JPH0515486A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】クラッチを用いることなく、被検体の粘膜に過
大な力を加えてしまう危険性がなく、ストレート復帰動
作を安全に行うこと。 【構成】ギア２６または２７の回転数を検知することに
より、湾曲部９の湾曲状態を検知するためのエンコーダ
２８及びカウンタ２９の組合せと、湾曲部９のストレー
ト状態への復帰を指示するストレートスイッチ３０と、
ストレートスイッチ３０が作動時に、エンコーダ２８及
びカウンタ２９が検知した湾曲部９の湾曲状態に基づい
て、この湾曲部９がストレートに変化する方向に、湾曲
駆動用のモータ２５を所定時間作動させる制御回路２４
とを備えている。ストレートスイッチ３０を差動させる
と、制御回路２４が、湾曲部９の湾曲状態に応じて、湾
曲駆動用のモータ２５を所定時間作動させて、湾曲部９
がストレートに変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湾曲部を湾曲させる駆
動手段を有する内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、細長の挿入部を体腔内に挿入する
ことにより、体腔内臓器等を診断したり、検査したりす
ることのできる内視鏡（スコープ又はファイバスコー
プ）が広く用いられている。また、医療用のみならず工
業用においてもボイラ、機械、化学プラント等の管内、
あるいは機械内等の対象物を観察、検査したりするのに
用いられている。

【０００３】更に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮
像素子を撮像手段に用いた内視鏡も各種用いられてい
る。

【０００４】近年、前記内視鏡の挿入部に設けられてい
る湾曲部を、例えば上下／左右に湾曲させる湾曲操作の
駆動手段にモータに用いた内視鏡が提案されている。

【０００５】しかし、例えば医療用内視鏡の挿入部を、
大腸等にある湾曲角の大きい例えば脾湾曲部位を通過し
て挿入する場合、挿入部を押し込むだけでは挿入部先端
側が脾湾曲部位の体腔壁を押すばかりであり、挿入する
ことが困難である。さらに、挿入部先端側が体腔壁に押
し戻されてしまう場合もある。

【０００６】前述した状況で挿入部を進めるためには、
湾曲部の湾曲角を湾曲状態からストレート状態にすると
同時に、挿入部を押し込む操作をする必要があり、操作
に熟練を要するという欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような欠点を解決
する手段として、例えば本出願人は、特開昭６３−２５
２１２８号公報に示すように湾曲部に弾性を有する外皮
を用い、この外皮の弾性力を利用して湾曲部の湾曲角を
略ストレート状態にすることを提案している。

【０００８】しかし、湾曲部を湾曲する駆動手段にモー
タを用いた内視鏡では、モータ及びギア列の摩擦のため
に、モータを停止させても、湾曲部が所定の方向に湾曲
した状態のままで固定されるようい作用する。このた
め、湾曲角を例えば、略ストレート状態となる所定の角
度にするためには、レバーを該湾曲部の湾曲方向と逆方
向に湾曲するように操作しなければならないという欠点
が残っていた。

【０００９】さらに、前述したようなモータを用いた内
視鏡であって、前記湾曲スイッチにモーメンタリ・スイ
ッチを用いた場合、操作者は前記湾曲部の湾曲角度が容
易に認識できず、また、湾曲角度を表示する湾曲角度表
示手段を有していても、該湾曲角度表示手段に表示され
ている湾曲角から、例えば該湾曲部を略ストレート状態
にする湾曲方向を瞬時に判断しなければならない。従っ
て、熟練を要するという欠点がある。

【００１０】これを解決するために特願平２−８６１７
８では、第２制御手段により第１の制御手段を起動制御
し、湾曲部を略ストレート状態にしている。しかしなが
ら、強制的にストレート状態にするために万一、湾曲部
が粘膜に接触している場合には、粘膜に過大な力を与え
てしまう可能性があり危険を伴うものであった。

【００１１】これを解決する別の手段として、モータと
率引ワイヤの間にクラッチを介装する手段も考えられ
る。この場合、クラッチを切れば湾曲部外皮の弾性によ
りストレートに戻り、かつ弾性力はあまり大きくないの
で万一粘膜に接触している場合でも、湾曲部は粘膜に過
大な力をかけることなく停止する。しかし、クラッチの
小型化は難しく、操作部を大型化させてしまい内視鏡の
操作性を損なってしまう。 本発明は前記事情に鑑みて
なされたもので、クラッチを用いることなく、被検体の
被検部、例えば粘膜に過大な力を加える危険性がなく、
挿入部のストレート復帰を安全に行える内視鏡を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡は、挿入
部の先端側に、弾性部材からなる外皮で覆われた湾曲可
能な湾曲部と、該湾曲部を湾曲させるための湾曲機構
と、前記湾曲部を湾曲させるため前記湾曲機構を駆動す
る駆動手段と、前記湾曲部の湾曲動作を指示する湾曲操
作指示手段とを有する内視鏡であって、前記湾曲機構の
状態を検知することにより、前記湾曲部の湾曲状態を検
知する状態検知手段と、前記湾曲部のストレート状態へ
の復帰を指示するストレート指示手段と、前記ストレー
ト指示手段が作動時に、前記状態検知手段が検知した前
記湾曲部の湾曲状態に基づいて、該湾曲部がストレート
に変化する方向に、前記駆動手段を所定時間作動させる
制御手段とを備えている。

【００１３】

【作用】この構成で、ストレート指示手段を作動させる
と、状態検知手段が湾曲部の湾曲状態を検知して、制御
手段に知らせる。制御手段が、検知された湾曲状態を基
に、湾曲部がストレートな状態に変化する方向に、駆動
手段を駆動して、湾曲部がストレート状態に戻るように
動いて停止する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図４は本発明の一実施例に係り、図１
は内視鏡装置の概略的な全体構成図、図２はストレート
復帰動作のフローチャート、図３は色フィルタの構成
図、図４は画像領域とノイズの関係を示す説明図、図５
はモータ駆動によるノイズ対策を説明するための波形図
である。

【００１５】図１に示す内視鏡装置１は、被検部の観察
を行うためのもので、画像信号を出力する電子内視鏡２
と、この電子内視鏡２に照明光を供給すると共に、電子
内視鏡２から送出される画像信号を処理する光源・ＣＣ
Ｕ（カメラ・コントロ-ル・ユニット）装置３と、この光源・ＣＣＵ装
置３が出力する映像信号により画像を表示するモニタ４
とから構成されている。

【００１６】前記電子内視鏡２は、細長の挿入部５と、
この挿入部５の後端に連設された太径の操作部６と、操
作部６の側部から延設されたユニバールケーブル７とを
備えている。

【００１７】前記電子内視鏡２の挿入部５は、先端側か
ら順に、硬性の先端部８、湾曲可能な湾曲部９、可撓性
を有する軟性部１０を有している。また、前記操作部６
には、湾曲操作指示手段としての湾曲操作スイッチ１１
及びストレート指示手段としてのストレートスイッチ３
０が設けられている。この湾曲操作スイッチ１１を操作
することにより、湾曲部９が上下／左右方向に湾曲する
ようになっている。

【００１８】前記先端部８は、対物光学系１２、及び照
明光学系１３を有している。照明光学系１３の内側に
は、ファイババンドルよりなるライトガイド１４が連設
されている。このライトガイド１４は、挿入部５、操作
部６及びユニバーサルケーブル７内を挿通されて、前記
光源・ＣＣＵ装置３に接続されている。そして、このラ
イトガイド１４の入射端に、光源・ＣＣＵ装置３内の図
示しない光源ランプから出射される照明光が入射し、照
明光学系１３を介して出射されるようになっている。

【００１９】また、対物光学系１２の内側には、図示し
ないモータによって回転する後述のＲＧＢフィルター４
０を設け、さらにＲＧＢフィルター４０の後方に被検体
を撮像して電気信号に変換するＣＣＤ等からなる固体撮
像装置１５を設けている。この固体撮像装置１５には、
信号線１６が接続され、信号線１６は挿入部５、操作部
６、及びユニバーサルケーブル７内を挿通されて、光源
・ＣＣＵ装置３に接続されている。そして、光源・ＣＣ
Ｕ装置３は、固体撮像装置１５を駆動すると共に、固体
撮像装置１５が出力する電気信号を信号処理して、映像
信号を出力するようになっている。前記モニタ４は、光
源・ＣＣＵ装置３からの映像信号により画像を表示する
ようになっている。

【００２０】前記湾曲部９は、略円筒状の多数の関節駒
２０，２０…を関節軸で回動自在に連結して構成された
湾曲管を有し、この湾曲管の外周は、弾性部材からなる
湾曲外皮２１によって被覆されている。

【００２１】前記挿入部５内には、湾曲操作用の例えば
二本のアングルワイヤ２２（一本は不図示）が挿通さ
れ、各アングルワイヤ２２の先端部は、先端部８にそれ
ぞれ固定されている。また、先端側より２番目の関節駒
２０以降の関節駒の内周部には、所定の間隔で、図示し
ないワイヤ受けが設けられ、このワイヤ受け内に、アン
グルワイヤ２２が挿通されている。各アングルワイヤ２
２の後端部は、二つのプーリ（一つは不図示）２３にそ
れぞれ巻き付けられて折り返されて、その先端側は、再
び湾曲管を経て、先端部８へそれぞれ固定されている。

【００２２】前記操作部６は、前記湾曲操作スイッチ１
１及びストレートスイッチ３０を接続すると共に、湾曲
動作の制御を行う制御回路２４と、制御手段としての制
御回路２４によって駆動される駆動手段としての二つの
モータ（一つは不図示）２５と、このモータ２５の回転
軸にそれぞれ固定された二つのギア（一つは不図示）２
６と、各ギア２６にそれぞれ噛合する二つのギア２７
（一つは不図示）と、各ギア２７を固定する二つの軸に
それぞれ固定された前記二つのプーリ２３とを備えてい
る。また、操作部６は、ギア２６，２７の近傍に配置さ
れて、ギア２６または２７と同軸上に設けられて、その
回転数を計測する二つのエンコーダ２８（一つは不図
示）と、各エンコーダ２８がそれぞれ出力するパルス信
号をカウントして、制御回路２４へカウント値を出力す
るカウンタ２９（一つは不図示）とを備えている。エン
コーダ２８及びカウンタ２９が一対となって、状態検知
手段を構成する。

【００２３】すなわち、エンコーダ２８とカウンタ２９
との組み合わせで、モータ２５の回転角を検知してい
る。モータ２５の回転角と湾曲部９の湾曲角との関係を
制御回路２４に入力しておけばエンコーダ２８及びカウ
ンタ２９により、湾曲部９の湾曲角が検知できる。

【００２４】前記二つのモータ２５、ギア２６，２７、
プーリ２３、及びアングルワイヤ２２は、それぞれ一方
及び他方が上下／左右の湾曲動作に対応している。湾曲
部９の湾曲動作は、湾曲操作スイッチ１１の操作量に応
じて、制御回路２４がモータ２５を駆動し、ギア２６，
２７、及びプーリ２３を介して、アングルワイヤ２２を
牽引弛緩し、上下／左右方向に湾曲が行われる。

【００２５】湾曲部９の湾曲外皮２１の持つ弾性力によ
る反力（元に戻る力）は、モータ２５及びギア２６，２
７の持つ摩擦力と、次の関係を有する。モータ２５等が
静止した状態での摩擦力＞湾曲部９の湾曲外皮２１の反
力＞モータ２５等が動いている状態での摩擦力。

【００２６】前記湾曲操作スイッチ１１は、ジョイステ
ィック型のスイッチで２次元の操作ができ、４方向の湾
曲を指示できる。湾曲操作スイッチ１１のステック１１
ａの傾れ角と湾曲部角とが一対一に対応するように、制
御回路２４で制御を行う。最大湾曲角は、各方向で異な
る（例えば上方向２１０度、下方向９０度、左右方向各
１００度）が、この中で最も大きい角度（前記例の場合
は２１０度）に会わせて湾曲操作スイッチ１１のステッ
ク１１ａのフルスケール（最大傾れ角）を設定する。つ
まり、湾曲操作スイッチ１１のステッ１１ａをニュート
ラルから、例えば上方向の湾曲指示方向に倒していく
と、ステック１１ａを一杯まで曲げた時、湾曲部９に上
方向２１０度の湾曲がかかる。また、ステック１１ａ
を、例えば、ニュートラルから下方向の湾曲指示方向に
倒していくと、ステック１１ａが途中まで倒れた所で、
下方の最大湾曲角である９０度に湾曲部９が湾曲する。
ステック１１ａは、さらに倒れるが、制御回路２４の働
きにより湾曲部９は動かない。このように湾曲操作スイ
ッチ１１及び制御回路２４を設定することにより、各方
向に対し同様の操作感で操作できる。例えば、ステック
１１ａを５度傾けた時、傾けた方向が上下左右どちらで
あっても湾曲部９は４５度湾曲する。

【００２７】尚、湾曲角の設定に従ってストッパーを設
けることにより、湾曲部が最大湾曲角になった後は、ス
テック１１ａがその操作方向には動かないようにしても
良い。この場合、操作力量の変化によって、操作者は既
に最大湾曲であることを知ることができる。

【００２８】さらに、この湾曲操作スイッチ１１内に
は、湾曲部９の湾曲角と対応した位置に湾曲操作スイッ
チ１１のステック１１ａを倒すため、小型モータ１１ｂ
が設けられている。前記制御回路２４は、エンコーダ２
８及びカウンタ２９が検知した情報をもとに湾曲操作ス
イッチ１１内の小型モータ１１ｂを作動させる。これに
より、例えば電源０Ｎ時に、湾曲部９の湾曲状対と、ス
テック１１ａの倒れ角の相違から生じる事故を防止でき
る。尚、この小型モータ１１ｂの動力は、小さいので操
作者が湾曲操作スイッチ１１のステック１１ｂを保持し
ている時には動かないようになっている。

【００２９】図２を参照しストレート復帰動作について
説明する。操作者が湾曲操作スイッチ１１から指を放し
ストレートスイッチ３０をＯＮ状態にすると、図２のフ
ローチャートに従って湾曲部９をストレート状態にす
る。この制御は、制御回路２４内で行われる。ステップ
（Ｓ）１で制御回路２４は、ストレートスイッチ３０の
ＯＮ／ＯＦＦ状態を所定時間ｔ1 （例えば10ms）毎にチ
ェックしている。ステップ２で、制御回路２４ストレー
トスイッチがＯＮであることを検知すると、その時の湾
曲部９の湾曲角をカウンタ２９の出力から読み取りステ
ップ３ないし６で、湾曲部がどちらに湾曲しているかを
判断する。そして、制御回路２４は、ステップ７ないし
１０で判断した湾曲方向と逆側、つまりストレート状態
になる方向に湾曲部９が動くように、必要なモータ２５
をｔ2時間（例えば300ms ）駆動させる。そして、ステ
ップ１１で、ｔ3 時間（例えば3s）ホールドした後、ス
テップ１及び２のストレートスイッチ３０のＯＮ／ＯＦ
Ｆ検知ループに戻る。

【００３０】これらのフローに応じた湾曲部９の動きを
説明する。ストレートスイッチ３０がＯＦＦの時は、湾
曲操作スイッチ１１の指示に従って湾曲部９の湾曲動作
が行なわれ、湾曲部９は指示された湾曲状態を保持して
いる。ストレートスイッチ３０がＯＮであることが検知
され、ｔ2 時間モータ６が駆動されると、湾曲部９はス
トレート方向に動き始める。モータ２５の駆動は、ｔ2
時間で終了するが、慣性力と湾曲部９の湾曲外皮２１の
弾性力により、湾曲部９は更にストレート側に湾曲す
る。この時、万一、粘膜等湾曲部９の動きを規制するも
のがある場合は、湾曲部９の慣性力と弾性力以上の力を
粘膜等に与えることなく停止する。

【００３１】本実施例では、湾曲部９をストレート状態
にしたい時に操作するストレートスイッチ３０を設けて
おり、このスイッチ３０を作動させると、制御回路２４
は、エンコーダ２８及びカウンタ２９により湾曲部９の
湾曲方向を検知し、検知した湾曲方向と逆方向に湾曲部
９を湾曲するように、所定時間必要なモータ２５を駆動
させた後停止させる。停止した状態では、湾曲部９の湾
曲外皮２１の弾性力よりもモータ２５及びギア２６，２
７の摩擦力（静摩擦）の方が大きいため湾曲部９は停止
したままである。そして、一担湾曲部９が動き出すと、
湾曲部９の湾曲外皮２１の弾性力よりもモータ２５及び
ギア２６，２７の摩擦力（動摩擦）の方が湾曲部９はス
トレート状態になる。

【００３２】強制的にストレートにするわけではないの
で万一粘膜に接触した場合は、粘膜に過大な力を加える
ことなく湾曲部９は停止する。この様に、本実施例で
は、被検体の粘膜に過大な力を加えることなく、ストレ
ート復帰動作を行うことができる。

【００３３】次のｔ3 時間内にストレートスイッチ３０
をＯＦＦにすれば、その後は通常の操作ができる。スト
レートスイッチ３０をＯＮのままにした場合は、更にも
う一度、ストレート状態復帰のためのｔ2 時間の駆動が
繰り返される。

【００３４】尚、湾曲部９の湾曲状態を知る状態検知手
段としては、アングワイヤ２２の張力をひずみゲージ等
で検知する手段や、湾曲部９の湾曲方向をひずみゲージ
等で直接検知する手段を用いてもよい。また、図示例で
は電子内視鏡を例に説明したが、本発明は光学式ファイ
バー内視鏡にも適用できる。

【００３５】さて、電子内視鏡２は、光源・ＣＣＵ装置
３が供給する照明光がライトガイド１４を介して、内視
鏡先端部８から、観察物体へ照射する。観察物体からの
反射光は、内視鏡先端の固体撮像素子１５で受光され、
電気信号として信号線１６を介し、光源・ＣＣＵ装置３
に送られて、モニタ４が観察物体の例えば、臓器粘膜表
面を写し出す。光源のＣＣＵ装置３からの照明光は、Ｒ
ＧＢフィルター４０を介して送られ、信号はいわゆる面
順次方式として処理されている。

【００３６】ＲＧＢフィルタ４０は、図３に示すよう
に、略４分割され、このうち３つは各々Ｒ，Ｇ，Ｂフィ
ルタであり、残りの１つは遮閉部４０ａとなっている。
そして、湾曲操作スイッチ１１あるいはストレートスイ
ッチ３０からの指示により、モータ２５を駆動させる際
の駆動信号（例えばパルス）は、ＲＧＢフィルタ４０の
遮閉部４０ａが光源に対向している時に同期して出力さ
れる。従って、モータ２５へ出力される駆動パルスが、
固体撮像の出力信号にノイズを発生させることがなく、
モニタ４もノイズのない画像を表示する。

【００３７】ノイズ対策に関し図示例では、湾曲用のモ
ータ２５を例に示したが、この他にも、内視鏡に用いら
れる鉗子起立用、オートフォーカス用、オートズーム
用、超音波観察用、処置用等全てのモータに対し同様の
構成が可能である。

【００３８】また、ノイズの影響を防止する別の方法と
して、図５（ａ）ないし（ｃ）に示すように、モータ駆
動パルスを固体撮像素子１５の出力信号の水平又は垂直
同期信号に同期して発生させ、かつ駆動パルスの立上が
りエッジ及び立下がりエッジが垂直又は水平ブランキン
グ期間（ブランキング期間は、ブランキングパルスとそ
の前後のフロントポーチ及びバックポーチ部分からな
る）内にあるように制御してもよい。あるいは、モータ
２５がパルスモータの場合、図５（ｄ）に示すように、
前記スイッチがＯＮの間、ブランキング期間毎に駆動パ
ルスを発生させてもよい。

【００３９】また、固体撮像素子１５の画素は、全てを
画像用に用いてはいない。このため、図４に示すように
画像として使うためにノイズをのせたくない領域（領域
Ａ）と、ノイズがのっても画像に支障を与えない領域
（領域Ｂ）に分けることができる。従って、領域Ｂを転
送している時間に同期してモータ駆動パルスを発生させ
れば画像へのノイズの影響を防止できる。さらに、別の
方法として、転送のための同期クロックの周波数を２倍
にして、１フレームおきに映像信号とし、その間のフレ
ームの信号は、捨てるように処理をする。この捨てるフ
レームの信号を転送する時間に同期してモータの駆動パ
ルスを発生させれば、ノイズの影響を防止できる。

【００４０】

【発明の効果】前述したように本発明によれば、クラッ
チを用いることなく、被検体の被検部、例えば粘膜に過
大な力を加えてしまう危険性がなく、ストレート復帰動
作を安全に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は内視鏡装置の概略的な全体構成図。

【図２】図２はストレート復帰動作のフローチャート。

【図３】図３は色フィルタの構成図。

【図４】図４は画像領域とノイズの関係を示す説明図。

【図５】図５はモータ駆動によるノイズ対策を説明する
ための波形図。

【符号の説明】

２…電子内視鏡 ５…挿入部 ６…操作部 ８…先端部 ９…湾曲部 １１…湾曲操作スイッチ ２０…湾曲駒 ２１…湾曲外皮 ２２…アングルワイヤ ２４…制御回路 ２５…モータ ２６，２７…ギア ２８…エンコーダ ２９…カウンタ ３０…ストレートスイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】挿入部の先端側に、弾性部材からなる外皮
   で覆われた湾曲可能な湾曲部と、該湾曲部を湾曲させる
   ための湾曲機構と、前記湾曲部を湾曲させるため前記湾
   曲機構を駆動する駆動手段と、前記湾曲部の湾曲動作を
   指示する湾曲操作指示手段とを有する内視鏡において、 前記湾曲機構の状態を検知することにより、前記湾曲部
   の湾曲状態を検知する状態検知手段と、 前記湾曲部のストレート状態への復帰を指示するストレ
   ート指示手段と、 前記ストレート指示手段が作動時に、前記状態検知手段
   が検知した前記湾曲部の湾曲状態に基づいて、該湾曲部
   がストレートに変化する方向に、前記駆動手段を所定時
   間作動させる制御手段とを、 備えていることを特徴とする内視鏡。