JPH06209900A - 触覚検出機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、長尺挿入体に組み込む触覚検出機構
の検出感度を向上することを目的とする。 【構成】長尺な挿入部１の外周部に触覚センサ９を設け
た触覚検出機構において、挿入部１の外周面から突出す
る変形自在な触覚部材１０を設け、この触覚部材１０の
基端に連設してその触覚部材１０の変形を検出する検出
部１１を設けたことを特徴とする触覚検出機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡やカテーテル等
の長尺挿入体に触覚センサを設ける触覚検出機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡やカテーテル等における挿入部外
周に感圧センサを設け、この感圧センサにより体腔内壁
との接触・押圧力を検出し、挿入時における状況および
生体への安全性を確保するものが提案されている。前記
感圧センサはその挿入部内に設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものにあっては、感圧センサ自体が挿入部内に設けられ
ているため、検出感度が低くなるという問題点がある。
本発明は前記課題に着目してなされたものであり、その
目的とするところは、長尺な挿入体に組み込む触覚検出
機構の検出感度を向上することにある。

【０００４】

【課題を解決する手段および作用】本発明は、長尺な挿
入体の外周部に触覚部を設けた触覚検出機構において、
挿入体の外周面から突出する変形自在な触覚部材を設
け、この触覚部材の基端に連設してその触覚部材の変形
を検出する検出部を設けたものである。

【０００５】

【実施例】図１〜図３を参照にして、本発明の第１の実
施例を説明する。図１は本発明を適用した内視鏡の使用
状態を示している。内視鏡は管腔ａ内に挿入する挿入部
１を有する。挿入部１は先端側に湾曲部２を形成してな
り、先端部には、観察光学系の観察窓３、照明光学系の
照明窓４、チャンネルの先端開口５が設けられている。

【０００６】前記チャンネルには、生検鉗子等の第１種
の処置具６と、レーザ照射プローブ等の第２種の処置具
７の２つのものが挿通され、処置具６，７の先端部分を
先端開口５から突き出すようになっている。湾曲部２
は、複数の湾曲ブロック２ａ，２ｂ，…を連設してな
り、これらは例えば操作ワイヤ等の湾曲駆動手段によっ
て強制的に湾曲させられる。

【０００７】図２で示すように、各湾曲ブロック２ａ，
２ｂ，…の外周において、例えば外周を３等分する各位
置には、アンテナ状の触覚センサ９が複数配設されてい
る。各触覚センサ９はその両端を挿入部１に固定した細
線状の触覚部材１０を有しており、触覚部材１０は弾性
を有するステンレス鋼線やＮｉＴｉ合金からなる超弾性
合金線等からなる。

【０００８】この触覚部材１０の一端（先端）を固定す
る部分は検出部１１を兼ねている。図３はその検出部１
１の構成を示している。すなわち、触覚部材１０の先端
部分を埋め込む樹脂１２を充填する凹所１３を有してな
り、触覚部材１０の先端はその樹脂部１２に埋め込むこ
とにより気密的に固定されている。なお、樹脂部１２に
使用する樹脂としては、気密性の他、弾性を有する、例
えば、シリコンやポリウレタン等が用いられている。凹
所１３内において、樹脂部１２の下側には、第１の電極
１４と第２の電極１５の間に導電性ゴム１６を挟んでな
る感圧センサ１７が設けられる。各電極１４，１５から
はそれぞれリード線１８を導出している。導電性ゴム１
６はそのゴム材中にカーボンを分散してなり、加圧変形
に伴い、それの電気抵抗値が変化するものである。リー
ド線１８は挿入部１内を通じて内視鏡の手元側に導かれ
ており、図示しない圧力判別手段に接続されている。圧
力判別手段はある圧力レベルに対応した検出信号を検知
したとき、警報用のブザーや表示灯を作動させる。ま
た、湾曲部２の湾曲駆動用アクチュエータを駆動して湾
曲操作を行う。

【０００９】そこで、図１の如く内視鏡の挿入部１を体
腔内に挿入する場合、大腸等では、この管腔ａが複雑に
湾曲しており、単に、挿入部１を押し込むだけでは、奥
深くまで前進させることはできない。この構成によれ
ば、その管腔ａの体腔壁に対する挿入部１の押圧力を触
覚センサ９により高感度に検出できる。具体的には触覚
部材１０が押圧されて変形し、その反力で基端側の検出
部１１の導電性ゴム１６を押圧変形させる。その変形量
に応じて導電性ゴム１６の抵抗値が変化する。この変化
量を検出することで、体腔内壁との押圧力のレベルを知
ることができる。

【００１０】そして、この触覚センサ９の出力を検出す
ることで、この押圧を回避する方向、つまり、反対側に
湾曲部２を湾曲させながら押し込むことでさらに奥まで
挿入が可能となる。この湾曲操作は従来からのアングル
ワイヤの押引きを術者が行ってもよく、また、各種のマ
イクロアクチュエータを湾曲部２に内蔵して自動的に湾
曲させる方式でもよい。なお、触覚センサ９の触覚部材
１０をきわめて柔軟な細線とすることで、体腔内壁を傷
付けることもなく、また、挿入部１の外径を太径化する
こともない。

【００１１】図４は前述した検出部１１の変形例を示す
ものである。これは前述した検出部１１における導電性
ゴム１６を除いて空気層２０としてこの空気層２０を介
して電極１４，１５を対向させて、いわゆる可変コンデ
ンサを構成したものである。

【００１２】この検出部１１の動作は触覚部材１０の押
圧変形により、第１の電極１４が変形し、この結果、第
２の電極１５との距離が変化する。これにより、各電極
１４，１５の間での電気容量が変化し、これを検出する
ことで、触覚部材１０の押圧・変形量を検出する。

【００１３】図５は前述した検出部１１の他の変形例を
示すものである。これは触覚部材１０の基端部に第１の
ひずみセンサ２１と第１の電極１４を設ける。第１のひ
ずみセンサ２１には湾曲部２の湾曲量を表示する手段に
接続する。第１の電極１４に対向してその下側に第２の
電極１５を配置し、これに第２のひずみセンサ２２を付
設する。

【００１４】しかして、湾曲部２の湾曲操作により、第
１のひずみセンサ２１が変形し、その信号により湾曲部
２の湾曲量を検出できる。また、触覚部材１０が体腔内
壁と接触変形することで、各電極１４，１５が接触し、
さらに、第２のひずみセンサ２２が変形し、それらの各
信号により、触覚部材１０の押圧・変形量を検出でき
る。

【００１５】図６は前述した検出部１１のさらに他の変
形例を示すものである。この変形例では、触覚部材１０
の両端を支える両方の個所の部分に検出部２５，２６を
設け、それぞれの検出部２５，２６は触覚部材１０の端
部に接合する圧電素子２７を凹所２８内に設け、その接
合部付近を樹脂部２９によって気密的に覆う構成とし
た。各圧電素子２７にはそれぞれリード線３０が接続さ
れている。各リード線３０は挿入部１内を通じて内視鏡
の手元側に導かれており、図示しない駆動信号発生装置
に接続されている。また、圧電素子２７の振幅や周波数
等の変化を検出する装置に接続されている。

【００１６】しかして、この変形例においては、圧電素
子２７を加振し、触覚部材１０を振動させる。この振動
を圧電素子２７で検出する。この場合、触覚部材１０の
体腔内壁との押圧量に応じて、圧電素子２７側の振幅、
周波数等が変化する。この変化によりその押圧量を検出
することが可能となる。

【００１７】図７を参照にして、本発明の第２の実施例
を説明する。この実施例の内視鏡は、多関節式の挿入部
４０に適用したものであり、この内視鏡は例えば腹腔内
に挿入してその内部を検査する。挿入部４０は複数の関
節体４１からなり、その関節体４１の間には屈曲部４２
を有している。この屈曲部４２にまたがって接触センサ
９の触覚部材１０を配設したものである。この触覚部材
１０の変形押圧を検出する検出部等は前述した実施例の
ものと同じである。

【００１８】また、挿入部４０の最先端の関節体４１の
側周面にも接触センサ９を設け、さらに、この関節体４
１の先端部分は二股に分かれ、それぞれに異なる観察光
学系の観察窓４３，４４が設けられている。この２つの
観察光学系を利用して立体視を可能とする。触覚検出動
作は前述した第１の実施例に同じであり、各接触センサ
９は、腹腔内壁との押圧量を検出できる。

【００１９】図８を参照して、本発明の第３の実施例を
説明する。この実施例は鉗子の挿入部５０に適用したも
のである。この挿入部５０の湾曲部５１の外面側と、挿
入部５０の最先端に設けたグリッパ５２の内外両面側に
はそれぞれ第１の実施例で述べた触覚センサ９を設けて
ある。

【００２０】触覚センサ９の動作は前述した第１の実施
例と同じである。特に、グリッパ５２の内面側に設けた
触覚センサ９は、そのグリッパ５２で生体組織を把持す
る力を検出でき、外面側に設けた触覚センサ９はグリッ
パ５２を開いて生体組織を剥離するときの押圧力を検出
できる。

【００２１】図９ないし図１１を参照して、本発明の第
４の実施例を説明する。この実施例は前述した第１の実
施例の構成に以下の構成を付加したものである。すなわ
ち、内視鏡の挿入部１の湾曲部２内に湾曲用アクチュエ
ータとして形状記憶合金製の駆動ワイヤ６１を設ける。
この駆動ワイヤ６１は２方向性であり、加熱によりその
長さが収縮、冷却により伸長するものである。さらに、
駆動ワイヤ６１の先端を湾曲部２の先端側に固定し、そ
の後端を接続端子６２に固定する。接続端子６２は後端
側の固定端３１で湾曲部２に固定する。接続端子６２の
撓み部６３にはひずみセンサ６４を取り付けてある。ひ
ずみセンサ６４に接続するリード線６５と駆動ワイヤ６
１に通電加熱するリード線６６を設けている。

【００２２】図１１（ｂ）で示すように、ひずみセンサ
６４の出力は、ひずみ量検出部６７に入力する。また、
湾曲操作入力部６８からの指令により湾曲量制御部６９
がそれに応じて駆動ワイヤ６１を駆動する。ひずみ量と
湾曲量は比較部７０において比較される。

【００２３】この動作は、図１１（ａ）で示すように、
まず、駆動ワイヤ６１に通電して加熱することにより収
縮させ、湾曲部２を湾曲させる。この場合、図１０
（ａ）では、図示されない反対側の駆動ワイヤが収縮し
ており、図示する駆動ワイヤ６１は伸ばされる。この状
態で、図１０（ｂ）で示す如く、湾曲部２が体腔内壁か
らの押圧で変形させられる。これらの動作の状況はひず
みセンサ６４により以下のごとく検出される。

【００２４】すなわち、図１１（ａ）で示すごとく、湾
曲操作入力信号を与え、アクチュエータとして駆動ワイ
ヤ６１を駆動させ、ある一定の湾曲量を維持する。この
過程は、ひずみセンサ６４の出力変化が、１対１に対応
する。この後、図１０（ｂ）で示する外力Ｆが加わる
と、ひずみセンサ６４の出力が増大し、その湾曲量も増
える。一方、図１１（ｂ）で示すごとく、比較部７０
で、ひずみ量との比較により、一定の湾曲量以上とな
り、これを戻す方向にアクチュエータとして駆動ワイヤ
６１を駆動する。これにより、湾曲操作入力信号に対応
する湾曲量に維持される。

【００２５】図１２は前述した第５の実施例の変形例を
示すものである。この変形例では、第５の実施例におけ
る形状記憶合金製の駆動ワイヤ６１の代わりに、押引き
操作して湾曲部２を湾曲操作するアングルワイヤ７５を
設けている。そして、アングルワイヤ７５に前述した接
続端子６２を付設するものである。これの動作は前述し
た第５の実施例の場合と同じである。

【００２６】図１３は前述した第５の実施例の他の変形
例を示すものである。この変形例では、第５の実施例に
おける形状記憶合金製の駆動ワイヤ６１の代わりに、形
状記憶合金製のプレート７７を設けたものである。この
場合、ひずみセンサ６４はそれの固定端子７８に取付け
ている。プレート７７は湾曲形状を記憶しており、通電
加熱により、湾曲部２を湾曲させる。この他は前述した
実施例と同じである。図１４は本発明の第３の実施例に
示した把持鉗子のグリッパ５２内に、ひずみセンサ７９
を設け、そのグリッパにかかる力を検出するようにした
ものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、長尺な挿
入体の外周部に触覚部を設けた触覚検出機構において、
挿入体の外周面から突出する変形自在な触覚部材を設
け、この触覚部材の基端に連設してその触覚部材の変形
を検出する検出部を設けたものである。このため、その
長尺な挿入体に組み込む触覚検出機構の検出感度を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を適用した内視鏡の使用
状態を示す斜視図。

【図２】同じくその内視鏡の触覚センサ部の側面図。

【図３】同じくその内視鏡の触覚センサ部における検出
部の断面図。

【図４】前記検出部の変形例を示す断面図。

【図５】前記検出部の他の変形例を示す断面図。

【図６】前記検出部のさらに他の変形例を示す断面図。

【図７】本発明の第２の実施例に係る内視鏡の挿入部の
使用状態の斜視図。

【図８】本発明の第３の実施例に係る鉗子の挿入部の使
用状態の斜視図。

【図９】本発明の第４の実施例に係る内視鏡の挿入部の
要部の側面図。

【図１０】同じく本発明の第４の実施例に係る内視鏡の
挿入部の湾曲動作の説明図。

【図１１】（ａ）は同じく本発明の第４の実施例に係る
内視鏡の挿入部の湾曲動作信号のタイムチャート、
（ｂ）はその電気回路のブロック図。

【図１２】本発明の第５の実施例に係る内視鏡の挿入部
の要部の側面図。

【図１３】本発明の第５の実施例の変形例に係る内視鏡
の挿入部の要部の側面図。

【図１４】本発明の第３の実施例の把持鉗子の変形例を
示す斜視図。

【符号の説明】

１…挿入部、２…湾曲部、９…触覚センサ、１０…触覚
部材、１１…検出部、１４…第１の電極、１５…第２の
電極、１６…導電性ゴム、１７…感圧センサ、１８…リ
ード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺な挿入体の外周部に触覚部を設けた触
   覚検出機構において、挿入体の外周面から突出する変形
   自在な触覚部材を設け、この触覚部材の基端に連設して
   その触覚部材の変形を検出する検出部を設けたことを特
   徴とする触覚検出機構。