JP5157609B2

JP5157609B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JP5157609B2
Application number: JP2008106694A
Authority: JP
Inventors: 章仁竹家; 健黒田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009254554A

Description

本発明は、管状の器官または配管などの内部の観察、撮影、処置に用いられる内視鏡に関するものである。

従来は、先端部、軟性部、操作部からなる内視鏡において、軟性部に断面が正円形のエンドレスベルトが複数設けられ、エンドレスベルトを駆動して、先端部手前に設けられたガイドホールを通して表面を送り出す、または内側に引き込むことによって、腸内を自走するようにしている（例えば、特許文献１）。

特開平８−３８４１６号公報

従来の内視鏡では、管状の器官または配管の内径が、内視鏡の外径に比べて大きい場合には、ベルトの一部しか、器官または配管の内壁と接触しない。また、器官または配管の内径が変化する、または場所により変わる場合にも、ベルトの一部しか内壁と接触しない。これらの場合には、駆動力が器官または配管の内壁に効率よく伝わらず、自走が困難となる問題があった。

この発明は、上述のように問題を解決するためになされたもので、観察、撮影、または処置の対象となる器官または配管の内径によらず、駆動力を効率よく伝えることができる内視鏡を得ることを目的とする。

この発明にかかる内視鏡は、中心軸に沿って延伸した形状を有し、前記中心軸を変形することができる管状の軟性部と、前記軟性部の先端に設けられた先端部と、前記軟性部の後端に設けられて前記軟性部を変形させる操作を行う操作部とを備えた内視鏡において、前記軟性部は、前記先端部側の管状壁面の周囲に設けられた１つ以上の伸縮自在なバルーンと、内部に前記バルーンと接続されて前記バルーンへ気体又は液体を送るチューブと、前記バルーンへ回転力を伝達するためのワイヤとを有し、前記操作部は、前記チューブに送り込む前記気体または液体の量を調整するバルーン調整部と、前記ワイヤを回転させる回転操作部とを有し、前記バルーンと前記ワイヤの間には、前記ワイヤの回転力を前記バルーンに伝達するための回転力伝達機構を備え、前記バルーンは、螺旋をねじとして回転させると前記ねじが前記軟性部の前記中心軸方向に進むように設けられた前記螺旋状のふくらみ、突起又は溝を有し、前記ワイヤにより伝達される回転力によって前記軟性部の前記中心軸周りに回転し、前記軟性部は、前記螺旋をねじとして回転させると前記ねじの進む向きが互いに逆となる２つの前記バルーンを１組として設けられ、前記回転力伝達機構は、前記回転操作部の同じ操作に対して、前記１組の中の２つのバルーンを互いに逆向きに回転させるものである。

この発明は、伸縮自在で回転可能なバルーンを設けたので、器官または配管の内径に適した大きさに調整されたバルーンが回転することによって、駆動力を器官または配管の内壁に効率よく伝えることができる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１における内視鏡の構成を説明する斜視図である。図において、
内視鏡は、円形などの断面形状を中心軸１０１に沿って延伸した形状を有し、この中心軸１０１を変形して全体形状が湾曲する軟性部３と、軟性部１の先端で撮像装置、照明、処置用器具などを格納する先端部１と、軟性部３の先端部１と反対側の後端側に設けられて、軟性部３を変形させる操作を行う操作部６とを備えている。

ここで、軟性部３の先端部１の側には、軟性部３の壁面の周囲に伸縮自在なバルーン２が設けられている。また、軟性部３の内側には、バルーン２に接続されて、バルーン２へバルーン２を膨らませるための気体又は液体を送るチューブ４が設けられている。また、チューブ４のバルーン２と反対側の端部には、チューブ４へ送り込む気体又は液体の量または圧力を調整するバルーン調整部７（またはポンプ部と呼ぶ。）が設けられている。なお、バルーン調整部７は、操作部６に含まれ、バルーン調整部７のポンプの調整によってバルーン２への気体又は液体の量又は圧力を調整できる。このバルーン２は、バルーン調整部７によって、内部の気体又は液体の量又は圧力が調整されると、バルーン２の外径が変わり、器官や配管などの内壁に接触することができる。なお、器官や配管とは、胃や腸などの器官や、設備機器の配管などである。

また、軟性部３の内側には、バルーン２へ回転力を伝達するためのワイヤ５が設けられている。また、バルーン２とワイヤ５との間には、ワイヤ５の回転力をバルーンに伝達するための回転力伝達機構８が設けられている。また、ワイヤ５の操作部６側には、ワイヤ５の回転力を調整する回転操作部１４が設けられ、回転操作部１４を回転させることによって、ワイヤ５を介して、バルーン２を回転することができる。

図１において、バルーン２は、円環面（トーラス、ドーナツ）状の形状を有し、前記円環面状の内周が軟性部の外部の壁面を囲うように配設されている。具体的には、バルーン２の円環面の最外周が、軟性部３の中心軸１０１に垂直な平面上に存在するように配設される。ただし、厳密に前記平面上に存在する必要はなく、概略前記平面上にあればよい。これは、バルーン２は伸縮自在で変形可能であるため、回転し、器官等の内壁面に接触すると変形し、厳密には、前記平面上で無くなるためである。また、バルーン２は、ワイヤ５を介して伝達される回転力によって、前記円環面の外周が前記軟性部の中心軸１０１方向に進むように変形しながら回転する。この回転の例を図１のバルーン２の周囲に設けられた太線の矢印で示す。

上述の回転を詳細に説明すると、バルーン２の円環面中心軸１０２を中心に、バルーン２が、回転する。剛体の円環体（トーラス）は、円環面中心軸１０２を中心に回転することはできない。しかし、本実施の形態のバルーン２は、伸縮、変形自在なシリコンゴムなどの弾性体でできているため、バルーン２の両端から回転力が加わると、変形しながら円環面中心軸１０２を中心に回転することができる。また、バルーン２が、回転操作部１４からの回転力によって、円環面中心軸１０２間周りに回転すると、器官又は配管の内壁に接触するバルーン２の部分（円環面の外周）が、中心軸１０１方向に移動する力を伝達することになる。

また、図において、バルーン２は、２個に分割され、２個で円環面状の形状全体を構成する形態としたが、１つもしくは３つ以上の場合においても同様に機能することは言うまでもない。

図２は、バルーン２の配設された部分の中心軸１０１に垂直な面での断面図である。回転力伝達機構８は、ねじ歯車８ａと、はす歯車８ｂとで構成されるウォーム歯車で構成される。ワイヤ５の回転力は、上記ウォーム歯車で構成される回転力伝達機構８によって、バルーン２に伝達され、バルーン２が、円環面中心軸１０２の周りに回転する。なお、上記では、バルーン２が、円環面中心軸１０２周りに回転すると説明したが、バルーン２は、形状が変化するため、正確な円環面中心軸１０２の周りに回転する必要はない。すなはち、仮想的な円環面中心軸１０２の周りに回転し、器官又は配管の内壁に接触するバルーン２の外周が、中心軸１０１方向に動くように回転すればよい。

また、チューブ４とバルーン２の接続部９は、摺動部１０が設けられ、バルーン２が回転しても、チューブ４が、回転しないようになっている。

本実施の形態の構成によれば、大きさを変えることができ、かつ、回転するバルーン２を取り付けたので、胃や腸など各器官の径に適した大きさに調整されたバルーン２が回転することによって、駆動力を器官の内壁に効率よく伝えることが可能になる。また、器官の内径が変化しても、バルーン２の大きさを内径に合わせて変えることによって、駆動効率を維持することが可能になる。

本実施の形態の構成によれば、バルーン調整部７によってバルーン２の内部の気体又は液体の量又は圧力が、バルーン２の外径が、器官又は配管の内径に合うように膨らませることができる。また、回転操作部１４で回転されたワイヤ５を介して、バルーン２の円環面状の外周が前記軟性部３の中心軸１０１方向に進むように変形しながら回転することによって、器官又は配管の内壁を駆動して自走させることができる。さらに、器官又は配管の内径が変化しても、バルーン調整部７によってバルーン２の外径を前記内径に合わせることによって、駆動効率を維持する効果がある。

実施の形態２．
本実施の形態は、上述の実施の形態１のバルーン２の形状、及び回転が異なる他の実施の形態を説明するものである。

図３は、本実施の形態の内視鏡の斜視図を示す図である。なお、実施の形態１と同一または対応する意味を持つものについては、同一の符号をつけている。具体的には、先端部１、軟性部３、操作部６、チューブ４、ワイヤ５、バルーン調整部７、及び回転操作部１４は、実施の形態１と同様である。図において、本実施の形態のバルーン２は、螺旋状の膨らみ、突起、又は溝を有するものである。ここで、螺旋とは、円筒に巻きつけたつるのように、一定の歩みで回り進む空間曲線である。

バルーン２は、軟性部３の先端部１側の外部壁面の周囲に設けられている。また、上記螺旋形状は、螺旋つきのねじとすると、ねじを回転されると進行する方向が、軟性部３の中心軸１０１となる方向に設けられている。また、バルーン２は、軟性部３の中心軸１０１周りに回転するように保持されている。

図３のようにバルーン２が構成すると、バルーン２は、右ねじの形状のように膨らみが付けられているため、バルーン２が回転操作部１４側から右にねじが締まる向きに回転させられる。すると、バルーン２の外周部は、器官又は配管の内側に対してねじを回すように動作するため、内視鏡は、器官又は配管の内側を先端部側に進むことになる。

図４は、ワイヤ５の回転力をバルーン２に伝える回転力伝達機構８の構成を説明する図である。図において、回転力伝達機構８は、ワイヤ５の先端に設けられたピニオン８ｃと、バルーン２の内側に設けられたラック８ｄから構成される。このように構成すると、ワイヤ５の回転力が、回転伝達機構８によって、軟性部３の中心軸１０１の周りに回転させることができる。なお、内視鏡の長手方向の軸周りに回転させることができるということもできる。

図５は、チューブ４とバルーン２との接続部を説明する図である。図５は、バルーン２が配設されている部分を軟性部の中心軸１０１を含む面で切断した断面図である。バルーン２には、バルーン２の内側にリジッドなリング１１が設けられている。これによって、バルーン２に気体又は液体が送り込まれても、軟性部３の内側に膨張しないようになっている。チューブ４とバルーン２とは、接続部９にて接続されている。リング１１と、接続部９との間には、摺動部１０が設けられ、バルーン２が回転しても、チューブ４が回転しないようになっている。

以上では、バルーン２が、１つ設けられた場合について説明したが、２つ以上も受けられても同様に機能し、器官又は配管の内壁に駆動力を確実に伝達できる。

本実施の形態の構成によれば、バルーン調整部（ポンプ）７によって、胃や腸などの器官の径にあわせて膨らませたバルーン２を操作部６の回転操作部１４で回転されたワイヤによって、内視鏡の長手方向の軸（中心軸１０１）周りに回転させる。すると、ねじを回して締めるのと同様の原理によって、器官の内壁を駆動して内視鏡を自走させることができる。例えば、バルーン２に設けられた螺旋形状が、右ねじの螺旋を有する場合には、回転操作部１４を操作部６側から見て、時計回りに回転させることで、先端部１側に内視鏡が自走することができる。

また、本実施の形態によれば、バルーン２の内側は、リジットなリング１１で構成されるため、バルーン２の膨張により、軟性部３が圧迫されること無く、気体又は液体の量を効率よくバルーン２の膨張に使うことができる。

また、本実施の形態によれば、バルーン部２の内側を、リジットなリング１１と、リング１１と接続部９との間に摺動部１０が設けられ、リング１１がワイヤ４の回転力によって回転するが、接続部９が回転しないため、チューブ４が回転することなく、切れるなどの不具合が発生しない効果がある。

実施の形態３．
上述の実施の形態は、回転操作部１４の操作によって、複数のバルーン２は、同じ方向に回転した。すると、内視鏡は、器官又は配管の内壁から、反力として回転力を受ける。本実施の形態は、螺旋の向きが逆向きのバルーン２を１組として、螺旋の向きが逆のバルーン２を逆向きに回転させることによって、上記ねじり反力を防止するものである。

図６は、本実施の形態を示す内視鏡の斜視図である。なお、実施の形態１と同一または対応する意味を持つものについては、同一の符号をつけている。具体的には、先端部１、軟性部３、操作部６、チューブ４、ワイヤ５、バルーン調整部７、及び回転操作部１４は、実施の形態２と同様である。

図において、螺旋状にふくらみのある形状を有するバルーン２ａ、２ｂは、基本的に実施の形態２のバルーン２と同様である。ただし、螺旋の向きが、互いに逆向きである。すなわち、バルーン２ａとバルーン２ｂとを、同一方向に回転させると、ねじを回して締めるのと同様の原理によって、進む方向が逆となるように構成されている。また、バルーン２ａ及び２ｂは、回転操作部１４によって、ワイヤ５に回転力が伝達されると、回転力伝達機構８によって、互いに逆向きに回転するように構成されている。

図７は、回転力伝達機構８を説明するための斜視図である。図において、回転操作部１４で回転されたワイヤ５ａの回転力（ここでは、正回転とする。）は、ピニオン８ｃａ及びラック８ｄにより、１組のバルーン２の内の操作部６側のバルーン２ａを正回転させる。同時に、ピニオン８ｃａは、ピニオン８ｃｂを逆回転させる。ピニオン８ｃｂに伝達された逆回転の回転力は、ワイヤ５ｂ、ピニオン８ｃｃを介して、１組のバルーン２の先端部１側のバルーン２ｂを８ｄによって逆回転させる。以上によって、回転操作部１４の同じ操作に対して、１組のバルーンを構成するバルーン２ａとバルーン２ｂとは、互いに逆に回転することとなる。

バルーン２ａ、バルーン２ｂとチューブ４との接続部の構成は、実施の形態２と同様にすることができる（図５）。このように構成すれば、バルーン調整部７から、気体又は液体をバルーン２ａとバルーン２ｂとへ、それぞれ送ることによって、バルーン２ａ，２ｂは、器官又は配管の内壁に接触する程度に膨らむ。バルーン２ａ、２ｂは、器官又は配管の内壁のほぼ全周にわたり接触するので、器官又は配管の内径によらず、駆動力を効率よく発揮することができる。

また、螺旋の向きが異なる１組のバルーン２ａ，２ｂを上述の回転力伝達機構によって、内視鏡の長手方向の軸（中心軸１０１）周りに、互いに逆向きに回転させると、接触した器官又は配管の内側に対して同じ向きの駆動力を発生させることができる。この駆動力によって、内視鏡を自走させることができる。

また、実施の形態２のバルーン２を設けただけでは、バルーンが回転して器官又は配管の内側に駆動力を伝えると、反力として、逆の回転力が発生する。これにより、内視鏡はねじれることになり、不具合が生じる（具体的に何が問題になるのでしょうか？）。

これに対して、本実施の形態によれば、バルーン２ａとバルーン２ｂとは、互いに逆に回転するため、上記反力として発生する回転力も、逆向きとなる。これら反力としての回転力は、１組のバルーン２について打ち消しあうことになり、内視鏡全体が、ねじれることを回避できる。具体的に説明すると、例えば、バルーン２ａを正回転すると、これに対して内視鏡には、前記反力として、逆回転の回転力が発生する。しかし、他方のバルーン２ｂは、逆回転するため、これに対して内視鏡には、前記反力として、正回転が発生する。バルーン２ａに発生する逆回転の回転力と、バルーン２ｂに発生する正回転の回転力が内視鏡に加わるが、これらの回転力の大きさがほぼ同じで、向きが逆のため、結果として
内視鏡に発生する回転力が相殺され、ほぼ０とすることができる。

上記では、螺旋の回転の向きが異なるバルーン２ａとバルーン２ｂとを１組のバルーン２とする例を示したが、２組以上のバルーン２を設けても同様に機能することは言うまでもない。

本実施の形態の構成によれば、螺旋の回転の向きが異なるバルーン２ａとバルーン２ｂとを１組として、互いに逆向きに回転するように回転力伝達機構８を構成したので、器官又は配管の内側から受ける反力としての回転力が、逆向きで同じ大きさの回転力となって相殺され、内視鏡全体には、ねじれが生じない効果がある。

この発明の実施の形態１を示す内視鏡の斜視図である。この発明の実施の形態１を示す内視鏡の断面図である。この発明の実施の形態２を示す内視鏡の斜視図である。この発明の実施の形態２を示す内視鏡の回転力伝達機構の斜視図である。この発明の実施の形態２を示す内視鏡のチューブとバルーンの接続部の断面図である。この発明の実施の形態３を示す内視鏡の斜視図である。この発明の実施の形態３を示す内視鏡の回転力伝達機構の斜視図である。

符号の説明

１先端部、２，２ａ，２ｂバルーン、３軟性部、４チューブ、５ワイヤ、６操作部、７バルーン調整部（ポンプ）、８回転力伝達機構、８ａねじ歯車、８ｂはす歯車、８ｃ，８ｃａ，８ｃｂ，８ｃｃピニオン、８ｄラック、９接続部、１０摺動部、１１リング、１４回転操作部。

Claims

中心軸に沿って延伸した形状を有し、前記中心軸を変形することができる管状の軟性部と、
前記軟性部の先端に設けられた先端部と、
前記軟性部の後端に設けられて前記軟性部を変形させる操作を行う操作部とを備えた内視鏡において、
前記軟性部は、
前記先端部側の外部の壁面の周囲に設けられた１つ以上の伸縮自在なバルーンと、
内部に前記バルーンと接続されて前記バルーンへ気体又は液体を送るチューブと、
内部に前記バルーンへ回転力を伝達するためのワイヤとを有し、
前記操作部は、
前記チューブに送り込む前記気体または液体の量を調整するバルーン調整部と、
前記ワイヤを回転させる回転操作部とを有し、
前記バルーンと前記ワイヤの間には、前記ワイヤの回転力を前記バルーンに伝達するための回転力伝達機構を備え、
前記バルーンは、
螺旋をねじとして回転させると前記ねじが前記軟性部の前記中心軸方向に進むように設けられた前記螺旋状のふくらみ、突起又は溝を有し、前記ワイヤにより伝達される回転力によって前記軟性部の前記中心軸周りに回転し、
前記軟性部は、
前記螺旋をねじとして回転させると前記ねじの進む向きが互いに逆となる２つの前記バルーンを１組として設けられ、
前記回転力伝達機構は、
前記回転操作部の同じ操作に対して、前記１組の中の２つのバルーンを互いに逆向きに回転させることを特徴とする内視鏡。