JP5945654B1 - 挿入装置 - Google Patents

Abstract

挿入装置は、挿入部１０と、螺旋状に延設される螺旋フィン部１８を備え、挿入部１０の外周方向側に挿入部１０に対して長手軸周り方向に回転可能に設けられるパワースパイラルチューブ１７と、パワースパイラルチューブ１７を回転させる駆動力を発生する第１モータ２３と、挿入部１０の基端側に設けられた操作部１１と、操作部１１に回動自在に保持された挿入部１０を回転させる駆動力を発生する第２モータ２７と、第１モータ２３を駆動させる電流値を算出する第１モータ駆動回路３３と、算出結果からパワースパイラルチューブ１７に加わるトルクを算出するトルク検知回路３４と、算出結果に応じて第２モータ２７を回転させる電流を供給するように制御する第２モータ駆動回路３５とを有する。

Description

本発明は、挿入装置に関し、特に、挿入部にパワースパイラルチューブを備えた挿入装置に関するものである。

従来、被検体の内部の被写体を撮像する内視鏡、及び、内視鏡により撮像された被写体の観察画像を生成するビデオプロセッサ等を具備する内視鏡システムが、医療分野及び工業分野等において広く用いられている。

このような内視鏡として、例えば特開２００８−２７２３０２号公報には、パワースパイラルチューブを備える回転ユニットが長手軸を中心として回転可能に装着される挿入部を備えるパワースパイラル内視鏡が開示されている。

従来のパワースパイラル内視鏡では、体内に挿入中にパワースパイラルチューブが受けているトルクを外部表示ユニットに設けられたＬＥＤの点灯する個数により表示していた。より具体的には、パワースパイラルチューブが受けるトルクが大きくなるに従い、ＬＥＤの点灯する個数を増加させることで、操作者にパワースパイラルチューブが受けているトルクを認識させるようにしていた。

しかしながら、従来の外部表示ユニットのように、ＬＥＤの点灯個数によりトルクを表示するだけでは、操作者は、実際にパワースパイラルチューブが受けているトルクを実感することができなかった。

パワースパイラルチューブが受けるトルクは、内視鏡の挿入部を介して操作部を把持している操作者に伝達されるが、伝達されたトルクは、実際にパワースパイラルチューブが受けているトルクとは必ずしも一致していない。

そのため、操作者は、パワースパイラルチューブが受けているトルクを直感的に実感することができないため、パワースパイラルチューブの操作を慎重に行う必要があり、操作性が悪くなるという問題があった。

そこで、本発明は、パワースパイラルチューブが受けているトルクを操作者が直感的に実感することができる挿入装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の挿入装置は、基端方向から先端方向に向かって長手軸に沿って延設される挿入部と、前記長手軸に沿って螺旋状に延設される螺旋フィン部を備え、前記挿入部の外周方向側に前記挿入部に対して長手軸周り方向に回転可能に設けられる回転ユニットと、駆動されることにより、前記回転ユニットを回転させる駆動力を発生する第１のアクチュエータと、前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、前記操作部に回動自在に保持された前記挿入部を回転させる駆動力を発生する第２のアクチュエータと、前記回転ユニットに加わるトルクを算出し、前記第１のアクチュエータに加わるトルクに応じて前記第２のアクチュエータを駆動するように制御する制御部と、を有する。

一実施形態に係る挿入装置の全体構成を示す図である。 内視鏡の詳細な構成を説明するための図である。 図２に示すＡ部の構成を説明するための断面図である。 パワースパイラルコントローラの回路構成を説明するための図である。 挿入装置の動作について説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

まず、図１〜図４を用いて一実施形態の挿入装置の構成について説明する。図１は、一実施形態に係る挿入装置の全体構成を示す図であり、図２は、内視鏡の詳細な構成を説明するための図であり、図３は、図２に示すＡ部の構成を説明するための断面図であり、図４は、パワースパイラルコントローラの回路構成を説明するための図である。

図１に示すように、挿入装置である内視鏡システム１は、パワースパイラル内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、パワースパイラルコントローラ３と、光源装置４と、ビデオプロセッサ５と、外部表示ユニット６と、フットスイッチ７と、モニタ８とを有して構成されている。

パワースパイラルコントローラ３は、それぞれケーブル９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄを介して、光源装置４、ビデオプロセッサ５、外部表示ユニット６及びフットスイッチ７に接続されている。また、ビデオプロセッサ５は、ケーブル９ｅを介してモニタ８に接続されている。

内視鏡２は、体腔内に挿入される挿入部１０と、挿入部１０の基端側に設けられた操作部１１と、操作部１１の一側面から延設された電気ケーブルであるユニバーサルコード１２と、ユニバーサルコード１２の延出端に配設されたコネクタ部１３とを備えて構成されている。このコネクタ部１３は、光源装置４に接続される。光源装置４からの照明光は、内視鏡２内に挿通されている図示しない照明用のライトガイドにより挿入部１０の先端まで導光され、被写体を照明する。

挿入部１０は、基端方向から先端方向に向かって長手軸に沿って延設されており、先端側から順に、先端部１４、湾曲部１５及び可撓管部１６が連設されて構成されている。先端部１４の内部には、被写体を撮像する図示しない撮像素子が設けられている。この撮像素子は、光源装置４からの照明光により照明された被写体を撮像し、撮像信号を出力する。撮像素子から出力された撮像信号は、光源装置４、ケーブル９ａ、パワースパイラルコントローラ３、及び、ケーブル９ｂを介してビデオプロセッサ５に入力される。

ビデオプロセッサ５は、入力された撮像信号に対して所定の画像処理を施して得られた画像信号を、ケーブル９ｅを介してモニタ８に出力する。これにより、モニタ８に内視鏡２で撮像された内視鏡画像が表示される。

操作部１１には、湾曲部１５を湾曲させるための湾曲操作ノブ、及び、内視鏡２の各種操作（送気、送水等）を行うための操作ボタン等が設けられている。

また、挿入部１０の所定の位置には、パワースパイラルチューブ１７が取り付け可能となっている。より具体的には、パワースパイラルチューブ１７は、図２に示すローテーター２１に取り付けられる。パワースパイラルチューブ１７が取り付けられる所定の位置は、例えば、湾曲部１５であるが、先端部１４または可撓管部１６であってもよい。

パワースパイラルチューブ１７は、挿入方向の軸周りに回動可能となるように構成されている。このパワースパイラルチューブ１７は、図２に示すように、外周面に螺旋フィン部１８が設けられている。そして、このパワースパイラルチューブ１７が回動すると、外周面の螺旋フィン部１８が被検体の体腔内壁と接触して推力が発生し、パワースパイラルチューブ１７自体が挿入方向または挿入方向とは逆方向へ進行しようとする。このように、パワースパイラルチューブ１７は、長手軸に沿って螺旋状に延設される螺旋フィン部１８を備え、挿入部１０の外周方向側に挿入部１０に対して長手軸周り方向に回転可能に設けられる回転ユニットを構成する。

パワースパイラルコントローラ３は、回転操作部を構成するフットスイッチ７からの操作信号に応じて、パワースパイラルチューブ１７の駆動を制御する。例えば、フットスイッチ７のF（Forward）ペダル７ａが医師等の操作者によって押下されると、パワースパイラルコントローラ３の制御によりパワースパイラルチューブ１７が所定の方向に回転し、パワースパイラルチューブ１７自体が挿入方向へ進行する。

一方、フットスイッチ７のB（Backward）ペダル７ｂが操作者によって押下されると、パワースパイラルコントローラ３の制御によりパワースパイラルチューブ１７が所定の方向とは逆方向に回転し、パワースパイラルチューブ１７自体が挿入方向とは逆方向へ進行する。

また、パワースパイラルコントローラ３は、フットスイッチ７の操作に応じて、外部表示ユニット６にトルクのレベルを表示するように、ケーブル９ｃを介して制御信号を外部表示ユニット６に出力する。外部表示ユニット６には、複数のＬＥＤ６ａが設けられており、パワースパイラルコントローラ３からの制御信号に応じて、トルクのレベルをＬＥＤ６ａの点灯個数によりメーター表示する。

具体的には、外部表示ユニット６は、フットスイッチ７が押下されていない場合、中央のＬＥＤ６ａのみを点灯する。そして、外部表示ユニット６は、フットスイッチ７のFペダル７ａが押下されている場合、図２に示す第１モータ２３へ流れている電流量に応じて、ＬＥＤ６ａの点灯が中央から右側に増加する。一方、外部表示ユニット６は、フットスイッチ７のBペダル７ｂが押下されている場合、図２に示す第１モータ２３へ流れる電流量に応じて、ＬＥＤ６ａの点灯が中央から左側へ増加する。

図２に示すように、挿入部１０には、パワースパイラルチューブ１７に推力を発生させるローテーター２１が所定の位置に設けられている。このローテーター２１には、パワースパイラルチューブ１７が係合される。

内視鏡２の挿入部１０及び操作部１１内には、ドライブシャフト２２が挿通されており、ドライブシャフト２２の先端部（挿入部１０側）には、ローテーター２１が係合されている。

また、操作部１１内にドライブシャフト２２を回動させるための第１のモータ２３と、第１モータ２３のギア２４とが配設されている。ドライブシャフト２２の基端部（操作部１１側）には、第１モータ２３のギア２４が係合され、第１モータ２３の回転駆動力がドライブシャフト２２に伝達される。この回転駆動力がローテーター２１を介してパワースパイラルチューブ１７に伝達され、パワースパイラルチューブ１７が回転駆動する。

本実施形態では、パワースパイラルチューブ１７が回転駆動した際のトルクに応じた回転が、挿入部１０にかかり、挿入部１０が回転する。より具体的には、ローテーター２１から操作部１１にかけての挿入部１０（図２の符号１０ａ）が回転するように構成されている。以下の説明では、ローテーター２１から操作部１１にかけての挿入部１０を表す場合、挿入部１０ａと表記する。

図３に示すように、操作部１１内には、軸受け２５と、ギア２６と、第２モータ２７と、ギア２８とが配設されている。挿入部１０ａは、操作部１１内に設けられた軸受け部である軸受け２５により、操作部１１に対して回動自在に保持されている。軸受け２５の端面には、ギア部材であるギア２６が配設されている。ギア２６は、第２モータ２７で発生した駆動力を軸受け２５に伝達する。そして、ギア２６には、挿入部１０ａの回転用の第２のモータ２７の挿入部駆動用ギア部材であるギア２８が係合している。

図４に示すように、パワースパイラルコントローラ３は、各回路に電源を供給するための電源３１と、制御回路３２とを備えて構成されている。制御回路３２は、第１モータ駆動回路３３と、トルク検知回路３４と、第２モータ駆動回路３５とを備えて構成されている。

第１モータ駆動回路３３には、フットスイッチ７からの操作信号が入力される。駆動電流算出部を構成する第１モータ駆動回路３３は、この操作信号に応じて、第１モータ２３を駆動するための電流値（駆動信号）を算出する。この電流値は、ケーブル９ａ、光源装置４、コネクタ部１３、及び、ユニバーサルコード１２を介して、内視鏡２の操作部１１内に設けられた第１モータ２３に供給される。

第１モータ２３は、この電流値に応じた回転駆動力をギア２４を介して、ドライブシャフト２２に伝達する。ドライブシャフト２２に伝達された回転駆動力は、ローテーター２１を介してパワースパイラルチューブ１７に伝達される。これにより、パワースパイラルチューブ１７は、回転駆動する。このように、第１モータ２３は、駆動信号により駆動され、パワースパイラルチューブ１７を回転させる駆動力発生する回転ユニット駆動部材を構成する。

パワースパイラルチューブ１７が回転駆動し、パワースパイラルチューブ１７にトルクがかかると、ローテーター２１及びドライブシャフト２２を介し第１モータ２３の負荷が増える。その結果、回転を維持するために、第１モータ駆動回路３３において、第１モータ２３に加える電流値が増加する。

トルク算出部を構成するトルク検知回路３４は、第１モータ駆動回路３３に接続されており、第１モータ２３に供給されている電流値に基づいて、パワースパイラルチューブ１７に加わっているトルクを算出する。トルク検知回路３４は、算出したトルクを第２モータ駆動回路２５に出力する。また、トルク検知回路３４は、検出した電流値に基づく制御信号を外部表示ユニット６に出力し、ＬＥＤ６ａの点灯個数を制御する。

制御部を構成する第２モータ駆動回路３５は、算出されたトルクに応じた回転（捻り）を挿入部１０ａに与えるための電流値を算出し、算出した電流値を挿入部１０ａを回転させるための第２モータ２７に供給する。

第２モータ２７は、第２モータ駆動回路３５からの電流値（駆動信号）に応じて回転駆動する。このように、第２モータ２７は、操作部１１に回動自在に保持された挿入部１０ａを回転させる駆動力を発生する挿入部駆動部材を構成する。

第２モータ２７の回転駆動力は、ギア２８、ギア２６、及び、軸受け２５を介して挿入部１０ａに伝達される。これにより、パワースパイラルチューブ１７がトルクを受けると、その力に応じた回転（捻り）が挿入部１０ａにかかり、操作者はパワースパイラルチューブ１７が受けているトルクを直感的に実感することができる。

次に、このように構成された挿入装置の動作について説明する。

図５は、挿入装置の動作について説明するためのフローチャートである。

まず、パワースパイラルコントローラ３の電源がＯＮされる（ステップＳ１）。次に、フットスイッチ７がＯＮされる（ステップＳ２）。フットスイッチ７がＯＮされると、その押下量に応じた操作信号がパワースパイラルコントローラ３の第１モータ駆動回路３３に入力される。

第１モータ駆動回路３３は、その操作信号に応じた電流値（駆動信号）を生成し、第１モータ２３に供給し、ドライブシャフト２２用の第１モータ２３を駆動する（ステップＳ３）。次に、トルク検知回路３４は、第１モータ２３に供給されている電流値を検出し、パワースパイラルチューブ１７が受けるトルクを算出する（ステップＳ４）。

ステップＳ２において、フットスイッチ７がＯＮされ、ステップＳ４において、パワースパイラルチューブ１７が受けるトルクが算出されると、トルク検知回路３４は、検出した算出したトルクを第２モータ駆動回路３５に設定する（ステップＳ５）。第２モータ駆動回路３５は、算出されたトルクに応じた回転（捻り）を挿入部１０ａに与えるための電流値を算出し、挿入部１０ａ用の第２モータ２７に供給し、挿入部１０ａ用の第２モータ２７を駆動する（ステップＳ６）。これにより、パワースパイラルチューブ１７がトルクを受けると、その力に応じた回転（捻り）が挿入部１０ａにかかるようになる。

また、ステップＳ４において、パワースパイラルチューブ１７が受けるトルクが算出されると、トルク検知回路３４は、算出したトルクに応じて、外部表示ユニット６のＬＥＤ６ａの点灯個数を制御する（ステップＳ７）。

また、ステップＳ４において、パワースパイラルチューブ１７が受けるトルクが算出されると、トルク検知回路３４により、算出されたトルクが上限値以上か否かが判定される（ステップＳ８）。トルクが上限値以上と判定された場合、ＹＥＳとなり、第１モータ駆動回路３３により、第１モータ２３の駆動が停止される（ステップＳ９）。第１モータ２３の駆動が停止されると、操作者により、フットスイッチ７がＯＦＦされ（ステップＳ１０）、再度、フットスイッチ７がＯＮされると（ステップＳ１１）、ステップＳ４に戻り、同様の処理を繰り返す。

一方、トルクが上限値より小さいと判定された場合、ＮＯとなり、操作者により、フットスイッチ７がＯＦＦされると（ステップＳ１２）、第１モータ駆動回路３３により、第１モータ２３の駆動が停止される（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ２に戻り、同様の処理を繰り返す。

以上のように、内視鏡システム１は、パワースパイラルチューブ１７が受けているトルクをトルク検知回路３４により算出し、第２モータ駆動回路３５により、そのトルクに応じた電流値で第２モータ２７を駆動することにより、パワースパイラルチューブ１７が受けているトルクに応じた回転を挿入部１０ａに与えるようにしている。

操作者は、例えば、右手で内視鏡２の操作部１１を持ち、左手で挿入部１０ａを持ちながら、体腔内に挿入部１０を挿入していく。このとき、パワースパイラルチューブ１７が受けているトルクに応じた回転が挿入部１０ａにかかるため、操作者は、挿入部１０ａを持つ左手でパワースパイラルチューブが受けているトルクを実感することができる。

よって、本実施形態の挿入装置である内視鏡システムによれば、パワースパイラルチューブが受けているトルクを操作者が直感的に実感することができる。

なお、本実施形態では、パワースパイラルチューブ１７が受けているトルクに応じて、挿入部１０ａを回転するように構成しているが、例えば、挿入部１０ａにオーバーチューブを取り付け、挿入部１０ａは回転させず、パワースパイラルチューブ１７が受けているトルクに応じて、取り付けたオーバーチューブを回転させるように構成してもよい。

また、本明細書におけるフローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本出願は、２０１４年７月１７日に日本国に出願された特願２０１４−１４７０６６号公報を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (6)

1. 基端方向から先端方向に向かって長手軸に沿って延設される挿入部と、
   前記長手軸に沿って螺旋状に延設される螺旋フィン部を備え、前記挿入部の外周方向側に前記挿入部に対して長手軸周り方向に回転可能に設けられる回転ユニットと、
   駆動されることにより、前記回転ユニットを回転させる駆動力を発生する第１のアクチュエータと、
   前記挿入部の基端側に設けられた操作部と、
   前記操作部に回動自在に保持された前記挿入部を回転させる駆動力を発生する第２のアクチュエータと、
   前記回転ユニットに加わるトルクを算出し、前記第１のアクチュエータに加わるトルクに応じて前記第２のアクチュエータを駆動するように制御する制御部と、
   を有することを特徴とする挿入装置。
2. 前記第１のアクチュエータは、駆動されることにより、前記回転ユニットを回転させる駆動力を発生する回転ユニット駆動部材であり、
   前記第２のアクチュエータは、前記操作部に回動自在に保持された前記挿入部を回転させる駆動力を発生する挿入部駆動部材であり、
   更に、前記回転ユニット駆動部材を駆動させる電流値を算出する駆動電流算出部と、
   前記駆動電流算出部の算出結果から前記回転ユニットに加わるトルクを算出するトルク算出部と、を有し、
   前記制御部は、前記トルク算出部の算出結果に応じて前記挿入部駆動部材を回転させる電流を供給するように制御することを特徴とする請求項１に記載の挿入装置。
3. 前記挿入部が回動自在に保持される前記操作部内に設けられた軸受け部と、
   前記操作部内に設けられ、挿入部駆動部材で発生した前記駆動力を前記軸受け部に伝達するギア部材と、
   前記操作部内に設けられ、かつ、前記挿入部駆動部材に接続され、前記ギア部材と係合する挿入部駆動用ギア部材と、
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載の挿入装置。
4. 前記回転ユニットを回転させるための回転操作部を更に有し、
   駆動電流算出部は、回転操作部の操作量に基づいて、前記回転ユニット駆動部材を駆動させる電流値を算出することを特徴とする請求項３に記載の挿入装置。
5. 前記トルク算出部は、算出した前記トルクが上限値以上か否かを判定し、前記トルクが上限値以上と判定した場合、前記回転ユニット駆動部材による前記駆動力の発生を停止することを特徴とする請求項３に記載の挿入装置。
6. 前記トルク算出部は、前記駆動力の発生を停止した後、前記回転操作部がＯＦＦからＯＮに操作されると、前記回転ユニットに加わるトルクを算出することを特徴とする請求項５に記載の挿入装置。

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