JP5324953B2 - Endoscope - Google Patents
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part
Abstract
Description
医療用等に用いられる内視鏡に関し、詳しくは、挿入部の先端近傍に設けられる湾曲部の中立点を任意に設定することができ、これにより、容易かつ安全に操作を行なうことができる内視鏡に関する。 In detail, regarding endoscopes used for medical purposes, the neutral point of the bending portion provided near the distal end of the insertion portion can be arbitrarily set, thereby enabling easy and safe operation. It relates to the endoscope.
周知のように、内視鏡は、人体内に挿入される挿入部、挿入部の操作や送気/送水などの内視鏡の操作を行なう操作部、送気源や吸引ポンプ等と接続されるコネクタ(LG(Light Guide)コネクタ)、および、コネクタと操作部および挿入部を接続するユニバーサルコード(供給ホース)等から構成される。
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、上下方向および左右方向の湾曲用の操作ツマミ(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。
As is well known, an endoscope is connected to an insertion portion to be inserted into a human body, an operation portion for operating the insertion portion, operation of an endoscope such as air supply / water supply, an air supply source, a suction pump, and the like. Connector (LG (Light Guide) connector), and a universal cord (supply hose) for connecting the connector to the operation unit and the insertion unit.
Further, as shown in Patent Documents 1 to 3 and the like, normally, a bending portion (angle portion) is provided near the distal end of the insertion portion of the endoscope, and the vertical direction and By turning an operation knob (operation knob) for bending in the left-right direction, it can be bent up, down, left and right.
この湾曲部の湾曲は、一般的に、ワイヤによって湾曲部を牽引することで行なわれる。
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、この連結したリングにワイヤを挿通した構成を有する。各リングは、交互に、上下方向および左右方向(直交する2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。
The bending of the bending portion is generally performed by pulling the bending portion with a wire.
Specifically, the bending portion has a configuration in which a large number of rings are arranged in a cylindrical shape and connected, and a wire is inserted through the connected rings. The rings are alternately connected so as to be able to rotate (swing) in the vertical direction and the horizontal direction (two directions perpendicular to each other). A total of four wires, two wires spaced in the vertical direction and two wires spaced in the left-right direction, are inserted into the connected ring, and the tip of the wire is placed at the most distal side. Fasten to the ring that is placed on.
他方、操作ツマミは、湾曲部を上下方向に湾曲させるUD(アップダウン)ツマミと、左右方向に湾曲させるLR(レフトライト)ツマミとが有る。
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ツマミの両方を操作することで、湾曲部を上下方向および左右方向の両方向を含む上下左右の任意の方向に湾曲できる。
On the other hand, the operation knob includes a UD (up / down) knob for bending the bending portion in the vertical direction and an LR (left-right) knob for bending in the horizontal direction.
Two wires that are inserted in the ring of the bending portion and are separated in the vertical direction are hung around a pulley that rotates integrally with the UD knob. Similarly, two wires spaced apart in the left-right direction are hung around a pulley that rotates integrally with the LR knob.
Therefore, by rotating the operation knob, one of the wires connected to the bending portion can be pulled and the other can be sent out to bend the bending portion. Further, by operating both the UD knob and the LR knob, the bending portion can be bent in any direction, including up and down directions and left and right directions.
ところで、内視鏡の湾曲部は、湾曲していない状態(ストレート状態)が、通常の状態であり、すなわちストレート状態が湾曲の中立点である。
そのため、湾曲部を湾曲するとストレート状態に戻すように反力が働き、操作ツマミを離すと、自動的にストレート状態に戻る。また、湾曲量が大きくなるほど、反力が大きくなるので、湾曲量が大きい場合には、操作ツマミの回転や湾曲状態の維持など、操作にも大きな力が必要となる。
そのため、内視鏡による検査の種類によっては、医師(内視鏡の操作者)の負担が非常に大きくなってしまう。
Incidentally, the bending portion of the endoscope is in a normal state when it is not bent (straight state), that is, the straight state is a neutral point of bending.
Therefore, when the bending portion is bent, a reaction force works so as to return to the straight state, and when the operation knob is released, the reaction state automatically returns to the straight state. Further, since the reaction force increases as the bending amount increases, when the bending amount is large, a large force is required for the operation such as rotation of the operation knob or maintenance of the bending state.
Therefore, depending on the type of examination by the endoscope, the burden on the doctor (endoscope operator) becomes very large.
例えば、胃底の検査は、図10に概念的に示すように、胃の中で湾曲部を大きく湾曲させた状態で、挿入部の延在方向を回転軸とするようにして、挿入部を回転して行なう。
すなわち、内視鏡の操作を行なう医師は、重量の有る操作部を持ったまま、強い反力に対向して操作ツマミを戻らないように押さえた状態で、挿入部を回転させる必要があり、非常に負担が大きい。また、不意に操作ツマミを離してしまうと、強い反力で一気に湾曲部がストレート状態に戻るので、人体を損傷してしまう可能性も有る。
For example, as illustrated conceptually in FIG. 10, the examination of the fundus is performed with the insertion portion in a state where the bending portion is largely bent in the stomach and the extending direction of the insertion portion is set as the rotation axis. Rotate and do.
That is, the doctor who operates the endoscope needs to rotate the insertion part while holding the heavy operation part and holding the operation knob against the strong reaction force so as not to return. Very burdensome. In addition, if the operation knob is unexpectedly released, the bending portion returns to a straight state at a stretch with a strong reaction force, which may damage the human body.
これに対して、特許文献1〜3にも示されるように、内視鏡は、湾曲部を湾曲した状態で固定できる、いわゆるブレーキを有する。
ブレーキは、通常、摩擦力によって操作ツマミを固定することで、湾曲部を湾曲した状態で保持する。内視鏡では、操作ツマミを固定する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(ロック状態)と、湾曲部の湾曲は維持するが、操作ツマミを回して湾曲部の湾曲量(湾曲量)を変更することが可能なハーフブレーキ状態とにすることができる。
従って、ブレーキを利用することにより、操作ツマミを押さえた状態で挿入部を回転させるという負担は無くすことができる。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、操作には力が必要であり、やはり医師に掛かる負担は大きい。
On the other hand, as shown in Patent Documents 1 to 3, the endoscope has a so-called brake that can fix the bending portion in a curved state.
The brake usually holds the bending portion in a curved state by fixing the operation knob with a frictional force. In an endoscope, the bending of the bending part is maintained in the fixed state (locked state) where the operation knob is not moved completely due to the difference in the frictional force that fixes the operation knob, but the bending part is maintained by turning the operation knob. It is possible to achieve a half brake state in which the amount of bending (the amount of bending) can be changed.
Therefore, by using the brake, it is possible to eliminate the burden of rotating the insertion portion with the operation knob pressed. However, in order to adjust the amount of bending with the half brake applied, it is necessary to rotate / operate the operation knob with a force that exceeds the frictional force to maintain the half brake state. Yes, the burden on doctors is also great.
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、内視鏡の挿入部において、湾曲部の湾曲状態の中立点を、湾曲部が湾曲していないストレート状態以外に、湾曲部が湾曲した状態で再設定することができ、例えば、胃底の検査のように、湾曲部を大きく湾曲した状態で、挿入部の回転や湾曲量の調整を行なう必要が有る場合でも、医師の負担を大幅に低減して、容易かつ安全な操作を可能にする内視鏡を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in the insertion portion of the endoscope, the neutral point of the bending state of the bending portion is curved in addition to the straight state where the bending portion is not curved. Even if the insertion portion needs to be rotated or the amount of bending needs to be adjusted while the bending portion is largely bent, such as in the examination of the fundus, for example, the doctor can It is an object of the present invention to provide an endoscope that can easily and safely be operated while greatly reducing the burden of the above.
上記目的を達成するために、本発明は、挿入部の先端近傍に湾曲部を有する内視鏡であって、前記湾曲部を湾曲させる湾曲手段と、前記湾曲部の湾曲操作を行なう操作手段と、前記湾曲手段によって湾曲部を湾曲させる駆動手段と、前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出手段と、前記操作手段にかかる操作力を検出する操作力検出手段と、前記湾曲部を湾曲した状態で中立点とするための、湾曲部の中立点再設定手段と、前記中立点再設定手段によって再設定された中立点に応じて、対応する湾曲状態を維持するように前記駆動手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記中立点再設定手段による中立点の再設定指示に応じて、この中立点の再設定が出された時点の前記湾曲部の設定湾曲量を前記湾曲量検出手段から取得して記憶しておき、前記中立点の再設定に応じて前記湾曲部の湾曲状態の維持を開始した後、前記湾曲量検出手段が検出した湾曲量を取得して、記憶した前記設定湾曲量と比較し、この湾曲量と前記設定湾曲量とが一致したときに、前記操作力検出手段が検出した操作力および前記駆動手段の駆動力から、前記設定湾曲量を維持するための前記駆動手段の駆動力を補正することを特徴とする内視鏡を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an endoscope having a bending portion in the vicinity of the distal end of an insertion portion, bending means for bending the bending portion, and operating means for performing a bending operation of the bending portion; Driving means for bending the bending portion by the bending means; bending amount detection means for detecting the bending amount of the bending portion; operating force detection means for detecting an operating force applied to the operating means; and bending the bending portion. In accordance with the neutral point resetting means for setting the neutral point in the state that has been set, and the neutral point reset by the neutral point resetting means, the corresponding driving state of the driving means is maintained. Control means for controlling driving, and the control means sets the bending portion when the neutral point is reset in response to a neutral point resetting instruction from the neutral point resetting means. The bending amount is calculated from the bending amount detection means. Obtained and stored, and after starting to maintain the bending state of the bending portion in response to the resetting of the neutral point, the bending amount detected by the bending amount detecting means is acquired and stored. The driving force for maintaining the set bending amount based on the operating force detected by the operating force detecting means and the driving force of the driving means when the bending amount and the set bending amount coincide with each other. An endoscope characterized by correcting the driving force of the means is provided.
さらに、前記制御手段は、過去の前記駆動力の補正結果に基づいて、前記前記駆動手段の駆動力を補正することが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the control unit corrects the driving force of the driving unit based on a past correction result of the driving force.
また、前記操作力検出手段は、前記操作手段による前記湾曲部の湾曲操作中は、常時、前記操作手段にかかる操作力を検出するものであり、前記制御手段は、前記操作力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割合の力で、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ことが好ましい。 In addition, the operation force detection means detects an operation force applied to the operation means at all times during the bending operation of the bending portion by the operation means, and the control means is detected by the operation force detection means. In accordance with the operated force, it is preferable that the bending means assists the bending of the bending portion by the driving means with a predetermined ratio of force to the operating force.
また、前記制御手段は、前記中立点再設定手段による中立点の再設定が出された時点での前記湾曲部の湾曲量を前記湾曲量検出手段から取得して、この取得した湾曲量を前記設定湾曲量として、前記湾曲部が維持するように、前記駆動手段を制御し、その後、前記操作力検出手段によって操作力が0になったことが検出された時点で、この時点における前記駆動手段の駆動力を検出し、以降は、この駆動力によって前記湾曲部を湾曲するように、前記駆動手段を制御することが好ましい。
さらに、前記制御手段は、前記中立点の再設定に応じて湾曲部の湾曲状態の維持を開始した後、前記操作力0が検出されるまで、前記操作手段が操作されても、前記湾曲部の湾曲状態が変化しないように前記駆動手段を制御することが好ましい。
Further, the control means acquires the bending amount of the bending portion at the time when the neutral point resetting is performed by the neutral point resetting means from the bending amount detection means, and the acquired bending amount is The driving means is controlled so that the bending portion is maintained as the set bending amount. After that, when the operating force is detected to be 0 by the operating force detecting means, the driving means at this time is detected. It is preferable to control the driving means so that the bending portion is bent by this driving force.
Furthermore, the control means starts the maintenance of the bending state of the bending portion in response to the resetting of the neutral point, and continues to operate the bending portion even if the operation means is operated until the
あるいは、前記制御手段は、前記中立点再設定手段による中立点の再設定指示に応じて、その時点における操作力を前記操作力検出手段から検出し、この操作力と、その時点における前記駆動手段との駆動力とを合計した力を、前記設定湾曲量を維持するために必要な駆動力として、前記駆動手段を制御することが好ましい。 Alternatively, the control means detects an operation force at that time from the operation force detection means in response to a neutral point resetting instruction from the neutral point resetting means, and this operation force and the drive means at that time It is preferable that the driving means is controlled by using the total driving force as a driving force necessary for maintaining the set bending amount.
また、前記湾曲手段は、前記湾曲部に挿通されるワイヤを牽引することにより、前記湾曲部を湾曲するものであり、前記湾曲量検出手段は、このワイヤが掛け回されるプーリの回転角を検出することにより、前記湾曲部の湾曲量を検出することが好ましい。
また、前記湾曲手段は、前記湾曲部に挿通されるワイヤを牽引することにより、前記湾曲部を湾曲するものであり、前記湾曲量検出手段は、このワイヤの移動量を検出することにより、前記湾曲部の湾曲量を検出することが好ましい。
Further, the bending means bends the bending portion by pulling a wire inserted through the bending portion, and the bending amount detection means determines a rotation angle of a pulley around which the wire is wound. It is preferable to detect the amount of bending of the bending portion by detecting.
Further, the bending means bends the bending portion by pulling a wire inserted into the bending portion, and the bending amount detection means detects the movement amount of the wire, thereby It is preferable to detect the bending amount of the bending portion.
また、前記湾曲量検出手段が、前記駆動手段に係合するギアの回転角を検出することにより、前記湾曲部の湾曲量を検出することが好ましい。
また、前記湾曲量検出手段が、湾曲部の湾曲角度を検出することにより、前記湾曲部の湾曲量を検出することが好ましい。
Further, it is preferable that the bending amount detection unit detects a bending amount of the bending portion by detecting a rotation angle of a gear engaged with the driving unit.
Further, it is preferable that the bending amount detecting means detects the bending amount of the bending portion by detecting a bending angle of the bending portion.
また、前記再設定手段が、前記湾曲部の湾曲量の指示手段を有し、前記制御手段は、前記再設定による中立点の再設定指示、および、前記指示手段によって設定された湾曲量に応じて、この湾曲量だけ前記湾曲部を湾曲するように、前記駆動手段の駆動を制御することが好ましい。 Further, the resetting means has a bending amount instruction means for the bending portion, and the control means responds to a neutral point resetting instruction by the resetting and a bending amount set by the instruction means. Thus, it is preferable to control the driving of the driving means so that the bending portion is bent by the bending amount.
また、上下左右の4方向に対応して、中立点の再設定が可能なことが好ましい。 In addition, it is preferable that the neutral point can be reset corresponding to the four directions of up, down, left, and right.
上記構成を有する本発明の内視鏡は、医師等の内視鏡の操作者による中立点の再設定指示に応じて、湾曲部を湾曲させるワイヤを牽引するプーリをモータ等を用いて回転する等、駆動手段によって湾曲部を湾曲させて、所望の湾曲状態で維持することで、この湾曲状態を中立点として設定(再設定)することができる。
従って、本発明によれば、前述の胃底の内視鏡検査のように、湾曲部を大きく湾曲した状態で、挿入部の回転や湾曲量の調整を行なう必要が有る場合でも、所望の湾曲状態で中立点を再設定して、内視鏡の操作を行なうことができる。そのため、湾曲部が湾曲していない状態と同様に、挿入部の回転等を行なうことができ、また、湾曲量を変更する場合にも、中立点を再設定できない内視鏡に比して、負担を低減できる。
The endoscope of the present invention having the above-described configuration rotates, using a motor or the like, a pulley that pulls a wire that bends the bending portion in response to a neutral point resetting instruction by an endoscope operator such as a doctor. The curved portion can be set as a neutral point (reset) by curving the curved portion by the driving means and maintaining the curved portion in a desired curved state.
Therefore, according to the present invention, even when it is necessary to perform rotation of the insertion portion or adjustment of the bending amount in a state where the bending portion is greatly bent, as in the aforementioned endoscopic examination of the stomach fundus, the desired bending is achieved. The endoscope can be operated by resetting the neutral point in the state. Therefore, as in the state where the bending portion is not bent, the insertion portion can be rotated, and also when changing the amount of bending, compared to an endoscope in which the neutral point cannot be reset, The burden can be reduced.
さらに、本発明によれば、中立点の再設定指示が行なわれた時点での湾曲部の設定湾曲量を検出しておき、中立点の再設定指示に応じた湾曲部の湾曲状態の維持を開始した後、湾曲部の湾曲量が設定湾曲量と一致したときに検出した操作力および湾曲部を湾曲させる駆動手段の駆動力から、駆動手段の駆動力を補正する。そのため、例えば、手術等のため、長時間にわたって中立点の再設定状態が続き、駆動手段であるモータの発熱による特性の変動が生じた場合や、湾曲部の湾曲機構の反力の変動などが生じた場合でも、医師の指示に応じて、正確な中立点を維持できる。 Furthermore, according to the present invention, the set bending amount of the bending portion at the time when the neutral point resetting instruction is issued is detected, and the bending state of the bending portion according to the neutral point resetting instruction is maintained. After the start, the driving force of the driving means is corrected from the operation force detected when the bending amount of the bending portion coincides with the set bending amount and the driving force of the driving means for bending the bending portion. Therefore, for example, due to surgery, the neutral point reset state continues for a long time, and fluctuations in characteristics due to heat generation of the motor that is the drive means, fluctuations in the reaction force of the bending mechanism of the bending portion, etc. Even if it occurs, an accurate neutral point can be maintained according to the doctor's instructions.
そのため、本発明の内視鏡によれば、内視鏡を用いる様々な種類の検査や診療に対応して、医師の要求に応じて、所望の湾曲状態で中立点を再設定できる上に、長時間にわたって、湾曲部の中立点を正確に維持し続けることができるので、医師の負担を低減して、正確に、さらに容易かつ安全に内視鏡の操作を行なうことができる。 Therefore, according to the endoscope of the present invention, in response to various types of examinations and medical treatment using the endoscope, the neutral point can be reset in a desired curved state according to a doctor's request, Since the neutral point of the curved portion can be maintained accurately for a long time, the burden on the doctor can be reduced, and the endoscope can be operated accurately, more easily and safely.
以下、本発明の内視鏡について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。 Hereinafter, the endoscope of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
図1に、本発明の内視鏡の一例の概略図を示す。
図1に示す内視鏡10は、一例として、体腔(消化器官など)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。
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とを有して構成される。
この内視鏡10は、アングル部24の中立点(操作ツマミによる湾曲操作が行なわれていない、定常状態)を、アングル部24が湾曲していない状態(ストレート状態)から、所望の湾曲状態に設定/維持する、アングル部24の中立点の再設定機能を有する以外は、基本的に、公知の内視鏡(内視鏡装置)と同様のものである。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of the endoscope of the present invention.
As an example, the
In the illustrated example, the
This
挿入部12は、体腔内等の検査部位に挿入される、長尺な部位で、先端(挿入側の先端=操作部14と逆端)の先端部22と、アングル部24と、軟性部26とを有する。
The
先端部22は、ライトガイドによる照明を行なうための照明用ガラス、検査部位に吸気、送気、送水等を行なうための送気/送水ノズル、組織の採取等を行なう鉗子を検査部位に挿入するための鉗子口等が設けられている。
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には観察レンズおよび観察窓等が、設けられる。
The
The
アングル部(湾曲部)24は、先端部22を目的位置に挿入したり目的位置に位置させるために、後述する操作部14の操作ツマミ(LRツマミ36およびUDツマミ38)の操作によって、上下および左右(直交する4方向)に湾曲する領域である。
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、検査部位の照明を行なうためのライトガイド、CCDセンサによる撮影画像(画像信号)を転送するためのケーブル等が収容される。
The angle portion (curved portion) 24 is moved up and down by operation of operation knobs (
The
操作部14は、内視鏡10の操作を行なう部位である。
通常の内視鏡と同様に、鉗子やクリップ処置具等の処置具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、静止画の撮影スイッチやズームスイッチなどの、検査部位の撮影等に関する各種の操作手段も設けられる。
The
As with a normal endoscope, a
前述のように、操作部14には、挿入部12のアングル部24を湾曲させるための操作ツマミが配置される。
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、操作ツマミとして配置される。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(LRツマミ36による湾曲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。
As described above, the
Specifically, an LR knob (left / right knob) 36 that bends the
Further, the
さらに、操作部14には、アングル部24の中立点を、通常のストレート状態から所望の湾曲状態に再設定するための再設定スイッチ44、および、再設定した中立点を定常のストレート状態に戻すための解除スイッチ46も設けられる。
操作部14の操作ツマミおよびブレーキの構成、アングル部24の構成および湾曲の作用、さらに、再設定スイッチ44および解除スイッチ46に関しては、後に詳述する。
Further, the
The configuration of the operation knob and brake of the
コネクタ(LG(Light Guide)コネクタ)16は、内視鏡プロセッサーに設置された、送水手段、送気手段、吸引手段等と、内視鏡10とを接続する部位であり、内視鏡10と施設の吸引手段とを接続するための吸引コネクタ50をはじめとして、施設の送水(給水)手段と接続するための送水コネクタ、施設の送気手段と接続するための通気コネクタ等が配置される。
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。
The connector (LG (Light Guide) connector) 16 is a part for connecting the water supply means, the air supply means, the suction means and the like installed in the endoscope processor and the
In addition, when the
Further, the
ユニバーサルコード(LG軟性部)18は、コネクタ16と操作部14とを接続する部位である。
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。
The universal cord (LG soft part) 18 is a part for connecting the
The light guide, the air / water supply channel, and the like are connected from the
前述のように、操作部14には、挿入部12のアングル部24を左右方向に湾曲させるLRツマミ36、同上下方向に湾曲されるUDツマミ38、アングル部24を左右方向に湾曲した状態で保持するためのLRブレーキ40、および、同上下方向に湾曲した状態で保持するためのUDブレーキ42が配置される。
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る公知の構成が、全て利用可能である。
As described above, the
FIG. 2 shows a schematic diagram (schematic partial cross-sectional view) of an example of the configuration of the
操作部14の外形を構成するハウジング(非可動部)60には、ハウジング60の壁面を貫通して立設するように円筒状の軸支部60aが設けられており、軸支部60aの下端(ハウジング60の内部側端部)には、略C字状の固定部60bが設けられる。
この固定部60bには、軸支部60aの中心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。
A housing (non-movable part) 60 constituting the outer shape of the
A cylindrical
LRツマミ36の下面には連結管(回転軸)64が固定され、この連結管64の下端には、固定部60bに内包されるように、プーリ68が固定される。また、このプーリ68には、アングル部24を左右方向に湾曲するための2本のワイヤ70および72が掛け回される(あるいは、ワイヤ70および72の端部が固定される)。
さらに、固定部60bには、プーリ68の回転角から、アングル部24の左右方向の湾曲量を検出する湾曲量検出手段106が配置される。湾曲量検出手段106については、後に詳述する。
A connecting pipe (rotating shaft) 64 is fixed to the lower surface of the
Further, a bend amount detecting means 106 for detecting the bend amount in the left-right direction of the
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(アングルワイヤ/操作ワイヤ)で、後述するように(図4、図5参照)、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。内視鏡10においては、LRツマミ36が回転することによりプーリ68が回転し、この回転方向に応じて、ワイヤ70および72の一方を牽引して他方を送り出すことにより、アングル部24を左右方向に湾曲する。
The
連結管64は円筒状で、中心軸62を挿通して、中心軸62に回転自在に軸支される。
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)。
The connecting
Therefore, the
プーリ68には、LR中立点再設定モータ74(以下、LRモータ74とする)と係合するためのギアも形成される。
LRモータ74は、アングル部24の左右方向の中立点を再設定するための駆動手段を構成するものであり、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、前記プーリ68に形成されるギアに歯合している。
The
The
従って、LRモータ74が駆動することにより、回転力が伝達されてプーリ68が回転される。これにより、プーリ68の回転方向に応じて、後述するように、ワイヤ70および72の一方を牽引して他方を送り出し、アングル部24を左右方向に湾曲させ、また、LRモータ74を一定出力で駆動し続けることにより、湾曲状態を保つことが可能となる(すなわち、プーリ68にトルクを掛けて、アングル部24を左右方向に湾曲した状態で保つことが可能となる)。
さらに、LRモータ74を用いて、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アシスト(補助)することも可能となる。
Therefore, when the
Further, the
操作部14において、LRツマミ36の上面は凹状になっており、この凹部には、LRブレーキ40の下部が挿入される。また、LRブレーキ40の下面には、LRツマミ36の回転を固定するためのLRブレーキ部材76が配置される。
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は円筒状で、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。
In the
The
LRブレーキ40が回転すると、その回転方向に応じて、カム機構やネジ機構等の公知の手段によって、LRブレーキ部材76が中心軸62に沿って昇降する。
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とは、全く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。前述のように、LRブレーキ部材76は回転不可能に中心軸62に支持されるので、LRブレーキ部材76を押圧することにより、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にブレーキを掛ける)。また、LRブレーキ部材76は、昇降は可能であるが回転不可能であるので、このブレーキを掛ける動作によって、LRツマミ36が回転することは無い。
When the
When the
ここで、LRブレーキ40は、回転量によって、LRブレーキ部材76のLRツマミ36への押圧力を調整できるようになっており、LRツマミ36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。
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40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の自動的な回転は停止しているが、摩擦力によって回転が重くなっているだけで、LRツマミ36を回転することが可能な状態である。
Here, the
The fixed state is a state where the
内視鏡10の操作部14において、UDツマミ38は、LRツマミ36の下(LRツマミ36とハウジング60との間)に配置される。
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が固定される。この連結管84の下端には、固定部60bに内包されるようにプーリ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を牽引して湾曲させる、2本のワイヤ88および90が掛け回される。
また、固定部60bには、プーリ86の回転量から、アングル部24の上下方向の湾曲量を検出する湾曲量検出手段108が配置される。湾曲量検出手段108については、後に詳述する。
In the
The
Further, a bending amount detecting means 108 for detecting the amount of bending of the
ワイヤ88および90は、アングル部24を上下方向に湾曲するためのワイヤで、ワイヤガイドによって上下方向(ワイヤ70および72の離間方向と直交する方向)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。内視鏡10においては、UDツマミ38が回転することによりプーリ86が回転し、この回転方向に応じて、ワイヤ88および90の一方を牽引して他方を送り出すことにより、アングル部24を上下方向に湾曲する。
The
連結管84は円筒状で、前記LRツマミ36に固定される連結管64を挿通し、かつ、前記ハウジング60の軸支部60aに挿入されて、この連結管64に回転自在に軸支される。なお、連結管84が連結管64を挿通するため、連結管84の下端のプーリ86は、LRツマミ36の連結管64の下端のプーリ68の上部に位置する。
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。
The connecting
Accordingly, the
Here, as described above, the connecting
先のプーリ68と同様に、上下方向の湾曲に対応するプーリ86にも、UD中立点再設定モータ92(以下、UDモータ92とする)に係合するためのギアが形成される。
UDモータ92は、アングル部24の左右方向の中立点を再設定するための駆動手段を構成するもので、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。
As with the
The
従って、UDモータ92が駆動することにより、回転力が伝達されて、プーリ86が回転され、その回転方向に応じて、ワイヤ88および90の一方を牽引して他方を送り出し、アングル部24を上下方向に湾曲することができ、また、一定出力でUDモータ92を駆動し続けることで、アングル部24を湾曲状態で保つことが可能となる(すなわち、プーリ86にトルクを掛けて、アングル部24を上下方向に湾曲した状態で保つことが可能となる)。
さらに、UDモータ92を駆動することにより、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アシストすることも可能となる。
Accordingly, when the
Further, by driving the
UDブレーキ42は、操作レバー42aと円筒部42bとから構成される。
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、前記軸支部60aを挿通して、この軸支部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を回転することができる。
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円筒状のもので、軸支部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、軸支部60aに支持される。
The
The
A
UDブレーキ42(円筒部42b)が回転すると、カム機構やネジ機構等の公知の手段によって、UDブレーキ部材94が軸支部60aに沿って昇降する。
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軸支部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38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。
When the UD brake 42 (
As described above, the
Further, like the
なお、図2に示す例は、アングル部24を湾曲させるためのモータ74および92の間に、ギア80および98を設けることにより、モータによる回転数を減速したが、本発明は、これに限定はされず、補助モータ(モータヘッド)に遊星歯車やハーモニックドライブを設けることにより、モータによる回転数を減速してもよく、あるいは、これにギアによる減速を併用してもよい。
In the example shown in FIG. 2, the rotational speed of the motor is reduced by providing
さらに、図2に示す例では、モータの回転をギアで伝達してプーリ(連結管=操作ツマミ)を回転して、中立点の再設定のためにアングル部24を湾曲したが、本発明は、これに限定はされず、ダイレクトドライブモータ(DDモータ)を用いて、アングル部24を湾曲してもよい。
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74Dとして用い、このLRモータ74Dのロータを、この円筒部68aに係合する。LRモータ74D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、上下方向の湾曲のアシストも、同様にインナーロータのDDモータをUDモータ92Dとして用い、UDモータ92Dのロータに連結管84を挿通して、係合する。UDモータ92Dで、連結管84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86に回転力を掛けて湾曲状態で保つ。
Further, in the example shown in FIG. 2, the rotation of the motor is transmitted by a gear and the pulley (connection pipe = operation knob) is rotated, and the
For example, as shown in FIG. 3 with reference to the configuration shown in FIG. 2, a
Similarly, in the vertical bending assist, the inner rotor DD motor is used as the
ところで、前述のように、操作部14において、ハウジング60の固定部60bには、アングル部24の左右方向の湾曲に対応するプーリ68の回転角を検出する湾曲量検出手段106、および、同上下方向の湾曲に対応するプーリ86の回転角を検出する湾曲量検出手段108が配置される。
前述のように、内視鏡10において、アングル部24の湾曲操作は、操作ツマミを回転することでプーリを回転し、このプーリの回転方向に応じて、湾曲方向に離間する2本のワイヤの一方を牽引し他方を送り出すことで行なう。従って、プーリの回転角(回転量)は、アングル部24の湾曲量に対応し、すなわち、プーリの回転角を検出することにより、アングル部24の湾曲量を検出することができる。
By the way, as described above, in the
As described above, in the
さらに、操作部14には、連結管64の斜線で示す位置に、連結管64に掛けられたトルクを検出するトルクセンサ100が配置される。前述のように、LRツマミ36、連結管64、およびプーリ68は、一体的に回転する。すなわち、トルクセンサ100は、LRツマミ36に掛けられた操作力(回転トルク)を検出する検出手段である。
また、連結管84の斜線で示す位置には、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。すなわち、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検出手段である。
すなわち、図示例の操作部14では、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。
Further, the
In addition, a
That is, in the illustrated
後に詳述するが、図示例の内視鏡10においては、再設定スイッチ44による中立点再設定の指示に応じて、その時点におけるアングル部24の湾曲量を湾曲量検出手段が検出したプーリの回転量から知見し、この時点の湾曲量を維持するようにモータを駆動し、その後、トルクセンサによって操作ツマミに掛けられた操作力が0になったことを検出したら、その時点におけるモータの駆動電流値を知見して、以降、解除スイッチ46にて解除指示が出されるまでは、基本的に、この駆動電流値でモータを駆動することで、アングル部24の中立点を再設定する。
また、図示例の内視鏡10は、好ましい態様として、操作ツマミに掛けられた操作力をトルクセンサで検出して、この操作力に対する所定の力でプーリ68を回転するようにLRモータ74を駆動することにより、アングル部24の湾曲操作をアシストする。
As will be described in detail later, in the
Further, as a preferable aspect, the
本発明において、このような湾曲量検出手段106および湾曲量検出手段108には、特に限定はなく、公知の回転角(あるは回転量)の検出手段が、全て利用可能である。
一例として、プーリの外周部に、所定間隔で歯車状の切欠きを形成し、この切欠きに対応する位置に、プーリの回転方向と直交する方向に離間する受光部および発光部を有する光学式センサを用いて、切欠きを過った回数で回転角を検出する、いわゆる光学式エンコーダが例示される。なお、図示例の内視鏡10において、この光学式エンコーダを利用する際には、プーリ68および86に形成されるギアを、回転角検出のための切欠きとして利用してもよい。
また、光学式エンコーダ以外にも、ポテンショメータ(可変抵抗)を利用する回転角の検出手段も、好適に利用可能である。
In the present invention, the bending amount detection means 106 and the bending amount detection means 108 are not particularly limited, and all known rotation angle (or rotation amount) detection means can be used.
As an example, an optical type in which a gear-shaped notch is formed at a predetermined interval on the outer peripheral portion of the pulley, and a light-receiving portion and a light-emitting portion that are spaced apart in a direction perpendicular to the rotation direction of the pulley at positions corresponding to the notch A so-called optical encoder that uses a sensor to detect the rotation angle by the number of times that the notch is passed is exemplified. In the illustrated example of the
In addition to the optical encoder, a rotation angle detecting means using a potentiometer (variable resistor) can be suitably used.
なお、本発明において、アングル部24の湾曲量の検出方法は、プーリ68および86の回転角の検出に限定はされない。
一例として、プーリの回転角と同様に、左右方向の湾曲に対応するワイヤ70および72、ならびに、上下方向の湾曲に対応するワイヤ88および90の移動量も、アングル部の湾曲量に対応する。従って、ワイヤの移動量を検出することにより、アングル部24の湾曲量を検出してもよい。なお、ワイヤの移動量も、光学的な方法や機械的な方法等、公知の長尺物の移動量の検出手段で検出すればよい。
また、プーリ68および86に変えて、これらのプーリに直接的あるいは間接的に歯合するギア78および80や、ギア96および98の回転角を検出することにより、アングル部24の湾曲量を検出してもよい。これらのギアの回転角は、プーリと同様の手段で検出すればよい。
さらに、アングル部24の角度を検出することにより、アングル部24の湾曲量を検出してもよい。アングル部24の角度の検出方法にも、特に限定はなく、例えば、アングル部24の外皮を構成する弾性体カバーの歪み量を、隣接する2つの円形リング110の間の位置で検出することにより、アングル部24の湾曲量を検出してもよい。弾性体カバーの歪み量の検出には、電気抵抗線式の歪みゲージ等の公知の手段を利用すればよい。
In the present invention, the method of detecting the bending amount of the
As an example, similarly to the rotation angle of the pulley, the movement amounts of the
Also, instead of the
Further, the amount of bending of the
他方、連結管64や連結管84に配置するトルクセンサにも、特に限定はなく、歪みゲージを用いたトルクセンサや、磁歪式のトルクセンサなど、公知の各種のトルクセンサが利用可能である。
また、本発明においては、連結管64や連結管84において、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。
On the other hand, the torque sensors arranged in the connecting
In the present invention, it is not limited to detecting the bending operation force in the connecting
図2に示される例におけるアングル部24の左右方向への湾曲機構の概念図を図4に、アングル部24の一例の概念図を図5に、それぞれ示す。ここで、図2では省略したが、図4において、符号118は、LRモータ74(およびUDモータ92)の駆動を制御する制御手段である。
なお、本発明の内視鏡において、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、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、全て、利用可能である。さらに、アングル部24の構成も、図示例に限定はされず、内視鏡で採用されている構成が、全て利用可能である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a mechanism for bending the
In the endoscope of the present invention, the bending mechanism of the angle portion of the endoscope is not limited to the illustrated mechanism, and the bending means (curving mechanism) of the angle portion used in the endoscope is All are available. Further, the configuration of the
図示例のアングル部24は、一例として、8個の円形リング110と、1個の先端リング112との、9個のリングを連結して構成される。
図5に示すように、円形リング110は、側面の1方向から見た際に、軸線方向の上下の一方の側が凸状で、逆面が前記凸と同方向に凹む凹状の、上下面が開放する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。
The
As shown in FIG. 5, when viewed from one side of the
円形リング110および先端リング112は、連結部材114aおよび連結部材114bによって連結される。
円形リング110は、挿入部12の長手方向に、凹凸の向きを交互にして配置される。連結部材114aは、凸状側の両中央において、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、連結部材114bは、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、連結部材114aおよび連結部材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。
The
The
Further, the connecting
左右方向にアングル部24を湾曲させるワイヤ70および72は、図示を省略するワイヤガイドに案内されて、左右方向(紙面上下方向)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70の先端が先端リング112の内面右側に、ワイヤ72の先端が先端リング112の内面左側に、それぞれ、固定される。
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。
The
Further, although omitted in FIG. 5, in the
前出のように、湾曲の操作ツマミであるLRツマミ36を回転することにより、連結管64およびプーリ68が回転する。このプーリ68の回転方向に応じて、ワイヤ70および72の一方が牽引され、他方が送り出され、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。ワイヤの牽引量すなわちプーリ68の回転量が多い程、アングル部24は大きく湾曲する。
従って、LRツマミ36の回転量によって、アングル部24の湾曲量(湾曲角)を調整することができる。
As described above, the connecting
Therefore, the bending amount (bending angle) of the
前述のように、本発明の内視鏡10は、アングル部24の中立点を、通常のストレート状態から所望の湾曲状態に再設定する機能を有するものであり、アングル部24の中立点再設定を指示する再設定スイッチ44、再設定した中立点を解除してストレート状態に戻すための解除スイッチ46、トルクセンサ100(102)、湾曲量検出手段106(108)、LRモータ74(UDモータ92)、および、モータの駆動を制御する制御手段118が配置される。
As described above, the
以下、図4を参照して、トルクセンサ100、湾曲量検出手段106および制御手段118の作用、ならびに、内視鏡10における中立点再設定、および、再設定した中立点を維持しているときの中立点の補正について、詳細に説明する。
なお、以下の説明は、図4を参照して、アングル部24の左右方向の湾曲および中立点の再設定、ならびに、再設定した中立点を維持しているときの中立点の補正について説明するが、上下方向に関しても、湾曲および中立点の再設定、ならびに、再設定した中立点を維持しているときの中立点の補正は、同様にして行なわれる。また、この点に関しては、後に説明するアングル部24の湾曲のアシストに関しても、同様である。
Hereinafter, referring to FIG. 4, when the
In the following description, with reference to FIG. 4, the bending of the
湾曲量検出手段106によるプーリ68の回転角の測定結果は、常時、制御手段118に供給されている。
制御手段118は、再設定スイッチ44が押圧され、その信号を受けると、再設定スイッチ44が押圧された時点のプーリ68の回転角(すなわち、その時点におけるアングル部24の湾曲量)を検知/記憶し、記憶した回転角を、設定湾曲量として維持するようにLRモータ74の駆動を制御する。
なお、記憶した回転角(設定湾曲量)を維持するためのLRモータ74の駆動制御方法には、特に限定はなく、例えば、PID制御など、この設定湾曲量を目標値とする各種の位置決め制御を利用すればよい。
ここで、後述するトルクセンサ100に検出されるトルク0すなわち医師の操作力0の状態を確実に得るために、この回転角を維持した状態では、操作者の力でLRツマミ36を回せないように、LRモータ74の駆動を制御するのが好ましい。言い換えれば、この回転角維持状態では、LRモータ74の駆動制御により、LRツマミ36をロックした状態とするのが好ましい。
The measurement result of the rotation angle of the
When the
The drive control method for the
Here, in order to surely obtain the state of zero torque detected by the
また、制御手段118は、位置決め制御等の設定湾曲量の維持を開始すると共に、トルクセンサ100によるトルクの検出結果を取得し、トルクセンサ100が検出するトルクが0になった時点、すなわちLRツマミ36に掛かる操作力が0になった時点におけるLRモータ74の電流値を記憶し、以降は、記憶した電流値、すなわち、操作力0となった時点の電流値でLRモータ74を駆動する。
これにより、アングル部24の中立点が、再設定スイッチ44が押圧された時点の湾曲量である設定湾曲量に再設定される。
Further, the control means 118 starts to maintain the set bending amount such as positioning control, acquires the torque detection result by the
Thereby, the neutral point of the
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の状態に戻ろうとし、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。また、アングル部24の湾曲の反力は、湾曲量が大きい程、強い。すなわち、湾曲量が大きくなるほど、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。
そのため、この反力すなわち目的とする湾曲量を得るために医師がLRツマミ36にかけるトルクと、同じトルクが得られる電流値(モータトルクは、電流値と比例)でLRモータ74を駆動してプーリ68を回転すれば、アングル部24の反力とLRモータ74のトルクとを釣り合わせて、この湾曲状態でアングル部24を維持することができる。
従って、中立点の再設定を指示された時点のプーリ68の回転角を設定湾曲量として知見して、この設定湾曲量を維持するトルクに対応する電流値でLRモータ74を駆動することにより、再設定を指示された時点における湾曲量に、アングル部24の中立点を再設定することができる。
When the
Therefore, the
Therefore, by knowing the rotation angle of the
これにより、図6(A)に概念的に示すように、通常はストレート状態であるアングル部24の中立点を、所望の湾曲量だけ湾曲した状態に再設定することができる。
また、通常のストレート状態の中立点では、湾曲量と湾曲のためのトルク(内視鏡自身の負荷)との関係は、図6(B)の左に示す状態となっている。これに、アングル部の湾曲量をθとして中立点を再設定するために、LRモータ74を駆動すると、図6(B)の中央に示すLRモータ74のトルクが加算された状態となり、中立点を再設定した時点での設定湾曲量θとトルク(手に掛かるトータルの負荷)との関係は図6(B)の右に示す状態となる。すなわち、LRモータ74によるトルク分だけ、内視鏡に掛かる負荷が上方にシフトした状態となる。
そのため、例えば、設定湾曲量θの状態から、角度αだけアングル部24の湾曲量を変更しようとすると、中立点を再設定しない状態では、図6(C)の左側に示すように、負荷の大きな範囲で操作を行なう必要がある。これに対し、図6(C)の右側に示すように、設定湾曲量θで中立点を再設定した場合には、負荷の小さい通常のストレート状態の中立点での操作と同じ負荷で操作を行なうことができ、医師の負担を低減できる。特に、前述のように、湾曲量が大きくなるほど、操作には力が必要であるので、湾曲量を増す方向に操作をする場合には、操作力を大幅に低減できる。
Thereby, as conceptually shown in FIG. 6A, the neutral point of the
Further, at the neutral point in the normal straight state, the relationship between the amount of bending and the torque for bending (the load of the endoscope itself) is in the state shown on the left in FIG. In addition, when the
Therefore, for example, if the bending amount of the
アングル部24の中立点が、再設定された後、医師がLRツマミ36を操作してアングル部24の湾曲量を任意に変化させているときにも、湾曲量検出手段106によるプーリ68の回転角(アングル部24の湾曲量)の測定結果は、常時、制御手段118に供給されている。
Even when the doctor operates the
制御手段118は、供給されたアングル部24の湾曲量と、記憶している設定湾曲量とを比較し、供給されたアングル部24の湾曲量が、設定湾曲量と一致したときに、この時点でLRツマミ36に掛かっている操作力、すなわち、トルクセンサ100によるトルクの検出結果を取得する。制御手段118は、この取得したトルクと、アングル部24の湾曲量を再設定した中立点に維持するためにLRモータ74に供給している電流値とから、再設定した中立点すなわち設定湾曲量を正確な位置に維持するためにLRモータ74に供給すべき電流値を算出する。すなわち、アングル部24の湾曲量が設定湾曲量と一致したときのLRツマミ36に掛かる操作力およびLRモータ74が発生するモータトルクと釣り合うトルクをLRモータ74に発生させるために必要な電流値として算出する。以降は、この新たに算出した電流値でLRモータ74を駆動する。
これにより、アングル部24の中立点は、再設定スイッチ44が押圧された時点の正確な設定湾曲量に補正される。
The control means 118 compares the supplied amount of bending of the
As a result, the neutral point of the
このように、中立点の再設定を行なった後、再設定した中立点を維持している時に、湾曲部の湾曲量が設定湾曲量と一致したときに、検出した操作力および駆動手段の駆動力から、駆動手段の駆動力を補正するので、例えば、手術等のため、長時間にわたって中立点の再設定状態が続き、駆動手段であるモータの発熱による特性の変動が生じた場合や、湾曲部を構成する弾性部材の温度変化に起因する剛性変動等により、湾曲部の湾曲機構の反力の変動が生じた場合でも、医師の要求に応じた正確な中立点を維持し続けることができ、医師の負担を低減して、正確に、さらに容易かつ安全に内視鏡の操作を行なうことができる。 As described above, after the resetting of the neutral point, when the reset neutral point is maintained, when the bending amount of the bending portion coincides with the set bending amount, the detected operation force and driving of the driving means are detected. Since the driving force of the driving means is corrected from the force, for example, due to surgery, etc., the neutral point reset state continues for a long time, and the characteristics change due to the heat generation of the motor that is the driving means, Even when the reaction force of the bending mechanism of the bending portion changes due to a change in rigidity caused by a temperature change of the elastic member that constitutes the portion, it is possible to maintain an accurate neutral point according to the doctor's request. The burden on the doctor can be reduced, and the endoscope can be operated accurately, more easily and safely.
ここで、中立点の補正時の、LRモータ74に供給する新たな電流値の算出方法について、具体的な一例を説明する。
制御手段118は、中立点の再設定を行なった時点の、湾曲量検出手段106が検出した設定湾曲量を取得し、記憶している。また、直近の中立点の補正時(あるいは、中立点の再設定時)の、LRモータ74のモータトルク定数KTと、LRモータ74に供給される電流値INO(オフセット電流値)とを取得し、記憶している。この中立点を維持するために必要なトルクは、KTINOとなる。
Here, a specific example of a method for calculating a new current value supplied to the
The control means 118 acquires and stores the set bending amount detected by the bending amount detection means 106 when the neutral point is reset. Further, when the most recent neutral point is corrected (or when the neutral point is reset), the motor torque constant KT of the
再設定された中立点を維持している間、制御手段118は、湾曲量検出手段106からアングル部24の湾曲量を、常時、取得して、この湾曲量が設定湾曲量と一致したときに、トルクセンサ100が検出したトルクTHすなわち操作力を取得する。このとき、LRモータ74に供給されている電流値はオフセット電流値INOであり、LRモータ74のモータトルク定数は前回の中立点の補正時点(あるいは、中立点の再設定時点)のKTからKT1に変動しているので、
KTINO=KT1INO+TH
が成り立ち、これを用いて新たなモータトルク定数KT1を求める。
KT1=(KTINO−TH)/INO
このモータトルク定数KT1と、再設定された中立点を維持するために必要なトルクKTINOとから、正確な中立点を維持するためにLRモータ74に供給すべき新たなオフセット電流値INO1を求める。
INO1=KTINO/KT1
このオフセット電流値INO1でLRモータ74を駆動することで、中立点を再設定した後、再設定した中立点を維持しているときに、LRモータ74のモータトルク定数が熱で変動した場合や、湾曲部の湾曲機構の反力が変動した場合でも、中立点の再設定時の中立点に補正することができる。すなわち、アングル部24の設定湾曲量を中立点再設定時の設定湾曲量に補正することができる。
While maintaining the reset neutral point, the
K T I NO = K T1 I NO + TH
And a new motor torque constant K T1 is obtained using this.
K T1 = (K T I NO -T H) / I NO
From this motor torque constant K T1 and the torque K T I NO required to maintain the reset neutral point, a new offset current value to be supplied to the
I NO1 = K T I NO / K T1
When the motor torque constant of the
なお、上記の例では、得られたモータトルク定数KT1からLRモータ74に供給すべきオフセット電流値INO1を求めたが、本発明は、これに限定はされず、直近の複数回の中立点の補正により得られた複数のモータトルク定数KT1の平均値KTAを算出して、このモータトルク定数KTAを用いて、中立点を維持するためにLRモータ74に供給すべきオフセット電流値INO1を求めてもよい。このとき、新しいモータトルク定数KT1に重み付けして平均値KTAを算出してもよい。
このように、過去に得られた複数のモータトルク定数KT1の平均値KTAを算出して、このモータトルク定数KTAから中立点を維持するためにLRモータ74に供給すべきオフセット電流値INO1を求めることで、電気ノイズなどによるトルクTHの検出誤差などの影響を低減することができる。
In the above example, the offset current value I NO1 to be supplied to the
Thus, the average value K TA of the plurality of motor torque constants K T1 obtained in the past is calculated, and the offset current value to be supplied to the
以上、本発明の内視鏡によれば、例えば、前述の胃底の検査のように、湾曲部を大きく湾曲した状態で挿入部の回転を行なう必要が有る場合でも、中立点を再設定することにより、操作ツマミから手を離した状態で挿入部の回転等が行なえる。さらに、ハーフブレーキを掛けた状態と異なり、再設定した中立点から湾曲量を調整する場合も、通常のストレート状態の中立点での操作と同様に、少ない力で操作を行なうことができる。
さらに、中立点を再設定すれば、アングル部24を大きく湾曲した状態で保持できるので、湾曲状態で不意に操作ツマミから手を離して、反力で急激にアングル部24がストレート状態に戻って、人体を損傷してしまう等の事故も防止できる。
As described above, according to the endoscope of the present invention, the neutral point is reset even when it is necessary to rotate the insertion portion while the bending portion is greatly bent, as in the above-described examination of the fundus, for example. As a result, the insertion portion can be rotated while the hand is released from the operation knob. Furthermore, unlike the state in which the half brake is applied, even when the bending amount is adjusted from the reset neutral point, the operation can be performed with a small force as in the normal neutral point operation.
Furthermore, if the neutral point is reset, the
また、中立点の再設定を行なった後、再設定した中立点を維持している時に、湾曲部の湾曲量が、中立点の再設定を行なったときの湾曲量すなわち設定湾曲量と一致したときに、検出した操作力および湾曲部を湾曲させる駆動手段の駆動力から、駆動手段の駆動力を補正するので、駆動手段であるモータに、発熱による特性の変動が生じた場合や、湾曲部を構成する弾性部材の温度変化に起因する剛性変動等により、湾曲部の湾曲機構の反力の変動などが生じた場合でも、医師の指示に応じた正確な中立点を維持し続けることができ、医師の負担を低減して、正確に、さらに容易かつ安全に内視鏡の操作を行なうことができる。 In addition, after resetting the neutral point, when the reset neutral point is maintained, the bending amount of the bending portion matches the bending amount when the neutral point is reset, that is, the set bending amount. Sometimes, the driving force of the driving means is corrected based on the detected operating force and the driving force of the driving means for bending the bending portion. Even when a change in the reaction force of the bending mechanism of the bending portion occurs due to a change in rigidity caused by a temperature change of the elastic member that constitutes the elastic member, it is possible to continue to maintain an accurate neutral point according to the doctor's instructions. The burden on the doctor can be reduced, and the endoscope can be operated accurately, more easily and safely.
前述のように、操作部14には、再設定した中立点を解除して、中立点を通常のストレート状態に戻すための解除スイッチ46も設けられる。
制御手段118は、解除スイッチ46が押圧され、その信号を受けると、LRモータ74の駆動を停止して連結管64に掛けているトルクを開放し、アングル部24の中立点を通常のストレート状態に戻す。
ここで、制御手段118は、解除スイッチ46からの信号に応じて、直ちにLRモータ74の駆動を停止するのではなく、緩やかにアングル部24がストレート状態に戻るように、徐々に(好ましくは漸次)、LRモータ74の駆動電流を低減して、LRモータ74の駆動を停止するのが好ましい。これにより、アングル部24が、急激にストレート状態に戻ることによる、人体の損傷等を防止できる。
As described above, the
When the
Here, the control means 118 does not immediately stop driving the
以上の例では、再設定スイッチ44による指示入力に応じて、その時点でのアングル部24の湾曲量(プーリ68の回転角)を検出し、この湾曲量を得るのに必要なLRモータ74の電流値を検出して、この電流値でLRモータ74を駆動することによって、アングル部24の中立点を再設定しているが、本発明は、これに限定はされず、各種の手段で、アングル部24の中立点を再設定することができる。
In the above example, in response to an instruction input from the
一例として、本発明の内視鏡は、操作ツマミに掛けられた操作力を検出する検出手段、すなわち、図示例においては、トルクセンサ100(102)を有しているので、これを利用して、中立点の再設定を行なってもよい。
すなわち、再設定スイッチ44によって中立点の再設定が指示された時点におけるトルクすなわち操作力をトルクセンサ100から検出し、前述のモータトルク定数等を用いて、このトルクを出力するLRモータ74の駆動電流を算出し、この駆動電流(あるいは、設定時のトルク)を、設定湾曲量を維持するために必要な電流値(トルク)として、中立点を再設定する。
As an example, the endoscope of the present invention has detection means for detecting an operation force applied to the operation knob, that is, in the illustrated example, the torque sensor 100 (102) is used. The neutral point may be reset.
That is, the torque at the time when resetting of the neutral point is instructed by the resetting
あるいは、入力指示された設定湾曲量に応じて、この湾曲量にアングル部24の中立点を再設定してもよい。
図4を参照して説明すると、アングル部24の実際の湾曲量(湾曲状態)と、プーリ68の回転角(ワイヤの移動量/ギアの回転角)との関係は、予め知見できる。これを利用して、アングル部24の実際の湾曲量と、プーリ68の回転角との関係を、予め知見してテーブル化しておき、かつ、操作部14に、再設定スイッチ44に加えて(あるいは変えて)、例えば、60°、90°、180°のように設定湾曲量の入力機能を設けおく。あるいは、ダイヤル等を用いて、任意に設定湾曲量を設定可能にしてもよい。
制御手段118は、中立点の再設定および設定湾曲量が指示(入力)されたら、指示された設定湾曲量に対応する回転角を前記テーブルから読み出し、湾曲量検出手段106によって、この回転角までプーリ68が回転したことが検出されるまでLRモータ74を駆動し、この回転角を設定湾曲量として中立点を再設定するように例えば位置決め制御する。
Alternatively, the neutral point of the
If it demonstrates with reference to FIG. 4, the relationship between the actual bending amount (bending state) of the
When the neutral point is reset and the set bending amount is instructed (input), the
本発明の内視鏡10において、この湾曲量の入力手段を有する中立点の再設定機構は、前述の中立点の再設定が指示された時点における湾曲量を検出し、この再設定指示時点の湾曲量となるように、中立点を再設定する態様と、併用することも可能である。
これにより、例えば、とりあえず入力指示によって180°で中立点を再設定した後に、LRツマミ36等の操作を行なって、アングル部24の湾曲量を調整し、最適と思われる湾曲量となった時点で、再度、再設定スイッチ44によって中立点の再設定指示を出すなど、様々な中立点再設定操作が可能となる。
In the
Thus, for example, when the neutral point is reset at 180 ° in response to an input instruction, the
なお、前述のように、図示例の内視鏡10は、左右方向のみならず、上下方向も同様にしてアングル部24の中立点の再設定/解除が可能であるが、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、中立点の再設定/解除が指示された場合には、両方向の湾曲に対して、中立点の再設定および解除が行なわれる。
あるいは、左右方向および上下方向に対して、独立して中立点の再設定および解除が行なえるようにしてもよい。
As described above, the
Or you may enable it to reset and cancel a neutral point independently with respect to the left-right direction and the up-down direction.
また、図示例の内視鏡10は、好ましい態様として、上下/左右の4方向に対して、アングル部24の中立点の再設定を可能としているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、本発明の内視鏡において、中立点を再設定できるのは、上方向の湾曲のみ、右方向の湾曲のみのような1方向であってもよく、上下方向の湾曲のみ、左右方向の湾曲のみのような2方向であってもよい。しかしながら、本発明の内視鏡においては、少なくとも上方向(いわゆるアップアングル)の湾曲は、中立点を再設定できるのが好ましく、さらに、少なくとも上下方向の湾曲で中立点で再設定できるのが、より好ましく、特に、図示例のように上下/左右の4方向の湾曲で中立点で再設定できるのが好ましい。
Moreover, although the
In other words, in the endoscope of the present invention, the neutral point may be reset in only one direction such as only the upward curve or the rightward curve, or only in the vertical direction, only in the horizontal direction. There may be two directions such as only a curve. However, in the endoscope of the present invention, it is preferable that at least the upward (so-called up-angle) curve can reset the neutral point, and further, at least the vertical curve can be reset at the neutral point. More preferably, it is particularly preferable that it can be reset at a neutral point by bending in the four directions of up / down / left / right as in the illustrated example.
また、図示例の内視鏡10では、モータの駆動力を制御するためにモータの駆動電流値を用いているが、本発明は、これに限定はされず、モータの駆動力を制御する手段として、例えばモータの駆動電圧も利用可能である。モータの回転速度が低速である場合、概ね、駆動電圧と駆動電流とは正比例となる。本発明の内視鏡10においては、アングル部24の中立点を再設定(および、後述するアシスト)するためのモータの回転速度は、基本的に、駆動電圧と駆動電流とが正比例する低速である。従って、本発明の内視鏡10においては、駆動電流のみならず駆動電圧でのモータの駆動制御も、好適に利用可能である。
さらに、図示例の内視鏡10では、アングル部24の中立点を再設定する駆動手段として、モータを用いているが、本発明は、これに限定はされず、駆動手段としては、例えば、流体圧や電磁気的な力によって牽引を補助するソレノイドなどの各種のものが利用可能である。
In the illustrated
Furthermore, in the illustrated
ところで、内視鏡10は、アングル部24の中立点を湾曲状態で再設定するための、左右方向の湾曲に対応するLRモータ74、および、上下方向の湾曲に対応するUDモータ92を有する。さらに、内視鏡10は、連結管64に掛かるトルクすなわちLRツマミ36に掛かる操作力を検出するトルクセンサ100、および、連結管84に掛かるトルクすなわちUDツマミ38に掛かる操作力を検出するトルクセンサ102を有する。
図示例の内視鏡10は、好ましい態様として、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。
By the way, the
The
同じく、図4を参照にして、アングル部24を左右方向に湾曲するLRツマミ36による操作を例に、LRモータ74による湾曲のアシストについて説明する。
Similarly, with reference to FIG. 4, the bending assist by the
内視鏡10において、制御手段118は、所定の間隔(サンプリングタイミング)で、トルクセンサ100によるトルクの検出結果すなわちLRツマミ36に掛けられた操作力(操作トルクTH)を検出する。
制御手段118は、検出された操作トルクTHを基に、LRモータ74が加えるべきトルク(モータトルクTM)すなわちLRモータ74によるアシスト量を算出する。一例として、アシスト量を定める比例定数をkとして、
TM=kTH
制御手段118は、モータトルクTMを算出したら、このモータトルクTMを得るために必要な電流値Iを算出する。すなわち、モータ固有のトルク定数をKTとして、モータの性質「TM=KTI」から、
I=(1/KT)TM
によって、電流値Iを求める。あるいは、LRモータ74のトルクと電流値との関係を、予めテーブル化して持って、これを用いて電流値Iを求めてもよい。
さらに、制御手段18は、この電流値IによってLRモータ74を駆動するように、例えば、定電流制御を行なう。
In the
Control means 118, based on the detected operating torque T H, LR motor 74 is torque to be applied (the motor torque T M) that is calculated assist amount by the
T M = kT H
After calculating the motor torque T M , the control means 118 calculates a current value I necessary to obtain the motor torque T M. That is, the motor-specific torque constant as K T, the nature of the motor "T M = K T I",
I = (1 / K T ) T M
To obtain the current value I. Alternatively, the relationship between the torque of the
Further, the control means 18 performs, for example, constant current control so that the
従って、アングル部24の中立点が再設定されている場合には、中立点を再設定、すなわち設定湾曲量を維持するための前記電流値(オフセット電流値)をINOとすると、パワーアシストのための電流値と、このオフセット電流値INOとを加えた電流値で、LRモータ74を駆動する。すなわち、
I=(1/KT)TM+INO
Therefore, when the neutral point of the
I = (1 / K T ) T M + I NO
これにより、内視鏡10のアングル部24の湾曲操作にかかる操作者の負担を、アシスト量を定める比例定数をkに応じて軽減できる。
一例として、LRモータ74によるアシストが無い場合に、目的とする湾曲量までアングル部を湾曲するのに必要なトルク(操作力)をTLとする。
上述の補助を行なうことにより、
TL=TH+TM
となる、ここで、
TM=kTH
であるので、
TL=kTH+TH=(1+k)TH
従って、
TH=[1/(1+k)]TL
となり、操作者が、アングル部24の湾曲操作を行なうのに必要なトルクは、「1/(1+k)」倍に、軽減される。従って、常に、操作者による操作トルクと同じ力でLRモータ74がアシストを行なう場合(k=1の場合)には、操作者によるトルク(操作力)を、湾曲に必要なトルクの50%とすることができる。
Thereby, the operator's burden concerning the bending operation of the
As an example, when there is no assist by the
By providing the above assistance,
T L = T H + T M
Where
T M = kT H
So
T L = kT H + T H = (1 + k) T H
Therefore,
T H = [1 / (1 + k)] T L
Thus, the torque required for the operator to perform the bending operation of the
先に図6(B)でも示したが、内視鏡10において、アングル部24の中立点を再設定していない状態では、湾曲量と湾曲に必要なトルクとの関係は、図7(A)に点線で示す状態となっている。これに、湾曲量θで中立点を再設定するために、LRモータ74によって一定のトルクがかかって、図7(A)に一点鎖線で示す状態となる。そのため、中立点の再設定を行なった状態では、湾曲量と湾曲のためのトルクとの関係は、図7(A)に実線で示す状態となる。
これに対し、LRモータ74によって、LRツマミ36の操作力に応じた所定割合のアシストを掛けた場合には、湾曲量θで中立点を再設定すると、LRモータ74のトルクは、図7(B)に一点鎖線で示すように、湾曲量θにおけるLRモータ74のトルクを中心にして、右上がりに傾斜する状態となり、その結果、湾曲量と湾曲のためのトルクとの関係は、図7(B)に実線で示す状態となり、操作力を低減することができる。
As previously shown in FIG. 6B, in the
On the other hand, when the
このように、基本的な湾曲操作を医師が行い、医師がLRツマミ36を回転したトルク(操作手段に加えた操作力)に応じて、LRモータ74によってワイヤ70および72の牽引すなわちアングル部24の湾曲をアシストすることにより、停電やLRモータ74の故障等が発生しても、LRツマミ36によってアングル部24の湾曲を操作して、挿入部12を安全に引き抜くことができる。
また、アングル部24の湾曲は、基本的に、LRツマミ36等の操作手段で行なうので、オペレータは、検査部位からアングル部24にかかる反力を感じながら操作を行なうことができ、穿孔事故などを好適に防止でき、さらに、微妙な操作も行い易い。
Thus, the doctor performs a basic bending operation, and the
Further, the bending of the
また、図2および図3に示す操作部では、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。
2 and 3, the
That is, in the illustrated
以下、図8のフローチャートを参照して、湾曲操作のアシストが行なわれている状態で、アングル部24の中立点が再設定された後の、中立点の補正について説明する。
Hereinafter, the correction of the neutral point after the neutral point of the
内視鏡10において、アングル部24の中立点が再設定された後、中立点を維持するのに必要なオフセット電流値INOが、LRモータ74に供給されている。また、制御手段118は、中立点を再設定した時点のプーリ68の回転角(アングル部24の湾曲量)を記憶している。
アングル部24の操作が開始されると、前述のように、トルクセンサ100が操作トルクTHを検出し、操作トルクTHに対する所定割合kによる湾曲のアシストのためのモータトルクTMがTM=kTHにより算出され、このモータトルクを出力するのに必要な電流値に、中立点を維持するのに必要なオフセット電流値INOを加えた値が、モータに流すべき電流値Iとして算出され、モータに供給される。
In the
When the operation of the
制御手段118は、湾曲量検出手段106から、プーリ68の回転角を検出して、プーリ68の回転角が、中立点を再設定した時点のプーリ68の回転角と一致したときに、トルクセンサ100が検出した操作トルクTHから、LRモータ74のモータトルク定数KTの補正値KT1を算出し(KT1=(KTINO−TH)/I)、メモリに格納する。制御手段118は、過去n回の補正値KT1をメモリから読み出し、平均を算出して、新しい、すなわち補正したモータトルク定数KTを求め、補正したモータトルク定数KTを用いて、オフセット電流値INOを補正し、補正したモータトルク定数KTおよび補正したオフセット電流値INOをメモリに格納する。以降、補正したモータトルク定数KTおよび補正したオフセット電流値INOを用いて、アシスト制御を行ない、中立点の維持を続ける。以降、湾曲量検出手段106が検出したプーリ68の回転角が、中立点の再設定をした時点のプーリ68の回転角と一致したときに、同様の動作を行ない、中立点が、再設定した時点の中立点を維持するように補正する。
すなわち、図9に概念的に示すモータトルク定数KTの補正タイミングのように、湾曲量検出手段106が検出した湾曲量が設定湾曲量と一致するたびに、モータトルク定数の補正値KT1を算出し、過去n回(図示例では3回)の補正値KT1から補正したモータトルク定数KTを求める。このモータトルク定数KTを用いて、オフセット電流値INOを補正し、中立点の維持を続ける。
その後、解除スイッチ46によって中立点再設定の解除指示が出されたら、オフセット電流値INOを0にして、中立点の再設定を解除する。
The control means 118 detects the rotation angle of the
That is, as the correct timing of the motor torque constant K T shown conceptually in FIG. 9, each time the amount curvature bend amount detecting means 106 has detected matches the set bending amount, the correction value K T1 of the motor torque constant calculated, obtaining the motor torque constant K T corrected from the correction value K T1 past n times (3 times in the illustrated example). Using this motor torque constant K T, corrects the offset current value I NO, continue to maintain the neutral point.
Thereafter, when an instruction to cancel the neutral point resetting is issued by the canceling
このように、アングル部24の中立点を再設定するためのモータによって、湾曲操作のアシストを行なう際には、上述の例のように検出された操作力に対して一定割合のアシストを行なう以外にも、各種の態様(バリエーション)が利用可能である。
As described above, when assisting the bending operation by the motor for resetting the neutral point of the
例えば、前述のように、アングル部24の湾曲に必要な操作力は、一般的に、湾曲量が大きくなるにしたがって大きくなる。これに対応して、LRツマミ36に加えられた操作力の増加に応じて、連続的あるいは段階的に、LRモータ74によるアシストの割合を増加してもよい。
For example, as described above, the operation force necessary for bending the
アングル部24の湾曲が少ない中央付近では、アシスト角の変化に対して制御系が発振し易い傾向に有り、また、必要な操作力が非常に小さくアシストは不要である。これに対応して、LRツマミ36に加えられた操作力が小さい場合には、LRモータ74によるアシストを行なわなくてもよい。すなわち、操作力が小さい領域に、いわば不感帯のような領域を設け、この不感帯ではアシストを行なわず、不感帯を超える操作力が加えられたら、操作力に応じたアシストを行なうようにしてもよい。
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。
In the vicinity of the center where the bending of the
Alternatively, a region where the operating force is smaller than a predetermined value may be a region where the ratio of the assist force to the operating force is small compared to other regions. For example, instead of the dead zone, an area where the operation force is small is made a low sensitivity area where the response (sensitivity) to the operation force is low, and in this low sensitivity area, other areas (area where the operation force exceeds a predetermined value) ), The ratio of the assist force by the
逆に、LRツマミ36に加えられた操作力が、非常に大きくなった場合には、アングル部24(先端部22)が、体内に引っ掛かっている可能性や、体内に強く押圧している可能性がある。この際には、これ以上、無理にアングル部24を湾曲すると、穿孔事故など人体を損傷してしまう可能性も有る。これに対応して、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、LRモータ74によるアシストを行なわない(打ち切る)ようにしてもよい。
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。
On the contrary, when the operating force applied to the
Alternatively, when the operating force applied to the
さらに、本発明において、モータによって湾曲(操作)のアシストを行なう場合には、これらの態様を個々に行なうのに限定はされず、複数の態様を組み合わせて、湾曲のアシストを行なってもよい。
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。
Furthermore, in the present invention, when assisting bending (operation) with a motor, the invention is not limited to performing these modes individually, and a plurality of modes may be combined to assist bending.
For example, a mode in which a dead zone is provided in a region where the operating force is small may be combined with a mode in which the assist by the motor is terminated in a region where the operating force exceeds a predetermined value, or a mode in which a limit is provided in the assist force.
In addition, a mode in which a dead zone is provided and a mode in which a low sensitivity range is provided are combined as a dead zone up to the first operating force, and a low sensitivity zone up to a second operating force exceeding the first operating force. When the operating force is exceeded, a higher percentage of assisting force may be applied.
Further, by combining a mode in which the assist force is limited and a mode in which the assist is discontinued, the first operation force is assisted with a predetermined ratio of force according to the operation force, and the first operation force is exceeded. Up to an operating force of 2, the assisting force in the first operating force may be limited, and the assisting force may be constant, and if the second operating force is exceeded, the assist may not be performed.
さらに、本発明の内視鏡において、中立点を再設定するためのモータによる湾曲のアシストは、常時行なってもよく、中立点の再設定が行なわれていない状態のみで行なってもよく、中立点が再設定された状態のみで行なってもよく、アシストの選択スイッチによって、アシストの有無を任意に医師が選択できるようにしてもよい。 Further, in the endoscope of the present invention, the bending assist by the motor for resetting the neutral point may be always performed, or may be performed only in a state where the neutral point is not reset, or neutral. It may be performed only in a state where the points are reset, or the doctor may arbitrarily select the presence or absence of the assist by using the assist selection switch.
以上、本発明の内視鏡について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。 Although the endoscope according to the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Of course.
10 内視鏡
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 再設定スイッチ
46 解除スイッチ
50 吸引コネクタ
52 LG棒
54 S端子
60 ハウジング
60a 軸支部
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 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 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
106,108 湾曲量検出手段
110 円形リング
112 先端リング
114a,114b 連結部材
118 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記湾曲部に挿通されるワイヤを牽引することにより、前記湾曲部を湾曲させる湾曲手段と、
前記ワイヤを牽引する操作力を外部から入力するための操作手段と、
モータによって前記湾曲手段を駆動し湾曲部を湾曲させる駆動手段と、
前記湾曲部の湾曲量を検出する湾曲量検出手段と、
前記操作手段にかかる操作力を検出する操作力検出手段と、
前記湾曲部を湾曲した状態で中立点とする設定湾曲量を設定するための、湾曲部の中立点再設定手段と、
前記中立点再設定手段によって再設定された中立点に応じて、対応する湾曲状態とするための前記駆動手段の駆動力に基づいて、前記モータを一定出力で駆動し続けるように制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記中立点再設定手段による中立点の再設定指示に応じて、この中立点の再設定が出された時点の前記湾曲部の設定湾曲量を前記湾曲量検出手段から取得して記憶しておき、前記中立点の再設定に応じて前記駆動手段による一定出力の駆動を開始した後、前記湾曲量検出手段が検出した湾曲量を取得して、記憶した前記設定湾曲量と比較し、この湾曲量と前記設定湾曲量とが一致したときに、前記操作力検出手段が検出した操作力および前記駆動手段の駆動力から、前記設定湾曲量を維持するための前記駆動手段の駆動力を補正することを特徴とする内視鏡。 An endoscope having a curved portion near the distal end of the insertion portion,
Bending means for bending the bending portion by pulling a wire inserted through the bending portion ;
Operation means for inputting an operation force for pulling the wire from the outside ;
Driving means for driving the bending means by a motor to bend the bending portion;
A bending amount detecting means for detecting a bending amount of the bending portion;
Operating force detecting means for detecting operating force applied to the operating means;
A neutral point resetting means for setting a bending portion to set a set bending amount as a neutral point in a curved state of the bending portion;
Control means for controlling the motor to continue to be driven at a constant output based on the driving force of the driving means for setting the corresponding curved state according to the neutral point reset by the neutral point resetting means. And
In response to a neutral point resetting instruction from the neutral point resetting unit, the control unit acquires the set bending amount of the bending portion at the time when the neutral point resetting is issued from the bending amount detection unit. And after the driving means starts driving a constant output in response to the resetting of the neutral point, the bending amount detected by the bending amount detecting means is acquired and stored. In comparison, when the bending amount and the set bending amount coincide with each other, the driving means for maintaining the set bending amount from the operating force detected by the operating force detecting means and the driving force of the driving means. An endoscope that corrects driving force.
前記制御手段は、前記操作力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割合の力で、前記駆動手段によって湾曲手段を駆動し前記湾曲部の湾曲を補助する請求項1または2に記載の内視鏡。 The operating force detecting means is for detecting the operating force applied to the operating means at all times during the bending operation of the bending portion by the operating means.
The control means drives the bending means by the driving means and assists the bending of the bending portion with a predetermined ratio of the operating force according to the operating force detected by the operating force detecting means. Or the endoscope according to 2;
前記制御手段は、前記中立点再設定手段による中立点の再設定指示、または、前記指示手段によって設定された湾曲量に応じて、この湾曲量だけ前記湾曲部を湾曲するように、前記駆動手段の駆動を制御する請求項1〜10のいずれかに記載の内視鏡。 The neutral point resetting means includes an instruction means for the amount of bending of the bending portion;
It said control means re-setting instruction neutral point by the neutral point resetting means, or, according to a curve amount set by said instruction means, so as to bend the bending portion by the bending amount, the drive means The endoscope in any one of Claims 1-10 which controls the driving | operation of.
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