JP5102074B2 - 内視鏡 - Google Patents
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Description
また、特許文献1〜3等に示されるように、通常、内視鏡の挿入部の先端付近には、湾曲部(アングル部)が設けられており、操作部に設けられた操作ツマミ(操作ノブ)を回転することによって、上下左右に湾曲させることが可能になっている。
具体的には、湾曲部は、多数のリングを筒状に配列して連結してなる構成を有する。各リングは、交互に、上下方向および左右方向に回転(揺動)可能に連結されている。この連結されたリング内に、上下方向に離間する2本のワイヤ、および、左右方向に離間する2本のワイヤの、計4本のワイヤを挿通して、ワイヤの先端を、最も最先端側に配置されるリングに固定する。
湾曲部のリングに挿通された、上下方向に離間する2本のワイヤは、UDツマミと一体で回転するプーリに掛け回される。同じく、左右方向に離間する2本のワイヤは、LRツマミと一体で回転するプーリに掛け回される。
従って、操作ツマミを回転することにより、湾曲部に連結されるワイヤの一方を牽引、他方を送り出して、湾曲部を、湾曲させることができる。また、UDツマミとLRツマミを両方操作することで、湾曲部を上下左右の任意の方向に湾曲できる。
そのため、医師(操作者)の負担が非常に大きくなってしまう。
また、湾曲部が反力によって自動的にストレート状態に戻るため、湾曲部を湾曲させる際には、操作ツマミを持ち直すことができない。すなわち、湾曲部を大きく湾曲させるためには、操作ツマミを可能な所まで回して、何らかの方法で操作ツマミを押さえて回転を止めた状態で持ち替えて、さらに、操作ツマミを回す必要がある。そのため、胃底の検査に限らず、大きく湾曲部を湾曲させる必要がある場合には、医師は、やはり、不自由な操作を強いられる。
ブレーキは、通常、摩擦力によって操作ツマミの回転を停止することで、湾曲部を湾曲した状態で保持するものであり、摩擦力の違いによって、操作ツマミを完全に動かない状態とする固定状態と、湾曲部の湾曲状態は維持するが、操作ツマミを回してアングル部の湾曲量を変更することは可能なハーフブレーキ状態とすることができる。
従って、ブレーキを利用することにより、操作ツマミから手を話して各種の操作を行なうことができる。しかしながら、ハーフブレーキを掛けた状態で湾曲量を調整するためには、ハーフブレーキ状態を保つための摩擦力を超える力で操作ツマミを回転/操作する必要があるため、力が必要であり、やはり医師に掛かる負担は大きい。また、ブレーキが掛かるまでは、操作ツマミを押さえた状態で、ブレーキを掛ける操作を行なう必要があり、やはり、医師は不自由な操作を強いられる。
また、前記制御手段は、前記操作力0に応じて駆動手段を駆動した後、再度、操作手段に操作力が掛かった時点で、前記操作力0に対応する駆動手段の駆動を停止するのが好ましく、また、前記制御手段は、前記操作力0に応じて前記駆動手段を駆動した後、漸次、前記駆動手段の出力を低減するのが好ましく、もしくは、前記制御手段は、前記操作力0に応じて駆動手段を駆動したら、解除が指示されるまで、この駆動手段の駆動状態を維持するのが好ましい。
従って、このような機能を有する本発明の内視鏡によれば、内視鏡の各種の操作の自由度を大幅に向上して、内視鏡の操作を行なう医師の負担を大幅に低減できると共に、内視鏡の安全性を、より向上することができる。
図1に示す内視鏡10は、体腔(消化管、耳鼻咽喉など)等の検査部位に挿入されて、検査部位の観察、写真や動画の撮影、さらには組織の採取等を行なうものである。
この内視鏡10は、アングル部24の操作力が0になった時点で、後述するモータによって、その直前の操作力に応じた力でアングル部24を湾曲させて、操作力が0になる直前の操作ツマミの操作状態すなわちアングル部24の湾曲状態を保つ機能(以下、便宜的に、この機能を疑似ブレーキという)を有する以外は、基本的に、公知の内視鏡(内視鏡装置)と同様のものである。
図示例において、内視鏡10は、通常の内視鏡と同様に、挿入部12、操作部14、コネクタ16、および、ユニバーサルコード18を有して構成される。
また、図示例の内視鏡10は、一例として、CCDセンサ等のイメージセンサを用いて検査部位を撮影する、いわゆる電子スコープであるので、先端部22には、撮影用の対物レンズやCCDセンサ、CCDセンサが撮影した画像の画像信号を処理する基板等も配置される。なお、本発明の内視鏡は、電子スコープに限定はされず、光ファイバ等を用いて検査部位を直接的に観察する、いわゆるファイバースコープであってもよく、その場合には、先端部22には観察レンズや観察窓等が、設けられる。
軟性部26は、先端部22およびアングル部24と、操作部14とを繋ぐ部位で、検査部位への挿入に対して十分な長さおよび可撓性を有する長尺なものである。この軟性部26(およびアングル部24)には、鉗子等の処置具を挿入するための鉗子チャネル(チューブ)、送気/送水ノズルに接続する送気/送水チャネル、検査部位を照明するためのライトガイド、CCDセンサが撮影した画像(その画像信号)を転送するためのケーブル等が収容される。
操作部14には、通常の内視鏡と同様に、鉗子を挿入するための鉗子口28、先端部22の送気/送水ノズルから吸引を行なうための吸引ボタン30および同じく送気および送水を行なうための送気/送水ボタン32等が配置される。また、内視鏡10は、電子スコープであるので、操作部14には、ズームスイッチや撮影スイッチなどの、検査部位の撮影を行なうための各種の操作手段も設けられる。
具体的には、アングル部24を左方向および右方向に湾曲させるLRツマミ(レフト・ライトツマミ)36、および、アングル部24を前記左右方向と直交する上方向および下方向に湾曲させるUDツマミ(アップ・ダウンツマミ)38が配置される。内視鏡10においては、各種の内視鏡と同様に、LRツマミ36を回すことにより挿入部12のアングル部24を左右方向に湾曲(屈曲)させ、UDツマミ38を回すことによりアングル部24を上下方向(前記左右方向と直交する方向)に湾曲させることができる。
また、操作部14には、アングル部24(LRツマミ36)を左右方向に湾曲した状態で固定するためのLRブレーキ40と、アングル部24(UDツマミ38)を上下方向に湾曲した状態で固定するためのUDブレーキ42が設けられる。
また、コネクタ16には、照明用のライトガイドと内視鏡プロセッサーに設置される光源とを接続するためのLG棒52、高周波処置具(スネアやナイフ等の、いわゆる電気メス)を使用する際に、内視鏡10に漏れてきた電流を逃がすためのSコードを接続するS端子54等も設けられる。
さらに、コネクタ16には、内視鏡10(そのCCDセンサ)が撮影した画像等を処理して表示するビデオプロセッサーと内視鏡10とを接続するための、ビデオコネクタ56が接続される。
ライトガイドや送気/送水チャンネル等は、コネクタ16からユニバーサルコード18を通って、操作部14に接続され、操作部14から、前述のように挿入部12の軟性部26を通って先端部22に接続される。
図2に、操作部14における、LRツマミ36、UDツマミ38、LRブレーキ40、およびUDブレーキ42の構成の一例の概略図(概略部分断面図)を示す。なお、本発明の内視鏡は、この構成に限定はされず、各種の内視鏡で利用されている構成が、全て利用可能である。
この固定部60bには、挿入部60aを通過してハウジング60から外部に突出するように、円柱状の中心軸62が立設している。
ワイヤ70および72は、アングル部24を左右方向に湾曲するためのワイヤ(いわゆるアングルワイヤ(操作ワイヤ))で、後述するように、ワイヤガイド等によって左右方向に離間してアングル部24に挿通され、先端部22側の端部が、アングル部24の先端リング112に固定される。
また、プーリ68には、アングル部24が湾曲した状態でLRツマミ36の操作力が0になった時点で、LRツマミ36の回転状態すなわちアングル部24の湾曲状態を維持する疑似ブレーキを掛けるための、LR疑似ブレーキモータ74(以下、LRモータ74とする)によって回転されるための、ギアも形成される。
従って、LRツマミ36およびプーリ68も、中心軸62(その中心線)を回転中心として、中心軸62に回転自在に軸支される構成となり、LRツマミ36がオペレータによって回転されると、プーリ68も同量だけ回転して、ワイヤ70あるいは72の一方が牽引され、他方が送り出される(ワイヤが進退される)。
LRブレーキ40は、中心軸62に回転可能に軸支されている。他方、LRブレーキ部材76は十分な摩擦力を有する円筒状の部材で、中心軸62を挿通して、回転は不可能で、かつ、昇降可能(中心軸62の長手(上下)方向には移動可能)に、中心軸62に支持される。
LRブレーキ部材76は、上方に位置している状態では、LRツマミ36と完全に離間した状態となっている。しかしながら、LRブレーキ部材76は、降下した際には、LRツマミ36に当接/押圧する。このLRブレーキ部材76の押圧により、摩擦力によってLRツマミ36の回転を停止できる(LRツマミ36の回転にブレーキを掛けることができる)。
固定状態とは、LRブレーキ部材76をLRツマミ36に強く押圧して、LRツマミ36の回転を不可能とした状態である。他方、ハーフブレーキ状態とは、LRツマミ36をLRブレーキ94で押圧して、湾曲しているアングル部24の反力によるLRツマミ36の自動的な回転(すなわち、アングル部24が反力でストレート状態に戻ること)は停止しているが、力を入れればLRツマミ36を回転することが可能な状態である。
プーリ68には、アングル部24に接続され、アングル部24を左右方向に湾曲させるワイヤ70および72が掛け回されると共に、LRモータ74によって回転されるためのギアも形成される。
一方、LRモータ74は、図示しないステー等によって操作部14のハウジング60に固定されている。LRモータ74の回転軸には、ギア78が固定されている。また、ハウジング60(此処に固定される図示しないステー等)には、ギア80が軸支される。このギア80は、LRモータ74の回転軸のギア78、および、プーリ68に形成されるギアに歯合している。
さらに、LRモータ74は、連結管64によってプーリ68に直結するLRツマミ36の操作、すなわちアングル部24の左右方向の湾曲の操作を補助することも可能である。
UDツマミ38は、下面側に凹部を有する。この凹部の天井面には、連結管(回転軸)84が固定され、この連結管84の下端には、プーリ86が固定される。このプーリ86には、アングル部24に接続され、アングル部24を牽引して上下方向に湾曲させる2本のワイヤ88および90が掛け回される。ワイヤ88および90は、アングル部24を上下方向に湾曲させるためのワイヤで、ワイヤガイドによって上下方向に離間してアングル部24に挿通され、先端部22側の端部がアングル部24の先端リング112に固定される。
また、先のプーリ68と同様に、このプーリ86にも、アングル部24が湾曲した状態でUDツマミ38の操作力が0になった際に、疑似ブレーキを掛けるための、UD疑似ブレーキモータ92(以下、UDモータ92とする)によって回転されるためのギアが形成される。
従って、UDツマミ38およびプーリ86も、連結管64を回転中心として、連結管64に回転自在に軸支される構成となり、UDツマミ38がオペレータによって回転されると、プーリ86も同量だけ回転して、ワイヤ88および90の一方が牽引され、他方が送り出される。
ここで、前述のように、連結管64すなわちLRツマミ36は、中心軸62を中心に回転する。従って、連結管84すなわちUDツマミ38も、中心軸62を中心に回転する結果となり、すなわち、アングル部24を湾曲させる操作ツマミであるLRツマミ36およびUDツマミ38は、同軸で回転する。
円筒部42bは、UDツマミ38の前記凹部に上部を挿入するようにして、前記挿入部60aを挿通して、この挿入部60aに回転自在に軸支される、円筒状の部材である。また、操作レバー42aは、一端が円筒部42bに固定され、他端がUDツマミ38から突出する、いわばテコの把手のような物である。従って、操作レバー42aを揺動することにより、円筒部42bを回転できる。
また、UDブレーキ42の円筒部42bの上には、UDツマミ38の回転を固定するためのUDブレーキ部材94が配置される。UDブレーキ部材94は、円筒部42bと同じ内外径を有する十分な摩擦力を有する円筒状のもので、挿入部60aを挿通して、先のLRブレーキ部材76と同様に、回転不可能で、かつ、昇降可能に、挿入部60aに支持される。
前述のように、UDブレーキ部材94は回転不可能かつ昇降自在に挿入部60aに支持されており、先のLRブレーキ部材76と同様に、UDブレーキ部材94は、下方に位置している状態では、UDツマミ38とは全く離間した状態となっているが、上昇すると、回転することなくUDツマミ38に当接/押圧して、摩擦力によってUDツマミの回転にブレーキを掛ける。
また、先のLRブレーキ40と同様、このUDブレーキ42も、回転量すなわち操作レバー42aの操作量によって、UDブレーキ部材94のUDツマミ38への押圧力を調整できるようになっており、UDツマミ38にかけるブレーキを、固定状態とハーフブレーキ状態の2種の状態にできる。
プーリ86には、アングル部24に接続され、アングル部24を牽引して上下方向に湾曲させるワイヤ88および90が固定されると共に、UDモータ92によって回転されるためのギアも形成される。
UDモータ92は、操作部14のハウジング60に固定されており、その回転軸には、ギア96が固定されている。また、ハウジング60には、ギア98が軸支される。このギア98は、UDモータ92の回転軸のギア96、および、プーリ86に形成されるギアに歯合している。
さらに、UDモータ92は、連結管84によってプーリ86に直結するUDツマミ38の操作すなわちアングル部24の上下方向の湾曲の操作を補助することも可能である。
また、連結管84の斜線で示す位置に、UDツマミ38に掛けられたトルクを検出するトルクセンサ102が配置される。同様に、UDツマミ38、連結管84、およびプーリ86は、一体的に回転する。従って、トルクセンサ102は、UDツマミ38に掛けられた操作力を検出する。
すなわち、図示例においては、トルクセンサ100やトルクセンサ102で検出されるトルクが0になったら、その直前に測定されたトルクに応じて、このトルクが連結管64や連結管84に掛かるように、LRモータ74やUDモータ92を駆動して、疑似ブレーキを掛け、操作ツマミが中立点に戻ることすなわちアングル部24がストレート状態に戻ることを防止して、湾曲状態を維持する。この点に関しては、後に詳述する。
また、アングル部24を湾曲させる駆動源となるモータと操作ツマミとの間(操作ツマミからモータに向かう操作力の伝達方向において、モータよりも上流側)で、操作ツマミに掛けられた操作力を検出する構成とすることにより、モータの影響を受けることなく、正確に操作ツマミに掛けられた操作力を検出することを可能にしている。
また、本発明においては、連結管64や連結管84で湾曲の操作力を検出するのに限定はされず、例えば、プーリ68でのトルクの検出やギア80でのトルクの検出など、アングル部24の湾曲の操作力を、直接的あるいは間接的に検出可能な、各種の位置や部位での検出が利用可能である。さらに、操作力の検出手段としては、トルクセンサ以外にも、各種の力の検出手段が利用可能である。
例えば、図2に示す構成を引用して図3に示すように、アングル部24を左右に湾曲するためのプーリ68の下部に円筒部68aを設ける。インナーロータのDDモータをLRモータ106として用い、このLRモータ106のロータを、この円筒部68aに係合する。LRモータ106で、円筒部68aを回転することにより、アングル部24を左右方向に湾曲させ、また、プーリ68に回転力を掛けて湾曲状態で保つ。
また、上下方向の湾曲の補助も、同様にインナーロータのDDモータをUDモータ108として用い、UDモータ108のロータに連結管64を挿通して、係合する。UDモータ108で、連結管64を回転することにより、アングル部24を上下方向に湾曲させ、また、プーリ68に回転力を掛けて湾曲状態で保つ。
図示例において、アングル部24は、公知の内視鏡のアングル部と同様に、多数の円形のリングを連ねた構成を有し、LRツマミ36によって操作されるワイヤ70および72によって左右方向に湾曲され、図4では省略しているUDツマミ38によって操作されるワイヤ88および90によって上下方向に湾曲される。
なお、本発明の内視鏡において、アングル部24の構成は、図示例に限定はされず、各種の内視鏡で採用されている構成が、全て利用可能である。
円形リング110は、側面方向から見た形状が、若干、屈曲した形状の略円筒状の部材である。また、先端リング112は、略円筒状の部材で、アングル部24の最も先端部22側に配置される。
円形リング110は、挿入部12の長手方向に、屈曲による凹凸の向きを交互にして配置される。連結ピン114aは、凸状側の中央において、左右方向(矢印a方向)に回転(揺動)可能に円形リング110を連結する。他方、連結ピン114bは、屈曲による凹側の両端部において上下方向(矢印b方向)に回転可能に、各円形リング110、および、先端の円形リング110と先端リング112とを接続する。
また、連結ピン114aおよび連結ピン114bは、交互に配置されて、円形リング110を連結する。すなわち、円形リング110は、交互に、上下方向および左右方向に回転可能に連結される。
さらに、図5では省略するが、アングル部24では、上下方向にアングル部24を湾曲させる前記2本のワイヤ88および90が、ワイヤガイドに案内されて上下方向(紙面に垂直方向)に離間して円形リング110内を挿通され、一例として、ワイヤ88の先端が先端リング112の内面上側に、ワイヤ90の先端が先端リング112の内面下側に、それぞれ、固定される。
このLRツマミ36には連結管64が固定され、連結管64の下端にはプーリ68が固定される。この連結管64は、中心軸62によって回転自在に軸支されている。さらに、プーリ68には、ワイヤ70および72が巻き掛けられる。
前述のように、アングル部24を構成する円形リング110は、連結ピン114aおよび114bによって、交互に左右方向および上下方向に回転可能に連結されている。そのため、そのため、LRツマミ36によってプーリ68を回転して、ワイヤ70および72の一方を牽引、他方を送り出すことにより、牽引した側のワイヤを内側にして、アングル部24が左もしくは右方向に湾曲する。
ここで、アングル部24は、湾曲されると、自身が有する反力によって、湾曲されていない直線状の状態すなわちストレート状態に戻ろうとし、LRツマミ36から手を離すと、この反力によって、自動的にストレート状態に戻る。このアングル部24の湾曲の反力は、アングル角が大きい程、強い。従って、アングル角が大きくなるほど、反力によってストレートに戻ろうとする力が強く、アングル部24の湾曲操作に力が必要になる。
従って、UDツマミ38を回転してプーリ86を回転することにより、LRツマミ36と同様に、回転方向に応じて、ワイヤ88および92の一方が牽引し、他方を送り出して、ワイヤを牽引し方を内側にして、上方向もしくは下方向にアングル部24を湾曲することができる。
UDツマミ38の回転量によってアングル部24の上下方向へのアングル角を調整することができ、また、湾曲されると、アングル部24は反力によってストレート状態に戻ろうとし、さらに、アングル角が大きい程、反力が強く、湾曲の操作に力が必要になるのも、LRツマミ36による操作と同様である。
なお、本発明において、内視鏡のアングル部の湾曲機構は、図示例の機構に限定はされず、各種の内視鏡で利用されているアングル部の湾曲手段(湾曲機構)が、各種、利用可能である。
同様に、上下方向にアングル部24を湾曲させるワイヤ88および90が巻き掛けられるプーリ86には、ギア98を介してUDモータ92のギア96が歯合するので、LRモータ74によって、プーリ86を回転して、ワイヤ88および90を進退して、アングル部24を上下方向に湾曲できる。
同じく、UDツマミ38の連結管84にも、同様のトルクセンサ102が設けられている。このトルクセンサ102)によるトルクの検出結果も、UDモータ92の駆動を制御する制御手段118に出力される。
また制御手段118には、疑似ブレーキを掛けるか否かを選択/切り換えるための選択手段として、疑似ブレーキスイッチ120が接続される。図示例において、疑似ブレーキスイッチ120はフットスイッチであり、疑似ブレーキスイッチ120を1回踏む毎に、疑似ブレーキモードon(疑似ブレーキを掛ける)と、疑似ブレーキモードoff(疑似ブレーキ無し(疑似ブレーキ解除))とが切り替わる。
また、内視鏡10においては、医師が疑似ブレーキモードのon/offを容易に確認できるように、疑似ブレーキモードがonの状態かoffの状態かを、内視鏡プロセッサのモニタや操作部14に設けたディスプレイでの表示や、内視鏡プロセッサや操作部14での音声出力等で、出力してもよい。
なお、図示例の内視鏡10は、好ましい態様として、疑似ブレーキモードのon/off(疑似ブレーキを掛けるか否か)を選択可能となっているが、本発明は、これに限定はされず、常時、疑似ブレーキが掛かる状態であってもよい。
すなわち、図6(A)に概念的に示されるように、医師がLRツマミ36から手を離して操作力が0になった時点で、図6(B)に示されるように、その直前のトルク(医師による、その直前の操作力)と同じトルクが連結管64に掛かるように、LRモータ74によってプーリ68に回転力を与える。言い換えれば、LRツマミ36の操作力が0となる直前のトルクに対して、100%のトルクが連結管64に掛かるように、LRモータ74を駆動してプーリ68に回転力を与える。これにより、LRモータ74の回転力によって、LRツマミ36およびプーリ68が回転した状態、すなわちワイヤ70および72が進退してアングル部24が湾曲した状態を維持する。
従って、医師がLRツマミ36から手を離して操作力が0になっても、操作力が0となる直前の状態と同様に、LRツマミ36はアングル部24のアングル角に応じた回転状態を維持し、また、アングル部24が反力によってストレート状態に戻ることが無く湾曲状態のままとなり、あたかもLRツマミ36にブレーキが掛かったような状態(疑似ブレーキが掛かった状態)となる。
また、摩擦力によって操作ツマミの回転を停止するハーフブレーキを掛けた状態ではないので、疑似ブレーキが掛かった後も、医師は、ブレーキの解除操作等を行なうことなく、通常の力で操作ツマミを使ったアングル部24の湾曲操作を行なうことができる。
さらに、アングル部24を湾曲した状態で、不意に操作ツマミから手を離しても、アングル部24が急激にストレート状態に戻ることが無いので、安全に、内視鏡による検査や処置を行なうことができる。
一例として、図6(B)に示すように、疑似ブレーキを掛けたら、疑似ブレーキを掛けた状態を維持し(LRモータ74の出力を一定で維持し)、再度、LRツマミ36による操作が行なわれた時点、すなわちトルクセンサ100によって、再度、トルクが検出された時点(検出されるトルクに変化が生じた時点)で、LRモータ74の出力を0にして疑似ブレーキを解除する方法が、例示される。また、この際には、疑似ブレーキモードは、自動的にonからoff(疑似ブレーキ解除)に切り換えるようにしてもよい。
LRモータ74による疑似ブレーキが掛かった状態は、湾曲によるアングル部24の反力と、LRモータ74によって連結管64に掛けたトルクとが、バランスが取れた状態である。従って、さらにアングル部24を湾曲すると、アングル部24は、自身の反力によって疑似ブレーキによる湾曲状態に戻ろうとし、逆に、疑似ブレーキによるアングル部24の湾曲を戻す方向にLRツマミ36を操作すると、LRモータ74による反力によって、同様に、アングル部24は疑似ブレーキによる湾曲状態に戻ろうとする。すなわち、この方法、あたかも、通常はストレート状態であるアングル部24の中立点を、湾曲した状態に再設定したのと同様の状態となる。
なお、この解除スイッチは、疑似ブレーキスイッチ120を利用してもよく、疑似ブレーキモードがoffに切り換えられると、疑似ブレーキによる湾曲状態を解除して、アングル部24の中立点を、通常のストレート状態に戻すようにしてもよい。
あるいは、疑似ブレーキを維持する方法(最初に再設定した中立点を維持する方法)と、LRツマミ36による操作に応じて疑似ブレーキによる湾曲を変化させる方法(操作に応じて中立点を再設定する方法)とを、選択スイッチ等で選択可能にしてもよい。
なお、図6(D)においては、この疑似ブレーキを、図6(B)に示す疑似ブレーキに利用しているが、この、漸次、アングル角を低減する方法は、この方法は、図6(C)に示す疑似ブレーキでも利用可能である。
また、本発明の内視鏡10においては、疑似ブレーキを掛けるか掛けないかも、選択スイッチ等によって選択可能にしてもよい。
さらに、LRツマミ36およびUDツマミ38の両者によって、アングル部24が湾曲されている場合には、両方向の湾曲に対して、操作力が0になった時点で、疑似ブレーキが掛けられる。
なお、この点に関しては、後に詳述する、モータによる湾曲補助も同様である。
図示例の内視鏡10においては、これらを利用して、アングル部24の湾曲操作をアシスト(補助)するようにしてもよい。
これを利用して、制御手段118は、このトルクに対する所定割合のトルクが連結管64に掛かるように、LRモータ74を駆動する。これにより、アングル部24を湾曲させるために必要なLRツマミ36の回転力(=ワイヤの牽引に必要な力)が、LRモータ74によって何割かアシストされ、小さな操作力でLRツマミ36の回転すなわちアングル部24の湾曲操作を行なうことができる。
すなわち、LRツマミ36にトルクが掛けられると、LRモータ74は、連結管64に、その半分のトルクを掛ける。例えば、医師が100の力でLRツマミ36を操作したら、LRモータ74は、その半分の50の力を連結管64に掛けるので、合計で150の力で湾曲の操作を行なう結果となる。言い換えれば、湾曲に必要なトルク(力)に対して、1/3のトルクだけ、LRツマミ36の回転をアシストする。
従って、医師がアングル部24を湾曲操作するために必要な操作力は、目的とするアングル角に対して実際に必要な操作力から、アシスト力を減じた操作力となり、2/3のトルク(操作力)でLRツマミ36を回転すればよいので、非常に少ない力で、アングル部24の湾曲操作を行なうことが可能になる。
W=T+F
となる。ここで、補助の係数(ゲイン)をkとすると、
T=kF
となるように、LRモータ74の駆動を制御する。
この場合には、
F(1+k)=W
F=(1/(1+k))W
となるので、連結管64に掛けられたトルクFは、この係数に応じて、実際に湾曲に必要な力の(1+k)分の1にできる。すなわち、この場合には、係数kを1とすることにより、LRモータ74によって操作力の50%を補助した状態となる。
さらに、LRツマミ36等の操作手段に加えられたトルク(操作力)に応じて、LRモータ74による湾曲のアシストを行なう。従って、例えばワイヤ70や72の摩擦力の増大など、経時や内視鏡の使用状況等に応じた劣化等によって、湾曲操作に必要な操作力が増大してしまった場合や、検査部位の状態や検査部位における内視鏡の状態などによって小さい湾曲量でも必要な操作力が大きくなってしまった場合でも、オペレータによるLRツマミ36等にかける操作力が大きくなれば、それに応じてワイヤ70や72等の牽引をアシストするので、アングル部24の湾曲に必要な操作力に応じて、安定してLRツマミ36等の操作(操作に必要な力)をアシストできる。
これに応じて、図2および図3に示す操作部では、前述のように、連結管64の斜線で示す位置に、LRツマミ36に掛けられた操作力(トルク)を検出するトルクセンサ100が配置される。また、連結管84の斜線で示す位置に、UDツマミ38に掛けられた操作力を検出するトルクセンサ102が配置される。
すなわち、図示例の操作部14では、好ましい態様として、湾曲の操作ツマミに直結し、かつ、操作ツマミと一体で回転する円筒状の連結管の一部をトルクセンサとすることにより(あるいは連結管の一部にトルクセンサを配置することにより)、操作ツマミに掛けられたアングル部24の湾曲のための操作力を、直接的に検出している。
あるいは、操作力が所定値以下の小さい領域を、他の領域に比して操作力に対するアシスト力の割合が小さい領域としてもよい。例えば、前記不感帯に代えて、操作力が小さい領域を、操作力に対する応答(感度)が低い低感度域のようにして、この低感度域では、他の領域(操作力が所定値を超える領域)に比して、操作力に対するLRモータ74によるアシスト力の割合を小さくしてもよい。
あるいは、LRツマミ36に加えられた操作力が所定の値を超えた場合には、それ以上はLRモータ74によるアシスト力を増加せずに、一定とするようにしてもよい。すなわち、LRツマミ36に加えられた操作力に応じて、LRモータ74によるアシスト力に限界を設けてもよい。
例えば、前記操作力が小さい領域に不感帯を設ける態様と、操作力が所定値を超えた領域でモータによるアシストを打ち切る態様もしくはアシスト力に限界を設ける態様を組み合わせてもよい。
また、不感帯を設ける態様と、低感度域を設ける態様とを組み合わせて、第1の操作力までは不感帯として、第1の操作力を超える第2の操作力までは低感度域として、第2の操作力を超えた場合に、さらに、高い割合のアシスト力を加えるようにしてもよい。
さらに、アシスト力に限界を設ける態様と、アシストを打ち切る態様とを組み合わせて、第1の操作力までは、操作力に応じた所定割合の力でアシストを行い、第1の操作力を超える第2の操作力までは、第1の操作力におけるアシスト力を限界としてアシスト力を一定とし、第2の操作力を超えたら、アシストを行なわないようにしてもよい。
12 挿入部
14 操作部
16 コネクタ
18 ユニバーサルコード
22 先端部
24 アングル部
26 軟性部
28 鉗子口
30 吸引ボタン
32 送気/送水ボタン
36 LRツマミ
38 UDツマミ
40 LRブレーキ
42 UDブレーキ
44 再設定ボタン
46 解除ボタン
50 吸引コネクタ
52 LG棒
54 S端子
60 ハウジング
60a 挿入部
60b 固定部
62 中心軸
64,84 連結管
68,86 プーリ
70,72,88,90 ワイヤ
74,106 LR(中立点再設定)モータ
76 LRブレーキ部材
78、80、96、98 ギア
92,108 UD(中立点再設定)モータ
94 UDブレーキ部材
100,102 トルクセンサ
110 円形リング
112 先端リング
114a,114b 連結ピン
118 制御手段
Claims (5)
- 挿入部の先端近傍に湾曲部を有する内視鏡であって、
ワイヤによって前記湾曲部を牽引することにより、前記湾曲部を湾曲する湾曲手段と、
前記湾曲手段を操作して前記湾曲部を湾曲させる、前記ワイヤと結合する操作手段と、
前記湾曲手段によって湾曲部を湾曲させる駆動手段と、
前記操作手段に掛かる操作力を検出する検出手段と、
前記検出手段による操作力の検出結果に応じて、操作力が0になった時点で、その直前の操作力と同じ力で、前記湾曲部を湾曲するように前記駆動手段を駆動する制御手段とを有することを特徴とする内視鏡。 - 前記制御手段は、前記検出手段によって検出された操作力に応じて、この操作力に対する所定の力で、前記駆動手段によって湾曲手段による前記湾曲部の湾曲を補助する請求項1に記載の内視鏡。
- 前記制御手段は、前記操作力0に応じて駆動手段を駆動した後、再度、操作手段に操作力が掛かった時点で、前記操作力0に対応する駆動手段の駆動を停止する請求項1または2に記載の内視鏡。
- 前記制御手段は、前記操作力0に応じて前記駆動手段を駆動した後、漸次、前記駆動手段の出力を低減する請求項1〜3のいずれかに記載の内視鏡。
- 前記制御手段は、前記操作力0に応じて駆動手段を駆動したら、解除が指示されるまで、この駆動手段の駆動状態を維持する請求項1または2に記載の内視鏡。
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