の内壁に押し付けて保持させる。さ
らに、この後に、後方のバルーンを収縮し、また、蛇腹
を元の状態に収縮することにより挿入部後方部分を引
き、前進させる。これを繰り返して内視鏡の挿入部を自
走させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記特公昭51−15678号公報に記載の
自走装置は、その自走させる場合、そのバルーンを脹ら
ましてこれを管腔の内壁面に押し当てて保持させる必要
がある。したがって、挿入しようとする管腔の内壁と、
そのバルーンの膨張したときの外径が適合しないと、円
滑な走行動作が行なわれないとともに走行不能になる場
合もある。したがって、挿入する管腔に適合したものを
その都度、選択して使用しなければ、確実かつ強力な自
走動作を期待できなかった。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その
目的とするところは、比較的簡単な構成でありながら、
挿入する管腔の径の差異に拘らずこれに適合して確実か
つ強力な自走力を発揮できる管内自走式検査装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するために本発明の管内自走式検査装
置は、内部に流体の給排を受けて長軸方向に伸縮する弾
性体からなるチューブと、このチューブの長軸方向の両
端側それぞれに設けられ加圧することにより径方向に膨
張する前部バルーンおよび後部バルーンと、上記チュー
ブと各バルーンにそれぞれ流体を給排する流体流路と、
この各流体管路を通じて上記チューブと各バルーンにそ
れぞれ流体の供給および排出を行なう流体制御手段とを
備え、前部バルーンおよび後部バルーンのそれぞれは膨
張したときに径の異なる複数のもの若しくは膨張したと
きの径を選択できるもので構成したものである。

［作用］しかして、前部バルーンおよび後部バルーンのそれぞ
れは膨張したときに径の異なる複数のもの若しくは膨張
したときの径を選択できるもので構成したから、挿入し
た管腔の内径に適合した径で膨張させることができ、自
走装置そのものをわざわざ交換使用する必要がない。し
たがって、管腔の内径に適合した膨張をさせることによ
り確実かつ強力な自走力を発揮させることができる。

［実施例］第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示すも
のである。第１図はこの管内自走装置を示す。すなわ
ち、可撓性のケーブル１の先端部分に複数の走行具A,B,
Cを取り付けて管内自走装置部２を構成してなり、上記
ケーブル１の基端側は図示しない外部装置に接続される
ようになっている。

上記管内自走装置部２におけるケーブル１は第１図で
示すようにその先端に内視鏡先端部４を取着して内視鏡
挿入部を構成している。この内視鏡先端部４には内視鏡
として必要な部材が設けられている。つまり、内視鏡先
端部４にはライトガイド５からの照明光を出射する配光
レンズ６等の照明手段、対物レンズ７や固体撮像素子８
からなる観察手段、必要な場合に設けられるチャンネル
口（図示しない。）等が組み込まれていて、直視型内視
鏡を構成している。また、ライトガイド５や、固体撮像
素子８からの信号線はそのケーブル１内を通じて上記外
部装置の光源装置や画像処理回路等に接続されている。

一方、ケーブル１の先端部分に設けられる複数の走行
具A,B,Cは、第１図で示すような構成でそれぞれ作られ
ている。すなわち、これはそれぞれ筒状に形成してなる
前側本体11と後側本体12を設け、この両本体11,12間に
は管路101のある程度の曲りには追従できる半剛性チュ
ーブ13を設けてなる。半剛性チューブ13はそれ自体が半
剛性となる硬さを有するか、または軟性チューブの内側
にステンレス線等を編組みしたブレードを被覆した薄平
板の帯状コイルを設けて圧力に耐えるように構成しても
良い（図示なし）。さらに、半剛性チューブ13の先端に
は接続管14が取着され、この接続管14は半剛性チューブ
13の先端部分とともに前側本体11の内面部に嵌合され、
止めねじ15により固定されている。半剛性チューブ13の
後端には別の接続管16が取着され、この接続管16は半剛
性チューブ13の後端部分とともに後側本体12の内面部に
嵌合されており、その接続管16の外周に装着したＯリン
グ17により気密的に維持しながら前後方向に摺動できる
ようになっている。

さらに、半剛性チューブ13の外周を覆うようにその前
側本体11と後側本体12との間には弾性体からなる進退駆
動用のチューブ20が架設されている。このチューブ20は
通常に伸びた状態では第１図で示すようにその全長にわ
たり等径な円筒状になっている。そして、このチューブ
20の先端部分は上記前側本体11の後端に形成した小径部
の外周に被嵌され、取着用リング21によって押え付けら
れている。このチューブ20の先端部分は取着用リング21
に巻き付けられ、さらに、このリング21の外周とばね受
け環22との間で挟み付けられている。また、チューブ20
の後端部分も上記同様に上記後側本体12の前端に形成し
た小径部の外周に被嵌され、取着用リング24によって押
え付けられている。さらに、このチューブ20の後端部分
は取着用リング24に巻き付けられ、さらに、取着用リン
グ24の外周とばね受け環25との間で挟み付けられてい
る。そこで、チューブ20の内面は半剛性チューブ13で覆
われるとともに前後両端は気密的に閉塞されるため、チ
ューブ20の内部は気密的な気腔26を形成している。この
気腔26には送気チューブ27が接続されている。

また、上記前後のばね受け環22,25の間にはコイル状
の圧縮スプリング28が介挿され、その前後のばね受け環
22,25を前後に押し広げるように付勢している。しかし
て、通常は、第１図で示すように、前側本体11と後側本
体12も前後に押し広げられてるとともに、進退駆動用の
チューブ20は全長にわたり等径な円筒状に伸びている。

また、この管内自走装置部２における前側本体11と後
側本体12の各外周部分には前部バルーン31と後部バルー
ン32が設けられている。この各バルーン31,32はそれぞ
れ第１のバルーン部31a,32aと第２のバルーン部31b,32b
とからなり、第１のバルーン部31a,32aの内側に第２の
バルーン部31b,32bを設けてある。この第１のバルーン
部31a,32aおよび第２のバルーン部31b,32bは、それぞれ
ゴム等の弾性材料によって膜状に形成されてなり、これ
らの一端縁は上記取着用リング21,24により上記チュー
ブ20とともに気密的に取着固定されている。また、第１
のバルーン部31a,32aの他端縁はその本体11,12にねじ止
め取着される固定リング33,34によって気密的に締結さ
れている。また、第２のバルーン部31b,32bの他端部は
本体11,12の外周部分に気密的に接続固定されている。
しかして、第１のバルーン部31a,32aと第２のバルーン
部31b,32bの内側にはその対応するそれぞれの前側本体1
1の外周部分と後側本体12の外周部分とで第１の密閉空
間35a,36aと第２の密閉空間35b,36bをそれぞれ独立して
形成している。この場合、第１の密閉空間35a,36aの内
部にこれを区分するように第２の密閉空間35,36bが区画
して形成されている。

そして、上記各密閉空間35a,36a,35b,36bにはそれぞ
れ送気チューブ37a,37b,38a,38bが独立的に連通接続さ
れている。つまり、各バルーン部31a,32a,31b,32bのそ
れぞれには独立的に気体が給排されるようになってい
る。

一方、上記管内自走装置部２におけるチューブ20の外
周は規制用弾性筒状部材40によって覆われている。この
規制用弾性筒状部材40の先端縁と後端縁はそれぞれ上記
チューブ20の端縁とともに取着用リング21,24によって
前側本体11と後側本体12に取着固定されている。また、
この規制用弾性筒状部材40は複数の繊維を束ねてこれを
１単位する複数の繊維素子41をたとえば平織にして筒状
に構成してなる。また、平織にするとき、第1a図で示す
ようにその各繊維素子41同士が交叉し、この各交叉点Ｐ
を結ぶ形が平行四辺形を形成し、いわば、リンク機構の
パンタグラフを構成する。また、その平行四辺形におけ
る対向する交点Ｐは第1a図で示すようにチューブ20の長
軸方向の一直線上に位置し、各繊維素子41はチューブ20
の長軸方向に対して鋭角の角度θをなす。そして、この
パンタグラフが長軸方向に縮むとき、径方向には逆に伸
びる。また、このパンタグラフが長軸方向に伸びると
き、径方向には逆に縮む。そして、この規制用弾性筒状
部材40はチューブ20の特に伸びを規制するようになって
いる。

この管内自走装置部２は第１図で示すようにケーブル
１に遊嵌されるが、その前側本体11は内視鏡先端部４に
密に被嵌し、複数の止めねじ42で固着している。なお、
第５図で示すようにＯリング43とこれを締め付ける締付
け環44とを用い、その締付け環44でＯリング43を締め付
けて潰し、このＯリング43をケーブル１の先端部分45に
押し付けて締着固定するようにしてもよい。

上記ケーブル１の基端側は外部装置に設けた巻取ドラ
ムに巻き取られるようになっている。この巻取ドラムは
ブレーキ付のモータによって回転駆動されるようになっ
ている。

また、ケーブル１の基端は光源装置部において固定さ
れ、このケーブル１によって案内されてきたライトガイ
ド５の入射端は照明光源手段に対して光学的に連結され
ている。この照明光源手段では制御部でその光量や点灯
タイミングなどの調節および操作を行なうことができる
ようになっている。また、外部装置には画像処理装置と
TVモニタ等が設けられている。この画像処理装置では、
ケーブル１内に通した信号ラインを通じて上記内視鏡先
端部４にある固体撮像素子８で得た撮像信号を受け、こ
れを画像信号に変換する。また、外部装置には録画用デ
ィスクやVCRなども設けられている。

さらに、上記外部装置には流体加圧ポンプ等を有して
なる流体加圧手段が設けられている。この流体加圧手段
はシーケンス制御パネル部で操作されるシーケンス制御
部、加圧制御部、加圧状態表示部、送気チューブ27,37
a,37b,38a,38bを通じての送気を切換える加圧管路切換
え部等を設けてなるものである。また、加圧管路切換え
部はサーボバルブなどを用いて構成する。

次に、上記管内自走式検査装置の作用を説明する。ま
ず、管路101内を前進させる場合の動作を説明する。こ
のときの管内自走装置部２における各走行具A,B,Cは同
じように作動するので、特に、最先端に位置する走行具
Ａを中心にして説明する。また、チューブ20とこの前後
の各バルーン31,32に送気チューブ27,37a,37b,38a,38b
を通じて気体を個別的に給排することにより前進する
が、このタイミングを示したのが第１表である。ここ
で、［１］は加圧収縮時、［０］は排気収縮時を表わ
す。

ただし、挿入して走行させようとする管路101の内径
Ｒが大きい第１図の場合には第１のバルーン部31a,32a
を使用する。つまり、送気チューブ37a,38aを通じて第
１のバルーン部31a,32aにのみ送気すれば、この第１の
バルーン部31a,32aが膨張し、膨張した各バルーン31,32
の外径が管腔101の内径Ｒ以上に大きくなるように膨張
し、その管腔101の内面に押し当り確実に保持される。
なお、この使用形態において第２のバルーン部31b,31b
には送気しても送気しなくてもよい。送気した場合には
第１図で示すように第１および第２のバルーン部31a,31
b,32a,32bのすべてが膨張する。送気しない場合には第
２のバルーン部31b,32bが第１のバルーン部31a,32a内で
収縮して潰されているだけのことである。一方、挿入し
て走行させようとする管路101の内径ｒが小さい第２図
で示す場合には第１のバルーン部31a,32aを使用せず
に、第２のバルーン部31b,32bを使用する。つまり、送
気チューブ37b,38bを通じて第２のバルーン部31b,32bに
のみ送気すれば、この第１のバルーン部31a,32aが膨張
し、膨張した各バルーン31,32の外径が管腔101の内径ｒ
に適合した大きさになるように膨張し、その管腔101の
内面に押し当り確実に保持される。なお、この使用形態
において第１のバルーン部31a,31aには送気しないの
で、第２図で示すように潰れるのみで、なんら作用しな
い。

そこで、管路101の内径R,rに合せてその使用するバル
ーン部31a,31b,32a,32bを選択して使用するとして以下
説明する。

まず、第１の動作の１段階として前部バルーン31が膨
張して後部バルーン32と進退駆動用のチューブ20が収縮
する。つまり、第１図において実線で示すように前部バ
ルーン31のみが膨張してこれが管路101の内面に押し当
り保持される。このとき後部バルーン32は収縮した状態
にあり、管路101の内面から離れている。また、進退駆
動用のチューブ20は加圧されていないので、第１図にお
いて実線で示すように直線的に伸びた状態にある。この
次に第２の段階に移る。この第２の段階では進退駆動用
のチューブ20の気腔26に加圧気体が送り込まれ、このチ
ューブ20は膨張しようとする。しかし、チューブ20の外
周には規制用弾性筒状部材40が被嵌しているため、その
単なる膨張は規制され、次のようにして収縮する。すな
わち、規制用弾性筒状部材40は複数の繊維を束ねてこれ
を１単位する複数の繊維素子41をたとえば平織にして筒
状に構成してなるが、この平織にすると、第1a図で示す
ようにその各繊維素子41同士が交叉し、この各交叉点Ｐ
を結ぶ形が平行四辺形を形成し、いわば、リンク機構の
パンタグラフを構成している。そして、このパンタグラ
フが長軸方向に縮むとき、径方向には逆に伸びる。ま
た、このパンタグラフが長軸方向に伸びるとき、径方向
には逆に縮む。そして、この規制用弾性筒状部材40はチ
ューブ20の特に伸びを規制するようになっている。しか
して、このチューブ20内の圧力を上げると、その繊維素
子41による力変換作用により半径方向にある程度膨張す
るものの長軸方向には大きな収縮力を出しながら収縮す
る。このため、この収縮力で後側本体12を引き第３図
（Ａ）で示す状態にさせる。つまり、後側本体12はバル
ーン32が第１図中一点鎖線で示す位置になるまで半剛性
チューブ13に摺動しながら一定量前進する。前側本体11
は膨張した前部バルーン31により停止したままである。
さらに、第３段階として前部バルーン31およびチューブ
20の加圧膨張に加えて後部バルーン32も膨張させること
によりこの後部バルーン32も管路101の内面に押し当て
て保持させる。つまり、第３図（Ｂ）で示す状態にす
る。ついで、この第３の段階での前部バルーン31のみを
収縮させる第４の段階に移行させる。つまり、この第４
の段階においては進退駆動用のチューブ20の気腔26から
気体を排気してその元の直線的な状態に戻すが、このと
きには圧縮スプリング28が弾性復元作用をして第３図
（Ｃ）で示す位置まで前側本体11を前進させる。そし
て、この前進に伴って前側本体11に連結された内視鏡先
端部４およびケーブル１も前進する。しかして、第３図
で示す距離Δｘ分だけ前進できる。これにより第１の動
作が完了し、ケーブル１を距離Δｘ分だけ前進させるこ
とができた。これと同じ動作である第２の動作、第３の
動作および第４の動作と順次繰り返すことにより距離Δ
ｘ分ずつ繰り返して前進させることができる。また、こ
のような動作はすべての走行具A,B,Cについて同期して
同じく行なわれるから、お互いに前進動作を損うことな
く、３倍の力で前進駆動できる。

一方、管路101内を後退させる場合の動作は、第２表
で示すようにその動作タイミングが逆になるだけで同じ
ように作用させることにより後退させることができる。

第６図は本発明の第２の実施例を示すものである。こ
の実施例は走行具A,B,Cの前部バルーン31,32における第
１のバルーン部31a,32aと第２のバルーン部31b,32bを前
後にずらして各対応する前側本体11と後側本体12に対し
てそれぞれ設けたものである。つまり、膨張時の径が異
なる２つの第１のバルーン部31a,32aと第２のバルーン
部31b,32bを隣接して配置し、走行させようとする管腔
の内径に適合した方を選択して使用する。

第７図は本発明の第３の実施例を示すものである。こ
の実施例は上記各実施例のように複数のバルーン部を設
けることなく、単体のバルーン部材でそれぞれの前部バ
ルーン31と後部バルーン32を構成する。そして、前部バ
ルーン31は後方端縁をスライダ71に取着し、このスライ
ダ71を前後に移動させることにより膨張時の外径を変え
得るようにした。また、後部バルーン32も同じくその前
方端縁をスライダ72に取着し、このスライダ72を前後に
移動させることにより膨張時の外径を変え得るようにし
たものである。

第８図は本発明の第４の実施例を示すものである。こ
の実施例は上記各実施例のように複数のバルーン部を設
けることなく、前部バルーン31と後部バルーン32を別の
ものと交換できるように着脱自在に取り付けたものであ
る。すなわち、前側本体11または後側本体12に対して各
バルーン31,32を取着した各支持部材81,82を着脱自在に
嵌着し、押えリング83で固定するようにした。そして、
管腔の内径に適合したものを選択してこれを装着使用す
る。

第９図および第10図は本発明の第５の実施例を示すも
のである。この実施例は前部バルーン31と後部バルーン
32の外周に、弾性リング体91を着脱交換できるように取
り付け、さらに、弾性リング体91の外周には所定間隔で
複数の突起92を設けてなる。そして、上記突起92の高さ
ｈが異なる複数種のものを用意しておく。

これを使用する場合にはその管腔の内径に適合した高
さｈの弾性リング体91を選択してこれを前部バルーン31
と後部バルーン32の外周に装着して使用するものであ
る。

なお、第11図のものは外部に露出するバルーンの外周
に溝95を形成し、すべり止めとしたものである。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されるもので
はない。たとえば上記チューブ20やバルーン31,32を加
圧後、吸引ポンプなど利用して強制的に吸引すれば、そ
の各段階の動作の進みを早くでき、走行速度を増大でき
る。

また、上記走行具A,B,Cのバルーン31,32に上記規制用
弾性筒状部材40と同じような機能をもつようにその構成
を組み込んでもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、前部バルーンお
よび後部バルーンのそれぞれは膨張したときに径の異な
る複数のもの若しくは膨張したときの径を選択できるも
ので構成したから、挿入した管腔の内径に適合した径で
膨張させることができ、自走装置そのものをわざわざ交
換使用する必要がない。したがって、管腔の内径に適合
した膨張をさせることにより確実かつ強力な自走力を発
揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図および第２図は管内自走装置部の側断面図、第1a図
は弾性筒状部材の規制作用の説明図、第３図（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）は走行動作を示す図、第４図は走行状態の
説明図、第５図は変形例を示すその管内自走装置部の側
断面図、第６図は本発明の第２の実施例を示す管内自走
装置部の側断面図、第７図は本発明の第３の実施例を示
す管内自走装置部の側断面図、第８図は本発明の第４の
実施例を示す管内自走装置部の側断面図、第９図は本発
明の第５の実施例を示すそのバルーン部分の正面図、第
10図は同じくその実施例の管内自走装置部の側面図、第
11図はバルーンの変形例を示す断面図である。 A,B,C……走行具、１……ケーブル、２……管内自走装
置部、11……前側本体、12……後側本体、20……進退駆
動用チューブ、27……送気チューブ、31a,31b,32a,32b
……バルーン、37a,37b,38a,38b……送気チューブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日比野浩樹東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山本勉東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者宍戸芳雄東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者宮永博文東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山口征治東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者青木義安東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献特開平１−115338（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−15678（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】観察手段を有して管内を検査する管内自走
式検査装置において、内部に流体の給排を受けて長軸方
向に伸縮する弾性体からなるチューブと、このチューブ
の長軸方向の両端側それぞれに設けられ加圧により径方
向に膨脹する前部バルーンおよび後部バルーンと、上記
チューブと各バルーンにそれぞれ流体を給排する流体管
路と、この各流体管路を通じて上記チューブと各バルー
ンにそれぞれ流体の供給および排出を行なう流体制御手
段とを備え、前部バルーンおよび後部バルーンのそれぞ
れは膨脹したときに径の異なる複数のもの若しくは膨脹
したときの径を選択できるもので構成したことを特徴と
する管内自走式検査装置。