JP4668643B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
大腸のように複雑に屈曲した体腔内に、挿入部をスムーズに挿通させることができるようになるまでには熟練を要する場合がある。経験の浅い術者において、挿入部を深部まで挿入していく際に、挿入方向を見失って挿通に手間取ってしまう可能性があるため、挿入部の挿入性を向上させるための各種提案がなされている。
そして、回転部材を回転動作させることにより、回転部材の回転力がリブによって推進力に変換され、推進装置に連結されている医療機器が前記推進力によって、深部方向に移動される。
つまり、内視鏡挿入部の長さに比べて回転部材の長さが短いため、その外周面に設けたリブでは回転の際に得られる推進力が小さい。
また、内視鏡挿入部の先端直前に回転部材を配置した場合、内視鏡挿入部の観察光学系の視野が妨げられ、実際に観察できる視野が狭くなってしまう欠点がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、内視鏡挿入部を屈曲した被検体内に挿入する際、観察視野が狭くなることなく観察しながら深部側に円滑に挿入し易い挿入性の良い内視鏡装置を提供することを目的とする。
前記挿入部の長手軸方向の外周面に所定長さ以上にわたって形成された推力発生部と、 前記推力発生部を前記長手軸の回りに回転させる回転装置と、
被検体内に挿入される前記推力発生部の長さに応じて前記推力発生部の回転速度を制御する制御手段と、
を具備していることを特徴とする。
さらに、被検体内に挿入された前記螺形状部の挿入長に応じて前記推力発生部の回転速度を適切な範囲に維持して円滑な挿入ができるようにしている。
また、内視鏡挿入部2における先端部11とコネクタ部14との間の外周面には、回転により推進力を発生する推力発生部としての推進管(ガイド管)15が設けてあり、回転装置3の内部のモータ17(図3参照)を回転させることにより、内視鏡挿入部2の外周面に設けたこの推進管15を回転させ、内視鏡挿入部2を体腔内において十分な推進力で推進させることができるようにしている。
なお、本実施例では、回転装置3により回転される回転部は、推進管15が一体的に形成された内視鏡挿入部2となっている(後述する図7に示す内視鏡挿入部90では、その外周側の推進管部102)のみが回転する回転部となる構成にしている。
また、内視鏡挿入部2内のCCD12及びLED13は、内視鏡挿入部2内を挿通された信号ケーブル24により回転装置3内部のスリップリング44(図3参照)と接続され、さらにこの回転装置3から信号ケーブル3aを介してビデオプロセッサ5と接続される。
このビデオプロセッサ5は、CCD12に対してCCD駆動信号を供給するCCD駆動回路5aと、CCD12から出力される撮像信号に対する信号処理を行い映像信号を生成する信号処理回路5bと、LED13を発光させる駆動信号をLED駆動回路5cとを内蔵している。
また、本実施例においては、患者8の体腔内に挿入する場合、患者8の付近に挿入ガイド部9を配置し、内視鏡挿入部2をこの挿入ガイド部9内を挿通して患者8の体腔内、例えば大腸内に挿入するようにしている。
図2に示すように、内視鏡挿入部2の先端部11には、略円柱形状の凹部によりカメラユニット(或いは撮像ユニット)収納部18が設けられ、各カメラユニット収納部18には、観察光学系及び照明光学系が設けられたカメラユニット(撮像ユニット)19が収納され、固着される。
そして、コネクタ部14における凸部20は、回転装置3から略円柱形状に突出する挿入部保持部16の先端面の中央に設けた凹部16aに嵌合し、またピン21は、凹部16aの周囲に設けたピン穴16b内に嵌入して、コネクタ部14は、回転装置3の挿入部保持部16と着脱自在に連結される。
本実施例においては、コネクタ部14は、例えば内視鏡挿入部2の外径と等しい外径にしてある。
また、本実施例では、上述した挿入長算出回路10により検出された挿入長の情報により、回転装置3内のモータ17の回転速度を自動的に適切な値に設定する制御を行うことができるようにしている。
また、回転装置3には、例えばモータ17による回転速度や挿入長を表示する表示部28が設けてある。
次に、図3を参照し、内視鏡挿入部2及び回転装置3の構成について詳しく説明する。 なお、図3は、図2における縦断面により、その内部構造を示す(なお、推進管15の一部は側面図にして示している)。
図3に示すように、先端部11に固着されるカメラユニット19における中央に設けた観察窓22には、対象物の光学像を結ぶ対物光学系(或いは観察光学系)31と、その結像位置に配置されたCCD12とが取り付けられている。
また、カメラユニット19の基端からは、CCD12に接続されたCCD駆動及び撮像信号を伝送する信号ケーブルと、LED13に接続されたLED発光駆動する駆動信号を伝送する信号ケーブル24が延出されている。
先端部11の後端には、可撓性を有し、挿入部本体を形成する挿入部被覆チューブ(以下、単に被覆チューブ)34の先端が固着され、その後端は硬質のコネクタ部14と連結されている。この被覆チューブ34の外周面には、推進管15が外装されている。
螺旋状に巻かれる金属素線35は、金属素線35間の密着度を高めることができたり、螺旋の角度を種々設定される。したがって、推進管15の外表面には金属素線35の表面により凹凸が螺旋形状に形成された螺旋形状部(螺旋推進部)36が形成されている。 なお、金属素線35を螺旋状に巻回して螺旋状の凹凸を形成したものに限らず、内視鏡挿入部2の外周面を形成する部材に螺旋状の凹凸を形成したものでも良い。
上記のように螺旋形状部36(の推進管15)は、内視鏡挿入部2の殆ど全長に近い十分に長く形成されている(つまり、所定の長さ以上に形成されている)ので、この推進管15を比較的に低速度で回転した場合においても、十分な推進力で内視鏡挿入部2を推進させることができる。つまり、本実施例では、内視鏡挿入部2の長手軸の回りに回転させることにより推力を発生する推力発生部は、螺旋形状部36により、形成されている。
なお、上記金属素線35は、先端から基端に向かって左巻きの螺旋状に巻回して形成されているほうが好ましい。言い換えれば、金属素線35は、左ネジのねじ溝と同じ方向の螺旋に巻回しているほうが好ましく、体腔内、特に大腸内への挿入時に回転装置3の挿入部保持部16を内視鏡挿入部2の長手軸回りとして、左方向へ回転させたほうが大腸内の腸壁への密着性が高くなり、内視鏡挿入部2の大腸内への挿入性が向上する。
コネクタ部14は、後端面の略中央に略円柱形状の凸部20が形成され、この凸部20周囲には、例えば2つのピン21が設けてある。
また、凸部20の端面には、複数の接点ピン受け38が設けてあり、これら接点ピン受け38には複数の信号ケーブル24が夫々に接続されている。コネクタ部14と挿入部保持部16の連結時において、コネクタ部14の各接点ピン受け38には、挿入部保持部16の凹部16aに設けた複数の接点ピン39と夫々に接触することによって、CCD12及びLED13が回転装置3の接点ピン39と電気的に接続される。
挿入部保持部16は、その外周面が回転装置3の筐体に設けた軸受け41により回転自在に支持されている。挿入部保持部16は、この軸受け41により回転自在に支持される位置よりも後方側となる基端の外周面にはギヤ42が設けてある。
また、挿入部保持部16は、その後端面側からその回転される中心軸に沿って円柱状に設けた凹部内に円柱部材を嵌入して、ロータ側の接点をステータ側の接点に電気的に接続するスリップリング44が形成されている。
そして、このスリップリング44により、接点ピン39と接続された回転されるロータ側の接点45を、(回転されない)ステータ側の接点46と接触状態に保持して、電気的に導通をはかっている。このステータ側の接点46は、スリップリング44内の信号線を介してその後端の接点47と接続され、この接点47に接続された信号ケーブル3aを介してビデオプロセッサ5と電気的に接続される。
この場合、挿入部保持部16の外周面における所定位置には、反射率が高い光反射部50が設けてあり、その他の部分での光の反射率を低くしている。この光反射部50は、CCD12の所定方向(例えば上方向)と対応する。
従って、モータ17により挿入部保持部16に連結された内視鏡挿入部2が回転駆動された場合、CCD12が所定角度に達すると光反射部50からの反射光を検出するフォトリフレクタ49により、そのタイミングが検出され、所定角度検出のタイミング信号がビデオプロセッサ5の信号処理回路5bに入力される。
そして、この一方のフレームメモリから読み出した画像が静止画としてモニタ6に表示される。この場合、他方のフレームメモリが次のタイミングまで、オーバライトされ、次のタイミングで同様に書き込みが禁止にされ、このフレームメモリから画像が静止画として読み出されるようになる。
このようにして、モニタ6には、内視鏡挿入部2が回転された状態においては、所定角度のタイミングで撮像された静止画が表示される。
なお、ここでは、簡単化のため、挿入部保持部16の外周面における所定位置を1箇所として説明したが、複数箇所にしても良い。
また、挿入部保持部16を回転駆動するモータ17は、モータ制御回路51によりその回転速度が制御される。
本実施例では、このモータ制御回路51は、回転装置3における例えばフロントパネルに設けた回転速度調整摘29を操作することにより、例えば可変抵抗の値が変更され、この可変抵抗の値を変更することにより、モータ制御系のパラメータを変更してモータ17の回転速度をマニュアルで調整することができるようにしている。
また、本実施例では図4に示すように挿入ガイド部9が設けてあり、この挿入ガイド部9内における内視鏡挿入部2の外周面を形成する推進管15に接触して回転する回転部材の回転量を検出する。
より正確には、回転部材の単位時間当たりの回転量を検出する。換言すると回転速度を検出し、その回転速度を挿入長算出回路10に入力して積算することにより、内視鏡挿入部2或いは螺旋形状部36の挿入長を算出し、算出された挿入長の情報をモータ制御回路51を介してモータ17の回転速度を適切な値に自動調整することができるようにしている。
換言すると、体腔内に実際に挿入されている螺旋形状部36の挿入長部分が回転して推進力を発生する推進力発生部の機能をもつが、これは体腔内に挿入された内視鏡挿入部2の挿入長部分(が回転して推進力を発生する)と見なすことができる。
螺旋形状部36が、内視鏡挿入部2の先端側における一部の外周面のみに形成されているような場合には、体腔内に挿入される挿入長によっては、螺旋形状部36の挿入長を検出した方が良い場合もある。
次に図4を参照して挿入ガイド部9に設けた挿入長検出部55の構成を説明する。なお、図4(A)は、挿入ガイド部9の縦断面により内部構造を示し、図4(B)は挿入ガイド部9を正面側から一部を横断面にて示している。
挿入ガイド部9の枠体56における中央付近の上下両側には、挿通される内視鏡挿入部2を上下方向から挟むようにして、回転自在に保持する1対の球体25a、25bが配置され、各球体25j(j=a,b)における(内視鏡挿入部2の挿入軸と直交する方向に延出された)各回転軸を、各球体25jの両側に配置した軸受け57jでそれぞれ回転自在に支持している。
そして、内視鏡挿入部2の外周面の螺旋形状部36に凹凸が存在する場合にも、球体25a及び25bは、その外周面に接触して、内視鏡挿入部2が挿入軸方向に移動された場合にはその移動量だけ球体25a及び25bが回転する。なお、移動自在の軸受け57aにおけるステータ側は、枠体56に固定されたガイド部材59aの間に嵌入され、回転が規制されている(後述する軸受け58cも同様にガイド部材59cの間に嵌入され、回転が規制されている)。
挿入長算出回路10は、ロータリエンコーダ27からの検出信号を積算する等して、内視鏡挿入部2が患者8の体腔内に挿入された挿入長を算出して、回転装置3のモータ制御回路51に出力する。
モータ制御回路51は、図3に示すように挿入長に応じて適切な回転速度に設定するデータを予め格納したルックアップテーブル(LUTと略記)60と接続されている。
なお、LUT60には、例えば挿入時の初期状態のように所定値よりも挿入長が短い場合には、一定速度に設定してあり、所定値を超えると挿入長が大きい(長い)程、回転速度を低下させるデータが格納されている。このデータは、より好ましいデータが得られた場合には、更新することができる。
また、図4(B)に示すように内視鏡挿入部2が挿通される部分の左右方向においてもほぼ同様に2つの球体25c、25dが配置され、内視鏡挿入部2の外周面に接触する状態で回転自在に保持している。
このような構成による本実施例の動作を説明する。
図1に示すように内視鏡挿入部2の基端側を保護管4内を通してその基端のコネクタ部14を回転装置3の挿入部保持部16に接続する。
そして、内視鏡挿入部2の先端側を挿入ガイド部9を通して、大腸検査を行う場合には図示しない電源を投入してモータ17を回転させ、患者8の体腔内への挿入口となる肛門から挿入する。
また、体腔内に挿入した場合、体腔内への挿入長が変化するため、そのままでは挿入長が大きくなると、より推進力が大きくなる傾向を示すことになるが、本実施例においては、挿入ガイド部9に設けた挿入長検出部55により、内視鏡挿入部2の挿入軸方向の移動速度、換言すると挿入速度を検出する。
従って、本実施例によれば、体腔内への深部側に挿入する場合においても術者は、回転速度の調整を行わなくても挿入長に応じて自動的に適切な回転速度で円滑に挿入作業を行うことができる。従って、検査対象部位に対する内視鏡検査を円滑かつ短時間に行うことができる。
実施例1においては、挿入ガイド部9に設けた挿入長検出部55により、内視鏡挿入部2、或いはその外周面に設けた螺旋形状部36(或いは推進管15)の体腔内への挿入速度を検出し、挿入長算出回路10により体腔内への挿入長を算出して、モータ17の回転速度を制御する構成にしていたが、本実施例では、モータ監視回路61によって、モータ17の回転速度を制御する構成にしている。
本実施例においては、モータ制御回路51からモータ17に供給されるモータ駆動信号を、モータ監視回路61により監視し、その監視結果に応じてモータ制御回路51に回転制御信号を出力して、モータ17の回転速度を制御する構成にしている。
そして、体腔内に挿入された状態であると判定した場合には、電流値を積算して、モータ17の累積回転数を計測し、その累積回転数により、内視鏡挿入部2(或いは螺旋形状部36)の体腔内への挿入長を算出(推定)し、算出した挿入長をモータ制御回路51に出力して、モータ17の回転速度を制御する。モータ制御回路51は、算出された挿入長に応じて、例えば実施例1のようにLUT60(図5では省略)からの情報でモータ17の回転速度を制御する。
つまり、モータ駆動信号が(無負荷から大きすぎない負荷までの)所定の範囲の場合における電流値を積算する等して、挿入長を算出し、その挿入長の値によりモータ17の回転速度を適切な値に設定する。
本実施例によれば、簡単な構成で、体腔内への螺旋形状部36或いは内視鏡挿入部2の挿入長を推定することができ、推定した挿入長によって、内視鏡挿入部2の体腔内への回転を利用した挿入作業を円滑に行うことができる。また、モータ17が、許容される値以上の負荷がかかるようなことを防止でき、寿命の低下を防止することができる。
この内視鏡装置1Cでは、内視鏡挿入部2内に挿入部形状を算出するため、磁界を発生する磁界発生素子としてのソースコイル71a、71b、…、71pが、挿入軸方向に所定間隔で配置してある。各ソースコイル71k(k=a、b、…、p)は、スリップリング44の接点47を介して挿入形状検出装置72内のソースコイル駆動部73に接続される。
そして、このソースコイル駆動部73から各ソースコイル71kに例えば10kHz程度の交流の駆動信号が順次或いは、異なる周波数で同時に印加され、各ソースコイル71kはその周囲に磁界を発生する。
各センスコイル74により検出された信号は、増幅部76で増幅された後、A/D変換部77でデジタル信号に変換された後、高速フーリエ変換部(図6ではFFTと略記)78に入力される。
この高速フーリエ変換部78により高速で周波数成分に変換された後、各ソースコイル71kの駆動信号と同じ周波数の信号成分が分離抽出される。分離抽出された信号成分は、位置算出部79に入力され、各ソースコイル71kの位置が算出される。
この算出された挿入部形状は、さらに表示処理回路81により画像表示する処理が行われた後、挿入部形状表示用のモニタ82に出力され、その表示面に挿入部形状が表示される。
また、挿入部形状算出部80の出力信号は、挿入長算出部83に入力され、この挿入長算出部83は、先端部11内に配置されたソースコイル71aが体内に挿入される挿入口、大腸検査の場合には肛門、の位置に設定された状態の位置よりも体腔内側に挿入された内視鏡挿入部2或いは螺旋形状部36の挿入長を算出し、モータ制御回路51に出力する。
本実施例によれば、実施例1の場合と同様に体腔内に挿入される内視鏡挿入部2或いはその外周面に設けられた螺旋形状部36の挿入長に応じて適切な回転速度に自動的に設定することができ、体腔内への挿入を簡単かつ円滑に行うことができる。
なお、上述の説明では、内視鏡挿入部2の外周面に、螺旋形状部36を有する推進管15を一体的に設けた場合の構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、内視鏡挿入部2の外周面に回転自在に推進管部を設け、この回転自在に設けられた推進管部側のみを回転させ、その内側の内視鏡挿入部本体側は回転させない構成にしても良い。
本実施例における内視鏡挿入部90は、内視鏡本体部101と、その外周側に回転自在に配置される推進管部102とからなる。
推進管部102は、内視鏡本体部101の先端部11の円環状凹部に回転自在に嵌入される可撓外管103の外周面に金属素線35からなる螺旋形状部36を設けている。また、この可撓外管103及び螺旋形状部36の後端は、円筒形状のコネクタ部104に連結されている。
この推進管部保持体105は、回転保持体106に軸受け107を介して回転自在に保持される。また、推進管部保持体105の後端の外周面にはギヤ42が設けてあり、モータ17の回転軸に設けた円筒ギヤ43と噛合している。
そして、回転装置91を構成する回転保持体106のベース上に設けたモータ制御回路51からのモータ駆動信号によりモータ17を回転駆動することにより、推進管部102を回転駆動することができるようにしている。
先端部11には、実施例1等と同様に、観察窓22、照明窓23が設けてある。
また、CCD12及びLED13に接続された信号ケーブル24は、可撓内管108内を挿通されて可撓管固定部材109に設けた電気コネクタ受け111の基端の接点に接続され、この電気コネクタ受け111は、後方から電気コネクタ112が着脱自在に接続される。
この電気コネクタ112を設けたケーブル113は、ビデオプロセッサ5に接続される。
このような構成にすることによって、モータ17を回転させることにより螺旋形状部36が設けられた推進管部102側のみを回転し、この推進管部102を体腔内で推進させることにより、推進管部102の先端が先端部11の後端を押圧して内側の内視鏡本体部101側も共に推進させる。
本変形例は、撮像手段は回転されないので、CCD12により撮像した画像をビデオプロセッサ5に出力することにより、モニタ6には動画を常時表示することができる。その他は、実施例1と同様の効果を有する。
なお、実施例1において、例えば上下方向に配置される球体25a、25bにおける上下方向に移動自在に配置された軸受け57aの移動量は、内視鏡挿入部2の外径に対応する値となるため、この軸受け57aの移動量を検出することにより、内視鏡挿入部2の外径を検出することができる。
つまり、内視鏡挿入部2における回転駆動される螺旋形状部の外径により、その外径の場合に適した回転速度に設定すると共に、被検体への挿入長に応じてその回転速度を適切な値に調整するようにしても良い。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせて構成される実施例等も本発明に属する。例えば、実施例1においても実施例2のモータ監視回路61における負荷を監視する手段(機能)を設け、モータ17が予め設定された負荷レベルを超える負荷レベルが働いたモータ駆動信号の監視により判定した場合には、モータ制御回路51はモータ17の回転を停止させる等の制御を行うようにしても良い。
1.請求項1において、前記螺旋形状部は、前記内視鏡挿入部の外周面に一体的に設けてある。
2.請求項1において、前記螺旋形状部は、前記内視鏡挿入部の外周面に回転自在に設けてあり、前記回転装置は、前記螺旋形状部側のみを回転する。
3.請求項1において、前記内視鏡挿入部は、前記回転装置に着脱自在である。
4.請求項1において、前記挿入長に応じて前記回転速度を設定するための回転速度の設定情報を格納する回転速度情報格納手段を有する。
5.付記3において、前記回転速度の設定情報は、更新可能である。
7.請求項2において、前記挿入長算出手段は、前記螺旋形状部を回転駆動するモータを電気的に駆動するモータ駆動信号を監視し、前記モータが所定の負荷の範囲で回転される時のモータ駆動信号から挿入長を算出する。
8.請求項2において、前記挿入長算出手段は、前記内視鏡挿入部の長手方向に沿って配置された位置検出用センサの位置情報を用いて前記挿入長を算出する。
10.請求項1において、前記回転装置による回転速度をマニュアルで設定する設定手段を有する。
11.請求項2において、算出された前記挿入長を表示する表示手段を有する。
12.請求項1において、前記回転速度を表示する表示手段を有する。
13.請求項1において、前記螺旋形状部の外径に応じて前記回転速度を設定する設定手段を有する。
前記内視鏡挿入部の長手軸方向の外周面に所定長さ以上にわたって形成された螺旋形状部と、
前記螺旋形状部を前記長手軸の回りに回転させる回転装置と、
被検体内に挿入された前記内視鏡挿入部又は螺旋形状部の挿入長に応じて前記螺旋形状部の回転速度を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
2…内視鏡挿入部
3…回転装置
4…保護管
5…ビデオプロセッサ
6…モニタ
8…患者
9…挿入ガイド部
10…挿入長算出回路
11…先端部
12…CCD
13…LED
14…コネクタ部
15…推進管
16…挿入部保持部
17…モータ
19…カメラユニット
20…凸部
21…ピン
22…観察窓
23…照明窓
25a、25b…球体
27…ロータリエンコーダ
28…表示部
29…回転速度調整摘
31…対物光学系
35…金属素線
36…螺旋形状部
51…モータ制御回路
55…挿入長検出部
60…LUT
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (8)
- 先端部に観察光学系が設けられ、可撓性を有する挿入部と、
前記挿入部の長手軸方向の外周面に所定長さ以上にわたって形成された推力発生部と、 前記推力発生部を前記長手軸の回りに回転させる回転装置と、
被検体内に挿入された前記推力発生部の挿入長に応じて前記推力発生部の回転速度を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。 - さらに前記推力発生部の挿入長を算出する挿入長算出手段を有し、前記挿入長算出手段により算出された挿入長に応じて前記制御手段は、前記推力発生部の回転速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記制御手段は、被検体内に挿入された前記推力発生部の挿入長が長い程、前記回転速度を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記推力発生部は、凹凸が螺旋形状に形成された螺旋形状部で形成されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- 先端部に観察光学系が設けられ、可撓性を有する挿入部と、
前記挿入部の長手軸方向の外周面に所定長さ以上にわたって形成された推力発生部と、 前記推力発生部を前記長手軸の回りに回転させる回転装置と、
被検体内に挿入された前記挿入部の挿入長に応じて前記推力発生部の回転速度を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。 - さらに前記挿入部の挿入長を算出する挿入長算出手段を有し、前記挿入長算出手段により算出された挿入長に応じて前記制御手段は、前記推力発生部の回転速度を制御することを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
- 前記制御手段は、被検体内に挿入された前記挿入部の挿入長が長い程、前記回転速度を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
- 前記推力発生部は、凹凸が螺旋形状に形成された螺旋形状部で形成されることを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
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