JP6205304B2 - 導入装置 - Google Patents
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Description
なお、電動湾曲機構は、主に、湾曲ワイヤーが接続された例えばスプロケットと、スプロケットを回動させるモーターと、を備えて構成されている。
パワーアシスト機構は、湾曲ワイヤーの牽引操作力量の低減を図って回転操作装置を操作する操作者の負担を軽減する電動の機能部である。パワーアシスト機構は、主に、湾曲ワイヤーが遊嵌状態で巻回配置されるプーリーと、プーリーを常時回転させるモーターと、を備えて構成される。
図1−図9を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
図1に示すように本実施形態の導入装置である内視鏡装置100は、内視鏡1と、内視鏡外部装置である光源装置11、表示用プロセッサ12、モニター13及び制御装置15を具備して主要部が構成されている。符号14は、接続ケーブルであり、光源装置11と制御装置15とを電気的に接続する。
なお、図面を簡略化するため、図2において湾曲部2bについては上下湾曲機能を電動で駆動する電動湾曲機構についてその構成を説明して、左右湾曲機能を電動で駆動する電動湾曲機構については説明を省略する。
モーター23は、湾曲部2bを湾曲動作させるための回転駆動力を発生する。モーター23は、制御装置15から出力される制御信号及び電力に基づいて駆動される。
出力側ケース体110には、モーター固定孔112、回転防止凹部113、及び脱落防止部材取付孔114が設けられている。
なお、凸部117の先端頂部には、ピン部材140を開口部116mと駆動力伝達部116aの先端側との間の斜面119fにスムーズに導くための曲面rが設けられている。開口部116mに曲面rを設けたことによって、開口部116mの最先端開口が拡径される。この結果、ピン部材140は、開口部116m、斜面119fを介してよりスムーズに駆動力伝達部116aに導かれる。
入力側ケース体120は、剛性を有する例えば金属製で凸字形状であり、ケース本体124と、連結凸部121とを備えて構成されている。連結凸部121は、ケース本体124の一面から突出して形成されている。連結凸部121は、回り止め突起122及び周溝123を備えている。回り止め突起122は、連結凸部121に対して一体、又は別体で構成される。
第1軸孔133近傍には、第1回転入力軸131を回動自在に保持する、第1軸受135が設けられている。一対の第2軸孔134の近傍には、第2回転入力軸132を回動自在に保持する、第2軸受136がそれぞれ設けられている。
駆動シャフト30の一端部は、凹部132h内に配置され、半田、接着、或いは、ネジ止めによって第2回転入力軸132に一体的に固定されて回転入力ユニットを構成している。
図2に示すように駆動シャフト30のプーリー7側に位置する他端にはプーリー用傘歯車141が固設され、保護チューブ33の他端部は操作部3に設けられるチューブ固定部142に対して予め定めた位置関係で固定されている。そして、駆動シャフト30の基端は、保護チューブ33の基端より突出している。
ポテンショメータ40と、ノブ軸用ポテンショメータ42とが設けられている。
ノブ軸用ポテンショメータ42は、上下湾曲操作指示ノブ3UDのノブ軸3UDaの回動量を検出する。符号43は、第2ケーブルであり、ノブ軸用ポテンショメータ42から延出している。ノブ軸用ポテンショメータ42で検出した検出値は、第2ケーブル43、第3電気接点5b、第1電気接点27a、第2信号線26bを介して制御装置15に入力される構成である。
この場合、第2信号線26bは、光源装置11を介して、若しくは光源装置11と表示用プロセッサ12を介して制御装置15まで延設される。この構成によれば、ノブ軸用ポテンショメータ42で検出した検出値は、光源装置11を介して、若しくは光源装置11及び表示用プロセッサ12を介して制御装置15に入力される。
プーリー7は、第1平歯車9と共に回動自在である。第2平歯車36は、受け歯車35と共に回動自在である。第2平歯車36は、操作部3内に設けられ、第1平歯車9に噛合している。受け歯車35には駆動シャフト30のプーリー用傘歯車141が噛合している。
この装着状態において、筒状部材111の駆動力伝達部116a内にピン部材140が係入配置されて、モーター23の回転駆動力をプーリー7に伝達可能な状態になる。
つまり、第1傘歯車137、第2傘歯車138、第1回転入力軸131、及び第2回転入力軸132は、モーター23の回転駆動力を駆動シャフト30に伝達する伝達部である。そして、内視鏡1に設けられた上下湾曲機能部及び左右湾曲機能部は、駆動シャフト30の回転力により駆動する。
この場合、第3信号線26cは、光源装置11を介して、若しくは光源装置11と表示用プロセッサ12を介して制御装置15まで延設される。この構成によれば、プーリー用ポテンショメータ40で検出した検出値は、光源装置11を介して、若しくは光源装置11及び表示用プロセッサ12を介して制御装置15に入力される。
また、案内部119の斜面119fの傾斜角度の違いによって、ピン部材140を駆動力伝達部116a内に収容する力である出力用連結部101と入力用連結部102とを連結する際の力、すなわち、第1接続部21と駆動ケーブル接続部5sとを装着する装着力量の大きさが変化する。
N=Fsinθ …(1) と表せる。
そして、水平反力Nhは、Nh=Ncosθであり、(1)を代入することにより、
Nh=Fsinθ*cosθ …(2) となる。
Nd=Fsinθ* sinθとなる。… (3)
ピン部材140が案内部119に当接した後、ピン部材140を案内部119に沿って回転させるためのトルクTは、T=Nh*rで表される。rは、軸中心131aから当接点までの距離である。
ピン部材140が案内部119の斜面119fに当接した後、ピン部材140を駆動力伝達部116a内に収納配置させるために必要な駆動シャフト30の変形量をαとする。…(4)
駆動シャフト30を変形量α分だけ変形させたときの反力をTN1とする。
本実施形態において、駆動シャフト30は、装着力量Fのときの変形量αとなるように設定されている。
したがって、Nh≧TN1の関係は、Fsinθ*cosθ≧TN1 となる。…(5)
そして、(5)の式は、F≧TN1/sinθ*cosθ と表せる。…(6)
したがって、式(6)を満たすTN1、θとすることによって、装着力量Fsを規定値
以下、すなわち、予め定めた力量F以下にすることができる。
言い換えれば、駆動力伝達性能と、装着力量Fs(=F)のときの変形量αと、を考慮した上で、駆動シャフト30を選択するとともに、傾斜角度θを設定している。
上ワイヤー8uの中途部は、プーリー57の外周に遊嵌配置された縮径可能なCリング形状部であるCリング51に巻回されるとともに、ガイドローラー55に配置されている。
Cリング51は、ジョイスティック53の傾倒操作に伴って、上ワイヤー8uが牽引されることによって縮径されるように構成されている。Cリング51の内周面とプーリー57の外周面との間隔は、Cリング51が縮径されるにしたがって狭まっていく。
プーリー57と共にCリング51が回転されることによって上ワイヤー8uに回転力が伝達されて該ワイヤー8uが牽引される。プーリー57の回転力は、Cリング51から上ワイヤー8uに牽引補助力として伝達される。
なお、Cリング51は、プーリー57の外周に接触後、プーリー57と一体的に回転するのでは無く、プーリー57の外周を滑りながらプーリー57と同じ方向に回転される。
プーリー57は、第1平歯車59と共に一方向である矢印Yp方向に回転自在である。
第2平歯車36は、受け歯車35と共に一方向である矢印Yp方向とは逆方向に回転自在である。
第2平歯車36は、操作部3内に設けられ、第1平歯車59に噛合している。受け歯車35には駆動シャフト30のプーリー用傘歯車141が噛合している。
図12は第3実施形態の内視鏡装置を説明する図、図13は挿入部と、挿入部に設けられた挿入補助機構とを説明する図、図14は挿入部に設けられた挿入補助機構と、挿入補助機構を電動で回転動作させる電動駆動機構部との関係を説明する図、図15は図14のY15−Y15線断面図である。なお、上述した実施形態と同部材には同符号を付して説明を省略する。
符号80は、挿入補助機構操作スイッチ(以下、外部スイッチと記載する)である。外部スイッチ80は、フットスイッチ接続部81、フットスイッチケーブル82、フットスイッチ部83を備えて構成されている。フットスイッチ接続部81は、制御装置15のフットスイッチ接続口15rに着脱自在である。
挿入部2Bは、先端側から順に先端部2a、湾曲部2b、受動湾曲部2d、可撓管部2cを備えて構成されている。受動湾曲部2dは、湾曲部2bが湾曲ワイヤーの牽引弛緩によって湾曲動作されるのに対し、外力を受けることによって受動的に湾曲する。
本実施形態の可撓管部2cは、先端側に位置する第1の可撓管2caと、該第1の可撓管2caの基端に接続された第2の可撓管2cbとで構成されている。
挿入補助機構部70は、チューブ本体71と、螺旋形状部72とを備えて構成されている。螺旋形状部72は、チューブ本体71の外周面から突出する凸部であって、螺旋状に設けられている。螺旋形状部72を構成する凸部は、チューブ本体71の外周面から該チューブ本体71の径方向外側に向かって予め定めた量、突出している。また、螺旋形状部72は、軸2Baに対する角度αが、例えば45°より大きくなる角度により螺旋状に巻回されている。そして、挿入補助機構部70は、回動に伴い螺旋形状部72が体腔壁に接触することによってネジ作用により挿入部2に推進力を付与するものである。
なお、時計回りに回転させることによって第2の推進力を得られ、反時計回りに回転させることによって第1の推進力を得られる構成であってもよい。
図14に示す電動駆動機構部は、挿入補助機構部70であって、モーター23と、駆動シャフト30と、チューブ本体回転部76と、を備えて主に構成されている。
本実施形態においてチューブ本体回転部76は、駆動対象であって挿入部2B内に設けられ、駆動力受け部である伝達ギア75に噛合する構成になっている。本実施形態において、伝達ギア75は、駆動シャフト30の他端部に一体に固設されている。
伝達ギア75は、駆動シャフト30と共に回動自在である。また、チューブ本体71は、チューブ本体回転部76と共に回動自在である。
15に示すように伝達ギア75が図中矢印Y15方向に回転される。一方、挿入補助機構部70は、矢印Y15とは逆方向に回転される。この結果、挿入補助機構部70は、挿入部2Bを前進させる第1の推進力を発生する。
3、3A、3B…操作部 3RL…左右湾曲操作指示ノブ
3UD…上下湾曲操作指示ノブ 3UDa…ノブ軸 3a…上下湾曲ノブ
3b…左右湾曲ノブ 4…ユニバーサルコード 5…接続コネクタ 5b…第3電気接点5c…第4電気接点 5s…駆動ケーブル接続部 7…プーリー 8d…下ワイヤー
8u…湾曲ワイヤー 9…第1平歯車 11…光源装置 11s…コネクタ接続部
12…表示用プロセッサ 13…モニター 14…接続ケーブル 15…制御装置
15r…フットスイッチ接続口15s…装置接続口 20…駆動ケーブル
21…第1接続部 22…第2接続部 23…モーター 23a…モーター軸
25…モーター用エンコーダー 26a…第1信号線 26b…第2信号線
26c…第3信号線 27a…第1電気接点 27b…第2電気接点
30…駆動シャフト 33…保護チューブ 35…受け歯車 36…第2平歯車
40…プーリー用ポテンショメータ 41…第3ケーブル
42…ノブ軸用ポテンショメータ 43…第2ケーブル 51…Cリング
53…ジョイスティック 53c…回転中心 54…吊り枠 54d…下用端部
54u…上用端部 55…ガイドローラー 57…プーリー 59…第1平歯車
70…挿入補助機構部 71…チューブ本体 72…螺旋形状部 75…伝達ギア
76…チューブ本体回転部 76g…ギア部 80…外部スイッチ
81…フットスイッチ接続部 82…フットスイッチケーブル 83…フットスイッチ部100、100A、100B…内視鏡装置 101…出力用連結部
102…入力用連結部 110…出力側ケース体 111…筒状部材
112…モーター固定孔 113…回転防止凹部 114…脱落防止部材取付孔
115…ボールプランジャ 115b…ボール 115s…スプリング 116…凹部
116a…駆動力伝達部 116b…中心軸線 116m…開口部
117…凸部 118…櫛部 119…案内部 119f…斜面
120…入力側ケース体 121…連結凸部 122…突起
123…周溝 123h…貫通孔 124…ケース本体 130…駆動力伝達部
131…第1回転入力軸 131a…軸中心 132…第2回転入力軸 132h…凹部133…第1軸孔 134…第2軸孔 135…第1軸受 136…第2軸受
137…第1傘歯車 138…第2傘歯車 139…チューブ固定口金
139h…貫通孔 140…ピン部材 140a…中心軸 140b…装着方向線
141…プーリー用傘歯車 142…チューブ固定部 151…第1接続管
152…第2接続管 153…第3接続管
Claims (6)
- 回転駆動力を発生する駆動部と、
前記駆動部と連結し、前記駆動部の回転駆動力を伝達する出力軸と、
前記出力軸に接続された第1係合部材と、
内視鏡と、
前記内視鏡に設けられたトルクワイヤと、
前記内視鏡に設けられ、前記トルクワイヤの回転力により駆動する機能部と、
前記内視鏡に設けられ、前記第1係合部材と係合することで前記駆動部の回転駆動力を受けて前記トルクワイヤに回転駆動力を伝達するために所定の軸回りに回動可能な第2係合部材と、
前記第1係合部材に設けられ、前記第2係合部材が入り込むことで前記第1係合部材の回転駆動力を前記第2係合部材に伝達するための駆動力伝達部と、
前記第1係合部材に設けられ、前記第2係合部材が入り込むための前記駆動力伝達部の幅に対して広く形成された開口部と、
前記第1係合部材に設けられ、前記開口部と前記駆動力伝達部との間に形成され、前記第2係合部材を前記所定の軸回りに回転させながら前記駆動力伝達部に案内するための斜面を備えた案内部と、
を有し、
前記案内部の斜面の傾斜角度は、前記第2係合部材を前記第1係合部材に係合する際に必要な装着力量が予め決めた所定の力量以下となるように設定され、
前記トルクワイヤは、前記所定の力量以下で前記第2係合部材が前記斜面に沿って前記駆動力伝達部まで移動可能にする捩れ特性を有することを特徴とする導入装置。 - 前記第1係合部材は、円周外壁に沿って複数の凹部と凸部とを交互に配列して構成される櫛部を備え、
前記駆動力伝達部は、前記第1係合部材の互いに隣設する凸部の間に設けられ、幅寸法が前記第2係合部材の直径寸法より予め定めた寸法大きく、底面から前記駆動力伝達部の開口までの深さ寸法が少なくとも前記第2係合部材の半径よりも大きく設定され、
前記案内部は、前記第1係合部材の互いに隣設する凸部の対向する面に設けられ、先端から前記駆動力伝達部の溝開口に至る前記斜面を形成して該凸部を先細形状に設定することを特徴とする請求項1に記載の導入装置。 - 前記第2係合部材と前記トルクワイヤとは伝達部を介して回転可能に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の導入装置。
- 前記機能部は、前記内視鏡の挿入部に設けられた湾曲部を湾曲動作させる電動湾曲機能部であって、
前記電動湾曲機能部は、
前記トルクワイヤの回転駆動力が伝達されて回転する駆動力受け部を設けたプーリーと、
先端が前記湾曲部の予め定めた位置に固設され、基端が前記プーリーに固設された複数の湾曲ワイヤーと、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の導入装置。 - 前記機能部は、前記内視鏡の操作部に設けられた操作指示部材の操作力量を軽減する電動駆動機構であって、
前記電動駆動機構は、
前記トルクワイヤの回転駆動力が伝達されて回転する駆動力受け部を設けたプーリーと、
先端が湾曲部の予め定めた位置に固設され、基端が前記操作指示部材の端部に一体固定された吊り枠の予め定めた位置に固設され、前記基端と前記先端との間の中途部が前記プーリーの外周に遊嵌配置された縮径可能なCリング形状部に巻回される複数の湾曲ワイヤーと、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の導入装置。 - 前記機能部は、前記内視鏡の挿入部の先端側の外周に設けられ、該挿入部の被検体内における挿入性及び抜去性を向上させる挿入補助機構部であって、
前記挿入補助機構部は、
前記トルクワイヤの駆動力が伝達されて回転する伝達ギアと、
前記伝達ギアに噛合するギア部を備えたチューブ本体回転部と、
前記チューブ本体回転部の外周面に一体に固定され、該チューブ本体回転部と共に回動自在である前記挿入部の外周に配置されたチューブ本体と、
前記チューブ本体の外周面から突出する螺旋状に設けられた螺旋形状部と、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の導入装置。
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