JP4136058B2 - Endoscope - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種設備の管路やタンク、航空機の機体や翼の内部、体腔等に挿入して観察や処置を行なうための内視鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、処置具挿入用チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療処置のできる内視鏡が広く用いられている。また、各種設備の管路やタンク、航空機の機体や翼の内部、ボイラー・ガスタービンエンジン・化学プラント等の配管・自動車エンジンのボディ等の内部の傷や腐蝕等の検査といった各種産業用途にも広く利用されている。
【0003】
一般に、内視鏡は、管路に挿入する挿入部、管路内の観察映像を得るための撮像素子或いはイメージガイドファイバといった観察手段等を内蔵する挿入部の先端部分に設けられた先端部、先端部の向きを自在に湾曲させるための挿入部に設けられた湾曲部等を有している。
【0004】
湾曲部を湾曲させながら挿入部を複雑な形状の管路に挿入する際、先端部は様々な方角を向きながら管路内を進む。このため、管路の形状によっては、先端部に設けられた視覚手段により観察した観察映像における重力方向が判断し辛くなる場合がある。また、操作中は観察映像における重力方向を判断することができても、観察映像を録画して後から再生した際等に、再生される観察映像における重力方向を判断できなくなってしまう場合がある。
【0005】
そこで、観察映像における重力方向を検出する従来の技術として、例えば特開平3−58401号では、内視鏡の先端部に回転角センサを設けて、重力方向に対する先端部の方角を検出し、テレビモニタ上に観察映像に加えて重力方向を表示する内視鏡が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら一方、内視鏡は挿入部を細い管路に挿入して使用するため、従来より挿入部に対する細径化の強い要望がある。従来の技術例えば特開平3−58401号のように内視鏡の挿入部の先端部に回転角センサ等を設けると、細径化の妨げになり、内視鏡の用途が狭められていた。
【0007】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、観察映像における重力方向を検出しつつ、挿入部を細径化できる内視鏡を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明における内視鏡は、湾曲操作手段が設けられた操作部と、前記操作部から延出して観察対象の管路に挿入される挿入部と、 前記挿入部に設けられ、前記湾曲操作手段における操作に応じて湾曲動作を行う湾曲部と、 前記挿入部の先端部分である先端部と、 前記先端部に設けられ、観察対象を撮像して観察映像を得る観察手段と、前記観察映像を画面表示する手段と、前記操作部に設けられ、前記先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と、前記湾曲操作手段においてなされた操作量を検出し、該操作量を前記湾曲部の湾曲形状に関連付けて出力する手段と、前記湾曲部の湾曲形状と、前記先端部の重力方向に対する向きの情報とに基づき、前記先端部の重力方向を前記湾曲部の湾曲形状に応じたものとして検出する手段と、を具備しことを特徴とする
また、本発明における内視鏡は、湾曲操作手段が設けられた操作部と、前記操作部から延出して観察対象の管路に挿入される挿入部と、前記挿入部に設けられ、前記湾曲操作手段における操作に応じて湾曲動作を行う湾曲部と、前記挿入部の先端部分である先端部と、 前記先端部に設けられ、観察対象を撮像して観察映像を得る観察手段と、 前記観察映像を画面表示する手段と、前記挿入部における前記湾曲部の直ぐ後方の位置に設けられ、前記先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と、前記湾曲操作手段においてなされた操作量を検出し、該操作量を前記湾曲部の湾曲形状に関連付けて出力する手段と、前記湾曲部の湾曲形状と、前記先端部の重力方向に対する向きの情報とに基づき、前記先端部の重力方向を前記湾曲部の湾曲形状に応じたものとして検出する手段と、を具備しことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図5は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡の全体構成を説明する説明図、図2は前方にT字状の分岐がある管路に挿入部を挿入した状態を説明する説明図、図3は前方にエルボ管がある管路に挿入部を挿入した状態を説明する説明図、図4管路内の観察映像の例((A)は前方にT字状の分岐がある管路内の観察映像、(B)は前方にエルボ管がある管路内の観察映像)、図5は様々な挿入方向を向きながら管路内を進む挿入部の状態を示す説明図である。
【0010】
(構成)
図1に示すように、内視鏡1は、管腔や配管等の管路といった観察対象に挿入する挿入部2、操作者が把持する操作部5等を備えている。
挿入部2は、操作部5からの操作により湾曲自在な挿入部2の先端側に位置する湾曲部3、観察対象の映像を得るための撮像素子等といった観察手段及び観察対象を照明するライトガイド等といった照明手段が取り付けられている挿入部2の先端に位置する先端部4等を備えている。
【0011】
操作部5の側部からは、管路内を照明するための照明光を内視鏡1に供給するための光源装置7及び撮像素子を制御してモニタ表示可能な映像信号を出力する機能等を有するCCU(カメラコントロールユニット)8等に他端が接続されているユニバーサルコード9が延出している。
【0012】
CCU8には、モニタ10が接続されており、観察映像を表示できるようになっている。また、CCU8には、操作者がモニタ10の観察映像を見ながら管路内の状態等の検査情報等を入力するためのキー入力装置11が取り付けられている。
【0013】
操作部5内部には、操作部5の回動角速度を検出するための角速度検知手段であるジャイロ6が備えられている。なお、本明細書では、角速度検知手段、加速度を検知する加速度検知手段といった位置を検出する手段を総称して位置検出手段と呼ぶ。このジャイロ6により、操作者が操作部5を把持し湾曲部3に対する湾曲操作をして挿入部2を管路に挿入する際に、操作部5を押したりねじったりすることで挿入部2を管路内を進み易く操作するときの操作部5の3軸まわりの回動運動を検知することができるようになっている。このジャイロ6の出力は、CCU8に入力される。
【0014】
CCU8は、観察映像等を記録する記憶部12を有している。記憶部12は、観察映像を記録するほか、観察中に入力される前記観察情報、観察に先立って予めキー入力装置11から入力される管路の湾曲個所や分岐個所といった情報を含む管路地図情報、観察中にキー入力装置11から逐次入力される湾曲個所や分岐個所等における挿入部2の挿入方向といった情報を含む挿入方向情報等を記録する。なお、本明細書では、管路の湾曲個所や分岐個所等を総称して管路の節目個所と称す。
【0015】
また、CCU8は、観察映像における重力方向を分析する例えばマイクロプロセッサ等により構成される分析部13を有している。分析部13は、観察中に逐次入力される挿入方向情報に従って管路地図情報に含まれる節目個所における挿入方向を辿ることによって、管路内における挿入部2の挿入経路を分析することができるようになっている。更に、ジャイロ6からの情報により操作部5の向きを分析し、挿入経路を辿ることで、観察映像における重力方向を分析できるようになっている。
観察映像における重力方向は、観察映像とともにモニタ10に例えば矢印等により表示されるようにしてもよい。
【0016】
なお、観察映像をもとに入力された挿入方向情報に従って管路地図情報に含まれる節目個所における挿入方向を分析部13が追うことができるのは、前述のように分析部13が分析した観察映像における重力方向の情報を使用して、各節目個所において観察映像内における相対座標的な挿入方向を重力方向を基準とした絶対座標的な挿入方向に変換する機能を分析部13が有するためである。
【0017】
(動作)
次に、内視鏡1の動作を説明する。
例えば図2に示すような下方向への分岐があるT字状の節目個所に挿入部2が差し掛かると、モニタ10には、図4(A)に示すように、直進方向のほか下方向にも穴の開いた観察映像が表示される。
【0018】
挿入部2が管路の挿入口に挿入されてから図2に示す節目個所に到着するまでの各節目個所における挿入方向は、逐次キー入力装置11から入力され記憶部12に記憶されているため、予め記憶部12に記憶されている管路地図情報と照らし合わせることにより、現時点までの挿入経路及び現時点における挿入方向を分析部13が分析する。
【0019】
更に分析部13は、ジャイロ6で検知した情報から操作部5の向きを検出し、挿入経路を辿って、観察映像における重力方向を分析する。
例えば、この時点における挿入方向が西方向で、観察映像における重力方向が下方向である場合を考えて説明を続ける。
【0020】
ここで、操作者は、例えば直進方向及び下方向に管路が続いている旨の情報をキー入力装置11から入力する。そして、例えば挿入部2を観察映像における下方向に湾曲させて挿入した場合、下方向に湾曲させた旨をキー入力装置11から入力する。
【0021】
すると、分析部13は、挿入部2を湾曲させる以前の挿入部2の挿入方向の情報及び観察映像に対する重力方向の情報を参照し、湾曲させた後の挿入部2の挿入方向及び観察映像における重力方向の情報を分析し、現時点における挿入部の挿入方向が下方向で、観察映像における重力方向は前方向であることを知ることができる。
【0022】
図2に示す節目個所を通過した時点における挿入方向は、記憶部12に追記される。また、観察映像における重力方向は、観察映像とともにモニタ10に表示される。
【0023】
続いて、例えば図3に示すエルボ管のような湾曲している節目個所に挿入部2が差し掛かると、モニタ10には、図4(B)に示すように、下方向に穴の開いた観察映像が表示される。
【0024】
ここで、図2に示す節目個所を通過させた時と同様の操作により図3に示す節目個所を通過させると、分析部13は、挿入方向が東方向であること、及び観察映像における重力方向が上方向であることを分析する。
【0025】
管路内の節目個所を挿入部2が通過する毎に前記のような処理を行うことにより、管路内のどの地点においても、観察映像における重力方向を知ることができる。
【0026】
図3に示す節目個所を通過後、引き続き、例えば図5に示す形状の管路の図中(A)に位置に挿入部2が差し掛かかり、更に(B)の位置、(C)の位置の順に挿入される場合を考える。なお、図中の先端部4に記した○印は、先端部4における観察映像の上方向に対応する個所を表す。この場合、挿入部2が図中(A)の位置にあるときには、挿入方向は東方向、観察映像における重力方向は上方向、(B)に位置にあるときには、挿入方向は鉛直下方向、観察映像における重力方向は前方向、(C)の位置にあるときには、挿入方向は西方向、観察映像における重力方向は下方向となることを分析部13は分析することができる。
【0027】
引き続き、例えば図5中の(C)の位置に挿入部2が差し掛かった時に、節目個所でない個所において操作部5を管路の挿入口に向かって時計回り方向に90°ひねると、モニタ10に表示される観察映像は反時計回り方向に90°回転し、分析部13は、ジャイロ6からの情報を受けて操作部5の回転量を検知し、管路地図情報を辿って、観察映像における重力方向が右方向であることを分析する。
以上のように、複雑な管路に挿入部2を挿入する際にも、観察映像における重力方向を操作者が見失わないようになっている。
【0028】
(効果)
以上述べた本実施の形態の内視鏡1によれば、観察映像における重力方向を検出することができ、操作性が向上する。
例えば、挿入部2を大腸に挿入する際に、挿入部2を挿入し易いように操作部5の向きをひねったりしても、観察映像における重力方向を知ることができ、ガン等の病変部を発見したときにどの方向にガンがあるかを知ることができ、どの臓器に対してガンが浸潤している可能性があるかを推察する際等の操作性が向上する。
【0029】
また、例えば複数の熱交換器用パイプ等のパイプを有する機器や設備の検査においてパイプ内にクラックを発見した時、観察映像における重力方向を知ることができるため、パイプ内のクラックの方角を知ることができ、クラックの個所から吹き出す蒸気を受けて腐食等を起こしている可能性がある他のパイプを推察する際等の操作性が向上する。
【0030】
また、ジャイロ6を先端部4を含む挿入部2に配設せず、操作部5に配設したことにより、挿入部2を細径化することができる。
なお、ジャイロ6は、操作部5の内部に限らず、操作部5の外面等に設けてもよい。
また、観察手段は、撮像素子に限らず、イメージガイドファイバ等でもよい。この場合、操作部5とCCU8との間に別途撮像手段を設ける。
【0031】
また、挿入方向情報は操作者が入力する構成に限らず、挿入方向情報の全部又は一部を分析部13が分析する構成としても本実施の形態の範疇である。例えば、図4(A)に示す観察映像を予め記憶部12に記憶しておき、実際に挿入部2を管路に挿入した際に節目個所において記憶部13に記憶される観察映像と比較することにより、図4(A)と同じ観察映像が出現したことを検出し、図4(A)に示す節目個所に挿入部2が差し掛かったことを検出するように分析部13を構成してもよい。また、この時、分析部13により得た挿入方向情報を補完する情報を操作者がキー入力装置11により入力する構成としてもよい。
【0032】
(第2の実施の形態)
図6は本発明の第2の実施の形態に係り、湾曲ノブの構成を説明する一部断面図を含む説明図である。
なお、本実施の形態で説明しない部位の構成は、第1の実施の形態で説明した構成と同じである。
【0033】
(構成)
湾曲部3(図1参照)には図示しない湾曲用ワイヤ15が取り付けられており、この湾曲用ワイヤ15を操作部5から牽引操作することで、湾曲部3が湾曲するようになっている。
【0034】
図6に示すように、操作部5には、湾曲用ワイヤ15を牽引操作するための湾曲ハンドル16、17が設けられており、ハンドル16、17の回動量に応じて湾曲部3が湾曲するようになっている。
【0035】
湾曲ハンドル16を回動させると、パイプ19を軸として、パイプ19が回動するようになっている。同様に、湾曲ハンドル17を回動させると、パイプ18を軸として、パイプ18が回動するようになっている。パイプ18は略円筒状になっており、パイプ19はパイプ18内を挿通している。つまり、ハンドル16に連動するパイプ19とハンドル17に連動するパイプ18とは同心で回動するようになっている。
【0036】
パイプ19には、回動角速度を検知するエンコーダ22が取り付けられている。一方、パイプ18の表面の一部には歯車が形成されており、パイプ18に形成された歯車は他の歯車20とかみ合っており、この歯車の軸には回動角速度を検知するエンコーダ21が取り付けられている。これらエンコーダ22、21により、ハンドル16、17の回動量を検出できるようになっている。
【0037】
従って、予めハンドル16、17の回動量と湾曲部3の湾曲形状との関係を計測しておくことにより、湾曲部3の湾曲形状をエンコーダ22、21で検出できるようになっている。
【0038】
第1の実施の形態では、分析部13(図1参照)により挿入部2(図1参照)の挿入経路を検出することができた。また、分析部13は、ジャイロ6(図1参照)の出力から操作部5(図1参照)の向きを検出し、挿入経路を辿ることで、湾曲部3が湾曲していない場合の観察映像における重力方向を検出することができた。
【0039】
本実施の形態では、ジャイロ6からの出力に加えて、エンコーダ22、21からの出力も分析部13に入力し、湾曲部3の湾曲形状を検出する機能及び湾曲部3の湾曲による観察映像の座標変化を算出する機能を分析部13に設け、湾曲部3を湾曲させた場合でも観察映像における重力方向を検出できるようにした。
【0040】
(動作)
観察映像を見ながら管路形状に合わせて湾曲ハンドル16、17を回動操作して湾曲部3を湾曲させると、エンコーダ22、21が湾曲ハンドル16、17の回動角速度を検知し、この回動角速度の情報が分析部13に入力され、分析部13は、湾曲ハンドル16、17の回動量を検出し、予め計測されてある湾曲部16、17の回動量と湾曲部3の湾曲形状との関係を参照して、湾曲部3の形状を検出する。
【0041】
一方、第1の実施の形態で説明した構成により、分析部13は、湾曲部3が湾曲していない場合の観察映像における重力方向を検出する。
分析部13は、湾曲部3の形状の情報つまり挿入部2に対する湾曲部3の湾曲方向の情報により座標変換を行い、湾曲部3が湾曲した状態での観察映像における重力方向を検出する。
【0042】
(効果)
本実施の形態によれば、第1の実施の形態で得られる効果に加えて以下の効果が得られる。
湾曲部3が湾曲した状態でも、観察映像における重力方向を検出することができる。
【0043】
第1の参考例
図7乃至図10は本発明の第1の参考例に係り、図7は先端部の構成を説明する説明図、図8は画面表示の例、図9は管路内の挿入部の挿入形状の一例を説明する説明図、図10は挿入形状を補正する動作を説明する説明図((A)は補正する動作を説明する図、(B)は補正を行う個所の例を説明する図)である。
【0044】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第1の実施の形態で説明した構成と同じである。
【0045】
(構成)
図7に示すように、第1の実施の形態のようにジャイロ6を操作部5(図1参照)に設ける代わりに、本参考例では先端部4の位置を向きするためのジャイロ26を先端部4に設け、これに加えて、先端部4の位置を検出するための加速度検知手段である加速度センサ27をジャイロ26に設けた。
【0046】
ジャイロ26及び加速度センサ27で検出した情報は、分析部13(図1参照)に入力され、分析部13は、先端部4の位置を逐次検出して挿入部2の挿入方向、挿入経路を分析するようになっている。
【0047】
また、分析部13で検出した先端部4の位置を予め入力されている管路地図情報に照らし合わせて補正する補正部28が例えばCCU8(図1参照)に設けられている。
また、図8に示すように、モニタ10は、観察映像を表示する観察映像表示部24に加えて、管路の地図情報を表示する地図表示部25を有している。
【0048】
(動作)
図9に示すように、管路内に挿入部2を挿入していく際に、加速度センサ27からの情報により先端部4の位置が検出され、ジャイロ26からの情報により先端部4の向きが検出される。
【0049】
この時、加速度センサ27で検知した情報等から分析した先端部4の位置は、図10(A)中の破線の○印で示すように、地図からずれを生じてくる場合がある。すると、地図表示部25には、挿入経路が管路からはみ出して表示される等の誤った表示がされてしまう。また、このずれを補正しないままにしておくと誤差が積み重なり、先端部4の位置がわからなくなってしまう恐れがある。
【0050】
そこで、管路の節目個所等の位置、例えば図10(B)中の◎印で示す位置のように地図表示部25に表示される画像情報上で明らかに場所のわかる位置を目印として、画像情報に基づき先端部4の位置情報を図10(A)のように補正部28が補正を施すことで、先端部4の位置情報の誤差を減少させる。
【0051】
また、長い真っ直ぐな管路の場合でも本来ならば管の外に出るはずがないのに、加速度センサ27等で検出した情報から分析した先端部4を含む挿入部2の位置が管外になっている場合には、位置が管内になるように補正をかける。
【0052】
(効果)
参考例によれば、以下に挙げる効果を得ることができる。
補正部28を設けたことにより、加速度センサ27等で検知した情報から分析した先端部4の位置に誤差が生じても、この誤差を補正することができ、正確な先端部4の位置や向き、挿入部2の挿入経路等を知ることができる。
【0053】
モニタ10に地図表示部25を表示するようにしたことにより、管路内における挿入部2の挿入経路を容易に知ることができ、操作性が向上する。
なお、観察映像から先端部4の位置や向きを検出する機能を分析部13等に設けてもよい。
【0054】
また、補正部28が挿入経路の補正を施すために使用する情報は、地図表示部25に表示される画像情報ばかりでなく、観察映像を利用してもよい。例えば、第1の実施の形態で示したようにT字管(図2参照)やエルボ管(図3参照)の部分の観察映像は図4(A),(B)のように判断が付きやすいので、観察映像からこれらの位置に差し掛かっていることを検出し、補正を施すようにしてもよい。
【0055】
第2の参考例
図11は本発明の第2の参考例に係り、内視鏡の構成を説明する説明図((A)は内視鏡の全体構成を説明する図、(B)は外部カメラとの着脱部分を説明する図)である。
【0056】
(構成)
図11(A)に示すように、内視鏡29は、内視鏡29を把持したり操作するための操作部33の先端側に、観察対象に挿入する挿入部30、挿入部30の先端側に位置する湾曲自在な湾曲部31、湾曲部31より更に先端に位置する先端部32を有している。
【0057】
図11(A)に示す内視鏡29は、観察映像を挿入部の先端からイメージガイドファイバ等により光学的に手元側まで伝送するファイバスコープである。
観察手段は、図示しないメージガイドファイバ等により構成され、このイメージガイドファイバは先端部32から湾曲部31、挿入部30内を挿通し、操作部33に設けられた接眼部37に接続され、接眼部37から被写体を観察できるようになっている。
【0058】
操作部33の側部からはユニバーサルコードが延出し、他端は内視鏡29に照明光を供給するための光源装置34に接続されている。光源装置34からは、照明手段を構成する図示しないライトガイドファイバが、ユニバーサルコード、操作部33、挿入部30、湾曲部31内を挿通し、先端部32に接続され、これにより被写体を照明できるようになっている。
【0059】
先端部32には、角速度検知手段であるジャイロ35が設けられており、ジャイロ35からの出力信号は、湾曲部31、挿入部30、操作部33、ユニバーサルコード内を挿通する図示しない電気ケーブルを通じて、制御部36に入力されるようになっている。
【0060】
また、接眼部37には、観察映像を撮像するためのTVカメラ38が着脱可能に接続されており、TVカメラ38には、観察映像を表示するためのモニタ39が接続されている。
【0061】
TVカメラ38には、観察映像を収斂するためのレンズ枠45内に固定されたレンズ40が設けられており、レンズ枠45はTVカメラ38内に設けられた円環42内を摺動できるようになっている。円環42には、圧電素子41が取り付けられており、この圧電素子41により、レンズ枠45を円環42内で前後に駆動できるようになっている。これらにより、TVカメラ38の焦点調整機構が構成されている。
【0062】
図11(B)に示すように、接眼部37に設けられた電極43とTVカメラ38に設けられた電極44とが接続されることにより、圧電素子41は、制御部36からの信号により駆動されるようになっている。
【0063】
以上により、制御部36は、ジャイロ35からの信号により先端部32の揺れ等の動きを知ることができ、この情報に応じて、圧電素子41を駆動し、TVカメラ38の焦点調整機構を制御できるようになっている。
【0064】
(動作)
内視鏡29で管路内を観察するとき、先端部32の揺れ等の動きをジャイロ35で検出し、この情報を制御部36に取り込む。制御部36は、先端部32の揺れ等の動きに応じ、TVカメラ38の焦点距離が合うように圧電素子41に制御信号を発することで円環に揺動を与え、これにより円環42内をレンズ枠45がすべるように動き、TVカメラ38の焦点調整がなされる。圧電素子41が動作しない時は、レンズ枠45と円環42との間の摩擦力によりレンズ枠45は止まっている。
【0065】
以上により、先端部32の揺れ等の動きに応じて、TVカメラ38は焦点調整がなされる。
なお、焦点調整機構は、TVカメラ38にではなく、操作部33に設けてもよい。
【0066】
また、内視鏡29は、ファイバスコープに限らず、先端部32に撮像手段を設けたビデオスコープにより構成し、焦点調整機構を先端部32に設ける構成としてもよい。
【0067】
(効果)
常に焦点の合った鮮明な画像を得ることができ、観察映像の画質が向上し、管路内の傷や管腔内の病変部の発見をしやすくなり、操作性が向上する。
【0068】
第3の参考例
図12乃至図13は本発明の第3の参考例に係り、図12は挿入部に設けられた感圧センサの構成を説明する説明図、図13は感圧センサの出力波形の例である。
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第1の参考例で説明した構成と同じである。
【0069】
(構成)
図12に示すように、第1の参考例において加速度センサ27(図7参照)を先端部4に設けた代わりに、本参考例では、挿入部2の表面に圧力を検知する感圧センサ46を等間隔に複数個設けた。図12の例では、挿入部2の先端側から順に、3つの感圧センサ46a、46b、46cが設けられている。
【0070】
ジャイロ26で検知された情報は角速度検出部47に入力され、各感圧センサ46で検知された情報は各感圧センサ毎に独立に設けられた圧力検出部42に入力される。角速度検出部47及び圧力検出部42を有する分析部49は、例えばCCU8(図1参照)内に設けられている。
【0071】
分析部49は、ジャイロ26で検知された情報、及び圧力検出部42で検知された情報により、挿入部2の挿入方向や挿入経路を分析する機能を有しており、挿入経路等の情報をモニタ10に表示できるようになっている。
【0072】
(動作)
挿入部2を管路内に挿入していくと、感圧センサ46は管壁との接触により圧力を検知する。例えば湾曲している管路内を挿入部2が通過すると、挿入部2が曲げられ、感圧センサ46が圧力を検知する。管路形状と感圧センサ46の出力との関係を予め取得しておくことにより、分析部49は管路の節目個所等における挿入部2の挿入方向を検出する。
【0073】
ここで、図13に示すように、3つの感圧センサ46a、46b、46cからの出力波形(それぞれ図中の(A)、(B)、(C)に対応している)を見比べてみる。すると、感圧センサ46bからの出力は、感圧センサ46aからの出力よりも時間t1だけ遅れを生じている。分析部49は、この遅れ時間t1を検出することにより、挿入部2の挿入速度を計算し、挿入部2の挿入量を計算する。
以上により、管路の節目個所における挿入方向や挿入量を検出することができるため、分析部49は挿入部2の挿入経路を知ることができ、ジャイロ26からの出力により、先端部4の向きを知ることができる。
【0074】
また、感圧センサ46を歪センサとすれば、歪み量を検知することで、挿入部2の挿入形状を検出することができる。
【0075】
(効果)
挿入部の挿入経路等を知ることができるばかりでなく、挿入部2の挿入形状を検出できるので、挿入部2が無理な形状で管路に挿入されていないかどうか等の判断を操作者が行うことができる。
なお、感圧センサ46を配設する個所は3個所に限らず、2個所以上の何個所でもよい。
【0076】
第4の参考例
図14は本発明の第4の参考例に係り、挿入部に刻印された縞模様による挿入量検出手段の構成を説明する説明図((A)は挿入部に刻印された縞模様の例を示す図、(B)は縞模様を読み取って挿入量を検出するための構成を示す図)である。
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第3の参考例で説明した構成と同じである。
【0077】
(構成)
図14に示すように、第3の参考例において感圧センサ46(図12参照)を挿入部2に設けた代わりに、本参考例では、挿入部2にバーコード状に等間隔に縞模様50を印した。
【0078】
管路の挿入口より手元側には、縞模様50を読み取るためのスキャナ51を設置しておき、スキャナ51からの出力信号を入力する算出部52により、スキャナを通過した縞模様50の数を計数し、挿入部2の挿入量を計算できるようになっている。
【0079】
CCU8(図1参照)等に設けられた制御部53は、スキャナ51及び算出部52で得られた挿入量の情報及びジャイロ26から出力される情報から、挿入部2の挿入経路を分析するようになっている。
【0080】
(動作)
挿入部2が管路に挿入すると、スキャナ51の設置されている個所を挿入部2が通過し、挿入部2に印された縞模様50がスキャナ51及び算出部52により計数され、算出部52により挿入部2の挿入速度が計算され、挿入部2の挿入量が計算される。
他の動作は、第3の参考例と同様である。
【0081】
(効果)
参考例によれば、第3の参考例と同様の効果が得られることに加え、以下に挙げる効果が得られる。
挿入部2の表面に、縞模様50を印すのみでよく、特段の部材を配設しなくてもよいため、挿入部2を細径化できる。
【0082】
第5の参考例
図15は本発明の第5の参考例に係り、磁気センサを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図である。
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第3の参考例で説明した構成と同じである。
【0083】
(構成)
図15に示すように、ジャイロ26に加えて、磁気センサ59を先端部4に設けた。
また、管路の節目個所等の目印となる各所に、予め磁石60を設置しておくようにした。
【0084】
(動作)
挿入部2を管路に挿入していき、管路の磁石60の設置されている個所に先端部4が差し掛かると、磁気センサ59が磁石60の検知し、先端部4が節目個所等に位置していることが検出される。
これにより、ジャイロ26等により検出される先端部4の位置情報等が補正される。
【0085】
(効果)
参考例によれば、第3の参考例と同様の効果が得られることに加えて、以下に挙げる効果が得られる。
先端部4が管路の節目個所に差し掛かった時、先端部4の個所を正確に検出することができる。これにより、ジャイロ26等により検出される先端部4の位置情報等を補正することができる。
【0086】
(第の実施の形態)
図16は本発明の第の実施の形態に係り、湾曲部後端近傍の挿入部に設けられたジャイロを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図である。
なお、本実施の形態で説明しない部位の構成は、第1の参考例で説明した構成と同じである。
【0087】
(構成)
図16に示すように、第1の参考例(図7参照)のようにジャイロ26を先端部4に設ける代わりに、挿入部2の湾曲部3の直ぐ後方の位置にジャイロ26を設けた。
挿入部2は処置具挿入用チャンネル54を有しており、処置具挿入用チャンネル54の中に処置具55を挿通して処置ができるようになっている。
【0088】
(動作)
ジャイロ26の出力により行なう処理は、第1の参考例と同じであるが、湾曲部3の直ぐ後方の位置にジャイロ26を配設してあるので、管路に挿入部2を挿入する際の湾曲部3の湾曲動作によってジャイロ26からの出力に変化は生じない。
【0089】
(効果)
湾曲部3の湾曲動作によってジャイロ26からの出力に変化が生じないため、挿入部2の挿入経路を検出する際の湾曲動作による誤差を減少させることができる。
【0090】
第6の参考例
図17は本発明の第6の参考例に係り、1軸周りの回転角速度を検出するジャイロを3個用いた位置検出手段の構成を説明する説明図である。
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第の実施の形態で説明した構成と同じである。
【0091】
(構成)
図17に示すように、第の実施の形態(図16参照)のように挿入部2にジャイロ26を1つ設ける代わりに、1軸まわりの角速度を検出するジャイロ56を挿入部2に3つ配設した。3つのジャイロ56の軸は、それぞれ直交するように配設されている。
【0092】
(動作)
動作は、第の実施の形態と同様である。
【0093】
(効果)
本実施の形態によれば、第の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、以下の効果が得られる。
1軸まわりの角度を検出するジャイロ56は小型化が可能であり、また挿入部2に3つのジャイロ56を分散して配設することにより、挿入部を細径化することができる。
【0094】
第7の参考例
図18は本発明の第7の参考例に係り、撮像素子とジャイロとの位置関係を説明する説明図である。
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第1の参考例で説明した構成と同じである。
【0095】
(構成)
図18に示すように、ジャイロ26を先端部4内の撮像素子57の直ぐ後方に設けた。
また、ジャイロ26及び撮像素子57の信号処理を行なう制御回路58を先端部4に内に設けた。ジャイロ26及び撮像素子57からの信号は、先端部4からそれぞれ独立した信号線により手元側まで伝送されるのではなく、制御回路58を介して手元側まで伝送される。
【0096】
制御回路58は、ジャイロ26及び撮像素子57に対する制御の一部或いは全てを先端部4内で処理し、更に信号を圧縮する等して手元側まで信号を伝送するようになっている。
【0097】
(動作)
先端部4の中で、撮像素子57の信号とジャイロ26の信号とをまとめて一括して先端の制御回路で処理を行い、グランドを共通にしたり、電源を共通にしたり、共通に使える部分を使うことで信号線を少なくする。
【0098】
(効果)
参考例によれば、以下に挙げる効果が得られる。
先端部4から挿入部2内を挿通して手元側まで延びる信号線を減少させることができるため、挿入部2を細径化することができる。
【0099】
また、制御回路58は、ジャイロ26や撮像素子57の近傍に配設されているため、ジャイロ26や撮像素子57に対する制御を高速化することができる。
【0100】
また、制御回路58から手元側まで伝送される信号を制御回路58で圧縮して伝送することにより、先端部4内のジャイロ26や撮像素子57からの情報を高速に手元側まで伝送することができる。
【0101】
第8の参考例
図19は本発明の第8の参考例に係り、処置具の先端近傍に設けられたジャイロを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図である。
【0102】
(構成)
図19に示すように、内視鏡61は、処置具挿入用チャンネル62を有している。
処置具挿入用チャンネル62の中を挿通させる処置具63には、先端近傍にジャイロ64が設けられている。
【0103】
ジャイロ64から出力される信号は、第1の参考例と同様に処理されるようになっている。
【0104】
(動作)
ジャイロ64が内視鏡64の挿入部の先端部近傍に位置するように、処置具63を処置具挿入用チャンネル62に挿通させ、この状態で内視鏡61の挿入部を管路に挿入すると、ジャイロ64は挿入部の先端部と等価な位置にあるため、ジャイロ64からの出力信号を第1の参考例と同様に処理することにより、挿入部の挿入経路等を得ることができる。
【0105】
また、処置具63を処置具チャンネル62に挿通しない状態で挿入部を管路に挿入し、後から処置具63を処置具チャンネル62に挿通させてもよい。
【0106】
(効果)
参考例によれば、以下に挙げる効果を得ることができる。
内視鏡の挿入部にではなく、処置具63にジャイロ64を設けているので、内視鏡に対する改良個所が少なくて済む。
【0107】
また、挿入部を既に挿入した後でも、挿入部の挿入形状を知ることができる。
第9の参考例
図20乃至図21は本発明の第9の参考例に係り、図20は先端部の振動による画面のぶれを軽減する手段の構成を説明する説明図、図21は先端部が振動するような管路内への挿入部の挿入状態を説明する説明図((A)はエルボ管を挿入部が通過する状態を示す図、(B)は管路の壁面に先端部が接触している状態を示す図)である。
【0108】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第1の参考例で説明した構成と同じである。
【0109】
(構成)
図20に示すように、内視鏡1の先端部4には、ジャイロ26及びズーム機構を有する例えばCCD等により構成される視覚手段65が備えられており、ジャイロ26及び視覚手段65は、信号線により手元側の制御部66に接続されている。
【0110】
制御部66には、モニタ67が接続されており、視覚手段65で取得した観察映像を制御部66を介して表示することができる。この時、制御部66は、ジャイロ26で検知された先端部4の動きをに応じて、視覚手段65のズーム機構を制御して焦点調整を行うようになっている。
【0111】
また、制御部66は、ジャイロ26からの出力を入力して、先端部4の振動を検出する機能を有している。先端部4の振動の検出は、例えば高い周波数成分を抽出すること等により行う。制御部66は、検出した先端部4の振動の情報により、観察映像の振動を除去する機能を有している。
【0112】
(動作)
内視鏡1の挿入部を管路に挿入して管路内を観察するとき、ジャイロ26で先端部4の動きが検知され、制御部66は視覚手段65のズーム機構を制御して焦点調整を行う。これにより、モニタ67には、焦点の合った観察映像が表示される。
【0113】
しかし、先端部4が例えば図21(A)に示すように湾曲のある管路差し掛かった場合や、図21(B)に示すように先端部4が管路内の壁面にひっかかったような場合、先端部4と管路との摩擦等により、先端部4が振動してしまう場合がある。この振動をジャイロ26が検出してしまうと、この振動に合わせてズーム機構が動作してしまい、このままではモニタ67に表示される観察映像が見にくくなってしまう。
【0114】
この時、制御部66は先端部4の動きが湾曲による動きであるのか振動による動きであるのかを区別し、振動による動きである場合には、制御部66はズーム機構を動作させない。
これにより、先端部4が振動した場合でも、モニタ67に表示される観察映像が見にくくならない。
【0115】
(効果)
ジャイロ26によって検知される先端部4の動きが、振動によるものかどうかを検出する機能を制御部66に設けたため、先端部4に振動が生じても視覚手段65の焦点調整機構が無駄な動作をせず、観察映像が見易くなる。
【0116】
第10の参考例
図22乃至図23は本発明の第10の参考例に係り、図22はPSD(ポジションセンシティブデバイス;位置検出素子)センサを用いたジャイロを配設した先端部の構成を説明する説明図、図23はPSDセンサを用いたジャイロの構成を説明する説明図((A)はジャイロの構成を説明する図、(B)は慣性体の構成を説明する説明図)である。
【0117】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第1の参考例で説明した構成と同じである。
【0118】
(構成)
一般に、角速度を検出するジャイロとして、光ファイバを利用した光ファイバジャイロ等が用いられるが、本参考例では、PSDセンサ等を用いて構成したジャイロの一例を説明する。
【0119】
図22乃至図23に示すように、先端部4内において、慣性体68が弾性体69により支持されている。
慣性体68の面には光を反射するミラー70が取り付けられており、ミラー70で光を反射できる位置には、半導体レーザ等といった発光素子71、PSDセンサ等により構成された受光素子72配設されている。これにより、発光素子71から発せられた光は、ミラー70で反射し、受光素子72に入射されるようになっている。
【0120】
受光素子72は、PSDセンサ72a、PSDセンサ72aに入射される光の光路上に配設されているレンズ72bから構成されている。
【0121】
慣性体68は、4方よりばね状の弾性体69により支持されている。先端部4に角速度が発生すると、慣性体68が傾き、ミラー70によって反射される光の受光素子72への入射位置が変化し、受光素子72は光の入射位置を検知して、角速度を検出するようになっている。検知された角速度の情報から先端部4の向き等の情報を得ることができる。
【0122】
(動作)
先端部4の向きが変化すると、先端部4に対する慣性体68の傾きが変化し、発光素子71から発せられミラー70によって反射される光の受光素子72への入射位置が変化し、受光素子72を構成するPSDセンサ72aは入射位置の変化を検知し、PSDセンサ72aから出力される角速度の情報により、先端部4の向きの変化の情報が得られる。
【0123】
(効果)
参考例によれば、以下に挙げる効果を得ることができる。
先端部4の向き等を検出するジャイロを簡易に構成することができる。
【0124】
第11の参考例
図24は本発明の第11の参考例に係り、慣性体の構成を説明する説明図である。
なお、本実施の形態で説明しない部位の構成は、第10の参考例で説明した構成と同じである。
【0125】
(構成)
本実施の形態では、第10の参考例で述べた慣性体68(図23参照)とは異なる構成の慣性体を用いた一例を説明する。
【0126】
図24に示すように、慣性体73が振り子になるように慣性体73の一端を回動軸74に取り付け、慣性体73の他端を弾性体75で支持する構成とした。
【0127】
(効果)
本実施の形態によれば、第10の参考例による効果と同様の効果が得られる。
【0128】
第12の参考例
図25は本発明の第12の参考例に係り、機器内部作業用デバイスの構成を説明する説明図((A)は全体構成を説明する図、(B)はジャイロの構成を説明する図)である。
【0129】
(構成)
図25(A)に内視鏡の一形態である機器内部作業用デバイスの構成を示す。
機器内部作業用デバイス76は、発電施設の蒸気タービン等を検査補修するために、機器を分解せず、点検孔から内部のタービンブレード等の検査対象個所へ侵入し、検査対象個所のクラック腐食の検査、クラックの研削や溶接補修といった補修作業等を行うことができる。
【0130】
機器内部作業用デバイス76は、柔軟な可撓管から成る挿入部77、挿入部77の先端側に設けられた独立に駆動可能な湾曲自在な3つの湾曲部79、湾曲部79よりも先端側に設けられた先端部78等を有している。
【0131】
先端部78と湾曲部79との間、湾曲部79どうしの間等には、センサ部80が設けられており、各センサ部80にはジャイロ80aが周方向に設けられている。
【0132】
先端部78の先端面には、イメージガイドファイバ等からなる視覚手段81、ライトガイドファイバ等からなる照明手段82、補修作業を行なうための補修デバイス83を先端に有する2個の補修用マニピュレータ84等が備えられている。
【0133】
補修用マニピュレータ84は、2つの図示しない湾曲部85をそれぞれ有している。
湾曲部79、85は、図示しないSMA(本明細書では形状記憶合金をSMAと記す)86により湾曲動作させる構成となっている。
【0134】
SMA86は、加熱すると収縮し、冷却(放冷)するともとの長さに伸びる性質のものや曲げ形状を記憶したものであり、SMA86に直接通電加熱を行ったり、ヒータを設けて間接的に加熱したりすることにより、湾曲部79、85を湾曲させることができる。
【0135】
さらに、機器内部作業用デバイス76は、湾曲部79、85を制御する図示しない制御部91、前記複数のジャイロ80aからの信号を検出する図示しない検出部92、制御部91及び検出部92から挿入形状を算出する図示しない演算部93等を有する。
【0136】
図25(B)に、ジャイロ80aの構造を示す。
シリコン基板87上の中央に振動体88が設けられており、振動体88は対向する2方向から弾性部90により支持されている。振動体88を挟んで対向する他の2方向には、静電容量変化を検出する検出部89が設けられている。
【0137】
振動体88は、シリコン基板87に対して図中のy方向に振動しており、図中のz軸まわりに角速度ωが生じると、振動体88とシリコン基板との間の微小ギャップに静電容量変化が生じ、櫛形形状の検出部89によりこの静電容量変化を検知し、角速度ωを検出できるようになっている。
【0138】
各センサ部80にそれぞれ複数のジャイロ80aを設けることにより、各センサ部80の位置における3次元的な位置変化を検出することができる。
【0139】
(動作)
機器内部作業用デバイス76を機器内部に挿入させる際には、管路形状に合わせて各湾曲部79を湾曲動作させながら挿入する。
【0140】
この時、各センサ部80のジャイロ80aにより角速度を検出することで、各センサ部80の配置されている個所の移動量を検出でき、制御部91による各湾曲部79の情報を組み合わせることで、機器内部作業用デバイス76の挿入形状を知ることができ、予め入力してある管路地図情報を辿ることにより機器内部作業用デバイス76の先端部78の到達位置を知ることができる。
【0141】
また、先端部78が作業位置へ到達したときに、各センサ部80の位置におけるジャイロ80aの出力を図示しない検出部92にて検出し、湾曲形状の維持、つまり先端部78の位置を維持させることができるため、補修マニピュレータ84のみを動かすことで補修作業を行なうことができる。
【0142】
(効果)
機器内部作業用デバイス76は複数個の湾曲部79、…を有しており、複雑な形状の管路に挿入することができ挿入性つまりは操作性を向上できる。また、複雑な動作をさせることができるため、観察や作業を行なうとき死角が少なくなり、見落とし等を減少できる。
【0143】
第13の参考例
(構成)
第1の実施の形態からの実施の形態、及び、第1の参考例から第11の参考例では、手元側の操作部より湾曲部まで延びている湾曲用ワイヤを牽引することで、湾曲部の湾曲操作を行っているが、本参考例では他の構成を説明する。
【0144】
例えば、加熱すると収縮し、冷却或いは放冷(以下単に、冷却と記す)すると伸びるSMAにより形成されたSMAワイヤにより湾曲用ワイヤの一部を構成し、このSMAワイヤにリード線を接続して手元側の操作部から通電加熱の制御を行なうことにより、湾曲部の湾曲動作を制御することができる。
【0145】
なお、SMAワイヤはヒータによる間接加熱としてもよい。また、曲げ形状を記憶したSMAプレートにより湾曲部に湾曲動作をさせる構成としてもよい。この時、SMAプレートはヒータによる間接加熱としてもよいし、通電加熱としてもよい。
【0146】
また、第1の実施の形態からの実施の形態、及び、第1の参考例から第11の参考例で示したジャイロを設けて、ジャイロから出力される情報に応じてSMAワイヤへの加熱を制御するように構成してもよい。
【0147】
(動作)
湾曲部を湾曲動作させるとき、SMAワイヤへの通電量を調整して、湾曲させようとする湾曲量に応じた加熱を行い制御する。
【0148】
(効果)
挿入部が長い場合でも、安定して湾曲動作を行うことができる。
【0149】
第14の参考例
図26乃至図30は本発明の第14の参考例に係り、図26は内視鏡の全体構成を説明する説明図、図27は先端部の構成を説明する説明図((A)は説明図、(B)は(A)のA−A断面図)、図28は湾曲部の構成を説明する説明図、図29は湾曲部の構成を説明する説明図、図30は空気噴射口の動作を説明する説明図である。
【0150】
(構成)
図26乃至図27に示すように、内視鏡100は、細長い挿入部101、挿入部の先端側に設けられた湾曲自在な湾曲部102、湾曲部102より先端側に設けられた先端部103等を有している。
【0151】
先端部103には、視覚手段104や照明手段105を構成する光学系、3軸まわりの角速度を検出するジャイロ124等が設けられている。
【0152】
視覚手段104は、被写体を撮像する撮像手段であるCCD106等により構成されており、CCD106は手元側のCCU107にケーブル108aで接続され、CCU107に接続されているモニタ109に観察映像が表示されるようになっている。
【0153】
照明手段105は、ライトガイドファイバ等により構成されており、ライトガイドファイバは、先端部103からケーブル108b等を挿通して光源装置110に接続されている。
【0154】
挿入部101の手元側には、湾曲部102の湾曲動作を駆動制御する湾曲制御部111を介して、コンプレッサ113が接続され、湾曲制御部111には、湾曲の操作をする湾曲用ジョイスティック112aが設けてある。
【0155】
さらに、コンプレッサ113は、空気圧制御部114を介して、挿入部101の内部に配した空気管路115へと接続され、空気管路115は先端部103の側面の空気噴射口116に開口されている。
【0156】
空気管路115は3本設けられており、空気噴射口116は、先端部103の側面に円周を3等分した位置つまり120°間隔の3個所に開口している。空気圧制御部114は、これら3本の空気管路115に流す空気の圧力を制御するものであり、先端部103の3つの空気噴射口116から噴射を操作する噴射用ジョイスティック112bが設けてある。3つの空気噴射口116から空気を噴射することで内視鏡100の先端部103を持ち上げて、先端部103を空間に位置させることができるようになっている。
【0157】
この時の先端部103の微妙な動きは、ジャイロ124で検出され、先端部103の位置を維持するように空気圧制御部114は噴射する空気圧を制御する構成となっている。
【0158】
図28に示すように、空気圧により湾曲部102を駆動するシリコン、ポリウレタン等により形成された柔軟な湾曲駆動チューブ117の略中心には、CCDケーブルやライトガイドファイバ等のケーブル類を配する内蔵物用ルーメン118が形成されており、また、内蔵物用ルーメン118より外周には、送り込まれた空気圧により周辺を加圧するための複数の例えば4個の加圧用ルーメン119が形成されている。
【0159】
各加圧用ルーメン119の手元側には細長いPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の合成樹脂で形成されたエアチューブ120がそれぞれ接続されている。
【0160】
湾曲駆動チューブ117の加圧用ルーメン119の先端側は、はシリコン材等の封止部材121でシールされ、エアチューブ120と加圧用ルーメン119との隙間もシリコン材等が注入されてシールされている。
【0161】
手元側から送りこむ空気によって、湾曲駆動チューブ117の加圧用ルーメン119が加圧される構成となっている。
【0162】
図29に示すように、湾曲駆動チューブ117の外周及び内周には、湾曲駆動チューブ117を加圧したときに径方向に膨張することを規制する例えば密着コイル等により形成された規制部材122、123がそれぞれ配設されており、規制部材122は、金属線を筒状に編み込んだメッシュブレード122aで覆われている。規制部材123の内側には、内蔵物としてCCDケーブル等やライトガイドファイバ等のケーブル類が配されている。
【0163】
(動作)
図26で示すような段差の上や段差を乗り越えた個所を観察する場合、噴射用ジョイスティック112bを操作することにより、先端部103を浮上させるように空気管路115に送り込まれる空気圧を空気圧制御部114が制御し、空気噴射口116から空気が噴射され、先端部103が浮上する。
【0164】
空気圧制御部111は、ジャイロ124で検知された情報により先端部103の向きを検出し、空気を噴射する空気噴射口116a、116b、116cを選択するようになっている。
【0165】
例えば先端部103を上方向に浮上させようとする時、図30(A)に示すように空気噴射口116aが上向きである場合には、空気噴射口116b、116cからそれぞれ同じ比率で空気が噴射される。図30(B)に示すように空気噴射口116aが下向きである場合には、空気噴射口116aから空気が噴射される。図30(C)に示すように空気噴射口116aが斜め上を向いている場合には、空気噴射口116b、116cからはこれらの向きに応じた量の空気が噴射される。
【0166】
また、噴射用ジョイスティック112bの操作量例えばレバーを倒す角度に応じて空気噴射口116a、116b、116cから噴射され、先端部103を浮上させる高さ等を調整することができる。また、噴射用ジョイスティック112bを一定の状態に維持すると、先端部103は空間の一定の位置に維持される。ここで、先端部103が浮上中に先端部103の位置や向きが微妙に変った場合、ジャイロ124の出力から空気圧制御部111が先端部103の向きの変化を検出し、空気噴射口116a、116b、116cから噴射させる空気圧を調整し、先端部103の空間中の位置が一定に維持される。
【0167】
ここで、先端部103を持ち上げた状態で、湾曲用ジョイスティック112aを操作して湾曲部102を湾曲させて、視野方向を変えようとするる場合、この湾曲操作により、先端部103の方向の変化がジャイロ124で変化するが、湾曲量に応じた先端部103の向きや位置の変化に対しては、位置を戻すことをしないように、空気圧制御部114が空気圧を制御する。
【0168】
(効果)
高い場所の観察、高い段差の乗り越えができ、内視鏡の操作性が向上する。
【0169】
第15の参考例
図31乃至図33は本発明の第15の参考例に係り、図31は内視鏡の全体構成を説明する説明図、図32は空気圧制御部等の構成を説明する説明図、図33は空気噴射口及び加圧用ルーメンの配置を説明する説明図((A)は説明図、(B)は(A)のA−A断面図で空気噴射口の配置を説明する図、(C)は(A)のB−B断面図で加圧用ルーメンの配置を説明する図)である。
【0170】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第14の参考例で説明した構成と同じである。
【0171】
(構成)
図31に示すように、第14の参考例と異なり、空気圧制御部130により、空気噴射口116から噴射する空気圧及び湾曲部102を湾曲動作させるための空気圧の両方を制御する構成となっている。空気圧制御部130は、1個のジョイスティック131により操作されるようになっている。
【0172】
図32に示すように、空気圧制御部130の内部では、コンプレッサ113からの管路が分岐して、空気圧を制御する電磁弁127、128に接続されている。
【0173】
電磁弁127、128にはそれぞれ3本の排気口がある。電磁弁127の排気口は、湾曲駆動チューブ125の加圧用ルーメン134に対してエアチューブ126で接続されている。電磁弁128の排気口は空気噴射口116に空気管路115で接続されている。
【0174】
電磁弁127、128の制御は電磁弁制御部129で行われ、電磁弁制御部129には、ジョイスティック131が接続されていて、各空気噴射口116及び各加圧用ルーメン134に送る空気圧が制御される。
【0175】
湾曲駆動チューブ125の3つの加圧用ルーメン134の位置と空気噴射口116の位置は図33の通り180゜ずれた位置となっている。
【0176】
(動作)
図31に示すシステムにおいて、ジョイスティック131を操作すると、ジョイスティック131の操作量と方向に応じて、空気噴射口116から噴射される空気圧と湾曲部102を湾曲させる空気圧を制御する。
【0177】
例えば、先端部103及び湾曲部102が、図33に示すような向きの時、ジョイスティック131を操作して上方向に先端部103を浮上させようとすると、空気噴射口116b、116cからそれぞれ同じ圧力で空気が噴射され、同時に加圧用ルーメン134b、134cがそれぞれ同じ圧力で加圧される。
【0178】
そして、先端部103の向きがどの高さでも水平になるように、空気噴射口116の噴射圧と加圧用ルーメン134の空気圧が制御される。
【0179】
(効果)
参考例によれば、第14の参考例で得られる効果に加えて、以下に挙げる効果が得られる。
先端部103の向きがどの高さでも水平に維持されるため、操作性が向上する。
【0180】
湾曲用の加圧用ルーメンに加圧する空気圧と噴射口116から噴射する空気圧とが連動しており、操作が容易である。
【0181】
第16の参考例
図34は本発明の第16の参考例に係り、ジョイスティックの構成を説明する斜視図である。
【0182】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第14の参考例で説明した構成と同じである。
【0183】
(構成)
第14の参考例(図26参照)では、湾曲用ジョイスティック112a及び噴射用ジョイスティック112bを別々に2つ設けたが、本参考例では、これらを1つのジョイスティックにより構成した。
【0184】
図34に示すように、ジョイスティック135は上下の2段になっており、湾曲部102の湾曲駆動を操作する湾曲用の操作レバー137及び噴射用の操作レバー136が一体化されて構成されている。
【0185】
(動作)
ジョイスティック135の2つの操作レバー136と137を操作することで、第14の参考例と同じように動作する。
【0186】
(効果)
湾曲用及び噴射用の2つの操作レバー126、127が1つのジョイスティック135に一体化して構成されており、片手で操作でき、操作性が向上する。
【0187】
なお、第14の参考例乃至第16の参考例に係る湾曲部を駆動させる手段は、湾曲駆動チューブにより構成されたものに限らない。例えば、図35に示すように、湾曲駒138を湾曲自在にリベット139で連設した湾曲管140の最も先端に位置する湾曲駒138に連結した湾曲用ワイヤ141を手元側から手動で牽引することで湾曲動作させる構成でもよい。また、この湾曲管140の湾曲用ワイヤ141に対して、図36に示すように、チェーン142を連結し、チェーン142にギア143をかみ合わせ、ギア143を図示しないモータ144で回転させることで湾曲動作をさせる構成でもよい。
【0188】
また、先端部の移動量の検出のためにジャイロを使用するばかりでなく、加速度センサを設けても良い。
【0189】
図26に示す先端部103を動作例えば浮上させる速度を制御するためには、3カ所の噴射口116から空気を噴射し、動かしたい方向に位置する噴射口116からの噴射を止めたり噴射圧を弱めることによって制御してもよい。
【0190】
第17の参考例
図37乃至図45は本発明の第17の参考例に係り、図37は機器内部作業用デバイスの全体構成を説明する説明図、図38は湾曲部の構成を説明する説明図((A)は湾曲部の全体構成を説明する図、(B)は(A)のA−A断面図)、図39は湾曲駆動チューブの構成を説明する説明図、図40はSMAワイヤの構成を説明する説明図、図41は補修用マニピュレータの構成を説明する説明図、図42は薄膜ヒータの構成を説明する説明図、図43はジャイロの構成を説明する説明図((A)はシリコン基板の構成を説明する図、(B)は(A)のA−A断面図、(C)はシリコン基板の組み合わせかたを説明する図)、図44は機器内部作業用デバイスが振動している際の補修用マニピュレータの動作を説明する説明図、図45はクラックの補修前及び補修後の状態を説明する説明図((A)は補修前の状態、(B)は補修後の状態)である。
【0191】
なお、第12の参考例と同一の部材名が付与されている部材は、本参考例で特段の説明が無い場合には、第12の参考例と同様の役割及び構成を持つ部材である。
【0192】
(構成)
図37に、機器内部作業用デバイス201の構成を示す。
機器内部作業用デバイス201の役割は、第12の参考例に係る機器内部作業用デバイス76と同様である。
【0193】
機器内部作業用デバイス201は、可撓管からなる挿入部202、挿入部202の先端側に設けられたそれぞれに湾曲駆動手段204を備える独立に湾曲駆動可能な3つの湾曲部205a、205b、205c、更に先端側に備えられた硬質の先端部203等を有している。
【0194】
先端部203の前端面には、視覚手段206、照明手段207、2個の補修用マニピュレータ208を備えている。
【0195】
補修用マニピュレータ208の先端部分には、クラック・傷の研削を行うための研削デバイスや溶接を行う溶接デバイス等といった補修デバイス209が備えられている。
【0196】
各補修用マニピュレータ208は、補修作業を行うに当たっての位置決めや微小部分に対する作業を行うことができるように、それぞれ2個の湾曲部を有する。
【0197】
先端部203には、先端部の角速度を検出できる位置検出手段としてジャイロ210が備えられており、先端部の動きを検出できるようになっている。
【0198】
湾曲駆動手段204は、例えば加熱すると収縮し冷却すると伸長するSMAワイヤ211を有しており、加熱することで各湾曲部に湾曲動作を行わせることができる。
【0199】
それぞれの補修用マニピュレータ208は、例えば加熱時に曲げ形状を示し冷却時に直線形状を示すSMAプレート212を2つの湾曲部に有し、2つの湾曲部を独立に湾曲動作させることができる。
【0200】
湾曲駆動手段204の構成を以下に説明する。
【0201】
図38乃至図39に示すように、湾曲駆動手段204は、テフロンやウレタン等の樹脂チューブに切り欠きを設けた構造の湾曲駆動チューブ213を有している。
【0202】
湾曲駆動チューブ213の外周は、シリコン、ポリウレタン等の柔軟な外皮チューブ215で覆われている。
【0203】
湾曲駆動チューブ213の内周面には、長手方向の複数個所に、内周を4等分する位置であり且つ各個所において内周面の同一位置に4個の円環状のパイプ214が溶接等により各個所にそれぞれ固定されている。
【0204】
パイプ214には、パイプ214の配設された長手方向の全部所に渡って長手方向と平行になるようにSMAワイヤ211が挿通され、SMAワイヤ211は、パイプ214に固定されている。SMAワイヤ211は、各湾曲部205a、205b、205cにそれぞれ4本づつ配設されている。
【0205】
図40に示すように、SMAワイヤ211の外周には、線状ヒータ216が巻き付けられている。これにより、間接的にSMAワイヤ211の加熱を行い、湾曲部205a、205b、205cを湾曲動作させることができるようになっている。
【0206】
しかも各湾曲部の4本のSMAワイヤ211に対して独立に加熱制御を行うことが可能で、複雑な動作させることができる。
なお湾曲駆動チューブ213は、超弾性合金などの金属により形成されていてもよい。
【0207】
次に、補修用マニピュレータ208の構成を以下に説明する。
図41に示すように、補修用マニピュレータ208は、2枚のSMAプレート212a、212bが円環状の連結部材217により90゜ずれて連結されている。
【0208】
連結部材217は、表面にSMAプレート212a、212bを嵌め込める凹状の溝を有しており、この溝にSMAプレート212a、212bが嵌め込まれている。
【0209】
SMAプレート212aの連結部材と反対側には、円環状でSMAプレート212aを嵌め込める凹状の溝が形成されているリング部材218が固定的に取り付けられ、手元側のSMAプレート212bにも同様に取り付けられている。
【0210】
SMAプレート212a、212bの表面には薄膜ヒータ219が貼り付けられている。
【0211】
図42に示すように、薄膜ヒータ219は、加熱領域が複雑に分割され、内部に歪検知機能を有している加熱部220及びそれぞれの加熱部220間の信号処理を行う制御チップ221を有している。
【0212】
この構成からなる補修用マニピュレータ8を使用して例えば溶接時に使う溶接棒222を配した構成例である図41に示すように、連結部材217及びリング部材218の内周に円環状のガイド部材223が固定されていて、ガイド部材223の穴に溶接棒222が挿通している。溶接棒222は手元側より押し出すことで先端側に送るものである。
【0213】
ジャイロ210の構成を以下に説明する。
【0214】
図43(A)、(B)に示すジャイロ210を構成するシリコン基板224の構成は、第12の参考例で説明したシリコン基板87(図25(B)参照)の構成と同様の構成である。
【0215】
図43(C)に示すように、シリコン基板224を直交するように3枚組み合わせて3軸方向の位置変化を認識できるジャイロ210が構成されている。
【0216】
湾曲駆動手段204は、図示しない手元側の制御装置228により制御されている。また、補修用マニピュレータ208とジャイロ210とは、先端部203内部に設けた図示しない制御回路229を一旦経由して手元側の図示しない制御装置228に連結されている。
【0217】
なお、湾曲駆動手段204はSMAワイヤ211により構成されたものに限らず、SMAプレートにより構成されてもよい。また、補修用マニピュレータ208はSMAプレート212a、212bにより構成されたものに限らず、それぞれSMAワイヤにより構成されてもよい。また、それぞれの加熱方法はヒータによる加熱に限らず、通電加熱であってもよい。
【0218】
(動作)
先ず、機器内部作業用デバイス201を検査対象機器内部に挿入していく。この時、先端部203の角速度をジャイロ210により検知することで、視覚手段206により得た観察映像における重力方向等の向き等を知ることができるため、容易に検査対象機器内部の補修部に到達することができる。
【0219】
先端部203が検査対象機器内部の補修部に到達したら、補修部近傍に先端部203の位置を維持する。この時、先端部203の向きの変化をジャイロ210によって検知しながら、湾曲駆動手段204を構成するSMAワイヤ211及び補修用マニピュレータ208を構成するSMAプレート212を制御して、先端部203及び補修用マニピュレータ208を補修部近傍の位置に移動させて維持する。 次に、先端部203の位置を補修部近傍の位置に維持しながら、研削デバイスや溶接デバイス等の補修デバイスを使用して補修作業を行う。この時、振動等による補修中の先端部203の位置のずれ等をジャイロ210により検知することができるため、この情報によって先端部203の位置を補正する。
【0220】
或いは、補修作業時の振動等により、図44中の破線のように、先端部203の位置にずれが生じた場合、ジャイロ210により先端部203の位置のずれを検出し、この情報により、補修用マニピュレータ208を制御して、補修用マニピュレータ208の先端を補修部の位置に戻す。
【0221】
図44に示すように、補修部に例えばクラックがある場合、補修用マニピュレータ208である研削デバイスを補修部に接触させてクラックを削り、クラックを丸めて応力集中を緩和させる補修作業を行う。この時、補修用マニピュレータ208を直接補修部に接触させて補修作業を行うので、先端部203に対して振動等の負荷がかり、無負荷状態に比べて湾曲駆動手段204のSMAワイヤ211への加熱量に差を生じ、先端部203の位置がずれる場合がある。この場合には、先端部203の位置のずれをジャイロ210により検出し、このずれを補正する。
【0222】
(効果)
参考例によれば、以下に挙げる効果が得られる。
補修作業時の先端部203や補修用マニピュレータ208の位置を保持することができ、正確な作業が可能となる。
【0223】
第18の参考例
図46は本発明の第18の参考例に係り、先端部の構成を説明する説明図である。
なお、本実施の形態で説明しない部位の構成は、第17の参考例で説明した構成と同じである。
【0224】
(構成)
図46に示すように、本参考例では、第17の参考例に係る先端部203(図37参照)を設ける代わりに、先端部235を設けた。
【0225】
補修用マニピュレータ208のSMAプレート212の動作を制御する制御回路232が、薄膜ヒータ219とともにSMAプレート212上に設けてある。また、2つの補修用マニピュレータ208は信号線230で接続されている。
【0226】
また、薄膜ヒータ219の端部には薄膜状の信号線231が接続され、制御回路232は、信号処理回路233と繋がっている。また、ジャイロ210も信号処理回路233と繋がっている。
【0227】
信号処理回路233は、信号線231を介して、図示しない手元側の制御装置228と接続されている。
【0228】
(動作)
薄膜ヒータ219の制御は、同一のSMAプレート212に設けられている制御回路232が行う。制御回路232は、最小限必要な指示や状態を示す信号のみを信号処理回路233との間で送受する。この時、手元側の制御装置228との信号の送受は、信号処理回路233を介して行われる。
【0229】
2つのマニピュレータ208間の位置合わせのため等の信号の送受は、信号線230を介してそれぞれの制御回路232間で行い、必要最小限の指示や結果等の信号のみを信号処理装置233を介して手元側の制御装置228と送受する。
ジャイロ210で検知された先端部235の角速度の情報は、信号処理回路233によって処理され、先端部235の位置や向きの情報が算出される。信号処理回路2は、最小限必要な結果情報等のみを手元側の制御装置228と送受する。
【0230】
ジャイロ210で検知された情報に応じて、補修用マニピュレータ208を制御する際には、信号処理回路2が先端部235内で処理を行い、最小限必要な指示や結果等の情報のみを手元側の制御装置228と送受する。
【0231】
(効果)
手元側の制御装置228との信号の送受は、信号処理回路233を介して行っているので、先端部235と手元側との間の信号線を省線化できる。
【0232】
補修用マニピュレータ208の制御やジャイロ210で検知されたデータの処理のほとんどは、先端部235内の制御回路232及び信号処理回路233で行っているので、手元側と送受する信号の量は最小限に抑えられ、処理速度を向上されることができる。
【0233】
第19の参考例
図47乃至図48は、本発明の第19の参考例に係り、図47は湾曲部のエアチューブの配置を説明する説明図、図48は湾曲部を制御する手段の構成を説明するブロック図である。
【0234】
なお、本参考例で説明しない部位の構成は、第17の参考例で説明した構成と同じである。
【0235】
(構成)
図47に示すように、第17の参考例に係る湾曲駆動手段204(図37参照)を設ける代わりに、本参考例では湾曲駆動手段である湾曲駆動チューブ236を設けた。
【0236】
湾曲駆動チューブ236には、中央に大きいルーメン237、周辺部に小さい略楕円形の3つのルーメン238が形成されている。
【0237】
湾曲駆動チューブ236は、3つの湾曲部239a、239b、239c毎にルーメン238が独立に仕切られており、それぞれのルーメンに対してエアチューブ240が独立して連結されている。中央のルーメン237は、先端から手元側まで全長にわたり通じている
また、エアチューブ240には、手元側に制御弁241を介してポンプ242が接続され、ポンプ242及び制御弁241を制御装置243で制御可能にしている。
【0238】
(動作)
図48に湾曲駆動手段4を駆動させる制御装置を含むブロック図を示す。
【0239】
先ず、どの湾曲部をどの方向へ湾曲させるかを制御装置243に入力すると、制御弁241が開閉されて、ポンプ242から流体が該当する湾曲部のルーメンに送られる。
【0240】
ルーメン内に流体が送られるとルーメンが膨張するので、膨張したルーメンとは反対の方向に湾曲動作する。湾曲部別に湾曲方向を制御することで複雑な湾曲動作を行わせることができる。
【0241】
(効果)
湾曲部239a、239b、239cを湾曲駆動チューブ236で構成しており、簡易な構成で湾曲部を構成でき、また小型化できる。
【0242】
なお、本発明は、第1の実施の形態からの実施の形態、及び、第1の参考例から第19の参考例で述べた実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【0243】
[付記]
(1)内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
前記挿入部から延出して観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
観察対象を撮像して観察映像を得るための前記先端部に内蔵された撮像素子等の観察手段と、
前記観察内容を画面表示する手段と、
を有する内視鏡において、
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等の湾曲方向や分岐方向等といった地図情報を予め入力する入力手段と、
前記地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等で前記挿入部が進んだ方向の情報である挿入情報を前記観察映像から自動認識する手段或いは前記観察映像を操作者が判断して手動により入力する手段と、
前記挿入情報に従って前記地図情報を辿り前記挿入部の挿入された経路である挿入経路情報を得る手段と、
前記内視鏡先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と、
前記内視鏡先端部の重力方向に対する向きの情報から前記挿入経路情報を辿って前記観察映像における重力方向を算出する手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡。
【0244】
(2)観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部の後方に位置する湾曲自在な挿入部の部分である湾曲部と、
前記挿入部の手元側に接続され内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
観察対象を観察して観察映像を得る前記先端部に設けられた観察手段と、
を有する内視鏡において、
前記操作部に設けた位置検出手段と、
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等の湾曲方向や分岐方向等といった地図情報を予め入力する入力手段と、
前記地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
前記位置検出手段で検出した位置情報に従って前記地図情報を辿り該位置情報のずれを検出し該位置情報のずれを補正する補正手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡。
【0245】
(3)観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部の後方に位置する湾曲自在な挿入部の部分である湾曲部と、
前記挿入部の手元側に接続され内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
観察対象を観察して観察映像を得る前記先端部に設けられた観察手段と、
を有する内視鏡において、
前記先端部に設けた位置検出手段と、
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等の湾曲方向や分岐方向等といった地図情報を予め入力する入力手段と、
前記地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
前記位置検出手段で検出した位置情報に従って前記地図情報を辿り該位置情報のずれを検出し該位置情報のずれを補正する補正手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡。
【0246】
(4)観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部の後方に位置する湾曲自在な挿入部の部分である湾曲部と、
前記挿入部の手元側に接続され内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
観察対象を観察して観察対象を得る前記先端部に設けられた観察手段と、
を有する内視鏡において、
前記先端部に設けた位置検出手段と、
前記観察手段に設けた焦点調整機構と、
前記位置検出手段の出力により前記焦点調整機構を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内視鏡。
【0247】
(5)観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部の後方に位置する湾曲自在な挿入部の部分である湾曲部と、
前記挿入部の手元側に接続され内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
観察対象を観察して観察映像を得る前記先端部に設けられた観察手段と、
を有する内視鏡において、
前記位置検出手段を前記湾曲部後方の挿入部に設けた
ことを特徴とする内視鏡。
【0248】
(6)観察対象の管路に挿入する細長な挿入部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部の後方に位置する湾曲自在な挿入部の部分である湾曲部と、
前記挿入部の手元側に接続され内視鏡を把持したり操作するための操作部と、
観察対象を観察して観察映像を得る前記先端部に設けられた観察手段と、
を有する内視鏡において、
処置具を手元側から前記先端部まで挿通させるための前記内視鏡に設けたチューブからなる処置具挿入用チャンネルと、
前記処置具の先端部分近傍に設けた角速度検出手段と、
前記湾曲部を駆動するための湾曲部駆動手段と、
前記各速度検出手段の出力に応じて前記湾曲部駆動手段を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡。
【0249】
(7)付記(1)乃至付記(6)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は角速度検出手段により構成されている。
【0250】
(8)付記(1)乃至付記(6)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は3軸まわりの角速度を検出できる角速度センサにより構成されている。
【0251】
(9)付記(1)乃至付記(6)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は検出する角速度の軸がお互いに直交する3個の1軸まわりの角速度センサにより構成される。
【0252】
(10)付記(7)に記載の内視鏡において、
角速度検出手段は振動変化を検出するジャイロにより構成される。
【0253】
(11)付記(10)に記載の内視鏡において、
前記角速度検出手段はシリコン基板上に設けられた振動体と、
振動体を保持する弾性体と、
前記振動体と前記シリコン基板との間の静電容量の変化を検出するための振動体との間に設けた櫛型形状の静電容量検出部と、
前記静電容量検出部の出力を検出する制御回路と、
を有する。
【0254】
(12)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は角速度検出手段及び加速度センサにより構成される。
【0255】
(13)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は角速度検出手段及び磁気センサにより構成される。
【0256】
(14)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は角速度検出手段及び挿入量検知手段により構成される。
【0257】
(15)付記(14)に記載の内視鏡において、
前記挿入量検知手段は挿入部に等間隔に設けた歪みセンサや圧力センサにより構成される。
【0258】
(16)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は、慣性力を受けるための慣性体と、前記慣性体の表面に取り付けられた鏡と、慣性体を支持する弾性体と、前記鏡に対して光を照射する発光素子と、前記鏡からの反射光を検出する受光素子と、から構成される。
【0259】
(17)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記観察手段として設けた半導体撮像素子及び前記位置検出手段の出力信号を処理する手段を前記先端部に設けた。
【0260】
(18)付記(3)に記載の内視鏡において、
前記補正手段は、前記地図情報を画像化した地図画像に、前記位置検出手段の出力から検出した挿入経路の情報を画像かした挿入経路画像を重ねあわせ、前記地図画像上の管路の湾曲や分岐等の位置等において、前記挿入経路画像の位置のずれを画像として検出し、このずれを検出した位置において地図情報と比較して前記挿入経路の情報を補正する。
【0261】
(19)付記(4)に記載の内視鏡において、
前記焦点調整機構は、レンズと、レンズに対して振動を与える振動体と、前記振動体を制御する制御部と、を有する。
【0262】
(20)付記(19)に記載の内視鏡において、
前記振動体は圧電素子からなる。
【0263】
(21)付記(4)に記載の内視鏡において、
前記内視鏡はファイバスコープであり、
前記ファイバスコープの接眼部に着脱自在に取り付けたTVカメラ部と、
前記TVカメラ部に設けた焦点調整機構と、
前記位置検出手段の出力に応じて前記焦点調整機構を制御する制御手段と、
を設けた。
【0264】
(22)付記(5)に記載の内視鏡において、
前記湾曲部は複数個所配設されており、
前記湾曲部の間に位置検出手段が配設されており、
前記湾曲部を湾曲自在に駆動する湾曲駆動手段と、
前記複数の湾曲部ごとの湾曲量検出手段と前記位置検出手段の出力とから前記湾曲部の形状を検出し前記湾曲駆動手段を制御する制御手段と、
を設けた。
【0265】
(23)湾曲部を有し該湾曲部の先端部に視覚手段を有する本体部からなる内視鏡において、
前記本体部の先端部に設けられ湾曲部を有するマニピュレータと、
前記本体部の先端部に設けられた位置検出手段と、
前記位置検出手段の出力に応じて前記マニピュレータの湾曲部及び前記本体部の湾曲部の湾曲を制御する制御手段と、
を設けたことを特徴とする内視鏡。
【0266】
(24)付記(23)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段の出力と前記マニピュレータの湾曲部の出力とから前記マニピュレータの先端部分の位置を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算した前記マニピュレータの先端部分の位置を維持するように前記マニピュレータの湾曲部の湾曲または前記本体部の湾曲部の湾曲を制御する制御手段と、
を設けた。
【0267】
(25)付記(23)に記載の内視鏡において、
前記マニピュレータは先端部分に溶接や研削等の補修を行うための補修デバイスを有する。
【0268】
(26)付記(23)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は角速度検出手段により構成される。
【0269】
(27)付記(23)に記載の内視鏡において、
前記位置検出手段は3軸周りの角速度を検出できるものである。
【0270】
(28)付記(26)に記載の内視鏡において、
前記角速度検出手段は静電容量の変化を検出するものである。
【0271】
(29)付記(26)に記載の内視鏡において、
前記角速度検出手段はシリコン基板上に設けられた振動体と、
振動体を保持する弾性体と、
前記振動体と前記シリコン基板との間の静電容量の変化を検出するための振動体との間に設けた櫛型形状の静電容量検出部と、
前記静電容量検出部の出力を検出する制御回路と、
を有する。
【0272】
(30)付記(23)に記載の内視鏡において、
本体部の湾曲部の駆動を形状記憶合金で行う。
【0273】
(31)付記(30)に記載の内視鏡において、
前記形状記憶合金は温度変化により軸方向に伸縮するものである。
【0274】
(32)付記(23)に記載の内視鏡において、
本体部の湾曲部の駆動を、流体圧を変化させることで膨張、収縮する湾曲アクチュエータで行う。
【0275】
【発明の効果】
本発明の内視鏡は、
湾曲操作手段が設けられた操作部と、
前記操作部から延出して観察対象の管路に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ、前記湾曲操作手段における操作に応じて湾曲動作を行う湾曲部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部に設けられ、観察対象を撮像して観察映像を得る観察手段と、
前記観察映像を画面表示する手段と
前記湾曲部における湾曲動作の影響を受けない個所に設けられ、前記先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と
具備し
前記位置検出手段が、前記操作部に設けられていることによって、
湾曲部の湾曲動作によるジャイロからの出力に変化が生じないため、挿入部の挿入経路を検出する際の湾曲動作による誤差を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1ないし図5は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は内視鏡の全体構成を説明する説明図
【図2】図2は前方にT字状の分岐がある管路に挿入部を挿入した状態を説明する説明図
【図3】図3は前方にエルボ管がある管路に挿入部を挿入した状態を説明する説明図
【図4】図4管路内の観察映像の例((A)は前方にT字状の分岐がある管路内の観察映像、(B)は前方にエルボ管がある管路内の観察映像)
【図5】図5は様々な挿入方向を向きながら管路内を進む挿入部の状態を示す説明図
【図6】本発明の第2の実施の形態に係り、湾曲ノブの構成を説明する一部断面図を含む説明図
【図7】図7乃至図10は本発明の第1の参考例に係り、先端部の構成を説明する説明図
【図8】画面表示の例
【図9】管路内の挿入部の挿入形状の一例を説明する説明図
【図10】挿入形状を補正する動作を説明する説明図((A)は補正する動作を説明する図、(B)は補正を行う個所の例を説明する図)
【図11】本発明の第2の参考例に係り、内視鏡の構成を説明する説明図((A)は内視鏡の全体構成を説明する図、(B)は外部カメラとの着脱部分を説明する図)
【図12】図12乃至図13は本発明の第3の参考例に係り、図12は挿入部に設けられた感圧センサの構成を説明する説明図
【図13】感圧センサの出力波形の例
【図14】本発明の第4の参考例に係り、挿入部に刻印された縞模様による挿入量検出手段の構成を説明する説明図((A)は挿入部に刻印された縞模様の例を示す図、(B)は縞模様を読み取って挿入量を検出するための構成を示す図)
【図15】本発明の第5の参考例に係り、磁気センサを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図
【図16】本発明の第の実施の形態に係り、湾曲部後端近傍の挿入部に設けられたジャイロを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図
【図17】本発明の第6の参考例に係り、1軸周りの回転角速度を検出するジャイロを3個用いた位置検出手段の構成を説明する説明図
【図18】本発明の第7の参考例に係り、撮像素子とジャイロとの位置関係を説明する説明図
【図19】本発明の第8の参考例に係り、処置具の先端近傍に設けられたジャイロを用いた位置検出手段の構成を説明する説明図
【図20】図20乃至図21は本発明の第9の参考例に係り、図21は先端部の振動による画面のぶれを軽減する手段の構成を説明する説明図
【図21】先端部が振動するような管路内への挿入部の挿入状態を説明する説明図((A)はエルボ管を挿入部が通過する状態を示す図、(B)は管路の壁面に先端部が接触している状態を示す図)
【図22】図22乃至図23は本発明の第10の参考例に係り、PSDセンサを用いたジャイロを配設した先端部の構成を説明する説明図
【図23】PSDセンサを用いたジャイロの構成を説明する説明図((A)はジャイロの構成を説明する図、(B)は慣性体の構成を説明する説明図)
【図24】本発明の第11の参考例に係り、慣性体の構成を説明する説明図
【図25】本発明の第12の参考例に係り、機器内部作業用デバイスの構成を説明する説明図((A)は全体構成を説明する図、(B)はジャイロの構成を説明する図)
【図26】図26乃至図30は本発明の第14の参考例に係り、図26は内視鏡の全体構成を説明する説明図
【図27】先端部の構成を説明する説明図((A)は説明図、(B)は(A)のA−A断面図)
【図28】湾曲部の構成を説明する説明図
【図29】湾曲部の構成を説明する説明図
【図30】空気噴射口の動作を説明する説明図
【図31】図31乃至図33は本発明の第15の参考例に係り、図31は内視鏡の全体構成を説明する説明図
【図32】空気圧制御部等の構成を説明する説明図
【図33】空気噴射口及び加圧用ルーメンの配置を説明する説明図((A)は説明図、(B)は(A)のA−A断面図で空気噴射口の配置を説明する図、(C)は(A)のB−B断面図で加圧用ルーメンの配置を説明する図)
【図34】図34は本発明の第16の参考例に係り、ジョイスティックの構成を説明する斜視図
【図35】湾曲駒を用いた湾曲部の構成を説明する説明図
【図36】湾曲用ワイヤの構成を説明する説明図
【図37】図37乃至図45は本発明の第17の参考例に係り、図37は機器内部作業用デバイスの全体構成を説明する説明図
【図38】湾曲部の構成を説明する説明図((A)は湾曲部の全体構成を説明する図、(B)は(A)のA−A断面図)
【図39】湾曲駆動チューブの構成を説明する説明図
【図40】SMAワイヤの構成を説明する説明図
【図41】補修用マニピュレータの構成を説明する説明図
【図42】薄膜ヒータの構成を説明する説明図
【図43】ジャイロの構成を説明する説明図((A)はシリコン基板の構成を説明する図、(B)は(A)のA−A断面図、(C)はシリコン基板の組み合わせかたを説明する図)
【図44】機器内部作業用デバイスが振動している際の補修用マニピュレータの動作を説明する説明図
【図45】クラックの補修前及び補修後の状態を説明する説明図((A)は補修前の状態、(B)は補修後の状態)
【図46】本発明の第18の参考例に係り、先端部の構成を説明する説明図
【図47】図47乃至図48は、本発明の第19の参考例に係り、図47は湾曲部のエアチューブの配置を説明する説明図
【図48】湾曲部を制御する手段の構成を説明するブロック図
【符号の説明】
1…内視鏡
2…挿入部
3…湾曲部
4…先端部
5…操作部
6…ジャイロ
7…光源装置
8…CCU
9…ユニバーサルコード
10…モニタ
11…キー入力装置
12…記憶部
13…分析部
14…演算部
15…湾曲用ワイヤ
16…湾曲ハンドル
17…湾曲ハンドル
18…パイプ
19…パイプ
20…歯車
21…エンコーダ
22…エンコーダ
23…算出部
24…観察映像表示部
25…地図表示部
26…ジャイロ
27…加速度センサ
28…補正部
29…ファイバスコープ
30…挿入部
31…湾曲部
32…先端部
33…操作部
34…光源装置
35…ジャイロ
36…制御部
37…接眼部
38…TVカメラ
39…モニタ
40…レンズ
41…圧電素子
42…円環
43…電極
44…電極
45…レンズ枠
46…感圧センサ
47…角速度検出部
48…圧力検出部
49…分析部
50…縞模様
51…スキャナ
52…算出部
53…制御部
54…処置具挿入用チャンネル
55…処置具
56…ジャイロ
57…撮像素子
58…制御回路
59…磁気センサ
60…磁石
61…内視鏡
62…処置具挿入用チャンネル
63…処置具
64…ジャイロ
65…視覚手段
66…制御部
67…モニタ
68…慣性体
69…弾性体
70…ミラー
71…発光素子
72…発光素子(A)PSDセンサ(B)レンズ
73…慣性体
74…回動軸
75…弾性体
76…機器内部作業用デバイス
77…挿入部
78…先端部
79…第1〜3湾曲部
80…センサ部ジャイロ(80a)
81…視覚手段
82…照明手段
83…補修デバイス
84…補修用マニピュレータ
85…湾曲部
86…SMA
87…シリコン基板
88…振動体
89…検出部
90…弾性部
91…制御部
92…検出部
93…演算部
100…内視鏡
101…挿入部
102…湾曲部
103…先端部
104…視覚手段
105…照明手段
106…CCD
107…CCU
108…ケーブル
109…モニタ
110…光源
111…湾曲制御部
112…ジョイスティックa湾曲用b噴射用
113…コンプレッサ
114…空気圧制御部
115…空気管路
116…空気噴射口
117…湾曲駆動チューブ
118…内蔵物用ルーメン
119…加圧用ルーメン
120…エアチューブ
121…封止部材
122…規制部材
123…規制部材
124…ジャイロ
125…湾曲駆動チューブ
126…エアチューブ
127…電磁弁
128…電磁弁
129…電磁弁制御部
130…空気圧制御部
131…ジョイスティック
132…湾曲用エアチューブ束
133…噴射用管路束
134…加圧用ルーメン
135…ジョイスティック
136…湾曲用レバー
137…噴射用レバー
138…湾曲駒
139…リベット
140…湾曲管
141…湾曲用ワイヤ
142…チェーン
143…ギア
144…モータ
201…機器内部作業用デバイス
202…挿入部
203…先端部
204…湾曲駆動手段
205…第1、第2、第3湾曲部
206…視覚手段
207…照明手段
208…補修用マニピュレータ
209…補修デバイス
210…ジャイロ
211…SMAワイヤ
212…SMAプレート
213…湾曲駆動チューブ
214…パイプ
215…外皮チューブ
216…線状ヒータ
217…連結部材
218…リング部材
219…薄膜ヒータ
220…加熱部
221…制御チップ
222…溶接棒
223…ガイド部材
224…シリコン基板
225…振動体
226…検出部
227…弾性部
228…制御装置
229…制御回路
230…信号線
231…信号線
232…制御回路
233…信号処理回路
234…外皮チューブ
235…先端部
236…湾曲駆動チューブ
237…ルーメン
238…ルーメン
239…第1〜3湾曲部
240…エアチューブ
241…制御弁
242…ポンプ
243…制御装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an endoscope for performing observation and treatment by being inserted into, for example, pipelines and tanks of various facilities, inside aircraft bodies and wings, body cavities, and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it is possible to observe various organs by observing organs in a body cavity by inserting an elongated insertion portion into a body cavity, or using a treatment instrument inserted into a treatment instrument insertion channel as necessary. Mirrors are widely used. It can also be used in various industrial applications such as inspection of internal pipes and tanks, aircraft bodies and wings, boilers, gas turbine engines, chemical plant piping, automobile engine bodies, etc. Widely used.
[0003]
In general, an endoscope has a distal end portion provided at a distal end portion of an insertion portion that incorporates an insertion portion that is inserted into a conduit, an observation device such as an image sensor or an image guide fiber for obtaining an observation image in the conduit, It has a bending portion provided in the insertion portion for freely bending the direction of the distal end portion.
[0004]
When the insertion part is inserted into a complex-shaped pipe line while bending the bending part, the tip part advances in the pipe line while facing various directions. For this reason, depending on the shape of the pipe, it may be difficult to determine the direction of gravity in the observation image observed by the visual means provided at the tip. In addition, even if the gravity direction in the observation image can be determined during operation, the gravity direction in the reproduced observation image may not be determined when the observation image is recorded and played back later. .
[0005]
Therefore, as a conventional technique for detecting the gravitational direction in an observation image, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-58401, a rotation angle sensor is provided at the distal end portion of an endoscope to detect the direction of the distal end portion with respect to the gravitational direction. An endoscope that displays the direction of gravity in addition to an observation image on a monitor has been proposed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since endoscopes are used by inserting the insertion portion into a thin duct, there is a strong demand for a narrower diameter than the conventional one. When a rotation angle sensor or the like is provided at the distal end portion of the insertion portion of the endoscope as in the prior art, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-58401, the diameter is hindered and the use of the endoscope is narrowed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an endoscope capable of reducing the diameter of an insertion portion while detecting the direction of gravity in an observation image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The endoscope according to the present invention includes an operation section provided with a bending operation means, an insertion section that extends from the operation section and is inserted into a duct to be observed, and the bending operation means provided in the insertion section. A bending portion that performs a bending operation in response to an operation in the above, a distal end portion that is a distal end portion of the insertion portion, an observation means that is provided at the distal end portion and obtains an observation image by imaging an observation target, and the observation image Means for screen display;Provided in the operation unit;Position detecting means for detecting information on the direction of the tip with respect to the direction of gravity;Means for detecting an operation amount made in the bending operation means, and outputting the operation amount in association with the bending shape of the bending portion; information on the bending shape of the bending portion and the direction of the tip portion with respect to the gravity direction; And a means for detecting the gravitational direction of the tip portion as corresponding to the curved shape of the curved portion;Equipped withTheIt is characterized by
  The endoscope according to the present invention includes an operation unit provided with a bending operation means, an insertion unit that extends from the operation unit and is inserted into a duct to be observed, and the insertion unit includes the bending unit. A bending portion that performs a bending operation in response to an operation in the operation means, a distal end portion that is a distal end portion of the insertion portion, an observation means that is provided at the distal end portion and obtains an observation image by imaging an observation target; Means for displaying images on the screen;Provided at a position immediately behind the bending portion in the insertion portion;Position detecting means for detecting information on the direction of the tip with respect to the direction of gravity;Means for detecting an operation amount made in the bending operation means, and outputting the operation amount in association with the bending shape of the bending portion; information on the bending shape of the bending portion and the direction of the tip portion with respect to the gravity direction; And a means for detecting the gravitational direction of the tip portion as corresponding to the curved shape of the curved portion;Equipped withTheIt is characterized by that.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the endoscope, and FIG. 2 is an insertion portion in a pipe line having a T-shaped branch in front. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which an insertion portion is inserted into a pipe line having an elbow pipe in the front, and FIG. 4 is an example of an observation image in the pipe line ((A) is a front figure). (B) is an observation image in a pipeline with an elbow pipe ahead), and FIG. 5 is an insertion portion that advances in the pipeline while facing various insertion directions. It is explanatory drawing which shows the state of.
[0010]
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the endoscope 1 includes an insertion portion 2 that is inserted into an observation target such as a lumen or piping, an operation portion 5 that is held by an operator, and the like.
The insertion unit 2 is a light guide that illuminates the observation target and observation means such as a bending unit 3 positioned on the distal end side of the insertion unit 2 that can be bent by an operation from the operation unit 5, an imaging device for obtaining an image of the observation target, and the like. The tip part 4 etc. which are located in the front-end | tip of the insertion part 2 to which illumination means, etc. are attached are provided.
[0011]
From the side of the operation unit 5, the light source device 7 for supplying illumination light for illuminating the inside of the pipeline to the endoscope 1 and the function of outputting a video signal that can be displayed by monitoring the imaging device, etc. A universal cord 9 having the other end connected to a CCU (camera control unit) 8 having
[0012]
A monitor 10 is connected to the CCU 8 so that an observation video can be displayed. Further, the CCU 8 is provided with a key input device 11 for an operator to input inspection information such as a state in the pipeline while viewing an observation image on the monitor 10.
[0013]
Inside the operation unit 5, a gyro 6 that is an angular velocity detection means for detecting the rotational angular velocity of the operation unit 5 is provided. In this specification, means for detecting a position such as an angular velocity detecting means and an acceleration detecting means for detecting acceleration are collectively referred to as a position detecting means. When the operator grasps the operation unit 5 by the gyro 6 and performs a bending operation on the bending unit 3 to insert the insertion unit 2 into the conduit, the operation unit 5 is pushed or twisted so that the insertion unit 2 is moved. It is possible to detect a rotational movement around the three axes of the operation unit 5 when the operation is easily performed in the pipeline. The output of the gyro 6 is input to the CCU 8.
[0014]
The CCU 8 includes a storage unit 12 that records observation images and the like. The storage unit 12 records the observation video, and also includes the observation information input during the observation, and a pipe map including information such as a curved portion and a branching portion of the pipe that are input in advance from the key input device 11 prior to the observation. Information, such as insertion direction information including information such as the insertion direction of the insertion portion 2 at a curved portion or a branched portion that is sequentially input from the key input device 11 during observation, is recorded. In this specification, the curved portion and the branched portion of the pipeline are collectively referred to as the joint portion of the pipeline.
[0015]
Further, the CCU 8 has an analysis unit 13 configured by, for example, a microprocessor or the like for analyzing the direction of gravity in the observation video. The analysis unit 13 can analyze the insertion path of the insertion unit 2 in the pipeline by following the insertion direction at the knot portion included in the pipeline map information according to the insertion direction information sequentially input during observation. It has become. Furthermore, by analyzing the direction of the operation unit 5 based on information from the gyro 6 and following the insertion path, the direction of gravity in the observation image can be analyzed.
The gravitational direction in the observation video may be displayed on the monitor 10 by an arrow or the like together with the observation video.
[0016]
Note that the analysis unit 13 can follow the insertion direction at the joints included in the pipeline map information in accordance with the insertion direction information input based on the observation video, as described above. This is because the analysis unit 13 has a function of converting the relative coordinate insertion direction in the observation image into the absolute coordinate insertion direction with reference to the gravity direction using the information on the gravity direction in the image. is there.
[0017]
(Operation)
Next, the operation of the endoscope 1 will be described.
For example, when the insertion portion 2 reaches a T-shaped joint having a downward branch as shown in FIG. 2, the monitor 10 has a downward direction in addition to the straight direction as shown in FIG. An observation image with a hole is also displayed.
[0018]
The insertion direction at each node location from when the insertion unit 2 is inserted into the insertion port of the pipe to the arrival at the node location shown in FIG. 2 is sequentially input from the key input device 11 and stored in the storage unit 12. The analysis unit 13 analyzes the insertion path up to the current time and the insertion direction at the current time by comparing with the pipe map information stored in the storage unit 12 in advance.
[0019]
Further, the analysis unit 13 detects the direction of the operation unit 5 from the information detected by the gyro 6 and follows the insertion path to analyze the direction of gravity in the observation image.
For example, the description will be continued by considering the case where the insertion direction at this time point is the west direction and the gravity direction in the observation image is the downward direction.
[0020]
Here, for example, the operator inputs information from the key input device 11 that the pipeline continues in the straight direction and the downward direction. For example, when the insertion unit 2 is inserted while being bent downward in the observation video, the fact that the insertion unit 2 is bent downward is input from the key input device 11.
[0021]
Then, the analysis unit 13 refers to the information on the insertion direction of the insertion unit 2 before bending the insertion unit 2 and the information on the gravity direction with respect to the observation image, and in the insertion direction and observation image of the insertion unit 2 after being bent. By analyzing the information on the direction of gravity, it is possible to know that the insertion direction of the insertion portion at the present time is the downward direction and the gravity direction in the observation image is the forward direction.
[0022]
The insertion direction at the point of passage through the node shown in FIG. Further, the direction of gravity in the observation image is displayed on the monitor 10 together with the observation image.
[0023]
Subsequently, for example, when the insertion portion 2 reaches a curved joint portion such as an elbow pipe shown in FIG. 3, the monitor 10 has a hole in the downward direction as shown in FIG. An observation image is displayed.
[0024]
Here, when the node portion shown in FIG. 3 is passed through the same operation as when the node portion shown in FIG. 2 is passed, the analysis unit 13 indicates that the insertion direction is the east direction and the gravity direction in the observation image. Analyze that is up.
[0025]
By performing the above-described processing every time the insertion portion 2 passes through the joint portion in the pipeline, the direction of gravity in the observation image can be known at any point in the pipeline.
[0026]
After passing through the knot portion shown in FIG. 3, the insertion portion 2 reaches the position in (A) of the pipe having the shape shown in FIG. 5, for example, and the positions (B) and (C). Consider the case of insertion in this order. In the drawing, a circle marked at the tip 4 represents a portion of the tip 4 corresponding to the upward direction of the observation image. In this case, when the insertion portion 2 is at the position (A) in the figure, the insertion direction is the east direction, the gravity direction in the observation image is the upward direction, and when it is at the position (B), the insertion direction is the vertical downward direction, the observation The analysis unit 13 can analyze that the gravitational direction in the image is the forward direction and the insertion direction is the west direction and the gravitational direction in the observation image is the downward direction when the image is at the position (C).
[0027]
Subsequently, for example, when the insertion portion 2 reaches the position (C) in FIG. 5, if the operation portion 5 is twisted by 90 ° in the clockwise direction toward the insertion port of the duct at a location that is not a knot portion, The displayed observation image is rotated 90 ° counterclockwise, and the analysis unit 13 receives the information from the gyro 6 and detects the rotation amount of the operation unit 5 and traces the pipeline map information to Analyze that the direction of gravity is rightward.
As described above, even when the insertion portion 2 is inserted into a complicated pipeline, the operator does not lose sight of the direction of gravity in the observation image.
[0028]
(effect)
According to the endoscope 1 of the present embodiment described above, the direction of gravity in the observation image can be detected, and the operability is improved.
For example, when inserting the insertion unit 2 into the large intestine, even if the direction of the operation unit 5 is twisted so that the insertion unit 2 can be easily inserted, the direction of gravity in the observation image can be known, and a lesioned part such as a cancer can be obtained. In this case, it is possible to know in which direction the cancer is located, and to improve the operability when inferring which organ may have infiltrated the cancer.
[0029]
Also, for example, when a crack is found in a pipe in an inspection of a device or facility having multiple pipes such as a heat exchanger pipe, the direction of gravity in the observation image can be known, so the direction of the crack in the pipe is known. This improves the operability when inferring other pipes that may be corroded by the steam blown out from the cracks.
[0030]
Moreover, the diameter of the insertion part 2 can be reduced by arranging the gyro 6 in the operation part 5 instead of the insertion part 2 including the distal end part 4.
The gyro 6 is not limited to the inside of the operation unit 5 and may be provided on the outer surface of the operation unit 5 or the like.
Further, the observation means is not limited to the image sensor, and may be an image guide fiber or the like. In this case, a separate imaging unit is provided between the operation unit 5 and the CCU 8.
[0031]
Further, the insertion direction information is not limited to the configuration input by the operator, and the configuration in which the analysis unit 13 analyzes all or a part of the insertion direction information is within the scope of the present embodiment. For example, the observation image shown in FIG. 4A is stored in the storage unit 12 in advance, and compared with the observation image stored in the storage unit 13 at the node when the insertion unit 2 is actually inserted into the pipeline. Thus, even if the analysis unit 13 is configured to detect that the same observation image as that in FIG. 4A has appeared, and to detect that the insertion unit 2 has reached the node shown in FIG. Good. At this time, the operator may input information supplementing the insertion direction information obtained by the analysis unit 13 using the key input device 11.
[0032]
(Second Embodiment)
FIG. 6 relates to the second embodiment of the present invention and is an explanatory view including a partial cross-sectional view illustrating the configuration of the bending knob.
In addition, the structure of the site | part which is not demonstrated in this Embodiment is the same as the structure demonstrated in 1st Embodiment.
[0033]
(Constitution)
A bending wire 15 (not shown) is attached to the bending portion 3 (see FIG. 1), and the bending portion 3 is bent by pulling the bending wire 15 from the operation portion 5.
[0034]
As shown in FIG. 6, the operation portion 5 is provided with bending handles 16 and 17 for pulling the bending wire 15, and the bending portion 3 bends according to the amount of rotation of the handles 16 and 17. It is like that.
[0035]
When the bending handle 16 is rotated, the pipe 19 is rotated about the pipe 19 as an axis. Similarly, when the bending handle 17 is rotated, the pipe 18 is rotated about the pipe 18 as an axis. The pipe 18 has a substantially cylindrical shape, and the pipe 19 is inserted through the pipe 18. That is, the pipe 19 interlocked with the handle 16 and the pipe 18 interlocked with the handle 17 rotate concentrically.
[0036]
An encoder 22 that detects the rotational angular velocity is attached to the pipe 19. On the other hand, a gear is formed on a part of the surface of the pipe 18, and the gear formed on the pipe 18 meshes with another gear 20, and an encoder 21 that detects the rotational angular velocity is provided on the shaft of this gear. It is attached. These encoders 22 and 21 can detect the amount of rotation of the handles 16 and 17.
[0037]
Accordingly, by measuring the relationship between the rotation amount of the handles 16 and 17 and the bending shape of the bending portion 3 in advance, the bending shape of the bending portion 3 can be detected by the encoders 22 and 21.
[0038]
In the first embodiment, the insertion path of the insertion unit 2 (see FIG. 1) can be detected by the analysis unit 13 (see FIG. 1). Further, the analysis unit 13 detects the orientation of the operation unit 5 (see FIG. 1) from the output of the gyro 6 (see FIG. 1), and follows the insertion path, thereby observing an image when the bending unit 3 is not curved. It was possible to detect the direction of gravity.
[0039]
In the present embodiment, in addition to the output from the gyro 6, the outputs from the encoders 22 and 21 are also input to the analysis unit 13, and the function of detecting the curved shape of the bending portion 3 and the observation video by the bending of the bending portion 3 are displayed. A function for calculating coordinate changes is provided in the analysis unit 13 so that the direction of gravity in the observation image can be detected even when the bending unit 3 is bent.
[0040]
(Operation)
When the bending handles 16 and 17 are rotated according to the pipe shape while observing the observation image to bend the bending portion 3, the encoders 22 and 21 detect the rotation angular velocities of the bending handles 16 and 17. Information on the angular velocity is input to the analysis unit 13, and the analysis unit 13 detects the amount of rotation of the bending handles 16 and 17, and the amount of rotation of the bending units 16 and 17 and the shape of bending of the bending unit 3 measured in advance. Referring to the relationship, the shape of the bending portion 3 is detected.
[0041]
On the other hand, with the configuration described in the first embodiment, the analysis unit 13 detects the direction of gravity in the observation image when the bending unit 3 is not bent.
The analysis unit 13 performs coordinate conversion based on information on the shape of the bending unit 3, that is, information on the bending direction of the bending unit 3 with respect to the insertion unit 2, and detects the direction of gravity in the observation image in a state where the bending unit 3 is bent.
[0042]
(effect)
According to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained in the first embodiment.
Even in a state where the bending portion 3 is bent, the direction of gravity in the observation image can be detected.
[0043]
(First reference example)
  7 to 10 show the present invention.First reference exampleFIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the tip, FIG. 8 is an example of a screen display, FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of the insertion shape of the insertion portion in the conduit, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an operation to be corrected ((A) is a diagram for explaining an operation to be corrected, and (B) is a diagram for explaining an example of a place to be corrected).
[0044]
  BookReference exampleThe configuration of the parts not described in the above is the same as the configuration described in the first embodiment.
[0045]
(Constitution)
  As shown in FIG. 7, instead of providing the gyro 6 on the operation unit 5 (see FIG. 1) as in the first embodiment,Reference exampleThen, a gyro 26 for directing the position of the tip 4 is provided in the tip 4, and in addition to this, an acceleration sensor 27, which is an acceleration detecting means for detecting the position of the tip 4, is provided in the gyro 26.
[0046]
Information detected by the gyro 26 and the acceleration sensor 27 is input to the analysis unit 13 (see FIG. 1), and the analysis unit 13 sequentially detects the position of the tip 4 to analyze the insertion direction and the insertion path of the insertion unit 2. It is supposed to be.
[0047]
Moreover, the correction | amendment part 28 which correct | amends the position of the front-end | tip part 4 detected by the analysis part 13 in light of the pipeline map information input previously is provided in CCU8 (refer FIG. 1), for example.
As shown in FIG. 8, the monitor 10 includes a map display unit 25 that displays map information of the pipeline in addition to the observation video display unit 24 that displays the observation video.
[0048]
(Operation)
As shown in FIG. 9, when the insertion portion 2 is inserted into the conduit, the position of the distal end portion 4 is detected based on information from the acceleration sensor 27, and the orientation of the distal end portion 4 is determined based on information from the gyro 26. Detected.
[0049]
At this time, the position of the distal end portion 4 analyzed from information detected by the acceleration sensor 27 may deviate from the map as indicated by a broken circle in FIG. 10A. Then, an erroneous display such as an insertion route protruding from the pipeline is displayed on the map display unit 25. Further, if this deviation is left uncorrected, errors accumulate and the position of the tip 4 may not be known.
[0050]
Therefore, the position where the location is clearly known on the image information displayed on the map display unit 25, such as the position indicated by the mark ◎ in FIG. Based on the information, the correction unit 28 corrects the position information of the tip portion 4 as shown in FIG. 10A, thereby reducing the error in the position information of the tip portion 4.
[0051]
In addition, even in the case of a long straight pipe line, the insertion part 2 including the distal end part 4 analyzed from the information detected by the acceleration sensor 27 or the like is out of the pipe, although it should not come out of the pipe. If so, correct the position so that it is within the tube.
[0052]
(effect)
  BookReference exampleThe following effects can be obtained.
  By providing the correction unit 28, even if an error occurs in the position of the tip 4 analyzed from information detected by the acceleration sensor 27 or the like, this error can be corrected, and the accurate position and orientation of the tip 4 can be corrected. The insertion path of the insertion unit 2 can be known.
[0053]
By displaying the map display unit 25 on the monitor 10, the insertion path of the insertion unit 2 in the pipeline can be easily known, and the operability is improved.
A function for detecting the position and orientation of the tip 4 from the observation video may be provided in the analysis unit 13 or the like.
[0054]
In addition, the information used by the correction unit 28 to correct the insertion path may use not only image information displayed on the map display unit 25 but also an observation video. For example, as shown in the first embodiment, the observation images of the T-shaped tube (see FIG. 2) and the elbow tube (see FIG. 3) are judged as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). Since it is easy, it may be detected from the observation image that it is approaching these positions and corrected.
[0055]
(Second reference example)
  FIG. 11 shows the present invention.Second reference exampleFIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the endoscope ((A) is a diagram for explaining the overall configuration of the endoscope, and (B) is a diagram for explaining the attachment / detachment portion with the external camera).
[0056]
(Constitution)
As shown in FIG. 11 (A), the endoscope 29 has an insertion portion 30 to be inserted into the observation object and a distal end of the insertion portion 30 on the distal end side of the operation portion 33 for grasping and operating the endoscope 29. It has a bendable bending portion 31 located on the side, and a distal end portion 32 located further on the distal end than the bending portion 31.
[0057]
An endoscope 29 shown in FIG. 11A is a fiber scope that optically transmits an observation image from the distal end of the insertion portion to the proximal side by an image guide fiber or the like.
The observation means is composed of a not-shown image guide fiber or the like, and this image guide fiber is inserted from the distal end portion 32 into the bending portion 31 and the insertion portion 30 and connected to an eyepiece portion 37 provided in the operation portion 33. A subject can be observed from the eyepiece 37.
[0058]
A universal cord extends from the side of the operation unit 33, and the other end is connected to a light source device 34 for supplying illumination light to the endoscope 29. From the light source device 34, a light guide fiber (not shown) constituting the illumination means is inserted through the universal cord, the operation unit 33, the insertion unit 30, and the bending unit 31 and connected to the distal end 32, thereby illuminating the subject. It is like that.
[0059]
The tip portion 32 is provided with a gyro 35 serving as an angular velocity detection means, and an output signal from the gyro 35 is passed through a bending portion 31, an insertion portion 30, an operation portion 33, and an electric cable (not shown) inserted through the universal cord. Are input to the control unit 36.
[0060]
In addition, a TV camera 38 for taking an observation video is detachably connected to the eyepiece 37, and a monitor 39 for displaying the observation video is connected to the TV camera 38.
[0061]
The TV camera 38 is provided with a lens 40 fixed in a lens frame 45 for converging an observation image, and the lens frame 45 can slide in an annular ring 42 provided in the TV camera 38. It has become. A piezoelectric element 41 is attached to the annular ring 42, and the piezoelectric element 41 allows the lens frame 45 to be driven back and forth within the annular ring 42. Thus, a focus adjustment mechanism of the TV camera 38 is configured.
[0062]
As shown in FIG. 11 (B), the electrode 43 provided on the eyepiece 37 and the electrode 44 provided on the TV camera 38 are connected, so that the piezoelectric element 41 is controlled by a signal from the control unit 36. It is designed to be driven.
[0063]
As described above, the control unit 36 can know the movement such as the shaking of the distal end portion 32 from the signal from the gyro 35, and drives the piezoelectric element 41 and controls the focus adjustment mechanism of the TV camera 38 according to this information. It can be done.
[0064]
(Operation)
When observing the inside of the pipeline with the endoscope 29, movement such as shaking of the distal end portion 32 is detected by the gyro 35, and this information is taken into the control unit 36. The control unit 36 gives a swing to the ring by issuing a control signal to the piezoelectric element 41 so that the focal length of the TV camera 38 is matched in accordance with the movement of the tip 32, such as a shake, and thereby the inside of the ring 42 The lens frame 45 is moved so that the focus of the TV camera 38 is adjusted. When the piezoelectric element 41 does not operate, the lens frame 45 is stopped by the frictional force between the lens frame 45 and the ring 42.
[0065]
As described above, the TV camera 38 is adjusted in focus according to the movement of the tip end portion 32 such as shaking.
Note that the focus adjustment mechanism may be provided not in the TV camera 38 but in the operation unit 33.
[0066]
Further, the endoscope 29 is not limited to the fiberscope, and may be configured by a video scope in which an imaging unit is provided at the distal end portion 32 and a focus adjustment mechanism may be provided at the distal end portion 32.
[0067]
(effect)
A clear image that is always in focus can be obtained, the image quality of the observation image is improved, it becomes easier to find a wound in the duct and a lesion in the lumen, and the operability is improved.
[0068]
(Third reference example)
  12 to 13 show the present invention.Third reference exampleFIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the pressure sensor provided in the insertion portion, and FIG. 13 is an example of the output waveform of the pressure sensor.
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inFirst reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0069]
(Constitution)
  As shown in FIG.First reference exampleInstead of providing the acceleration sensor 27 (see FIG. 7) at the tip 4 in FIG.Reference exampleThen, a plurality of pressure sensitive sensors 46 for detecting pressure are provided on the surface of the insertion portion 2 at equal intervals. In the example of FIG. 12, three pressure sensitive sensors 46a, 46b, 46c are provided in order from the distal end side of the insertion portion 2.
[0070]
Information detected by the gyro 26 is input to the angular velocity detector 47, and information detected by each pressure sensor 46 is input to a pressure detector 42 provided independently for each pressure sensor. The analysis unit 49 having the angular velocity detection unit 47 and the pressure detection unit 42 is provided in, for example, the CCU 8 (see FIG. 1).
[0071]
The analysis unit 49 has a function of analyzing the insertion direction and the insertion path of the insertion unit 2 based on the information detected by the gyro 26 and the information detected by the pressure detection unit 42. It can be displayed on the monitor 10.
[0072]
(Operation)
When the insertion portion 2 is inserted into the pipe line, the pressure sensor 46 detects the pressure by contact with the pipe wall. For example, when the insertion portion 2 passes through a curved pipe line, the insertion portion 2 is bent and the pressure sensor 46 detects pressure. By acquiring in advance the relationship between the pipe shape and the output of the pressure-sensitive sensor 46, the analysis unit 49 detects the insertion direction of the insertion unit 2 at a node portion or the like of the pipe.
[0073]
Here, as shown in FIG. 13, the output waveforms from the three pressure-sensitive sensors 46a, 46b, and 46c (corresponding to (A), (B), and (C), respectively) are compared. . Then, the output from the pressure sensor 46b is delayed by the time t1 from the output from the pressure sensor 46a. The analysis unit 49 detects the delay time t1, thereby calculating the insertion speed of the insertion unit 2 and the insertion amount of the insertion unit 2.
As described above, since the insertion direction and insertion amount at the joint portion of the pipe line can be detected, the analysis unit 49 can know the insertion path of the insertion unit 2, and the direction of the distal end portion 4 can be determined by the output from the gyro 26. Can know.
[0074]
If the pressure sensor 46 is a strain sensor, the insertion shape of the insertion portion 2 can be detected by detecting the amount of strain.
[0075]
(effect)
Not only can the insertion path and the like of the insertion portion be known, but also the insertion shape of the insertion portion 2 can be detected, so that the operator can determine whether or not the insertion portion 2 has been inserted into the duct with an unreasonable shape. It can be carried out.
Note that the number of places where the pressure-sensitive sensor 46 is disposed is not limited to three, and may be any number of two or more.
[0076]
(Fourth reference example)
  FIG. 14 shows the present invention.Fourth reference exampleFIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the insertion amount detecting means by the striped pattern stamped on the insertion portion ((A) shows an example of the striped pattern stamped on the insertion portion, and (B) reads the striped pattern. FIG. 3 is a diagram showing a configuration for detecting an insertion amount.
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inThird reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0077]
(Constitution)
  As shown in FIG.Third reference exampleIn this example, instead of providing the pressure sensor 46 (see FIG. 12) in the insertion portion 2,Reference exampleThen, striped patterns 50 are marked on the insertion portion 2 at equal intervals in the form of a barcode.
[0078]
A scanner 51 for reading the striped pattern 50 is installed on the near side from the insertion port of the duct, and the number of the striped patterns 50 that have passed through the scanner is calculated by a calculation unit 52 that inputs an output signal from the scanner 51. The number of insertions of the insertion part 2 can be calculated by counting.
[0079]
The control unit 53 provided in the CCU 8 (see FIG. 1) analyzes the insertion path of the insertion unit 2 from the information on the insertion amount obtained by the scanner 51 and the calculation unit 52 and the information output from the gyro 26. It has become.
[0080]
(Operation)
  When the insertion unit 2 is inserted into the pipeline, the insertion unit 2 passes through the place where the scanner 51 is installed, and the stripe pattern 50 marked on the insertion unit 2 is counted by the scanner 51 and the calculation unit 52. Thus, the insertion speed of the insertion section 2 is calculated, and the insertion amount of the insertion section 2 is calculated.
  Other actions areThird reference exampleIt is the same.
[0081]
(effect)
  BookReference exampleAccording toThird reference exampleIn addition to the same effects as described above, the following effects can be obtained.
  Since only the striped pattern 50 needs to be marked on the surface of the insertion portion 2 and no special member is required, the diameter of the insertion portion 2 can be reduced.
[0082]
(Fifth reference example)
  FIG. 15 shows the present invention.Fifth reference exampleFIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a position detecting unit using a magnetic sensor.
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inThird reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0083]
(Constitution)
As shown in FIG. 15, in addition to the gyro 26, a magnetic sensor 59 is provided at the distal end portion 4.
Moreover, the magnet 60 was previously installed in each place used as a mark, such as a joint part of a pipe line.
[0084]
(Operation)
When the insertion part 2 is inserted into the pipe line and the tip part 4 reaches the place where the magnet 60 of the pipe line is installed, the magnetic sensor 59 detects the magnet 60, and the tip part 4 moves to the joint part or the like. It is detected that it is located.
Thereby, the position information of the tip part 4 detected by the gyro 26 or the like is corrected.
[0085]
(effect)
  BookReference exampleAccording toThird reference exampleIn addition to the same effects as described above, the following effects can be obtained.
  When the distal end portion 4 reaches the joint portion of the pipe line, the location of the distal end portion 4 can be accurately detected. Thereby, the position information of the tip part 4 detected by the gyro 26 or the like can be corrected.
[0086]
(No.3Embodiment)
  FIG. 16 shows the present invention.3It is explanatory drawing explaining the structure of the position detection means using the gyro provided in the insertion part near the rear end of a curved part concerning this embodiment.
  In addition, the structure of the site | part which is not demonstrated in this Embodiment isFirst reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0087]
(Constitution)
  As shown in FIG.First reference exampleInstead of providing the gyro 26 at the distal end portion 4 as shown in FIG. 7, the gyro 26 is provided at a position immediately behind the bending portion 3 of the insertion portion 2.
  The insertion section 2 has a treatment instrument insertion channel 54, and a treatment instrument 55 can be inserted into the treatment instrument insertion channel 54 to perform treatment.
[0088]
(Operation)
  The processing performed by the output of the gyro 26 is as follows:First reference exampleHowever, since the gyro 26 is disposed immediately behind the bending portion 3, the output from the gyro 26 is changed by the bending operation of the bending portion 3 when the insertion portion 2 is inserted into the pipeline. Does not occur.
[0089]
(effect)
Since the output from the gyro 26 is not changed by the bending operation of the bending portion 3, errors due to the bending operation when detecting the insertion path of the insertion portion 2 can be reduced.
[0090]
(Sixth reference example)
  FIG. 17 illustrates the present invention.Sixth reference exampleHowever, it is explanatory drawing explaining the structure of the position detection means using three gyroscopes which detect the rotational angular velocity around 1 axis | shaft.
  BookReference exampleThe structure of the part not explained in the3The configuration is the same as that described in the embodiment.
[0091]
(Constitution)
  As shown in FIG.3Instead of providing one gyro 26 in the insertion portion 2 as in the embodiment (see FIG. 16), three gyro 56 for detecting an angular velocity around one axis are arranged in the insertion portion 2. The axes of the three gyros 56 are arranged so as to be orthogonal to each other.
[0092]
(Operation)
  The operation is3This is the same as the embodiment.
[0093]
(effect)
  According to this embodiment, the first3In addition to the same effects as those of the embodiment, the following effects can be obtained.
  The gyro 56 that detects an angle around one axis can be reduced in size, and by disposing the three gyro 56 in the insertion portion 2 in a distributed manner, the insertion portion can be reduced in diameter.
[0094]
(Seventh reference example)
  FIG. 18 shows the present invention.Seventh reference exampleFIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship between the imaging element and the gyro.
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inFirst reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0095]
(Constitution)
As shown in FIG. 18, the gyro 26 is provided immediately behind the image sensor 57 in the distal end portion 4.
Further, a control circuit 58 that performs signal processing of the gyro 26 and the image sensor 57 is provided in the distal end portion 4. Signals from the gyro 26 and the image sensor 57 are not transmitted from the distal end portion 4 to the hand side via independent signal lines, but are transmitted to the hand side via the control circuit 58.
[0096]
The control circuit 58 is configured to process part or all of the control for the gyro 26 and the image sensor 57 within the distal end portion 4 and further compress the signal to transmit the signal to the hand side.
[0097]
(Operation)
In the front end portion 4, the signal of the image sensor 57 and the signal of the gyro 26 are collectively processed by the control circuit at the front end to share a ground, a common power source, or a portion that can be used in common. Use fewer signal lines.
[0098]
(effect)
  BookReference exampleThe following effects can be obtained.
  Since the signal lines extending from the distal end portion 4 through the insertion portion 2 to the hand side can be reduced, the insertion portion 2 can be reduced in diameter.
[0099]
Further, since the control circuit 58 is disposed in the vicinity of the gyro 26 and the image sensor 57, the control of the gyro 26 and the image sensor 57 can be speeded up.
[0100]
Further, the signal transmitted from the control circuit 58 to the hand side is compressed by the control circuit 58 and transmitted, so that the information from the gyro 26 and the image sensor 57 in the distal end portion 4 can be transmitted to the hand side at high speed. it can.
[0101]
(Eighth reference example)
  FIG. 19 illustrates the present invention.Eighth reference exampleFIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a position detection unit using a gyro provided near the distal end of the treatment instrument.
[0102]
(Constitution)
As shown in FIG. 19, the endoscope 61 has a treatment instrument insertion channel 62.
The treatment instrument 63 that is inserted through the treatment instrument insertion channel 62 is provided with a gyro 64 near the tip.
[0103]
  The signal output from the gyro 64 isFirst reference exampleIt is designed to be processed in the same way.
[0104]
(Operation)
  When the treatment instrument 63 is inserted into the treatment instrument insertion channel 62 so that the gyro 64 is positioned in the vicinity of the distal end of the insertion section of the endoscope 64, and the insertion section of the endoscope 61 is inserted into the duct in this state. Since the gyro 64 is at a position equivalent to the tip of the insertion portion, the output signal from the gyro 64First reference exampleBy performing the same processing as, the insertion path of the insertion portion can be obtained.
[0105]
Alternatively, the insertion portion may be inserted into the conduit without inserting the treatment instrument 63 into the treatment instrument channel 62, and the treatment instrument 63 may be inserted into the treatment instrument channel 62 later.
[0106]
(effect)
  BookReference exampleThe following effects can be obtained.
  Since the gyro 64 is provided not on the insertion portion of the endoscope but on the treatment instrument 63, the number of improvements to the endoscope can be reduced.
[0107]
  Moreover, even after the insertion portion has already been inserted, the insertion shape of the insertion portion can be known.
(Ninth reference example)
  20 to 21 show the present invention.Ninth reference exampleFIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the means for reducing the shaking of the screen due to the vibration of the tip portion, and FIG. 21 is an explanation for explaining the insertion state of the insertion portion in the pipe line where the tip portion vibrates. (A) is a figure which shows the state which an insertion part passes an elbow pipe, (B) is a figure which shows the state which the front-end | tip part is contacting the wall surface of a pipe line.
[0108]
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inFirst reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0109]
(Constitution)
As shown in FIG. 20, the distal end portion 4 of the endoscope 1 is provided with a visual means 65 including, for example, a CCD having a gyro 26 and a zoom mechanism, and the gyro 26 and the visual means 65 are provided with a signal. The line is connected to the control unit 66 on the hand side.
[0110]
A monitor 67 is connected to the control unit 66, and an observation image acquired by the visual means 65 can be displayed via the control unit 66. At this time, the control unit 66 adjusts the focus by controlling the zoom mechanism of the visual means 65 in accordance with the movement of the tip 4 detected by the gyro 26.
[0111]
Further, the control unit 66 has a function of detecting the vibration of the distal end portion 4 by inputting the output from the gyro 26. The vibration of the tip 4 is detected by, for example, extracting a high frequency component. The control unit 66 has a function of removing the vibration of the observation image based on the detected vibration information of the distal end portion 4.
[0112]
(Operation)
When the insertion portion of the endoscope 1 is inserted into the conduit and the inside of the conduit is observed, the movement of the tip portion 4 is detected by the gyro 26, and the control portion 66 controls the zoom mechanism of the visual means 65 to adjust the focus. I do. As a result, a focused observation image is displayed on the monitor 67.
[0113]
However, for example, when the distal end portion 4 reaches a curved pipeline as shown in FIG. 21A, or when the distal end portion 4 is caught on a wall surface in the pipeline as shown in FIG. The tip portion 4 may vibrate due to friction between the tip portion 4 and the pipe line. If the gyro 26 detects this vibration, the zoom mechanism operates in accordance with this vibration, and it becomes difficult to see the observation image displayed on the monitor 67 as it is.
[0114]
At this time, the control unit 66 distinguishes whether the movement of the distal end portion 4 is a movement caused by bending or a movement caused by vibration. If the movement is caused by vibration, the control unit 66 does not operate the zoom mechanism.
Thereby, even when the tip portion 4 vibrates, the observation image displayed on the monitor 67 is not difficult to see.
[0115]
(effect)
Since the control unit 66 is provided with a function for detecting whether or not the movement of the tip portion 4 detected by the gyro 26 is due to vibration, the focus adjustment mechanism of the visual means 65 is useless even if vibration occurs in the tip portion 4. This makes it easier to see the observation image.
[0116]
(Tenth reference example)
  22 to 23 show the present invention.Tenth reference exampleFIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a tip portion provided with a gyro using a PSD (position sensitive device), and FIG. 23 is an explanation for explaining the configuration of the gyro using a PSD sensor. FIG. 4A is a diagram for explaining the configuration of a gyro, and FIG. 4B is an explanatory diagram for explaining the configuration of an inertial body.
[0117]
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inFirst reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0118]
(Constitution)
  In general, an optical fiber gyro using an optical fiber is used as a gyro for detecting angular velocity.Reference exampleNow, an example of a gyro configured using a PSD sensor or the like will be described.
[0119]
As shown in FIGS. 22 to 23, the inertia body 68 is supported by the elastic body 69 in the distal end portion 4.
A mirror 70 that reflects light is attached to the surface of the inertial body 68, and a light receiving element 72 including a light emitting element 71 such as a semiconductor laser and a PSD sensor is disposed at a position where the mirror 70 can reflect light. Has been. Thereby, the light emitted from the light emitting element 71 is reflected by the mirror 70 and enters the light receiving element 72.
[0120]
The light receiving element 72 includes a PSD sensor 72a and a lens 72b disposed on the optical path of light incident on the PSD sensor 72a.
[0121]
The inertia body 68 is supported by a spring-like elastic body 69 from four directions. When an angular velocity is generated at the tip 4, the inertial body 68 tilts, and the incident position of the light reflected by the mirror 70 changes to the light receiving element 72. The light receiving element 72 detects the incident position of the light and detects the angular velocity. It is supposed to be. Information such as the orientation of the tip 4 can be obtained from the detected angular velocity information.
[0122]
(Operation)
When the direction of the distal end portion 4 changes, the inclination of the inertial body 68 with respect to the distal end portion 4 changes, and the incident position on the light receiving element 72 of the light emitted from the light emitting element 71 and reflected by the mirror 70 changes. The PSD sensor 72a constituting the sensor detects the change in the incident position, and information on the change in the direction of the tip portion 4 is obtained from the angular velocity information output from the PSD sensor 72a.
[0123]
(effect)
  BookReference exampleThe following effects can be obtained.
  A gyro for detecting the orientation and the like of the distal end portion 4 can be easily configured.
[0124]
(Eleventh reference example)
  FIG. 24 shows the present invention.Eleventh reference exampleHowever, it is explanatory drawing explaining the structure of an inertial body.
  In addition, the structure of the site | part which is not demonstrated in this Embodiment isTenth reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0125]
(Constitution)
  In this embodiment,Tenth reference exampleAn example using an inertial body having a configuration different from that of the inertial body 68 (see FIG. 23) described above will be described.
[0126]
As shown in FIG. 24, one end of inertial body 73 is attached to rotating shaft 74 so that inertial body 73 becomes a pendulum, and the other end of inertial body 73 is supported by elastic body 75.
[0127]
(effect)
  According to this embodiment,Tenth reference exampleThe effect similar to the effect by can be obtained.
[0128]
(Twelfth reference example)
  FIG. 25 shows the present invention.Twelfth reference exampleFIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the device for working inside the apparatus ((A) is a diagram for explaining the overall configuration, and (B) is a diagram for explaining the configuration of the gyro).
[0129]
(Constitution)
FIG. 25A shows a configuration of a device internal working device which is one form of an endoscope.
In order to inspect and repair the steam turbine or the like of the power generation facility, the device internal working device 76 does not disassemble the equipment, but enters the inspection target site such as the turbine blade inside from the inspection hole, and crack corrosion of the inspection target site. Repair work such as inspection, crack grinding and welding repair can be performed.
[0130]
The device internal working device 76 includes an insertion portion 77 formed of a flexible flexible tube, three independently bendable bending portions 79 provided on the distal end side of the insertion portion 77, and a distal end side relative to the bending portion 79. And the like.
[0131]
Sensor portions 80 are provided between the distal end portion 78 and the bending portion 79, between the bending portions 79, and the like, and each sensor portion 80 is provided with a gyro 80a in the circumferential direction.
[0132]
On the distal end surface of the distal end portion 78, a visual means 81 made of an image guide fiber or the like, an illuminating means 82 made of a light guide fiber or the like, two repair manipulators 84 having a repair device 83 for performing repair work at the tip, etc. Is provided.
[0133]
The repair manipulator 84 has two curved portions 85 (not shown).
The bending portions 79 and 85 are configured to bend by an SMA (not shown) 86 (in this specification, a shape memory alloy is referred to as SMA).
[0134]
The SMA 86 has a property that it contracts when heated and expands to its original length when cooled (cooled) or a bent shape. The SMA 86 is indirectly heated by applying current directly to the SMA 86 or by providing a heater. The bending portions 79 and 85 can be bent by heating or the like.
[0135]
Furthermore, the device internal working device 76 is inserted from a control unit 91 (not shown) that controls the bending portions 79 and 85, a detection unit 92 (not shown) that detects signals from the plurality of gyros 80a, the control unit 91, and the detection unit 92. A calculation unit 93 (not shown) for calculating the shape is included.
[0136]
FIG. 25B shows the structure of the gyro 80a.
A vibrating body 88 is provided at the center on the silicon substrate 87, and the vibrating body 88 is supported by the elastic portion 90 from two opposing directions. In other two directions facing each other with the vibrating body 88 interposed therebetween, a detection unit 89 that detects a change in capacitance is provided.
[0137]
The vibrating body 88 vibrates in the y direction in the figure with respect to the silicon substrate 87, and when an angular velocity ω is generated around the z axis in the figure, electrostatic vibration is generated in a minute gap between the vibrating body 88 and the silicon substrate. A change in capacitance occurs, and this change in capacitance can be detected by the comb-shaped detection unit 89 to detect the angular velocity ω.
[0138]
By providing each sensor unit 80 with a plurality of gyros 80a, it is possible to detect a three-dimensional change in the position of each sensor unit 80.
[0139]
(Operation)
When the device working device 76 is inserted into the device, each bending portion 79 is inserted while being bent according to the pipe shape.
[0140]
At this time, by detecting the angular velocity by the gyro 80a of each sensor unit 80, it is possible to detect the amount of movement of the location where each sensor unit 80 is arranged, and by combining the information of each bending unit 79 by the control unit 91, The insertion shape of the device internal work device 76 can be known, and the arrival position of the distal end portion 78 of the device internal work device 76 can be known by tracing the pre-input pipe map information.
[0141]
When the tip 78 reaches the working position, the output of the gyro 80a at the position of each sensor unit 80 is detected by a detection unit 92 (not shown) to maintain the curved shape, that is, maintain the position of the tip 78. Therefore, the repair work can be performed by moving only the repair manipulator 84.
[0142]
(effect)
The device for working inside the apparatus 76 has a plurality of curved portions 79,... And can be inserted into a complex-shaped pipe line, thereby improving insertability, that is, operability. In addition, since complex operations can be performed, blind spots are reduced when observation and work are performed, and oversight and the like can be reduced.
[0143]
(13th reference example)
(Constitution)
  First embodimentFromFirst3Embodiment, And the first to eleventh reference examplesThen, the bending operation of the bending portion is performed by pulling the bending wire extending from the operation portion on the hand side to the bending portion.Reference exampleNow, another configuration will be described.
[0144]
For example, a part of a bending wire is formed by an SMA wire formed of SMA that contracts when heated and expands when cooled or allowed to cool (hereinafter simply referred to as cooling), and a lead wire is connected to the SMA wire. By controlling the energization heating from the operation section on the side, the bending operation of the bending section can be controlled.
[0145]
Note that the SMA wire may be indirectly heated by a heater. Moreover, it is good also as a structure which makes a bending part bend | curve by the SMA plate which memorize | stored the bending shape. At this time, the SMA plate may be indirectly heated by a heater or may be electrically heated.
[0146]
  Also, the first embodimentFromFirst3Embodiment, And the first to eleventh reference examplesThe SMA wire may be provided so as to control heating to the SMA wire in accordance with information output from the gyro.
[0147]
(Operation)
When the bending portion is bent, the amount of current supplied to the SMA wire is adjusted, and heating is controlled according to the amount of bending to be bent.
[0148]
(effect)
Even when the insertion portion is long, the bending operation can be performed stably.
[0149]
(14th reference example)
  26 to 30 show the present invention.14th reference exampleFIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the endoscope, FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the distal end portion ((A) is an explanatory diagram, and (B) is an AA cross section of (A)). FIG. 28 is an explanatory view for explaining the configuration of the bending portion, FIG. 29 is an explanatory view for explaining the configuration of the bending portion, and FIG. 30 is an explanatory view for explaining the operation of the air injection port.
[0150]
(Constitution)
As shown in FIGS. 26 to 27, the endoscope 100 includes an elongated insertion portion 101, a bendable bending portion 102 provided on the distal end side of the insertion portion, and a distal end portion 103 provided on the distal end side from the bending portion 102. Etc.
[0151]
The tip portion 103 is provided with an optical system constituting the visual means 104 and the illumination means 105, a gyro 124 for detecting an angular velocity around three axes, and the like.
[0152]
The visual means 104 is composed of a CCD 106 or the like which is an image pickup means for picking up an object. The CCD 106 is connected to the CCU 107 on the hand side with a cable 108 a so that an observation image is displayed on the monitor 109 connected to the CCU 107. It has become.
[0153]
The illumination unit 105 includes a light guide fiber or the like, and the light guide fiber is connected to the light source device 110 through the cable 108b or the like from the distal end portion 103.
[0154]
A compressor 113 is connected to the proximal side of the insertion unit 101 via a bending control unit 111 that drives and controls the bending operation of the bending unit 102. The bending control unit 111 includes a bending joystick 112a that performs a bending operation. It is provided.
[0155]
Further, the compressor 113 is connected to an air pipe 115 disposed inside the insertion portion 101 via the air pressure control unit 114, and the air pipe 115 is opened to the air injection port 116 on the side surface of the tip portion 103. Yes.
[0156]
Three air ducts 115 are provided, and the air injection ports 116 are opened at three sides of the circumference of the circumference of the tip portion 103, that is, at 120 ° intervals. The air pressure control unit 114 controls the pressure of air flowing through these three air pipes 115, and is provided with an injection joystick 112b for operating the injection from the three air injection ports 116 of the distal end portion 103. By ejecting air from the three air ejection ports 116, the distal end portion 103 of the endoscope 100 can be lifted and the distal end portion 103 can be positioned in the space.
[0157]
The subtle movement of the tip portion 103 at this time is detected by the gyro 124, and the air pressure control unit 114 is configured to control the air pressure to be injected so as to maintain the position of the tip portion 103.
[0158]
As shown in FIG. 28, a built-in object in which cables such as a CCD cable and a light guide fiber are arranged at the approximate center of a flexible bending drive tube 117 formed of silicon, polyurethane or the like that drives the bending portion 102 by air pressure. A plurality of, for example, four pressurizing lumens 119 are formed on the outer periphery of the built-in object lumen 118 to pressurize the periphery with the supplied air pressure.
[0159]
Air tubes 120 formed of a synthetic resin such as elongated PTFE (polytetrafluoroethylene) are connected to the proximal side of each pressurizing lumen 119.
[0160]
The distal end side of the pressurizing lumen 119 of the bending drive tube 117 is sealed with a sealing member 121 such as a silicon material, and the gap between the air tube 120 and the pressurizing lumen 119 is also sealed by injecting a silicon material or the like. .
[0161]
The pressurizing lumen 119 of the bending drive tube 117 is pressurized by the air fed from the hand side.
[0162]
As shown in FIG. 29, on the outer periphery and inner periphery of the bending drive tube 117, for example, a regulating member 122 formed by a contact coil or the like that restricts expansion in the radial direction when the bending drive tube 117 is pressurized. 123 are respectively arranged, and the regulating member 122 is covered with a mesh blade 122a in which a metal wire is knitted into a cylindrical shape. Inside the regulating member 123, cables such as a CCD cable and a light guide fiber are arranged as built-in objects.
[0163]
(Operation)
When observing a position above or over the step as shown in FIG. 26, the air pressure control unit changes the air pressure sent to the air pipe 115 so that the tip 103 is lifted by operating the injection joystick 112b. 114 controls, air is injected from the air injection port 116, and the front-end | tip part 103 floats.
[0164]
The air pressure control unit 111 detects the direction of the tip portion 103 based on the information detected by the gyro 124 and selects the air injection ports 116a, 116b, and 116c for injecting air.
[0165]
For example, when the tip 103 is to be lifted upward, if the air injection port 116a is upward as shown in FIG. 30A, air is injected from the air injection ports 116b and 116c at the same ratio. Is done. When the air injection port 116a faces downward as shown in FIG. 30B, air is injected from the air injection port 116a. As shown in FIG. 30C, when the air injection port 116a is directed obliquely upward, an amount of air corresponding to these directions is injected from the air injection ports 116b and 116c.
[0166]
Moreover, the height etc. which are injected from the air injection ports 116a, 116b, and 116c and float the front-end | tip part 103 according to the operation amount of the injection joystick 112b, for example, the angle which tilts a lever, can be adjusted. Further, when the injection joystick 112b is maintained in a constant state, the tip portion 103 is maintained at a constant position in the space. Here, when the position and orientation of the tip portion 103 slightly change while the tip portion 103 floats, the air pressure control unit 111 detects a change in the orientation of the tip portion 103 from the output of the gyro 124, and the air injection port 116a, The air pressure ejected from 116b and 116c is adjusted, and the position of the tip 103 in the space is maintained constant.
[0167]
Here, when the bending portion 102 is bent by operating the bending joystick 112a with the distal end portion 103 lifted, the direction of the distal end portion 103 is changed by this bending operation. Is changed by the gyro 124, but the air pressure control unit 114 controls the air pressure so as not to return the position to the change in the direction and position of the distal end portion 103 according to the bending amount.
[0168]
(effect)
You can observe high places and get over high steps, improving the operability of the endoscope.
[0169]
(15th reference example)
  31 to 33 show the present invention.15th reference exampleFIG. 31 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the endoscope, FIG. 32 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the air pressure control unit, etc., and FIG. 33 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the air injection ports and the pressurizing lumen. ((A) is an explanatory view, (B) is a cross-sectional view taken along the line AA in (A), and illustrates the arrangement of the air injection ports. (C) is a cross-sectional view taken along the line BB in (A). It is a figure explaining arrangement | positioning.
[0170]
  BookReference exampleThe structure of the part not explained in14th reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0171]
(Constitution)
  As shown in FIG.14th reference exampleUnlike the above, the air pressure control unit 130 controls both the air pressure ejected from the air ejection port 116 and the air pressure for causing the bending unit 102 to bend. The air pressure control unit 130 is operated by one joystick 131.
[0172]
As shown in FIG. 32, in the air pressure control unit 130, a pipe line from the compressor 113 branches and is connected to electromagnetic valves 127 and 128 for controlling air pressure.
[0173]
Each of the solenoid valves 127 and 128 has three exhaust ports. The exhaust port of the electromagnetic valve 127 is connected to the pressurizing lumen 134 of the bending drive tube 125 by an air tube 126. The exhaust port of the electromagnetic valve 128 is connected to the air injection port 116 through an air line 115.
[0174]
The solenoid valves 127 and 128 are controlled by the solenoid valve control unit 129. A joystick 131 is connected to the solenoid valve control unit 129, and the air pressure sent to each air injection port 116 and each pressurizing lumen 134 is controlled. The
[0175]
The positions of the three pressurizing lumens 134 of the curved drive tube 125 and the positions of the air injection ports 116 are shifted by 180 ° as shown in FIG.
[0176]
(Operation)
In the system shown in FIG. 31, when the joystick 131 is operated, the air pressure injected from the air injection port 116 and the air pressure that causes the bending portion 102 to bend are controlled according to the operation amount and direction of the joystick 131.
[0177]
For example, when the tip portion 103 and the curved portion 102 are oriented as shown in FIG. 33, if the joystick 131 is operated to lift the tip portion 103 upward, the same pressure is applied from the air injection ports 116b and 116c. Then, air is injected, and at the same time, the pressurizing lumens 134b and 134c are pressurized with the same pressure.
[0178]
Then, the injection pressure of the air injection port 116 and the air pressure of the pressurizing lumen 134 are controlled so that the direction of the tip portion 103 is horizontal at any height.
[0179]
(effect)
  BookReference exampleAccording to14th reference exampleIn addition to the effects obtained in the above, the following effects can be obtained.
  Since the orientation of the tip portion 103 is kept horizontal at any height, the operability is improved.
[0180]
The air pressure applied to the bending pressurizing lumen and the air pressure injected from the injection port 116 are interlocked, and the operation is easy.
[0181]
(16th reference example)
  FIG. 34 shows the present invention.16th reference exampleFIG. 6 is a perspective view for explaining a configuration of a joystick.
[0182]
  BookReference exampleThe structure of the part not explained in14th reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0183]
(Constitution)
  14th reference exampleIn FIG. 26, two bending joysticks 112a and two injection joysticks 112b are provided separately.Reference exampleThen, these were comprised with one joystick.
[0184]
As shown in FIG. 34, the joystick 135 has two upper and lower stages, and a bending operation lever 137 for operating the bending drive of the bending portion 102 and an operation lever 136 for injection are integrated. .
[0185]
(Operation)
  By operating the two operating levers 136 and 137 of the joystick 135,14th reference exampleBehaves the same as
[0186]
(effect)
The two operation levers 126 and 127 for bending and jetting are integrated with one joystick 135, and can be operated with one hand, improving operability.
[0187]
  In addition,14th reference exampleThru16th reference exampleThe means for driving the bending portion according to the present invention is not limited to the one constituted by the bending drive tube. For example, as shown in FIG. 35, the bending wire 141 connected to the bending piece 138 located at the most distal end of the bending tube 140 in which the bending piece 138 is connected by a rivet 139 so as to be bent is manually pulled from the hand side. It may be configured to be bent. Also, as shown in FIG. 36, the bending wire 141 of the bending tube 140 is connected to the chain 142, the gear 143 is engaged with the chain 142, and the gear 143 is rotated by the motor 144 (not shown). It is also possible to adopt a configuration that allows
[0188]
In addition to using a gyro for detecting the amount of movement of the tip, an acceleration sensor may be provided.
[0189]
In order to control the speed at which the tip 103 shown in FIG. 26 operates, for example, ascends, air is injected from the three injection ports 116, and the injection from the injection ports 116 located in the direction in which the movement is desired is stopped or the injection pressure is set. You may control by weakening.
[0190]
(Seventeenth reference example)
  37 to 45 show the present invention.Seventeenth reference example37 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the device for working inside the apparatus, FIG. 38 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the bending portion ((A) is a diagram for explaining the overall configuration of the bending portion, and (B) FIG. 39 is an explanatory view for explaining the structure of the bending drive tube, FIG. 40 is an explanatory view for explaining the structure of the SMA wire, and FIG. 41 is for explaining the structure of the repair manipulator. 42 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the thin film heater, FIG. 43 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the gyro ((A) is a diagram for explaining the configuration of the silicon substrate, and (B) is A in FIG. -A sectional view, (C) is a diagram for explaining how to combine silicon substrates), FIG. 44 is an explanatory diagram for explaining the operation of the repair manipulator when the device for working inside the apparatus is vibrating, and FIG. A theory explaining the condition before and after repairing cracks Figure ((A) is before the repair state, (B) the state after repair) is.
[0191]
  In addition,Twelfth reference exampleMembers with the same name asReference exampleIf there is no special explanation,Twelfth reference exampleIt is a member having the same role and configuration.
[0192]
(Constitution)
  FIG. 37 shows the configuration of the device internal working device 201.
  The role of the device internal work device 201 isTwelfth reference exampleThis is similar to the device internal working device 76 according to the above.
[0193]
The device for working inside the apparatus 201 includes an insertion portion 202 made of a flexible tube, and three bending portions 205a, 205b, and 205c that are provided on the distal end side of the insertion portion 202 and each have bending driving means 204 and can be driven independently. Furthermore, it has the hard front-end | tip part 203 etc. which were provided in the front end side.
[0194]
The front end surface of the distal end portion 203 is provided with visual means 206, illumination means 207, and two repair manipulators 208.
[0195]
The repair manipulator 208 is provided with a repair device 209 such as a grinding device for grinding cracks and scratches and a welding device for welding.
[0196]
Each of the repair manipulators 208 has two curved portions so that positioning for performing repair work and work on a minute portion can be performed.
[0197]
The tip portion 203 is provided with a gyro 210 as position detecting means capable of detecting the angular velocity of the tip portion, and can detect the movement of the tip portion.
[0198]
The bending drive means 204 has, for example, an SMA wire 211 that contracts when heated and expands when cooled, and can cause each bending portion to perform a bending operation by heating.
[0199]
Each of the repair manipulators 208 has, for example, an SMA plate 212 that exhibits a bent shape when heated and a linear shape when cooled, in two curved portions, and can bend the two curved portions independently.
[0200]
The configuration of the bending drive means 204 will be described below.
[0201]
As shown in FIGS. 38 to 39, the bending driving means 204 has a bending driving tube 213 having a structure in which a notch is provided in a resin tube such as Teflon or urethane.
[0202]
The outer periphery of the curved drive tube 213 is covered with a flexible outer tube 215 made of silicon, polyurethane, or the like.
[0203]
On the inner peripheral surface of the curved drive tube 213, four annular pipes 214 are welded or the like at a plurality of positions in the longitudinal direction, at positions where the inner periphery is equally divided into four, and at the same position on the inner peripheral surface at each position. It is fixed to each part by.
[0204]
An SMA wire 211 is inserted through the pipe 214 so as to be parallel to the longitudinal direction over the entire length in the longitudinal direction in which the pipe 214 is disposed, and the SMA wire 211 is fixed to the pipe 214. Four SMA wires 211 are arranged on each of the curved portions 205a, 205b, and 205c.
[0205]
As shown in FIG. 40, a linear heater 216 is wound around the outer periphery of the SMA wire 211. Thereby, the SMA wire 211 is indirectly heated, and the bending portions 205a, 205b, and 205c can be bent.
[0206]
Moreover, it is possible to perform heating control independently on the four SMA wires 211 of each bending portion, and a complicated operation can be performed.
The curved drive tube 213 may be formed of a metal such as a superelastic alloy.
[0207]
Next, the configuration of the repair manipulator 208 will be described below.
As shown in FIG. 41, in the repair manipulator 208, two SMA plates 212a and 212b are connected to each other with an annular connecting member 217 shifted by 90 °.
[0208]
The connecting member 217 has a concave groove into which the SMA plates 212a and 212b can be fitted, and the SMA plates 212a and 212b are fitted into the grooves.
[0209]
On the opposite side of the connecting member of the SMA plate 212a, an annular ring member 218 having a concave groove into which the SMA plate 212a can be fitted is fixedly attached, and similarly attached to the SMA plate 212b on the hand side. It has been.
[0210]
A thin film heater 219 is attached to the surfaces of the SMA plates 212a and 212b.
[0211]
As shown in FIG. 42, the thin film heater 219 includes a heating unit 220 having a heating area that is complicatedly divided and having a strain detection function inside, and a control chip 221 that performs signal processing between the heating units 220. is doing.
[0212]
As shown in FIG. 41, which is a configuration example in which a welding rod 222 used for welding, for example, is arranged using the repair manipulator 8 having this configuration, an annular guide member 223 is provided on the inner periphery of the connecting member 217 and the ring member 218. Is fixed, and the welding rod 222 is inserted through the hole of the guide member 223. The welding rod 222 is sent from the proximal side to the distal end side.
[0213]
The configuration of the gyro 210 will be described below.
[0214]
  The structure of the silicon substrate 224 constituting the gyro 210 shown in FIGS.Twelfth reference exampleThis is the same structure as the structure of the silicon substrate 87 (see FIG. 25B) described above.
[0215]
As shown in FIG. 43C, a gyro 210 that can recognize a change in position in three axial directions is configured by combining three silicon substrates 224 so as to be orthogonal to each other.
[0216]
The bending drive means 204 is controlled by a control device 228 on the hand side (not shown). Further, the repair manipulator 208 and the gyro 210 are connected to a control device 228 (not shown) on the hand side once via a control circuit 229 (not shown) provided in the distal end portion 203.
[0217]
Note that the bending drive means 204 is not limited to being configured by the SMA wire 211, and may be configured by an SMA plate. Further, the repair manipulator 208 is not limited to the one constituted by the SMA plates 212a and 212b, and may each be constituted by an SMA wire. Each heating method is not limited to heating by a heater, and may be energization heating.
[0218]
(Operation)
First, the device internal working device 201 is inserted into the inspection target device. At this time, since the angular velocity of the tip 203 is detected by the gyro 210, it is possible to know the direction of the gravity direction and the like in the observation image obtained by the visual means 206, so that it easily reaches the repaired part inside the inspection target device. can do.
[0219]
When the distal end portion 203 reaches the repair portion inside the inspection target device, the position of the distal end portion 203 is maintained near the repair portion. At this time, while detecting a change in the direction of the distal end portion 203 by the gyro 210, the SMA wire 211 constituting the bending drive means 204 and the SMA plate 212 constituting the repair manipulator 208 are controlled to control the distal end portion 203 and the repair portion. The manipulator 208 is moved to and maintained at a position near the repaired portion. Next, repair work is performed using a repair device such as a grinding device or a welding device while maintaining the position of the tip portion 203 at a position near the repair portion. At this time, since the gyro 210 can detect a shift in the position of the tip 203 during repair due to vibration or the like, the position of the tip 203 is corrected based on this information.
[0220]
Alternatively, when the position of the tip 203 is displaced as indicated by the broken line in FIG. 44 due to vibration during repair work, the displacement of the position of the tip 203 is detected by the gyro 210 and repair is performed based on this information. The manipulator for repair 208 is controlled to return the tip of the repair manipulator 208 to the position of the repair portion.
[0221]
As shown in FIG. 44, when there is a crack in the repaired part, for example, a grinding device which is the repair manipulator 208 is brought into contact with the repaired part to scrape the crack, and repair work is performed to round the crack and relieve stress concentration. At this time, since the repair manipulator 208 is directly brought into contact with the repair portion to perform repair work, the tip portion 203 is subjected to a load such as vibration, and the bending drive means 204 is heated to the SMA wire 211 as compared with the unloaded state. A difference may occur in the amount, and the position of the tip 203 may be displaced. In this case, the displacement of the position of the distal end portion 203 is detected by the gyro 210, and this displacement is corrected.
[0222]
(effect)
  BookReference exampleThe following effects can be obtained.
  The positions of the distal end portion 203 and the repair manipulator 208 during the repair work can be maintained, and an accurate work can be performed.
[0223]
(Eighteenth reference example)
  FIG. 46 shows the present invention.Eighteenth reference exampleHowever, it is explanatory drawing explaining the structure of a front-end | tip part.
  In addition, the structure of the site | part which is not demonstrated in this Embodiment isSeventeenth reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0224]
(Constitution)
  As shown in FIG.Reference exampleThenSeventeenth reference exampleInstead of providing the tip portion 203 (see FIG. 37) according to the above, a tip portion 235 is provided.
[0225]
A control circuit 232 for controlling the operation of the SMA plate 212 of the repair manipulator 208 is provided on the SMA plate 212 together with the thin film heater 219. The two repair manipulators 208 are connected by a signal line 230.
[0226]
A thin film signal line 231 is connected to the end of the thin film heater 219, and the control circuit 232 is connected to the signal processing circuit 233. The gyro 210 is also connected to the signal processing circuit 233.
[0227]
The signal processing circuit 233 is connected to a control device 228 on the hand side (not shown) via a signal line 231.
[0228]
(Operation)
The thin film heater 219 is controlled by a control circuit 232 provided on the same SMA plate 212. The control circuit 232 transmits and receives only signals indicating the minimum necessary instructions and states to and from the signal processing circuit 233. At this time, transmission / reception of signals to / from the control device 228 on the hand side is performed via the signal processing circuit 233.
[0229]
Transmission / reception of signals for alignment between the two manipulators 208 is performed between the control circuits 232 via the signal line 230, and only necessary minimum instructions and results are transmitted via the signal processing device 233. To / from the control device 228 on the hand side.
Information on the angular velocity of the tip 235 detected by the gyro 210 is processed by the signal processing circuit 233, and information on the position and orientation of the tip 235 is calculated. The signal processing circuit 2 transmits and receives only the minimum necessary result information and the like to the control device 228 on the hand side.
[0230]
When the repair manipulator 208 is controlled in accordance with the information detected by the gyro 210, the signal processing circuit 2 performs processing in the distal end portion 235, and only information such as the minimum necessary instructions and results is provided on the hand side. To / from the control device 228.
[0231]
(effect)
Since signal transmission / reception with the control device 228 on the hand side is performed via the signal processing circuit 233, the signal line between the tip 235 and the hand side can be reduced.
[0232]
Since most of the control of the repair manipulator 208 and the processing of the data detected by the gyro 210 are performed by the control circuit 232 and the signal processing circuit 233 in the distal end portion 235, the amount of signals transmitted to and received from the hand side is minimized. The processing speed can be improved.
[0233]
(Nineteenth reference example)
  47 to 48 show the present invention.Nineteenth reference exampleFIG. 47 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the air tubes in the bending portion, and FIG. 48 is a block diagram for explaining the configuration of means for controlling the bending portion.
[0234]
  BookReference exampleThe structure of the part not explained inSeventeenth reference exampleThe configuration is the same as that described in.
[0235]
(Constitution)
  As shown in FIG.Seventeenth reference exampleInstead of providing the bending drive means 204 (see FIG. 37) according toReference exampleThen, a bending drive tube 236 which is a bending driving means is provided.
[0236]
The curved drive tube 236 has a large lumen 237 at the center and three small elliptical lumens 238 at the periphery.
[0237]
In the bending drive tube 236, lumens 238 are independently partitioned for each of the three bending portions 239a, 239b, 239c, and the air tube 240 is independently connected to each lumen. The central lumen 237 communicates over the entire length from the tip to the hand side.
In addition, a pump 242 is connected to the air tube 240 via a control valve 241 on the hand side so that the pump 242 and the control valve 241 can be controlled by the control device 243.
[0238]
(Operation)
FIG. 48 shows a block diagram including a control device for driving the bending drive means 4.
[0239]
First, when which bending portion is to be bent in which direction is input to the control device 243, the control valve 241 is opened and closed, and the fluid is sent from the pump 242 to the lumen of the corresponding bending portion.
[0240]
When a fluid is sent into the lumen, the lumen expands, so that it bends in a direction opposite to the expanded lumen. By controlling the bending direction for each bending portion, a complicated bending operation can be performed.
[0241]
(effect)
The bending portions 239a, 239b, and 239c are configured by the bending drive tube 236, so that the bending portion can be configured with a simple configuration and the size can be reduced.
[0242]
  The present invention is the first embodiment.FromFirst3Embodiment, And the first to nineteenth reference examplesThe present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0243]
[Appendix]
(1) an operation unit for grasping and operating the endoscope;
An elongated insertion portion extending from the insertion portion and inserted into the observation target duct;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
Observation means such as an image sensor built in the tip for imaging an observation object and obtaining an observation image;
Means for displaying the observation content on a screen;
In an endoscope having
An input means for inputting in advance map information such as a bending direction or a branching direction of a curved part or a branched part in a pipeline;
Map information storage means for storing the map information;
Means for automatically recognizing insertion information, which is information on the direction in which the insertion portion has advanced at a curved part or a branched part in a pipeline, from the observation video or the operator determines the observation video Means for manual input,
Means for following the map information according to the insertion information and obtaining insertion path information that is a path inserted by the insertion unit;
Position detecting means for detecting information on the direction of the endoscope tip with respect to the direction of gravity;
Means for calculating the gravitational direction in the observation image by following the insertion path information from information on the orientation of the endoscope tip portion with respect to the gravitational direction;
An endoscope characterized by comprising:
[0244]
(2) an elongated insertion part to be inserted into a pipeline to be observed;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
A bending portion that is a portion of a bendable insertion portion located behind the tip portion;
An operation unit connected to the proximal side of the insertion unit for gripping and operating the endoscope;
An observation means provided at the tip portion for observing an observation object and obtaining an observation image;
In an endoscope having
Position detecting means provided in the operation unit;
An input means for inputting in advance map information such as a bending direction or a branching direction of a curved part or a branched part in a pipeline;
Map information storage means for storing the map information;
Correction means for tracing the map information according to the position information detected by the position detection means, detecting a shift in the position information, and correcting the shift in the position information;
An endoscope characterized by comprising:
[0245]
(3) an elongated insertion portion to be inserted into a pipeline to be observed;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
A bending portion that is a portion of a bendable insertion portion located behind the tip portion;
An operation unit connected to the proximal side of the insertion unit for gripping and operating the endoscope;
An observation means provided at the tip portion for observing an observation object and obtaining an observation image;
In an endoscope having
Position detecting means provided at the tip;
An input means for inputting in advance map information such as a bending direction or a branching direction of a curved part or a branched part in a pipeline;
Map information storage means for storing the map information;
Correction means for tracing the map information according to the position information detected by the position detection means, detecting a shift in the position information, and correcting the shift in the position information;
An endoscope characterized by comprising:
[0246]
(4) an elongated insertion part to be inserted into the observation target duct;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
A bending portion that is a portion of a bendable insertion portion located behind the tip portion;
An operation unit connected to the proximal side of the insertion unit for gripping and operating the endoscope;
An observation means provided at the tip portion for observing the observation object to obtain the observation object;
In an endoscope having
Position detecting means provided at the tip;
A focus adjustment mechanism provided in the observation means;
Control means for controlling the focus adjustment mechanism by the output of the position detection means;
The endoscope characterized by having.
[0247]
(5) an elongated insertion portion to be inserted into a pipeline to be observed;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
A bending portion that is a portion of a bendable insertion portion located behind the tip portion;
An operation unit connected to the proximal side of the insertion unit for gripping and operating the endoscope;
An observation means provided at the tip portion for observing an observation object and obtaining an observation image;
In an endoscope having
The position detecting means is provided in the insertion portion behind the bending portion.
An endoscope characterized by that.
[0248]
(6) an elongated insertion portion to be inserted into the observation target duct;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
A bending portion that is a portion of a bendable insertion portion located behind the tip portion;
An operation unit connected to the proximal side of the insertion unit for gripping and operating the endoscope;
An observation means provided at the tip portion for observing an observation object and obtaining an observation image;
In an endoscope having
A treatment instrument insertion channel comprising a tube provided in the endoscope for inserting a treatment instrument from the hand side to the distal end;
Angular velocity detection means provided near the distal end portion of the treatment instrument;
A bending portion driving means for driving the bending portion;
Control means for controlling the bending portion driving means according to the output of each speed detecting means;
An endoscope characterized by comprising:
[0249]
(7) In the endoscope according to appendix (1) to appendix (6),
The position detecting means is constituted by angular velocity detecting means.
[0250]
(8) In the endoscope according to appendix (1) to appendix (6),
The position detecting means is constituted by an angular velocity sensor capable of detecting angular velocities around three axes.
[0251]
(9) In the endoscope according to appendix (1) to appendix (6),
The position detecting means is composed of three angular velocity sensors around one axis whose detected angular velocity axes are orthogonal to each other.
[0252]
(10) In the endoscope according to appendix (7),
The angular velocity detection means is constituted by a gyro that detects a vibration change.
[0253]
(11) In the endoscope according to appendix (10),
The angular velocity detecting means includes a vibrator provided on a silicon substrate,
An elastic body that holds the vibrating body;
A comb-shaped capacitance detection unit provided between a vibrating body for detecting a change in capacitance between the vibrating body and the silicon substrate;
A control circuit for detecting the output of the capacitance detector;
Have
[0254]
(12) In the endoscope according to appendix (3),
The position detection means includes an angular velocity detection means and an acceleration sensor.
[0255]
(13) In the endoscope according to appendix (3),
The position detection means includes an angular velocity detection means and a magnetic sensor.
[0256]
(14) In the endoscope according to appendix (3),
The position detection means includes an angular velocity detection means and an insertion amount detection means.
[0257]
(15) In the endoscope according to appendix (14),
The insertion amount detection means is composed of a strain sensor and a pressure sensor provided at equal intervals in the insertion portion.
[0258]
(16) In the endoscope according to appendix (3),
The position detection means includes an inertial body for receiving an inertial force, a mirror attached to a surface of the inertial body, an elastic body that supports the inertial body, a light emitting element that emits light to the mirror, And a light receiving element for detecting reflected light from the mirror.
[0259]
(17) In the endoscope according to appendix (3),
A semiconductor image sensor provided as the observation means and a means for processing an output signal of the position detection means are provided at the tip portion.
[0260]
(18) In the endoscope according to appendix (3),
The correction unit superimposes an insertion path image obtained by imaging the information of the insertion path detected from the output of the position detection unit on the map image obtained by imaging the map information, A position shift of the insertion path image is detected as an image at a position such as a branch, and the information on the insertion path is corrected by comparing with map information at the position where the shift is detected.
[0261]
(19) In the endoscope according to appendix (4),
The focus adjustment mechanism includes a lens, a vibrating body that vibrates the lens, and a control unit that controls the vibrating body.
[0262]
(20) In the endoscope according to appendix (19),
The vibrating body is composed of a piezoelectric element.
[0263]
(21) In the endoscope according to appendix (4),
The endoscope is a fiberscope;
A TV camera unit detachably attached to the eyepiece of the fiberscope;
A focus adjustment mechanism provided in the TV camera unit;
Control means for controlling the focus adjustment mechanism in accordance with the output of the position detection means;
Was established.
[0264]
(22) In the endoscope according to appendix (5),
A plurality of the curved portions are disposed,
Position detecting means is disposed between the curved portions,
A bending drive means for driving the bending portion to be bendable;
Control means for detecting the shape of the bending portion from the bending amount detection means for each of the plurality of bending portions and the output of the position detection means and controlling the bending driving means;
Was established.
[0265]
(23) In an endoscope including a main body having a bending portion and a visual means at a distal end portion of the bending portion,
A manipulator provided at the tip of the main body and having a curved portion;
Position detecting means provided at the tip of the main body,
Control means for controlling the bending of the bending portion of the manipulator and the bending portion of the main body according to the output of the position detection means;
An endoscope provided with
[0266]
(24) In the endoscope according to appendix (23),
Calculating means for calculating the position of the tip portion of the manipulator from the output of the position detecting means and the output of the bending portion of the manipulator;
Control means for controlling the bending of the bending portion of the manipulator or the bending of the bending portion of the main body so as to maintain the position of the tip portion of the manipulator calculated by the calculating means;
Was established.
[0267]
(25) In the endoscope according to appendix (23),
The manipulator has a repair device for repairing welding, grinding or the like at the tip portion.
[0268]
(26) In the endoscope according to appendix (23),
The position detecting means is constituted by angular velocity detecting means.
[0269]
(27) In the endoscope according to appendix (23),
The position detecting means can detect angular velocities around three axes.
[0270]
(28) In the endoscope according to appendix (26),
The angular velocity detecting means detects a change in capacitance.
[0271]
(29) In the endoscope according to appendix (26),
The angular velocity detecting means includes a vibrator provided on a silicon substrate,
An elastic body that holds the vibrating body;
A comb-shaped capacitance detection unit provided between a vibrating body for detecting a change in capacitance between the vibrating body and the silicon substrate;
A control circuit for detecting the output of the capacitance detector;
Have
[0272]
(30) In the endoscope according to appendix (23),
The bending portion of the main body is driven with a shape memory alloy.
[0273]
(31) In the endoscope according to appendix (30),
The shape memory alloy expands and contracts in the axial direction due to temperature changes.
[0274]
(32) In the endoscope according to appendix (23),
The bending portion of the main body is driven by a bending actuator that expands and contracts by changing the fluid pressure.
[0275]
【The invention's effect】
  The endoscope of the present invention is
  Bending operation means was providedAn operation unit;
  Extend from the operation section and insert into the observation target ductBe doneAn insertion part;
  A bending portion that is provided in the insertion portion and performs a bending operation in accordance with an operation in the bending operation means;
  A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
  At the tipProvided,Take an image of the object to be observedObservation means to obtainWhen,
  Means for displaying the observation image on a screen;,
  The tip portion is provided at a location not affected by the bending operation in the bending portion.Position detecting means for detecting direction information with respect to the gravity direction of,
  TheEquipped,
  The position detecting means is provided in the operation unit.By
  Since there is no change in the output from the gyro due to the bending operation of the bending portion, errors due to the bending operation when detecting the insertion path of the insertion portion can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 5 relate to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of an endoscope;
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a state in which an insertion portion is inserted into a pipe line having a T-shaped branch in front.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which an insertion portion is inserted into a pipe line having an elbow pipe in the front thereof;
4 is an example of an observation image in a pipeline ((A) is an observation image in a pipeline having a T-shaped branch in the front, and (B) is an observation in a pipeline having an elbow in the front. FIG. Video)
FIG. 5 is an explanatory view showing the state of the insertion portion that advances in the pipeline while facing various insertion directions;
FIG. 6 is an explanatory diagram including a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a bending knob according to a second embodiment of the present invention.
7 to 10 show the present invention.First reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of a front-end | tip part concerning
[Fig. 8] Example of screen display
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of an insertion shape of an insertion portion in a pipeline.
10A and 10B are explanatory diagrams for explaining an operation for correcting an insertion shape (FIG. 10A is a diagram for explaining an operation for correction, and FIG. 10B is a diagram for explaining an example of a portion for performing correction);
FIG. 11 shows the present invention.Second reference example(A) is a diagram for explaining the overall configuration of the endoscope, (B) is a diagram for explaining the attachment and detachment portion with the external camera.
12 to 13 show the present invention.Third reference exampleFIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the pressure-sensitive sensor provided in the insertion portion.
FIG. 13 shows an example of an output waveform of the pressure sensor.
FIG. 14 shows the present invention.Fourth reference exampleFIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the insertion amount detecting means by the striped pattern stamped on the insertion part ((A) shows an example of the striped pattern stamped on the insertion part, and (B) reads the striped pattern. Figure showing the configuration for detecting the insertion amount)
FIG. 15 shows the present invention.Fifth reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of the position detection means using a magnetic sensor
FIG. 16 shows the first of the present invention.3Explanatory drawing explaining the structure of the position detection means using the gyro provided in the insertion part in the vicinity of the rear end of the curved part according to the embodiment
FIG. 17 shows the present invention.Sixth reference exampleFIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the position detecting means using three gyros for detecting the rotational angular velocity around one axis.
FIG. 18 shows the present invention.Seventh reference exampleExplanatory drawing explaining the positional relationship between an image sensor and a gyroscope
FIG. 19 shows the present invention.Eighth reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of the position detection means using the gyro provided near the front-end | tip of a treatment tool concerning
[Figure2020 to 21 show the present invention.Ninth reference exampleFIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a means for reducing the shaking of the screen due to the vibration of the tip.
[Figure21Explanatory drawing explaining the insertion state of the insertion part into the pipe line where the tip part vibrates ((A) is a diagram showing the state where the insertion part passes through the elbow pipe, and (B) is the wall surface of the pipe line) The figure which shows the state where the tip is in contact)
22 to 23 show the present invention.Tenth reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of the front-end | tip part which provided the gyro using a PSD sensor in connection with
23A and 23B are explanatory diagrams for explaining the configuration of a gyro using a PSD sensor (FIG. 23A is a diagram for explaining the configuration of a gyro, and FIG. 23B is an explanatory diagram for explaining the configuration of an inertial body).
FIG. 24 shows the present invention.Eleventh reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of an inertial body in connection with
FIG. 25 shows the present invention.Twelfth reference example(A) is a figure explaining the whole structure, (B) is a figure explaining the structure of a gyro.
FIG. 26 to FIG. 30 show the present invention.14th reference exampleFIG. 26 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the endoscope.
FIGS. 27A and 27B are explanatory diagrams for explaining the structure of the tip (A is an explanatory diagram, and FIG. 27B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 27A)
FIG. 28 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a bending portion.
FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a bending portion.
FIG. 30 is an explanatory diagram for explaining the operation of the air injection port.
FIG. 31 to FIG. 33 show the present invention.15th reference exampleFIG. 31 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the endoscope.
FIG. 32 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a pneumatic control unit, etc.
FIGS. 33A and 33B are explanatory views for explaining the arrangement of the air injection ports and the pressurizing lumen (FIG. 33A is an explanatory view, and FIG. 33B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. (C) is a cross-sectional view taken along the line BB of (A), illustrating the arrangement of the pressure lumens)
FIG. 34 is a diagram of the present invention.16th reference exampleThe perspective view explaining the structure of a joystick according to
FIG. 35 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a bending portion using a bending piece.
FIG. 36 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a bending wire.
FIG. 37 to FIG. 45 are diagrams of the present invention.Seventeenth reference exampleFIG. 37 is an explanatory diagram for explaining the overall configuration of the device for working inside the apparatus.
38A and 38B are explanatory diagrams for explaining the configuration of the bending portion (FIG. 38A is a diagram for explaining the entire configuration of the bending portion, and FIG. 38B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 38A).
FIG. 39 is an explanatory view for explaining the configuration of the bending drive tube.
FIG. 40 is an explanatory diagram for explaining the configuration of an SMA wire.
FIG. 41 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a repair manipulator
FIG. 42 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a thin film heater
43A and 43B are explanatory diagrams for explaining the configuration of the gyro (A is a diagram for explaining the configuration of the silicon substrate, FIG. 43B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 43A, and FIG. To explain)
FIG. 44 is an explanatory diagram for explaining the operation of the repair manipulator when the device for working inside the apparatus is vibrating.
FIG. 45 is an explanatory diagram for explaining the state before and after repairing a crack ((A) is a state before repair, (B) is a state after repair)
FIG. 46 of the present inventionEighteenth reference exampleExplanatory drawing explaining the structure of a front-end | tip part concerning
47 to 48 are diagrams of the present invention.Nineteenth reference exampleFIG. 47 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the air tubes in the curved portion.
FIG. 48 is a block diagram for explaining the configuration of means for controlling the bending portion;
[Explanation of symbols]
1 ... Endoscope
2 ... Insertion section
3. Curved part
4 ... Tip
5. Operation unit
6 ... Gyro
7. Light source device
8 ... CCU
9 ... Universal code
10 ... Monitor
11 ... Key input device
12 ... Storage unit
13 ... Analysis Department
14 ... Calculation unit
15 ... Bending wire
16 ... Curved handle
17 ... Curved handle
18 ... pipe
19 ... pipe
20 ... Gear
21 ... Encoder
22 ... Encoder
23. Calculation unit
24. Observation image display section
25 ... Map display section
26 ... Gyro
27 ... Acceleration sensor
28: Correction unit
29 ... Fiberscope
30 ... Insertion section
31 ... curved portion
32 ... tip
33. Operation unit
34 ... Light source device
35 ... Gyro
36 ... Control unit
37 ... Eyepiece
38 ... TV camera
39 ... Monitor
40 ... Lens
41 ... Piezoelectric element
42 ... Ring
43 ... Electrode
44 ... Electrode
45 ... Lens frame
46 ... Pressure-sensitive sensor
47. Angular velocity detector
48 ... Pressure detector
49 ... Analysis Department
50 ... Striped pattern
51. Scanner
52. Calculation unit
53. Control unit
54. Channel for inserting treatment instrument
55. Treatment tool
56 ... Gyro
57 ... Image sensor
58. Control circuit
59 ... Magnetic sensor
60 ... Magnet
61 ... Endoscope
62 ... Channel for treatment instrument insertion
63 ... treatment tool
64 ... Gyro
65. Visual means
66 ... Control unit
67 ... Monitor
68 ... Inertial body
69. Elastic body
70 ... Mirror
71 ... Light emitting device
72. Light emitting element (A) PSD sensor (B) lens
73 ... Inertial body
74 ... Rotating shaft
75 ... Elastic body
76 ... Device for working inside the equipment
77 ... Insertion section
78 ... tip
79: first to third bending portions
80 ... Gyro sensor unit (80a)
81. Visual means
82: Illumination means
83 ... Repair device
84 ... Manipulator for repair
85: Curved part
86 ... SMA
87 ... Silicon substrate
88 ... Vibrating body
89. Detection part
90 ... Elastic part
91 ... Control unit
92 ... Detection unit
93 ... Calculation unit
100: Endoscope
101 ... Insertion section
102 ... curved portion
103 ... tip
104. Visual means
105: Illumination means
106 ... CCD
107 ... CCU
108 ... Cable
109 ... monitor
110: Light source
111 ... Bending control unit
112 ... Joystick a for curving b for jetting
113 ... Compressor
114 ... Air pressure control unit
115 ... Air line
116 ... Air injection port
117: Curved drive tube
118 ... Lumen for built-in objects
119 ... Lumen for pressurization
120 ... Air tube
121 ... Sealing member
122 ... Restriction member
123 ... Regulating member
124 ... Gyro
125 ... Curve drive tube
126 ... Air tube
127 ... Solenoid valve
128 ... Solenoid valve
129 ... Solenoid valve control unit
130: Air pressure control unit
131 ... Joystick
132 ... Air tube bundle for bending
133: Pipe bundle for injection
134 ... Lumen for pressurization
135 ... Joystick
136 ... Lever for bending
137 ... Lever for injection
138 ... Curve piece
139 ... Rivets
140 ... curved tube
141 ... Bending wire
142 ... Chain
143 ... Gear
144: Motor
201: Device for working inside equipment
202 ... Insertion section
203 ... tip
204: bending drive means
205 ... 1st, 2nd, 3rd bending part
206 ... visual means
207 ... Illumination means
208 ... Manipulator for repair
209 ... Repair device
210 ... Gyro
211 ... SMA wire
212 ... SMA plate
213 ... Curved drive tube
214 ... Pipe
215 ... outer tube
216 ... Linear heater
217 ... Connecting member
218 ... Ring member
219 ... Thin film heater
220 ... heating unit
221: Control chip
222 ... welding rod
223 ... Guide member
224 ... Silicon substrate
225 ... Vibrating body
226... Detection unit
227 ... Elastic part
228 ... Control device
229 ... Control circuit
230 ... Signal line
231 ... Signal line
232 ... Control circuit
233 ... Signal processing circuit
234 ... outer tube
235 ... tip
236 ... curved drive tube
237 ... Lumen
238 ... Lumen
239: first to third bending portions
240 ... Air tube
241 ... Control valve
242 ... Pump
243 ... Control device

Claims (3)

湾曲操作手段が設けられた操作部と、
前記操作部から延出して観察対象の管路に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ、前記湾曲操作手段における操作に応じて湾曲動作を行う湾曲部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部に設けられ、観察対象を撮像して観察映像を得る観察手段と、
前記観察映像を画面表示する手段と、
前記操作部に設けられ、前記先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と、
前記湾曲操作手段においてなされた操作量を検出し、該操作量を前記湾曲部の湾曲形状に関連付けて出力する手段と、
前記湾曲部の湾曲形状と、前記先端部の重力方向に対する向きの情報とに基づき、前記先端部の重力方向を前記湾曲部の湾曲形状に応じたものとして検出する手段と、
を具備しことを特徴とする内視鏡。
An operation unit provided with a bending operation means;
An insertion portion that extends from the operation portion and is inserted into a duct to be observed;
A bending portion that is provided in the insertion portion and performs a bending operation in accordance with an operation in the bending operation means;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
An observation means provided at the tip, for obtaining an observation image by imaging an observation object;
Means for displaying the observation image on a screen;
A position detecting means provided in the operation section, for detecting information on the direction of the tip portion with respect to the direction of gravity;
Means for detecting an operation amount made in the bending operation means, and outputting the operation amount in association with the bending shape of the bending portion;
Means for detecting the gravitational direction of the distal end portion as a function of the curved shape of the curved portion based on the curved shape of the curved portion and information on the orientation of the distal end portion with respect to the gravitational direction;
An endoscope, characterized by comprising a.
湾曲操作手段が設けられた操作部と、
前記操作部から延出して観察対象の管路に挿入される挿入部と、
前記挿入部に設けられ、前記湾曲操作手段における操作に応じて湾曲動作を行う湾曲部と、
前記挿入部の先端部分である先端部と、
前記先端部に設けられ、観察対象を撮像して観察映像を得る観察手段と、
前記観察映像を画面表示する手段と、
前記挿入部における前記湾曲部の直ぐ後方の位置に設けられ、前記先端部の重力方向に対する向きの情報を検出する位置検出手段と、
前記湾曲操作手段においてなされた操作量を検出し、該操作量を前記湾曲部の湾曲形状に関連付けて出力する手段と、
前記湾曲部の湾曲形状と、前記先端部の重力方向に対する向きの情報とに基づき、前記先端部の重力方向を前記湾曲部の湾曲形状に応じたものとして検出する手段と、
を具備しことを特徴とする内視鏡。
An operation unit provided with a bending operation means;
An insertion portion that extends from the operation portion and is inserted into a duct to be observed;
A bending portion that is provided in the insertion portion and performs a bending operation in accordance with an operation in the bending operation means;
A tip portion which is a tip portion of the insertion portion;
An observation means provided at the tip, for obtaining an observation image by imaging an observation object;
Means for displaying the observation image on a screen;
Position detecting means provided at a position immediately behind the bending portion in the insertion portion, and detecting information on the orientation of the tip portion with respect to the gravitational direction;
Means for detecting an operation amount made in the bending operation means, and outputting the operation amount in association with the bending shape of the bending portion;
Means for detecting the gravitational direction of the distal end portion as a function of the curved shape of the curved portion based on the curved shape of the curved portion and information on the orientation of the distal end portion with respect to the gravitational direction;
An endoscope, characterized by comprising a.
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等の湾曲方向や分岐方向等といった地図情報を予め記憶する手段と、
管路内の湾曲している個所や分岐している個所等で前記挿入部が進んだ方向の情報である挿入情報を前記観察映像から自動認識する手段或いは前記観察映像を操作者が判断して手動により入力する手段と、
前記挿入情報を記憶する手段と、
前記挿入情報に従って前記地図情報を辿り前記挿入部の挿入された経路である挿入経路情報を得る手段と、
前記先端部の重力方向に対する向きの情報から前記挿入経路情報を辿って前記観察映像における重力方向を算出する手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡。
Means for storing in advance map information such as a bending direction or a branching direction of a curved part or a branched part in a pipeline;
Means for automatically recognizing insertion information, which is information on the direction in which the insertion portion has advanced at a curved part or a branched part in a pipeline, from the observation video or the operator determines the observation video Means for manual input,
Means for storing the insertion information;
Means for following the map information according to the insertion information and obtaining insertion path information that is a path inserted by the insertion unit;
Means for calculating the gravitational direction in the observation image by following the insertion path information from information on the orientation of the tip with respect to the gravitational direction;
The endoscope according to claim 1, further comprising:
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