JP6292558B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡に関するものである。

従来、医療分野や工業分野において、患者の体内や機器および構造物の内部を撮像するための内視鏡が普及している。この種の内視鏡として、観察対象の内部に挿入される挿入部において、撮像部位からの光を対物レンズ系によって撮像素子の受光面に結像させるとともに、その結像光を電気信号に変換し、信号ケーブルを介して外部の画像処理装置等に映像信号として送信する構成が知られている。

この種の内視鏡の先端に設けられた硬性部には、撮像素子や、撮像素子の撮像面に光像を結像させるレンズ等の多数の部品が配置され、例えば、複数のレンズ等の光学素子を鏡筒内に一体的に保持させるとともに、この鏡筒や撮像素子をホルダに支持させて、ハウジング内に収容する構造となっている。最近では、硬性部を屈曲可能な挿入部と接続することで、施術者等の操作に基づいて撮像方向、即ち視野を変化させる構成が知られている。

このような内視鏡として、例えば、近接端と遠位端とを有する軸であって、一つ以上の穴を内部に有する軸と、該軸の遠位端に配置され、または、該遠位端に隣接して配置された一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、組織を照明するための一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、該軸の遠位端に配置された画像アセンブリであって、該組織の画像を生成するイメージセンサーを含む画像アセンブリと、該軸を所望の方向に曲げるように選択的に引っ張られる複数の制御ケーブルと、ばねセグメントと一緒に接合された複数のリンクを含む変形可能な関節ジョイントであって、該複数のリンクは、該複数の制御ケーブルのうちの一つ以上の引っ張りの下で曲げることが可能であり、該ばねセグメントの少なくとも一部は、該複数のリンクのそれぞれの内側表面上に定義された凹部の内部に配置されている関節ジョイントと、該関節ジョイント上の外装とを備える画像内視鏡が開示されている（特許文献１）。特許文献１によれば、関節ジョイントを湾曲させて任意の方向を撮像することが可能であり、より広範囲の画像を観察することができるとしている。

特許第４６７６４２７号公報

手術においては、内視鏡の他に鉗子や超音波メス等といった手術用機材が体腔内に挿入されるが、内視鏡と他の機材との位置関係によっては、例えば超音波メスを移動させるべき方向と内視鏡で撮像された画像の方向（天地または左右）とが一致しない場合がある。手術をより安全に執り行うためには、この「方向の不一致」を解消することが望まれる。この「方向の不一致」は、撮像方向を維持したままで撮像された画像を任意の角度に回転させることによって解消されうる。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、関節ジョイントで構成される挿入部を任意の方向に湾曲させて視野を移動させることができるものの、挿入部が湾曲した状態で、撮像方向を維持したまま画像を回転させることはできない。もっとも挿入部が直線状となっている場合は、挿入部が延在する方向を軸として内視鏡本体を回動させれば画像は回転するが、挿入部が湾曲している場合は、内視鏡本体の回動とともに視野は大きく移動してしまうことになる。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するべく案出されたものであり、その主な目的は、挿入部が湾曲した状態で、撮像方向を維持したままで撮像された画像を任意の角度に回転させることが可能な内視鏡を提供することにある。

本発明は、湾曲可能で、基端から遊端にかけて延在するとともに、その延在する方向を軸として回動可能な挿入部と、前記遊端の側に設けられた機能部材と、前記遊端の側に終端が固定された複数の制御ワイヤと、前記基端の側に設けられ、前記挿入部を湾曲させるべく前記複数の制御ワイヤの始端側を牽引する牽引部材とを備え、前記挿入部が回動するとき、前記機能部材、前記複数の制御ワイヤおよび前記牽引部材は前記挿入部とともに回動し、前記牽引部材は前記複数の制御ワイヤに対する牽引量を変化させて、前記挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持することを特徴とする内視鏡である。

本発明によれば、挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持したまま挿入部の遊端の側を回動させて、遊端の側に設けられた機能部材としての撮像ユニットで撮像された画像と他の手術用機材等との間で天地を一致させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る内視鏡の全体構成図 挿入部の構成を示す斜視図 連結部の基本構成および連結部の状態と挿入部の湾曲状態との関連を示す説明図 連結部の基本構成および連結部の状態と挿入部の湾曲状態との関連を示す説明図 連結部を構成する牽引部材およびワイヤガイドを前方からみた概略構成図 （ａ）、（ｂ）は、連結部の第１変形例を示す説明図 （ａ）、（ｂ）は、挿入部の遊端に取り付けられた硬性部の構成を示す透視図 チルト動作に供する駆動力を硬性部に伝達する構成を示す説明図 チルト動作に供する駆動力を硬性部に伝達する構成を示す説明図 （ａ）は、連結部の第２変形例を示す説明図、（ｂ）は、連結部の第３変形例を示す説明図 （ａ）は、連結部の具体構成を示す分解斜視図、（ｂ）は、牽引量を拡大する構成を示す説明図、（ｃ）は、（ｂ）の要部を示す説明図 連結部の第４変形例を示す説明図 第４変形例における挿入部の湾曲状態を示す説明図 連結部の第５変形例を示す説明図 第５変形例における内視鏡の概略構成および挿入部の湾曲状態を示す説明図

上記課題を解決するためになされた本発明は、湾曲可能で、基端から遊端にかけて延在するとともに、その延在する方向を軸として回動可能な挿入部と、前記遊端の側に設けられた機能部材と、前記遊端の側に終端が固定された複数の制御ワイヤと、前記基端の側に設けられ、前記挿入部を湾曲させるべく前記複数の制御ワイヤの始端側を牽引する牽引部材とを備え、前記挿入部が回動するとき、前記機能部材、前記複数の制御ワイヤおよび前記牽引部材は前記挿入部とともに回動し、前記牽引部材は前記複数の制御ワイヤに対する牽引量を変化させて、前記挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持するようにしたものである。

これによって、挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持したまま挿入部の遊端の側を回動させて、遊端の側に設けられた機能部材としての撮像ユニットで撮像された画像と他の手術用機材等との間で天地を一致させることが可能となる。

また、本発明は、前記基端の側に湾曲不能な直線部が設けられ、前記牽引部材は、前記直線部に連結された回動部を備え、前記回動部の外周側の互いに異なる位置には前記複数の制御ワイヤがそれぞれ接続され、前記回動部は、前記直線部の軸と直交する面に対して傾斜可能で、かつ傾斜した状態で前記直線部とともに回動するようにしたものである。

これによって、挿入部の湾曲方向および湾曲角度には何ら影響を受けない直線部を回動させることで、湾曲した挿入部の遊端の側を回動させることが可能となる。

また、本発明は、前記牽引部材を挟んで前記直線部とは反対側に設けられて、前記直線部との同軸度が維持された球体軸受を備え、前記牽引部材は、前記回動部を相対的に回動可能に支持する静止部を備え、前記静止部は、前記球体軸受によって、前記直線部の軸と直交する面に対して傾斜可能に支持されているものである。

これによって、直線部と直交する面に対する静止部の傾斜方向および傾斜角度を容易に変化させることが可能になるとともに、静止部に支持された回動部の傾斜方向および傾斜角度を変化させることが可能となる。

また、本発明は、前記静止部を前記直線部の軸と直交する面に対して傾斜させるとともに、前記静止部の傾斜方向および傾斜角度を設定する傾斜設定部を更に備え、前記傾斜設定部は、前記回動部が回動する際に、前記直線部の軸と直交する所定の方向から見たときの前記静止部の傾斜方向および傾斜角度を維持するようにしたものである。

これによって、直線部の回動とともに回動部が回動した際においても、傾斜設定部によって静止部の傾斜方向および傾斜角度が維持され、挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持することが可能となる。

また、本発明は、前記直線部の外周に前記直線部を軸回りに回動させる回転操作部を備えるものである。

これによって、直線部の外周に設けられた回転操作部の外径を直線部の外径よりも大きくすることで、より小さな力で湾曲した挿入部の遊端の側を回動させることが可能となり、操作性が改善される。

また、本発明は、前記牽引部材はベアリングで構成され、前記回動部は前記ベアリングの外輪を含み、前記静止部は前記ベアリングの内輪を含むようにしたものである。

これによって、ベアリングといった汎用部品を用いて、挿入部の湾曲方向および湾曲角度を維持したまま挿入部の遊端の側が回動する内視鏡を構成することが可能となる。

また、本発明は、前記直線部には軸方向に延在する中空部が形成され、前記直線部の外周には、前記複数の制御ワイヤを前記中空部に導くワイヤガイドが設けられ、前記ワイヤガイドによって導かれた前記複数の制御ワイヤの終端が、前記挿入部の内面に固定されているものである。

これによって、挿入部を湾曲させる牽引力を挿入部の遊端の側まで確実に伝達することが可能となる。

また、本発明は、前記複数の制御ワイヤの各々が、前記牽引部材と前記ワイヤガイドとの間に１往復以上延在しているものである。

これによって、牽引部材上に実質的に動滑車を構成して、牽引部材を傾斜させた際の制御ワイヤの牽引量を増加させ、挿入部の湾曲角度を大きくすることが可能となる。

また、本発明は、前記機能部材を、撮像素子および前記撮像素子に入射光を結像する光学レンズで構成された撮像ユニットとしたものである。

これによって、撮像ユニットで挿入部の遊端が向く方向を撮像しつつ、湾曲した挿入部の遊端の側を回動させることで、画像を回転させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明に用いる方向については、原則として各図中の方向の記載に従うものとする。ただし、筒状、棒状に構成された部材については部材が延在する方向を、また回動する部材については回転軸の方向を「軸方向」と呼称することがある。また、軸を中心として内外に向かう方向を「径方向」、軸を中心として回動する方向を「周方向」と呼称することがある。また、軸方向に直交する断面が矩形形状である部材についても、便宜上「径方向」、「周方向」と呼称することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る内視鏡１の全体構成図である。図１に示すように、内視鏡１は、主に把持部２と、連結部３と、連結部３を介して把持部２と連結された直線パイプ状で湾曲不能な直線部４と、湾曲可能に構成された挿入部５と、機能部材の一例としての撮像ユニット６ａが収納された硬性部６と、直線部４を延在方向を軸として回動させる回転操作部７とで構成されている。

ここで、硬性部６の先端から回転操作部７の後端までの長さＬ１は約６００ｍｍ、硬性部６の長さＬ２は約１５ｍｍ、挿入部５の長さＬ３は約６０ｍｍ、直線部４の長さＬ４は約４５０ｍｍ程度であり、また硬性部６、挿入部５、直線部４の外径は最大部分で約１０ｍｍ程度とされている。手術の際には、このうち硬性部６と挿入部５とがトロッカーやトロッカーチューブを介して患部まで案内される。一方、直線部４の一部は体外に出た状態で術式が執り行われる。

把持部２には挿入部５を湾曲させるべく操作を行う第１操作部２ａと、硬性部６に搭載された撮像ユニット６ａによる撮像方向を操作する第２操作部２ｂとが設けられている。施術者等が第１操作部２ａを操作すると、挿入部５はその操作量に応じて所定の方向（例えば下方）に向けて湾曲し、硬性部６に設けられた撮像ユニット６ａの撮像方向が変化、即ち視野が移動する。把持部２において第１操作部２ａは第１軸Ａｘ１を中心として回転可能であり、操作性を考慮して、この回転方向と挿入部５の湾曲方向とが一致するようにされている。

なお、以降の説明において、第１操作部２ａの操作によって挿入部５が湾曲し、これによって視野を移動させる動作を「湾曲動作」、湾曲によって硬性部６の先端が向く方向と直線部４の軸方向（第２軸Ａｘ２）とがなす角度を「湾曲角度」、前面視において湾曲によって硬性部６の先端が向く方向を「湾曲方向」のように呼称することがある。そして、例えば硬性部６の先端が下方（上方）に向くように挿入部５が湾曲することを「下方（上方）に向けて湾曲する」のように表現することがある。

また、第２操作部２ｂも第１軸Ａｘ１を中心として回動し、施術者等が第２操作部２ｂを操作すると、硬性部６に枢支された撮像ユニット６ａの視野が、ここでは前方と下方との間を移動する。なお、以降の説明において、第２操作部２ｂを操作することによって視野を移動させる動作を「チルト動作」、あるいは単に「チルト」と呼称する。なお、第１操作部２ａおよび第２操作部２ｂは、把持部２に設けられたストッパ（図示せず）によって操作範囲（第１軸Ａｘ１を軸とする回動範囲）が規制されている。なお、第１操作部２ａ、第２操作部２ｂは図示するようなレバー式の他、回転グリップ等を用いてもよい。

図１は、内視鏡１の初期状態を示しており、このとき挿入部５は直線状で、かつ硬性部６における撮像ユニット６ａの視野は前方を向いている。この状態から、第１操作部２ａを操作すると挿入部５は下方に向けて湾曲し、第２操作部２ｂを操作すると撮像ユニット６ａは下方に向けてチルトする。ここで、挿入部５の湾曲角度を０゜〜９０゜、撮像ユニット６ａのチルト角度を０゜〜９０゜とすれば、湾曲動作とチルト動作とを組み合わせることで、挿入部５の湾曲角度を大きくせずとも（即ち、湾曲の際に大きな空間を占めることなく）視野の移動範囲を０゜〜１８０゜まで拡大することが可能となる。即ち、本実施形態の内視鏡１は、初期状態として直線状であった挿入部５が湾曲することで機能部材の先端が向く方向（撮像方向）と、枢支された機能部材が回動することで機能部材の先端が向く方向とが、略同一とされている。

把持部２の前方には連結部３が設けられている。連結部３は、把持部２に支持されるとともに、その前方において直線部４に接続されている。後述するように、第１操作部２ａの操作によって発生した力はリンク部材１０によって連結部３に伝達され、連結部３ではこの力を牽引力として挿入部５の遊端５ｂまで伝達する。

直線部４は、挿入部５の基端５ａの側に一端が取り付けられ、第２軸Ａｘ２方向に延在する中空部４ａ（図３等参照）を有する筒状かつ直線状の部材であり、ここではステンレス鋼で構成されている。直線部４は連結部３を介して把持部２に連結されて、把持部２から前方に向けて延伸されている。第２操作部２ｂの操作によって発生した力は（以降、第２操作部２ｂや第１操作部２ａ等を操作することで発生した力を「操作力」と呼称する）、把持部２の内部に設けられたギア機構によって第２軸Ａｘ２を軸とする回転力に変換され、この回転力が硬性部６まで伝達される。なお、連結部３には第２軸Ａｘ２方向に貫通する軸受開口部２ｄ（図８等参照）が設けられており、回転力は連結部３を経由することなく直接的に硬性部６に向けて伝達される。

なお、把持部２は観察対象（ここでは、人体）の内部を撮影して得られた静止画および動画に対して画像処理等を行うビデオプロセッサ４０と接続されており、ビデオプロセッサ４０で処理された画像はディスプレイ装置４１に表示される。一方、内視鏡１はビデオプロセッサ４０から電力や各種の制御信号を受け取り、制御信号に基づくタイミングで撮像ユニット６ａにおいて撮像が行われる。

図２は、挿入部５の構成を示す斜視図である。図示するように、挿入部５は基端５ａから遊端５ｂにかけて延在しており、基端５ａと遊端５ｂとの間において連結された複数の関節ピース３０から構成される。以降の説明で、複数の関節ピース３０の集合体が構成する軸を「挿入部５の軸」、その方向を「挿入部５の軸方向」のように呼称することがある。挿入部５は湾曲可能であることから、「挿入部５の軸方向」は湾曲方向および湾曲角度に応じて変化する。

関節ピース３０は、ここではステンレス鋼で構成され、挿入部５の軸方向から見たときに略矩形状をなす部材であり、いずれも同一形状とされている。各関節ピース３０は、前面視で左右（または上下）対称の位置にジョイント部３０ａを有し、関節ピース３０はジョイント部３０ａを回動中心として隣接する関節ピース３０に対して所定角度だけ回動可能に構成されている。挿入部５の軸方向から見たときに、ジョイント部３０ａを周方向に交互に９０゜ずつずらして複数の関節ピース３０を連結することで、挿入部５の遊端５ｂは基端５ａに対して任意の方向に湾曲可能に構成されている。

また矩形形状の関節ピース３０のうち、ジョイント部３０ａが形成されていない辺には、挿入部５の外縁から内径方向に屈曲するように形成されたワイヤ導通片３０ｂが設けられ、ワイヤ導通片３０ｂに形成された貫通孔に後述する制御ワイヤ２０（図３等参照）が延設される。

また、周方向にジョイント部３０ａとワイヤ導通片３０ｂとの間、即ち、前面視で略矩形状の関節ピース３０の角部分には、関節ピース３０の外面から凹陥する第１溝部３０ｃが設けられている。挿入部５全体をみたとき、第１溝部３０ｃは挿入部５の軸に沿って延設され、第１溝部３０ｃには撮像ユニット６ａから引き出されて画像データをビデオプロセッサ４０に伝送する信号線、電源ライン等を束ねた伝送ケーブル１８が収納されている。ただし、挿入部５が湾曲すると挿入部５の外面では軸方向の長さが変化することから、伝送ケーブル１８は第１溝部３０ｃに対して相対的に変位可能（即ち、挿入部５の軸に沿って摺動可能）に収納されている。なお、第１溝部３０ｃが形成されている関節ピース３０の角部分とは異なる他の角部分には第２溝部３０ｄが延設されている。

第２溝部３０ｄには、例えば硬性部６の先端に向けて照明光を伝送する光ファイバ束や、洗浄液を供給する送水管（いずれも図示せず）が収納される。また、図２に現れない背面側に、第３および第４溝部を構成してもよく、硬性部６に撮像ユニット６ａ以外の機能部材を搭載する場合に、その機能部材が機械的な駆動力を必要とする場合（例えば機能部材が鉗子や超音波メスであるような場合）は、第３溝部等にパイプを延設し、このパイプ内に挿通されたワイヤ等を介して駆動力を伝達してもよい。なお、挿入部５の外周を柔軟性の高い被覆材（図示せず）で覆うようにしてもよい。

図３、図４は、連結部３の基本構成および連結部３の状態と挿入部５の湾曲状態との関連を示す説明図、図５は、連結部３を構成する牽引部材８およびワイヤガイド９を前方からみた概略構成図である。ここで、図３は、挿入部５が直線状となっている状態（初期状態）を、図４は、挿入部５が下方に向けて湾曲している状態を示している。以下、図３、図４、図５を用いて、挿入部５が一方向（ここでは上下方向）に湾曲可能にされた基本構成について説明する。

連結部３は、連結部筐体３ａと、連結部筐体３ａ内に設けられた牽引部材８およびワイヤガイド９とで構成されている。牽引部材８を挟んで直線部４と反対側には、球体軸受２ｃが把持部２から前方に突出するように設けられ、連結部筐体３ａは、その後部において球体軸受２ｃの軸部分に第２軸Ａｘ２を軸とする回動および前後方向への移動を規制された状態で固定され、その前部において直線部４を第２軸Ａｘ２を軸として回動自在に支持している。連結部筐体３ａによって、直線部４の軸は球体軸受２ｃの軸（第２軸Ａｘ２）と常に一致するよう、即ち同軸度を維持されて支持されている。

図５に示すように、牽引部材８は前面視で円形状をなす円盤状の部材であって（詳細な構成例は後に説明する）、図３に示すように、後方に設けられた静止部８ｃと前方に設けられた回動部８ｄとで構成される。静止部８ｃは後方から球体軸受２ｃによって支持されている。球体軸受２ｃは、牽引部材８の全体が前後方向に移動するのを規制する一方で、直線部４の軸（第２軸Ａｘ２）と直交する面に対して、牽引部材８（静止部８ｃ）を任意方向に傾斜可能に支持している。一方、回動部８ｄは静止部８ｃに対して相対的に回動可能とされている。

ワイヤガイド９は、主に第１定滑車９ａａと第２定滑車９ａｂとで構成される部材であり、基本構成では、２つのワイヤガイド９が直線部４の上下に固定されている。

図３、図４に示すように、牽引部材８の回動部８ｄには第２軸Ａｘ２を挟んで上下２カ所にガイド片８ａが設けられ、ガイド片８ａは直線部４の後端近傍に前後方向に長孔として形成されたガイド孔４ｂに係合されている。ガイド片８ａとガイド孔４ｂとは係合機構を構成する。この係合機構によって牽引部材８は直線部４の後端の側においても支持され、直線部４（第２軸Ａｘ２）に対して相対的に変位（傾斜）可能とされている。即ち、回動部８ｄは、直線部４の軸と直交する面に対して傾斜可能で、かつ傾斜した状態で直線部４とともに回動する。

上述したように、直線部４は連結部筐体３ａによって球体軸受２ｃとの同軸度を維持され、一方で牽引部材８は球体軸受２ｃによって傾斜可能とされているため、本構成によれば、連結部３の前後で把持部２（球体軸受２ｃ）と直線部４との相対的な位置関係は不変のまま（即ち、両者の同軸度が維持されたまま）で、連結部３内において牽引部材８の傾斜方向および傾斜角度が変化する。ただし、ガイド片８ａとガイド孔４ｂによる係合構造が設けられることで、牽引部材８が傾斜可能な方向は限定され、ここでは図３と図４との関係から理解されるように、牽引部材８は図４に示す第３軸Ａｘ３を回動中心とする傾斜のみが許容され、その際の角度θの最大値は実質的に係合構造におけるガイド孔４ｂの前後長さによって決定される。

図３に示すように、牽引部材８の上部は、連結部３の内部において、コイルばね等の弾性体で構成された付勢部材８ｂによって常時後方に向けて付勢されており、他方、牽引部材８の下部は上述したリンク部材１０を介して第１操作部２ａによって後方に牽引されている。

また、牽引部材８の外周部において、上方には第１制御ワイヤ２０ａが、下方には第２制御ワイヤ２０ｂの始端が固定されている（以降、これらをまとめて制御ワイヤ２０と呼称することがある）。制御ワイヤ２０としては、ステンレスワイヤの撚糸等を好適に用いることができる。本実施形態においては、制御ワイヤ２０は第１動力伝達部材を構成し、制御ワイヤ２０の始端側は牽引部材８によって後方に牽引される。基本構成では、制御ワイヤ２０は牽引部材８の外周部において、第２軸Ａｘ２を挟んで周方向に１８０゜離間した部位（ここでは、上下方向の外周部）に始端が固定されている。そして、制御ワイヤ２０の固定位置に対応して牽引部材８の前方にワイヤガイド９が設けられている。

ワイヤガイド９は直線部４の外周に相対変位不能に固定されており、外周側に設けられた第１定滑車９ａａと内周側に設けられた第２定滑車９ａｂとで構成される。制御ワイヤ２０は、まず第１定滑車９ａａによって外周側から内周側へと延伸方向を変えられ、次に第２定滑車９ａｂによって後方から前方へと延伸方向を変えられる。第２定滑車９ａｂによって延伸方向を前方に変えられた制御ワイヤ２０は筒状の直線部４の中空部４ａ内を挿入部５の基端５ａまで導かれ、次いで挿入部５の内側に向けて突出したワイヤ導通片３０ｂ（図２参照）の導通孔を順次経由して挿入部５の遊端５ｂ側に導かれる。

そして、図３に示すように、第１制御ワイヤ２０ａの終端は、挿入部５の遊端５ｂ側の内面おいて、挿入部５の上方に設けられた第１固定点５ｄに固定され、同様に第２制御ワイヤ２０ｂは、挿入部５の下方に設けられた第２固定点５ｅに固定される。

図３に示す初期状態において、第１操作部２ａを操作して、牽引部材８の下部に後方に向けて操作力を付与すると、図４に示すように、牽引部材８は第１操作部２ａの操作量に応じて、第２軸Ａｘ２に直交する面に対して第３軸Ａｘ３を軸として角度θだけ傾斜する。牽引部材８の傾斜に伴って第２制御ワイヤ２０ｂが後方に牽引され、挿入部５の遊端５ｂの側において第２固定点５ｅが牽引されて、最終的に挿入部５は下方に向けて湾曲する。このとき、挿入部５の湾曲に伴って、第１固定点５ｄに接続された第１制御ワイヤ２０ａは前方に向けて繰り出されることになる。

なお、牽引部材８によって制御ワイヤ２０が引き出される長さ（以降、「牽引量」と呼称する）は、第３軸Ａｘ３を軸とする牽引部材８の傾斜角度および、制御ワイヤ２０の始端が牽引部材８に固定されている位置と第３軸Ａｘ３（正確には、制御ワイヤ２０の始端が固定されている面と第２軸Ａｘ２との交点）までの距離とによって決定される。従って、牽引部材８の外径を大きくすることによって牽引量が増大され、これによって挿入部５の湾曲角度を大きくすることができる。牽引部材８が収納される連結部筐体３ａは体外にあるため、外径のサイズについては特に制限を受けることはない。

本実施形態では、図３に示すように挿入部５が湾曲していない状態を初期状態としているが、付勢部材８ｂの張力を調整して、挿入部５が上方に向けて湾曲する状態を初期状態としてもよい。このようにすることで、第１操作部２ａの操作によって、挿入部５は上方に向けて湾曲した状態から図３に示す直線状態となり、更に操作を加えることで、図４に示すように下方に向けて湾曲した状態まで変位させることが可能となる。

また、基本構成では、連結部筐体３ａの内部において、牽引部材８の上部は付勢部材８ｂによって後方に付勢されるとしているが、牽引部材８の上部もリンク部材１０と結合して、上下でプッシュプル構成としてもよい。このようにすることで、第１操作部２ａの操作に基づいて第１制御ワイヤ２０ａを牽引して、図３に示す初期状態から、挿入部５を上方に向けて湾曲させることが可能となる。

また、例えば隣接する関節ピース３０間をばね等の弾性部材（図示せず）で連結して、挿入部５が初期状態として自律的に直線状態（あるいは上述した、上方に向けて湾曲した状態）を維持するように構成してもよい。この場合、制御ワイヤ２０を牽引しない場合、挿入部５は自身が備える弾性によって初期状態に復帰するため、挿入部５の湾曲方向は一方向に限定されるものの、制御ワイヤ２０は最低限１本で足りる。

図６（ａ）、（ｂ）は、連結部３の第１変形例を示す説明図である。上述した基本構成ではワイヤガイド９は第１定滑車９ａａ、第２定滑車９ａｂ（図３等参照）を有していたが、第１変形例ではワイヤガイド９を単一の部材として構成している。図示するように、第１変形例においてワイヤガイド９は前方に小径部９ｂ、後方に大径部９ｃを有するフランジ形状の部材で構成される。第１変形例のワイヤガイド９は、その表面において金属製の制御ワイヤ２０が摺動するためステンレス鋼等の金属やセラミクスで構成することが望ましい。

第１変形例では、ワイヤガイド９は前後方向に２ピース化された直線部４に挟まれている。即ち、直線部４は前部４ｃおよび後部４ｄで構成されて、ワイヤガイド９の小径部９ｂに形成された同心円状の溝に前部４ｃが、同様に大径部９ｃに形成された溝に後部４ｄが嵌合される。直線部４の後部４ｄの後端近傍にはガイド孔４ｂが形成されて、このガイド孔４ｂが牽引部材８のガイド片８ａと係合されている。

ワイヤガイド９の大径部９ｃの外周面および前面にはガイド溝９ｄが延設され、このガイド溝９ｄは大径部９ｃの内周側においては大径部９ｃと小径部９ｂとの間に延設され、その後、更に小径部９ｂの内周面を前後方向に延設されて小径部９ｂの前面に至る。このガイド溝９ｄによって制御ワイヤ２０がガイドされる。なお、小径部９ｂおよび大径部９ｃはそれぞれ別部材として作成され、これらを接着することでワイヤガイド９として一体化される。このような構成とすることで、大径部９ｃと小径部９ｂとが重なった部分にガイド溝９ｄを簡易に設けることができる。

始端が牽引部材８に固定された制御ワイヤ２０は、ガイド溝９ｄを経由して大径部９ｃの前面の外縁（第１方向転換部９ｅ）および小径部９ｂの下面の内縁（第２方向転換部９ｆ）で、それぞれ延伸方向が転換される。第１方向転換部９ｅおよび第２方向転換部９ｆはいずれもＲ面取りされており、制御ワイヤ２０がガイド溝９ｄに沿ってスムーズに移動可能とされている。また、制御ワイヤ２０が移動する際の摩擦を小さくするため、第１方向転換部９ｅおよび第２方向転換部９ｆの表面にフッ素加工等を施して摺動性を高めるのが望ましい。もちろん制御ワイヤ２０に対して高摺動性の加工を施してもよい。

図７（ａ）、（ｂ）は、挿入部５の遊端５ｂ側に取り付けられた硬性部６の構成を示す透視図である。硬性部６は、主にカメラ支持体６ｂと、カメラ外郭６ｄと、撮像ユニット６ａと、撮像ユニット６ａを変位させる機能部材変位部６ｅと、外部からの駆動力を機能部材変位部６ｅに伝達する軸継手被係合部６ｆとで構成される。

カメラ外郭６ｄは略円筒状に構成されたステンレス製の部材である。カメラ外郭６ｄの前後方向の長さは、上側が長く、下側が短くされており、カメラ外郭６ｄの先端には前後方向に対して斜めにカットされたカット面が形成されている。カット面には半球状の透明なドーム６ｃが設けられ、ドーム６ｃ内には撮像ユニット６ａが設けられている。

撮像ユニット６ａは、小型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）で構成される撮像素子（図示せず）、およびドーム６ｃを介して入射された被写体光を撮像素子に結像させる光学レンズ（図示せず）を有している。撮像ユニット６ａはカメラ支持体６ｂの左右において前後方向に延設された支持アーム６ｇによって左右両側から枢支されている。なお、このような形状の撮像ユニット６ａは、例えばスマートフォンやタブレット端末に使用されるカメラモジュールを流用することで、容易に実現できる。

機能部材変位部６ｅは、第４軸Ａｘ４から径方向に離間して撮像ユニット６ａに設けられた係合部６ｉと、係合部６ｉにおいて撮像ユニット６ａの両側に係合されるとともに、係合部６ｉから後方に延伸された駆動アーム６ｅａと、駆動アーム６ｅａを後方から支持するアーム支持体６ｅｂとで構成される。前面視においてアーム支持体６ｅｂの略中央には前後を貫く螺子穴６ｊが設けられ、螺子穴６ｊには軸継手被係合部６ｆが挿通されている。

軸継手被係合部６ｆはカメラ支持体６ｂを貫通してカメラ支持体６ｂの後端から露出し、その後端には前方に向けて凹陥する角穴６ｆａが設けられている。硬性部６の内部において軸継手被係合部６ｆの前部はリードスクリュー６ｆｂを構成している。リードスクリュー６ｆｂとアーム支持体６ｅｂに形成された螺子穴６ｊとは螺合され、リードスクリュー６ｆｂ（軸継手被係合部６ｆ）を第５軸Ａｘ５回りに回転させることで、アーム支持体６ｅｂに設けられた駆動アーム６ｅａが支持アーム６ｇに沿って前後方向に移動する。このように機能部材変位部６ｅは、軸継手被係合部６ｆで受けた回転運動を直線運動に変換する。

駆動アーム６ｅａの前後方向の移動に伴って、係合部６ｉに係合された撮像ユニット６ａは、支持アーム６ｇによって枢支された軸、即ち第４軸Ａｘ４を中心として回動する。図７（ａ）に示すように、軸継手被係合部６ｆは、挿入部５の遊端５ｂ側に突出する軸継手係合部２１ａと係合されており、軸継手係合部２１ａを第５軸Ａｘ５を軸として回転させることで、第５軸Ａｘ５に対して傾斜する方向に、撮像ユニット６ａが変位（回動）する。これによって撮像ユニット６ａによる撮像方向は、少なくとも前方（第５軸Ａｘ５）方向から下方（第６軸Ａｘ６）の間で変化し、これによって視野の上下方向への移動、即ち、チルト動作が実現される。なお、上述したリードスクリュー６ｆｂの溝ピッチ等を適宜設定することで回転量に対する前後方向の移動量が設定され、枢支された撮像ユニット６ａの回転角度を精密に調整することが可能となる。

このように、本実施形態では撮像素子と光学レンズとを備える撮像ユニット６ａそのものが、枢支された軸の回りを回動するように構成したが、硬性部６において撮像素子を固定するとともに、撮像素子と光学レンズの間に枢支されたミラー部材（光学部材）を回動させて光路を変化させるように構成してもよい。

図８、図９は、チルト動作に供する駆動力を硬性部６に伝達する構成を示す説明図である。図示するように、把持部２と硬性部６との間には第２動力伝達部材としてスプリングジョイント２１が延設されている。把持部２の側において、スプリングジョイント２１は図示しないギア列等を介して第２操作部２ｂ（図１参照）と機械的に接続されており、第２操作部２ｂを操作することによって、スプリングジョイント２１が第２軸Ａｘ２を軸として回転するように構成されている。上述のように、撮像ユニット６ａはリードスクリュー６ｆｂの回転力を直線運動に変換することで回動し、このとき把持部２に設けられたギア列は、第２操作部２ｂの第１軸Ａｘ１（図１参照）回りの回転操作を複数回の回転運動に変換する。なお、スプリングジョイント２１を可撓性のパイプ内に収納し、このパイプを把持部２と硬性部６との間に延設してもよい。

把持部２に設けられた球体軸受２ｃの先端、および連結部３に設けられた牽引部材８の径方向の中央部分には、それぞれ軸受開口部２ｄ、牽引部材開口部８ｅが形成されている。スプリングジョイント２１は軸受開口部２ｄ、牽引部材開口部８ｅを経由して直線部４の中空部４ａ内を、第２軸Ａｘ２に沿って前方に延伸される。即ち、スプリングジョイント２１によって伝達される回転力は、牽引部材８との間で相互に干渉しないようにされている。

挿入部５の基端５ａ側には基端側支持部材５ｆが、遊端５ｂ側には遊端側支持部材５ｇが取り付けられている。図８において基端側支持部材５ｆおよび遊端側支持部材５ｇは、いずれも前面視で関節ピース３０と略同一の外形を有し、その外周面には外縁から内径方向に向かって複数の切欠き部（図示せず）が形成され、更に基端側支持部材５ｆおよび遊端側支持部材５ｇの径方向の中央部には貫通孔（図示せず）が設けられている。切欠き部には制御ワイヤ２０が通され、また貫通孔にはスプリングジョイント２１が通される。

挿入部５においても、スプリングジョイント２１は挿入部５の中空部５ｃ内を、挿入部５の軸に沿って延伸される。図９に示す挿入部５を湾曲させた状態においても、スプリングジョイント２１を中空部５ｃの径方向の中心に位置させるため、関節ピース３０の全てまたはその一部に、基端側支持部材５ｆおよび遊端側支持部材５ｇと同様に構成した図示しない中間支持部材（ただし、径方向のサイズは関節ピース３０の内部に収まるように小さくされている）を付加し、この中間支持部材の貫通孔にスプリングジョイント２１を通すようにしてもよい。

以下、図７（ａ）を併用して説明を続ける。遊端側支持部材５ｇからはスプリングジョイント２１の先端が突出している。この先端には角ボルト形状の軸継手係合部２１ａが取り付けられている。この軸継手係合部２１ａと硬性部６の後端に設けられた軸継手被係合部６ｆの角穴６ｆａとが連結されて、スプリングジョイント２１の回転力が硬性部６（機能部材変位部６ｅ）に伝達される。

以降、図８、図９を用いて、本実施形態に係る内視鏡１の動作について説明する。図８は、挿入部５が第２軸Ａｘ２方向に直線状になっており（即ち、硬性部６が前方を向き）、かつ硬性部６に設けられた撮像ユニット６ａの視野が前方を向いている状態を示している。図８に示す状態で、施術者等が把持部２の第２操作部２ｂ（図１参照）を操作すると、その操作量に応じてスプリングジョイント２１が回転し、これに伴って硬性部６に枢支された撮像ユニット６ａが回動して視野は前方（第５軸Ａｘ５の方向）から下方（第６軸Ａｘ６の方向）へと移動する。撮像ユニット６ａの回動角度は最大９０゜とされており、施術者等は撮像ユニット６ａの回動角度、即ちチルト角度を第５軸Ａｘ５と第６軸Ａｘ６との間で任意に調整することができる。

図８に示す状態から施術者等が把持部２の第１操作部２ａを操作すると、その操作量に応じて牽引部材８が傾斜し、これによって制御ワイヤ２０（ここでは、第２制御ワイヤ２０ｂ）が牽引されて、図９に示すように、挿入部５は前方（第２軸Ａｘ２の方向）から下方（第７軸Ａｘ７の方向）に向けて湾曲する。挿入部５の湾曲角度は、ここでは最大９０゜とされており、施術者等は挿入部５の湾曲角度を第２軸Ａｘ２と第７軸Ａｘ７との間で任意に調整することができる。

更に、図９に示す状態においても、施術者等はチルト角度を第５軸Ａｘ５と第６軸Ａｘ６との間で任意に調整することができる。ここで、挿入部５が湾曲する方向Ｄ２と枢支された撮像ユニット６ａが回動（チルト）する方向Ｄ３とが略同一とされていることで、挿入部５の湾曲動作と、撮像ユニット６ａのチルト動作によって、視野を前方（第２軸Ａｘ２）から後方（第６軸Ａｘ６）に１８０゜の範囲で移動させることが可能となる。即ち、本実施形態の構成によれば、挿入部５の湾曲角度を徒に大きくする必要がなく、挿入部５を短く構成しても視野を広範囲に移動させることができる。また、挿入部５の湾曲角度が小さくて済むことから、内視鏡１を狭い空間においても使用することができる。更に、挿入部５の湾曲角度が小さくなることで制御ワイヤ２０の摩耗等が減少し、長期にわたって信頼性を維持することが可能となる。

本実施形態では、挿入部５を湾曲させるべく、挿入部５の基端５ａの側で生じさせた操作力を牽引力として遊端５ｂの側に向けて伝達する第１動力伝達部材（制御ワイヤ２０）、および硬性部６に機能部材として枢支された撮像ユニット６ａを変位（回動）させるべく、基端５ａの側で生じさせた操作力を回転力として遊端５ｂの側に向けて伝達する第２動力伝達部材（スプリングジョイント２１）が、挿入部５の基端５ａから遊端５ｂにかけて挿入部５の中空部５ｃに延在している。

そして上述したように、制御ワイヤ２０は挿入部５の内面に沿って配置され、スプリングジョイント２１は挿入部５の径方向の略中央に配置されている。従って、制御ワイヤ２０を操作して挿入部５を湾曲させても、挿入部５の径方向の中央に配置されたスプリングジョイント２１の経路長は不変であることから、スプリングジョイント２１の先端に設けられた軸継手係合部２１ａ（図７（ａ）参照）と硬性部６の後端に設けられた軸継手被係合部６ｆ（図７（ａ）参照）とが常に安定して係合することとなり、撮像ユニット６ａのチルト動作に用いる駆動力（回転力）を安定して伝達することができる。即ち、本実施形態によれば、挿入部５における制御ワイヤ２０とスプリングジョイント２１との経路を完全に分離して、しかも視野の移動に供される駆動力を牽引力と回転力といった異なる種類の伝達方式に分離して伝達することから、第１動力伝達部材と第２動力伝達部材の相互の干渉を防止し、湾曲動作およびチルト動作の独立性を確保することができる。

なお、以上の説明において、チルト動作の駆動力を伝達する第２動力伝達部材として、スプリングジョイント２１を例示したが、第２動力伝達部材を可撓性を有する棒状部材で構成してもよい。またこの棒状部材を長手方向に分割して複数の分割片とし、上述した挿入部５と同様の構成を採用して各分割片をジョイントで結合するようにしてもよい。

図１０（ａ）は、連結部３の第２変形例を示す説明図、（ｂ）は、連結部３の第３変形例を示す説明図である。図１０（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、連結部３を構成する牽引部材８およびワイヤガイド９を前方から見たものである。上述した基本構成および第１変形例では、連結部３を構成する牽引部材８には２本の制御ワイヤ２０が接続されていたが、第２、第３変形例は、牽引部材８に接続される制御ワイヤ２０の数を増加させたものである。

図１０（ａ）に示すように、第２変形例では連結部３を構成する牽引部材８に３本の制御ワイヤ２０の始端が接続されている。制御ワイヤ２０は、第２軸Ａｘ２を中心として周方向に角度θ１＝１２０゜ずつ離間するように牽引部材８の外周側に接続される。そして、制御ワイヤ２０の終端は基本構成で説明したとの同様に、ワイヤガイド９の第１定滑車９ａａおよび第２定滑車９ａｂによって延伸方向を変えられた後、最終的に挿入部５の遊端５ｂ（図３等参照）側において挿入部５の内面に接続されている。そして挿入部５を前方から見た際に、遊端５ｂ側に接続された制御ワイヤ２０の終端は、それぞれ挿入部５の軸を中心として周方向に角度θ１＝１２０゜だけ離間している。

図１０（ｂ）に示すように、第３変形例では牽引部材８に４本の制御ワイヤ２０の始端が接続されている。制御ワイヤ２０は、第２軸Ａｘ２を中心として周方向に角度θ２＝９０゜ずつ離間するように牽引部材８の外周側に接続される。そして、制御ワイヤ２０の終端は、第２変形例と同様に、それぞれ挿入部５の軸を中心として周方向に角度θ２＝９０゜だけ離間するように挿入部５の遊端５ｂ（図３等参照）側の内面に接続される。なお、第２変形例、第３変形例では、ワイヤガイド９を第１定滑車９ａａおよび第２定滑車９ａｂで構成しているが、定滑車に替えて、第１変形例で説明したようなフランジ状の部材で構成してもよい。

このように制御ワイヤ２０を３本あるいは４本で構成すると、制御ワイヤ２０の一または複数を選択的に牽引することで、挿入部５を任意の方向に湾曲させることが可能となり、更に制御ワイヤ２０の牽引量を制御することで湾曲角度も調整できる。なお、このような構成に対応して、把持部２（図１参照）には図示しない第３操作部が設けられる。施術者等が、第３操作部および第１操作部２ａ（図１参照）を操作することで、挿入部５の湾曲方向および湾曲角度が調整、固定される。即ち、これらの操作部やリンク部材１０（図１参照）を含む把持部２は、牽引部材８を直線部４の軸方向（第２軸Ａｘ２）と直交する面に対して傾斜させるとともに、牽引部材８の傾斜方向および傾斜角度を設定する傾斜設定部を構成する。そして傾斜設定部を操作することで牽引部材８の傾斜方向または傾斜角度が変化し、牽引部材８に接続された複数の制御ワイヤ２０に対して選択的に牽引力が加わることで、挿入部５が任意の方向に湾曲する。

以降、図１０（ｂ）に図３、図４を援用して、本実施形態における硬性部６の回動動作について説明する。なお、以降の説明において、牽引部材８には図１０（ｂ）に示すように４本の制御ワイヤ２０が接続されているものとする。図３、図４においては、そのうち上下に配置された２本（第１制御ワイヤ２０ａ、第２制御ワイヤ２０ｂ）のみが現れており、図面の表側において図１０（ｂ）に示す第３制御ワイヤ２０ｃの始端が、図面の裏側において第４制御ワイヤ２０ｄの始端が牽引部材８に接続されている。

図３、図４に示すように、直線部４の外周には直線部４を第２軸Ａｘ２回りに回動させる回転操作部７が固定されている。ただし、回転操作部７および直線部４は無制限に回動する訳ではない。即ち、把持部２には図示しないストッパが設けられており、ストッパに規制されることで、回転操作部７は最大１回転（あるいは時計回りまたは反時計回りについて半回転ずつ）の回動が許容されている。このように直線部４の回動が制限されることで、挿入部５の軸方向に沿って延在する伝送ケーブル１８（図２参照）が過大に捻じれてしまうことが防止される。

更に、上述したように、牽引部材８の静止部８ｃは、球体軸受２ｃによって第２軸Ａｘ２と直交する面に対して任意の方向に傾斜可能、かつ第２軸Ａｘ２を軸として回動不能に固定される。一方、牽引部材８の回動部８ｄは第２軸Ａｘ２から角度θだけ傾斜した方向を軸として回動可能に構成されている。また、直線部４の後端近傍の上下には前後方向に長孔をなすガイド孔４ｂが設けられ、牽引部材８のガイド片８ａがガイド孔４ｂによってガイドされ、牽引部材８は直線部４に対して相対的に傾斜可能とされている。

ここで、連結部３は図１０（ｂ）に示すように左右についても上下と同様の構成を備えることから、牽引部材８は、図４に示す第８軸Ａｘ８を軸として左右にも傾斜可能とされている。即ち、牽引部材８は第３軸Ａｘ３および第８軸Ａｘ８を軸とする回動が可能に構成されている。そして、牽引部材８の傾斜方向および傾斜角度は把持部２の第１操作部２ａ（リンク部材１０）および第３操作部（図示せず）によって固定されている。なお、図４では、牽引部材８が第３軸Ａｘ３を回動中心として反時計回りに角度θだけ傾斜し、他方、第８軸Ａｘ８の回りには回動していない状態を示しており、このとき挿入部５は下方に向けて湾曲する。

このような状態において、直線部４の外周に固定された回転操作部７を第２軸Ａｘ２を軸として回動させると、回転操作部７の回動に伴って、直線部４が第２軸Ａｘ２を軸として回動する。この回転は、直線部４に設けられたガイド孔４ｂと牽引部材８に設けられたガイド片８ａとを介して牽引部材８の回動部８ｄに伝達される。回動部８ｄは牽引部材８の静止部８ｃに対して回動自在とされているから、回動部８ｄは第２軸Ａｘ２に対して角度θだけ傾斜した軸を回転軸として回動する。

回動部８ｄが回動すると、これに伴って回動部８ｄに始端が固定された制御ワイヤ２０および直線部４に固定されたワイヤガイド９も同時に回動する。牽引部材８が回動する際に、上述した傾斜設定部は、直線部４の軸方向（第２軸Ａｘ２）と直交する所定の方向から見たときの静止部８ｃの傾斜方向および傾斜角度を維持する。これによって、静止部８ｃに回動可能に支持された回動部８ｄが回動する際も、回動部８ｄの傾斜方向および傾斜方向が維持される。即ち、牽引部材８の傾斜方向および傾斜角度については、回転操作部７を回動させても常に図４に示す状態が維持されるため、回動部８ｄの回動とともに牽引部材８によって牽引される複数の制御ワイヤ２０のそれぞれの牽引量が変化して、挿入部５は下方に向けて湾曲した状態を保つ。即ち、回転操作部７を回動させると、挿入部５の遊端５ｂは第５軸Ａｘ５を軸として方向Ｄ１に回動することになる。

以下、図９を援用して説明を続ける。挿入部５の遊端５ｂが回動することで、遊端５ｂ側に取り付けられた硬性部６も回動し、撮像ユニット６ａによる当初の撮像方向が第６軸Ａｘ６の方向（後方）だとすると、視野は第５軸Ａｘ５を軸として方向Ｄ１（周方向）に移動する。即ち、本実施形態では、挿入部５が回動するとき、機能部材としての撮像ユニット６ａ、複数の制御ワイヤ２０および牽引部材８は挿入部５とともに回動し、牽引部材８は複数の制御ワイヤ２０に対する牽引量を変化させて、挿入部５の湾曲方向および湾曲角度を維持する。これはカメラワークにおける「パン」に対応する動作であり、以降、周方向に視野を移動させる動作を「パン動作」あるいは単に「パン」と呼称する。

また、当初の撮像方向が第５軸Ａｘ５である場合、挿入部５の遊端５ｂが回動することで、撮像された画像は光軸回りに回転する。これはカメラワークにおける「ロール」に対応する動作であり、以降、光軸回りに画像を回転させる動作を「ロール動作」あるいは単に「ロール」と呼称する。なお、「パン動作」と「ロール動作」とを合わせて「パン動作等」のように呼称する。

なお、本実施形態では、挿入部５の湾曲方向および湾曲角度には何ら影響を受けない直線部４を回動させるといった、簡易かつ直観的な操作でパン動作およびロール動作が行え、また上述した回転操作部７の外径は直線部４の外径よりも大きく構成され、より小さな力でこれらの動作が行えるようにして操作性の改善を図っている。

さて、このようにパン動作等の際に硬性部６が回動するが、このとき硬性部６は、挿入部５の軸に沿って延設されたスプリングジョイント２１に対しても相対的に回動することとなる。このため、パン動作等は、厳密にはスプリングジョイント２１を回転させるのと等価の回転力を生じさせる。しかしながら、上述したように枢支された撮像ユニット６ａ（図７参照）を回動させるためには、リードスクリュー６ｆｂの多数回の回転を要し、更にパン動作等による硬性部６の回動は最大で１回転に制限されることから、パン動作等によってチルト角度が変位することは大きな問題とはならない。

ただし、このような副次的なチルト角度の変化が問題となる場合は、硬性部６または把持部２（図１参照）に、あるいは硬性部６と把持部２との間に、スプリングジョイント２１による動力伝達を遮断する動力遮断部（図示せず）を設けてもよい。具体的には、動力遮断部として把持部２において構成されるギア列中に電磁クラッチ（図示せず）を介在させるとともに、回転操作部７（図１参照）にスイッチや静電容量変化を検出するタッチセンサ等を設けて、回転操作部７に対して施術者等による操作が及んだ場合に、電磁クラッチによってスプリングジョイント２１の回転力を切り離すように構成してもよい。

このように、本実施形態の内視鏡１は、体腔内等において挿入部５を任意方向に湾曲させることが可能であるとともに、挿入部５の遊端５ｂ側に設けられた撮像ユニット６ａがチルトおよびパン動作等を行うものである。これによって、施術者による視野操作の自由度が大幅に向上し、本実施形態の内視鏡１を様々な術式に適用することが可能となる。そして、湾曲、チルト、パンおよびロールの全ての操作を施術者等の手元で行うことができるため、より安全に手術等を行うことが可能となる。

また、手術においては、内視鏡１の他に鉗子やレーザメス等といった他の手術用機材が体腔内に挿入されるが、内視鏡１と他の機材との位置関係によっては（例えば、内視鏡１の硬性部６の先端とレーザメスの先端とが向き合うような位置関係である場合）、レーザメスを移動させるべき方向と内視鏡１で撮像された画像の方向とが一致しない場合がある。本実施形態によれば、図９において、撮像ユニット６ａによる撮像方向を第５軸Ａｘ５の方向としたとき、硬性部６をロールさせることによって、光軸回りに画像を回転させること（天地反転）ができる。従って、他の機材の操作方向と画像とで天地（左右）を常に一致させることができ、手術等の安全性が確保できる。なお、天地反転（上下１８０゜の反転）は単純な画像処理によって対応できるが、画像の回転角度を任意としたとき、画像処理では補間によって画素を生成するため、特に撮像素子の画素数が少ない場合に解像度が低下する。この点、本実施形態の内視鏡１は撮像ユニット６ａそのものをロールさせるため、解像度が低下することもない。

図１１（ａ）は、連結部３の具体構成を示す分解斜視図、（ｂ）は、牽引量を拡大する構成を示す説明図、（ｃ）は、（ｂ）の要部を示す説明図である。図１１は、図１０（ｂ）に示す構成の具体例を示すものである。ただし、図１１では、ワイヤガイド９として図６を用いて説明したフランジ状の部材を用いている。

図１１（ａ）に示すように、牽引部材８はベアリング８１と牽引板８２とで構成されている。ベアリング８１は内輪８１ａと外輪８１ｂとの間に金属ボールを収容した、いわゆるボールベアリングである。

内輪８１ａの後方には図示しないフランジ状部材が内輪８１ａに対して回動不能に嵌合され、このフランジ状部材は把持部２から前方に突出する球体軸受２ｃ（図３等参照）によって支持されている。また、フランジ状部材は球体軸受２ｃの軸部分において回り止めがなされ、これによって内輪８１ａは、球体軸受２ｃに対して傾斜可能かつ回動不能に支持される。フランジ状部材は内輪８１ａとの嵌合部分より後方において外径方向に張り出した大径部（図示せず）を備える。そして、この大径部には上述した傾斜設定部を構成するリンク部材１０（図１参照）が連結され、リンク部材１０の操作によって、ベアリング８１の球体軸受２ｃに対する傾斜方向および傾斜角度が変化する。

一方、ベアリング８１の外輪８１ｂにはキャップ形状の牽引板８２が固定されており、牽引板８２はベアリング８１の内輪８１ａに対して回動自在に設けられる。ベアリング８１の内輪８１ａは、図３、図４に示す牽引部材８の静止部８ｃに相当し、ベアリング８１の外輪８１ｂおよび牽引板８２は回動部８ｄに相当している。

牽引板８２の外周側には、上下左右の各方向において、第１制御ワイヤ２０ａ〜第４制御ワイヤ２０ｄの始端側が固定され、制御ワイヤ２０の各固定位置から内径方向に向かう中間位置には、牽引板８２の前後を貫通する係合孔８２ａが設けられている。なお、係合孔８２ａは、図３、図４に示すガイド片８ａに相当する。

ここで、直線部４の後部４ｄの後端には、係合孔８２ａと対応する位置に係合片４ｅが後方に向けて突設されている。係合片４ｅは、その後端において径方向に突設された係合爪４ｆを備えている。なお、係合片４ｅおよび係合爪４ｆは、図３、図４に示すガイド孔４ｂに相当する。係合片４ｅは牽引板８２の係合孔８２ａに挿入され、後部４ｄは係合爪４ｆによって牽引板８２からの抜け止めがなされる。ただし、係合片４ｅは前後方向に所定のストロークを備えており、係合片４ｅの基部とその後端に設けられた係合爪４ｆとの間に遊びが存在することで、直線部４の後部４ｄと牽引板８２とは相対的に変位しうる。

ワイヤガイド９の大径部９ｃは、直線部４の後部４ｄの前端に固定され、またワイヤガイド９の小径部９ｂは、直線部４の前部４ｃの後端に固定されている。連結部３をこのように構成することで、牽引部材８を第２軸Ａｘ２に直交する面に対して傾斜させることが可能となる。そして、牽引板８２に始端を固定された制御ワイヤ２０は、ワイヤガイド９を経由して直線部４の中空部４ａ（図３等参照）に導かれ、牽引部材８を傾斜させることで発生した牽引力が挿入部５（図３等参照）に向けて伝達される。なお、図示するように、ベアリング８１、牽引板８２、ワイヤガイド９には、いずれも径方向の中央に開口が形成されており、この開口に上述したスプリングジョイント２１（図８等参照）が挿通される。

さて、図１１（ａ）に示す構成では、制御ワイヤ２０の始端は牽引板８２の外周側に固定されており、牽引板８２を傾斜させることで、牽引板８２の外周の変位（図４に示すように、牽引部材８は第３軸Ａｘ３、第８軸Ａｘ８を軸として回動する）のうち前後方向の移動量がそのまま、制御ワイヤ２０の牽引量となる。挿入部５の湾曲角度は牽引量によって決定されるから、湾曲角度を大きくしようとすると牽引量も大きくする必要がある。

図１１（ｂ）に示すように、牽引板８２には各制御ワイヤ２０に対応するワイヤ中継部８２ｂが設けられている。制御ワイヤ２０の始端はワイヤガイド９の後面（裏面）の外周側に固定され、制御ワイヤ２０は、ワイヤガイド９（大径部９ｃ）を起点として後方に向かい、牽引板８２においてワイヤ中継部８２ｂによって延伸方向が１８０゜逆転されて前方に向かう。その後、制御ワイヤ２０は、再度ワイヤガイド９の外周面から引き入れられて、既に説明した経路を経て直線部４（前部４ｃ）の中空部４ａ（図３等参照）に延伸される。即ち、制御ワイヤ２０は牽引板８２とワイヤガイド９との間を一往復する。

ワイヤ中継部８２ｂは、図１１（ｃ）に示すように、牽引板８２を前後に貫通する２つの貫通孔８２ｃ，８２ｃによって構成され、制御ワイヤ２０は貫通孔８２ｃ，８２ｃを挿通することによって実質的に牽引板８２に接続される。即ち、図１１（ｂ）の構成においても、制御ワイヤ２０の始端側は牽引部材８によって後方に牽引される。なお、制御ワイヤ２０をスムーズに摺動させるため、牽引板８２の後面において貫通孔８２ｃ、８２ｃの中間部分は曲面によって構成するのが望ましい。そしてこの曲面部分には摩耗を防止するため高摺動性の被膜を施してもよい。また、ワイヤ中継部８２ｂを滑車で構成してもよい。

このように構成することで、傾斜可能な牽引板８２に設けられたワイヤ中継部８２ｂは実質的に動滑車として機能する。従って、動滑車を備える牽引板８２を傾斜させたときの制御ワイヤ２０による牽引量は、図１１（ａ）の構成と比較して２倍に拡大される。このような拡大変位機構を設けることで、挿入部５の湾曲角度を拡大することが可能となる。なお、図１１（ｂ）では、１本の制御ワイヤ２０に対して単一の動滑車を備える構成を例示しているが、１本の制御ワイヤ２０に対して牽引板８２に複数の動滑車を設け、制御ワイヤ２０を牽引板８２とワイヤガイド９との間を複数回にわたって往復するように延在させてもよい。この場合、ワイヤガイド９（大径部９ｃ）の側にも、図１１（ｃ）に示す貫通孔８２ｃ，８２ｃが設けられ、ここに制御ワイヤ２０が挿通される。これによって、制御ワイヤ２０の牽引量を大幅に増加させて、挿入部５の湾曲角度をより大きくすることが可能となる。

図１２は、連結部３の第４変形例を示す説明図である。図１２は、連結部３を構成する牽引部材８およびワイヤガイド９を前方から見たものである。図１０（ｂ）に示す第３変形例では、連結部３に設けられたワイヤガイド９は、一組の第１定滑車９ａａと第２定滑車９ａｂとで構成され、各ワイヤガイド９を第２軸Ａｘ２を中心として、周方向に互いに９０゜ずつ離間して４組設けたものであった。第４変形例では、上下に配置されたワイヤガイド９は第３変形例で説明した構成と同様であるが、左右に配置されたワイヤガイド９は第２軸Ａｘ２と直交する面において、制御ワイヤ２０の引き回し方向を変化させる第３定滑車９ａｃおよび第４定滑車９ａｄを含む。

左右に配置されたワイヤガイド９では、第３制御ワイヤ２０ｃ、第４制御ワイヤ２０ｄは、牽引部材８を起点として第１定滑車９ａａ、第３定滑車９ａｃ、第４定滑車９ａｄ、第２定滑車９ａｂの順に引き回され、最終的に第３制御ワイヤ２０ｃは第２制御ワイヤ２０ｂと近接するように、第４制御ワイヤ２０ｄは第１制御ワイヤ２０ａと近接するように、２本の制御ワイヤ２０がペアにされて前方に延伸される。

図１３は、第４変形例における挿入部５の湾曲状態を示す説明図である。第４変形例では、制御ワイヤ２０の１つのペアにおいて、挿入部５の内面に固定される終端の位置を異ならせている。即ち、第１制御ワイヤ２０ａおよび第４制御ワイヤ２０ｄで構成されるペアにおいて、第１制御ワイヤ２０ａの終端は挿入部５の内面において遊端５ｂの近傍に設けられた第１固定点５ｄに固定され、一方、第４制御ワイヤ２０ｄの終端は挿入部５の内面において基端５ａと遊端５ｂとの中間に設けられた中間点（第４固定点５ｉ）に固定される。基端５ａから中間点までの長さは、基端５ａから遊端５ｂの長さの約１／２とすればよい。同様に、他方のペアを構成する第２制御ワイヤ２０ｂの終端は遊端５ｂ側の第２固定点５ｅに固定され、第３制御ワイヤ２０ｃの終端は基端５ａと遊端５ｂとの中間の第３固定点５ｈに固定される。

ここで、例えば第３制御ワイヤ２０ｃを牽引すると、挿入部５の後半は下方に向けて湾曲する。一方、このとき牽引されていない第１制御ワイヤ２０ａおよび第２制御ワイヤ２０ｂは、挿入部５の中空部５ｃにおける総延長が一定に保たれるから、結果的に第３制御ワイヤ２０ｃの牽引と同時に挿入部５の前半は前方に向けて湾曲して図１３に示す状態となる。この状態で、更に第１制御ワイヤ２０ａを牽引すると、挿入部５の前半のみが上方に向けて湾曲する。このように、第４変形例では患部に対して平行に挿入した挿入部５をＳ字状に湾曲させて、患部を正面から観察することが可能となる。

図１４は、連結部３の第５変形例を示す説明図である。図１４は、連結部３を構成する牽引部材８およびワイヤガイド９を前方から見たものである。第５変形例では、ワイヤガイド９は第１ワイヤガイド群９ｇと第２ワイヤガイド群９ｈとから構成されている。第１ワイヤガイド群９ｇは、図１０（ｂ）に示す４つのワイヤガイド９と同等の構成を備える。第２ワイヤガイド群９ｈは、第１ワイヤガイド群９ｇに対して第２軸Ａｘ２を中心として周方向に４５゜回転した状態で設けられる。

図１５は、第５変形例における内視鏡１の概略構成および挿入部５の湾曲状態を示す説明図である。第５変形例では、内視鏡１は上述した牽引部材８に加えて第２牽引部材９０を備えている。牽引部材８は第３変形例として説明した構成と同様に第３軸Ａｘ３および第８軸Ａｘ８を軸として傾斜可能に構成されている。一方、第２牽引部材９０も球体軸受２ｃと同軸上（第２軸Ａｘ２上）に設けられた第２の球体軸受（図示せず）に支持され、第９軸Ａｘ９および第１０軸Ａｘ１０を軸として傾斜可能に構成されている。なお、図１５では、図面が複雑になるのを避けるため、第１ワイヤガイド群９ｇ、第２ワイヤガイド群９ｈの一部、制御ワイヤ２０の一部のみを描いている。

牽引部材８に始端を固定された制御ワイヤ２０は第１ワイヤガイド群９ｇによって直線部４の中空部４ａに導かれて挿入部５まで延伸され、その後、挿入部５の基端５ａと遊端５ｂとの中間位置において挿入部５の内面に固定される。なお、図１５においては、制御ワイヤ２０の終端が固定される位置として、第３固定点５ｈおよび第４固定点５ｉの２カ所のみを記載しているが、実際は中間位置において周方向にそれぞれ９０゜離れた４カ所に固定されている。また、第２牽引部材９０に始端を固定された制御ワイヤ２０は第２ワイヤガイド群９ｈによって同様に挿入部５まで延伸され、その後、挿入部５の遊端５ｂにおいて挿入部５の内面に固定される。なお、図１５においては、制御ワイヤ２０の終端が固定される位置として、第１固定点５ｄのみを記載しているが、実際は４カ所に固定される。

このように構成することで、牽引部材８について第３軸Ａｘ３および第８軸Ａｘ８を回動中心として傾斜方向と傾斜角度とを調整することで、挿入部５の後半部分を湾曲させることができ、他方、第２牽引部材９０について第９軸Ａｘ９および第１０軸Ａｘ１０を回動中心として傾斜方向と傾斜角度を調整することで、挿入部５の前半部分を湾曲させることができる。これによって、例えば挿入部５の後半を下方に向けて湾曲させ、前半を左方に向けて湾曲させるような、複雑な動作を実現することが可能となる。

更に、第５変形例においても、牽引部材８および第２牽引部材９０は回転操作部７（図４参照）とともに回動可能とされており、図４を用いて説明したように、施術者等が回転操作部７を回動させることで、直線部４および挿入部５が回動して撮像ユニット６ａはパンおよびロール動作を行う。

更に、球体軸受２ｃには軸受開口部２ｄが、牽引部材８には牽引部材開口部８ｅが設けられ、これらを経由してスプリングジョイント２１が前方に延伸され、硬性部６に連結されている。図７、図９を用いて詳細に説明したように、施術者等が第２操作部２ｂ（図１参照）を操作することで、硬性部６に設けられた撮像ユニット６ａ（図７等参照）がチルト動作を行う。このように、第５変形例では挿入部５の湾曲方向の自由度を拡大するとともに、硬性部６においてパン、ロールおよびチルト動作を可能としたことから、内視鏡１が適用される範囲が更に拡大される。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、実施形態において機能部材として撮像ユニット６ａを例示して説明したが、挿入部５の遊端５ｂ側に接続される機能部材としては、レーザメス、超音波メス、鉗子、ポリープ切除等に用いるスネアー等の医療用器具であってもよい。

なお、上記実施形態に示した本発明に係る内視鏡１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本発明に係る内視鏡１は、挿入部５が湾曲した状態で、撮像方向を維持したままで撮像された画像を任意の角度に回転させることが可能であることから、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡１に好適に利用することができる。

１ 内視鏡
２ 把持部
２ｃ 球体軸受
２ｄ 軸受開口部
３ 連結部
４ 直線部
４ａ 中空部
５ 挿入部
５ａ 基端
５ｂ 遊端
５ｃ 中空部
５ｄ 第１固定点
５ｅ 第２固定点
６ 硬性部
６ａ 撮像ユニット（機能部材）
６ｂ カメラ支持体
６ｅ 機能部材変位部
６ｅａ 駆動アーム
６ｅｂ アーム支持体
６ｆ 軸継手被係合部
６ｆａ 角穴
６ｆｂ リードスクリュー
６ｇ 支持アーム
６ｉ 係合部
７ 回転操作部
８ 牽引部材
８ｃ 静止部
８ｄ 回動部
８ｅ 牽引部材開口部
９ ワイヤガイド
１０ リンク部材（傾斜設定部）
２０ 制御ワイヤ（第１動力伝達部材）
２１ スプリングジョイント（第２動力伝達部材）
２１ａ 軸継手係合部
３０ 関節ピース
８１ ベアリング
８１ａ 内輪
８１ｂ 外輪
８２ 牽引板

Claims (1)

1. 把持部と、
   前記把持部側に配置された一端から観察対象側に配置された他端にかけて延在し、その長手方向に延在する軸線まわりに前記把持部に対して回動可能に設けられた直線部と、
   撮像素子を有する撮像ユニットが設けられ、前記観察対象まで案内される硬性部と、
   前記直線部と前記硬性部との間に設けられ、かつ前記直線部とともに前記軸線まわりに前記把持部に対して回動可能に設けられ、前記硬性部とともに体内に挿入される湾曲可能な挿入部と、
   前記把持部にて、前記直線部の前記軸線に対して傾斜可能な他の軸線を有し、前記軸線まわりに回動する前記直線部とともに、前記他の軸線まわりに回動するように支持された回動部と、
   前記回動部において前記軸線を挟み込むように互いに周方向に離間した部位に固定された始端、及びその始端から前記直線部及び前記挿入部を通って前記挿入部の遊端側に固定される終端をそれぞれ有する複数の制御ワイヤと、
   を備え、
   前記直線部の軸線方向視において前記硬性部の先端が向く方向および前記硬性部の先端が向く方向と前記直線部の軸線方向とがなす角度を維持したまま、前記硬性部は前記撮像ユニットとともに前記直線部及び前記挿入部の回動に伴って回動し、
   前記回動部および前記複数の制御ワイヤが、前記直線部および前記挿入部とともに回動する内視鏡。

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