JP4046889B2 - 可撓性イバージョンチューブシステム用の駆動手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置用の可撓性外転チューブないしイバージョンチューブ（ｅｖｅｒｓｉｏｎ ｔｕｂｅ）システムに関し、さらに詳しくは、それぞれの可撓性イバージョンチューブを駆動するための駆動手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばドイツ特許出願公開第４２ ４２ ２９１号公報にかかわる従来技術から、この種の可撓性イバージョンチューブの設計を含む内視鏡が知られている。
【０００３】
この内視鏡は実質的に、可撓性を有し、弾性を有する管状体の内視鏡主軸が接続された内視鏡ヘッド、すなわち遠端と、該内視鏡主軸の後端にある操作手段とを含んでいる。操作手段は、内視鏡主軸に回転可能に支持された複数の駆動ホイールを有し、これらは、内視鏡主軸内に敷設された操作ワイヤまたはボーデンケーブルを介して、遠端に操作可能に接続されている。さらに、駆動ホイールを介して内視鏡主軸に駆動力を与える第１駆動または送り手段が、内視鏡の後端部分に設けられている。
【０００４】
内視鏡主軸の少なくともその先頭部分の周囲に、第２駆動または送り手段によって駆動された可撓性イバージョンチューブが配置されている。可撓性イバージョンチューブは、内視鏡主軸の表面胴にスライド可能に隣接するとともに内視鏡の遠端領域で外転して（ｅｖｅｒｓｅｄ）先頭外側のチューブ部分を形成する内側のチューブ部分を含んでいる。先頭外側のチューブ部分はさらに第２駆動手段まで戻り、第２駆動手段のケーシングに固定される。内視鏡の後部では、内側のチューブ部分が外転して最後尾外側のチューブの管部分を形成し、同様に第２駆動手段まで戻り、第２駆動手段のケーシングの先頭外側のチューブ部分とは反対側の軸方向端面に固定されている。
【０００５】
第２駆動手段は、内側の可撓性イバージョンチューブ部分に作用して内視鏡主軸の軸方向に運動させる。この効果のために、第２駆動手段には、半径方向に収縮し、そうすることで内側のチューブ部分に押しつけられるように摩擦によって係合することができ、かつ内視鏡の軸方向に往復運動の方法でさらに運動することができる一種のつばが含まれる。この第２駆動手段の別の変形例では、互いにある角度間隔で配置された複数の摩擦車を設け、これらの摩擦車が内側のチューブ部分上に密接して着座し、したがって実質的に連続的な送り運動を内側のチューブ部分に加える。第２駆動手段のつばおよび／または摩擦車の半径方向に作用する圧縮力は、加えられる圧縮力の少なくとも一部が内側のチューブ部分の材料の変形によって内視鏡主軸の表面胴に伝達されて、内視鏡が相対的なスライド運動能力にもかかわらず内側のチューブ部分とともに前進するように、選択される。
【０００６】
第２駆動手段によるこの種の駆動だけでは、つまり第１駆動手段がなければ、可撓性イバージョンチューブの先頭の外転部における送り速度は、その外転運動のために内視鏡の送り速度の半分にしかならい。いいかえれば、内視鏡主軸は、望遠鏡のように、中空内への貫通深さを増すにつれて可撓性イバージョンチューブから離脱していくので、前述の第１駆動手段は、第２駆動手段の送り力に対抗する制動力を内視鏡主軸に与える。
【０００７】
第２駆動手段は、２つの駆動手段の相互作用によって、軸方向の内側のチューブ部分の運動速度が内視鏡の運動速度の約２倍になり、内側の内視鏡主軸に対する相対的な後者のスライド運動（つまり、内視鏡主軸の遠端が可撓性イバージョンチューブの先頭の外転部と同じ速度で運動する）ように、第１駆動手段と同期される。
【０００８】
内視鏡主軸と可撓性イバージョンチューブとのあいだの相対運動を奏するために、ドイツ特許出願公開第４２ ４２ ２９１号公報にかかわる従来技術はさらに潤滑装置を設け、それを介して内側のチューブ部分と内視鏡主軸とのあいだの間隙および内側のチューブ部分と外側のチューブ部分とのあいだの中空内へ、潤滑油を強制注入することができるようにしている。この効果のために、とりわけ潤滑装置は内視鏡主軸に差し込まれた先細スリーブを有し、この先細スリーブは、該先細スリーブの上に置かれた可撓性イバージョンチューブの最後尾の外転部と密封状態で相互作用する。先細スリーブと内視鏡主軸とのあいだの間隙にポンプによって強制注入された潤滑油は、内側のチューブ部分と内視鏡主軸とのあいだに可撓性イバージョンチューブの全長にわたって拡がり、可撓性イバージョンチューブの先頭の外転部における過剰量の潤滑油は、検査対象の中空内へ浸透する。
【０００９】
社内の従来技術にしたがって、発明者はさらに、前述の種類にかかわる二重可撓性イバージョンチューブシステムを使用する内視鏡装置の開発に参加しており、それについて以下に簡単に説明する。
【００１０】
この内視鏡装置は、両側で外転するチューブ内でスライド可能に案内される内視鏡主軸を含み、前記チューブは、可撓性イバージョンチューブの内側のチューブ部分に作用する駆動手段によって運動可能である。駆動手段は、少なくとも１つの連続送り手段、とくに、均一な角度間隔で配置され、内側のチューブ部分を半径方向に圧迫して後者を実質的に連続的に主軸の軸方向に運動させることができる摩擦車を含む。このことは、可撓性イバージョンチューブシステムの連続前進を正確に制御することができ、したがって、たとえば内視鏡の遠端を即座に正確に案内することができるという重要な利点を有する。
【００１１】
これに関連して、送り手段の内側のチューブ部分に対する圧縮力は、主軸が少なくとも送り手段の領域で内側のチューブ部分と直接摩擦接触するように選択される。一方で検査対象の患者の中空への内視鏡主軸の連続送り込み、および他方でおそらく滑らない送込みが確保されるように、送り手段は、所定のまたは調節可能な圧縮力で内側のチューブ部分に偏らされる、１つ以上の摩擦車によって形成される。
【００１２】
さらに、駆動手段は、主軸の運動を可撓性イバージョンチューブの運動と同期させる手段を含む。これは、軸方向に主軸に固定された後端または前端の部品または締付け部品とすることができ、その上には、送り方向に依存して可撓性イバージョンチューブの最後尾の外転部または先頭の外転部がスライド可能に密接に着座し、可撓性イバージョンチューブが、後端部品または前端部品を介して、送り手段の現在優勢な送り力に対抗する制動力を内視鏡主軸に加えるようにする。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発明者が実行した多くの試験は、前述の可撓性イバージョンチューブシステムを含むような設計の内視鏡装置では、摩擦車によって加えることができる送り力が制限されることを示している。その理由は、内側のチューブ部分と内視鏡主軸の表面胴とのあいだおよび摩擦車と可撓性イバージョンチューブの内側のチューブ部分とのあいだに潤滑膜が形成され、一方で内視鏡主軸と内側のチューブ部分とのあいだの相対的なスライド運動が可能になるとともに、他方で駆動ホイールと内側のチューブ部分とのあいだに滑りが発生するために、摩擦車の送り力を部分的にしか内視鏡主軸に与えることができないからである。これはつまり、内視鏡主軸に対する摩擦車の理論的に可能な送り力の一部が失われることを意味する。さらに、個々の駆動ホイールと内側のチューブ部分とのあいだの摩擦力が異なることがあり、それによって、この場合、個々のホイールの駆動力が不均一に内側のチューブ部分に伝達されることも明らかになった。ここから結果的に生じる半径方向内側のチューブ部分の片側軸荷重は、可撓性イバージョンチューブの傾斜やしわ寄せを必然的に伴う。さらに、内視鏡主軸の後端または前端部品または締付け部品における運動の方向に依存する、摩擦車の送り力に対抗して発生する全制動力は、可撓性イバージョンチューブの内側および外側の後側または前側のチューブ部分に作用し、それによって追加的な軸荷重がそれらに加わる。
【００１４】
前述の可撓性イバージョンチューブは、実質的にシリコーンまたは類似の材料で形成され、内視鏡主軸の運動中に前外転部および後外転部でできるだけ損失のない反転を可能にする厚さを有する。しかし、この設計では、摩擦車および／または後側または前側の締付け部品による内視鏡主軸の送り方向に沿ったとくに内側のチューブ部分の軸荷重が比較的低い場合しか許容されず、材料およびその厚さに依存する最大許容荷重限度を超えるとき、内側のチューブ部分に同様のしわが生じる。この状態では、相対的なスライド運動能力が低下するだけでなく、内視鏡主軸に加えることができる最大の送り力も低下するので、送り運動が減速し、または停止することさえある。
【００１５】
これらの考察の結果、前記説明にかかわる設計の可撓性イバージョンチューブでは、貫通深さが増すにつれて、内視鏡主軸に加える送り力を増加しなければならないが、送り力は可撓性イバージョンチューブのとくに内側のチューブ部分の最大荷重能力によって制限されるので、検査対象の中空内への内視鏡の貫通深さが制限されることが認められる。
【００１６】
この問題に鑑み、本発明の目的は、送り力を内視鏡主軸、カテーテル、または類似の軸状円筒体に、安定かつ確実な方法で伝達できる可撓性イバージョンチューブシステムを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本目的は、本発明にしたがって、請求項１による特徴を含む可撓性イバージョンチューブシステムの駆動手段によって達成される。
【００１８】
したがって、可撓性イバージョンチューブシステム用の駆動手段は、送り力を軸状円筒体、たとえば内視鏡主軸に伝達するために、可撓性イバージョンチューブの内側のチューブ部分と係合するように、望ましくは摩擦係合するように作られた複数の駆動ホイールを含んでいる。本発明では、少なくとも２つの駆動ホイールを駆動方向に互いに間隔をおいて配置する。つまり、これらを直列に接続する。したがって、駆動ホイールと駆動力（望ましくは摩擦力）が伝達される内側の可撓性イバージョン部分とのあいだの係合部全体のみならず接触表面も、可撓性イバージョンチューブの軸方向に増加し、それによってある軸方向の距離に対する内側のチューブ部分の一種の案内が行われる。駆動手段のこの案内特性は、可撓性イバージョンチューブの半径方向内側のチューブ部分のしわ寄せを効果的に防止するように作られる。
【００１９】
さらに、本発明にかかわる駆動ホイールの駆動方向の直列接続は、駆動ホイールのどの１つにでもあり得る空転が生じても、円周方向に安定した所望の荷重の伝達には事実上無害である、という効果を有する。いいかえれば、駆動ホイールのどれか１つが前述の潤滑膜のために大きく滑った場合、内側のチューブ部分への荷重伝達は、少なくとも２番目の、軸方向に下流の駆動ホイールによって確保され、空転するホイールはまだ案内として作動するように作られている。したがって、可撓性イバージョンチューブは、力の片側からの導入による傾斜やしわ寄せが効果的に防止される。
【００２０】
駆動ホイールと内側のチューブ部分とのあいだの全体の接触表面の増加のため、可撓性イバージョンチューブに対するホイールの圧縮力を低下することができ、しかもそれはより大きい領域に伝搬される。つまり、表面の力は全体として低下するので、可撓性イバージョンチューブおよび／または超軟性内視鏡主軸に変形が生じないということは、さらなる効果である。
【００２１】
請求項２によれば、駆動方向に沿って片側で互いに動き得るようにヒンジ結合された２つのケーシング部材からなるケーシング内に駆動ホイールを支持することは、とくに有利である。この方法では、可撓性イバージョンチューブおよび駆動手段を別個に製造し、簡単な方法で取り付けることができる。
【００２２】
さらに、請求項３によれば、駆動ホイールは駆動方向に間隔をおいて配置された少なくとも２つの駆動列を形成し、各々の駆動列は均一な角度間隔で配置された複数の望ましくは４個の駆動ホイールからなり、すべての駆動列の駆動ホイールが共通の歯車機構を介して単一の駆動源に接続されることを規定する。これにより、内側の可撓性イバージョンチューブ部分への力の最適な導入だけでなく、歯車システムおよびしたがって駆動手段全体のコンパクトな設計も可能になる。
【００２３】
本発明のさらなる有利な実施例は、他の従属請求項の内容を構成する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、好適な実施例を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【００２５】
図１は本発明の好適な実施の形態にかかわる駆動手段を含む可撓性イバージョンチューブシステムの縦断面図である。
【００２６】
図２はケーシングが可撓性イバージョンチューブと係合せずに開いた状態の駆動手段の断面図である。
【００２７】
図３は荷重の伝達のために可撓性イバージョンチューブと係合した状態の駆動手段の断面図である。
【００２８】
図１には、内視鏡主軸１を送り込むために、本発明にかかわる駆動手段を含む可撓性イバージョンチューブシステムが示されている。駆動手段は、均等な角度間隔で配置された少なくとも２列の駆動ホイール２、３を有し、前記少なくとも２列の駆動ホイールは駆動方向に、つまり駆動される内視鏡主軸１に沿って、間隔をおいて配置される。
【００２９】
内視鏡主軸１は、前および後外転部６、７で半径方向外側のチューブ部分８に変化する半径方向内側の部分５からなる可撓性イバージョンチューブ４によって包囲されている。可撓性イバージョンチューブ４の中央部で、両外転部６、７から延びる半径方向外側のチューブ部分８が両側で終わり、それによって２つの相対する自由管端９、１０が形成される。可撓性イバージョンチューブ４のこれらの自由端９、１０のあいだには、内側のチューブ部分５を取り囲む、望ましくは合成材料で形成されたスリーブ１１が配置され、その軸方向端部に外側のチューブ部分８の外転する自由管端９、１０が密閉して取り付けられ、それによって内側のチューブ部分５と外側のチューブ部分８とのあいだに閉じた中空空間が形成されている。
【００３０】
図１によると、このために、スリーブ１１には、当該スリーブ１１の軸方向の端部側表面にフルーティング（ｆｌｕｔｉｎｇ）または溝１２を設け、スリーブ１１に引っ張られた自由管端９、１０の抜けを防止する。さらに、スリーブ端部上に締付環１３、１４が装着され、自由管端９、１０はそのあいだに押圧される。スリーブ１１はさらにその中央部に、軸方向に間隔をおいて配置された２列の凹部またはスリット１５、１６を含み、これらはそれぞれ均等な角度間隔で配置されている。各列は、９０°の角度で互いに間隔をおいて配置された４つのスリット１５、１６で構成されることが好ましい。
【００３１】
図１にさらに示すように、駆動ホイール２、３は、スリーブ１１を密閉して包囲するケーシング１７内に収容されている。この目的のために、ケーシング１７は、片側で互いに動き得るようにヒンジ結合された２つのケーシング部材１８、１９で形成されている。ケーシング部材１８、１９の前および後側壁１８′、１９′；１８″、１９″は、スリーブの外形寸法の形状の凹部３６、３７を含んでいる。ケーシング部材１８、１９を折り畳むと、スリーブ１１はしっかりと締め付けられ、ケーシング部材１８、１９のあいだの凹部３６、３７内に正確に嵌まり、そこで緊密な密閉を確実にするために、接触させようとするケーシング部材１８、１９の相対する表面２０、２１にシールリング２２が配置される。
【００３２】
スリット１５、１６は、ケーシング部材１８、１９を折り畳んだときに、駆動ホイール２、３がスリット１５、１６と実質的に接触せずに係合し、半径方向内側のチューブ部分と接触状態になるように配置される。駆動ホイール２、３は、弾性支持（詳細は図示せず）の弾性係数にしたがってそれぞれ可撓性イバージョンチューブの内側のチューブ部分５に強制的に押し付けられ、または偏らされ、したがって半径方向に向けられた保持力を内側のチューブ部分５に加えるとともに、とくに主軸の直径およびさらにチューブの直径に関して微小な寸法許容差を受け入れまたは補償するように、駆動ホイール２、３はケーシング１７に弾性的に支持されることが好ましい。
【００３３】
図２および図３に示すように、ケーシング１７のヒンジ機構は一種の円筒形のピットまたは導管２３を構成し、その中心軸に駆動源、好ましくは電動モータ２５の出力軸２４が延びる。この出力軸２４に４つのかさ車２６が相互に一定の軸距離で固定して取り付けられ、４本の中間軸２８のかさ車２７と係合される。中間軸２８はつぎにウォーム２９−ウォームホイール３０−ギヤシステムを介して第１回転軸３１に操作可能に接続され、その両端部に駆動ホイール２、３が固定される。各第１回転軸３１の中央部に別のかさ車３２が取り付けられ、それぞれのかさ車３４を介して、それぞれに同様に駆動ホイール２、３が固定された第２回転軸３３を駆動する。こうして、この歯車によって、駆動源、たとえば電動モータ２５の駆動力が実質的に均一に駆動ホイール２、３に供給され、結果として駆動ホイール２、３が同一速度で回転する。
【００３４】
ケーシング１７は、ケーシングの内部に潤滑剤を充填し、それによりギヤシステムを潤滑するために潤滑流体導管３６が接続される流体導管接続部３５を含んでいる。それとともに、スリーブ１１に設けられたスリット１５、１６によって、ケーシングの内部には内側のチューブ部分５と外側のチューブ部分８とのあいだの中空部への接続部が含まれるので、この中空部にも潤滑剤が充填される。
【００３５】
スリーブ１１の実施形態の特徴は、図２および図３から最もよく理解することができる。したがって、スリーブ１１は目の形状の断面を有し、ケーシング部材１８、１９は接触表面２０、２１の領域内にそれに対応する目の形状の凹部３６、３７を示す。折り畳まれた状態で、目の形状のスリーブ１１は、締め付けられ、現在相対している凹部３６、３７のあいだにぴったりと嵌まるので、ケーシング１７に対するそれらの位置は固定される。いいかえれば、目の形状のスリーブ１１およびケーシング部材１８、１９の接触表面２０、２１の対応する形状の凹部３６、３７により、スリーブ１１を中心に位置合せすることができ、それにより駆動ホイール２、３と内側のチューブ部分５の均等な係合（均一な保持力）が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態にかかわる駆動手段を含む可撓性イバージョンチューブシステムの縦断面図である。
【図２】ケーシングが可撓性イバージョンチューブと係合せずに開いた状態の駆動手段の断面図である。
【図３】荷重の伝達のために可撓性イバージョンチューブと係合した状態の駆動手段の断面図である。

Claims (11)

1. 可撓性イバージョンチューブ（４）の内側の可撓性イバージョンチューブ部分（５）と係合するように作られた複数の駆動ホイール（２、３）を備え、送り力を軸状円筒材（１）に伝達するための可撓性イバージョンチューブ用駆動手段であって、
   少なくとも２つの駆動ホイール（２、３）が駆動方向に相互に間隔をおいて配置されてなる駆動手段。
2. 前記駆動ホイール（２、３）が、前記駆動方向に沿って片側で互いに動き得るようにヒンジ結合された少なくとも２つのケーシング部材（１８、１９）からなるケーシング（１７）内に支持されてなる請求項１記載の駆動手段。
3. 前記駆動ホイール（２、３）が、均等な角度間隔で配置された複数の駆動ホイール（２、３）でそれぞれ構成され前記駆動方向に間隔をおいて配置された少なくとも２つの駆動列を形成し、すべての駆動列の前記駆動ホイール（２、３）が歯車機構を介して駆動源（２５）に接続されてなる請求項１または２記載の駆動手段。
4. 前記駆動源（２５）が電動モータであり、かつ前記駆動方向に沿って互いにヒンジ結合されたケーシング部材（１８、１９）の旋回中心に延びる出力軸（２４）を含む請求項３記載の駆動手段。
5. 各駆動列がそれぞれ９０°離れた４つの駆動ホイール（２、３）からなる請求項３記載の駆動手段。
6. 軸方向の先頭および最後尾の外転部（６、７）で前記内側の可撓性イバージョンチューブ部分（５）が、両側とも軸方向の中心部で終わる半径方向に外側の可撓性イバージョンチューブ部分（８）に変わり、それによって２つの相対する自由管端が形成されてなる請求項１、２、３、４または５項記載の駆動手段。
7. 前記管端が、前記半径方向に内側の可撓性イバージョンチューブ部分（５）に取り付けられかつ前駆駆動ホイール（２、３）の数および位置に対応する数のスリット（１５、１６）を有するスリーブに密閉して固定されてなる請求項６記載の駆動手段。
8. 前記スリーブ（１１）が、少なくとも当該スリーブ（１１）の軸方向の中心部に目の形状の外形を示し、かつ当該スリーブ（１１）の軸方向の端部に表面のフルーティングまたは溝（１２）を設けて可撓性イバージョンチューブの引っ張られた端部が抜けるのを防止する請求項７記載の駆動手段。
9. 前記スリーブ（１１）の端部に、締付環（１４）が圧入され、可撓性イバージョンチューブの端部を前記締付環（１４）と前記スリーブ（１１）とのあいだに締め付けられてなる請求項８記載の駆動手段。
10. 前記ケーシング部材（１８、１９）が、該ケーシング部材（１８、１９）の接触表面に目の形状の凹部（３６、３７）を有することにより、前記ケーシング部材（１８、１９）が折り畳まれたときに、前記スリーブ（１１）が前記ケーシング部材（１８、１９）の前記接触表面（３６、３７）のあいだで当該スリーブ（１１）の目の形状の中央部の領域で締め付けられ、前記駆動ホイール（２、３）が前記スリット（１５、１６）に貫通して、前記内側のチューブ部分（５）に対して押し付けられてなる請求項８または９記載の駆動手段。
11. 前記駆動源（２５）が、前記ケーシング（１７）にフランジを用いて取り付けられたカップ形駆動ハウジング内に配置されてなる請求項３記載の駆動手段。

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