JP3549434B2

JP3549434B2 - Electric curved endoscope

Info

Publication number: JP3549434B2
Application number: JP09379499A
Authority: JP
Inventors: 裕一池田; 均水野; 利昌河合; 俊成前田; 頼夫松井; 和彦荒井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000279376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動モータなどのアクチュエータで挿入部の湾曲管部を湾曲駆動するようにした電動湾曲式内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湾曲管部を湾曲する操作を術者が行う煩雑さを軽減し、湾曲操作の操作性を向上させることを目的として電動モータの駆動力で挿入部の湾曲管部を湾曲するようにした電動湾曲式内視鏡が提案されている。
【０００３】
一般に電動湾曲式内視鏡は挿入部内にアングルワイヤを配置し、前記アングルワイヤを掛けたプーリを電動モータにより回転駆動して前記アングルワイヤを牽引することにより湾曲管部を湾曲するようになっている。また、前記電動モータのシャフト部にロータリーエンコーダを取り付け、そのロータリーエンコーダの出力信号を基に湾曲角を検出し、所定の湾曲角度まで湾曲管部を湾曲するように電動モータの動作を制御するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の湾曲方式において湾曲管部が湾曲する角度は挿入部内に配置したアングルワイヤの牽引移動量により定まる。しかし、アングルワイヤは長尺な挿入部内に配置したコイルシース内に挿通されて湾曲管部の先端まで導かれており、牽引させられるときにはコイルシースの内面に摺接して移動するため、コイルシースより摩擦力を受ける。特に、コイルシースが曲がっていると、アングルワイヤはコイルシースの内面に強く当たって摺接するため、より大きな摩擦力を受ける。
【０００５】
一般に挿入部が曲がればコイルシースも曲がり、コイルシースの形状は挿入部の形状に伴って変化する。従って、内視鏡を使用するときには挿入部と共にコイルシースは種々複雑な形状に曲り、これに摺接するアングルワイヤが受ける摩擦力もその形状に応じて変化する。このようにアングルワイヤにはその摩擦力の変化に応じて逐次変化する張力が加わり、伸びの変化がある程度起きると共に、コイルシースとの位置関係も変わる。一方、そのアングルワイヤに加わる張力の反作用としてコイルシースには大きな圧縮力が加わり、実際には圧縮変形や歪みが、ある程度発生することは避けられない。また、挿入部に加わる外部からの負荷の程度によっても湾曲管部を湾曲する際において、アングルワイヤに加えるべき牽引力が変わり、アングルワイヤの張力や、コイルシースに対する摩擦力や圧縮力等も変動する。
【０００６】
以上の如く、湾曲管部を湾曲するとき、コイルシースからアングルワイヤに加わる摩擦力等が原因で、アングルワイヤによる湾曲操作量が減少し、本来の湾曲量に比べて湾曲量が少なくなる、いわゆるアングルダウン現象を起こす。
【０００７】
その結果、電動モータへの入力値に対しての出力値である湾曲管部の湾曲角が常には追従せず、挿入部の曲がり具合によって湾曲角が違ったものになるということがあった。
【０００８】
そこで、前述のように問題を解決するために、挿入部にアングルワイヤの変位量を検知するアングルワイヤ変位センサを設け、制御情報として活用したり、アングル操作手段にアングルワイヤの変位情報をフィードバックした電動湾曲式内視鏡を特願平１０−２３５５０３号として出願している。
【０００９】
しかしながら、特願平１０−２３５５０３号のものは、アングル操作手段によって湾曲管部を湾曲したときにアングルワイヤに張力が加わり、その張力がアングル操作によるものか、湾曲管部が物体に当たって外部から力によるものか把握することができない。また、湾曲管部を湾曲したとき、そのアングルワイヤの変位量によって湾曲管部の湾曲角度が判っても、湾曲管部が物体に当たって外部から力を受けた場合、その力覚を分別して検知することができない。
【００１０】
本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、挿入部の湾曲管部の湾曲角度及び湾曲管部にかかる外力を独立して検知し、湾曲管部の状態を正確に把握することができ、操作性に優れた電動湾曲式内視鏡を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、湾曲機構を備えた湾曲管部を有した挿入部と、前記挿入部内に挿通され、前記湾曲機構を湾曲操作するアングルワイヤと、前記アングルワイヤを牽引し、前記湾曲機構を操作して前記湾曲管部を湾曲させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する湾曲操作部とを備えた電動湾曲式内視鏡において、前記アングルワイヤの張力を検知する張力センサと、前記アングルワイヤの変位を検知する変位センサを備え、前記両センサからの情報によってアングルワイヤの張力とアングルワイヤの変位を検知し、検知したアングルワイヤの張力と、検知したアングルワイヤの変位に対応して予め設定されている挿入部の先端部が外力を受けていない状態における張力の差分を算出する手段を設け、前記湾曲管部を湾曲させたときに挿入部の先端部が外力を受けた場合、前記差分に応じた力量で前記湾曲操作部を作動させるように構成し、当該外力を受けたことを操作者に判らせるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２は、請求項１の前記張力センサと変位センサが、共に前記挿入部内部に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、アクチュエータによってアングルワイヤを牽引して湾曲管部を湾曲したとき、張力センサと変位センサの両センサからの情報によって湾曲操作によるものか、外力によるものかを分別して検知できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は電動湾曲式内視鏡の構成を概略的構成図であり、電子式の軟性内視鏡の挿入部１の手元側には操作部２が連結されている。前記挿入部１は細く長い可撓性を有する可撓管部１１と、この可撓管部１１の先端に接続された湾曲管部１２と、この湾曲管部１２の先端に接続された硬質の先端部１３によって構成されている。先端部１３には図２に示すように、ＣＣＤ等の固体撮像素子１４等が設けられている。
【００１５】
前記可撓管部１１は、図２で示すように、螺旋管１５にブレード管１６を被嵌し、この上に外皮１７を被覆して構成されている。前記螺旋管１５は帯状の金属板を螺旋状に巻いて円筒状に形成したものであり、また、前記ブレード管１６は多数の金属素線を編組して円筒状に形成したものである。
【００１６】
前記湾曲管部１２は、図２で示すように、挿入部１の長手軸方向に並べた複数の湾曲駒２１を有し、この隣接する湾曲駒２１同士をリベット状の軸ピン２２により回転自在に連接することにより全体的に湾曲自在な管状の湾曲管用芯材２３を構成し、この湾曲管用芯材２３の外周に筒状のブレード２４を被嵌し、この外周に外皮２５を被覆して構成されている。個々の湾曲駒２１は軸ピン２２を設ける位置によって湾曲する方向が定まるが、ここでは軸ピン２２を左右位置と上下位置に交互または適宜毎に配置して湾曲管用芯材２３を全体的に上下・左右方向に湾曲可能なものとしている。そして、前記湾曲管用芯材２３は後述するアングルワイヤ３５により牽引する向きに湾曲する湾曲機構３６を構成している。
【００１７】
また、最先端に位置する湾曲駒２１と最後端に位置する湾曲駒２１を除く他の湾曲駒２１の内面には上下・左右にそれぞれ配置したアングルワイヤ３５に対応した位置において、それぞれのアングルワイヤ３５を個別的に挿通して進退自在に案内するためのリング状のワイヤガイド３７がロー付け等により取着されている。最先端の湾曲駒または先端部１３の本体部材には各アングルワイヤ３５の先端がロー付け等によりそれぞれ固定されている。
そこで、各アングルワイヤ３５のいずれかを選択して、それを牽引すると、その選んだアングルワイヤ３５の向きに湾曲管部１２を湾曲することができる。
【００１８】
前記挿入部１の可撓管部１１と湾曲管部１２は金属製の接続管４１によって連結されている。可撓管部１１における螺旋管１５及びブレード管１６の積層先端部分が接続管４１の後端部内に嵌合し、ろう付け等により固定されている。また前記湾曲管部１２の湾曲管用芯材２３における最後に位置する湾曲駒２１の後端部は前記接続管４１の先端部外周に被嵌し、ろう付けまたはネジ止め等により固定されている。
【００１９】
湾曲管部１２のブレード２４及び外皮２５の後端側部分は最後端に位置する湾曲駒２１を越えて前記接続管４１の外周部分まで至り、その接続管４１の外周に被嵌してろう付け等により固定されている。可撓管部１１の外皮１７と湾曲管部１２の外皮２５は突き当てられ、その突き当てた両端部分にわたりその外周には糸４２を密に巻付けて締結し、その糸巻き部の外周に接着剤４３を塗布して突当て部を液密的に封止している。そして、このような可撓管部１１と湾曲管部１２の接続部分は通常、比較的硬質な領域の部分になっている。
【００２０】
各アングルワイヤ３５は前記可撓管部１１内においてそれぞれのガイドシースに個別的に挿通され、前記操作部２内に導かれている。このガイドシースとしては例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のコイル素線を密にコイル状に巻いて形成したコイルシース４５からなり、各コイルシース４５にはそれぞれのアングルワイヤ３５が個別的に挿通されている。コイルシース４５の先端は前記接続管４１の内面にろう付けして固定的に取着されている。コイルシース４５の後端側は挿入部１の可撓管部１１内にフリーな状態で配置され、他の内蔵物と共に操作部２内まで導かれている。
【００２１】
一方、図１で示すように、前記操作部２内には上・下の各アングルワイヤ３５を両端に連結したワイヤを巻装したプーリ４６ａと、左・右の各アングルワイヤ３５を両端に連結したワイヤを巻装したプーリ４６ｂが設置されている。前記プーリ４６ａ，４６ｂは電動モータ４７ａ，４７ｂにより正逆自在に回転させられる。電動モータ４７ａ，４７ｂは制御装置４８によって制御されるモータ駆動部４９により駆動させられる。そして、電動モータ４７ａ，４７ｂによりプーリ４６ａ，４６ｂを回転し、前記アングルワイヤ３５を介して湾曲管部１２を湾曲操作するアクチュエータを構成している。
【００２２】
前記アクチュエータの操作位置はアクチュエータ位置検出手段により検出される。ここでのアクチュエータ位置検出手段は前記電動モータ４７ａ，４７ｂのシャフト部に取り付けられているロータリーエンコーダ５１ａ，５１ｂによって構成され、ロータリーエンコーダ５１ａ，５１ｂの出力信号を基に前記湾曲機構３６の湾曲角を検出するようになっている。前記制御装置４８はそのアクチュエータ位置検出手段の位置検出信号を基にアクチュエータによる湾曲操作量を制御し、前記湾曲管部１２を所定の湾曲角度まで湾曲するようになっている。
【００２３】
すなわち、操作部２には湾曲操作部としてのジョイスティック５２が設けられている。このジョイスティック５２によって上下・左右の湾曲する向きを指定すると共にその湾曲操作量の指令を与える。上下・左右の湾曲する向きの指定と湾曲操作量の指令を行うことにより、上下方向ジョイスティックモータ５３ａ及び左右方向ジョイスティックモータ５３ｂが回転し、その回転角、つまり湾曲操作量はロータリエンコーダ５４ａ，５４ｂが検知し、このロータリエンコーダ５４ａ，５４ｂの検知信号は入力ドライバ５５を介して制御装置４８に入力される。
【００２４】
次に、前記湾曲管部１２の状態を検知する手段について説明する。
【００２５】
図１に示すように、挿入部１の先端部１３には各アングルワイヤ３５に対応して歪センサ等の張力センサ５６が固定され、この張力センサ５６にはアングルワイヤ３５の先端部が連結され、アングルワイヤ３５の張力を検知するようになっている。張力センサ５６の信号線５７は挿入部１を通じて操作部２内の張力センサアンプ５８、Ａ／Ｄ変換器５９を介して制御装置４８に接続されている。
【００２６】
さらに、可撓管部１１の先端部と湾曲管部１２の後端部との接続管４１の内側にはアングルワイヤ５３に対応して磁気誘導センサ、レーザ変位センサ等の変位センサ６０が固定され、アングルワイヤ３５の軸方向の変位量を検知するようになっている。変位センサ６０は、アングルワイヤ３５を挿通案内するコイルシース４５の部分に組み込んで構成されている。変位センサ６０のセンサーコイル６１の両端には信号線６２が導出され、この信号線６２は挿入部１を通じて操作部２内の変位センサアンプ６３、Ａ／Ｄ変換器６４を介して制御装置４８に接続されている。
【００２７】
次に、第１の実施形態の作用について説明すると、ジョイスティック５２を例えば上下方向に回動操作すると、ジョイスティックモータ５３ａが回転し、その回転はエンコーダ５４ａから入力ドライバ５５を介して指令が制御装置４８に入力される。すると、電動モータ４７ａはその回転方向にプーリ４６ａを回転し、アングルワイヤ３５を牽引して湾曲管部１２を目的の向きに湾曲する。このとき、電動モータ４７ａはサーボ制御される。
【００２８】
このとき、図３に示すように、湾曲管部１２に外力が加わっていない場合、張力センサ５６で測定した張力と、変位センサ６０で測定した変位の関係が曲線Ａのように示されるように変位に対して張力が上昇する。ところが、湾曲管部１２を湾曲して観察したり、処置中に、張力センサ５６で測定した張力と、変位センサ６０で測定した変位の関係がＢ点を測定すると、曲線Ａからの張力の差Ｃだけ湾曲管部１２に外力が加わっていることになる。
【００２９】
つまり、図１に示すように、挿入部１を体腔内ａに挿入し、湾曲管部１２を湾曲した場合、アングルワイヤ３５の変位量が変位センサ６０によって測定され、その測定結果は変位センサアンプ６３、Ａ／Ｄ変換器６４を介して制御装置４８に入力される。また、湾曲管部１２を湾曲したとき、先端部１３が体腔壁ｂに当たってさらに湾曲させた場合、あるいは体腔壁ｂから矢印ｃ方向の外力が加わった場合、張力センサ５６がその張力を測定し、その測定結果は張力センサアンプ５８、Ａ／Ｄ変換器５９を介して制御装置４８に入力される。そして、制御装置４８は曲線Ａからの張力の差Ｃを算出し、Ｃの大きさだけの力量をジョイスティック５２にフィードバックするように入力ドライバ５５を作動させる。従って、ジョイスティック５２を操作する操作者の手の感覚で挿入部１の先端部１３が外力を受けたことが判る。
【００３０】
前述した実施形態によれば、挿入部１内にアングルワイヤ３５の変位量を測定する変位センサ６０を設置したので、挿入部１の形状が変化しても、いわゆるアングルダウンを解消する制御を確実に行うことができる。また、アングルワイヤ３５の張力を測定する張力センサ５６を設置することによって湾曲管部１２を湾曲したときに先端部１３が体腔壁ｂ等に当たって外力ｃを受けたときに、その張力を張力センサ５６によって測定する。
【００３１】
そして、その張力の差Ｃを制御装置４８が算出し、張力差Ｃ分の大きさだけの力量をジョイスティック５２にフィードバックすることにより、ジョイスティック５２を操作する操作者の手の感覚で挿入部１の先端部１３が外力を受けたことが判るため、ジョイスティック５２によって湾曲管部１２の湾曲を戻したり、湾曲方向を変更するなどの操作を行うことができ、操作性を向上することができる。
【００３２】
しかし、本発明は、張力センサ５６によってアングルワイヤ３５の張力を測定し、その張力の差Ｃを制御装置４８が算出し、張力差Ｃ分の大きさだけの力量をジョイスティック５２にフィードバックすることに限定されるものではなく、例えば張力センサ５６の検知信号によって警報ランプを点灯したり、あるいは警報ブザーを作動させて先端部１３が外力を受けたことを報知するようにしてもよい。
【００３３】
なお、前記実施形態ではアングルワイヤ３５を牽引する駆動手段として電動モータ４７を用いているが、他のアクチュエータを利用するものであってもよい。
【００３４】
さらに、本発明は、医療用内視鏡に限定されるものではなく、工業用内視鏡にも適用できる。特に、管路等を探索する工業用内視鏡においては、挿入部の湾曲管部を湾曲したとき、その先端部が管壁等に当たっていることを知らずに、さらに湾曲を進めてアングルワイヤを切断させたり、湾曲管部や先端部を破損させてしまうことがあるが、張力センサを設けることにより、前述のような問題を解消できる。
【００３５】
前記実施の形態によれば、次のような構成が得られる。
【００３６】
（付記１）湾曲機構を備えた湾曲管部を有した挿入部と、前記挿入部内に挿通され、前記湾曲機構を湾曲操作するアングルワイヤと、前記アングルワイヤを牽引し、前記湾曲機構を操作して前記湾曲管部を湾曲させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する湾曲操作部とを備えた電動湾曲式内視鏡において、前記アングルワイヤの張力を検知する張力センサと、前記アングルワイヤの変位を検知する変位センサを備え、前記両センサからの情報によって前記湾曲管部の状態を検知する手段を設けたことを特徴とする電動湾曲式内視鏡。
【００３７】
（付記２）前記張力センサは、歪センサであることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００３８】
（付記３）前記変位センサは、電磁誘導センサまたはレーザ変位センサであることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００３９】
（付記４）前記張力センサは、各アングルワイヤに対応して挿入部の先端部に設けられ、この張力センサにアングルワイヤの先端部が連結されていることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００４０】
（付記５）前記変位センサは、各アングルワイヤに対応して挿入部の可撓管部の先端部に設けられ、この変位センサにアングルワイヤの中途部が挿通されていることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００４１】
（付記６）前記張力センサの測定結果は、制御装置を介して湾曲操作部にフィードバックされることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００４２】
（付記７）前記湾曲操作部は、ジョイスティックであることを特徴とする付記６記載の電動湾曲式内視鏡。
【００４３】
（付記８）前記張力センサの測定結果は、制御装置に入力され、制御装置は通常の湾曲時の張力との差を算出し、差分の力量をジョイスティックにフィードバックすることを特徴とする付記１記載の電動湾曲式内視鏡。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、挿入部の湾曲管部の湾曲角度及び湾曲管部にかかる外力を独立して検知することにより、湾曲管部の状態を正確に把握することができ、操作性に優れた電動湾曲式内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動湾曲式内視鏡の概略的構成図。
【図２】同実施形態の内視鏡の挿入部における可撓管部と湾曲管部の縦断面図。
【図３】同実施形態の作用説明図。
【符号の説明】
１…挿入部
２…操作部
１２…湾曲管部
１３…先端部
３５…アングルワイヤ
３６…湾曲機構
５２…ジョイスティック（入力手段）
５６…張力センサ
６０…変位センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric bending endoscope in which a bending tube section of an insertion section is driven to bend by an actuator such as an electric motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the bending tube section of the insertion section is bent by the driving force of an electric motor for the purpose of reducing the complexity of an operator performing the operation of bending the bending tube section and improving the operability of the bending operation. An electric bending endoscope has been proposed.
[0003]
In general, the electric bending endoscope arranges an angle wire in an insertion portion, and rotates the pulley on which the angle wire is hung by an electric motor to bend the bending tube portion by pulling the angle wire. I have. Further, a rotary encoder is attached to a shaft portion of the electric motor, a bending angle is detected based on an output signal of the rotary encoder, and an operation of the electric motor is controlled to bend the bending tube portion to a predetermined bending angle. It has become.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional bending method, the angle at which the bending tube is bent is determined by the amount of pulling movement of the angle wire disposed in the insertion portion. However, the angle wire is inserted into the coil sheath disposed in the long insertion portion and is guided to the tip of the curved tube portion.When the angle wire is pulled, the angle wire slides on the inner surface of the coil sheath and moves. receive. In particular, when the coil sheath is bent, the angle wire receives a greater frictional force because the angle wire strongly contacts the inner surface of the coil sheath and slides.
[0005]
Generally, if the insertion portion bends, the coil sheath also bends, and the shape of the coil sheath changes with the shape of the insertion portion. Therefore, when the endoscope is used, the coil sheath and the insertion portion bend into various complicated shapes, and the frictional force applied to the angle wire slidingly contacting the end also changes according to the shape. As described above, the tension that is gradually changed in accordance with the change in the frictional force is applied to the angle wire, the change in elongation occurs to some extent, and the positional relationship with the coil sheath also changes. On the other hand, a large compressive force is applied to the coil sheath as a reaction of the tension applied to the angle wire, and it is inevitable that a certain amount of compressive deformation or distortion actually occurs. Further, when the bending tube is bent, the traction force to be applied to the angle wire changes depending on the degree of external load applied to the insertion portion, and the tension of the angle wire, the frictional force and the compressive force against the coil sheath, and the like also change.
[0006]
As described above, when the bending tube portion is bent, a bending operation amount by the angle wire is reduced due to a frictional force or the like applied to the angle wire from the coil sheath, and the bending amount is smaller than the original bending amount. Cause a down phenomenon.
[0007]
As a result, the bending angle of the bending tube portion, which is the output value with respect to the input value to the electric motor, does not always follow, and the bending angle may be different depending on the degree of bending of the insertion portion.
[0008]
Therefore, in order to solve the problem as described above, an angle wire displacement sensor that detects the amount of displacement of the angle wire is provided at the insertion portion, and the angle wire displacement sensor is used as control information, or the angle wire displacement information is fed back to the angle operating means. An electric bending endoscope has been filed as Japanese Patent Application No. 10-235503.
[0009]
However, according to Japanese Patent Application No. 10-235503, tension is applied to the angle wire when the bending tube is bent by the angle operating means, and the tension is caused by the angle operation or the bending tube hits an object to apply an external force. I can't figure out if it's due to it. Also, when the bending tube is bent, even if the bending angle of the bending tube is known from the amount of displacement of the angle wire, when the bending tube hits an object and receives a force from the outside, the force sense is separately detected. I can't.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problem, and its purpose is to independently detect the bending angle of the bending tube portion of the insertion portion and the external force applied to the bending tube portion, and to detect the state of the bending tube portion. An object of the present invention is to provide an electric bending endoscope that can be accurately grasped and has excellent operability.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an insertion section having a bending tube section provided with a bending mechanism, an angle wire inserted into the insertion section and operating the bending mechanism to bend, and pulling the angle wire. An actuator that operates the bending mechanism to bend the bending tube portion, and a power bending endoscope including a bending operation unit that controls the actuator, wherein a tension sensor that detects a tension of the angle wire is provided. A displacement sensor for detecting the displacement of the angle wire, detecting the tension of the angle wire and the displacement of the angle wire based on information from both sensors, and responding to the detected tension of the angle wire and the detected displacement of the angle wire. to the means for calculating the difference between the tension provided in a state not receiving tip force of the insertion portion that has been set in advance, the indented When the distal end portion of the insertion portion is subjected to external force when brought into curved tube portion, and configured to actuate the bending operation portion with force corresponding to the difference, know the operator that has received the external force It is characterized in that it is configured to allow
[0012]
A second aspect is characterized in that the tension sensor and the displacement sensor of the first aspect are both arranged inside the insertion portion.
[0013]
According to the above configuration, when the bending wire is bent by pulling the angle wire by the actuator, it is possible to separately detect whether the bending operation or the external force is caused by the bending operation based on information from both the tension sensor and the displacement sensor.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a configuration of an electric bending endoscope, and an operation unit 2 is connected to a hand side of an insertion unit 1 of an electronic flexible endoscope. The insertion portion 1 has a thin and long flexible tube portion 11 having flexibility, a curved tube portion 12 connected to the distal end of the flexible tube portion 11, and a hard tube portion connected to the distal end of the curved tube portion 12. It is constituted by a tip portion 13. As shown in FIG. 2, a solid-state imaging device 14 such as a CCD is provided at the distal end portion 13.
[0015]
As shown in FIG. 2, the flexible tube portion 11 is configured by fitting a blade tube 16 to a spiral tube 15 and covering an outer skin 17 thereon. The spiral tube 15 is formed by spirally winding a band-shaped metal plate into a cylindrical shape, and the blade tube 16 is formed by braiding a number of metal wires into a cylindrical shape.
[0016]
As shown in FIG. 2, the bending tube portion 12 has a plurality of bending pieces 21 arranged in the longitudinal direction of the insertion portion 1, and the adjacent bending pieces 21 can be rotated by a rivet-shaped shaft pin 22. To form a tube member 23 for a curved tube that is entirely bendable by connecting to a cylindrical blade 24 on the outer periphery of the core member 23 for the curved tube, and cover the outer periphery with an outer skin 25. It is configured. The direction in which each bending piece 21 bends is determined by the position where the shaft pin 22 is provided. In this case, the shaft pins 22 are alternately arranged at the left and right positions and the up and down positions or as appropriate to move the bending tube core 23 up and down as a whole.・ It can be bent to the left and right. The bending tube core 23 constitutes a bending mechanism 36 that bends in a direction to be pulled by an angle wire 35 described later.
[0017]
On the inner surfaces of the bending pieces 21 except for the bending piece 21 positioned at the forefront and the bending piece 21 positioned at the rearmost end, the angle wires 35 are disposed at positions corresponding to the angle wires 35 arranged vertically and horizontally. A ring-shaped wire guide 37 is inserted by individual brazing or the like for individually inserting the guides 35 and guiding them freely forward and backward. The tip of each angle wire 35 is fixed to the leading end bending piece or the main body member of the tip 13 by brazing or the like.
Therefore, when one of the angle wires 35 is selected and pulled, the bending tube portion 12 can be bent in the direction of the selected angle wire 35.
[0018]
The flexible tube portion 11 and the curved tube portion 12 of the insertion section 1 are connected by a metal connection tube 41. The stacking distal end portion of the spiral tube 15 and the blade tube 16 in the flexible tube portion 11 is fitted into the rear end portion of the connection tube 41 and fixed by brazing or the like. The rear end of the bending piece 21 located at the end of the bending pipe core member 23 of the bending pipe part 12 is fitted over the outer periphery of the front end of the connection pipe 41, and is fixed by brazing or screwing.
[0019]
The rear end portions of the blade 24 and the outer skin 25 of the curved tube portion 12 reach the outer peripheral portion of the connection tube 41 beyond the bending piece 21 positioned at the rearmost end, and are fitted on the outer periphery of the connection tube 41 and brazed. And so on. The outer skin 17 of the flexible tube portion 11 and the outer skin 25 of the curved tube portion 12 are abutted, and the yarn 42 is tightly wound around the outer periphery of the abutted both end portions and fastened, and adheres to the outer periphery of the wound portion. The abutting portion is liquid-tightly sealed by applying an agent 43. The connection between the flexible tube 11 and the curved tube 12 is usually a relatively hard region.
[0020]
Each angle wire 35 is individually inserted into each guide sheath in the flexible tube section 11, and is guided into the operation section 2. The guide sheath includes, for example, a coil sheath 45 formed by densely winding a coil element made of stainless steel (SUS) in a coil shape, and each angle wire 35 is individually inserted into each coil sheath 45. . The distal end of the coil sheath 45 is fixedly attached to the inner surface of the connection tube 41 by brazing. The rear end side of the coil sheath 45 is disposed in the flexible tube portion 11 of the insertion portion 1 in a free state, and is guided to the operation portion 2 together with other internal components.
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 1, a pulley 46a wound with wires each having upper and lower angle wires 35 connected to both ends thereof, and left and right angle wires 35 connected to both ends inside the operation unit 2. A pulley 46b on which a wound wire is wound is provided. The pulleys 46a and 46b are rotated by electric motors 47a and 47b so as to be freely reversible. The electric motors 47 a and 47 b are driven by a motor drive unit 49 controlled by a control device 48. The electric motors 47a and 47b rotate the pulleys 46a and 46b to constitute an actuator that performs a bending operation on the bending tube section 12 via the angle wire 35.
[0022]
The operating position of the actuator is detected by an actuator position detecting means. The actuator position detecting means here is constituted by rotary encoders 51a and 51b attached to the shafts of the electric motors 47a and 47b, and detects the bending angle of the bending mechanism 36 based on the output signals of the rotary encoders 51a and 51b. Is to be detected. The control device 48 controls the amount of bending operation by the actuator based on the position detection signal of the actuator position detecting means, and bends the bending tube portion 12 to a predetermined bending angle.
[0023]
That is, the operation unit 2 is provided with the joystick 52 as a bending operation unit. The joystick 52 is used to specify the vertical and horizontal bending directions and give a command for the amount of bending operation. The vertical joystick motor 53a and the left / right joystick motor 53b are rotated by designating the vertical and horizontal bending directions and giving the bending operation amount, and the rotation angles, that is, the bending operation amounts, are determined by the rotary encoders 54a and 54b. The detection signals from the rotary encoders 54a and 54b are input to the control device 48 via the input driver 55.
[0024]
Next, a means for detecting the state of the curved tube section 12 will be described.
[0025]
As shown in FIG. 1, a tension sensor 56 such as a strain sensor is fixed to the distal end portion 13 of the insertion portion 1 corresponding to each angle wire 35, and the distal end portion of the angle wire 35 is connected to this tension sensor 56. , The tension of the angle wire 35 is detected. The signal line 57 of the tension sensor 56 is connected to the control device 48 via the tension sensor amplifier 58 in the operation unit 2 and the A / D converter 59 through the insertion unit 1.
[0026]
Further, a displacement sensor 60 such as a magnetic induction sensor or a laser displacement sensor is fixed inside the connection pipe 41 between the distal end portion of the flexible tube portion 11 and the rear end portion of the curved tube portion 12 so as to correspond to the angle wire 53. , The amount of displacement of the angle wire 35 in the axial direction is detected. The displacement sensor 60 is configured to be incorporated in a portion of the coil sheath 45 that guides the angle wire 35 through. A signal line 62 is led out from both ends of the sensor coil 61 of the displacement sensor 60, and the signal line 62 is connected to the control device 48 via the insertion unit 1 via the displacement sensor amplifier 63 in the operation unit 2 and the A / D converter 64. It is connected.
[0027]
Next, the operation of the first embodiment will be described. When the joystick 52 is turned, for example, in the vertical direction, the joystick motor 53a is rotated, and the rotation is transmitted from the encoder 54a via the input driver 55 to the control device 48. Is input to Then, the electric motor 47a rotates the pulley 46a in the rotation direction, pulls the angle wire 35, and bends the bending tube portion 12 in a desired direction. At this time, the electric motor 47a is servo-controlled.
[0028]
At this time, as shown in FIG. 3, when no external force is applied to the curved tube portion 12, the relationship between the tension measured by the tension sensor 56 and the displacement measured by the displacement sensor 60 is as shown by a curve A. Tension increases with displacement. However, if the relationship between the tension measured by the tension sensor 56 and the displacement measured by the displacement sensor 60 is measured at the point B during the observation of the curved tube section 12 being bent or during treatment, the difference between the tension from the curve A An external force is applied to the curved tube portion 12 by C.
[0029]
That is, as shown in FIG. 1, when the insertion portion 1 is inserted into the body cavity a and the bending tube portion 12 is bent, the displacement amount of the angle wire 35 is measured by the displacement sensor 60, and the measurement result is a displacement sensor amplifier. 63, input to the control device 48 via the A / D converter 64. Further, when the bending tube portion 12 is bent, when the distal end portion 13 is further bent by hitting the body cavity wall b, or when an external force in the direction of arrow c is applied from the body cavity wall b, the tension sensor 56 measures the tension, The measurement result is input to the controller 48 via the tension sensor amplifier 58 and the A / D converter 59. Then, the control device 48 calculates the difference C in tension from the curve A, and operates the input driver 55 so as to feed back the joystick 52 with a force amount corresponding to the magnitude of C. Therefore, it can be understood that the distal end portion 13 of the insertion section 1 has been subjected to an external force with the sense of the hand of the operator who operates the joystick 52.
[0030]
According to the above-described embodiment, since the displacement sensor 60 that measures the amount of displacement of the angle wire 35 is installed in the insertion section 1, even if the shape of the insertion section 1 changes, control for eliminating the so-called angle-down is ensured. Can be done. Further, when the distal end portion 13 hits the body cavity wall b or the like and receives an external force c when the bending tube portion 12 is bent by installing the tension sensor 56 that measures the tension of the angle wire 35, the tension sensor 56 detects the tension. Measured by
[0031]
Then, the controller 48 calculates the difference C in the tension, and feeds back the joystick 52 with the amount of force corresponding to the amount of the tension difference C, so that the insertion unit 1 can be operated with the sense of the hand of the operator operating the joystick 52. Since it is known that the distal end portion 13 has received an external force, it is possible to perform operations such as returning the bending of the bending tube portion 12 or changing the bending direction by using the joystick 52, thereby improving operability.
[0032]
However, in the present invention, the tension sensor 56 measures the tension of the angle wire 35, the controller 48 calculates the difference C in the tension, and feeds back the joystick 52 with a force amount corresponding to the tension difference C. The present invention is not limited to this. For example, an alarm lamp may be turned on by a detection signal of the tension sensor 56, or an alarm buzzer may be activated to notify that the distal end portion 13 has received an external force.
[0033]
In the above-described embodiment, the electric motor 47 is used as the driving means for pulling the angle wire 35, but another actuator may be used.
[0034]
Further, the present invention is not limited to medical endoscopes, but can be applied to industrial endoscopes. In particular, in the case of an industrial endoscope for searching for a conduit or the like, when the curved tube portion of the insertion portion is curved, the angle wire is further cut and the angle wire is cut without knowing that the distal end portion is in contact with the tube wall or the like. However, the provision of the tension sensor can solve the above-mentioned problems.
[0035]
According to the embodiment, the following configuration is obtained.
[0036]
(Supplementary Note 1) An insertion section having a bending tube section provided with a bending mechanism, an angle wire inserted through the insertion section to operate the bending mechanism, and pulling the angle wire to operate the bending mechanism. An electric bending endoscope including an actuator that bends the bending tube section and a bending operation section that controls the actuator, wherein a tension sensor that detects a tension of the angle wire and a displacement of the angle wire that are detected. An electric bending endoscope, comprising: a displacement sensor for detecting the state of the bending tube section based on information from both sensors.
[0037]
(Supplementary note 2) The electric bending endoscope according to supplementary note 1, wherein the tension sensor is a strain sensor.
[0038]
(Supplementary note 3) The electric bending endoscope according to supplementary note 1, wherein the displacement sensor is an electromagnetic induction sensor or a laser displacement sensor.
[0039]
(Supplementary Note 4) The electric bending according to Supplementary Note 1, wherein the tension sensor is provided at a distal end of the insertion portion corresponding to each angle wire, and the distal end of the angle wire is connected to the tension sensor. Type endoscope.
[0040]
(Supplementary Note 5) The displacement sensor is provided at a distal end of a flexible tube portion of an insertion portion corresponding to each angle wire, and a midway portion of the angle wire is inserted into the displacement sensor. 2. The electric bending endoscope according to 1.
[0041]
(Supplementary note 6) The electric bending endoscope according to supplementary note 1, wherein a measurement result of the tension sensor is fed back to a bending operation unit via a control device.
[0042]
(Supplementary Note 7) The electric bending endoscope according to Supplementary Note 6, wherein the bending operation unit is a joystick.
[0043]
(Supplementary note 8) The supplementary note 1, wherein the measurement result of the tension sensor is input to a control device, and the control device calculates a difference from a normal bending tension and feeds back a difference force to a joystick. Electric bending endoscope.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by independently detecting the bending angle of the bending tube portion of the insertion portion and the external force applied to the bending tube portion, it is possible to accurately grasp the state of the bending tube portion, An electric bending endoscope with excellent operability can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric bending endoscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a flexible tube portion and a curved tube portion in the insertion section of the endoscope according to the embodiment.
FIG. 3 is an operation explanatory view of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insert part 2 ... Operation part 12 ... Bending tube part 13 ... Tip part 35 ... Angle wire 36 ... Bending mechanism 52 ... Joystick (input means)
56: tension sensor 60: displacement sensor

Claims

An insertion portion having a bending tube portion provided with a bending mechanism, an angle wire inserted into the insertion portion and operating the bending mechanism to bend, and pulling the angle wire, operating the bending mechanism and operating the bending tube In an electric bending endoscope including an actuator that bends a section and a bending operation section that controls the actuator,
A tension sensor that detects a tension of the angle wire, and a displacement sensor that detects a displacement of the angle wire,
The tension of the angle wire and the displacement of the angle wire are detected by the information from the two sensors, and the tip of the insertion portion set in advance corresponding to the detected tension of the angle wire and the detected displacement of the angle wire has an external force. A means for calculating a difference in tension in a state in which no tension is applied,
If the distal end portion of the insertion portion receives an external force when bending the bending tube portion, the bending operation portion is configured to be operated with a force amount corresponding to the difference, and the operator is notified that the external force has been received. An electric bending type endoscope, characterized in that the endoscope is configured to be understood by a user.

The electric bending endoscope according to claim 1, wherein both the tension sensor and the displacement sensor are arranged inside the insertion portion.