JPH067287A

JPH067287A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH067287A
Application number: JP4167098A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; 寛藤田; Tadashi Sekiguchi; 正関口; Emi Yoshinaga; 恵美吉永; Katsuya Kikuchi; 克也菊池; Satoshi Saito; 智斉藤; Yutaka Sakamoto; 豊坂本; Wataru Kameishi; 渉亀石; Kazuhiko Nakamura; 和彦中村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-18

Abstract

(57)【要約】【目的】検査時間を短縮させることができ、スコープ
の挿入不能状態の発生を阻止できる内視鏡装置を提供す
る。【構成】スコープは、円筒状の複数のセグメントを連
結してなる、外骨格によって可撓管を形成し、各セグメ
ント２ａ、２ｂの接触面は、スコープ軸に対して直角な
接面と、スコープ軸に対して有限の角度をなす法線を持
った斜め接面とを有し、各セグメント２ａ、２ｂが互い
に接触する、一方のセグメント端部に超音波モータのリ
ング状ステータ１１を設け、他方のセグメント端部に前
記ステータ１１に圧接するロータ１２を設け、超音波モ
ータの駆動を制御することによりスコープの屈曲を操作
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、患者の体腔内にスコ
ープを挿入し、病気の診断、治療に用いる内視鏡装置、
特に大腸等の腸管へ屈曲させながら能動的に、かつスム
ーズに挿入できる内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡装置には、屈曲形状をしている大
腸等の腸管にスコープを効率良く挿入するため、スコー
プ自体を能動的に屈曲移動させる技術が知られている。
例えば、特開昭６３−１３６０１４号公報に掲載された
発明を適用した装置である。かかる装置では、スコープ
を構成する、可撓管の屈曲用アクチュエータとして、形
状記憶合金材が用いられ、各可撓セグメントの形状記憶
合金材に通す電流により形状記憶合金材自体を加熱させ
て、その収縮制御を行い、可撓管を腸管の形状に沿って
屈曲させながら挿通できるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記内
視鏡装置では、各可撓セグメントに張設された形状記憶
合金材に電流を通したり、それ自体の熱を取り除くこと
により、形状記憶合金材を、元の形状に戻したり伸長さ
せているので、スコープの屈曲に時間を要し、検査時間
が長くなり、結果的に患者の負担が大きくなるという問
題がある。又、加熱不足や冷却不足によって、形状記憶
合金材の伸長力や収縮力が不足し、スコープの挿入不能
状態が起きるという問題がある。

【０００４】この発明は、これらの問題を解決するため
になされたもので、検査時間を短縮させることができ、
スコープの挿入不能状態の発生を阻止できる内視鏡装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による内視鏡装
置は、患者の体腔内にスコープを挿入し、スコープ先端
に設けたビデオカメラによって撮影した画像をモニタに
表示し、病気の診断や治療に用いる内視鏡装置におい
て、前記スコープは、円筒状の複数のセグメントを連結
してなる、外骨格によって可撓管を形成し、各セグメン
トの接触面は、スコープ軸に対して直角な接面と、スコ
ープ軸に対して有限の角度をなす法線を持った斜め接面
とを有し、各セグメントが互いに接触する、一方のセグ
メント端部に超音波モータのリング状ステータを設け、
他方のセグメント端部に前記ステータに圧接するロータ
を設け、超音波モータの駆動を制御することによりスコ
ープの屈曲を操作することを特徴とする。

【０００６】かかる内視鏡装置には、各セグメントの超
音波モータ設置部にロータの回転角度を検出するエンコ
ーダを設けるとともに、スコープを押し出したり、巻き
戻してスコープの前進後退を制御するドラムカセットを
設け、スコープのセグメント単位の前後退に伴い、前記
エンコーダによって認識した各セグメントの回転角度を
基にして、各セグメントの屈曲角を進行方向に対して後
段のセグメントにシフトする手段を設けると良い。

【０００７】

【作用】上記手段の内視鏡装置は、各セグメントの連結
部に設けた超音波モータを駆動させると、各セグメント
が旋回し、斜め接面である、セグメント連結部では、ス
コープに屈曲が生じる。この屈曲角度は、斜め接面の傾
斜角度をαとし、超音波モータを１８０度回転させれ
ば、２αとなる。そして、直角な接面である、セグメン
ト連結部では、その超音波モータを回転させると、セグ
メントを同軸上で旋回させ、スコープの屈曲方向を所望
の方向に変えることができる。

【０００８】かかる内視鏡装置にエンコーダを設けると
ともに、スコープの前進後退を制御するドラムカセット
を設け、各セグメントの屈曲角を進行方向に対して後段
のセグメントにシフトする手段を設ければ、スコープ挿
入時、先端側のセグメントの屈曲を主に遠隔操作するこ
とにより、後段のセグメントについては屈曲操作をする
必要性がなくなる。又、スコープ抜去時、ドラムカセッ
トを駆動すれば腸管等の形状に合わせてスコープが自動
的に屈曲するので、スコープの屈曲を遠隔操作する必要
性がなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を使用してこの発明の内視鏡装置
の一実施例を説明する。

【００１０】図１はこの発明を適用した内視鏡装置の一
実施例を示す全体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は
側面図である。

【００１１】内視鏡装置１は、ビデオカメラを先端に備
えたスコープ２と、このビデオカメラによって撮影した
画像を表示するモニタ３と、スコープ２を押し出した
り、巻き戻してスコープの前進後退を制御するドラムカ
セット４と、画像処理等の各種機能を選択する機能スイ
ッチ５やドラムカセット４の駆動制御を行うジョイステ
ィック６等を備えた操作パネル７等を有する。

【００１２】スコープ２の可撓管８は、図２、図３に示
すように、プラスチック製の円筒状セグメント２ａ、２
ｂを複数連結してなる、外骨格によって形成し、各セグ
メント２ａ、２ｂの外周部の適所には、腸管等に働く、
スコープの圧接力を知るために用いる、圧力センサ９が
貼り付けられている。尚、可撓管８は、外骨格が患者体
内に直に接触しないよう、ゴム筒１０によって被覆され
ている。

【００１３】各セグメント２ａ、２ｂの接触面は、スコ
ープ軸に対して直角な接面と、スコープ軸に対して有限
の角度をなす法線を持った斜め接面とを有する。これら
セグメント２ａ、２ｂの組み合わせは、スコープ軸に対
して直角な接面はその接面同志、スコープ軸に対して斜
め接面はその接面同志を接合して行う。

【００１４】図４は、一組のセグメントの組立構造を示
した部分断面図である。

【００１５】各セグメント接合端部２ａ、２ｂは、一方
にリング状の鍔部を先端に有する小円筒部２ｃが設けら
れ、他方に略断面コ字状の円周溝２ｄが設けられてい
る。このリング状の鍔部は、所定の部位に図を省略した
圧電素子が貼り付けられ、超音波モータのステータ１１
として機能する。超音波モータのロータ１２は、リング
状に形成され、セグメントの円周溝２ｄの壁面に取り付
けられる。そして、セグメント２ａ、２ｂを組み合わせ
た際、セグメント２ａ、２ｂの接合面に設けたＯリング
１３の弾性力によりステータ１１にロータ１２が圧接さ
れ、このロータ１２は、ステータ１１の表面に生じる進
行波を受けて回転するようになっている。かかる回転の
際、ロータ側のセグメント２ａは超音波モータのロータ
１２と一緒に回転を行う。

【００１６】セグメント２ａ、２ｂは、中空に形成さ
れ、その内部には、ビデオカメラのＣＣＤ用リード線、
体腔内の目的部位に照射するために用いる光を案内する
光ファイバ、スコープ先端に設けた鉗子を遠隔操作する
ために用いる操作ワイヤ、ビデオカメラレンズの洗浄に
用いる送気・送水チューブが配置されている。

【００１７】各ステータ１１の圧電素子を振動させる制
御信号は、リード線１４によって内視鏡装置本体の制御
系から送出される。このリード線１４は、各セグメント
２ａ、２ｂの外骨格に埋設され、各セグメント接合部で
は、ステータ１１の裏側面に設けたリング電極１５と、
ロータ側の円周溝２ｄの内壁面に設けたブラシ電極１６
との接触により、導通させている。そして、セグメント
２ａ、２ｂのステータ側には、ロータの回転角度を検出
する、エンコーダ１７の検出部１７ａが設けられ、ロー
タ側には、その検出部１７ａに対向する位置にエンコー
ダ１７の被検出部１７ｂが設けられている。そして、駆
動する超音波モータ及びエンコーダを選択する、セグメ
ントＳＷ１８ａと、圧力センサの出力信号の受信を選択
する、圧力センサＳＷ１８ｂとにより構成されたスイッ
チ回路１８は、各セグメント２ａ、２ｂごとにその内壁
面に配置されている。

【００１８】超音波モータの駆動は、その圧電素子に送
る駆動パルス数を制御することによって行う。この場
合、斜め接面である、ロータ側のセグメントがロータ１
２と一緒に回転すると、図２に示すように、スコープに
屈曲が生じる。この屈曲角度は、セグメントの中心軸と
角度αだけ傾いた接合部では、一方のセグメントの中心
軸が他方のセグメントの中心軸に対して最大２αの角度
となる。他方、直角な接面である、ロータ側のセグメン
トがロータと一緒に回転すると、セグメントが同軸上で
旋回し、スコープの屈曲角度を保持したまま屈曲方向を
変えることができるようになっている。

【００１９】次に内視鏡装置を操作する際に用いる主要
回路について説明する。

【００２０】図５はこの実施例の内視鏡装置の主要回路
を示すブロック図である。

【００２１】この内視鏡装置では、スコープ２の屈曲や
挿入等を遠隔操作するためにジョイスティック１９ａ、
１９ｂが設けられており、一方のジョイスティック１９
ａはスコープ２をアップ・ダウン及びライト・レフトに
屈曲操作するのに用い、他方のジョイスティック１９ｂ
はスコープ２の前進・後退操作するのに用いられる。
尚、スコープ２の前進後退の移動は、ドラムカセット４
を回転させることにより、１セグメントずつ行えるよう
になっている。

【００２２】内視鏡装置のデータ処理装置としては、ビ
デオプロセッサ２０、形状表示プロセッサ２１、角度演
算プロセッサ２２が設けられている。

【００２３】ビデオプロセッサ２０では、スコープ先端
に設けたビデオカメラのＣＣＤから入力信号を受信する
とともに、モニタ３に表示する画像の映像信号を形成
し、目的部位に最適な光量で光を照射するように光源２
３を制御する。そして、ビデオカメラによって撮影した
画像、及び後記形状プロセッサによりアニメーション化
されたスコープの形状画像をモニタ３に同時表示する。

【００２４】角度演算プロセッサ２２では、ジョイステ
ック１９ａ、１９ｂから入力される操作信号に基づい
て、演算を行い、所定の駆動信号を超音波モータ駆動回
路２４に送出する。これにより、この駆動信号を超音波
モータ駆動回路２４が受信すると、対応するセグメント
２ａ、２ｂを対応する角度だけ回転させる。

【００２５】尚、超音波モータが回転し、スコープ２が
屈曲した際の角度情報は、エンコーダ１７の出力信号を
受け、角度検出回路２５で検出された後、角度演算プロ
セッサ２２にフィードバックされる。このようにフィー
ドバックされたデータを基にして、角度演算プロセッサ
２２によってスコープ２が実際に屈曲した角度が演算さ
れ、形状表示プロセッサ２１にスコープ２の屈曲形状に
関するデータが送出される。

【００２６】超音波モータ駆動回路２４では、スコープ
２の屈曲角度とジョイスティック１９ａ、１９ｂによっ
て指示した屈曲角度の差を示すデータが送られ、この差
をなくすように超音波モータを回転させる、駆動信号を
送出する。そして、角度演算プロセッサ２２では、スコ
ープがドラムカセット４の駆動により、セグメント単位
ごとに前後退を行うと、各セグメントの回転角度情報で
ある、スコープの屈曲形状に関するデータを基に演算さ
れ、各セグメントの屈曲角を進行方向に対して後段のセ
グメントにシフトする制御信号が、順次、超音波モータ
駆動回路２４に送出される。

【００２７】形状表示プロセッサ２１では、各セグメン
トの屈曲角度データを角度演算プロセッサ２２から取り
込み、演算処理を行い、スコープの屈曲形状を示す画像
データにした後、ビデオプロセッサ２０に送出する。

【００２８】尚、腸管等にスコープを挿入する際、管腔
がスコープを押すと、スコープの各セグメントに取り付
けられた圧力センサ９から圧力検出回路２６に圧力信号
が入力される。この圧力検出回路２６では、各セグメン
ト２ａ、２ｂに働く圧力と圧力が働く方向を演算し、圧
力が予め設定したしきい値以上のとき、圧力を回避する
方向へスコープを屈曲するように、角度演算プロセッサ
に警告信号を送る。この警告信号を受けた、角度演算プ
ロセッサ２２では、スコープ形状を示す画像において、
しきい値以上の圧力が働いているセグメントを示すマー
キングを行う。そして、ビデオプロセッサ２０を通し、
モニタ３にスコープ形状とともに、管腔がスコープを押
し、押患者が苦痛を感じる部分を表示する。これによ
り、オペレータはモニタ３の画面を参照し、スコープの
屈曲を操作することで、患者の苦痛を解除させることが
できる。

【００２９】次に各セグメントの超音波モータ、エンコ
ーダ、圧力センサー等の制御について説明する。

【００３０】図６は第１セグメント乃至第ｎセグメント
の回路構成を示す図であり、図７は各セグメントの具体
的な回路図である。

【００３１】セグメントＳＷ（スイッチ）１８ａは、各
セグメントの超音波モータ３０の駆動をオン・オフ切換
えするとともに、各セグメントの圧力センサ９の圧力セ
ンサＳＷ１８ｂをオン・オフ切換えする。セグメント選
択信号には、各セグメントに対応した電圧の矩形波が用
いられ、そのセグメントに対応した矩形波が入力される
と、コンパレータ３１、ＥＸＯＲゲート３２を介してフ
ォトカプラ３３及びスイッチング素子３４をオンにす
る。これにより、超音波モータ３０の圧電素子には、そ
れぞれ位相の異なる高周波電圧φ0 、φ1 が印加され、
ステータ１１の表面に進行波が発生してロータ１２が回
転し、エンコーダ１７及び圧力センサ９の電源がオンに
なる。

【００３２】圧力センサＳＷ１８ｂは、各セグメントの
外周部に取り付けられた圧力センサ９を選択する。この
センサ選択信号には、のこぎり波が用いられ、その圧力
センサに対応した電圧を受けると、コンパレータ３１、
ＥＸＯＲゲート３２を介してスイッチング素子３４をオ
ンにする。これにより、所定の圧力センサ９から出力信
号が受信できるようになっている。

【００３３】尚、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ21、Ｒ22、Ｒ31、Ｒ3
2、Ｒ41、Ｒ42、・・・は、分圧抵抗であって、各コン
パレータを適当な入力電圧でオン・オフ作動させるため
に用いるものである。

【００３４】次に内視鏡装置を使用して大腸を検査する
方法について説明する。

【００３５】先ず、患者の肛門にスコープの先端を挿入
した後、ジョイスティック１９ａ、１９ｂを用い、前進
モードにしてスコープを前進させる。この際、スコープ
の可撓管の外周に設けられた圧力センサ９から、常時、
腸管からスコープに働く力をモニターし、患者体内での
スコープの屈曲形状を大腸の消化管の形状になるように
スコープ先端の数個のセグメントを屈曲させてアングル
操作を行う。そして、スコープの先端に設けられたビデ
オカメラによって撮影された画像をモニタ３で観察し、
管腔の方向を判断する。管腔の方向を確認したらば、ス
コープを１セグメント前進させる。このスコープの前進
移動に伴って屈曲角度は後段のセグメントの屈曲角度に
シフトさせる。かかる操作を繰り返すことによってスコ
ープは所定の位置まで挿入される。検査が終了した後
は、ジョイスティック１９ａ、１９ｂを用い、スコープ
の走行状態を後退モードにする。これによってドラムカ
セット４が駆動し、スコープは屈曲しながら１セグメン
トずつ巻き取られ、大腸の屈曲形状に沿って大腸内から
自動的に抜去される。

【００３６】尚、患者がスコープ挿入中に痛みを訴えた
場合には、ドラムカセット４の駆動を止めるとともに、
体内でのスコープ形状をモニタ３に表示させる。そし
て、モニタ３に表示されているスコープ形状と圧力セン
サ９の出力データから、痛みの原因を把握し、一部の超
音波モータ３０だけを駆動させ、患者の苦痛を解除させ
る。

【００３７】

【発明の効果】この発明の内視鏡装置では、セグメント
の連結部ごとに設けた超音波モータが回転することによ
り、スコープ自体を屈曲させながら体内に挿入させるこ
とができるので、Ｓ字結腸等に挿入する場合でもスライ
ディングチューブ等を用い、スコープを案内する必要性
がない。又、ドラムカセット等を設けた内視鏡装置で
は、スコープ挿入の際、その先端側に設けられたセグメ
ントの屈曲角が後段のセグメントにシフトされるので、
個々のセグメントの屈曲操作を行う必要がなく、オペレ
ータの操作負担が軽減される。更に、スコープが消化管
の形状に沿う様に走行するので、患者に与える苦痛を軽
減し、検査時間を短縮できるとともに、スコープの形状
をモニタするため、Ｘ線による透視を行う必要がなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した内視鏡装置の一実施例を示
す全体図である。

【図２】同実施例の可撓管の屈曲状態を示す図である。

【図３】スコープの構造の主要部を示す図である。

【図４】一組のセグメントの組立構造を示した部分断面
図である。

【図５】この実施例の内視鏡装置の主要回路を示すブロ
ック図である。

【図６】第１セグメント乃至第ｎセグメントの回路構成
を示す図である。

【図７】各セグメントの具体的な回路構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

１内視鏡装置２スコープ２ａ、２ｂセグメント３モニタ４ドラムカセット５機能スイッチ６ジョイスティック８可撓管９圧力センサ１０ゴム筒１１ステータ１２ロータ１３Ｏリング１４リード線１５リング電極１６ブラシ電極１７エンコーダ１８ａセグメントＳＷ１８ｂ圧力センサＳＷ１９ａ、１９ｂジョイスティック２０ビデオプロセッサ２１形状表示プロセッサ２２角度演算プロセッサ２３光源２４超音波モータ駆動回路２５角度検出回路２６圧力検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉永恵美栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者菊池克也栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者斉藤智栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者坂本豊栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者亀石渉栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者中村和彦栃木県大田原市下石上1385番の１東芝メディカルエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者の体腔内にスコープを挿入し、スコ
ープ先端に設けたビデオカメラによって撮影した画像を
モニタに表示し、病気の診断や治療に用いる内視鏡装置
において、前記スコープは、円筒状の複数のセグメントを連結して
なる、外骨格によって可撓管を形成し、各セグメントの
接触面は、スコープ軸に対して直角な接面と、スコープ
軸に対して有限の角度をなす法線を持った斜め接面とを
有し、各セグメントが互いに接触する、一方のセグメン
ト端部に超音波モータのリング状ステータを設け、他方
のセグメント端部に前記ステータに圧接するロータを設
け、超音波モータの駆動を制御することによりスコープ
の屈曲を操作することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】各セグメントの超音波モータ設置部にロ
ータの回転角度を検出するエンコーダを設け、スコープ
を押し出したり、巻き戻してスコープの前進後退を制御
するドラムカセットを設けるとともに、スコープのセグ
メント単位の前後退に伴い、前記エンコーダによって認
識した各セグメントの回転角度を基にして、各セグメン
トの屈曲角を進行方向に対して後段のセグメントにシフ
トする手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内
視鏡装置。