JP4499505B2

JP4499505B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP4499505B2
Application number: JP2004239388A
Authority: JP
Inventors: 孝一松井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: JP2006055324A

Description

本発明は管腔内に挿入される長尺の挿入部の先端部に空気等の流体の圧力によって駆動されるアクチュエータからなる湾曲部を備え、例えば工業用や、医療用にも適用可能な内視鏡装置に関する。

内視鏡装置の湾曲部を湾曲させる際、空気圧を利用して湾曲させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この内視鏡装置の場合、空気圧源と湾曲部の空気室とを細いエアチューブで接続し、エアチューブと電磁弁との接続部に設けた圧力センサで湾曲部の空気室の圧力を検知して湾曲量を制御している。
特開２００４−６２７号公報（第３５、３６図）

しかしながら、上記従来の内視鏡装置は、エアチューブが細く抵抗が大きいので、空気圧源から湾曲部の空気室に空気を供給する際、又は、空気室から空気を排気する際、空気室の圧力と圧力センサで検知する圧力とが等しくなるまでの時間おくれが生じる。また、空気供給を断続的に行う必要があるため、エアチューブ内の圧力に変動を生じ発振してしまう。このため、内視鏡装置の湾曲部の圧力を検知して湾曲量のフィードバック制御を正確に行うためには、圧力が一定になるように制御の繰り返し時間を長くしなければならず、湾曲制御の時間がかかって実用に耐えられない場合がある。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、内視鏡先端の湾曲制御時間を短縮して内視鏡湾曲量のフィードバック制御を正確に行い、目的部位に対して適切な時間で対応することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る内視鏡装置は、管腔内に挿入される挿入部の先端側に加圧室を有し、前記加圧室に流体を選択的に供給して加圧することで前記挿入部の先端側を所定の向きに湾曲させる湾曲部を有する内視鏡装置において、前記湾曲部の流体圧力を検出する圧力検知部と、前記加圧室に対して前記流体を供給する流体圧源と、該流体圧源から前記加圧室への前記流体の供給及び排気を行う電磁弁と、該電磁弁と前記加圧室との間に配されて前記流体を一時的に蓄える貯留部と、該貯留部と前記加圧室とを連通する接続管とを備えていることを特徴とする。

この内視鏡装置は、流体圧源から流体を接続管を介して加圧室に供給して湾曲部を湾曲させる際、一旦貯留部に流体を蓄え、その後加圧室を加圧することができる。したがって、接続管が細く流体抵抗が大きい場合でも、流体供給／停止の繰り返しの際に発生する流体の振動を貯留部内で緩和させることができ、接続管から加圧室までの間の圧力変動を抑え、圧力検知部にて検出する圧力を平滑化することができる。

また、本発明に係る内視鏡装置は、前記内視鏡装置であって、前記貯留部の容量が、前記加圧室と前記接続管とを合わせた容量よりも大きいことを特徴とする。
この内視鏡装置は、圧力変動をより好適に抑えることができ、加圧室内の圧力制御に要する時間をより短縮させることができる。

また、本発明に係る内視鏡装置は、前記内視鏡装置であって、前記圧力検知部が、前記接続管内の圧力を検出するものとされていることを特徴とする。
この内視鏡装置は、貯留部から先の加圧室側の圧力を、変動が抑えられた状態で検出することができ、圧力制御をより好適に行うことができる。

また、本発明に係る内視鏡装置は、前記内視鏡装置であって、前記圧力検知部が、前記貯留部内の圧力を検出するものとされていることを特徴とする。
この内視鏡装置は、貯蔵部内のより変動の少ない圧力を検出することができ、圧力制御を好適に行うことができる。

また、本発明に係る内視鏡装置は、前記内視鏡装置であって、前記貯留部が、前記挿入部に配されていることを特徴とする。
この内視鏡装置は、圧力検知部をより湾曲部近傍に配することができ、加圧室内の圧力をより正確に把握することができる。

本発明によれば、流体供給時に発生する圧力伝達の遅れ変動を貯留部によって抑えることができ、加圧室内の圧力を正確に把握して湾曲部の制御を良好に行うことができる。

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置１は、図１から図３に示すように、管腔内に挿入される挿入部２の先端側に４つの加圧室３ａ〜３ｄを有するマルチルーメンチューブ（弾性管状体）５が配され、加圧室３ａ〜３ｄにＣＯ_２（流体）を選択的に供給してマルチルーメンチューブ５を所定の向きに湾曲させる湾曲部６と、ＣＯ_２圧力を検出する圧力センサ（圧力検知部）７と、加圧室３ａ〜３ｄに対してＣＯ_２を供給するＣＯ_２ボンベ（流体圧源）８と、ＣＯ_２ボンベ８から加圧室３ａ〜３ｄへのＣＯ_２の供給及び排気をそれぞれ行う電磁弁１０ａ〜１０ｄ（電磁弁１０ｃ、１０ｄは図示せず。）と、電磁弁１０ａ〜１０ｄと加圧室３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ配されてＣＯ_２を一時的に蓄えるタンク（貯留部）１１ａ〜１１ｄ（タンク１１ｃ、１１ｄは図示せず。）と、タンク１１ａ〜１１ｄと加圧室３ａ〜３ｄとをそれぞれ連通するエアチューブ（接続管）１２ａ〜１２ｄとを備えている。

マルチルーメンチューブ５には、例えばシリコン樹脂等の可撓性を有するもので構成されており、軸心部ルーメン１３が中心軸に沿って設けられている。この軸心部ルーメン１３の周囲の管壁には４つの断面円弧形状の外周部ルーメン１５ａ〜１５ｄが断面周方向に略等間隔に配されている。加圧室３ａ〜３ｄは、これら４つの外周部ルーメン１５ａ〜１５ｄの先端部がそれぞれ閉塞されて形成されている。加圧室３ａ〜３ｄは、図示しない規制部材によって径方向の伸張が規制されており、加圧された際には軸方向に膨張するものとされている。

ここで、本実施形態では湾曲方向を、図２において、Ｕｐ（上方向）、Ｄｏｗｎ（下方向）、Ｒｉｇｈｔ（右方向）、Ｌｅｆｔ（左方向）の４方向に湾曲部６を湾曲させることとされている。そこで、加圧室３ａと３ｂとは、それぞれ図２において、図中の上下方向にそれぞれ対向して配されており、加圧室３ｃと３ｄとは、それぞれ図２において、図中の左右方向にそれぞれ対向して配されている。
なお、本実施形態では上述の理由から外周部ルーメンすなわち加圧室を４つ配しているが、これらの数は湾曲の際の自由度によって所望の数が配される。

マルチルーメンチューブ５の先端側には、図示しない観察光学系と照明光学系とが内部に配された先端構成部１６を接続するための、例えばステンレス製の結合部１７が配されている。
先端構成部１６の前面には光学アダプター１８が配設されている。この光学アダプター１８には光学特性が互いに異なる複数種類の図示しない交換アダプターが着脱可能とされている。そして、必要に応じて所望の交換アダプターを適宜、選択的に装着して使用できるようになっている。
さらに、光学アダプター１８の外周面には保護用の先端カバー２０が装着されている。この先端カバー２０は結合部１７に着脱可能とされている。

ＣＯ_２ボンベ８と電磁弁１０ａ、１０ｂとの間には、第一の電磁弁２１が配設されており、ＣＯ_２ボンベ８と電磁弁１０ｃ、１０ｄとの間には、図示しない第二の電磁弁が配設されている。
各電磁弁は、第一ポート２２、第二ポート２３、第三ポート２５を有する３方電磁弁とされている。第一ポート２２と第二ポート２３とが連通されておりノーマルクローズとされ、第二ポート２３と第三ポート２５とが連通されている。第三ポート２５は、電磁弁１０ａ〜１０ｄについては開放状態とされ、第一の電磁弁２１、第二の電磁弁については常時閉鎖状態とされている。

電磁弁１０ａと電磁弁１０ｂとは、Ｕｐ、Ｄｏｗｎの方向に湾曲部６を湾曲させる際にそれぞれ駆動されるものとされ、電磁弁１０ｃと電磁弁１０ｄとは、Ｒｉｇｈｔ、Ｌｅｆｔの方向に湾曲部６を湾曲させる際にそれぞれ駆動されるものとされている。
ここで、Ｕｐ方向に湾曲部６を湾曲操作する場合には、電磁弁１０ａを駆動してＣＯ_２をタンク１１ａと加圧室３ａとに供給し、加圧室３ａを軸方向に膨張させることによって、加圧室３ｂ方向に湾曲させる。また、Ｄｏｗｎ方向に湾曲部６を湾曲操作する場合には、電磁弁１０ｂを駆動してＣＯ_２をタンク１１ｂと加圧室３ｂとに供給し、加圧室３ｂを軸方向に膨張させることによって、加圧室３ａ方向に湾曲させる。
もとの位置に戻す場合には、駆動した電磁弁をＯＦＦする。これによって、加圧室やタンク内のＣＯ_２が電磁弁の第三ポート２５から抜けて、加圧室がもとの状態に戻る。

同様にＲｉｇｈｔ方向に湾曲部６を湾曲させる場合には、第二の電磁弁と電磁弁１０ｃとを開閉駆動し、Ｌｅｆｔ方向に湾曲操作する場合には、第二の電磁弁と電磁弁１０ｄとを開閉駆動することによって、湾曲部６をそれぞれ所望の方向に湾曲させる。
圧力センサ７は、タンク１１ａ〜１１ｄ側のエアチューブ１２ａ〜１２ｄにそれぞれ配設されている。

内視鏡装置１はまた、電磁弁１０ａ〜１０ｄ、第一の電磁弁２１、第二の電磁弁をそれぞれ駆動して湾曲部６を湾曲動作させる湾曲制御部２６を備えている。
湾曲制御部２６には、湾曲部６の湾曲方向を指示するジョイスティック２７が接続されている。
湾曲操作部２６は、ジョイスティック２７を操作する際の操作角度及び角度変化量に応じて各電磁弁を個別に駆動して、４本のエアチューブへのＣＯ_２の給排をそれぞれ制御して４つの加圧室３ａ〜３ｄを選択的に加圧する。そして、マルチルーメンチューブ５を所定の向き、すなわち加圧された加圧室とは反対方向に湾曲させるようになっている。
湾曲制御部２６は、また、ジョイスティック２７の動作を止めたときに圧力センサ７で圧力変動を検出し、湾曲角度のフィードバック制御を行うものとされている。

次に、本実施形態に係る内視鏡装置１の操作方法、作用及び効果について説明する。
なお、Ｕｐ−Ｄｏｗｎ操作とＲｉｇｈｔ−Ｌｅｆｔ操作とは、操作方法、作用・効果が同一であるため、以下、Ｕｐ−Ｄｏｗｎ操作についてのみ説明する。
まず、挿入部２を管腔内に挿入し、挿入部２の先端を観察部位まで移動して、例えば、Ｕｐ方向に湾曲部６を湾曲させるとする。このときジョイスティック２７をＵｐ方向に移動して第一の電磁弁２１と電磁弁１０ａとをともに駆動する。このとき、第一の電磁弁２１と電磁弁１０ａとが開とされてＣＯ_２ボンベ８からＣＯ_２がタンク１１ａに供給され、タンク１１ａが充填され、エアチューブ１２ａからさらに加圧室３ａに供給される。

ここで、エアチューブ１２ａは非常に細く形成され挿入部２も長く形成されているので、エアチューブ１２ａは空気の流れに対して大きな抵抗となる。そのため、タンク１１ａがない場合には、ＣＯ_２ボンベ８の圧力を加圧室３ａまで速やかに伝えることができず、第一の電磁弁２１と電磁弁１０ａとの開閉を繰り返すことになる。この結果、加圧室３ａの圧力が、図４に示すように振動しながら変化する。
しかし、エアチューブ１２ａと加圧室３ａとを合わせた容量よりも大きい容量のタンク１１ａが配されているので、このような変動がタンク１１ａによって緩和される。したがって、圧力センサ７で検知する圧力が、図５に示すように平滑化され、第１の電磁弁１０と電磁弁１０ａとの開閉操作を高い周波数で繰り返しても安定した圧力が検出される。

この内視鏡装置１によれば、ＣＯ_２ボンベ８からＣＯ_２をエアチューブ１２ａ〜１２ｄを介してそれぞれ加圧室３ａ〜３ｄに供給して湾曲部６を湾曲させる際、一旦タンク１１ａ〜１１ｄにＣＯ_２を蓄え、その後加圧室３ａ〜３ｄをそれぞれ加圧することができる。したがって、エアチューブ１２ａ〜１２ｄが細く流体抵抗が大きい場合でも、ＣＯ_２供給／停止の繰り返しの際に発生するＣＯ_２の振動をタンク１１ａ〜１１ｄ内で緩和させることができ、エアチューブ１２ａ〜１２ｄから加圧室３ａ〜３ｄまでの間の圧力変動を抑え、圧力センサ７にて検出する圧力を平滑化することができる。
また、この内視鏡装置１によれば、圧力変動をより好適に抑えることができ、加圧室３ａ〜３ｄ内の圧力制御に要する時間をより短縮させることができ、圧力制御をより好適に行うことができる。

次に、第２の実施形態について図６を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡装置３０の圧力センサ７が、エアチューブ１２ａ〜１２ｄ内ではなくタンク１１ａ〜１１ｄ内の圧力を検出するものとされているとした点である。そのため、圧力センサ７は、タンク１１ａ〜１１ｄ（タンク１１ｃ、１１ｄは図示せず。）のそれぞれに配設されている。

この内視鏡装置３０によれば、上記第１の実施形態に係る内視鏡装置１と同様の操作方法によって湾曲部３１を湾曲操作させることができる。
このとき、圧力センサ７がタンク１１ａ〜１１ｄ内の圧力を検出するので、エアチューブ１２ａ〜１２ｄ内よりも変動の少ない圧力を検出することができ、圧力制御をより好適に行うことができる。

次に、第３の実施形態について図７を参照しながら説明する。
なお、上述した実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡装置３５のタンク３６ａ〜３６ｄが挿入部３７内に配されているとした点である。

加圧室３８ａ〜３８ｄは、上記他の実施形態と同様に、先端構成部４０を構成するＣＣＤ４１や照明用のＬＥＤ４２、ドライバ４３の基端近傍の湾曲部４５に配されている。
タンク３６ａ、３６ｂは、円筒体をその軸線に沿って略２分割して互いに一対に形成され、挿入部３７に沿って配されている。タンク３６ｃ、３６ｄもタンク３６ａ、３６ｂと同様の形状とされて、タンク３６ａ、３６ｂよりもさらに基端側の位置に挿入部３７に沿って配されている。

このタンク３６ａ〜３６ｄの厚さと長さとは、タンク３６ａ〜３６ｄの各容量が加圧室３８ａ〜３８ｄとエアチューブ４６ａ〜４６ｄとの容量をあわせたものよりも大きい容量となるように決められる。
圧力センサ７は、タンク３６ａ、３６ｂの先端側のエアチューブ４６ａ〜４６ｄにそれぞれ配されている。

この内視鏡装置３５によれば、上記第１の実施形態に係る内視鏡装置１と同様の操作方法によって湾曲部４５を湾曲操作させる。
このとき、タンク１１ａ〜１１ｄが挿入部３７内に配されているので、圧力センサ７をより湾曲部４５近傍に配することができ、加圧室３８ａ〜３８ｄ内の圧力をより正確に把握することができ、円滑な湾曲操作を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、貯留部をタンクとしてＣＯ_２を充填するものとされているが、エアチューブの一部に大径部を設けてそこにＣＯ_２を充填させても構わない。

また、タンクは剛性体であっても弾性体であっても構わない。また、加圧室は、内圧が付加された際に軸方向に伸展するものに限らず、収縮するものでも構わない。
さらに、流体はＣＯ_２に限らず、他の気体であっても液体であっても構わない。

本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の全体システムを示す概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の全体システムのうち、湾曲操作に必要な要部を示す概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の湾曲操作を示すブロック図である。従来の実施形態に係る内視鏡装置の湾曲操作時における圧力センサによる圧力検出値の時間変動を示すグラフである本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の湾曲操作時における圧力センサによる圧力検出値の時間変動を示すグラフである本発明の第２の実施形態に係る内視鏡装置の湾曲操作を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端側の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１、３０、３５内視鏡装置
２、３７挿入部
３ａ〜３ｄ、３８ａ〜３８ｄ加圧室
５マルチルーメンチューブ（弾性管状体）
６、３１、４５湾曲部
７圧力センサ（圧力検出部）
８ＣＯ_２ボンベ
１０ａ、１０ｂ電磁弁
１１ａ、１１ｂ、３６ａ〜３６ｄタンク（貯留部）
１２ａ、１２ｂ、４６ａ〜４６ｄエアチューブ（接続管）
２１第一の電磁弁

Claims

管腔内に挿入される挿入部の先端側に加圧室を有し、前記加圧室に流体を選択的に供給して加圧することで前記挿入部の先端側を所定の向きに湾曲させる湾曲部を有する内視鏡装置において、
前記湾曲部の流体圧力を検出する圧力検知部と、
前記加圧室に対して前記流体を供給する流体圧源と、
該流体圧源から前記加圧室への前記流体の供給及び排気を行う電磁弁と、
該電磁弁と前記加圧室との間に配されて前記流体を一時的に蓄える貯留部と、
該貯留部と前記加圧室とを連通する接続管とを備えていることを特徴とする内視鏡装置。
前記貯留部の容量が、
前記加圧室と前記接続管とを合わせた容量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記圧力検知部が、
前記接続管内の圧力を検出するものとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
前記圧力検知部が、
前記貯留部内の圧力を検出するものとされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
前記貯留部が、
前記挿入部に配されていることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。