JPH02136119A - 管内自走装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は工業用管路または生体簀路等の管腔内部を自走
できるようにした管内自走装置に関する。

［従来の技術］ 特公昭５１−１５６７８号公報には内視鏡挿入部の先端
部外周部分に弾性体からなる二重蛇腹を設け、この二重
蛇腹の両端にはそれぞれバルーンを設けてなる自走装置
が示されている。この自走装置はまず後方のバルーンを
脹らませてこれを管路の内壁に押し付けて保持した後、
二重蛇腹内に加圧流体を送り込み、その長手軸方向に伸
長させて先端側を前進させる。この後で前方のバルーン
を脹らませてこれを管路の内壁に押し付けて保持する。

この後に、後方のバルーンを収縮させるとともに、二重
蛇腹内から加圧流体を抜き収縮させることにより後方側
部分を牽引して先端側へ前進させる。これを繰り返すこ
とにより自走させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記特公昭５１−１５６７８号公報上記
載されている自走装置は二重蛇腹の軸方向の伸縮を利用
して自走させるから、その自走方向は長軸方向へ向かう
直線的な方向である。

このため、途中で屈曲する管路内を走行させる場合、そ
の屈曲部分を通すことは一般に困難であった。

また、１工程で前進する距離はその二重蛇腹内に供給す
る加圧流体の量を加減するしかなく、走行量を確実に微
調整することは困難であった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは曲がった管路内でも容易に走行できると
ともに１工程での移動量を微調整することができる管内
自走装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記課題を解
決するために本発明の管内自走装置は流体管路を通じて
流体の給排を受けて軸方向に伸縮する進退駆動用弾性体
を有し、この弾性体の前後両端側にはその弾性体の伸縮
に追従するとともに拡開収縮自在で拡開することにより
挿入した管腔内壁に係止する保持体を設けて移動ユニッ
トを構成し、さらに、上記進退駆動用弾性体の伸縮量を
その中心軸より偏心した位置で選択的に規制する手段を
設けたものである。

この管内自走装置においては進退駆動用弾性体の伸縮量
をその中心軸より偏心した位置で選択的に規制するでき
るから、その規制口に応じて上記弾性体を湾曲する状態
で伸縮させることができる。

したがって、曲がった管路部分の曲がりに沿って湾曲し
、その曲がった管路部分での走行を容易にできる。

また、進退駆動用弾性体の伸縮量を選択的に規制できる
から、１工程での移動量を微調整することができる。

［実施例］ 第１図ないし第７図は本発明の第１の実施例を示すもの
である。第１図および第２図は管内に挿入する可撓性の
挿入用ケーブル１の先端に装着される移動ユニット２を
示し、また、上記挿入用ケーブル１は第３図で示すよう
に外部のドラムユニット３の巻取ドラム４に巻き取られ
ていて、必要に応じてその長さ分ずつ繰り出されるるよ
うになっている。また、外部には加圧流体を給Ｌノドす
る流体供給装置（図示しない。）を内部に設けた照明用
光源装置５と、ビデオプロセッサ６、およびＴＶモニタ
７等が設置されている。ドラムユニット３と照明用光源
装置５は第１のコード８を通じて接続され、ドラムユニ
ット３とビデオプロセッサ６は第２のコード９を通じて
接続されている。

また、ＴＶモニタ７はビデオプロセッサ６に接続されて
いる。

−ｈ゛、第１図で示すように挿入用ケーブル１の先端に
装着される移動ユニット２は前側本体１１と、後側本体
１２と、この両者を連結するチュブ１３とからなり、チ
ューブ１３は各本体１１゜１２が近接離反する動きを損
わない構成になっている。例えばチューブ１３を少なく
ともその本体１１．１２の一方に対して摺動するスライ
ド管１４を用いて気密的にスライド自在に係合する。

また、そのチューブ１３自体にある程度の可撓性をもた
せるようにしてもよい。

また、各本体１１．１２はそれぞれ筒状に構成され、上
記チューブ１３とともに同軸的に円筒状に形成されてい
る。移動ユニット２の前側本体１１の先端部分には内視
鏡を構成するに必要な対物レンズ１５と固体撮像素子１
６からなる撮像部１７と、照明光を出射する照明部（図
示しない。）が設けられている。そして、撮像部１７に
は信号線１８が接続され、また、照明部には図示しない
ライトガイドが接続されている。この信号線１８とライ
トガイドは移動ユニット２と挿入用ケーブル１を通じて
ドラムユニット３に導びかれたあと、ライトガイドは第
１のコード８を通じて照明用光源装置５に接続され、信
号線１８は第２のコード９を通じてビデオプロセッサ６
に接続される。

移動ユニット２におけるチューブ１３の外周を覆うよう
に前側本体１１と後側本体１２との間には筒状の進退駆
動用弾性体２０が架設されている。

この進退駆動用弾性体２０は通常に伸びた状態では第１
図で示すようにその全長にわたり等径な円筒形に構成さ
れている。つまり、この進退駆動用弾性体２０は弾性チ
ューブ２１とこの外周を覆う規制用向状部材２２からな
り、この弾性チューブシー ２１と規制用筒状部材２２先端縁と後端縁はそれぞれ対
応する前側本体１１と後側本体１２に対して気密的に取
着されている。規制用筒状部材２２は段数の繊維を束ね
てこれを１単位とする繊維素子２３を例えば手織に編成
して筒状に構成してなり、また、編成するとき、第３図
で示すようにその各繊維素子２３同士か交差する点Ｐを
結ぶ形が平行四辺形を構成し、いわゆるリンク機構のパ
ンタグラフを構成する。また、その平行四辺形における
対向する交点Ｐは進退駆動用弾性体２０の軸方向に１直
線上に配置される。そして、各繊維素子２３はその進退
駆動用弾性体２０の軸方向に対して鋭角な角度θをなす
。このため、パンタグラフか軸方向に縮むとき、径方向
には逆に縮み、弾性チューブ２１の、特に伸びを規制す
るようになっている。

また、進退駆動用弾性体２０の弾性チューブ２］はその
内側の、上記チューブ１３との間で気密的な気腔２４を
形成し、この気腔２４には流体管路としての送気チュー
ブ２５が接続されている。

この送気チューブ２５はこの移動ユニット２と挿入用ケ
ーブル１を通じてドラムユニット３に導びかれたあと、
第１のコート８を通じて照明用光源装置５に組み込んだ
加圧流俸給υト用の流体供給装置のポンプ２６に接続さ
れている。また、この送気チューブ２５に対する加圧流
体の給υトは電磁式給排弁２７によって行なわれるよう
になっている。

また、上記進退駆動用弾性体２０の外側には距離をおい
て圧縮スプリング２８が巻装され、この圧縮スプリング
２８の前端と後端はこれに対応する前側本体１１と後側
本体１２に係着している。

そして、この圧縮スプリング２８はそれ自身の弾性復元
力で前側本体１１と後側本体１２を押し広げるように付
勢している。

移動ユニット２における前側本体１１と後側本体１２の
外周部分にはそれぞれ挿入する管Ｉｒケの内壁に係止さ
せるための保ｔｊｆ体としての前部バルーン３１と後部
バルーン３２が設けられている。第１図で示すようにこ
の両バルーン３１．３２はそれぞれゴムなどの弾性材料
によって膜状に形成され、これは固定リング３３により
前側本体１１と後側本体１２の外周部分に対して気密的
に取着固定されている。バルーン３１．３２の内部には
これに対応する前側本体１１と後側本体１２の外周部と
の間で密閉空間３５．３６がそれぞれ独立して形成され
ている。各密閉空間３５．３６にはそれぞれ流体管路と
しての送気チューブ３７．３８が独立して連通接続され
ていて、各バルーン３１゜３２内に対して独立的に気体
を給υ卜するようになっている。この送気チューブ３７
．３８は移動ユニット２と挿入用ケーブル１を通じてド
ラムユニット３に導びかれたあと、第１のコード８を通
じて照明用光源装置５に組み込んた加圧流体給排用の流
体供給装置のポンプ２６に接続されている。

また、この谷送気チューブ３７．３８に対する加圧流体
の給排は電磁式給排弁２９ａ、２９ｂによって行なわれ
るようになっている。

一方、このように構成された移動ユニット２にはその進
退駆動用弾性体２０の移動はを規制する規制手段が組み
込まれている。この規制手段は進退駆動用弾性体２０の
内側で進退駆動用弾性体２０の中心軸に対して例えば１
ｍ下それぞれに偏心して配設された一対の規制ワイヤ４
１．４２を前部本体１１と後部本体１２との間に架設す
るとともに、この各規制ワイヤ４１．４２のそれぞれに
規制用弾性体４３．４４を介挿して構成したものである
。」二層３規利用弾性体４３．４４は小径ながら上記進
退駆動用弾性体２０と同様に（１■成されている。すな
わち、この各規制用弾性体４３４４は弾性チューブ４５
と筒状部＋１４６からなり、その筒状部材４６は繊維素
子２３によって第３：χ１で示すものと同様に編成され
ている。このように構成された筒状の規制用弾性体４３
．４４の両端は固定具４７．４８で気密的に閉塞されて
いる。

そして、規制用弾性体４３．４４の内部の密閉空間には
それぞれ送気チューブ５１．５２が連通接続されている
。この谷送気チューブ５１．５２は浮動ユニット２と挿
入用ケーブル１を通じてドラムユニット３に導びかれた
あと、第１のコード８を通じて照明用光源装置５に組み
込んだ流体（空気）供給装置のポンプ２６に接続されて
いて、空気給υ［弁５３ａ、５３ｂによってその給排動
作が調節されるようになっている。

なお、１−記外部装置には第５図で示すような送信コン
トローラ５４が備えられており、この送信コントローラ
５４には液晶モニタ５５、ストローク瓜制御釦５６、湾
曲量制御釦５７、スタート釦５８、ストップ釦５９が設
けられている。そして、この送信コントローラ５４によ
り上記構成の管内自走装置に動作指令を与えるようにな
っている。

さらに、第６図は加圧流体給排用の流体供給装置の構成
を示し、そのポンプ２６には電磁式メンパルプ６１を介
して上記各送気チューブ２５゜３７．３８．５１．５２
が接続されている。そして、このポンプ２６および電磁
式給排弁２７゜２９ａ、２９ｂ、５３ａ、５３ｂ等は制
御部６２からの指令によって開閉されるようになってい
る。

制御部６２は［−記送信コントローラ５４から送信され
る信号を受ｆｔ部６３で受けて作動する。なお、１、記
電磁式給排弁２７，２９ａ、２９ｂ、５３ａ。

５′３ｂは遮断し、それぞれの送気チューブ２５゜３７
．３８，５１．５２に対する加圧空気の供給が停止Ｆ、
シたときに、その送気チューブ２５．３７゜３８．５１
．５２側の空気を排出できるようになっている。

次に、上記構成の管内自走装置の動作を説明する。まず
、最初、管路６５（管腔）に挿入した挿入用ケーブル１
の先端にある移動ユニット２はその管路６５に遊嵌され
るが、送信コントローラ５４を操作して空気給排弁２９
ａを開き、送気チューブ３７を通じて前部バルーン３１
に加圧空気を供給し、第７図（Ａ）で示すようにその前
部バルーン３１のみを脹らませる。そして、この前部バ
ルーン３１のみが管路６５の内壁に押し当り、その１位
置に保持される。このとき、後部バルーン３２は収縮し
た状帖にあり、管路６５の内壁から離れている。また、
進退駆動用弾性体２０は加圧されていないので、例えば
第７図（Ｃ）で実線で示すように伸びた状態にある。

ついで、この状態でさらに空気給排弁２７を開き、送気
チューブ２５を通じてポンプ２６がら加圧空気を進退駆
動用弾性体２０の気腔２４内に送り込むと、その弾性チ
ューブ２１は膨張しようとする。しかし、規制用筒状部
材２２によってｌｉなる膨張は規１ｔすされ、第７図（
Ａ）で示すように軸方向には収縮されながら膨張する。

つまり、規制用筒状部＋４２２の繊維素子２３はリンク
機構のパンタグラフを（１′４成するから、このパンタ
グラフが１−げろと、その繊訂を索Ｔ２３の力変換作用
によって長軸）ｊ向に大きな力を出しながら第７（閃（
Ａ）で示すように軸方向に収縮する。そして、前側本体
１１は前部バルーン３１により保持されて停止されてい
るから、後側本体１２が前方に引き寄せられる。

さらに、次の段階として後部バルーン３２も膨張させる
ことによりこれを管路６５の内壁に押し当てて係正し、
その位置に保１！！させる。つまり、第７図（Ｂ）で示
すように前後のバルーン３１３２がそれぞれ保１ｊｊ状
態となる。

ついで、前部バルーン３１から排気を行なってこれを収
縮させるとともに、進退駆動用弾性体２０の気腔２４か
らも排気し、その進退駆動用弾性体２０を軸方向へ直線
状態に伸ばす。このとき、圧縮スプリング２８の弾性復
元作用で前側本体１１を前進させる。これにより前側本
体１１は第７図（Ｃ）で示すように１ストロ一ク分（Δ
Ｘ）だけ前進する。これにより］移動サイクルの動作を
完了する。

したがって、以１〕のサイクルを繰り返すことにより１
ストロ一ク分（ΔＸ）ずつ前進させることができる。な
お、゛そのタイミングを逆にすることにより後退させる
こともできる。

ところで、上記動作は直線的な走行性を示すから、直線
的な管路６５内を走行させる場合にはよい。しかし、管
路６５の途中が曲がっているようなときには必ずしもよ
いとは限らないことがら、このような場合には次のよう
にして走行動作をさせる。

ずなりち、送信コントローラ５４の湾曲量制御釦５７を
操作して湾曲量を設定する。例えば先端側が下方に向か
う湾曲させるように指示したとすれば、空気排出弁５３
ｂが開放して送気チューブ５２を通じて下側の規制弾性
体４４に加圧空気が供給される。このためにそのド側の
規制弾性体４４は径方向に伸び、軸方向には収縮し、下
側の規制ワイヤ４２を引き込み、前側本体１１を引き寄
せる。一方、１−側の規制ワイヤ４１はそのまま長い状
態にあるから、前側本体１１は下側のみが引かれる。こ
のため、第２図で示すように前側本体１】と後側本体］
２の間の進退駆動用弾性体２０は下側に湾曲し、前側本
体１１を下側へ向ける。そして、この状態を維Ｌ７　Ｌ
ながら、移動ユニット２を走行させるようにその弾性体
２０、各バルーン３１．３２の膨縮動作を行なわせれば
、その曲率半径を保持しながら、走行動作を行なう。

したがって、その下側に曲がる管路６５の部分を走行さ
せることができる。なお、このとき下側の規制弾性体４
４に供給する加圧空気の二を調整し、その−ド側の規制
弾性体４４の軸方向の収縮量を選択すれば、その湾曲量
を変えることができる。

また、このように湾曲させれば、管路６５内において前
側本体１１の向きを変えることができるから、その観察
視野方向を上下に選択できる。したがって、この操作を
行なえば、目的部位の検査範囲が拡大する。

また、上下の各規制弾性体４３．４４の収縮量を同じに
して両方の規制ワイヤ４１．４２を引けば、その収縮量
に応じて進退駆動用弾性体２０の伸縮量が変わり、その
１移動サイクルに伴う１ストロ一ク分（ΔＸ）が変わる
。これにより直線的に走行するときの走行量を微調整す
ることができ、１１−１的部位を逃すことなく検査する
ことができる。

第８図は本発明の第２の実施例を示すものである。この
実施例は進退駆動用弾性体２０の伸縮量を規制する手段
が上記第１の実施例のものと異なる。この実施例での規
制手段では規制ワイヤ４１４２の長さを設定する規制用
弾性体４３．４４の代りにその規制ワイヤ４１．４２を
把持するリング状の把持用チューブ７１．７２を設けて
なり、この把持用チューブ７１．７２には規制ワイヤ４
１．４２の基端部分を挿通する。規制ワイヤ４１．４２
の途中は把持用チューブ７１．７２より前側に位置して
後側本体１２に設けられた仕切板７３に形成された各ガ
イド用挿通孔７４，７５を通じて挿通されている。規１
１ｊワイヤ４１．４２のそれぞれの基端には抜止め［７
６，７７が取着固定されている。さらに、規制ワイヤ４
１．４２の３．Ｍ端側部分にはそれぞれろう材を所々に
塗布することにより係止突起７８を形成してあり、後述
するように把［Ｉｔ用チューブ７１．７２で把持され易
くなっている。

把［！ｊ用チューブ７１．７２はそれぞれ上記第１の実
施例のものと同様に送気チューブ５１５２か連通接続さ
れている。この８送気チユーブ５１゜５２は移動ユニッ
ト２と挿入用ケーブル１を通じてドラムユニット３に導
びかれたあと、第１のコード８を通じて照明用光源装置
５に組み込んだ流体（空気）供給装置に接続されていて
、空気給排弁５３ａ、５３ｂによってその給排動作が調
昂されるようになっている。そして、これにより把持用
チューブ７１．７２内に空気を供給すると、そのチュー
ブ７１．７２の内径が縮少して挿通しである規制ワイヤ
４１．４２の部分を締め付けて把持し、その位置関係に
固定できるようになっている。

そして、この実施例のものでは直線的に走行させるとき
には把ｔｊｆ用チューブ７１．７２内に空気を供給せず
、したがって、そのチューブ７１゜７２の内径は縮少し
ていないため、これに１１０通しである規制ワイヤ４１
．４２は自由に移動できる。

このため、移動ユニット２は規制を受けることなく作動
でき、上記第１の実施例で説明したと同ｔ、策に直線的
に最大のストロークで走行させることができる。

また、進退駆動用弾性体２０を湾曲させて前側本体１１
の向きを変えたり、管路６５の曲がった部分を走行させ
るときには進退駆動用弾性体２０の気腔２４内に加圧空
気を供給して収縮さける。

そして、前側本体１１と後側本体１２を近ず、これによ
り規制ワイヤ４１．４２の後端部分をチューブ７１．７
２から後方へ多く突き出すようにする。この突出量を選
択したところで、固定を必要とする規制ワイヤ４１．４
２側のチューブ７１゜７２に送気してそのチューブ７１
．７２を膨張させて対応する規制ワイヤ４１．４２を把
Ｌ’ｊ　して固定する。一方の規制ワイヤ４１．４２を
把持すれば、進退駆動用弾性体２０を通常の長さに戻し
たときにその把持した規制ワイヤ４１．４２の方にＡ曲
させることができる。また、そのまま走行動作をさせれ
ば、その把持した規制ワイヤ４１゜４２の方へ進行させ
ることができる。また、その把持位置を選択することに
より１ストロークの長さが変わり、また、走行動作等の
微調整ができる。

なお、上記第１および第２の実施例では進退規制手段を
上ドそれぞれにしか設けなかったが、左７ｆまたは上下
左右等に同じように配設してもよい。

第９図ないし第１２図は本発明の第３の実施例をづ（す
ものである。この実施例は進退駆動用弾性体２０の伸縮
量を規制する手段が上記第１または第２の実施例のもの
と異なる。この実施例での規制手段ではＬ述したような
実施例での規制ワイヤ、規制用弾性体や規制用チューブ
を用いることなく、形状記憶合金からなる規制用コイル
８１．８２゜８３．８４を用いるものである。すなわち
、この規制用コイル８１，８２，８３．８４は上記同様
の前側本体１１と後側本体１２に固層した各受板８５．
８６間に一１二下左右に位置して架設されている。この
各規制用コイル８１，８２．８３．８４には第１２図で
示すように選択的に通電する加熱用通電回路８７が接続
され、その通電用リード線（図示しない。）は移動ユニ
ット２と挿入用ケブル１を通じて外の電源装置８９に接
続されている。通電回路８７には通電を切り換えるスイ
ッチ９０が組み込まれている。なお、電源装置８９とし
てはパルス波を出力するものがよい。

また、上記６規制用コイル８１．８２．８３゜８４は収
縮して短かくなる形状を記憶形状としてあり、通電して
変態温度以上に加温するとその記憶形状に復元する。加
ｌΔよしない通常の温度ドでは長い状態にあり、移動ユ
ニット２の走行動作を規制しない。したがって、直線的
に最大のストロタで走行できる。

また、進退駆動用弾性体２０を湾曲させて前側本体１１
の向きを変えたり、管路６５の曲がった部分を走行させ
るときにはその湾曲させようとする側の規制用コイル８
１．８２．８３．８４に通電してそのムＪ制用コイル８
１，８２．８’３　８４を加ｕＡ　Ｌ、形状記憶状態に
復元させる。しかして、１ノ１１熱した規制用コイル８
１．８２，８３．８４、例えば第１１図ではド側のもの
が収縮して伸びを規制する力を発生する。したがって、
この状態で自走動作を行なわせると、第１１図で示すよ
うに進退駆動用（ｌｉｔ性体２０は下側に曲がる形状で
走行動作を行なう。また、ずぺての規制用コイル８１゜
８２．８３．８４を加熱すれば、その１ストロクの長さ
を小さくでき、走行動作等の微調整ができる。

なお、本発明は上記各実施例のものに限定されるもので
はない。例えば規制用−Ｌ段としての規制ワイヤ４１．
４２と規制用弾性体または規制用コイル居、２本、４本
たけではなく、それ以外の３本等でもよい。もっとも、
これらは等間隔に配置４することが望ましい。

［発明の効果］ 以１−説明したように本発明の管内自走装置においては
進退駆動用弾性体の伸縮計をその中心軸より偏心した（
１′！、置で選択的に規制するできるがら、その規制量
に応じて−上記弾性体を湾曲する状態で伸縮させること
ができる。したがって、曲がった管路部分の曲がりに沿
って湾曲し、その曲がった管路部分での走行が容易であ
る。

また、進退駆動用弾性体の伸縮量を選択的に規制できる
から、１工程での移動口を微調整することができる。こ
のように本発明によれば、曲がった管路内でも容易に走
行できるとともに１工程での移動量を微調整することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は移動ユニット部分の側断面図、第２図はその移動
ユニット部分の湾曲状態の側断面図、第′３図は進退駆
動用弾性体における規制用筒状部材の部分拡大図、第４
図はシステム全体を概略的に示す斜視図、第５図は送信
コントローラのｉ［面図、第６図は制御用流体回路図、
第７図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は移動ユニットの走行動作の
説明図、第８図は本発明の第２の実施例の移動ユニット
部分の側断面図、第９図ないし第１２図は本発明の第３
の実施例を示し、第９図はその移動ユニット部分の側断
面図、第１０図は第９図中へ−Ａ線に沿う断面図、第１
１図はその移動ユニットの走行状態を示す側面図、第１
２図はその加熱回路図である。 １・・・挿入用ケーブル、２・・・移動ユニット、］〕
・・前側本体、１２・・後側本体、２０・・・進退駆動
用弾性体、４１．４２・・・規制ワイヤ、４３４４・規
制用弾性体、７１．７２・・・把持用チュブ、８１．８
２，８３．８４・・・規制用コイル。 出願人代理人　弁理士　坪井　　淳 、３７ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体管路を通じて流体の給排を受けて軸方向に伸縮する
   進退駆動用弾性体と、この弾性体の前後両端側にそれぞ
   れ設けられ上記弾性体の伸縮に追従するとともに拡開収
   縮自在で拡開することにより挿入した管腔内壁に係止す
   る保持体と、上記進退駆動用弾性体の伸縮量をその中心
   軸より偏心した位置で選択的に規制する手段とを設けた
   ことを特徴とする管内自走装置。