JP5875043B2 - Endoscopic propulsion device and endoscope provided with the intra-pipe propulsion device - Google Patents
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Description
本発明は管内で推進力を発生し移動する管内推進装置に関する。本発明は、また該管内推進装置を備えた内視鏡に関する。 The present invention relates to an in-pipe propulsion device that generates and moves a propulsion force in a pipe. The present invention also relates to an endoscope provided with the in-pipe propulsion device.
内視鏡は、医療や工業分野で広く用いられており、診断または観察対象部の近傍へ画像を捉える光学装置や照明装置、診断装置、サンプル採取装置等を先端部に取付けた光ファイバー、ケーブル、チューブ、チャンネル等を束ねた柔軟な細長い紐状の集成体を具備している。 Endoscopes are widely used in the medical and industrial fields, and optical devices, illumination devices, diagnostic devices, sample collection devices, etc. that capture an image in the vicinity of the diagnostic or observation target part are attached to the tip, optical fibers, cables, A flexible elongated string-like assembly in which tubes, channels and the like are bundled is provided.
こうした内視鏡を管やルーメン、特に人の小腸内を移動させるために、駆動装置または推進装置を備えた内視鏡が開発されている。例えば、特許文献1には、内視鏡先端に二つのバルーンと、その間にある伸縮部とから成る推進装置が取付けられ、バルーンを交互に膨らませながら伸縮させて内視鏡を駆動するバルーン式推進装置を備えた内視鏡が開示されている。 In order to move such an endoscope through a tube or a lumen, particularly the small intestine of a person, an endoscope having a driving device or a propulsion device has been developed. For example, in Patent Document 1, a propulsion device including two balloons and an expansion / contraction part between them is attached to the distal end of the endoscope, and a balloon-type propulsion that drives the endoscope by expanding and contracting the balloons alternately. An endoscope comprising the device is disclosed.
また、非特許文献1には、前後に逆向きの螺旋状の鍔をもつ筒を取付け、該筒をモータで回転させて、鍔を腸壁にこすり付けて移動する逆ねじ式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。 Further, Non-Patent Document 1 discloses a reverse screw type propulsion device in which a cylinder having a spiral ridge in the reverse direction is attached to the front and back, the cylinder is rotated by a motor, and the heel is rubbed against the intestinal wall. An endoscope comprising the same is disclosed.
非特許文献2には、内部が複数に仕切られたチューブに圧力をかけ、内視鏡の表面に表面波を作り出して推進力を得るラバーアクチュエータ式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。 Non-Patent Document 2 discloses an endoscope including a rubber actuator type propulsion device that applies a pressure to a tube whose interior is partitioned into a plurality of portions to generate a surface wave on the surface of the endoscope to obtain a propulsive force. ing.
更に、非特許文献3には、ダブルバルーン式を長くし、節数を増やして自動化した蠕動運動式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。
Furthermore, Non-Patent
特許文献1に記載のバルーン式推進装置は、手動による操作が複雑であるだけでなく、内視鏡先端部でしか推進力が発生できない問題がある。 The balloon-type propulsion device described in Patent Document 1 has a problem that not only the manual operation is complicated, but also a propulsive force can be generated only at the distal end portion of the endoscope.
非特許文献1の逆ねじ式の推進装置は腸壁に対して強い摩擦動作を起こすため人体で用いる場合には安全性に問題があり、非特許文献2に記載のラバーアクチュエータ式の推進装置は動きが小刻みなため推進速度が遅い問題があり、更に、非特許文献3に記載の蠕動運動式の推進装置は、速度が遅く、流路を塞ぎ、腸壁等に対して摩擦も生じるといった問題がある。
Since the reverse screw type propulsion device of Non-Patent Document 1 causes a strong frictional action against the intestinal wall, there is a problem in safety when used in the human body. The rubber actuator type propulsion device described in Non-Patent Document 2 is Since the movement is small, there is a problem that the propulsion speed is slow. Further, the peristaltic propulsion apparatus described in Non-Patent
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、特に内視鏡のような小型の装置を小腸のようなルーメンまたは管内で連続的に推進する管内推進装置を提供することを目的としている。また、本発明は、こうした推進装置を備えた内視鏡を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and in particular to provide an in-pipe propulsion device that continuously propels a small device such as an endoscope in a lumen such as the small intestine or in a tube. It is an object. Another object of the present invention is to provide an endoscope having such a propulsion device.
請求項1に記載の本発明によれば、柔軟で内部に圧力を加えることによって伸縮可能な少なくとも3本のチューブを互いに螺旋状に巻きつけ、各チューブの一端を密閉して形成した管集成体を具備し、
該管集成体の前記少なくとも3本のチューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の端部を流体圧源に接続するようにした管内推進装置において、
(1)前記少なくとも3本のチューブのうち1本のチューブに前記流体圧源から圧力を印加し、
(2)該チューブを減圧すると共に他の1本のチューブを加圧し、
(3)上記(1)(2)の工程を最初のチューブに戻るまで重複することなく全てのチューブについて順次に行い、
(4)上記(1)〜(3)の工程を繰り返すことによって前記管集成体全体が螺旋状に変形し、該螺旋状に変化した管集成体が前記少なくとも3本のチューブの中心である体軸周りに回転運動し、該螺旋状に変形した管集成体の加圧されたチューブが管内において該管の内壁に密着しつつ該管集成体全体が螺旋軌道を描きながら前記管の軸方向に移動するようにした管内推進装置を要旨とする。
According to the first aspect of the present invention, a tube assembly is formed by winding at least three tubes that are flexible and expandable and contractable by applying pressure inside, and spirally winding one end of each tube. Comprising
An in-pipe propulsion device configured to connect an end opposite to the sealed end of each of the at least three tubes of the tube assembly to a fluid pressure source;
(1) applying pressure from the fluid pressure source to one of the at least three tubes;
(2) Depressurize the tube and pressurize the other tube,
(3) Repeat steps (1) and (2) above for all tubes in order without duplication until returning to the first tube,
(4) By repeating the steps (1) to (3), the entire tube assembly is deformed in a spiral shape, and the tube assembly that has changed in the spiral shape is the center of the at least three tubes. The pressurized tube of the tube assembly that has been rotated about its axis and is deformed into a spiral shape is in close contact with the inner wall of the tube in the tube, and the entire tube assembly forms a spiral trajectory in the axial direction of the tube. The gist of an in-pipe propulsion device that is adapted to move.
また、本発明の他の特徴によれば、前記推進装置の管集成体の先端部に取付けられたCCDのようなイメージセンサと対物レンズを含む光学装置、LEDのような照明装置、診断装置、ハサミやクリップのようなサンプル採取装置或いはこれらを組合せた先端デバイスを備えた内視鏡が提供される。 According to another aspect of the present invention, an optical device including an image sensor such as a CCD and an objective lens attached to the tip of the tube assembly of the propulsion device, an illumination device such as an LED, a diagnostic device, An endoscope provided with a sample collection device such as scissors or a clip or a tip device combining them is provided.
本発明によれば、複数のチューブを捻って接着して細長い紐状の本体を形成し、該本体を管内に配して、チューブ内を1本ずつ順番に加圧すれば、本体全体が螺旋捻転運動して、本体を管内で推進することができる。複数のチューブが少なくとも3本のチューブを具備する場合、加圧する順序を逆にすることによって螺旋捻転運動の方向も逆転し推進方向が逆転する。また体軸に沿った長さは常に変わらないので、ここに柔軟な中空管やケーブルを通せば、軟性内視鏡としても利用できる。また元来柔軟なチューブを束ねただけなので柔軟で、屈曲部も容易に通過可能である。 According to the present invention, a plurality of tubes are twisted and bonded to form an elongated string-like main body, the main body is arranged in the tube, and the inside of the tube is pressed one by one in order, whereby the entire main body is spiraled. A torsional motion can be used to propel the body within the tube. When a plurality of tubes includes at least three tubes, by reversing the order of pressurization, the direction of the spiral twisting motion is also reversed and the propulsion direction is reversed. In addition, since the length along the body axis does not always change, if a flexible hollow tube or cable is passed therethrough, it can be used as a flexible endoscope. In addition, the flexible tube is originally bundled so that it is flexible and the bent portion can be easily passed.
本発明を内視鏡の推進装置として用いる場合、従来の内視鏡、例えばダブルバルーン式の推進装置を備えた内視鏡と比較して、格段に容易に内視鏡を操作可能となる。また逆ねじ式の推進装置は直径17mmで速度1.7mm/s、ラバーアクチュエータ式の推進装置は直径12mm程度で速度は3.1mm/s、蠕動運動式の推進装置は直径15mmで17mm/sであるのに対して、本発明によれば、直径5mm程度で速度は40mm/s程度と圧倒的に小型で高速な推進装置を製造可能となる。 When the present invention is used as an endoscope propulsion device, the endoscope can be operated much more easily than a conventional endoscope, for example, an endoscope provided with a double balloon type propulsion device. The reverse screw type propulsion device has a diameter of 17 mm and a speed of 1.7 mm / s, the rubber actuator type propulsion device has a diameter of about 12 mm and the speed is 3.1 mm / s, and the peristaltic type propulsion device has a diameter of 15 mm and a speed of 17 mm / s. On the other hand, according to the present invention, it is possible to manufacture an overwhelmingly small and high-speed propulsion device having a diameter of about 5 mm and a speed of about 40 mm / s.
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図1において、本発明の好ましい実施形態による内視鏡10は、中心チャンネル16の周囲に複数の本実施形態では、第1、第2、第3チューブ14a、14b、14cを互いに螺旋状に巻き付け或いは撚り合わせて形成された細長い紐状の管集成体から成る本体14と、該本体14の先端に取付けられたCCDのようなイメージセンサと対物レンズを含む光学装置、LEDのような照明装置、診断装置、ハサミやクリップのようなサンプル採取装置或いはこれらを組合せた先端デバイス12とを具備している。中心チャンネル16には、参照番号16aで示すような先端デバイス12からの光信号を伝達するための光ファイバー、先端デバイス12へ電力を供給するためのケーブル、先端デバイス12を操作するためのワイヤー等を通すことができる。こうして、先端デバイス12を、その制御装置、処理装置、表示装置17等に接続可能となる。第1、第2、第3チューブ14a、14b、14cは柔軟な材料、例えばシリコーン樹脂やシリコーンゴムから形成されている。本体14は、第1、第2、第3チューブ14a、14b、14cを互いに螺旋状に巻き付け或いは撚りあわせた後に、その表面をシリコーンゴムを塗布、被覆して第1、第2、第3チューブ14a、14b、14cを互いに接着して形成することができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, an
第1、第2、第3のチューブ14a、14b、14cは、夫々第1空圧供給管路20a、第2空圧供給管路20b、第3空圧供給管路20cを介して空圧源20に接続されている。第1、第2、第3空圧供給管路20a、20b、20cには、制御装置28によって制御される夫々第1、第2、第3制御弁24a、24b、24cが配設されている。第1、第2、第3制御弁24a、24b、24cは例えば2位置3ポートのソレノイド弁とすることができ、制御装置28によって各々のソレノイドを付勢、消勢することによって、第1、第2、第3のチューブ14a、14b、14cを独立に空圧源20に連通させたり大気に開放することができる。空圧源20は、コンプレッサーや病院内のサービスエアとすることができる。制御装置28は、第1、第2、第3制御弁24a、24b、24cのソレノイドへ電位を供給する電源、電位を供すべきソレノイドを切り換えるためのリレー、切換のタイミングをとるためのタイマー、全体を制御するためのマイクロコンピューター等を含むことができる。
The first, second, and
本体14の3本のチューブのうち1本のチューブ、例えば第1チューブ14a内に圧力を印加すると、図2に示すように、本体14は全体が螺旋状に変形して螺旋体14′となる。以下、この螺旋体14′の中心を螺旋体中心軸Ah、第1、第2、第3のチューブ14a、14b、14cの中心を体軸Abと定義する。本体14を管内で図3に示すように螺旋体14′変形させると、加圧されたチューブ、図3では第1チューブ14aが、螺旋体中心軸Ah沿いにすべての箇所で管18の内壁に密着した形態となる。
When pressure is applied to one of the three tubes of the
図3では第1チューブ14aが加圧された状態であり、この状態から第1チューブ14aを減圧すると共に第2チューブ14bを加圧すると、第2チューブ14bが従前の第1チューブ14aの位置に移動する。すなわち、本体14が体軸Abを中心として反時計回りに回転する。そして第2チューブ14bが従前の第1チューブ14aの位置に移動した後、該第2チューブ14bを減圧すると共に第3チューブ14cを加圧することによって、上述の回転運動を行うことができ、第1、第2、第3のチューブ14a、14b、14c間でこのような加圧、減圧を順次繰り返すことによって、螺旋体14′が連続的に回転運動を続けることができる。このように体軸Abを中心として螺旋体14′が回転運動を行うことを螺旋捻転運動と称する。螺旋捻転運動を管内で行うと、螺旋体14′の体軸Abは管18、例えば小腸の内壁に対して傾いているため螺旋体14′は、螺旋体14′の体軸Abに垂直な方向に転がり、螺旋体14′が、図4に示すように、螺旋軌道を描いて移動する。
In FIG. 3, the
本実施形態によれば、第1、第2、第3のチューブ14a、14b、14cの間で加圧する管を順次に変更することによって、周期運動の形態で推進力が生成される。周期的な連続運動を生成するには、構成する複数の要素を周期的に配置して、それらを順番に変更すればよい。
According to the present embodiment, propulsive force is generated in the form of periodic motion by sequentially changing the tubes to be pressurized between the first, second, and
既述の実施形態では、本体14は3本のチューブ14a〜14cを備えている。然しながら、本発明は、この形態に限定されず、4本またはそれ以上のチューブを備えていてもよい。チューブが3本以上であれば周期を決定することができ、前進と後退の二つの動作を切り替えられる。但し、本体14が2本のチューブしか備えていない場合、周期的な回転運動とはならず移動することはできない。
In the above-described embodiment, the
また、既述の実施形態では、流体圧源として空圧源20を示したが、本発明は、これに限定されず、作動流体として生理食塩水を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
更に、内視鏡10がカメラによる観察専用の内視鏡の場合、中心チャンネル16を用いることなく、電線の周囲に直接チューブを螺旋状に巻きつけるようにしてもよい。
Further, when the
10 内視鏡
12 先端デバイス
14 本体
14′ 螺旋体
14a 第1チューブ
14b 第2チューブ
14c 第3のチューブ
16 中心チャンネル
18 管
20 空圧源
20a 第1空圧供給管路
20b 第2空圧供給管路
20c 第3空圧供給管路
24a 第1制御弁
24b 第2制御弁
24c 第3制御弁
28 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該管集成体の前記少なくとも3本のチューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の端部を流体圧源に接続するようにした管内推進装置において、
(1)前記少なくとも3本のチューブのうち1本のチューブに前記流体圧源から圧力を印加し、
(2)該チューブを減圧すると共に他の1本のチューブを加圧し、
(3)上記(1)(2)の工程を最初のチューブに戻るまで重複することなく全てのチューブについて順次に行い、
(4)上記(1)〜(3)の工程を繰り返すことによって前記管集成体全体が螺旋状に変形し、該螺旋状に変化した管集成体が前記少なくとも3本のチューブの中心である体軸周りに回転運動し、該螺旋状に変形した管集成体の加圧されたチューブが管内において該管の内壁に密着しつつ該管集成体全体が螺旋軌道を描きながら前記管の軸方向に移動するようにした管内推進装置。 A tube assembly formed by sealing at least three tubes that are flexible and capable of expanding and contracting by applying pressure to each other in a spiral manner and sealing one end of each tube;
An in-pipe propulsion device configured to connect an end opposite to the sealed end of each of the at least three tubes of the tube assembly to a fluid pressure source;
(1) applying pressure from the fluid pressure source to one of the at least three tubes;
(2) Depressurize the tube and pressurize the other tube,
(3) Repeat steps (1) and (2) above for all tubes in order without duplication until returning to the first tube,
(4) By repeating the steps (1) to (3), the entire tube assembly is deformed in a spiral shape, and the tube assembly that has changed in the spiral shape is the center of the at least three tubes. The pressurized tube of the tube assembly that has been rotated about its axis and is deformed into a spiral shape is in close contact with the inner wall of the tube in the tube, and the entire tube assembly forms a spiral trajectory in the axial direction of the tube. In-pipe propulsion device designed to move.
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