JPH03272727A

JPH03272727A - 被検体内挿入装置

Info

Publication number: JPH03272727A
Application number: JP2075142A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Yorio Matsui; 頼夫松井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-12-04

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、内視鏡やカテーテル等の被検体内挿入装置で
あって、挿入性を向上した被検体内挿入装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］近年、体
腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内臓器
等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル内に挿通
した処置具を用いて各種治療処置のできる内視鏡が広く
利用されている。

ところで、前記内視鏡の挿入部を体腔等の屈曲した被検
体内に挿入する場合、挿入部の外表面が体壁等に接触し
たまま挿入することがしばしばある。このとき、接触抵
抗が大きいと、挿入が困難になると共に体壁等に損傷を
与える虞がある。

前記内視鏡の挿入部に設けられる湾曲部の湾曲操作は、
従来は手動操作によるものが多かったが、最近は、特開
昭５８−７８６３５号公報等に示されるようにモータ等
により電動化したものも提案されている。このように湾
曲操作を電動化した場合、本出願人が先に提出した特願
平１−２３０２３５号において提案しているように、挿
入部を微振動させて挿入部の接触抵抗を軽減することが
考えられる。

第１５図に、湾曲部を微振動させる様子を示す。

この図に示す内１Ａ鏡１は、挿入部６と操作部２とを備
え、前記挿入部６には湾曲部５が設けられている。前記
操作部２内には、湾曲用のモータ４が設けられている。

前記湾曲部５の先端部には、挿入部６内に挿通されたア
ングルワイヤ３の先端部が固定されている。このアング
ルワイヤ３の基部は、前記モータ４の出力軸に取り付け
られたプーリに固定されている。そして、スイッチ操作
により前記モータ４を回転させることにより湾曲部５を
例えば上下方向に湾曲させることができるようになって
いる。また、例えばスイッチを上方向と下方向とに交互
に操作してモータ４を正転、逆転を繰り返させて、第１
６図に示すように湾曲部５を異なる方向に繰り返し湾曲
させることにより、大腸等の生体管路７への挿入性が向
上される。

ところが、第１６図に示すように、生体管路７の屈曲部
に挿入部６が至り、生体管路７に対して湾曲部５の後方
が接触し、これが押圧部８となった場合、また、挿入部
６の後方で生体管路７との接触部９が生じた場合、挿入
部６に押込み力を与えても、押圧部８への力が増すのみ
となると共に、接触部９での摩擦力を増大させ、事実上
、単に押込み力だけでは挿入が困難になる場合がある。

尚、このような場合に、湾曲部５にモータ４により繰り
返し湾曲操作（微振動）を与えても、第１６図において
破線で示すように挿入性向上には寄与しない。

つまり、湾曲部５の前側に押圧部８が当たる場合には、
繰り返し湾曲操作が挿入性向上に役立つものの、第１６
図に示すように生体管路７に対して湾曲部５の後方が接
触した状態では、湾曲部５が空振りをするのみとなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、確実
に挿入部の接触抵抗を軽減して挿入性を向上させること
のできる被検体内挿入装置を提供することを目的として
いる。

［１１題を解決するための手段］本発明の被検体内挿入装置は、被検体内に挿入される可
撓性の挿入部を備えたものにおいて、前記挿入部の軸方
向の異なる位置に設けられ互いに独立に湾曲可能な複数
の湾曲部と、前記挿入部に波状に変動する形状変化を与
えるように、前記複数の湾曲部を互いに異なる方向へ湾
曲駆動する駆動手段とを備えたものである。

［作用コ本発明では、駆動手段により複数の湾曲部を互いに異な
る方向へ湾曲駆動することにより、挿入部が波状に変動
し、これにより、挿入部の接触抵抗が軽減される。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は内視鏡挿入部の縦断面図、第２図は内視鏡挿入部の
横断面図、第３図は内視鏡装置の全体構成を示す説明図
、第４図は湾曲部を駆動した場合の挿入部の形態を示す
説明図、第５図は挿入部を生体管路に挿入した状態の説
明図である。

本実施例は、生体管路に挿入される被検体内挿入装置と
しての内視鏡装置の例である。

第３図に示すように、内視鏡装置は、内視鏡１と、この
内視鏡１が接続される制御［ｌ装＠１１と、このυＪｌ
ｌｌ装置１１に接続されるモニタ６０とを備えている。

前記内視１１は、細長で可撓性を有する挿入部６と、こ
の挿入部６の後端に連設された操作部２と、この操作部
２の側部から延設されたユニバーサルコード１０とを備
え、このユニバーサルコード１０の端部に、前記制御装
置Ｆ１１に着脱自在に接続されるコネクタ５１が設けら
れている。

前記挿入部６の先端部には、観察窓と照明窓とが設けら
れている。前記観察窓の内側には、対物レンズ５２が設
けられ、この対物レンズ５２の結像位置に、固体搬像素
子５３が配設されている。

この固体搬像素子５３に接続された信号線２０は、前記
挿入部６．操作部２及びユニバーサルコード１０内を挿
通されて前記コネクタ５１に接続されている。また、前
記照明窓の内側には、配光レンズ５６が設けられ、この
配光レンズ５６の後端にライトガイドファイバ１９が連
設されている。このライトガイドファイバ１つは、前記
挿入部６゜操作部２及びユニバーサルコード１０内を挿
通されて、入射端部は前記コネクタ５１に接続されてい
る。

前記制御装置１１内には、前記ライトガイドファイバ１
９に照明光を供給するランプ６１と、前記コネクタ５１
を介して固体撮像素子５３に接続されるビデオプロセッ
サ（以下、ＶＰと記す。）６２と、後述する通電回路６
３．抵抗値検出回路６４及び制御回路６５が設けられて
いる。前記固体撮像素子５３が前記ＶＰ６２によって駆
動されると共に、この固体撮像素子５３の出力信号はＶ
Ｐ６２によって映像信号処理される。そして、このＶＰ
６２から出力される映像信号がモニタ６０に入力され。

このモニタ６０に被写体像が表示される。

前記挿入部６は、第１図及び第２図に示すように構成さ
れている。

すなわち、挿入部６には、軸方向の異なる位置に、互い
に独立に湾曲可能な複数の湾曲ユニツ・ト２３が互いに
連結するように設けられている。この湾曲ユニット２３
は、軸方向の両端部に、それぞれフランジ１２．１２を
有し、このフランジ１２．１２間には、密着巻き形状を
記憶した複数本の形状記憶合金〈以下、ＳＭＡと記す。

〉コイル１３が引き伸ばされて固定されている。また、
フランジ１２．１２間には、２つの中間フランジ１１４
．１４が設けられている。この中間フランジ１４には孔
１５が設けられ、この孔１５に前記ＳＭＡコイル１３が
挿通されている。また、前記７ランジ１２．１２間の中
央部には、コイルばね１６が固定され、このコイルばね
１６の外周に絶縁用チューブ１７が被覆されている。各
ＳＭＡコイル１３の両端には、リード線が接続され、そ
のうちの一方は主リード線１８に接続されている。また
、前記フランジ１２の中央部には孔が設けられ、第２図
に示すように、この孔と前記コイルばね１６の中を、前
記ライトガイドファイバ１９及び信号線２０が挿通され
ている。

第２図に示すように、ＳＭＡコイル１３は、各湾曲方向
に対応してそれぞれ複数本が並列に配置されており、こ
れら複数本のＳＭＡコイル１３は電気的に直列に接続さ
れている。尚、第２図では、２方向に湾曲させるための
構成になっているが、必要に応じて４方向等の湾曲がで
きるようにＳＭＡコイル１３の数を増やしても良い。

このように構成された湾曲ユニット２３間は、連結部材
２１によって連結されている。また、挿入部６の最外周
には、外被２２が設けられている。

尚、挿入部６内には、前述の要素以外に、処置具挿通用
チャンネルや送気送水用チャンネルを設けても良いし、
固体撮像素子の代りに被写体像を操作部２側に伝達する
イメージガイドを設けた内視鏡においては前記イメージ
ガイドを設けても良い。

第３図に示すように、前記ＳＭΔコイル１３は、制御装
置１１内の通電回路６３及び抵抗値検出回路６４に接続
されるようになっている。前記通電回路６３によってＳ
ＭＡコイル１３に通電することによりＳＭＡコイル１３
が加熱され収縮される。

尚、ＳＭＡコイル１３への通電は交流、直流、ＰＷＭ（
パルス幅変調〉通電等のいずれでも良い。

また、このＳＭＡコイル１３の抵抗値が前記抵抗値検出
回路６４によって検出され、通電加熱に伴う抵抗値変化
を検出することによって湾曲ユニット２３の湾曲量が求
められるようになっている。

前記抵抗値検出回路６４によって検出される抵抗値の情
報は制御回路６５に送られ、この情報に基づいて制御回
路６５が通電回路６３による通電量を制御することによ
って、湾曲ユニット２３の湾曲量を制御するようになっ
ている。尚、複数の湾曲ユニット２３はそれぞれ独立に
湾曲量が制粧されるようになっている。

本実施例では、第４図に示すように、複数の湾曲ユニッ
ト２３により、挿入部６の先端側から順に、第１湾曲部
２４．第２湾曲部２５．第３湾曲部２６及び第４湾曲部
２７が形成されている。尚、湾曲部の数は４つに限らず
、挿入部６に少なくとも半波長以上の波形状を形成でき
る数であれば良い。

次に、本実施例の動作について説明する。

第５図に示すように、内視鏡１の挿入部６を生体管路７
等の被検体内に挿入する際に、挿入部６が生体管路７内
壁に接触して挿入部６の接触抵抗が増大した場合、各湾
曲ユニット２３のＳＭＡコイル１３に通電加熱を行い、
各湾曲ユニット２３に湾曲動作を行なわせる。すなわち
、１つの湾曲ユニット２３内の片側のＳＭＡコイル１３
を通電加熱することによりこのＳＭＡコイル１３が収縮
し、湾曲ユニット２３が湾曲する。この場合、第４図に
示すように、隣り合う湾曲ユニット２３の湾曲方向を変
えることにより、挿入部６に正弦波状の形態を形成する
。次に、各湾曲ユニット２３を逆方向に湾曲させること
により、第４図において破線で示すように、前記形態と
１８０度位相の異なる正弦波状の形態を形成する。そし
て、以上の２つの動作を交互に繰り返し行わせる。これ
により、挿入部６は波状に振動する。

第５図に示すように、挿入部６を生体管路７に挿入し、
湾曲カーブの強い、すなわち曲率半径の小さい箇所で、
挿入部６が波状に振動するように上記動作を行わせる。

まず、第５図で実線で示すように挿入部６を波状の形状
にする。この状態では挿入部６は生体管路７の内壁に対
してａ、ｂ。

ｃ、ｄの各点で接触している。次に、各湾曲ユニット２
３を異なる方向へ湾曲させるが、このとき挿入部６の押
込み動作を合わせて行う。これにより、ａ−＋ａ−、ｂ
−＋ｂ−、ｃ→ｃ′、ｄ−＋ｄ−というように、挿入部
６と生体管路７との接触点位置を移動して挿入部６を前
進させることができる。

これを繰り返し行うことにより、湾曲部を単に上下方向
等に振動させる場合のように湾曲部が空振りすることが
なく、確実に挿入部６の接触抵抗を軽減して挿入性を向
上させることができる。尚、挿入部６に押込み動作を行
わないときにも、挿入部６を波状に振動させることによ
る接触抵抗の軽減の効果がある。

第６図及び第７図は本発明の第２実施例に係り、第６図
は内視鏡装置の全体構成を示す説明図、第７図は湾曲部
を駆動した場合の挿入部の形態を示す説明図である。

本実施例の内視鏡装置は、第６図に示すように、内視鏡
２８と、この内視鏡２８が接続される制御装置１１とモ
ニタ６０とを備えている。

前記内視鏡２８の挿入部６には、先端側より順に、第１
湾曲部３２と第２湾曲部３３とが設けられている。この
内湾曲部３２．３３は、それぞれ、円筒状の複数の関節
駒を互いに回動自在に連結して形成されている。前記第
１湾曲部３２の先端部には挿入部６内に挿通された第１
アングルワイヤ３４の先端部が固定されている。また、
前記第２湾曲部３３の先端部には挿入部６内に挿通され
た第２アングルワイヤ３５の先端部が固定されている。

また、操作部２内には、第１モータ３０と第２モータ３
１とが設けられ、この各モータ３０゜３１の出力軸に取
り付けられたブーりに、それぞれ前記アングルワイヤ３
４．３５の基部が固定されている。そして、各モータ３
０，３１を独立に回転駆動することにより、アングルワ
イヤ３４゜３５が押し引きされ、各湾曲部３２．３３が
独立に湾曲駆動されるようになっている。また、各モー
タ３０．３１には、図示しないエンコーダが取り付けら
れでている。

一方、制御装置１１内には、ランプ６１．ＶＰ６２の他
に、前記モータ３０．３１を駆動するドライバ７３と、
前記エンコーダの出力から湾曲部３２．３３の湾曲量を
検出する湾曲量検出回路７４と、前記湾曲量検出回路７
４の出力に基づいて前記ドライバ７３を制御する制御回
路７５とが設けられている。

本実施例では、第７図に示すように、隣り合う第１湾曲
部３２と第２湾曲部３３の湾曲方向を異なるものとし、
且つ実線及び破線で示すように互いに反対方向への湾曲
動作を交互に繰り返し行うことにより、挿入部６は、半
波長の波形状で振動する。

その他の構成２作用及び効果は第１実施例と同様である
。

第８図ないし第１４図は本発明の第３実施例に係り、第
８図は内視鏡装置の全体構成を示す説明図、第９図は湾
曲ユニットの第１の例を示す斜視図、第１０図は湾曲ユ
ニットの第２の例を示す斜視図、第１１図は湾曲ユニッ
トの第３の例を示す斜視図、第１２図は第１１図の湾曲
ユニットの要部を示す説明図、第１３図は湾曲ユニット
の第４の例を示す斜視図、第１４図は湾曲ユニットの第
５の例を示す斜視図である。

本実施例は、第１実施例の内視鏡１において、湾曲量の
コントロールを行うために、各湾曲ユニット２３に湾曲
量検出用センサとして歪ゲージ３７を設けたものである
。

また、制御装置１１内には、ランプ６１．ＶＰ６２、通
電回路６３の他に、前記歪ゲージ３７の出力から各湾曲
ユニット２３の湾曲量を検出する湾曲量検出回路８４と
、前記湾曲量検出回路８４の出力に基づいて前記通電回
路６３を制御する制御回路８５とが設けられている。こ
のような構成により、必要量の湾曲量を維持することが
できる。

次に、前記歪ゲージ３７を設けた湾曲ユニット２３の５
つの例について説明する。

第９図に示す第１の例では、ＳＭへコイル１３の一端を
７ランジ１２に固定すると共に、他端を、各湾曲方向毎
に設けられた湾曲量検出用ブロック３６に固定している
。この湾曲量検出用ブロック３６は、鞍形の部材の中央
部を切り欠いた形状になっており、この切欠部の内壁に
例えば２つの歪ゲージ３７．３７が貼設されている。こ
のような構成により、ＳＭＡコイル１３の加熱収縮に伴
い、収縮側のブロック３６が引張り力を受け、このとき
の歪が歪ゲージ３７によって検出される。予め、この歪
量と湾曲角との相関を求めておくことにより、歪量から
湾曲量を検出することが可能となる。

第１０図に示す第２の例では、ＳＭＡコイル１３の一端
をフランジ１２に固定すると共に、他端を湾曲量検出用
ブロック３８に固定している。この湾曲量検出用ブロッ
ク３８は、各湾曲方向毎に設けられ前記ＳＭＡコイル１
３の他端が固定された可動部３８ａと、この可動部３８
ａの基部側から円周方向に延設された歪部３８ｂと、各
歪部３８ｂが固定された共通の基部３８Ｃとで構成され
、前記歪部３８ｂに歪ゲージ３７が貼設されている。

このような構成により、ＳＭＡコイル１３の加熱収縮に
伴い、ブロック３８が受ける引張り力によって歪部３８
ｂに曲げ歪が生じ、この歪が歪ゲージ３７によって検出
される。

第１１図及び第１２図に示す第３の例では、両側のフラ
ンジ１２．１２のうちの一方のフランジ１２のＳＭＡコ
イル１３側に、各湾曲方向毎に設けられた板３９からな
る湾曲量検出用ブロック４０を設け、前記各板３９にＳ
ＭＡ：Ｉイル１３の一端を固定している。第１２図に示
すように、この板３９の両面に歪ゲージ３７が貼設され
ている。

このような構成により、ＳＭＡコイル１３の収縮に伴い
板３９が変形し、この変形を歪ゲージ３７で曲げ歪とし
て検出することができる。

第１３図に示す第４の例では、ＳＭＡコイル１３の一端
を７ランジ１２に固定すると共に、他端を湾曲量検出用
ブロック４１に固定している。この湾曲量検出用ブロッ
ク４１は、ＳＭＡコイル１３側がスリットによって各湾
曲方向毎に分割されている。そして、この分割された各
部分の外周部に歪ゲージ３７が貼設されている。このよ
うな構成により、ブロック４１にかかる力を、歪ゲージ
３７により引張り及び曲げ歪として検出することができ
る。

第１４図に示す第５の例では、絶縁用チューブ１７に直
接、歪ゲージを貼設している。この例では、湾曲に伴う
チューブ１７の変形を歪ゲージ３７によって検出し、湾
曲量を知ることができる。

このように、本実施例によれば、ＳＭＡコイル１３の加
熱収縮に伴う力を、弾性変形可能な湾曲量検出用ブロッ
ク３６．３８．４０．４１や絶縁用チューブ１７に貼設
した歪ゲージ３７により歪量として電気的に検出でき、
これを予め湾曲量と相関させたデータと比較することに
より、湾曲量を知ることができる。これにより、挿入部
６の湾曲量を制御することが可能となる。

その他の構成１作用及び効果は第１実施例と同様である
。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、例えば、湾曲
部の駆動や制御を行う回路等を、光源装置と別体に設け
ても良い。

また、挿入部に形成する波状形状は、正確な正弦波形で
はなくても良い。また、挿入部に形成した波状形状が挿
入部の先端側または基部側に進むように複数の湾曲部を
制御するようにしても良い。

また、本発明は、内視鏡に限らず血管用、胆・す膵管用
等の各種カテーテルにも適用することができる。また、
医療用に限らず工業用内視鏡等にも適用することができ
る。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、挿入部に設けられ
た複数の湾曲部を互いに異なる方向へ湾曲駆動すること
により挿入部を波状に変動させることができ、変動によ
る接触抵抗の軽減の効果に加え、被検体との接触点を繰
り返し変化させることができるので、確実に挿入部の接
触抵抗を軽減して挿入性を向上させることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は内視鏡挿入部の縦断面図、第２図は内視鏡挿入部の
横断面図、第３図は内視鏡装置の全体構成を示１１ｉ説
明図、第４図は湾曲部を駆動した場合の挿入部の形態を
示す説明図、第５図は挿入部を生体管路に挿入した状態
の説明図、第６図及び第７図は本発明の第２実施例に係
り、第６図は内視鏡装置の全体構成を示す説明図、第７
図は湾曲部を駆動した場合の挿入部の形態を示す説明図
、第８図ないし第１４図は本発明の第３実施例に係り、
第８図は内視鏡装置の全体構成を示す説明図、第９図は
湾曲ユニットの第１の例を示す斜視図、第１０図は湾曲
ユニットの第２の例を示す斜視図、第１１図は湾曲ユニ
ットの第３の例を示す斜視図、第１２図は第１１図の湾
曲ユニットの要部を示す説明図、第１３図は湾曲ユニッ
トの第４の例を示す斜視図、第１４図は湾曲ユニットの
第５の例を示す斜視図、第１５図は湾曲部を微振動させ
る様子を示す説明図、第１６図は生体管路に対して湾曲
部の後方が接触した状態を示す説明図である。１・・・内視鏡　　　　　６・・・挿入部１３・・・Ｓ
ＭＡコイル２３・・・湾曲ユニット６３・・・通電回路６４・・・抵抗値検出回路６５・・・制御回路第３図第５図第８図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

被検体内に挿入される可撓性の挿入部を備えた被検体内
挿入装置において、前記挿入部の軸方向の異なる位置に
設けられ互いに独立に湾曲可能な複数の湾曲部と、前記
挿入部に波状に変動する形状変化を与えるように、前記
複数の湾曲部を互いに異なる方向へ湾曲駆動する駆動手
段とを備えたことを特徴とする被検体内挿入装置。