JP5128979B2 - 回転自走式内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、外周面に螺旋状の構造を有する回転筒体を回動することにより自己推進するように構成された回転自走式内視鏡に関する。

内視鏡は、医療等の分野において、管腔内等の直接目視することができない部位を観察するために広く用いられている。このような内視鏡は、一般に細長の挿入部を備えて構成されており、術者の手技により被検体内に挿入されていた。

これに対して、近年、挿入部の挿入性を向上させるために、自己の推進力により挿入するように構成された内視鏡が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、挿入部の外周面側に配置して前記挿入部の長手軸廻りに回転する推進力発生部を有し、この推進力発生部の基端部を回転装置により回転させることにより体腔内に挿入された挿入部を自走させるようにした内視鏡システムに関する技術が開示されている。

また、特許文献２には、挿入部の外周側に、螺旋形状部を有する軸廻りに回動可能な回転筒体を設けて、この回転筒体を、操作部内の回転装置であるモータユニットによる回転駆動力により回転させることにより、体腔内への挿入を自動的に行うようにした回転自走式内視鏡に関する技術が開示されている。
特開２００６−３１２０１７号公報 特開２００７−１８５３８３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されているいずれの従来技術は、挿入部の基端側に配置された回転装置により、長尺な挿入部の基端側を回転させるようにした構成であるために、挿入部が体腔内の深部に挿入されるのに従って、体腔内の負荷により捻れ等を発生してしまい、回転装置からの回転力が十分に挿入部の先端部まで伝わらず、先端部への追従性が悪くなってしまうといった問題点があった。

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、挿入部の捻れの発生を少なくして挿入部の先端部を追従性良く回転させることができる、挿入性の向上可能な回転自走式内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の回転自走式内視鏡は、長手軸を有し、少なくとも一部表面が螺旋形状に形成された管状部材と、前記管状部材の内部に挿通され、一端が前記管状部材の先端部に固定され、前記長手軸回りに回転し、前記管状部材の先端部が前記長手軸回りに回転するように前記管状部材の先端部に対して回転運動を伝達可能な回転力伝達部材と、前記回転力伝達部材を前記長手軸回りに回転させる第１の駆動部と、前記管状部材を前記長手軸回りに回転させる第２の駆動部と、を具備している。

本発明によれば、挿入部の捻れの発生を少なくして挿入部の先端部を追従性良く回転させることができる、挿入性を向上可能な回転自走式内視鏡を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（一実施の形態）
図１から図１５は本発明の一実施形態に係り、図１は回転自走式内視鏡を有する内視鏡システムの全体構成を示す外観斜視図、図２は図１の回転自走式内視鏡の主要部及び挿入部の構成を説明するための構成図、図３は図２の挿入部における螺旋形状を備えた外側シャフトを示し、一部を断面で示す要部拡大図、図４は図２の挿入部における外側シャフト内に送通される内側シャフトを示し、一部を断面で示す要部拡大図、図５は図２の外部駆動部の具体的な構成を示す構成図、図６は図２の操作部内のモータボックスの具体的な構成を示す構成図、図７は図６内の内側シャフトの接続部の具体的な構成示す構成図、図８は図２の挿入部の先端接続部の具体的な構成を示し、一部を断面で示す要部拡大図、図９は図２の連結部の具体的な構成を示す構成図、図１０は図６のモータボックス内のマグネット着磁パターンと磁気センサとの構成を示す斜視図、図１１は図１の内視鏡システム全体の電気的な回路構成を示すブロック図、図１２は本実施の形態の回転自走式内視鏡の動作を説明するもので、図１１の制御部による制御例を示すフローチャート、図１３は図１２の制御部の制御動作を説明するためのタイミングチャート、図１４は従来の回転自走式内視鏡の主な作用を説明するための説明図、図１５は本実施の形態の回転自走式内視鏡の作用を説明するための説明図である。

まず、本実施形態の回転自走式内視鏡を有する内視鏡システムの全体構成について、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の内視鏡システム１は、回転自走式内視鏡２を有して構成される内視鏡システムである。

即ち、内視鏡システム１は、回転自走式内視鏡（以下、単に内視鏡と称す）２と、第１の制御装置３と、モニタ３ａと、第２の制御装置４と、吸引器５とによって主に構成されている。

内視鏡２は、挿入部６と操作部７とによって主に構成されている。
挿入部６は、先端側から順に先端部９、及び湾曲部１０を備えた挿入部本体８と、挿入補助具１３と、挿入補助具１３と挿入部収納ケース１６との間に介装されるコルゲート状チューブからなる先端側案内管１４と、第２の駆動部である外部駆動部１５と、挿入部収納ケース１６と、この挿入部収納ケース１６の操作部側に設けられた連結部１７と、操作部７と連結部１７との間に介装されるコルゲート状チューブからなる操作部側案内管１８等によって構成されている。

操作部７は、第１の駆動部であるモータユニット２０と、把持部２１と、操作指示部である主操作部２２とから構成されている。尚、モータユニット２０を構成するモータボックス１９は、挿入部６の一部をも構成しているものである。このモータボックス１９には、後述する回転力伝達部材である内側シャフト１２に回転力を付与するモータ等が内蔵されている。

主操作部２２には、挿入部６の湾曲部１０を４方向（内視鏡２が捉える内視鏡画像に対応する上下左右方向）に湾曲させる湾曲操作ノブ２３Ａと、流体の送出操作、及び吸引操作を行なう操作ボタン類２３と、撮像や照明等に関わる光学系を操作するための操作スイッチ類２４等が配設されている。

湾曲操作ノブ２３Ａは、内視鏡画像の上下方向に湾曲部１０を操作するための上下用湾曲操作ノブ２３ｘと、内視鏡画像の左右方向に湾曲部１０を操作するための左右用湾曲操作ノブ２３ｙとの２つの操作ノブからなり、両操作ノブ２３ｘ、２３ｙは、それぞれが略円盤状に形成されている。そして、この２つの操作ノブは、同軸上に重ねた状態で操作部７の主操作部２２の外装面上に対し回動自在に配設されている。

上下用湾曲操作ノブ２３ｘは、主操作部２２の外装表面寄りの位置に配置され、これに重ねた状態で左右用湾曲操作ノブ２０ｙが同軸上に配置されている。つまり、上下用湾曲操作ノブ２３ｘを左右用湾曲操作ノブ２０ｙよりも主操作部２２寄りの部位に配置することで、内視鏡２の通常操作を行なう際において使用頻度の高い上下湾曲操作を実行し易い形態となっている。

主操作部２２の側面からは、電気ケーブル等が挿通されるユニバーサルコード２２ａが延出している。このユニバーサルコード２２ａの延出する根元部分には、折れ止め部２２ｂが主操作部２２に設けられている。また、前記ユニバーサルコード２２ａは、図示しないコネクタ部を介して、第１の制御装置３の例えば背面側で接続されている。

この第１の制御装置３は、内視鏡２の撮像系、照明系、及び回転自走のためのモータの駆動を制御するものである。つまり、第１の制御装置３は、内視鏡２が捉える画像処理、照明手段であるＬＥＤ照明への給電、及びモータボックス１９に設けられた前記モータへの給電を主操作部２２の各種スイッチ操作に基づいて駆動制御する。

また、第１の制御装置３は、図示しないが第２の制御装置４の例えば背面側で接続されている。すなわち、主操作部２２に配設された一部のスイッチ操作、操作ボタン類２３等による、第２の制御装置４への操作指示は、ユニバーサルコード２２ａから第１の制御装置３を介して、第２の制御装置４へと通信される。

第１の制御装置３には、内視鏡２の後述の回転筒体である外側シャフト１１及び回転力伝達部材である内側シャフト１２を所定の方向へ回動させ停止させるための操作を行なうフットスイッチ２６が電気ケーブル２６ａを介して接続されている。

また、前記外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転方向の操作や停止操作を行なう進退スイッチとしては、前記フットスイッチ２６以外に、図示はしないが例えば操作部７の主操作部２２の外装面上の所定部位や制御装置３の前面等にも配設されている。

第１の制御装置３の前面には、電源スイッチの他、内視鏡２の前記外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転速度を、可変操作を行なう操作ダイヤル等、各種の操作部材が配設されている。

また、第１の制御装置３は、モニタ３ａと電気的に接続されている。モニタ３ａは、内視鏡２によって取得された内視鏡画像を表示する表示装置である。

主操作部２２の外装面上に配設される操作指示手段である操作ボタン類２３は、内視鏡２の先端部９から被検体内へ向けて気体を送気したり液体を送水する際に操作する送気送水ボタン２３ａと、内視鏡２の先端部９から被検体内の体液等の不要物を吸引する際に操作する吸引ボタン２３ｂと、その他の機能が割り当てられる操作ボタン２３ｃである。

一方、コネクタカバ１９からは、挿入部６内に挿通される４本のチューブ２５が延出されている。これら４本のチューブ２５は、送気用チューブ２５ａ、送水用チューブ２５ｂ、吸引用チューブ２５ｃ、及びその他のチューブ２５ｄである。尚、その他のチューブ２５ｄを設けずに３本のチューブで構成しても良い。

これら４本のチューブ２５の端部は、それぞれが着脱自在なコネクタを介して第２の制御装置４の前面の所定位置に連結されている。

主操作部２２の送気送水ボタン２３ａの所定の操作がなされたとき、制御装置３の制御によって図示しない吸引ポンプ、バルブ類等が動作して、送水タンク４Ａから蒸留水又は生理食塩水等が送水用チューブ２５ｂへと送られて、これを介して先端部９に形成される開口部（図示せず）から外部へ向けて（先端部９の前面に向けて）噴出するようになっている。

内視鏡２の主操作部２２の送気送水ボタン２３ａの所定の操作がなされると、第２の制御装置４の制御によって図示しないコンプレッサ，バルブ類の動作に従いコンプレッサからの空気は送気用チューブ２５ａへと送られて、先端部９に形成された所定の開口（図示せず）から噴射されるようになっている。

また、第２の制御装置４には、吸引器５がチューブ５ａを介して接続されている。このチューブ５ａは、第２の制御装置４の前面にコネクタを介して接続される吸引用チューブ２５ｃと連設されるようになっている。

尚、本実施形態の内視鏡システム１においては、第２の制御装置４に接続される別体構成の吸引器５を用いた例を示しているが、これに換えて、例えば病院，施設に備え付けの吸引システムを利用するような形態としても良い。

そして、内視鏡２の吸引ボタン２３ｂの所定の操作がなされると、第２の制御装置４の制御によって吸引ポンプ、バルブ類（図示せず）が動作して先端部９の吸引チャンネル開口（図示せず）から被検体内の体液等が吸引される。この吸引された体液等は、吸引用チューブ２５ｃを介して第２の制御装置４にチューブ５ａで接続される吸引器５へと送り込まれる。

次に、内視鏡２の挿入部６の一部を構成する先端部９、及び湾曲部１０を備えた挿入部本体８の詳細な構成、及び内視鏡２の主要部の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、挿入部６の一部を構成する挿入部本体８は、先端部９を有する細長の挿入部本体８の少なくとも全長に渡り表面が螺旋形状に形成され、長手方向の軸回りに回転可能な管状の挿入部であって、具体的には、先端部９と、湾曲部１０と、少なくとも全長に渡り表面が螺旋形状に形成され、長手方向の軸回りに回転可能な管状の回転筒体である外側シャフト１１と、この外側シャフト１１内に回転可能に挿通して前記先端部９と連結された回転力伝達部材である内側シャフト１２とを有して構成されている。

尚、本実施の形態では、挿入部本体８に湾曲部１０を設けた構成について説明したが、挿入部本体８に湾曲部１０を設けていない構成についても本発明に適用される。

外側シャフト１１は、後述する第２の駆動部である外部駆動部１５によって長手方向の軸回りに回転される。

また、外側シャフト１１内に挿通されている内側シャフト１２は、挿入部本体８の基端側に設けられた駆動部（第１の駆動部）であるモータユニット２０によって長手方向の軸回りに回転されるようになっている。

尚、外部駆動部１５は、前記モータユニット２０よりも挿入部本体８の先端側に配置されて、外側シャフト１１を外周側から回転させる。

また、挿入部本体８が収納される挿入部収納ケース１６の操作部側には、連結部１７が設けられている。この連結部１７は、挿入部本体８の外側シャフト１１の基端部を回転可能に保持するとともに、内側シャフト１２自体を回転可能に保持している。

そして、外側シャフト１１及び内側シャフト１２のそれぞれの基端部は、図２に示すように、先端部９及び湾曲部１０に回転自在に連設される先端支持部３０に接着部３２、３３を介して固定される。

尚、先端部９には、撮像素子を有する撮像ユニット（図示せず）が組み込まれており、この撮像素子に対して信号を送受するためのケーブルを内装したケーブルチューブ３１が先端部９、湾曲部１０、先端支持部３０を介して内側シャフト１２内に挿通されている。

次に、このような内視鏡２の主要部のさらに詳細な構成について、図３〜図１０を参照しながら説明する。

図３には、外側シャフト１１の具体的な構成が示されている。図３に示すように、外側シャフト１１は、表面が螺旋形状に形成され、内側シャフト１２の外周側において、この内側シャフト１２を軸中心として回転自在に配置され、推進力発生部として機能するようになっている。

外側シャフト１１は、疎に巻いて形成され生体適合性を有するコイル１１ａと、このコイル１１ａの条線間を連設し生体適合性を有する樹脂薄膜１１ｂとによって形成されている。

コイル１１ａの材質としては、例えばＮｉ（ニッケル）フリーコイル等の金属部材若しくは樹脂部材が適用される。また、コイル１１ａの素線の断面形状は、例えば略円形状のものとし、良好なトルク追従性となることを考慮して、その素線径を例えば１．０ｍｍ程度に設定している。そして、コイル９１のリード角は、推進速度が内視鏡検査に好適となるように、例えば角度９°（度）〜１５°（度）の範囲となるように設定されている。勿論、このような設定に限定されることはない。

樹脂薄膜１１ｂは、図３に示すようにコイル１１ａの条線間を繋ぐように、このコイル１１ａの外周側を被覆する形態で配置されている。これにより、コイル１１ａの条線間は連設した状態になる。

樹脂薄膜１１ｂは、柔軟性と耐久性とのバランスを考慮して、例えば樹脂硬度５０〜９０度、膜厚さ０．０３〜０．２ｍｍの材質で形成されている。そして、この樹脂薄膜９２を形成する樹脂としては、滑り性，柔軟性，成形性が良好で、且つ生体適合性を有する樹脂部材、例えばウレタン，熱可塑樹脂，ポリエステル等が用いられ、透明または半透明若しくは暗色に形成されている。勿論、樹脂薄膜１１ｂについてもこのような設定に限定されることはない。

このように、外側シャフト１１は、樹脂薄膜１１ｂによってコイル１１ａの条線間を連設しつつ、このコイル１１ａの外周側を被覆していることから、螺旋形状の山部を高く形成することができる。したがって、体腔壁との引っかかりがよく、これにより得られる推進力が強くなるという性質を得えている。また、外側シャフト１１の螺旋形状は、コイル１１ａを用いていることから、その螺旋角度（リード角）等の設計を所望の設定に形成することができる上、構成が複雑にならないという利点がある。

また、疎に巻いたコイル１１ａを用いていることから、軽量に構成することができ、先端部９、及び湾曲部１０を含めた挿入部本体８の操作性を良好に保つことができるという
利点もある。

図４には、内側シャフト１２の具体的な構成が示されている。図４に示すように、内側シャフト１２は、挿入部本体８の捻れの発生を少なくして挿入部本体８の先端部９を追従性良く回転させることができるように構成されている。

具体的には、内側シャフト１２は、捻れにくい特性を得るために、疎に正方向に巻いて形成され生体適合性を有するコイル１２ａと、このコイル１２ａの条線間に配されるように前記コイル１２ａとは逆方向に疎に巻いて形成され生体適合性を有するコイル１２ｂと、このコイル１２ｂの条線間及び外周側に配されるように前記コイル１２ｂとは逆方向（正方向）に疎に巻いて形成され生体適合性を有するコイル１２ｃと、このコイル１２ｃの条線間を連設し生体適合性を有する樹脂薄膜１２ｄとによって形成されている。

尚、本実施の形態では、コイル１２ａ〜１２ｃの３層巻で内側シャフト１２を構成した場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えばさらに一つのコイルを増やして４層巻きやそれ以上のＮ層巻きに構成しても良い。

コイル１２ａ〜１２ｃの材質としては、例えばＮｉ（ニッケル）フリーコイル等の金属部材若しくは樹脂部材が適用される。また、コイル１２ａ〜１２ｃの素線の断面形状は、例えば略円形状のものとしている。尚、良好なトルク追従性となることを考慮して、各コイル１２ａ〜１２ｃは、断面が四角形状である矩形コイル等を用いて構成しても良い。
また、樹脂薄膜１２ｄは、図４に示すようにコイル１２ｄの条線間を繋ぐように、このコイル１２ｄの外周側を被覆する形態で配置されている。これにより、コイル１２ｄの条線間は連設した状態になる。

また、この樹脂薄膜１２ｄを形成する樹脂としては、滑り性，柔軟性，成形性が良好で、且つ生体適合性を有する樹脂部材、例えばウレタン，熱可塑樹脂，ポリエステル等が用いられ、透明または半透明若しくは暗色に形成されている。勿論、このような設定に限定されることはない。また、４条や８条の密着巻きコイルを３層巻きとした構成にしても良い。

このように、内側シャフト１２は、コイル１２ａ〜１２ｃによる３層巻き構造で構成されているので、連結される先端部９を追従性よく回転させることができる。また、疎に巻いたコイル１２ａ〜１２ｃを用いていることから、内側シャフト１２を軽量に構成することができ、先端部９、及び湾曲部１０を含めた挿入部本体８の操作性を良好に保つことができるという利点もある。

次に、第２の駆動部を構成する外部駆動部１５の具体的な構成ついて、図２及び図５を参照しながら説明する。
外部駆動部１５は、図２に示すように、少なくとも３つのローラ３４、３５、３６と、第１ローラ３４に設けられたギヤーボックス３７と、この第１ローラ３４を回転させるための回転駆動源である第１モータ３８と、この第１ローラの回転量を検出する第１エンコーダ３９と、第２ローラ３５の回転量を検出する第３エンコーダ４０とを有して構成されている。

第１モータ３８は、ギヤーボックス３７を介して第１ローラ３４に回転力を伝達する。そして、第１モータ３８の回転量（回転状態）は、第１エンコーダ３９によって検出され、その検出信号が第１の制御装置３の後述するモータドライバ７０（図１１参照）へ出力される。

また、２つの第２及び第３ローラ３５、３６は、挿入部本体８の外側シャフト１１周りの、第１ローラ３４とは異なる位置に配設されている。これら第２及び第３ローラ３５、３６は、外側シャフト１１に接触可能な両端側の位置に、例えば図示しない吸水シートがそれぞれ巻回されている。これにより、挿入部本体８を挿入した後に再び抜脱して収納する際に、外表面に付着した汚物等を吸着することができるようになっている。

これら第１ローラ３４と第２及び第３ローラ３５、３６とは、挿入部本体８の挿入軸方向に対して、それぞれの回転軸を傾けて配設されている。より詳しくは、第１ローラ３４及び第２、第３ローラ３５、３６の各周面の周方向が、外側シャフト１１の表面に形成されている螺旋形状の方向にほぼ沿った方向になるように、第１ローラ３４及び第２、第３ローラ３５、３６が傾けて配設されている。これは、外側シャフト１１の回転に伴う挿入部本体８の進退を妨げることなく、外側シャフト１１へ回動力を円滑に伝達するためである。

また、本実施の形態では、前記外部駆動部１５は、図５に示すように構成しても良い。即ち、図５に示すように、外部駆動部１５は、例えば第１モータ３８が、第１ローラ３４に対して取り外し可能に構成されている。

具体的には、外部駆動部１５は、第１筐体１５Ａと第２筐体１５Ｂとを有して構成されている。第２筐体１５Ｂには、第１モータ３８とギヤボックス３７と第１エンコーダ３９とが配設されていて、ギヤボックス３７から第２筐体１５Ｂの外部へ延出される駆動軸にはギヤー５７が取り付けられている。

一方、第１筐体１５Ａには、第１ローラ３４と第２及び第３ローラ３５、３６とが配設されていて、第１ローラ３４から第１筐体１５Ａの外部に延出される回転軸には、ギヤー５８が取り付けられている。また、ギヤー５８の回転軸の外周側において、第１筐体１５ＡにＯリング５９が設けられており、第１筐体１５Ａの内部とギヤー５８とは水密となるように構成されている。

そして、第２筐体１５Ｂに第１筐体１５Ａを取り付けたときに、第２筐体１５Ｂ側のギヤー５７と、第１筐体１５Ａ側のギヤー５８とが噛合するように構成されている。

このような構成により、第１モータ３８を備えた第２筐体１５Ｂを取り外して再利用することが可能である。さらにこのとき、挿入部本体８に汚物等が付着していたとしても、第１筐体１５Ａの内部はＯリング５９を介して第２筐体１５Ｂに対して水密に保たれているために、第２筐体１５Ｂを清潔な状態に維持することができる。

次に、第１の駆動部を構成するモータユニット２０の具体的な構成について、図２、図６及び図７を参照しながら説明する。

図２及び図６に示すように、モータユニット２０は、操作部７内に設けられたもので、内側シャフト１２を回転させるための回転駆動源である第２モータ４７を有し、さらに、ある力量でこの第２モータ４７からの回転伝達力が解除されるように磁気を利用した磁気クラッチを構成する第１、第２ヨーク６０、６２、及びマグネット部６１を設けて構成している。

具体的には、モータユニット２０は、内側シャフト１２の基端部が固定される第１ヨーク６０及びマグネット部６１と、第２ヨーク６２と、この第２ヨーク６２回転量を検出する磁気センサ６３と、第２ヨーク６２の回転軸が軸支される第３ギヤー４４と、この第３ギヤー４４と噛合する第２ギヤー４５と、この第２ギヤー４５の回動軸に連結されるギヤボックス４６と、このギヤボックス４６の回動軸を回転させるための回転駆動源である第２モータ４７と、この第２モータ４７の回転量（回転状態）を検出する第２エンコーダ４８とを有して構成される。

内側シャフト１２の基端部は、図７に示すように、円盤形状のマグネット部６１に固定された円筒状の第１ヨーク６０に挿通した状態で、接着部６４によってこの第１ヨーク６０に固定されるようになっている。

尚、内側シャフト１２と第１ヨーク６０及びマグネット部６１との固定方法については、接着部６４による固定方法に限定されることはなく、例えばねじによる螺合によって固定するようにしても良い。

第２モータ４７は、ギヤボックス４６を介して第２ギヤー４５に回動力を伝達する。一方、第２モータ４７の回転状態は、第２エンコーダ４８により検出されるようになっており、その検出信号が第１の制御装置３の後述するモータドライバ７０（図１１参照）へ出力される。

また、第２ギヤー４５は、第３ギヤー４４と噛合することにより回転力を軸部材を介して第２ヨーク６２に伝達する。この第２ヨーク６２は、内側シャフト１２の基端部が固定される第１ヨーク６０及びマグネット部６１に対し、回転伝達できる力量に合わせて、隙間６１ｃを設けて対向に配設されている。

尚、第１、第２ヨーク６０、６１は、効率良く磁気吸引力を利用するので、磁気回路を構成する材質を用いて形成することが望ましい。また、第２ヨーク６２側にも、マグネット部６１に対向するように他のマグネット部を設けて構成しても良い。

従って、第１ヨーク６０及びマグネット部６１と第２ヨーク６２とは、隙間６１ｃを有していても磁気吸引力によって間接的に連結しているので、第２のヨーク６２の回転力が第１ヨーク６０及びマグネット部６１へと伝達される。

これにより、第２モータ４７の回転力がギヤボックス４６、各ギヤー４５、４４、第２ヨーク６２を介して第１ヨーク６０及びマグネット部６１に伝達され、挿入部本体８の内側シャフト１２が長手方向の軸回りに回転する。

このとき、本実施の形態では、磁気センサ６３により第１ヨーク６０及びマグネット部６１の回転数、すなわち、内側シャフト１２の回転数を検出する。
具体的には、図１０に磁気クラッチに使用したマグネット部６１の着磁構成が示されている。図１０に示すように、磁気センサ６３は、回転するマグネット部６１の外周側近傍に設けられており、マグネット部６１の外周に設けられたセンサ用着磁パターン６１ｂを読み込むことにより、このマグネット部６１の回転数を検出し、検出結果を内側シャフトの回転数として後述する第１の制御装置３の制御部（図１１参照）に出力する。

尚、センサ用着磁パターン６１ｂは、例えばプラスチック系のマグネットで形成されたもので、パルス信号として検知するために外周回りに多極に着磁することで構成されている。

また、マグネット部６１の第２ヨーク６２側の端面には、第２ヨーク６２の磁気吸引力により連結するための連結用着磁パターン６１ａが設けられている。この連結用着磁パターン６１ａは、例えば焼結金属で形成されたもので、磁気吸引力の効率を向上させるために、平面に多極に着磁して構成されている。

このような構成により、挿入部本体８の内側シャフト１２の回転数を確実に検出することができるとともに、第２モータ４７の回転数を検出していることから、内側シャフト１２の検出結果と第２モータ４７の検出結果の比較を行うことができるため、例えばある力量で第１ヨーク６０及びマグネット部６１と第２ヨーク６２とが離れてしまった場合でもこれを検出することができる。

前記内側シャフト１２は、図２に示す連結部１７を介して外側シャフト１１内に挿通される。

この場合、内側シャフト１２は、図９に示すように、連結部１７のホルダ４１内の軸受け部４３によって回転可能に保持されている。このホルダ４１の先端側には、外側シャフト１１の基端側が接着部４２によって固定されている。即ち、このホルダ４１は、外側シャフト１１を回転可能に保持している。

尚、外側シャフト１１とホルダ４１との接着強度を向上させるために、糸縛り処理を施した後、接着剤等を用いて固定しても良い。

次に、外側シャフト１１及び内側シャフト１２と先端部９との連結構造について、図８を参照つながら説明する。

図８に示すように、外側シャフト１１及び内側シャフト１２のそれぞれの基端部は、先端部９及び湾曲部１０に回転自在に連設される先端支持部３０に接着部３２、３３を介して固定される。

この場合、先端支持部３０には内側シャフト１２を挿通する挿通孔が設けられており、この挿通孔の内周面に内側シャフト１２の外周面が接着部３２により固定される。

また、先端支持部３０の外周面には、外側シャフト１１が嵌装された状態で接着部３３により固定される。即ち、この先端支持部３０は、外側シャフト１１及び内側シャフト１２の接続機能を兼ねている。

尚、内側シャフト１２の接着固定、接着強度のばらつきを抑えるために、先端支持部３０の内周面に図示はしないが接着溝を設けて、接着を確実に行うように構成すれば良い。

また、外側シャフト１１の接着強度を向上させるために、糸縛り処理を施した後、接着剤等を用いて固定しても良い。

そして、先端部９内の撮像ユニット（図示せず）に電気的に接続されるケーブルを内装したケーブルチューブ３１は、図８に示すように、湾曲部１０、先端支持部３０を介して内側シャフト１２内に挿通されている。尚、このケーブルチューブ３１内のケーブルは撮像素子に対して信号を送受するためのものである。

そして、内側シャフト１２内に挿通されたケーブル接続チューブ３１の基端部は、モータユニット２０内のマグネット部６１、第２ヨーク６２、ギアー４４を介して延出され、第１の制御装置３内の画像処理部７１に電気的に接続される。

次に、このような内視鏡ステムにおける外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転駆動制御に係る構成について、図１１を参照しながら説明する。

図１１に示すように、第１の制御装置３は、モータドライバ７０と、画像処理部７１と、制御部７２とを有している。

モータドライバ７０は、外部駆動部１５の第１モータ３８に接続されていると共に、モータユニット２０の第２モータ４７に接続されている。

また、外部駆動部１５の第１モータ３８の回転数（回転状態）を検出するための第１エンコーダ３９と、外部駆動部１５の第２ローラ３４の回転数（回転状態）を検出するための第３エンコーダ４０と、モータユニット２０の第２モータ４７の回転数（回転状態）を検出するための第２エンコーダ４８とは、制御部７２に電気的に接続されている。

制御部７２は、第１エンコーダ３９、第２エンコーダ４８、及び第３エンコーダ４０の各出力と、第１モータ３８のトルクを示す電圧と、第２モータ４７のトルクを示す電圧と、に基づいて、各モータ３８、４７、外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転状態やトルクを把握し、モータドライバ７０を介して各モータ３８、４７の回転数を制御するようになっている。

このようにして、第１の制御装置３は、外部駆動部１５（第２の駆動部）とモータユニット２０（第１の駆動部）とを同期させて制御する。

この場合、本実施の形態では、制御部７２は、内側シャフト１２の駆動（第２モータ４７の駆動）を基準にし、外側シャフト１１に対応する外部駆動部１５を制御しながら、内側シャフト１２の回転数を合わせる（同期）ように制御する。

また、制御部７２には、挿入部本体８が体腔内の深部へと進むに従って過負荷等が発生した場合の複数のレベル閾値（図１３参照）を記録したメモリ７３が設けられており、制御部７２は、この複数のレベル閾値と第１エンコーダ３９の検出結果とを比較し、それぞれのレベル閾値を超えた場合にはその旨を術者に告知するように振動モータ／ランプ１９ａを制御する。

尚、前記複数のレベル閾値とは、図１３に示すように、外側シャフト１１に負荷が加わった場合のそれぞれの回転数レベルを示すもので、例えば外側シャフト１１の回転数の５０％増しの閾値をＬ１、外側シャフト１１の回転数の１００％増しの閾値をＬ２、外側シャフト１１の回転数の２００％増しの閾値をＬｍａｘとしている。勿論、この閾値は自在に変更可能である。

また、振動モータ／ランプ１９は、例えば振動部及びＬＥＤ等のランプを有して構成されており、振動部又はランプを駆動させることによって、術者に警告を与えることが可能である。

次に、回転自走式内視鏡を有する内視鏡システムにおいて、外部駆動部１５（第２の駆動部）とモータユニット２０（第１の駆動部）とを同期して制御しながら、挿入部６の回転駆動するための処理について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。

尚、図１３において、（ａ）は回転駆動制御する際のスタート信号、（ｂ）は第２モータ４７に入力される駆動電圧、（ｃ）は磁気センサ６３の回転数、（ｄ）は第３エンコーダ４０により検出された回転数、（ｅ）は内側シャフト１２の回転数、（ｆ）は外側シャフト１１の回転数及び複数の閾値、（ｇ）は第１エンコーダ３８により検出された回転数、（ｈ）は第１ランプ／振動１のオン／オフ信号、（ｉ）は第２ランプ／振動２のオン／信号をそれぞれ示している。

いま、術者がフットスイッチ２６等を介して外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転指示を与えたとする。すると、制御部７２は、ステップＳ１の処理で、外部駆動部１５の第１モータ３８を駆動開始するとともに、続くステップＳ２の処理で、モータユニット２０の第２モータ４７を駆動開始する。

そして、制御部７２は、ステップＳ３の処理で第３エンコーダ４０の回転数Ｎ３（図１３（ｄ）参照）を取得し、この回転数Ｎ３を見ながら続くステップＳ４の処理で第１モータ３８が定速（予め決められた回転数で回転する通常の定速速度）で回転するように外部駆動部１５を制御する。

次に、制御部７２は、ステップＳ５の処理で磁気センサ６３の回転数Ｎｇ（図１３（ｃ）参照）を取得し、続くステップＳ６の処理で、第２モータ４７が定速（予め決められた回転数で回転する通常の定速速度）で回転するようにモータユニット２０を制御する。

その後、制御部７２は、ステップＳ７の判断処理により、挿入部本体８の回転数、すなわち、外側シャフト１１の回転数（図１３（ｆ）参照）の確認を行う。

この場合、制御部７２は、第３エンコーダ４０の回転数Ｎ３が、磁気センサ６３の回転数Ｎｇ±３％であるか否かの判定を行い、等しいと判定された場合には処理をステップＳ８に移行し、等しくないと判定された場合にステップＳ９の処理で再度等しくなるように第１モータ３８の回転数を上げるように外部駆動部１５を制御して処理をステップＳ７の戻す。

ステップＳ８の処理では、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１を取得し、この回転数Ｎ１（図１３参照）が、前記した閾値Ｌ１（図１３参照）よりも小さいか否かの判定を行う。
この場合、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌ１（図１３参照）よりも小さいと判定した場合には、ステップＳ１０の処理で挿入部本体８の先端部９が体腔内の深部まで到達されているか否かの確認を行う。

この場合、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部９が深部に到達されていることの確認の指示があると、続くステップＳ１１の処理で外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転を停止するように外部駆動部１５及びモータユニット２０ほ制御して処理を終了させる。一方、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部が深部に到達されていることの確認の指示がないと、再び処理をステップＳ８に戻す。

前記ステップＳ８の判断処理により、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌ１（図１３参照）よりも小さくなく大きいと判定した場合には、ステップＳ１２の判断処理に移行する。

ステップＳ１２の判断処理では、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌ２（図１３参照）よりも小さいか否かの判定を行う。
この場合、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌ２（図１３参照）よりも小さい判定した場合には、ステップＳ１３の処理で外側シャフト１１に負荷が加わったことを術者に告知するように振動モータ／ランプ１９ａを制御する。

この場合、挿入部本体８には、例えば図１５中に示す屈曲部ＳＤｊｕｎｃｔｉｏｎ（Ｓ状結腸Ｓから下行結腸Ｄまでをつなぐ部分）から脾彎曲部（ＳＦ）（横行結腸と下行結腸をつなぐ部分）に挿入された際に生じる負荷が加わったことが想定される。そして、外側シャフト１１の回転数が閾値Ｌ１より大きく閾値Ｌ２未満の回転数になったレベルを術者に告知するために、制御部７２は、例えば振動モータ／ランプ１９ａの振動状態及び点灯状態を振動レベル１として動作するように制御する（図１３（ｈ）参照）。
尚、振動レベル１とは、例えば振動部の振動状態を弱く、またランプを単に点灯状態にした制御状態である。

そして、制御部７２は、ステップＳ１４の処理で挿入部本体８の先端部９が体腔内の深部まで到達されているか否かの確認を行う。

この場合、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部９が深部に到達されていることの確認の指示があると、続くステップＳ１５の処理で外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転を停止するように外部駆動部１５及びモータユニット２０ほ制御して処理を終了させる。一方、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部が深部に到達されていることの確認の指示がないと、再び処理をステップＳ８に戻す。

前記ステップＳ１２の判断処理により、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌ２（図１３参照）よりも小さくなく大きいと判定した場合には、ステップＳ１６の判断処理に移行する。

ステップＳ１６の判断処理では、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌｍａｘ（図１３参照）よりも小さいか否かの判定を行う。
この場合、制御部７２は、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌｍａｘ（図１３参照）よりも小さい判定した場合には、ステップＳ１７の処理で外側シャフト１１に大きな負荷が加わったことを術者に告知するように振動モータ／ランプ１９ａを制御する。

この場合、挿入部本体８には、例えば図１５中に示す脾彎曲部（ＳＦ）から肝彎曲部（ＨＦ）に挿入された際に生じる負荷が加わったことが想定される。そして、外側シャフト１１の回転数が閾値Ｌｍａｘに近づいた回転数になった危険レベルを術者に告知するために、制御部７２は、例えば振動モータ／ランプ１９ａの振動状態及び点灯状態を振動レベル２として動作するように制御する（図１３（ｉ）参照）。
尚、振動レベル２とは、例えば振動部の振動状態を強く、またランプを点滅状態にした制御状態である。

そして、制御部７２は、ステップＳ１８の処理で挿入部本体８の先端部９が体腔内の深部まで到達されているか否かの確認を行う。

この場合、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部９が深部に到達されていることの確認の指示があると、続くステップＳ１９の処理で外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転を停止するように外部駆動部１５及びモータユニット２０を制御して処理を終了させる。一方、制御部７２は、術者によってモニタ３ａの内視鏡画像を見ながら先端部が深部に到達されていることの確認の指示がないと、再び処理をステップＳ８に戻す。

前記ステップＳ１２の判断処理により、第１エンコーダ３９の回転数Ｎ１が、前記した閾値Ｌｍａｘ（図１３参照）よりも小さくなく大きいと判定した場合には、ステップＳ２０の処理に移行する。

ステップＳ２０の処理では、制御部７２は、外側シャフト１１の回転数が閾値Ｌｍａｘを超える大きな回転数で回転しているので、自動的に外側シャフト１１及び内側シャフト１２の回転を停止するように外部駆動部１５及びモータユニット２０を制御し、また、機械的に第１ヨーク６０及びマグネット部６１と第２ヨーク６２とを離間させるようにして磁気クラッチの解除を行う。

その後、制御部７２は、続きステップＳ２１の処理で、例えばモニタ３ａに手動により挿入部本体８を体腔内から抜去するような表示を表示させて手動抜去を術者に促し、再度挿入動作を行わせるように告知し、再びステップＳ１以降の処理を繰り返す。

従って、従来の回転自走式内視鏡は、図１４に示すように、挿入部本体８０の基端側から回転筒体１１０を回転駆動させた場合、挿入初期には設定した速度で挿入部本体８０が挿入されていくが、屈曲部ＳＤｊｕｎｃｔｉｏｎ、脾彎曲部（ＳＦ）、そして肝彎曲部（ＨＦ）に挿入されるのに従って、先端部が腸の反力（負荷）を受けて捻れが発生し、挿入部本体８０の進みが遅れていくことになる（例えば挿入時の先端側の挿入部本体８０の進み量Ｌｏｕｔは、体外の挿入部本体８０の進み量Ｌｉｎより小さくなる）。

しかし、回転筒体１１０を駆動する駆動部は先端部の進み量とは関係なく設定した速度で回転させ続けるため、挿入部本体８０が図１４に示すように腸を変形させながら過伸させてしまう。さらに、そのことにより、腸の反力（負荷）が増加し、さらに先端部への追従性が悪化してしまうことになる。

ところが、本実施の形態の内視鏡２は、前記したように外側シャフト１１内に回転可能に挿通して先端部９と連結された内側シャフト１２と、この内側シャフト１２を基端側から長手方向の軸回りに回転させるモータユニット２０とを有している。

さらに、内視鏡２は、前記したような制御動作により、内側シャフト１２がモータユニット２０により挿入部本体８の基端側から回転され、同時に外側シャフト１１がモータユニット２０よりも先端側に設けられた外部駆動部１５によって挿入部本体８の先端側から回転されるようになっている。

すなわち、本実施の形態の内視鏡２は、挿入部本体８の外側シャフト１１の先端側と、挿入部本体８の内側シャフト１２の基端側とが同時に回転駆動することになる。

そのため、内視鏡２は、図１５に示すように、先端部９の進み速度と挿入部本体８の基端側の送り量との差がほとんど無くなることになる。すなわち、挿入時の先端側の挿入部本体８の進み量Ｌｏｕｔは、体外の挿入部本体８の進み量Ｌｉｎと略等しくなる。

従って、本実施の形態の内視鏡２は、図１５に示すように、腸のＳ字結腸等の屈曲部Ｓ１、ＳＤを、従来の挿入部８０のように過伸させることなく、腸の深部ＨＦまで挿入させることが可能となる。つまり、このことは、挿入部本体８の捻れが少ないことになり、挿入部本体８本来の可撓性も十分維持することも可能となる。

以上、説明したように本実施の形態によれば、挿入部本体８の捻れの発生を少なくして挿入部本体８の先端部９を追従性良く回転させることができるので、挿入部６の挿入性を向上させることが可能となる。

本発明は、以上述べた実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の一実施形態に係り、回転自走式内視鏡を有する内視鏡システムの全体構成を示す外観斜視図。 図１の回転自走式内視鏡の主要部及び挿入部の構成を説明するための構成図。 図２の挿入部における螺旋形状を備えた外側シャフトを示し、一部を断面で示す要部拡大図。 図２の挿入部における外側シャフト内に送通される内側シャフトを示し、一部を断面で示す要部拡大図。 図２の外部駆動部の具体的な構成を示す構成図。 図２の操作部内のモータボックスの具体的な構成を示す構成図。 図６の内側シャフトの接続部の具体的な構成示す構成図。 図２の挿入部の先端接続部の具体的な構成を示し、一部を断面で示す要部拡大図。 図２の連結部の具体的な構成を示す構成図。 図６のモータボックス内のマグネット着磁パターンと磁気センサとの構成を示す斜視図。 図１の内視鏡システム全体の電気的な回路構成を示すブロック図。 本実施の形態の回転自走式内視鏡の動作を説明するもので、図１１の制御部による制御例を示すフローチャート。 図１２の制御部の制御動作を説明するためのタイミングチャート。 従来の回転自走式内視鏡の主な作用を説明するための説明図。 本実施の形態の回転自走式内視鏡の作用を説明するための説明図。

符号の説明

１…内視鏡システム
２…回転自走式内視鏡、
３ａ…モニタ、
３…第１の制御装置、
６…挿入部、
７…操作部、
８…挿入部本体、
９…先端部、
１０…湾曲部、
１１…外側シャフト、
１２…内側シャフト、
１３…挿入補助具、
１４…先端側案内管、
１５…外部駆動部、
１６…挿入部収納ケース、
１７…連結部、
１８…操作部側案内管、
１９…モータボックス、
２０…モータユニット、
２２…主操作部、
３７…ギヤーボックス、
３８…第１モータ、
３９…第１エンコーダ、
４０…第３エンコーダ、
４６…ギヤーボックス、
４７…第２モータ、
４８…第２エンコーダ、
６０…第１ヨーク、
６１…マグネット部、
６１ａ…連結用着磁パターン、
６１ｂ…センサ用着磁パターン、
６２…第２ヨーク、
６３…磁気センサ、
６４…接着部、
７０…モータドライバ、
７１…画像処理部、
７２…制御部、
７３…メモリ。

Claims (5)

1. 長手軸を有し、少なくとも一部表面が螺旋形状に形成された管状部材と、
   前記管状部材の内部に挿通され、一端が前記管状部材の先端部に固定され、前記長手軸回りに回転し、前記管状部材の先端部が前記長手軸回りに回転するように前記管状部材の先端部に対して回転運動を伝達可能な回転力伝達部材と、
   前記回転力伝達部材を前記長手軸回りに回転させる第１の駆動部と、
   前記管状部材を前記長手軸回りに回転させる第２の駆動部と、
   を具備したことを特徴とする回転自走式内視鏡。
2. 被検体を撮像する撮像素子を備える内視鏡先端部を有し、
   前記管状部材の先端は、前記内視鏡先端部の基端に対して前記長手軸回りに回転自在に固定される請求項１に記載の回転自走式内視鏡。
3. 前記回転力伝達部材の回転数に同期させて前記第２の駆動部を駆動させる制御部を有する請求項２に記載の回転自走式内視鏡。
4. 前記第１の駆動部は、前記管状部材の基端側に設けられ前記回転力伝達部材を基端側から回転させ、
   前記第２の駆動部は、前記第１の駆動部よりも先端側に設けて前記管状部材を外周側から回転させることを特徴とする請求項１に記載の回転自走式内視鏡。
5. 前記回転力伝達部材の内側に、前記撮像素子の信号を送受するためのケーブルを挿通して設けたことを特徴とする請求項２に記載の回転自走式内視鏡。

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