JP3722783B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、視野観察や処置等の必要に応じて移動体の突出し高さを変更できるとともに、先端部本体から移動体を取り外せるようにした内視鏡装置を提供することにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする手段】
本発明は、挿入部の先端部に着脱可能に設けられ、前記先端部の先端部本体よりなる振動体に対して摩擦力で保持され、前後方向へ移動可能で前記先端部からの突出し高さを変更できる移動体と、
前記振動体に一端が固定され、前記前後方向の振動を発生する振動発生体と、
前記振動発生体に振動を発生させる振動制御手段と、
を具備し、前記振動制御手段により、前記振動発生体から発生する振動を制御して前記移動体を前後方向へ移動させるようにしたことを特徴とする内視鏡装置である。
【０００４】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
図１ないし図７を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
【０００５】
（構成）
図１は第１の実施形態に係わるアクチュエータを組み込んだ内視鏡１の例を示す。内視鏡１は挿入部２と操作部３を備える。挿入部２はその先端側から順に先端部４、湾曲部５、及び軟性部６を配置し、これらを連結して構成されている。操作部３にはユニバーサルコード７が接続されている。
【０００６】
前記先端部４の先端部本体８は等径であり、この等径な周側面部分には、円筒状のフード９が嵌合して摩擦力で固定されている。フード９の先端側部分は透明樹脂からなる透明部材１０とし、このフード９の後端側部分は前記先端部本体８に対して摩擦力で固定され、かつスライド可能な金属などから成る摺動部材１１としてある。透明部材１０と摺動部材１１は一体的に取り付いて円筒状のフード９を形成している。
【０００７】
先端部本体８には前記フード９を移動させるアクチュエータが組み込まれている。つまり、アクチュエータは軸方向に振動させることのできる圧電（電歪）素子１２を有し、この圧電素子１２は先端部本体８の内部に形成した穴８ａ内に配置され、圧電素子１２の一端はその穴８ａの底壁に一端を固着することにより、その先端部本体８に片持ち梁状態で支持されている。この収納用の穴８ａは圧電素子１２の伸縮作用を妨げない範囲で極力小径に形成されている。そして、前記圧電素子１２は振動発生体を構成し、振動体としての前記先端部本体８を振動させるようになっている。
【０００８】
前記圧電素子１２は電圧を印加することにより、その軸方向の長さが変わる振動発生体を構成している。圧電素子１２は電圧を印加すると変形する圧電層を、電極層を間にして多数積層した積層型のものの方が大きな変位を出せるので単層型のものよりも望ましいが、耐久性を考え合わせればどちらの形式でもよい。圧電層としては例えばチタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛、磁器等のセラミックス要素に電極層を形成して、電極層を通じて電圧を印加する。ここでの圧電素子はいわゆる電歪素子を含む。
【０００９】
前記圧電素子１２の非固定端（自由端）にはリード線を含むケーブル１３が接続されている。ケーブル１３は、挿入部２、操作部３、及びユニバーサルコード７の各内部を通って内視鏡１の外部に設置される制御装置（振動制御手段を含む）１４に接続されている。
【００１０】
前記操作部３には制御装置１４に動作指令を与える操作スイッチ１５が設けられている。操作スイッチ１５から導かれるケーブル１６はユニバーサルコード７内を通って前記制御装置１４に接続されている。制御装置１４はそれ単体の装置であってもよいし、内視鏡用光源装置などの他の装置内に組み込まれるものでもよい。
【００１１】
一方、前記先端部４においてその先端部本体８には前記圧電素子１２以外にもライトガイド１７や図示していないが観察機能部材などの内蔵物が設けられる点は一般的な内視鏡と同様である。
【００１２】
挿入部２の湾曲部５は複数の節輪を回転可能に連結して成る。先端部本体８に取り付けた第１節輪１８とそれに連結した第２節輪１９との連結部２０（通常はピンとこれを嵌め込む孔から成るが他の連結機構でもよい。）はその挿入部２の少なくとも軸方向に若干の遊び（ガタ）を有する。そして、この遊びによって内視鏡１の手元側部材、例えば操作部３の支持体に対して、振動の伝達を遮断する振動吸収機構を構成している。また振動吸収機構３４はこの連結部２０だけでもよいが、この他にも後述する軟性の被覆管２１、さらには前記連結部２０より手元側に位置する湾曲部５や軟性部６でも構成する。
【００１３】
前記節輪１８，１９を含む各節輪の外周側は可撓性を有する軟性の被覆管２１を設け、この被覆管２１の一端は先端部本体８に対して、被覆管２１の他端は前記軟性管６の先端に対して取り付けられている。
【００１４】
次に、前記フード９を移動させるアクチュエータの構造をより具体的に説明する。まず、フード９の形状を図２に示す。図２（ａ）はフード９を後方から見た図であり、図２（ｂ）はフード９を側方から見た図である。フード９の摺動部材１１にはいくつかのスリット２２が設けられている。各スリット２２はフード９の軸方向に沿った切欠き溝であり、２つのスリット２２が組となって配置されている。その各２つのスリット２２の間で区切られたところの一部分、例えば後端部分には爪部２３があり、この爪部２３はフード９の内方に向かって少し突出している（図１も参照）。爪部２３の内径は先端部本体８の外径より若干小さくしている。このため、爪部２３の周辺部分はスリット２２によって外側へ弾性的に変形して若干膨らみながら、適度な摩擦力で先端部本体８に対してスライド可能に接触して先端部本体８に保持固定される。つまり、フード９は先端部本体８を振動体としてその振動体に摩擦で保持される移動体を構成する。
【００１５】
この実施形態では図３に示すように、先端部４の先端部本体８には送気水管路２４に通じるノズル２５が設けられ、ノズル２５はその開口部２６を対物レンズ２７に向けて形成されている。このノズル２５は弾性を有する材料から成り、図３の破線で示すようにその開口部２６を強制的に広げることができるようになっている。開口部２６を強制的に広げることができるので、そのノズル２５内の洗浄は容易である。
【００１６】
さて、このように構成された内視鏡１は検査前後においてハンガー２８によって、図４のように保持されている。ハンガー２８は操作部３を摩擦力で係着する孔または溝からなる第１の保持部２９の他に先端部４を上向きにして挿入部２を摩擦力で係着する孔または溝からなる第２の保持部３０を設けている。このハンガー２８を用いれば、挿入部２の先端部４が上方を向いて保持されるので、前記フード９の着脱作業がしやすい。また、先端部４が上を向いていることで、図３に示すような送気水管路２４やノズル２５内に水分などが残って、その折出物などで、ノズル２５等が詰まってくることがない。
【００１７】
なお、保持部２９，３０の保持手段としては孔または溝に差し込んで摩擦力で係着する他、クリップで挟む方式でもよいし、挿入部２の湾曲部５をバーに掛ける方式でもよい。
【００１８】
（作用）
内視鏡１の先端部４に設けたフード９の位置を調節する場合、次のような手順で行う。操作部３のスイッチ１５を操作することで、圧電素子１２に駆動電圧を印加し、その圧電素子１２を振動させる。
【００１９】
圧電素子１２を軸方向に振動させるためにその圧電素子１２の両端にかける電圧の波形は図５に示す通りである。図５（ａ）で示す波形は始めに急速に電圧を高め、その後、ゆっくりと電圧を下げるパターンの繰り返しである。つまり圧電素子１２を始めに急速に軸方向に伸ばした後、ゆっくり縮めるパターンである。また、図５（ｂ）で示す波形は始めゆっくり電圧を高め、その後、急速に電圧を下げるパターンの繰り返しである。つまり圧電素子１２を始めにゆっくり軸方向に伸ばした後、急速に縮めるパターンである。
【００２０】
さて、これら２つの波形で圧電素子１２を伸縮させた時の、アクチュエータとしての構成と作用を図６で模式的に説明する。前記圧電素子１２がここでの振動発生体３１に相当する。前記先端部本体８は振動体３２に相当する。振動発生体３１の一端は振動体３２に固定されている。前記フード９がここでの移動体３３に相当する。移動体３３は振動体３２に対して摩擦力により係着し、通常はその位置に保持されている。振動吸収機構３４は連結部２０及び軟性管２１、さらには連結部２０より手元側に位置する湾曲部５や軟性部６が相当する。振動吸収機構３４は振動体３２に取り付けられている。支持体３５は操作部３に相当する。この支持体３５は前記振動吸収機構３４を介して振動体３２を支持している。
【００２１】
図６（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）での波形を通電した場合の動作の行程を示すものである。図６（ａ）は振動発生体３１が縮んだ待機の状態である。
【００２２】
図６（ｂ）はその振動発生体３１が通電開始によって急速に伸びた瞬間の状態である。振動発生体３１は左側がさらに左へ移動する（伸びる）とともに、その振動発生体３１自体がそこにとどまろうとする慣性力によって、振動発生体３１の右側も少し右に移動する。その結果、振動体３２も少し右側へ瞬間的に移動する。この振動体３２の瞬間的移動は振動吸収機構３４が瞬時に吸収するので、支持体３５にはほとんど影響を与えない。また、振動体３２の移動が急速なために、その振動体３２に静止摩擦力で保持されていた移動体３３は、その移動体３３が、そこのところにとどまろうとする慣性力により、振動体３２に対してスリップが生じ、振動体３２に対する移動体３３の相対的な位置が変わる。
【００２３】
ついで、図６（ｃ）にあるように、振動発生体３１はゆっくり縮み、移動体３３は振動体３２に摩擦力で保持されたまま、図６（ｂ）から図６（ｃ）の位置にゆっくりと振動体３２と一緒に移動する。こうして振動体３２は元の収縮した状態に戻っているが、移動体３３は振動体３２に対して左側へ若干移動したことになる。
【００２４】
そして、前記波形サイクルの駆動信号を継続的に印加し、その動作を繰り返すと、移動体３３は振動体３２に対してどんどん左側へ移動する。
【００２５】
同様に図５（ｂ）で示す波形で振動発生体３１を駆動すると、前述した動作から類推される如く、その振動発生体３１は振動体３２に対して右側へ移動する。
【００２６】
次に、以上の動作を前記内視鏡１の関連で述べる。操作スイッチ１５は例えば図１で示すようにシーソー型スイッチ形式になっており、その前方の山を押せば図５（ｂ）の波形で圧電素子１２（振動発生体３１）を駆動し、摺動部材１１を備えたフード９を徐々に前方に移動させることができる。また操作スイッチ１５の後方の山を押せば、図５（ａ）の波形で圧電素子１２を駆動し、摺動部材１１を備えたフード９を徐々に後方へ移動させることができる。
【００２７】
前記フード９を、例えば生体壁に押しつけて、生体壁とある距離を保ちながら観察・処置をする場合、フード９の先端を先端部本体８の先端よりかなり突出させる必要がある。この場合、図７に示すようにモニター画面３６において視野内に破線の如く、フード先端３７が見え、その周囲の視野が遮られる。フード９の先端部分は透明部材１０なので、その透明部材１０を通しても見えるには見える。それだと視野周辺部の像が多少ゆがんだり、不鮮明になったりする。
【００２８】
そこで、本実施形態のようにフード９を移動することができると、必要なときにのみ、フード９を前方へ突き出し、それ以外のときはフード９を引っ込めて退避させて視野を妨げないようにすることができる。
【００２９】
また、先端部本体８の中にある圧電素子１２で先端部本体８を介して外部のフード９を移動させる構造であるため、フード９の周辺の構造はきわめてシンプルなものとなる。また、フード９を外してしまえば先端部本体８の表面の洗浄性、消毒性は通常の内視鏡１と特に変わらない。フード９の着脱も摩擦力のみなので、作業が容易である。フード９はディスポ、セミディスポでもリユースでもよい。また、様々な種類のフード９が共通の内視鏡１に着脱できるようになってもよい。
【００３０】
（効果）
前記フード９を先端部本体８に対し移動させるのに、圧電素子１２は先端部本体８内を移動することなく、フード９は外装体である先端部本体８を介して移動するので、先端部本体８内の圧電素子１２の周辺は単に圧電素子１２が入る孔があいているだけで済む。従って、スペースを有効に使え、先端部本体８の小型化が可能である。また、圧電素子１２は移動しないので、繰り返し駆動させてもリード線に曲げや引張りの負荷がかからない。
【００３１】
図６で、仮に振動吸収機構３４のところに振動発生体３１をもってきても図５（ａ），（ｂ）の波形パターンによる振動発生体３１の駆動で振動発生体３１を振動体３２に対して移動させることができる。しかし、図１で示す内視鏡１に適用する場合、その圧電素子１２（振動発生体３１）で先端部本体８と操作部３をつなぐのは軟性部６の可撓性を損なうので、望ましくない。従って、図６で示すような構成が必要となる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図８を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。
（構成）
この第２の実施形態は前記アクチュエータ構造を発展させた例である。ここでは図６で説明したアクチュエータ構造に対し、振動発生体３１の一端に（振動体３２とは反対側に）慣性体４８を取り付けたものである。
【００３３】
（作用）
このアクチュエータの構造では、振動発生体３１の一端に慣性体４８が付いているので、その慣性力が振動発生体３１自体の慣性力に加わり、振動発生体３１の伸縮で振動体３２を振動させる力が増し、振動体３２をさらに大きく振動させられるので、移動体３３をより大きく移動させられる。慣性体４８は同じサイズなら比重の重い部材が望ましい。
【００３４】
（効果）
この構成によれば、部材は一つ増え、構成は少し複雑化、大型化するが、移動体３３をより大きく移動できる利点がある。
【００３５】
＜第３実施形態＞
図９を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
（構成）
この実施形態は前述した第１の実施形態の変形例であり、前述した第２の実施形態のアクチュエータをその内視鏡１に適用した例である。つまり、これは圧電素子１２の後端を先端部本体８に固定し、圧電素子１２の先端には慣性体４８を取り付けている。それらを収納する孔５１は先端部本体８の先端に開口し、その先端開口部には蓋５２が水密的に付けられている。
【００３６】
前記フード９は筒状の摺動部材１１の先端に透明で軟質のチューブ５３を同軸的に取り付けて筒状に構成されている。また、先端部本体８の外周面には前後それぞれに凸部５４が設けられ、この凸部５４はフード９の前後に移動する範囲を規制するストッパとして機能し、生体内でフード９が抜けないようにしている。ただし、フード９を着脱するときは、力をかければ摺動部材１１が凸部５４を乗り越えられる。
【００３７】
（作用）
第２の実施形態で説明した内容を応用すると、フード９を第１の実施形態よりも大きく動かせる。チューブ５３は軟質なので、突出時において生体壁にある強さ以上の強さで当たると、潰れるので、ユーザーがどの程度の強さで生体壁に当てているかが認識でき、安全性が高くなる。先端部本体８の孔５１は先端から開いているので、圧電素子１２の組み付けがやりやすく、また、修理をするときも、蓋５２を外して先端から作業できるので、先端部本体８を湾曲部５から取り外すなどの大変な作業をしなくてよい。
【００３８】
（効果）
この実施形態によれば、駆動力を高め、フード９を大きく動かせるとともに、患者に対するダメージを緩和することができる。
【００３９】
＜第４実施形態＞
図１０を用いて本発明の第４の実施形態を説明する。
（構成）
この実施形態は前述した第１実施形態の変形例である。これは先端部本体８を本体前部８ｂと本体後部８ｃに分割し、それらを軟質部材５５で接合してある。軟質部材５５は例えばゴム系樹脂や軟質接着剤等である。本体前部８ｂと本体後部８ｃは軟質部材５５が伸縮できる範囲において互いに軸方向にスライド可能である。圧電素子１２はその本体前部８ｂに一端を取着することにより、片持ち梁式に取り付けられている。
【００４０】
前記フード９は透明な筒状の硬質樹脂部材５６を備え、第１実施形態での透明部材１０と摺動部材１１を兼ねる。硬質樹脂部材５５にはシール部材５７が取り付き、その一部で硬質樹脂部材５６と本体前部８ｂとを気密的にシールしている。
【００４１】
（作用）
先端部本体８の本体前部８ｂは図６での振動体３２に相当し、先端部本体８の本体後部８ｃ及びそれより手元側の部材は支持体３５に相当するようになる。また軟質部材５５は振動吸収機構３４に相当する。先端部本体８の全体及び第１節輪１８が振動体３２に相当していた形式のものよりも、本体前部８ｂはかなり質量が小さくなるので、圧電素子１２の慣性力が強く働くようになり、大きく振動させられるので、硬質樹脂部材５６を大きく動かせる。
【００４２】
前記シール部材５７が硬質樹脂部材５６と先端部本体８とを気密的にシールすることで、硬質樹脂部材５６を突出させて生体壁を吸引管路（図示してない）によって吸引する場合（処置時等）において、硬質樹脂部材５６と先端部本体８との間から流体等がリークすることがない。
【００４３】
（効果）
本実施形態によれば、前述した第１の実施形態よりもフード９を大きく強力に移動させることができる。つまり、駆動力を高めることができる。
【００４４】
＜第５実施形態＞
図１１を用いて本発明の第５の実施形態を説明する。
（構成）
この実施形態における内視鏡の先端部４はその先端部本体８に非移動式のフード６１が固定（着脱自在ではあるが）されている。このフード６１と先端部８の間には移動リング６２が、第１の実施形態におけるフード９の場合と同様に先端部本体８に嵌合している。つまり、摩擦力で保持されている。移動リング６２の先端側の外周でフード６１の先端よりも前方には複数の弾性リング６３が嵌められている。各弾性リング６３は自然状態における内径よりもかなり強制的に広げた状態で移動リング６２の外周面に嵌められてある。先端部本体８内には第１実施形態と同様に圧電素子１２が取り付けてある。その他は前述した第１の実施形態のものと同様に構成されている。
【００４５】
（作用）
この内視鏡１を使用して例えば食道静脈瘤の処置の一つとして、図１１（ａ）のように移動リング６２を静脈瘤６５の周辺に当て、吸引管路６６より吸引して、その静脈瘤６５を盛り上げておく。次に圧電素子１２を駆動させて移動リング６２を後方に少し移動する。すると、図１１（ｂ）のように、最前方の弾性リング６３が移動リング６２から外れて静脈瘤６５の根元において縮み（自然状態に近く戻る）、そして静脈瘤６５の根元を絞ったような形で装着される。こうすることで、この後、静脈瘤６５は血流の流れが無くなるので、壊死する。
【００４６】
弾性リング６３は複数個あるので、連続して複数の処置ができる。従来は移動リング６２を動かすのに、内視鏡の外付けのワイヤを駆動させていたが、それでは挿入部２が太くなったり、挿入部２の操作（把棒、押し引き、捻りなど）がしずらい。
【００４７】
（効果）
本実施形態によれば、内視鏡の挿入部２を太くせず、操作も良好にできる状態で、例えば食道静脈瘤の治療（食道静脈瘤結さつ術）ができる。
【００４８】
尚、これまで述べてきた振動発生体は全て圧電素子であったが、磁歪素子でもよく、その他、振動を発生できるものであれば何でもよい。
［付記］
（１）振動発生体と、
前記振動発生体の振動を制御する振動制御手段と、
前記振動発生体に一端部を固定した振動体と、
前記振動体の他端部に固定した振動吸収機構と、
前記振動体に摩擦で保持した移動体と、
前記振動吸収機構を介して前記振動体を支持する支持体とを具備し、
前記振動制御手段により、前記振動発生体から発生する振動を制御して、前記移動体を前記振動体に対して振動方向へ移動させるようにしたことを特徴とするアクチュエータ。
【００４９】
（２）前記（１）において、振動発生体の他端に慣性体を固定した。
（３）前記（１）において、振動発生体は圧電素子である。
（４）前記（１）において、振動発生体は振動体の内部で振動体に固定した。
（５）前記（１）において、振動体は内視鏡先端の硬質部材で、支持体は内視鏡操作部で、それらの間の挿入部に振動吸収機構を設けた。
（６）前記（５）において、移動体は先端フードである。
（７）前記（６）において、先端硬質部材にはフードの移動量を規制するストッパを設けた。
（８）前記（６）において、フードは前方へ突出時には視野内に入り、後方へ後退時には視野外になるようにした。
（９）前記（５）において、移動体はレンズ系部材である。
（１０）前記（１）において、内視鏡先端の硬質部材を複数に分割し、その一つを振動体として移動体を摩擦保持し、他の硬質部材を支持体の一部とし、それら硬質部材を振動吸収機構を介して接合した。
（１１）前記（１）において、振動体に異なる振動方向の複数の振動発生体を固定した。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡の先端部に対し移動体を移動できるようにしたため、内視鏡の視野観察や処置等の必要に応じて移動体の突出し高さを変更できる。また、内視鏡の先端部本体に対し移動体が着脱できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るアクチュエータを組み込んだ内視鏡の概略的な構成の説明図。
【図２】（ａ）は前記内視鏡のフードを背面図、（ｂ）は前記フードを側面図。
【図３】前記内視鏡の先端部の細線端部分の断面図。
【図４】前記内視鏡を保持したハンガーの説明図。
【図５】（ａ）（ｂ）はいずれも前記アクチュエータに印加する駆動信号の波形図。
【図６】前記アクチュエータの圧電素子に駆動信号を通電したときの動きの過程を模式的に示す説明図。
【図７】前記内視鏡の視野を表示するモニター画面の状態を示す説明図。
【図８】第２の実施形態のアクチュエータ構造の説明図。
【図９】第３の実施形態のアクチュエータを適用した内視鏡の先端部の要部断面図。
【図１０】第４の実施形態のアクチュエータを適用した内視鏡の先端部の断面図。
【図１１】第５の実施形態のアクチュエータを適用した内視鏡の使用例の説明図。
【符号の説明】
１…内視鏡、３…操作部、４…先端部、５…湾曲部、６…軟性部、８…先端部本体、９…フード、１２…圧電素子、２０…連結部、３１…振動発生体、３２…振動体、３５…支持体。

Claims (1)

1. 挿入部の先端部に着脱可能に設けられ、前記先端部の先端部本体よりなる振動体に対して摩擦力で保持され、前後方向へ移動可能で前記先端部からの突出し高さを変更できる移動体と、
   前記振動体に一端が固定され、前記前後方向の振動を発生する振動発生体と、
   前記振動発生体に振動を発生させる振動制御手段と、
   を具備し、前記振動制御手段により、前記振動発生体から発生する振動を制御して前記移動体を前後方向へ移動させるようにしたことを特徴とする内視鏡装置。

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