JPH10258022A - ハイブリッドオペレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主要な課題のうちの１つは、複数の専門分野
で共通して使用するために多数のファイバやルーメンを
プローブ内にあらかじめ装着した場合にあっても、プロ
ーブの検査範囲をより広く取ること。 【解決手段】 上記課題との対応では、対象物に進入す
る複数の管Ａ〜Ｉと、この複数の管を内部に包み、側を
高分子材料で形成したプローブ３と、複数の管を駆動す
る駆動機構５，１３，１９等と、プローブの先端で検出
する対象物の状態を解析する解析機構２９と、この解析
機構２９の解析結果を表示するディスプレイ７と、オペ
レータの操作に応じて複数の管を動作させるための指令
を駆動機構に出力する入力機構３１と、プローブ３の先
端部に位置し複数の管と共に屈曲する屈曲部３ｂと、こ
の屈曲部３ｂの先端から屈曲部３ｂの後端まで当該導管
の外周に通され、この屈曲部の後端から当該導管の終端
まで当該導管の内周に通された操作ワイヤＧと、そし
て、屈曲部を屈曲させるために操作ワイヤの張力を調整
する先端部の駆動機構１１とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッドオペ
レーションシステム（光ファイバスコープ）に係り、特
に医療分野における光化学治療，画像診断，レーザ治
療，超音波治療，非侵襲診断や、産業分野における狭部
の探索やマイクロマシン等に用いられるハイブリッドオ
ペレーションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ハイブリッドオペレーション
システムとしては以下のようなものがあった。即ち、現
在の先端医療技術では、光ファイバスコープにより観察
しながら、観察画面で病変組織を探し出している。ま
た、必要に応じて、光ファイバスコープの内部に併設さ
れた空洞（ルーメン、チューブ）を通して、微小な鉗子
等により機械的に組織を侵襲しながら病変組織を切り出
して処置している。

【０００３】例えば、人間ドック等でなされる胃カメラ
検査の例では、光ファイバスコープのプローブを受診者
の口から挿入する。このとき、光ファイバスコープによ
って得られる画像で、一見正常とみなされる組織であっ
ても、組織培養すると異常増殖するような細胞がある。
これはガン化予備軍の細胞とみなされ、再検査をする手
順になっている。ところで、既に臨床的に使用されてい
る医療用の光ファイバスコープでは、胃などの上部消化
器用，直腸や大腸などの下部消化器用，婦人科用，泌尿
器用，呼吸器用，静脈動脈などの血管用というように、
それぞれの適用部位に合わせた太さや長さに設定され、
また、特有の病体に応じてその種類が細分化されてい
る。

【０００４】また、産業分野における光ファイバスコー
プの使用例としては、狭いパイプ内への通信ケーブル付
設後の内部の点検や、各種の貯蔵タンク等内部の状態観
察及び保守点検等、更には、電子機器の組立後あるいは
使用中の内部の検査，不具合点検，各種配管設備の保守
点検などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に係る光ファイバスコープでは、対物レンズ部分か
ら光ファイバスコープ本体を経て手元で操作する部分に
至るまで、一体化されているために以下のような不都合
があった。即ち、医療における各種器具は、ある受診者
の検査等によって、表面に細菌等が付着し得る。しかし
ながら、現在の光ファイバスコープは高価な物であり、
これを廃棄するのは検査コストを上昇させてしまい、こ
のため、次の検査の使用に際しては、プローブ（導入部
分）を消毒して再度用いている。しかし、他人に対する
２次感染などを防止するためには、できるかぎり使い捨
てとすることが望ましい。

【０００６】また、光ファイバスコープ内には、光を伝
達するライトガイドや映像を伝達するイメージガイドな
どの必須構成要素以外にも、鉗子や洗浄液を導入する空
洞（ルーメン）を搭載している。この場合には光ファイ
バスコープ自体の径が太くなり、さらに、光ファイバス
コープの中心軸に対して対称にこれらの鉗子や空洞が配
置されていない場合には、方向によって曲げ易さに偏り
ができる、という不都合を生じていた。

【０００７】また、光ファイバスコープの先端の向きに
自由度を与えるために、金属ワイヤなどのある程度剛性
のある線材を光ファイバスコープ本体内に封入してい
る。そして、操作者（現段階では臨床担当の医師）が、
光ファイバスコープの手元の複数のダイヤルを片手で操
作することで、光ファイバスコープの先端のＸ、Ｙ軸の
方向制御を行なう。この時、もう一方の手で光ファイバ
スコープの先端部を患部に挿入しながら、得られた画像
の画面を見て少しずつ奥へ送り込んでゆく方法を採って
いる。

【０００８】但しこの方法は、操作者の手先の器用さや
注意力等において高度な熟練性が必要とされるため、操
作者が使用方法の習得するまでに長時間を必要としてし
まう。

【０００９】しかも、光ファイバスコープで観察処理す
る部位は、すでに内科、泌尿器科や産婦人科あるいは呼
吸循環器科、外科など複数に渡る専門分野に関係する病
態部位である。各種形態のものが各科専門の器具として
普及してきてはいるが、それぞれ使い勝手が異なり、各
科共通のものを使用することができない。これによって
も、操作者が使用方法の習得するまでに長時間を必要と
してしまう。

【００１０】また、産業用光ファイバスコープは医療用
とは異なり、厳しい環境下で使用されることから、光フ
ァイバスコープのプローブは医療用より耐久性が要求さ
れる。このため、屈曲し難いステンレスなどの耐食性金
属部材が使用されている場合が多い。従って、曲がりく
ねった配管内部などの観察等には不向きである、という
不都合を生じていた。

【００１１】

【発明の目的】本発明の目的は、かかる従来例の有する
不都合を改善し、特に、複数の専門分野で共通して使用
することができるよう改良されたハイブリッドオペレー
ションシステムを提供することにある。本発明の他の目
的は、人体、動物、産業利用などの用途を問わず、各検
査対象の特性を他の検査対象へ影響させず、検査結果お
よび検査対象への影響の信頼性を向上させるハイブリッ
ドオペレーションシステムを提供することにある。本発
明のさらに他の目的は、検査対象が人体又は動物である
場合には、検査による感染の防止を簡単にかつ短時間で
行なうことにある。本発明の別の目的は、複数の専門分
野で共通して使用するために多数のファイバやルーメン
をプローブ内にあらかじめ装着した場合にあっても、プ
ローブの検査範囲をより広く取ることにある。本発明の
目的はまた、患者の患部を切開することなく、外科的な
治療を行なうための装置を提供することを、その目的と
する。そしてまた、培養系ではなく、動物の生体の細胞
の遺伝子操作を行なうための装置を提供することをも、
その目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、対
象物に進入し導管の先端で当該対象物を操作するハイブ
リッドオペレーションシステムは、対象物に進入する複
数の管を内側に有する導管と、複数の管を駆動する駆動
機構と、導管の先端で検出する対象物の状態を解析する
解析機構と、この解析機構の解析結果を表示するディス
プレイと、そして、前記オペレータの操作に応じて複数
の管を動作させるための指令を駆動機構に出力する入力
機構とを備えている。そして、複数の管の終端は、駆動
機構又は解析機構取り外し可能に取り付けられた、とい
う構成を採っている。これにより前述した目的を達成し
ようとするものである。医療分野などでは、最初の被験
者を１本目のプローブによって検査を行う。そして、最
初の被験者の検査が終了した場合には、接続部材によっ
てプローブをシステム本体から取り外す。取り外したプ
ローブは廃棄処分とし、次の被験者の検査に際しては新
しいプローブを接続部材でシステム本体に接続する。こ
れにより、検査が衛生的且つ迅速に行える。

【００１３】さらに、対象物に進入し導管の先端で当該
対象物を操作する本発明による他の実施形態では、対象
物に進入する複数の管と、複数の管を内部に包み、側を
高分子材料で形成した導管と、複数の管を駆動する駆動
機構と、導管の先端で検出する対象物の状態を解析する
解析機構と、この解析機構の解析結果を表示するディス
プレイと、オペレータの操作に応じて複数の管を動作さ
せるための指令を駆動機構に出力する入力機構と、導管
の先端部に位置し複数の管と共に屈曲する屈曲部と、こ
の屈曲部の先端から屈曲部の後端まで当該導管の外周に
通され、この屈曲部の後端から当該導管の終端まで当該
導管の内周に通された操作ワイヤと、そして、屈曲部を
屈曲させるために操作ワイヤの張力を調整する先端部の
駆動機構とを備えた。屈曲部を屈曲させるため、対象物
の検査範囲を拡大することができる。特に、操作ワイヤ
が、屈曲部の外側から先端を引っ張ることで屈曲させる
ため、多機能化するために多数の管を導管内に含めて導
管が太くなった場合であっても、屈曲が確実に行われ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１５】図１を参照すると、ハイブリッドオペレー
ションシステム１は、複数の管Ａ〜Ｈを内部に包む導管
（プローブ）３と、各複数の管と接続される駆動機構お
よび解析機構とを備えている。駆動機構としては、プロ
ーブ３の先端部から各種検査用に対象物を吸引する吸引
ポンプ２５を有する吸引ユニットと、対象物に流体を注
入する加圧ポンプ１９を有する供給ユニットと、プロー
ブ３の先端部で対象物を照射するための光源５よ、対象
物にレーザ光を照射するレーザー装置１３，１５とを備
えている。また、駆動機構は、制御用のコンピュータ
（ＰＣ）２９に接続され、このＰＣ２９は駆動機構の一
部となる。

【００１６】解析機構としては、導管３の先端部で受光
した光を光電変換する光電変換素子又はＣＣＤカメラ３
３と、光の波長毎に強度を検出する分光光度器２３と、
ＣＣＤカメラ３３又分光光度器２３から出力される信号
を解析する解析用のＰＣ２９とを備えている。ＰＣ２９
は、予め格納された制御用のプログラムに従ってスペク
トル解析、画像処理、各駆動機構の制御などを行う。こ
のＰＣ２９に代えて、制御ロジックに従って作成された
論理回路を使用しても良い。

【００１７】また、図１に示す例では、プローブ３の先
端領域は関節部材３ｂにより屈曲自在となっている。こ
れにより、対象物まで進入したプローブ３の検査、操作
対象が拡大する。そして、プローブ３に包まれたそれぞ
れの管は、管の性質に応じた、接続部材４としてのプラ
スチック製プッシュプルＦＣコネクタによって、駆動機
構と接続される。

【００１８】導管部は、医療用である場合には従来より
胃カメラとして広く知られているものと同様に、人体の
各部に進入し、患部の近くまで先端部が至る長さに設定
する。導管部全体の長さは、医療用の場合、例えば５０
ｃｍ前後、用途に応じて１０ｃｍ〜１ｍ程度が好まし
い。プローブ３が導入される部位としては、上部消化器
系、下部消化器系、呼吸器系、婦人科系、泌尿器科系な
どのほか、眼科、耳鼻科系、脳内血管系、心臓血管系、
腹腔／胆肝ひ臓系にも用いられる。

【００１９】さらに、動物の生体内での遺伝子操作など
の実験、研究のために使用する場合には、その動物の例
えば消化器系などの長さに合わせた長さとする。また、
産業用の場合には、各種の配管の内部の検査および修理
に用いるため、それぞれに適した長さとする。

【００２０】図２を参照すると、システム１は、より詳
細には、（Ａ）〜（Ｉ）の管を備えている。イメージガ
イド（Ａ）は光ファイバであって、対象物まで導入され
たプローブ３の先端で光を受光し、この受光した光をＣ
ＣＤカメラ３３まで伝達する。ライトガイド（Ｂ）も光
ファイバであって、光源５によって出力されたライトを
プローブ３の先端まで伝達し、プローブ３の先端の周囲
を照射する。

【００２１】レーザ１（Ｃ）というのは、レーザ光を入
射するファイバであって、第１のレーザ１３から出力さ
れるレーザ光をプローブ３の先端まで伝達する。レーザ
２（Ｄ）は同様に、第２のレーザ１３から出力されるレ
ーザ光をプローブ３の先端まで伝達する。２つのレーザ
は、医療分野にあっては、一方をプローブが進入した先
である患部の治療用のレーザとし、他方を光化学反応用
のレーザとする。また、産業用であっても、異なる強度
のレーザが必要な場合に２つを併用すると良い。また、
レーザ１３，１５を強度の変更を動的に行うことができ
る半導体レーザ装置とするならば、光ファイバＣ，Ｄを
１本としてもよい。産業用に用いる場合、対象物の切断
や加熱に用いることができる。ルーメン１（Ｅ）は中空
の管であり、ここでは、流体をプローブ３の先端近くの
対象物へ注入するために使用する。一方、ルーメン２
（Ｆ）は対象物から流体を駆動機構へ吸入するために使
用する。

【００２２】さらに、本システムでは、プローブ３の先
端を屈曲させるための操作ワイヤＧを備えている。操作
ワイヤを送り出し、又は巻き取ることで、プローブの先
端部を他方向に自在に屈曲させる。ルーメン３（Ｈ）
は、例えば超音波を伝達させる伝達部材を注入する。ま
た、ルーメン３（Ｈ）に光ファイバを通し、光度分析に
用いても良い。そして、電極（Ｉ）は、電源から印可さ
れた電圧をプローブ３の先端部で放電するものである。
産業用であれば、対象物の溶接に用いることができる。

【００２３】各管（Ａ）〜（Ｉ）は、その役割に応じて
駆動機構に接続される。このとき、プローブ３部分を取
り外すために、コネクタ４で接続するようにしてもよ
い。光ファイバＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続は一般的な光ファ
イバの光コネクタを採用する。また、ＣＣＤカメラ３３
で撮像した画像を異なる目的の２種類のイメージプロセ
ッサで並列して処理する場合や、レーザ光源１３，１５
を順次切り替える場合などは、このコネクタ４としてカ
プラを採用する。

【００２４】図２に示す例では、流体を注入させるとき
に流体を振動させて注入をスムーズに行わせるために、
加圧ポンプに超音波トランスデューサ２１を併設してい
る。また、図１に示す例ではルーメン３（Ｈ）の中空に
光ファイバを導入し、分光光度器２３と接続したが、図
２に示す例では、ルーメン３（Ｈ）の中空に超音波伝達
部材を導入し、超音波トランスデューサ２３にて超音波
を送受信することで、対象物の超音波画像を得るように
している。このように、ルーメンは流体の注入、吸引の
他、種々の用途で用いることができる。

【００２５】ＰＣ２９には、先端部の駆動機構１１が接
続されている。この先端部の駆動機構１１は、操作ワイ
ヤＧを送り出し、又は引っ張ることで、プローブの先端
部を屈曲させる。ＰＣ２９には、さらに、送り機構３２
が接続されている。この送り機構３２は、プローブ３そ
のものを先端部の駆動機構１１と共に送り出し、又は戻
すものである。機械的にプローブ３の対象物への導入を
行うことで、操作が容易となり、さらに、人手による場
合と比較して、微細な制御が可能となる。

【００２６】ライトガイド（Ｂ）と接続される光源５と
しては、白色のハロゲンランプを用いている。また、電
極（Ｉ）と接続した電源４０は、予め定められた一定の
電圧で電力を供給する。このシステムおよび電極の用途
によっては、電源４０に電源電圧を切り替える変圧器を
接続し、ＰＣ２９からソフト的に電圧の変化を設定でき
るようにしてもよい。

【００２７】また、ＣＣＤカメラ３３にイメージプロセ
ッサおよびＴＶ（ディスプレイ）を直接接続する例を示
したが、イメージ処理をＰＣ２９にて行い、ＰＣ２９か
らＴＶへ画像を出力するようにしてもよい。例えば、入
力機構３１によって画像のサイズを変更したり、またイ
メージガイド（Ａ）の先端に凸レンズを設け、視野を広
げた場合に、そのままの画像の表示と、湾曲した画像を
平面に変化させた画像とを切り替えて表示する場合など
には、画像処理をＰＣ２９で行うようにするとよい。

【００２８】図３を参照すると、本発明によるハイブリ
ッドオペレーションシステムを医療分野および生化学の
研究分野に応用した場合の管（Ａ）〜（Ｉ）に対応した
機能（Ａ）〜（Ｉ）の一覧は、次の通りとなる。

【００２９】（Ａ，Ｂ）．光ファイバ導入による内部観
察。 イメージガイドＡ及びライトガイドＢは、プローブ３自
体が体内や動物の器官に挿入された時に、内部の状態を
画像にて観察する解像度は、光ファイバの本数に依存す
る。ここでは、細い光ファイバを複数本束ねている。 （Ｃ）．レーザ照射による体内、体表面組織の処置、治
療。 高出力なレーザ光（又はマイクロ波）を患部に照射する
ことにより、体表面に熱を加えて治療を行う。また、細
胞内の遺伝子操作を行うために、特定の波長、例えば紫
外線を照射する。 （Ｄ）．レーザ照射による光化学反応検査。 患部に凝縮してきた光反応性薬剤を反応させるために、
レーザ光を照射する。 （Ｅ）．流体の注入。 ここでは、体内、体表面およびプローブ先端面の洗浄、
消毒、薬液供給を行う。具体的には、流体の給液ユニッ
ト１７から、洗浄液、生理食塩水、薬剤、消毒液、塗布
材、光反応性薬剤、遺伝子などをルーメン（Ｅ）を介し
て注入する。このプローブ３を介して遺伝子を注入でき
るため、培養系ではなく、生体の細胞へ遺伝子を導入す
るトランスフェクションが可能となる。 （Ｆ）．流体の吸引。 ルーメン（Ｆ）は、注入した洗浄液の廃液の排出や、検
査のために血液、分泌物、老廃物、代謝産物などを吸引
する。このとき、給液ユニット１７に併設された超音波
トランスデューサ２１を駆動することで、患部に注入し
た生理食塩水や高含水のゲル材質を振動または攪拌する
ことで、生体組織を良好に吸引する。このとき、生体組
織の一部を吸引した後、生理食塩水などを注入し、順次
この生理食塩水をプローブ３の長さと吸引力に応じた時
間注入することで、吸引した生体組織を吸引ユニットに
運搬する。また、レーザ（Ｃ）により、体表面に熱を加
え処置した後の腫瘍などを、剥離、除去するため、この
ルーメン（Ｆ）により当該腫瘍などを吸引する。この場
合も、超音波により患部を振動あるいは攪拌させると良
い。 （Ｇ）．プローブ先端の屈曲。 操作ガイドにより、先端を屈曲、移動、面傾斜させるこ
とで、操作する対象を拡大する。これにより、画像観
察、患部への薬剤の注入、腫瘍の除去などの処理をより
確実に行う。 （Ｈ）．超音波による体内部検査。 一般的に行われている超音波による形状検査に使用す
る。また、分光光度器による検査では、例えば遺伝子を
導入したなどの特定の細胞が特定の波長の光を一定量を
透過する場合など、生体内での特定の細胞の量を検量す
ることができる。 （Ｉ）．電極。 電極は、生体モニタ用、通電刺激、誘電、放電を行うこ
とで、体内、体表面組織の処置、治療を行う。また、特
定の遺伝子をルーメン（Ｅ）により注入し、電圧を印可
することで細胞内にこの遺伝子を導入させるエレクトロ
ポレーションに使用しても良い。

【００３０】図４を参照すると、プローブ３は円筒状に
形成されており、この内部には、イメージガイドＡを中
心位置としてそれぞれの管が配置されている。ライトガ
イドＢは、イメージガイドＡの周りを取り囲むように配
置されている。また、レーザ入射ファイバＣ，Ｄや流体
注入用ルーメンＥ、流体排出用ルーメンＦは、プローブ
３の中心に対して対称な位置に配置されている。プロー
ブ３の重心をプローブ３の中心位置からあまりずらさな
いように、同じ構成の部材をプローブ３の中心に対して
相互に対称に配置している。これにより、屈曲制御が正
確となり、また、プローブの送り動作が安定する。

【００３１】図５を参照すると、プローブ３は、ルーメ
ンを６本、操作ガイドを３本包んでいる。図５での重心
位置は図４と同様にプローブの中心にあり、ワイヤ３本
により先端の方向を制御するための配置を示す。また、
符号（Ｉ1）〜（Ｉ3）で示すカーボン電極が同様に対象
に配置されている。カーボン電極Ｉ1は参照電極であ
り、カーボン電極Ｉ2は陰極であり、カーボン電極Ｉ3は
陽極である。図５に示すように、ルーメンが多数ある場
合には、流体排出用のルーメンの数を増加させるように
しても良いし、また、注入する薬剤の種類などに応じて
流体注入用のルーメンの数を増加させるようにしてもよ
い。

【００３２】図６を参照すると、ディスプレイ７および
入力機構の一例が明らかとなる。ここでは、ジョイステ
ィック３１を用いて、ＰＣ２９に接続されているすべて
の制御機能部を操作することができる。ジョイスティッ
ク３１には、プローブ３の先端部の屈曲方向を制御をす
るレバー以外に、各種装置の発信・制御用スイッチが付
与されている。

【００３３】ディスプレイ７は、ＣＣＤカメラ３３で撮
像した画像を表示する領域７Ａと、超音波画像を表示す
る領域７Ｂとを備えている。すなわち、ディスプレイ７
は、画像を２以上に分割でき、画像の切換も可能な方式
のモニタを使用している。このため、例えば超音波画像
とレーザ照射のための位置決め画像を同時に表示するこ
とができる。さらに、正常な組織の画像となる画面と、
現に観察している画面とを同時に領域７Ａに表示するこ
ともできる。

【００３４】この操作例を説明する。超音波画像が必要
な場合に超音波発生ボタン２１Ｓａを押し下すと、超音
波の発信および受信が開始される。そして、例えば、流
体供給スイッチ１７Ｓを押し下すと、給液ユニットが動
作して予め給液ユニットに装備された流体がディスプレ
イ７に表示されている患部に注入される。そして、例え
ば患部の洗浄のために生理食塩水を注入した場合には、
流体吸引スイッチを押し下すと、この生理食塩水が吸引
される。

【００３５】そして、患部が明らかになり、レーザ光の
照査を行う場合には、レーザ照射用スイッチ１３Ｓを押
し下す。符号１５Ｓで示すスイッチは光反応を起こさせ
るためのレーザを照射させるスイッチである。このと
き、光の方向が正しくない場合には、屈曲制御レバー１
１Ｓを操作する。すると、この屈曲制御レバーの動作に
応じて、プローブの先端が屈曲し、ディスプレイ７に表
示される画像が連動して変化する。ディスプレイに表示
される画像の中心位置が、レーザ光の照査位置となるた
め、屈曲制御レバー１１Ｓにより屈曲角度を変化させ、
必要に応じてプローブ３自体をより深く又は浅く移動さ
せる。位置決めができた時にレーザ照射スイッチ１３Ｓ
を押し下す。すると、レーザの照射による患部の変化を
リアルタイムでディスプレイに表示される。ディスプレ
イで患部の変化を確認しつつ、レーザを適宜照射したの
ち、流体吸引スイッチを押し下すことで、処理した患部
を吸引する。このとき、高含水のゲルを流体供給スイッ
チにより供給し、さらに超音波発信スイッチ２１Ｓｂを
押し下すことで、患部が攪拌され、吸引が容易となる。

【００３６】電極の操作を行う場合には、一方のレーザ
照射用スイッチを電極への電圧印加スイッチとするとよ
い。

【００３７】再度図１を参照すると、プローブ３とシス
テム本体２の相互間は、各接続部材４によって接続され
ている。従って、プローブ３をある被験者で使用した場
合、これを破棄し、他の被験者に使用する場合に新しい
プローブを使用することが容易となる。すなわち、プロ
ーブ３を使い捨てとすることができる。この接続部材４
は、プラスチック製のＦＣコネクタであり、使用後は、
プローブ３と同様に廃棄される。ここで、接続部材４
は、プローブ３に収納されている各種構成要素毎に設け
られている。具体的には、光学系統、操作ワイヤ制御系
統、レーザー照射系統および超音波系統などである。

【００３８】また、規格品のＦＣコネクターで各系統を
独立して制御しなくとも、このシステム専用に一体型マ
ルチチャンネルのジョイントコネクタを用意するように
してもい。一体型によると、接続忘れなどの初歩的なミ
スは防ぎやすい。さらに、上述したように種々の機能を
複合的に有するため、診療の対象を問わず、種々の局面
で使用することができ、従って、診療の担当を問わず統
一した使用方法で使用することができる。

【００３９】図７を参照すると、プローブ３の先端領域
には屈曲部が設けられている。屈曲部３ｂ1は、プロー
ブに切り込みを加えた蛇腹状となっている。蛇腹状とす
ると、図７（Ｂ）に示すように先端部に柔軟性が付さ
れ、屈曲を容易に行うことができる。そして、本発明で
は、この屈曲を屈曲部３ｂ1に外周からその先端を引く
操作ワイヤＧにより行う。操作ワイヤＧは、屈曲部の先
端３ａから屈曲部３ｂ1の後端までは、当該プローブ３
の外周に通されている。そして、屈曲部３ｂ1の後端か
ら当該プローブ３の終端までについては、当該プローブ
の内周に通されている。

【００４０】先端部材３ａは、プローブ３の内部に装備
されているイメージガイドＡやライトガイドＢの先端部
が収納されている。プローブの側に使用する材料は、特
殊な廃棄処理が不要で、減菌・焼却処理が容易な高分子
材料としている。また、プローブ３の先端部には、４本
の操作用ワイヤＧがその先端部の外周で均等間隔に固定
されている。操作ワイヤＧは、プローブ３の先端部材３
ａに配置され、これらのうちのいずれかの操作ワイヤＧ
に張力が加えられることにより、張力が加えられた操作
ワイヤＧの側にプローブ３が屈曲する。操作ワイヤＧと
しては、具体的には、ポリアミド，ポリイミドあるいは
高密度ポリエチレンに代表される高強度・高弾性のエン
ジニアリングプラスチックなどの高分子材料の繊維また
はこれらを含む複合繊維による線材を使用する。高分子
材料としては、ケブラー系材料が良い。

【００４１】また、プローブ３の先端部材３ａには、各
操作ワイヤＧに対応した所定の切り込みが設けられてい
る。この切り込みは、操作ワイヤＧを所定位置に固定す
るためのものである。即ち、円形のプローブ３の断面に
９０°間隔で４つの切り込みが形成され、この切り込み
に操作ワイヤＧが挿通され、更にプローブ３の内部で操
作ワイヤＧの先端部が固定されている。これら切り込み
を設ける方法は、プローブ成型時に予め凹凸型の鋳型を
使用しても良いし、加工が微細であることや部材材質が
加工性のよい高分子材料であるため、レーザ加工や放電
加工によりあとから切り込みを設けるようにしてもよ
い。

【００４２】また、操作ワイヤＧは、システム本体２側
ではプローブ３の内部に収納されているが、プローブ３
の先端部近傍で一旦外部に取り出されている。そして、
プローブ３の外周部に沿って、上記した切り込みを通っ
てプローブ３の内部にまで到達している。尚、本実施形
態では、４本の操作ワイヤＧを用いているが、この操作
ワイヤＧの数は特に限定されるものではない。即ち、プ
ローブ３の先端を予め一方向に屈曲するような形状に構
成し、これを直線状に戻せる位置に操作ワイヤＧを設け
るようにすれば、１本の操作ワイヤＧでもプローブ３の
先端部の屈曲を自由に制御することができる。

【００４３】図８を参照すると、図７に示した蛇腹状の
先端部３ｂ1に代えて、関節部材を有する先端部３ｂ2を
採用している。関節部材３ｂは、プローブ３の先端部を
構成する各部位が、相互に折れ曲がってプローブ３の屈
曲の方向を柔軟に変更できるようにするためのものであ
る。図８に示す例では、先端部材３ａとシステム本体２
側の部材３ｃとの間に２個の関節部材３ｂを備え、充分
な屈曲角度を得ることができるようになっている。但
し、関節部材３ｂは１個でも良いし、３個以上であって
もよい。

【００４４】図９を参照すると、操作ワイヤＧの固定方
法としては、図９（Ａ）に示すように、プローブ３の内
部に接着する方法と、図９（Ｂ）に示すように、操作ワ
イヤＧの先端部をプローブ３の外部に取り出し、操作ワ
イヤＧと再び結び合わせるような構造とがある。図９
（Ａ）に示す例では、ワイヤＧの実際の接着固定には、
スポットでできる溶着あるいは光硬化樹脂のワニスと光
ファイバでの光照射により冷熱溶接が適している。

【００４５】再度図７乃至図９を参照すると、イメージ
ガイドの先端部分には、分解性プラスチックなどからな
る凸レンズを付帯し、観察対象をより広範囲に観察でき
るようにしてもよい。凸レンズを付した場合には、イメ
ージガイドの視野が１２０度前後となるため、画像処理
に際して湾曲した観察面を平面展開するようにするとよ
い。また、プローブの側面を親水性高分子膜で被膜し、
仕様の少し舞えに生理食塩水などの液に侵漬することに
より、プローブ表面と体内の粘膜などの表面との摩擦を
少なくすることができる。さらに、プローブの内周面と
複数の管との間に、薄い膜のチューブを設けると、屈曲
による複数の管の歪みが少なくなる。例えば、複数の管
（Ａ）〜（Ｉ）の先端を図７（Ａ）などに示す先端に固
着すると、屈曲により伸びることが必要になった管はプ
ローブの後端部に配置された部分の管を引っ張る。この
とき、プローブ３の屈曲に伴って曲がった部分は、薄膜
を通じて摩擦無くプローブ内を移動する。薄膜はプロー
ブの直線部分に至らせておくと、各管が先端側へ移動す
る力が直線で伝達されるため、各チューブののび、変形
が最小限に抑えられる。

【００４６】また、図７（Ａ）を参照すると、イメージ
ガイド（Ａ）の視野は約６０度程度である。このため、
プローブの中に配置された管の内、外側にある管につい
ては、プローブの先端３ａよりも突出してもイメージガ
イドの撮像範囲を阻害しない。このため、例えば吸引を
行うルーメンを多少先端面３ａから突出させておくと、
吸引が容易となる。また、電極（Ｉ）を突出させるよう
にしてもよい。

【００４７】図１０に示すように、プローブ３の根元
は、屈曲用ワイヤＧのみを独立して分岐させた方が、位
置決めや張力制御が容易となる。プローブの根元から駆
動部に接続する部分を、図４でワイヤＧが３ａから外側
に出て３ｃの内部に入る際に、図１０（Ａ）のように３
ｃ内部にガイド穴３４Ａを設けるとよい。この場合、プ
ローブの材料よりも強度の高い材料で、補強部材３４Ｂ
をその後端部に接続する。また、ワイヤＧがプローブの
後端３ｃから再び外部に出る際に、図１０（Ｂ）のよう
に出口穴３５を設け、または図１０（Ｃ）に示すように
根元部分にガイドリング３６を設けると、駆動系での制
御が容易となる。

【００４８】これらガイドが不備であると、３ｃ内部で
ワイヤＧが単部材と絡まったり、張力制御に不具合が生
じやすくなりかねない。図１０（Ａ）における３ｃ内部
への穴の開け方は、プローブをくみ上げる前に予め極細
の熱線による穿孔あるいはレーザ穿孔などで決められた
角度間隔にて貫通穴を開けておく。

【００４９】さらに、これらワイヤＧの出入り口部分に
は、時間は短いがプローブの側部材にとっては相当な摩
擦力が加えられるため、潤滑剤の塗布・耐磨耗性のシー
ルやテープ、肉盛など、なんらかの補強処置を講じると
よい。

【００５０】図１１を参照すると、図１０に開示した構
成に代えて、分岐させる分岐足３７が操作ガイドＧを分
岐させている。この分規足３７は、プローブ３の終端部
３ｃが装着される装着部３７Ａと、この装着部３７Ａの
終端から当該プローブ３の円周の外側へ向けて伸びた脚
３７Ｂと、この脚３７Ｂの内部に設けられプローブに包
まれた操作ワイヤＧを装着部３７Ａから脚３７Ｃの外部
まで案内する案内穴３７Ｃとを備えている。また、この
分岐足とプローブ３の後端を固定するために、符号１１
Ｅ出示すシーリング材を使用しても良い。このような特
別なガイド案内部材を使用することで、プローブの脱着
を容易に行うことができる。図１１（Ａ）では操作ガイ
ドが４本である場合を示したが、図１１（Ｂ）では図５
に対応して操作ガイドが３本である場合の分岐足の例を
示す。

【００５１】図１２を参照すると、操作ワイヤの駆動機
構、すなわち、先端部の駆動機構１１は、作ワイヤと着
脱自在に接続され、ばね１１Ｃを有する駆動ワイヤ１１
Ｄと、この駆動ワイヤを巻き取り又は送り出すローラー
１１Ｂと、このローラ１１Ｂを入力機構３１の操作に応
じて回転させるモータ１１Ａとを備えている。符号１１
Ａで示すモータは、ローラー１１Ｂを回転させる。する
と、ばね１１Ｃがまず引っ張られ、又は送り出される。
このため、先端部の操作に遊びが生じ、レバー１１Ｓに
物が当たった場合などの急激な操作による不都合が防止
される。一方、このばね１１Ｃを設けることで、プロー
ブの先端部３ａが何かに当たった場合に、その対象物を
傷つけないように、ばね１１Ｃが伸びる。図１２に示す
例では、２本のガイドに対して１つのローラ又はギアを
用いたが、これを１本づつ制御するようにしてもよい。

【００５２】図１３を参照すると、４本のワイヤに対し
て、４つのワイヤ巻き取りギア１１Ｂ1〜１１Ｂ4を使用
する例が開示されている。この場合、ジョイスティック
の屈曲制御レバー１１Ｓが操作されると、その操作に応
じて操作の方向と大きさとを示す信号がＰＣ２９に出力
される。ＰＣ２９では、この屈曲制御レバー１１Ｓから
出力された信号に応じて、モータ１１Ａ1〜１１Ａ4を駆
動する信号を出力する。モータ１１Ａとしてステッピン
グモータを採用する場合、回転角に応じた数のパルスを
出力する。また、アナログ駆動するモータを使用する場
合には、ＰＣ２９の出力をアナログ信号に変換するＤ／
Ａ変換器１１Ｇと、このＤ／Ａ変換器１１Ｇから出力さ
れる信号を増幅する信号増幅器１１Ｈと、この信号増幅
器から出力される信号に従って回転力を減速器１１Ｆに
伝達するモータとを備える。再度図１１（Ａ）を参照す
ると、操作ワイヤＧ１とＧ３および操作ワイヤＧ２とＧ
４とが対になっている。このため、図１３に示す例で
は、ワイヤＧ１とＧ３との組み合わせで、ジョイスティ
ックのＸ軸に相当する方向の制御信号を１つのＤ／Ａ変
換器で変換している。一方、図１４に示す例では、図１
１（Ｂ）に対応して、操作ワイヤが３本となっているた
め、ＰＣ２９は、ジョイスティックの中心から０度、１
２０度、２４０度軸に相当する信号をＤ／Ａ変換器に出
力する。

【００５３】図１２および図１３中のチャネル３４は、
制御系の切換を行うものであり、例えば直接ＴＶに出力
する信号と一旦ＰＣに出力する信号などを切り替える。

【００５４】図１５を参照すると、送り機構は、２つの
ギア３２Ａ，３２Ａと、減速器、モータ等３２Ｂとを備
えている。２つのギア３２Ａ，３２Ａのうち、一方を駆
動ギアとして、他方を追従のためのギアとするとよい。
プローブ３の側は高分子材料であり柔軟であるため、ギ
ア３２Ａの歯がこのプローブの側にくい込む。このた
め、ギア３２Ａを回転させると、この回転に応じてプロ
ーブが前進又は後退する。図１６はこの送り機構の断面
図である。図１５に示す例では、ギア３２Ａを２つとし
たため、円柱形のプローブ３の送り動作を案内するガイ
ド３２Ｃを設けている。そして、減速器３２Ｂは、図１
６に示すギアボックス３２Ｂ内に格納される。また、ギ
ア３２Ａがプローブ３の側にくい込むように、送り機構
カバーは蝶番３８および開閉器３２Ｄにより開閉する。
図１７はギヤ３２Ａを３つとした構成を示している。ギ
アを３つとする場合、特別なガイド部材なしに良好にプ
ローブ３の送りを行うことができる。

【００５５】図１５から図１７に示した例では、プロー
ブ３を前後進させる部分のみを開示したが、図１２に示
すように、先端部の駆動機構１１は、プローブ３と一体
に、送り機構３２により送られる。

【００５６】上述したように本実施形態によると、本発
明のハイブリッドオペレーションシステムでは、プロー
ブとシステム本体とが接続部材によって接続され、相互
に取り外しが可能であるので、検査毎にプローブを取り
替えることができ、衛生管理上も良好であり、また、複
数の受診者に対して迅速に検査を継続することができ
る、という優れた効果を生じる。

【００５７】また、プローブの先端部を屈曲させるため
に、繊維状の操作ワイヤを用いるので、プローブ自体を
柔軟且つ軽量に構成することができる、という優れた効
果を生じる。また、操作ワイヤを埋め込むだけの簡易な
構造であるので、製造コストを削減することができる、
という優れた効果を生じる。

【００５８】更に、プローブ先端を屈曲自在な関節部材
又は蛇腹状としたため、多数の管を有する状態でも、プ
ローブの先端を柔軟に屈曲させることができ、検査に際
してプローブを目的の部位に容易に挿入させることがで
きると共に、検査対象とする方向を拡大することができ
る。

【００５９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、複数の管の終端を、駆動機構又は
解析機構と取り外し可能に取り付けたため、被験者の変
化に応じて導管を取り外し、付け替えることができるた
め、導管部分を使い捨てとすることができ、これによ
り、衛生的且つ迅速に検査や手術を行うことができる従
来にないすぐれたハイブリッドオペレーションシステム
を提供することができる。また、本発明では、操作ワイ
ヤが、屈曲部の外側から先端を引っ張ることで屈曲させ
るため、多機能化するために多数の管を導管内に含めて
導管が太くなった場合であっても、屈曲を確実に行うこ
とができ、これにより、検査対象を広げることができ
る。さらに、本発明では、流体注入ルーメン、流体吸引
ルーメン、超音波伝搬管、レーザ用ファイバ、電極など
を有するため、患部の観察のみならず、図３に示す多様
な機能を実現でき、これにより、複数の専門分野で共通
して利用することが可能となり、従って、操作方法を一
度修得することで種々の専門分野において治療を行うこ
とができるようになり、操作性が向上する。また、液体
注入ルーメンから特定の遺伝子等を注入し、生体内の細
胞に沈殿させることで遺伝子操作を行うことができ、さ
らに、電極を有するため、導管の先端で電圧を印可する
ことで遺伝子を細胞に注入することもでき、そして、特
定の波長を出力する特定の細胞の量などを光ファイバを
介して分光光度器で測定することができるため、従来培
養系で行われていた生化学分野の研究を動物の生体内で
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１に示した構成の詳細を説明する説明図であ
る。

【図３】図２に示した構成での医療分野における機能の
一覧を示す図表である。

【図４】図１に示したプローブの断面を示す断面図であ
る。

【図５】操作ワイヤが３本の場合のプローブの断面を示
す断面図である。

【図６】図１に示したＴＶおよび入力機構の一例を示す
説明図である。

【図７】図１に示したプローブの先端を示す正面図であ
り、図７（Ａ）は屈曲していない状態を、図７（Ｂ）は
屈曲した状態を示す図である。

【図８】屈曲部として関節を採用した例を示す斜視図で
ある。

【図９】屈曲部の先端の一例を示す図であり、図９
（Ａ）は操作ワイヤを内部に固着した状態を示し、図９
（Ｂ）は操作ワイヤを外周側で接合した受応対を示す図
である。

【図１０】プローブの後端部の一例を示す斜視図であ
り、図１０（Ａ）は、補強部材を接合した例を示す図
で、図１０（Ｂ）はプローブ側面に出口穴を設けた例を
示す図で、図１０（Ｃ）はプローブ後端にガイドリング
を設けた例を示す図である。

【図１１】プローブの後端と接続されガイドを案内する
分岐足の一例を示す正面図であり、図１１（Ａ）は脚が
２本の例を示し、図１１（Ｂ）は脚が３本の場合を示す
図である。

【図１２】図１に示したプローブの先端部の駆動機構の
一例を示す説明図である

【図１３】操作ワイヤが４本の場合の制御系の構成を示
すブロック図である。

【図１４】操作ワイヤが３本の場合の制御系の構成を示
すブロック図である。

【図１５】プローブを前後に送る送り機構の構成を示す
平面図である。

【図１６】図１５に示した送り機構の断面図である。

【図１７】ギヤを３本とした場合の送り機構の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

Ａ イメージガイド Ｂ ライトガイド Ｃ 第１のレーザ（例えば、治療用のレーザ）を伝達す
る光ファイバ Ｄ 第２のレーザ（例えば、光化学反応用のレーザ）を
伝達する光ファイバ Ｅ ルーメン１（例えば、流体注入用） Ｆ ルーメン２（例えば、流体吸引用） Ｇ 操作ワイヤ Ｈ ルーメン３ Ｉ 電極 １ ハイブリッドオペレーションシステム ２ システム本体 ３ 導管（プローブ） ４ 接合部材（コネクタ） ５ 光源（例えば、ハロゲンランプ） ７ イメージプロセッサ、ＴＶ １１ プローブの先端部を屈曲させる駆動機構１１ １３ 第１のレーザ装置 １５ 第２のレーザ装置 １７ 流体の給液ユニット １９ 加圧ポンプ ２３ 超音波トランスデューサ（又は分光光度器） ２５ 吸引ポンプ ２７ 廃液等の排出ユニット ２９ ＰＣ（駆動機構又は解析機構の一部） ３１ 入力機構 ３２ プローブの送り機構

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に進入し導管の先端で当該対象物
   を操作するハイブリッドオペレーションシステムであっ
   て、 前記対象物に進入する複数の管を内側に有する導管と、
   複数の管を駆動する駆動機構と、前記導管の先端で検出
   する前記対象物の状態を解析する解析機構と、この解析
   機構の解析結果を表示するディスプレイと、オペレータ
   の操作に応じて複数の管を動作させるための指令を駆動
   機構に出力する入力機構とを備え、 前記複数の管の終端を、駆動機構又は解析機構取り外し
   可能に取り付けたことを特徴とするハイブリッドオペレ
   ーションシステム。
2. 【請求項２】 前記導管は、当該導管の先端部に複数の
   管と共に屈曲する屈曲部と、この屈曲部の先端から屈曲
   部の後端まで当該導管の外周に通され、この屈曲部の後
   端から当該導管の終端まで当該導管の内周に通された操
   作ワイヤと備え、 前記駆動機構が、屈曲部を屈曲させるために操作ワイヤ
   の張力を調整する先端部の駆動手段を備えたことを特徴
   とする請求項１記載のハイブリッドオペレーションシス
   テム。
3. 【請求項３】 前記導管は、流体を案内する中空を有す
   る複数のルーメンを備え、 前記駆動機構が、一方のルーメンに予め選択された流体
   を供給する流体供給ユニットと、他方のルーメンの先端
   から対象物中の流体を吸引する流体吸引ユニットとを備
   えたことを特徴とする請求項２記載のハイブリッドオペ
   レーションシステム。
4. 【請求項４】 前記導管は、前記複数の管として、対象
   物に光を照射するライトガイドと、当該対象物から反射
   する光を受光するイメージガイドと、レーザ光を対象物
   に照射するレーザ用ファイバと、当該対象物に対して超
   音波を送受信する伝達ケーブルと、対象物に電圧を印可
   する電極とを備え、 前記駆動機構は、前記ライトガイドに光を供給する光源
   と、前記レーザ用ファイバにレーザ光を供給するレーザ
   光源と、前記超音波を受発信し、前記伝達ケーブルに対
   してこの超音波を伝搬させる超音波トランスデューサデ
   ューサと、前記電極に電圧を印可する電源とを備え、 前記解析機構が、前記イメージガイドに入射した光を光
   電変換するＣＣＤセンサと、このＣＣＤセンサから出力
   される画像を処理してディスプレイに出力するイメージ
   プロセッサと、前記超音波トランスデューサデューサか
   ら出力される信号を処理して前記ディスプレイに出力す
   るシグナルプロセッサとを備えたことを特徴とする請求
   項１又は２記載のハイブリッドオペレーションシステ
   ム。
5. 【請求項５】 対象物に進入し導管の先端で当該対象物
   を操作するハイブリッドオペレーションシステムであっ
   て、 前記対象物に進入し内側に複数の管を含む導管と、前記
   複数の管を駆動する駆動機構と、この駆動機構によって
   駆動される導管の先端で検出される対象物の状態を解析
   する解析機構と、この解析機構の解析結果を表示するデ
   ィスプレイと、このディスプレイの表示に応じてオペレ
   ータに操作されると共に当該オペレータの操作に従って
   複数の管を動作させるための指令を前記駆動機構に出力
   する入力機構とを備え、 前記導管は前記複数の管として、対象物に光を照射する
   ライトガイドと、対象物から反射する光を受光するイメ
   ージガイドと、レーザ光を対象物に照射するレーザ用フ
   ァイバと、対象物に対して超音波を送受信する伝達ケー
   ブルとを備え、 前記駆動機構では、前記ライトガイドに光を供給する光
   源と、前記レーザ用ファイバにレーザ光を供給するレー
   ザ光源と、前記伝達ケーブルを介して対象物と超音波を
   受発信する超音波トランスデューサデューサとを備え、 前記解析機構は、前記イメージガイドに入射した光を光
   電変換するＣＣＤセンサと、このＣＣＤセンサから出力
   される画像を処理してディスプレイに出力するイメージ
   プロセッサと、前記超音波トランスデューサデューサか
   ら出力される信号を処理して前記ディスプレイに出力す
   るシグナルプロセッサとを備え、 前記ディスプレイは、前記ＣＣＤセンサによって撮像さ
   れた画像を表示する領域と、前記シグナルプロセッサに
   よって処理された超音波受信画像を表示する領域とを有
   し、 前記入力機構は、前記レーザ光源を駆動させるレーザ照
   射用スイッチと、前記超音波トランスデューサデューサ
   を駆動させる超音波発信スイッチとを備えたことを特徴
   とするハイブリッドオペレーションシステム。
6. 【請求項６】 前記導管は、当該導管の先端部で複数の
   管と共に屈曲する屈曲部と、この屈曲部の先端から屈曲
   部の後端まで当該導管の外周に通され当該屈曲部の後端
   から当該導管の終端まで当該導管の内周に通された操作
   ワイヤとを備え、 前記駆動機構は、屈曲部を屈曲させるために前記操作ワ
   イヤの張力を調整する先端部の駆動手段を備え、 前記入力機構は、前記駆動機構に屈曲方向を指示する信
   号を出力する屈曲制御レバーとを備えたことを特徴とす
   る請求項５記載のハイブリッドオペレーションシステ
   ム。
7. 【請求項７】 対象物に進入し導管の先端で当該対象物
   を操作するハイブリッドオペレーションシステムであっ
   て、 対象物に進入する複数の管と、この複数の管を内部に包
   み、側を高分子材料で形成した導管と、この複数の管を
   駆動する駆動機構と、前記導管の先端で検出する対象物
   の状態を解析する解析機構と、この解析機構の解析結果
   を表示するディスプレイと、オペレータの操作に応じて
   複数の管を動作させるための指令を駆動機構に出力する
   入力機構とを備えると共に、 導管の先端部に位置し複数の管と共に屈曲する屈曲部
   と、この屈曲部の先端から屈曲部の後端まで当該導管の
   外周に通され、この屈曲部の後端から当該導管の終端ま
   で当該導管の内周に通された操作ワイヤと、屈曲部を屈
   曲させるために操作ワイヤの張力を調整する先端部の駆
   動機構とを備えた。