JPH0667378B2 - 流体力学的筋を伴うボアスコープまたはエンドスコープ - Google Patents

流体力学的筋を伴うボアスコープまたはエンドスコープ

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JPH0667378B2
JPH0667378B2 JP63199755A JP19975588A JPH0667378B2 JP H0667378 B2 JPH0667378 B2 JP H0667378B2 JP 63199755 A JP63199755 A JP 63199755A JP 19975588 A JP19975588 A JP 19975588A JP H0667378 B2 JPH0667378 B2 JP H0667378B2
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レイモンド．エイ．ライア
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ウエルチ．アリン．インコーポレーテツド
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • A61B1/0052—Constructional details of control elements, e.g. handles
    • A61B1/0053—Constructional details of control elements, e.g. handles using distributed actuators, e.g. artificial muscles

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流体で駆動する引張りモーターともいうべき機
構を有し、対象物が引っ張られるように、流体圧がケー
ブルあるいは類似のけん（テンドン）を介して対象物に
引っ張り力が及ぶように与えられた場合に、軸方向に収
縮する流体力学的筋を伴うボアスコープまたはエンドス
コープに関する。
本発明はさらに、ボアスコープもしくは関節接合部やス
テアリング部を接合するために、延長された挿入管内で
合体可能で、著しく長いステアリング・ケーブルの使用
がさけられるような空圧あるいは水圧筋即ち流体力学的
筋に関する。
［従来の技術］ ボアスコープは一般に、その末端あるいは前方端に覗き
頭部を有する延長されたフレキシブル挿入管、ならびに
前方端を制御もしくは舵取りする目的での中央側に配置
された制御ハウジングを具備するものとして特徴づけら
れる。かかるボアスコープは、末端あるいは覗き頭部近
くに、曲げ可能管のステアリング部もしくは接合部を具
備する。一ないし二組の制御ケーブルが関節接合部を通
り、さらにフレキシブル挿入管の残部をも通過する。こ
れらケーブルは制御部のステアリング制御機構に接続す
る。これらケーブルの一ないし二組は関節接合部を歪曲
するために、差動的に変位する。従って、覗き頭部は対
象の検査が可能になるように遠隔的に、位置づけられ
る。装置の内部要素を直線検査するには不可能か困難で
あるような、例えばジェット・エンジンとかタービンの
ような機械装置の検視用に、ボアスコープは専ら使用さ
れる。ボアスコープは狭く、困難な通路内を通る必要が
あり、従って同様な曲げ操作や舵取り操作が必至であ
る。さらに対象までの通路は極めて長く、時として15メ
ーターあるいはそれ以上の長いボアスコープ挿入管がし
ばしば必要となる。
エンドスコープは同様な装置であるが、専ら身体の空
洞、例えば結腸とか食道の中に挿入され、空洞内組織の
視検査に用いられる。
多数のケーブル駆動の関節接合あるいはステアリング機
構が考案され、代表的なものとして米国特許番号3,610,
231、3,739,770、3,583,393、3,669,098、3,779,151及
び4,347,837に詳しい。他のステアリング機構は米国特
許番号4,700,693に記述される。これとは共通指定（com
mom assignee）がある。
［発明が解決しようとする課題］ 既に考案されたエンドスコープとボアスコープは、関節
接合部が滑らかな曲線をたどるよりもむしろ断続的な複
数の点において曲がるので、当該ケーブルが相当量の緩
みか遊びを持つ事が要求される。しかし、ボアスコープ
およびエンドスコープともに、繊細なエンジン部品の破
損あるいは患者の組織破壊する異なく、望まれる侵入を
獲得するには、関節接合部はむしろ正確に曲げられるべ
きである。この理由からケーブルの張りには制限があ
り、またケーブルの緩みも最小におさえる必要がある。
挿入管が長い場合は、ステアリング・ケーブルが通過す
る挿入管のコイル巻き操作と曲げ操作によるケーブル絞
めつけのため、ケーブルの緩みが含まれる。
さらに、ケーブルが関節接合を効果的に行うため差動的
に変位される場合は、ケーブル変位は正確に可逆的では
なくなる。つまり、一方のケーブルの動きが他方のそれ
と、完全に逆とはならない。この事実は時として好まし
くない張りを引きおこし、また他の時に、不正確なステ
アリングを導く異になる不要なケーブルの緩みをも発生
させる。挿入管をコイル巻きすると、ケーブル・ペアの
両ケーブルに高い張りが発生し、結果としてケーブルと
関節接合部に破損にいたるような高い力と増加する摩擦
を導く事になる。この問題を補う術を講じないと、早い
時期での破損が発生する。
理想的には、ステアリング・ケーブルは上の問題を避け
るために可能な限りを短くすべきである。この目的で、
ケーブルは関節接合部近くの挿入管内で結合されるべき
で、またケーブルを引くある機構が挿入管の鎧装内で結
合されるべきである。残念ながら、今までにこの目的の
ために考案された機構は見あたらない。
空圧あるいは水圧装置分野において、多種の内容物を収
縮したり縮めたりする目的での液体牽引シリンダーは米
国特許番号3,570,814に提案されている。ここで軸巻き
シリンダーは帯により巻かれている。空圧が加わると、
シリンダー径が増し、帯を引っ張る事になる。この装置
は軸方向での収縮は出来ない。
本発明は、前述したようなボアスコープ或はエンドスコ
ープの現像をふまえてなされたものであり、本発明の目
的は筋肉組織のように挙動する、つまり駆動されると、
収縮するので、先行技術の欠点をさけ、エンドスコープ
あるいはボアスコープに適切に利用できる装置を供給す
る事にある。
本発明の他の目的はボアスコープあるいはエンドスコー
プの挿入管の全長に亘り延長された長いステアリング・
ケーブルの必要性を省く機構をも提供する。
さらに本発明の他の目的はエンドスコープとかボアスコ
ープのような装置の舵取り操作もしくは関節接合操作
を、比較的低い水圧か水圧の手段により行う機構をも提
供する。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は１つの細長く伸ば
されたエラストマー的気胞と、上記気胞に流体圧を供給
する手段と、中央側端と末端がそれぞれ上記気胞上に配
置され、複数のフレキシブルで、本質的には伸びにくい
フィラメントより構成され、上記流体圧の作用下でその
中に存在する上記気胞を側方に膨張させ、径方向に膨張
し、且つ軸方向に収縮して上記気胞の所定量以上の変形
を抑止する一つの管状ひもと、上記ひも並びに気胞上に
配され、上記気胞の軸方向の移動量を規定する半硬質管
状の鎧装と、上記ひもの中央側端を上記鎧装の中央側端
に安定に位置させるアンカー手段と、上記管状ひもの末
端を閉じる終点手段と、上記流体圧が当該気胞ならびに
ひもを拡張させる際、対象物を引っ張るために上記ひも
から引っ張り力を伝達する目的で上記終点に接続される
テンドン手段と、上記半硬質管状の鎧装に圧縮作用力を
伝達するために、上記対象物と上記管状の鎧装の末端の
間に延長され、上記テンドン手段上に配される比圧縮ケ
ーブル鎧装とから構成され、流体圧が対象物を引っ張る
目的でかかる場合は収縮し、上記流体圧が印加状態から
解放されると弛緩し、上記半硬質管状の鎧装の可撓性に
より、屈曲自在な管体内に該管体の屈曲をさまたげるこ
となく配置可能に流体力学的筋が構成されている。
また、本発明ではボアスコープ或いはエンドスコープ
は、延長配設され、少なくとも１組のステアリング・ケ
ーブルを具備するフレキシブルな挿入管と、上記挿入管
の末端に配され、一個所において屈折自在な関節接合部
と、それぞれが上記ステアリング・ケーブルの各々と結
合し、伸長配設されたエラストマー的気胞、流体圧を上
記気胞に供給するために結合され、上記気胞から挿入管
の中央側端まで延長する流体導管、上記気胞上に配さ
れ、中央側端と末端とを持ち、複数のフレキシブルな非
膨張フィラメントから構成され、上記流体圧が印加され
ると、上記気胞を径方向に膨張させ、径を増加させる
と、軸方向に収縮する形で気胞を抑止する管状ひもとを
具備し、上記挿入管内に配置された少なくとも一組の流
体力学的筋と、上記挿入管内で上記ひもの各々の中央側
端を基盤に安定に位置させるアンカー手段と、結合され
たひもの末端を閉じ、流体圧が上記気胞と上記ひもとを
径方向に拡張させると、上記関節接合部の歪曲の引っ張
り力を供給するために、一つのステアリング・ケーブル
に接合する終点と、上記源からステアリング・ケーブル
の各組と連合された複数の筋の流体導管の一方もしくは
他方へ、上記流体圧を選択的に供給することにより、流
体圧源と結合されたステアリング・ケーブル内の遊びを
最小化するように、上記挿入管内に配置された上記流体
力学的筋に流体圧を供給して駆動し、上記関節接合部を
所望の角度に曲げる制御器とを有する構成となってい
る。
［作 用］ 本発明によると、液圧が加わると、流体力学的筋が収縮
し、例えばボアスコープとかエンドスープのステアリン
グ・ケーブルでありえる対象に対し、引っ張りが発生す
る。流体力学的筋は弛緩し、圧がそれから解放される
と、伸びる。筋は伸ばされた気球か気胞と、気胞上に配
置される管状のひもから成り、導管は液圧を気胞に供給
する。ひもは、多数のフレキシブルであるが伸ばせない
フィラメントより構成され、その末端部と中央部の間で
伸長する。テンドンは末端上の終点に固定され、アンカ
ーは、ひもの中央端を固定する。ひもフィラメントは対
向する螺線巻きで、気胞が膨張すると最小角から約45度
の最大角まで変化する、ひも角θで交叉される。管状ひ
もは液圧がかかった時、その中で外方向に膨張するが、
気胞と管状ひもが径を増すにつれ、ひもは軸方向に収縮
するように、気胞を抑止する。これはケーブルかテンド
ン上に引っ張りを与え、それを中央方向に引く。
ボアスコープのステアリングか関節接合部を駆動するに
は、四個の流体力学筋が互違いに挿入管近くに配置され
る。おのおのは、ステアリング・ケーブルの二組の一方
のケーブルに結合される。液体導管はボアスコープの挿
入管の中央端より筋気胞にまで延長し、手動制御器の手
段により液圧源に接続される。好ましい具体例として、
制御器は操縦かん（ジョイスティック）駆動される。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を使用して詳細に説明す
る。
図を参照にして、第１図は、延長されたフレキシブルな
挿入管12が中央よりの端14と、その末端に配置されたビ
デオ映像器ヘッド16を具備するボアスコープの模式図で
ある。この関節接合部18は多数の間隔を設けたリングも
しくはディスク20より構成され、フレキシブル鎧装22で
被われる。この鎧装22には、挿入管12を越え後ろ側まで
伸びている二組のステアリング・ケーブル24があり、そ
の一組は（ここでは図の面で表される）垂直面におい
て、関節接合部18を曲げるために配置され、他の一組は
それと直角な面、つまり図の面に対し上下方向に、当該
部18を曲げるケーブル24である。各各のケーブル24は関
係するケーブル24上の引っ張り力に対応した圧縮作用力
を伝達するフレキシブル・ケーブル鎧装26を持つ。
可逆変位力を二組のケーブル上に供給するために、ボア
スコープ10は、挿入管12内で互違いになるように、しか
も比較的関節接合部18近くに配置される四個の空圧筋30
を含む。これら筋30の第一、第二ならびに第三のそれぞ
れの中央側端は、次ぎの筋30の末端の末端側に配置され
る。これら筋30は、第２図と第３図に、より詳細に図示
される。
各々の空圧筋30は、フレキシブルなエラストマー閉管で
構成される細長く伸ばされた気胞あるいは気球32を具備
する。気胞32は、ひも角θで交叉するように気胞32の回
りに螺線状に巻かれた多数のファイバーもしくはフィラ
メント35で構成される管状ひも34で被覆される。導管あ
るいは管36は、気胞32の中央端から出て、挿入管12を通
り、その中央側端14の外まで延長している。アンカー終
点38は気胞32の中央側端と導管36の末端に対してひも34
を被覆固定する。人工樹脂製の管で形成される半硬質の
鎧装40はアンカー終点38から末端方向に延長し、それぞ
れのケーブル鎧装26の中央端に接する閉端を持つ。前方
あるいは末端終点42はひも34の末端を閉じ、それをステ
アリング・ケーブル24の対応するものに接続する。
挿入管12の中央側端14において、ジョイスティック型制
御器44は、フィード線46を介し圧力源48に接続された圧
入力端子を持ち、導管36のそれぞれに制御された圧出力
の圧出力端子を持つ。
圧が導管36を介し気胞32に供給されると、気胞は膨張
し、それ自身をひも34に対して外方向に押す。そして、
ひもは径方向に膨張するように強いられる。これは、ひ
も34の長さを減少し、引っ張り力を当該ケーブル24に及
ぼす。ひも34が鎧装40の内径に等しくなるか、ひも34の
軸方向での長さの縮みがケーブル24上の引っ張り力とバ
ランスが取れるまで、この膨張は継続する。圧が導管36
から解放され、気胞32と合体すると、筋は弛緩し、第３
図に示したように、ケーブル24上の引っ張り力は気胞32
とひも34を末端方向に伸ばす。この空圧筋30により、ケ
ーブル24は第２図、第３図で示したような走行ｄを有
す。
実際のボアスコープとかエンドスコープにおいて、空圧
筋30は径にして約0.170インチ及び長さにして15インチ
で代表されるように、比較的長細い形状のものである。
約90psiの空圧が圧源から供給された場合ケーブルの走
行距離ｄは0.5インチのオーダーである。ここで述べる
系によると、約４ポンドの最大引っ張り力が得られる。
これは関節接合部18を関節接合したり、舵取り操作する
には十分であるとしても、ボアスコープ頭部自体を破損
したり、検査されるべきいかなる繊細な部品を破損する
には至らない力ではある。
弛緩された複数の筋の延長を最大化するには、対面する
他の一組の空圧筋30内の圧を解放するためにジョイステ
ィック型制御器44に付加的に真空が施される。一方、圧
力源48の圧が残りの他の空圧筋30に及ぶ。
ここで記述した空圧筋30は比較的フレキシブルで、ジェ
ット・エンジン、タービンあるいは他の機器を通過する
困難な通路を追跡するために挿入管12に従って曲げられ
るようになっている。
空圧筋30により発生する収縮力は、ひも角θに関係す
る。角θが増大するにつれ、収縮力は減少するが、軸方
向収縮はかえって大きくなる。この角θが約45度の時、
収縮力Ｆが非常に小さくなる。結果として、第３図に示
したように、ひもが完全に延ばされた時に角θが非常に
小さくなるように、ひも角が選択される。ひも34が第２
図のように膨張されると、もしも径方向に制限がなけれ
ば、角θは約45度まで増加する。
ボアスコープの関節接合のための筋としての使用以外
に、本発明の装置は、それに接続された導管36に対する
圧の検出や、ロボット型装置の駆動のための圧ゲージ用
針を動かすためにも利用できる。
以上に説明したように実施例では、流体力学的筋は、空
圧あるいは水圧がそれにかかると収縮する。この流体力
学的筋はフレキシブルであるが非膨張性のファイバーか
フィラメントの長い管状のひもにより被われた一本の長
いエラストマー的気胞を具備している。従って気胞が膨
張すると、ひもは外側に拡張させられ、圧が解放される
と、それは軸方向に収縮する。筋はその末端上の終点で
接続されるテンドン上の引っ張り力により伸ばされる。
これら流体力学的筋はボアスコープあるいはエンドスコ
ープの関節接合部を曲げるために使用される。
このようにして、実施例によると、関節接合部は滑かな
曲線をたどって屈折するので、繊細なエンジン部品の破
損或は患者の組織破壊を起すことなく、ボアスコープ或
はエンドスコープを所定部位に導入させることが出来
る。
発明が、好ましい具体例に基づいて詳細に記述されてき
たとはいえ、発明はその具体例に限らず、添付した特許
請求の範囲で述べるように、本発明の範囲、趣旨を損な
う事なく、術の熟達より明白な多数の改良と変化も可能
である事をここに明記する。
［発明の効果］ 本発明の流体力学的筋は、流体圧によって筋肉組織のよ
うに収縮或は伸長するので、この流体力学的筋をボアス
コープ或はエンドスコープに適用すると、関節接合部で
滑かに屈折するので、エンジン部品の破損や患者の組織
破壊を起すことなく、ボアスコープ或はエンドスコープ
を所定部位に導入させて検査を行なうことが出来る。ま
た、ボアスコープ或はエンドスコープの挿入管の全長に
亘って長いステアリング・ケーブルを設ける必要がなく
なって、構造が堅固となり、比較的低い空圧又は水圧に
よって円滑に駆動させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の好ましい具体例に従って流体力学的筋
と合体するボアスコープを示す断面模式図、第２図およ
び第３図は本発明の流体力学的筋の収縮状態及び拡張状
態をそれぞれ示す詳細断面図である。 10……ボアスコープ、12……挿入管、16……ビデオ映像
器ヘッド、18……関節接合部、20……ディスク、22……
フレキシブル鎧装、24……ステアリング・ケーブル、26
……ケーブル鎧装、30……空圧筋、32……気胞、34……
ひも、35……フィラメント、36……導管、38……アンカ
終点、40……鎧装、44……ジョイスティック型制御器、
48……圧力源。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１つの細長く伸ばされたエラストマー的気
    胞と、上記気胞に流体圧を供給する手段と、中央側端と
    末端がそれぞれ上記気胞上に配置され、複数のフレキシ
    ブルで、本質的には伸びにくいフィラメントより構成さ
    れ、上記流体圧の作用下でその中に存在する上記気胞を
    側方に膨張させ、径方向に膨張し、且つ軸方向に収縮し
    て上記気胞の所定量以上の変形を抑止する一つの管状ひ
    もと、上記ひも並びに気胞上に配され、上記気胞の軸方
    向の移動量を規定する半硬質管状の鎧装と、上記ひもの
    中央側端を上記鎧装の中央側端に安定に位置させるアン
    カー手段と、上記管状ひもの末端を閉じる終点手段と、
    上記流体圧が当該気胞ならびにひもを拡張させる際、対
    象物を引っ張るために上記ひもから引っ張り力を伝達す
    る目的で上記終点に接続されるテンドン手段と、上記半
    硬質管状の鎧装に圧縮作用力を伝達するために、上記対
    象物と上記管状の鎧装の末端の間に延長され、上記テン
    ドン手段上に配される非圧縮ケーブル鎧装とから構成さ
    れ、流体圧が対象物を引っ張る目的でかかる場合は収縮
    し、上記流体圧が印加状態から解放されると弛緩し、上
    記半硬質管状の鎧装の可撓性により、屈曲自在な管体内
    に該管体の屈曲をさまたげることなく配置可能に構成さ
    れていることを特徴とする流体力学的筋。
  2. 【請求項２】筋が、収縮する時は実質的に最大である45
    度となり、拡張される時は小さくなるひも角θにおいて
    交叉するようにひもフィラメントが螺線状に巻かれたこ
    とを特徴とする請求項１に記載の流体力学的筋。
  3. 【請求項３】延長配設され、少なくとも１組のステアリ
    ング・ケーブルを具備するフレキシブルな挿入管と、上
    記挿入管の末端に配され、一個所において屈折自在な関
    節接合部と、それぞれが上記ステアリング・ケーブルの
    各々と結合し、伸長配設されたエラストマー的気胞、流
    体圧を上記気胞に供給するために結合され、上記気胞か
    ら挿入管の中央側端まで延長する流体導管、上記気胞上
    に配され、中央側端と末端とを持ち、複数のフレキシブ
    ルな非膨張フィラメントから構成され、上記流体圧が印
    加されると、上記気胞を径方向に膨張させ、径を増加さ
    せると、軸方向に収縮する形で気胞を抑止する管状ひも
    と、上記ひも及び上記気胞上に配される半硬質管状の鎧
    装とを具備し、上記挿入管内に配置された少なくとも一
    組の流体力学的筋と、上記挿入管内で上記ひもの各々の
    中央側端を基盤に安定に位置させるアンカー手段と、結
    合されたひもの末端を閉じ、流体圧が上記気胞と上記ひ
    もとを径方向に拡張させると、上記関節接合部の歪曲の
    引っ張り力を供給するために、一つのステアリング・ケ
    ーブルに接合する終点と、上記源からステアリング・ケ
    ーブルの各組と連合された複数の筋の流体導管の一方も
    しくは他方へ、上記流体圧を選択的に供給することによ
    り、流体圧源と結合されたステアリング・ケーブル内の
    遊びを最小化するように、上記挿入管内に配置された上
    記流体力学的筋に流体圧を供給して駆動し、上記関節接
    合部を所望の角度に曲げる制御器とを有することを特徴
    とするボアスコープあるいはエンドスコープ。
  4. 【請求項４】制御器が、前後、左右に駆動する一本のハ
    ンドルを持つジョイスティック及び流体導管にそれぞれ
    接続された四つの制御された流体出力を含むことを特徴
    とする請求項３に記載のボアスコープあるいはエンドス
    コープ。
  5. 【請求項５】筋の各々が気胞とひも上に配置された一つ
    の半硬質管状鎧装を含むことを特徴とする請求項３に記
    載のボアスコープとエンドスコープ。
  6. 【請求項６】アンカー手段が連合されたステアリング・
    ケーブル上に非圧縮ケーブル鎧装を含み、関節接合部と
    連合された管状鎧装の末端との間に延長し、管状ひもの
    中央端に固着された管状鎧装の中央端を伴うことを特徴
    とする請求項５に記載のボアスコープあるいはエンドス
    コープ。
  7. 【請求項７】筋が収縮されると実質45度以内に増加し、
    筋が延長すると、明確に小さい角度に減少するような角
    度θにおいて交叉するようにひもフィラメントが螺線状
    に巻かれていることを特徴とする請求項３に記載のボア
    スコープあるいはエンドスコープ。
  8. 【請求項８】流体力学的筋が挿入管内で互違いの位置に
    配置され、従ってそれの一つの中央端が次の末端におい
    て末端方向で配置されていることを特徴とする請求項３
    に記載のボアスコープあるいはエンドスコープ。
  9. 【請求項９】流体圧源がさらに真空源を含み、制御器が
    対向する一組の一つの筋の圧を解放するため、真空源か
    ら真空を供給する手段を含み、一方圧は他の筋に供給さ
    れていることを特徴とする請求項３に記載のボアスコー
    プあるいはエンドスコープ。
JP63199755A 1987-08-17 1988-08-10 流体力学的筋を伴うボアスコープまたはエンドスコープ Expired - Lifetime JPH0667378B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/085,955 US4794912A (en) 1987-08-17 1987-08-17 Borescope or endoscope with fluid dynamic muscle
US85955 1987-08-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6462154A JPS6462154A (en) 1989-03-08
JPH0667378B2 true JPH0667378B2 (ja) 1994-08-31

Family

ID=22195070

Family Applications (1)

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