JPH05199981A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、独立に湾曲制御可能な複数のリンク
を連結してなり、各リンクごとに独立した湾曲動作を行
わせる湾曲駆動用ワイヤを設けた内視鏡において、各節
において湾曲操作を確実に行うことができる操作性のよ
い内視鏡を提供することを目的とするものである。 【構成】独立に湾曲制御可能な複数のリンク２ａを連結
した挿入部１を有し、各リンク２ａ，２ｂ…ごとに独立
した湾曲動作を行わせる湾曲駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，
…を設けた内視鏡において、前記挿入部１の先端より根
元側のリンク２ａ，２ｂ…に設けるもの程、湾曲駆動用
ワイヤ３ａ，３ｂ，…による発生駆動力を大きく設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の腔部や産業用配
管等の各種管路内に導入して治療や検査または修理等の
ために使用する内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、産業用配管内には、複雑で長尺
な管路が形成されていることが多いが、これに導入して
管路内の部位を直接に検査する工業用内視鏡が知られて
いる。また、医療用内視鏡であっても同様であるが、そ
れらの挿入部は導入する際、外からの遠隔操作によって
動かしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特に、複雑
で長尺な管路内への導入性を高めるため、内視鏡の長尺
な挿入部を複数の節に区分し、その各節の部分をそれぞ
れ異なるアクチュエータによって独立的に湾曲するよう
にした内視鏡を考えた場合、次のような問題がある。

【０００４】すなわち、このような湾曲駆動方式とした
場合、その挿入部の根元側に近い節のもの程、その部分
に加わる重さ及び負荷モーメントが大きくなる。このた
め、根元側に近い節程、アクチュエータによる充分な湾
曲操作が得られにくい。特に、鉛直方向での所要量の曲
げが得られ難く、確実に所望な湾曲操作が困難になると
いう事情があった。

【０００５】本発明は、独立に湾曲制御可能な複数の節
を連結してなり、各節ごとに独立した湾曲動作を行わせ
る湾曲駆動手段を設けた内視鏡において、各節において
湾曲操作を確実に行うことができる操作性のよい内視鏡
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】前記課題を解
決するために本発明は、独立に湾曲制御可能な複数の節
を連結した挿入部を有し、各節ごとに独立した湾曲動作
を行わせる湾曲駆動手段を設けた内視鏡において、前記
挿入部の先端より根元側の節に設けるもの程、湾曲駆動
手段の発生する駆動力を大きく設定したものである。し
かして、挿入部の根元側に近い節程、それに加わる重さ
及び負荷モーメントが大きくても、充分な湾曲操作量の
曲げが確実に得られる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例に係る内視鏡
の挿入部１を概略的に示している。この挿入部１は、複
数のリンク（節）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…に
分けられ、これらのリンク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２
ｅ，…はいずれも弾性的な撓み性のある筒状の部材から
なり、これらは順次連結されている。このように弾性的
な撓み性のある筒状の部材を連結した挿入部１であった
場合、それの自重及び内蔵物を保持して姿勢を保てる程
の腰の強さを有する挿入部１とするため、それぞれのリ
ンク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…は、その径を根
元側に位置するもの程、太くすることにより撓みにくい
腰の強いものとしてあり、その結果、根元側に位置する
もの程、そのリンク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…
の強度（腰の強さ）が高められている。

【０００８】また、各リンク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，
…の各部分には、独立した湾曲駆動手段として記憶形状
合金からなる駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３
ｅ，…がそれぞれ配設されている。これらの各駆動用ワ
イヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，…は、これに対応する各
リンク２ａ，２ｂ，…の部分において、その軸方向に沿
うとともに、周辺内壁に近接して上下左右の９０度の角
間隔でそれぞれ４本ずつ配設されている。

【０００９】各駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…の各先端側
は、これに対応する各リンク２ａ，２ｂ，…の先端部分
にそれぞれ取着され、また、各駆動用ワイヤ３ａ，３
ｂ，…の基端側は、これに対応する各リンク２ａ，２
ｂ，…の基端に隣接するリンク２ｂ，２ｃ，…に導かれ
てそれに取着されている。また、各駆動用ワイヤ３ａ，
３ｂ，…は、これらにそれぞれ対応する各リンク２ａ，
２ｂ，…が基端側に位置するもの程、それに応じて順次
太くしてある。撚合して形成したものの場合にはその素
線を順次増やす。これらによって前記挿入部１の先端よ
り根元側の節に設ける湾曲駆動手段のもの程、その駆動
力の発生量を大きく設定した。また、これと同時に、通
電量を増すようにして、手元側の湾曲駆動部のもの程、
その駆動力を強くする。

【００１０】しかして、各リンク２ａ，２ｂ，…におけ
る屈曲駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…の上下左右のいずれ
かのものを選択してこれに通電すると、その駆動用ワイ
ヤ３ａ，３ｂ，…はその記憶形状に応じて、例えば収縮
するから、これに対応したリンク２ａ，２ｂ，…を撓ま
せる。

【００１１】このように、各リンク２ａ，２ｂ，…及び
それにおける駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…を選択して、
これに通電することにより、各リンク２ａ，２ｂ，…に
おける向きを選択して湾曲することができる。また、各
リンク２ａ，２ｂ，…は、基端側のもの程、太く形成し
て腰を強くしてあり、さらに、基端側のリンク２ａ，２
ｂ，…のもの程、その駆動力を強くしてあるから、この
構成によれば、根元側に位置するもの程、その荷重に対
する耐久力及びそれを動かすパワーを大きくすることが
できる。

【００１２】したがって、一般に、挿入部１の根元側に
近いリンク２ａ，２ｂ，…の部分程、それに加わる自重
及び回転モーメントが大きくなるが、それに耐えられる
とともに、湾曲駆動アクチュエータによる所要量の曲げ
が得られる。従って、各リンク２ａ，２ｂ，…の部分を
独立的に正確な湾曲操作を行うことができる。

【００１３】なお、各リンク２ａ，２ｂ，…の部分にそ
れぞれ可撓性を持たしてあるが、各リンク２ａ，２ｂ，
…を剛性なものとし、互いに隣接するもの同士を上下左
右に湾曲することができるように関節で互いに連結する
ようにしてもよい。また、この場合、１つおきに上下方
向と左右方向に回動するように連結してもよい。これら
の連結手段としては種々の方式が考えられるが、例えば
可撓性のある部材を介して連結したり、湾曲駒を介在す
るとともに前方のリンクと湾曲駒との間を枢支ピンを介
して上下に回動自在に連結し、かつ後方のリンクと介在
湾曲駒との間を枢支ピンを介して左右に回動自在に連結
したり、いわゆる自在継手方式を利用する等が考えられ
る。

【００１４】また、各リンクに可撓性を持たす方式で
は、後述する図２で示すようなものでもよい。すなわ
ち、図２で示す内視鏡の挿入部１の変形例は複数のチュ
ーブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，…順に重ねて作ったもの
であり、より細い内側のもの程、その先端側をその隣接
する外側のものよりも先に伸ばしてある。このため、こ
の挿入部１の各リンク２ａ，２ｂ，…の部分は、その根
元側に至る程、そのチューブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，
…の重なる数が増し、このため、根元側に位置するもの
程、撓みにくくその強度（腰の強さ）を高めている。ま
た、各リンク２ａ，２ｂ，…の部分を湾曲駆動する駆動
用ワイヤ３ａ，３ｂ，…についても、前述したものと同
様に、手元側のリンク２ａ，２ｂ，…のもの程、その駆
動力が強くなるように設定している。

【００１５】図３は、リンク２ａ，２ｂ，２ｃ，…に配
設される駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，…の状態を示
しており、これらはそれぞれ制御用ＩＣ６，…を介して
電源ライン７が接続され、この制御用ＩＣ６，…を通じ
て選択的に通電されるようになっている。他のリンク２
ａ，…に配設される駆動用ワイヤ３ａ，…についても、
同様に制御用ＩＣ６，…を介して電源ライン７に接続さ
れ、選択的に通電されるようになっている。

【００１６】図４は、各駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３
ｃ，…に通電制御する駆動制御回路を示している。すな
わち、各リンク２ａ，２ｂ，２ｃ，…における駆動用ワ
イヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，…にはそれぞれ異なる制
御用ＩＣ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して電源８の電源
ライン７に接続されている。各制御用ＩＣ６，…は、電
源ライン７に重畳される信号重畳回路１１からのアドレ
ス信号（シリアル転送）を受けてそれに対応したものの
ゲートを開き、それの駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄに通電する。つまり、制御用ＩＣ６，…は、前記ア
ドレス信号を受けて選択的に駆動用ＤＣ電源８を対応す
る上下左右のいずれかの駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄに通電させるゲートの役目を果たす。

【００１７】前記アドレス信号はＣＰＵ１２において、
湾曲制御器１３、挿入量検出手段１４、術者の首振り角
信号発生器１５からの各信号を受けてそれらのデータか
ら演算して得る。湾曲制御器１３は例えばジョイスティ
ックからなる。挿入量検出手段１４は、通常、能動型内
視鏡として作動する。また、術者の首振り角信号発生器
１５の首振り角検出部は術者の頭に装着した装填具１６
に取り付けられ、術者の首振り角度を検出する。そし
て、この首振り角に応じて出力する首振り角信号発生器
１５の信号によって最先端のリンク２ａを湾曲するよう
に構成されている。このため、ＣＰＵ１２は、それに応
じたアドレス信号を信号重畳回路１１を介して電源ライ
ン７に乗せ、制御用ＩＣ６，…により、その最先端のリ
ンク２ａにおける屈曲駆動用ワイヤ３ａ…のいずれかを
選択してそれに通電駆動する。

【００１８】また、術者の頭に装着した装填具１６に
は、カメラコントロールユニット１７からの映像信号を
受ける液晶立体ディスプレイ（ＨＤＴＶ）１８が装着さ
れていて、術者はそれにより内視鏡の視野を立体的に観
察できる。前記アームの湾曲形状や内視鏡の位置は、モ
ニタ１９において表示される。

【００１９】一方、操作室２０において、術者は挿入量
コントローラ２１と前記湾曲制御器１３のジョイスティ
ックを操作することにより、前記リンク２ａ，２ｂ，…
の湾曲状態を遠隔的に操作することができる。術者が最
先端のリンク２ａを見る角度で、その首振り角度が首振
り角信号発生器１５で検出され、それに応じたアドレス
信号を転送して対応した制御用ＩＣ６を開放し、それに
対応した屈曲駆動用ワイヤ３ａ，…のいずれかのものを
選択して通電駆動することにより、所要の向きと角度に
湾曲する。湾曲制御器１３のジョイスティックを操作す
ることにより、前記挿入部１の他のリンク２ａ…の部分
を湾曲することができる。

【００２０】図５は、他の挿入部１の例を示すが、これ
は各リンク２ａ，２ｂ，…の部分がその挿入部１の基端
（根元）側のもの程、その径を太くしている点につい
は、前述したものと同じであるが、ここでは、さらに各
リンク２ａ，２ｂ，…の部分を複数の関節駒２５によっ
て構成している。各関節駒２５はその隣接端を上下位置
と左右位置で交互に枢着して連結してなり、これの各リ
ンク２ａ，２ｂ，…の部分をそれぞれ上下左右に湾曲で
きるように構成した。また、上下左右に位置させて、こ
れに組み込む各駆動用ワイヤ２６をコイル状に形成した
ものである。この場合も、手元側のもの程、その湾曲駆
動力を高めるように設定する。この他の点については前
述したものと同様に構成し、また、同様に応用できるも
のである。

【００２１】図６は、前述した図５の場合と同じく関節
駒２５を使用する構成のものにあって、その各関節駒２
５に対して駆動用ワイヤ２６の組込む一例を示してい
る。すなわち、同図（Ｂ）で示すように、関節駒２５は
これが属するリンク２ａ，２ｂ，…の部分における上下
左右の位置に配置される各駆動用ワイヤ２６をそれぞれ
通す４つの孔２８を上下左右の対応位置部分に形成して
いる。さらに、同じ関節駒２５にはその中央に挿通用孔
２９を形成しており、この挿通用孔２９にはこの関節駒
２５が属するリンク２ｂ，…よりも前方のリンク２ａ，
２ｂ，…に配設する駆動用ワイヤ２６をまとめて通すよ
うになっている。

【００２２】また、各駆動用ワイヤ２６は多関節式の挿
入部１の根元まで導かれている。このため、各リンク２
ａ，２ｂ，…の長さとした場合に比べて駆動用ワイヤ２
６の縮み量が大きくとれる。なお、駆動用ワイヤ２６の
収縮はその全長において起るが、挿入部１の中央を通る
ところでは湾曲させる力が働かないため、湾曲させよう
とする特定のリンク２ａ，２ｂ，…のみが湾曲駆動させ
られる。この場合、その駆動用ワイヤ２６が直線状であ
ってもコイル状であってもよい。また、手元側のもの
程、その湾曲駆動力を高めるように設定する。

【００２３】図７は挿入部１の各リンク２ａ，２ｂ，…
を湾曲駆動するワイヤ２６をその各リンク２ａ，２ｂ，
…の中央寄りに配置する例である。このようにすれば、
各ワイヤ２６の同一の変形量に対してより大きい湾曲角
が得られるようになる。なお、手元側のもの程、その湾
曲駆動力を高めるように設定する。その他の構成につい
ても前述したものと同様である。

【００２４】図８は、挿入部１の各リンク２ａ，２ｂ，
…を駆動するワイヤ２６が、その各リンク２ａ，２ｂ，
…の長さよりも長く、それを各リンク２ａ，２ｂ，…の
範囲内で幾重にも折り畳んではる。このようにすれば、
１本または１重にした場合に比べてその変形量が大きく
なり大きい湾曲角と湾曲力が得られる。なお、手元側の
もの程、その湾曲駆動力を高めるように設定する。その
他の構成についても前述したものと同様である。

【００２５】図９は、空気圧を利用して湾曲する多関節
アームで挿入部１を構成した例についてのものである。
すなわち、多関節アーム３０は前述した場合と同様な理
由で基端側のもの程、径を太くした多孔性チューブ３１
によってそれぞれのリンク部を形成している。また、こ
れらの多孔性チューブ３１は、同図（Ｂ）で示すように
周辺に複数の空気穴３２を形成し、中央には内蔵物を通
す孔３３を形成してなる。各リンク部における多孔性チ
ューブ３１は手元側のもの程、太くしてその可撓性を小
さくしてある。手元側のもの程、その湾曲駆動力を高め
るように設定する。さらに、各多孔性チューブ３１の外
周には、膨らみ防止用繊維３４を巻き付けてあり、この
膨らみ防止用繊維３４は編成されて筒状に形成されてい
る。各素線は多孔性チューブ３１の長手軸方向に沿って
配設されている。もっとも、編成しないで単線を巻き付
けるものであってもよい。

【００２６】そして、各多関節アーム３０ごとにその選
択した空気穴３２に送気すれば、その向きへ選択的に湾
曲させることができる。なお、同じ側の空気穴３２を連
通して同時に送気すれば、全体を同じ向きに湾曲させる
ことができる。また、多関節アーム３０を構成する多孔
性チューブ３１を根元側のもの程、長くすれば、それに
応じて変形時のストロークを大きくできる。

【００２７】図１０は、前述した多孔性チューブ３１の
外周に被着するブレード状の膨らみ防止用繊維３４の巻
付けピッチが根元側のもの程、密にしてある。これによ
り手元側のもの程、その可撓性をより小さく、腰を強く
してある。また、同じ目的で膨らみ防止用繊維３４の太
さを手元側のもの程、太くしてもよいものである。

【００２８】また、図１１、図１２、図１３は、それぞ
れ前述した挿入部１及びアームの代わりに使用できる他
のアームの例を示すものである。図１１は各関節部材４
１の間にそれぞれ複数の形状記憶合金製のワイヤ４２を
架設し、各ワイヤ４２には通電抵抗熱発生手段などによ
り選択的に加熱して収縮させることによりその収縮した
向きに湾曲するようになっている。（Ａ）は加熱前の状
態、（Ｂ）は、ワイヤ４２を選択的に加熱して湾曲した
状態を示している。これの場合も、手元側のもの程、そ
の湾曲駆動力を高めるように設定する。

【００２９】図１２は、長手軸方向へ並列した複数の密
封した孔腔４５を形成した複数の多孔チューブ４６を連
設してなり、各孔腔４５にはそれぞれ送気チューブ４７
を個別的に接続している。そして、選択した孔腔４５に
送気チューブ４７を通じて送気すると、（Ｂ）で示すよ
うに送気した孔腔４５の部分が張り反対側へ曲がる。な
お、多孔チューブ４６の壁には大きく膨らみ防止用繊維
４８を入れてある。もちろん、これの場合も、手元側の
もの程、その湾曲駆動力を高めるように設定する。

【００３０】図１３の（Ａ）は可撓性チューブ５１の外
周に圧電ポリマー材５２を周上に３つに別けて貼り付け
たものであり、（Ｂ）は、可撓性チューブ５１の壁内に
液晶５３を３つに別けて埋め込んだものである。このよ
うなチューブ５１を複数軸方向へ連結する。さらに、各
圧電ポリマー材５２と液晶５３には、個別的に電圧を印
加できるように図示しない電極を設ける。圧電ポリマー
材５２と液晶５３は電圧の印加に応じて可逆的に伸縮す
る。そこで、いずれかの選択した圧電ポリマー材５２ま
たは液晶５３に電圧を印加すると、可撓性チューブ５１
を湾曲することができる。このような可撓性チューブ５
１を連結してアームを構成するものである。もちろん、
手元側のもの程、その湾曲駆動力を高めるように設定す
る。

【００３１】また、前述したリンク間を連結する関節に
以下のようなアクチュエータを設けてもよい。つまり、
ボール継手、ボール継手のボール表面に対向して設けた
３つの圧電アクチュエータ、各圧電アクチュエータに独
立に電圧を印加する手段である。前記各挿入部は関節を
中心として複数に屈曲する場合に限らず、部分的または
全体的に湾曲する場合を含むものである。つまり、湾屈
曲するものであればよいものである。また、この種の多
関節アームとしては、前述したようなものに限定される
ものではない。例えば圧電ポリマや液晶ポリマによって
多関節アームを構成し、通電などによって湾屈曲駆動す
るようにしてもよい。この場合、各関節アームが根元
（基端）側ほどその厚さを厚くする等、可撓性を順次変
え、同時に根元（基端）側のものほど通電量を多くする
とよい。また、根元（基端）側のものほど圧電定数の大
きい圧電ポリマを使用してもよいものである。

【００３２】ところで、前述した各種の内視鏡は、図１
４で示すような長尺な挿入部６１を構成してなる子内視
鏡６２として利用できる。もちろん、この子内視鏡６２
の場合も、一般的な内視鏡と同様に照明系や観察系等が
組み込まれる。そして、この子内視鏡６２の長尺な挿入
部６１は、親内視鏡６３の挿通用チャンネル６４に挿通
されるようになっている。親内視鏡６３の先端には、照
明窓６５と観察窓６７とが付設されている。そして、配
管６６の管路の途中まで予め導入した親内視鏡６３の挿
通用チャンネル６４を通じて子内視鏡６２の挿入部６１
を通じてその管路内に導入し、複雑な管路の屈曲状態に
応じてその挿入部６１を湾曲させながら、より奥の管路
部分まで導入し、その奥の管路内の検査等を行うことが
できる。なお、この場合、その子内視鏡６２の挿入部６
１の太さｄは、例えば１mmであり、産業用配管６６の主
管路の内径Ｄは、例えば１０mmである。子内視鏡６２の
挿入部６１の長さＬは、例えば５００mmである。

【００３３】図１５は長尺で細径の医療用内視鏡の挿入
部７１に適用した例を示す。すなわち、挿入部７１を多
関節として各部分相互を回動できるようにして多自由度
管状マニピュレータを構成したものである。したがっ
て、図１５で示すように、挿入部７１を経口的に食道、
胃、十二指腸７２などを通じて胆嚢７３内まで挿入され
る。つまり、複雑で長尺な生体管路にわたり挿入して処
置を行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
の根元側に位置する部分程、挿入部の自重及び負荷モー
メントの増大により支える負荷が増えるが、その挿入部
の根元側に位置する部分の湾曲駆動力を大きくしたか
ら、術者の操作に対応して正確な湾曲動作を逐行でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る内視鏡の挿入部の
概略的な説明図。

【図２】同じくその内視鏡の挿入部の変形例を概略的に
示す説明図。

【図３】同じくその挿入部におけるリンクに配設される
駆動用ワイヤの状態を示す説明図。

【図４】各駆動用ワイヤに通電する駆動制御回路を概略
的に示す説明図。

【図５】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図６】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図７】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図８】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図９】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１０】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１１】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１２】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１３】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１４】本発明の内視鏡の使用例の説明図。

【図１５】本発明の内視鏡の他の使用例の説明図。

【符号の説明】

１…挿入部、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…リンク
（節）、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｃ，３ｄ…駆動用ワイ
ヤ、６…制御用ＩＣ、７…電源ライン。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 内視鏡

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の腔部や産業用配
管等の各種管路内に導入して治療や検査または修理等の
ために使用する内視鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、産業用配管内には、複雑で長尺
な管路が形成されていることが多いが、これに導入して
管路内の部位を直接に検査する工業用内視鏡が知られて
いる。また、医療用内視鏡であっても同様であるが、そ
れらの挿入部は導入する際、外からの遠隔操作によって
動かしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特に、複雑
で長尺な管路内への導入性を高めるため、内視鏡の長尺
な挿入部を複数の節に区分し、その各節の部分をそれぞ
れ異なるアクチュエータによって独立的に湾曲するよう
にした内視鏡を考えた場合、次のような問題がある。

【０００４】すなわち、このような湾曲駆動方式とした
場合、その挿入部の根元側に近い節のもの程、その部分
に加わる重さ及び負荷モーメントが大きくなる。このた
め、根元側に近い節程、アクチュエータによる充分な湾
曲操作が得られにくい。特に、鉛直方向での所要量の曲
げが得られ難く、確実に所望な湾曲操作が困難になると
いう事情があった。

【０００５】本発明は、独立に湾曲制御可能な複数の節
を連結してなり、各節ごとに独立した湾曲動作を行わせ
る湾曲駆動手段を設けた内視鏡において、各節において
湾曲操作を確実に行うことができる操作性のよい内視鏡
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】前記課題を解
決するために本発明は、独立に湾曲制御可能な複数の節
を連結した挿入部を有し、各節ごとに独立した湾曲動作
を行わせる湾曲駆動手段を設けた内視鏡において、前記
挿入部の先端より根元側の節に設けるもの程、湾曲駆動
手段の発生する駆動力を大きく設定したものである。し
かして、挿入部の根元側に近い節程、それに加わる重さ
及び負荷モーメントが大きくても、充分な湾曲操作量の
曲げが確実に得られる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例に係る内視鏡
の挿入部１を概略的に示している。この挿入部１は、複
数の可撓管（節）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…に
分けられ、これらの可撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２
ｅ，…はいずれも弾性的な撓み性のある筒状の部材から
なり、これらは順次連結されている。このように弾性的
な撓み性のある筒状の部材を連結した挿入部１であった
場合、それの自重及び内蔵物を保持して姿勢を保てる程
の腰の強さを有する挿入部１とするため、それぞれの可
撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…は、その径を根
元側に位置するもの程、太くすることにより撓みにくい
腰の強いものとしてあり、その結果、根元側に位置する
もの程、その可撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…
の強度（腰の強さ）が高められている。

【０００８】また、各可撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，
…の各部分には、独立した湾曲駆動手段として形状記憶
合金からなる駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３
ｅ，…がそれぞれ配設されている。これらの各駆動用ワ
イヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，…は、これに対応する各
可撓管２ａ，２ｂ，…の部分において、その軸方向に沿
うとともに、周辺内壁に近接して上下左右の９０度の角
間隔でそれぞれ４本ずつ配設されている。

【０００９】各駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…の各先端側
は、これに対応する各可撓管２ａ，２ｂ，…の先端部分
にそれぞれ取着され、また、各駆動用ワイヤ３ａ，３
ｂ，…の基端側は、これに対応する各可撓管２ａ，２
ｂ，…の基端に隣接する可撓管２ｂ，２ｃ，…に導かれ
てそれに取着されている。また、各駆動用ワイヤ３ａ，
３ｂ，…は、これらにそれぞれ対応する各可撓管２ａ，
２ｂ，…が基端側に位置するもの程、それに応じて順次
太くしてある。撚合して形成したものの場合にはその素
線を順次増やす。これらによって前記挿入部１の先端よ
り根元側の節に設ける湾曲駆動手段のもの程、その駆動
力の発生量を大きく設定した。また、これと同時に、通
電量を増すようにして、手元側の湾曲駆動部のもの程、
その駆動力を強くする。

【００１０】しかして、各可撓管２ａ，２ｂ，…におけ
る屈曲駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…の上下左右のいずれ
かのものを選択してこれに通電すると、その駆動用ワイ
ヤ３ａ，３ｂ，…はその記憶形状に応じて、例えば収縮
するから、これに対応した可撓管２ａ，２ｂ，…を撓ま
せる。

【００１１】このように、各可撓管２ａ，２ｂ，…及び
それにおける駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，…を選択して、
これに通電することにより、各可撓管２ａ，２ｂ，…に
おける向きを選択して湾曲することができる。また、各
可撓管２ａ，２ｂ，…は、基端側のもの程、太く形成し
て腰を強くしてあり、さらに、基端側の可撓管２ａ，２
ｂ，…のもの程、その駆動力を強くしてあるから、この
構成によれば、根元側に位置するもの程、その荷重に対
する耐久力及びそれを動かすパワーを大きくすることが
できる。

【００１２】したがって、一般に、挿入部１の根元側に
近い可撓管２ａ，２ｂ，…の部分程、それに加わる自重
及び回転モーメントが大きくなるが、それに耐えられる
とともに、湾曲駆動アクチュエータによる所要量の曲げ
が得られる。従って、各可撓管２ａ，２ｂ，…の部分を
独立的に正確な湾曲操作を行うことができる。

【００１３】なお、各可撓管２ａ，２ｂ，…の部分にそ
れぞれ可撓性を持たしてあるが、各可撓管２ａ，２ｂ，
…を剛性なものとし、互いに隣接するもの同士を上下左
右に湾曲することができるように関節で互いに連結する
ようにしてもよい。また、この場合、１つおきに上下方
向と左右方向に回動するように連結してもよい。これら
の連結手段としては種々の方式が考えられるが、例えば
可撓性のある部材を介して連結したり、湾曲駒を介在す
るとともに前方の可撓管と湾曲駒との間を枢支ピンを介
して上下に回動自在に連結し、かつ後方の可撓管と介在
湾曲駒との間を枢支ピンを介して左右に回動自在に連結
したり、いわゆる自在継手方式を利用する等が考えられ
る。

【００１４】また、各可撓管に可撓性を持たす方式で
は、後述する図２で示すようなものでもよい。すなわ
ち、図２で示す内視鏡の挿入部１の変形例は複数のチュ
ーブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，…順に重ねて作ったもの
であり、より細い内側のもの程、その先端側をその隣接
する外側のものよりも先に伸ばしてある。このため、こ
の挿入部１の各可撓管２ａ，２ｂ，…の部分は、その根
元側に至る程、そのチューブ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，
…の重なる数が増し、このため、根元側に位置するもの
程、撓みにくくその強度（腰の強さ）を高めている。ま
た、各可撓管２ａ，２ｂ，…の部分を湾曲駆動する駆動
用ワイヤ３ａ，３ｂ，…についても、前述したものと同
様に、手元側の可撓管２ａ，２ｂ，…のもの程、その駆
動力が強くなるように設定している。

【００１５】図３は、可撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，…に配
設される駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，…の状態を示
しており、これらはそれぞれ制御用ＩＣ６ａ，６ｂ，６
ｃ，…を介して電源ライン７が接続され、この制御用Ｉ
Ｃ６，…を通じて選択的に通電されるようになってい
る。他の可撓管２ａ，…に配設される駆動用ワイヤ３
ａ，…についても、同様に制御用ＩＣ６ａ，６ｂ，６
ｃ，…を介して電源ライン７に接続され、選択的に通電
されるようになっている。

【００１６】図４は、各駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３
ｃ，…に通電制御する駆動制御回路を示している。すな
わち、各可撓管２ａ，２ｂ，２ｃ，…における駆動用ワ
イヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，…にはそれぞれ異なる制
御用ＩＣ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して電源８の電源
ライン７に接続されている。各制御用ＩＣ６，…は、電
源ライン７に重畳される信号重畳回路１１からのアドレ
ス信号（シリアル転送）を受けてそれに対応したものの
ゲートを開き、それの駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄに通電する。つまり、制御用ＩＣ６，…は、前記ア
ドレス信号を受けて選択的に駆動用ＤＣ電源８を対応す
る上下左右のいずれかの駆動用ワイヤ３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄに通電させるゲートの役目を果たす。

【００１７】前記アドレス信号はＣＰＵ１２において、
湾曲制御器１３、挿入量検出手段１４、術者の首振り角
信号発生器１５からの各信号を受けてそれらのデータか
ら演算して得る。湾曲制御器１３は例えばジョイスティ
ックからなる。挿入量検出手段１４は、通常、能動型内
視鏡として作動する。また、術者の首振り角信号発生器
１５の首振り角検出部は術者の頭に装着した装填具１６
に取り付けられ、術者の首振り角度を検出する。そし
て、この首振り角に応じて出力する首振り角信号発生器
１５の信号によって最先端の可撓管２ａを湾曲するよう
に構成されている。このため、ＣＰＵ１２は、それに応
じたアドレス信号を信号重畳回路１１を介して電源ライ
ン７に乗せ、制御用ＩＣ６，…により、その最先端の可
撓管２ａにおける屈曲駆動用ワイヤ３ａ…のいずれかを
選択してそれに通電駆動する。

【００１８】また、術者の頭に装着した装填具１６に
は、カメラコントロールユニット１７からの映像信号を
受ける液晶立体ディスプレイ（ＨＤＴＶ）１８が装着さ
れていて、術者はそれにより内視鏡の視野を立体的に観
察できる。前記アームの湾曲形状や内視鏡の位置は、モ
ニタ１９において表示される。

【００１９】一方、操作室２０において、術者は挿入量
コントローラ２１と前記湾曲制御器１３のジョイスティ
ックを操作することにより、前記可撓管２ａ，２ｂ，…
の湾曲状態を遠隔的に操作することができる。術者が最
先端の可撓管２ａを見る角度で、その首振り角度が首振
り角信号発生器１５で検出され、それに応じたアドレス
信号を転送して対応した制御用ＩＣ６ａを開放し、それ
に対応した屈曲駆動用ワイヤ３ａ，…のいずれかのもの
を選択して通電駆動することにより、所要の向きと角度
に湾曲する。湾曲制御器１３のジョイスティックを操作
することにより、前記挿入部１の他の可撓管２ａ…の部
分を湾曲することができる。

【００２０】図５は、他の挿入部１の例を示すが、これ
は各可撓管２ａ，２ｂ，…の部分がその挿入部１の基端
（根元）側のもの程、その径を太くしている点につい
は、前述したものと同じであるが、ここでは、さらに各
可撓管２ａ，２ｂ，…の部分を複数の関節駒２５によっ
て構成している。各関節駒２５はその隣接端を上下位置
と左右位置で交互に枢着して連結してなり、これの各可
撓管２ａ，２ｂ，…の部分をそれぞれ上下左右に湾曲で
きるように構成した。また、上下左右に位置させて、こ
れに組み込む各駆動用ワイヤ２６をコイル状に形成した
ものである。この場合も、手元側のもの程、その湾曲駆
動力を高めるように設定する。この他の点については前
述したものと同様に構成し、また、同様に応用できるも
のである。

【００２１】図６は、前述した図５の場合と同じく関節
駒２５を使用する構成のものにあって、その各関節駒２
５に対して駆動用ワイヤ２６の組込む一例を示してい
る。すなわち、同図（Ｂ）で示すように、関節駒２５は
これが属する可撓管２ａ，２ｂ，…の部分における上下
左右の位置に配置される各駆動用ワイヤ２６をそれぞれ
通す４つの孔２８を上下左右の対応位置部分に形成して
いる。さらに、同じ関節駒２５にはその中央に挿通用孔
２９を形成しており、この挿通用孔２９にはこの関節駒
２５が属する可撓管２ｂ，…よりも前方の可撓管２ａ，
２ｂ，…に配設する駆動用ワイヤ２６をまとめて通すよ
うになっている。

【００２２】また、各駆動用ワイヤ２６は多関節式の挿
入部１の根元まで導かれている。このため、各可撓管２
ａ，２ｂ，…の長さとした場合に比べて駆動用ワイヤ２
６の縮み量が大きくとれる。なお、駆動用ワイヤ２６の
収縮はその全長において起るが、挿入部１の中央を通る
ところでは湾曲させる力が働かないため、湾曲させよう
とする特定の可撓管２ａ，２ｂ，…のみが湾曲駆動させ
られる。この場合、その駆動用ワイヤ２６が直線状であ
ってもコイル状であってもよい。また、手元側のもの
程、その湾曲駆動力を高めるように設定する。

【００２３】図７は挿入部１の各可撓管２ａ，２ｂ，…
を湾曲駆動するワイヤ２６をその各可撓管２ａ，２ｂ，
…の中央寄りに配置する例である。このようにすれば、
各ワイヤ２６の同一の変形量に対してより大きい湾曲角
が得られるようになる。なお、手元側のもの程、その湾
曲駆動力を高めるように設定する。その他の構成につい
ても前述したものと同様である。

【００２４】図８は、挿入部１の各可撓管２ａ，２ｂ，
…を駆動するワイヤ２６が、その各可撓管２ａ，２ｂ，
…の長さよりも長く、それを各可撓管２ａ，２ｂ，…の
範囲内で幾重にも折り畳んではる。このようにすれば、
１本または１重にした場合に比べてその変形量が大きく
なり大きい湾曲角と湾曲力が得られる。なお、手元側の
もの程、その湾曲駆動力を高めるように設定する。その
他の構成についても前述したものと同様である。

【００２５】図９は、空気圧を利用して湾曲する可撓管
で挿入部１を構成した例についてのものである。すなわ
ち、可撓管３０は前述した場合と同様な理由で基端側の
もの程、径を太くした多孔性チューブ３１によって形成
される。また、これらの多孔性チューブ３１は、同図
（Ｂ）で示すように周辺に複数の空気穴３２を形成し、
中央には内蔵物を通す孔３３を形成してなる。多孔性チ
ューブ３１は手元側のもの程、太くしてその可撓性を小
さくしてある。手元側のもの程、その湾曲駆動力を高め
るように設定する。さらに、各多孔性チューブ３１の外
周には、膨らみ防止用繊維３４を巻き付けてあり、この
膨らみ防止用繊維３４は編成されて筒状に形成されてい
る。各素線は多孔性チューブ３１の長手軸方向に沿って
配設されている。もっとも、編成しないで単線を巻き付
けるものであってもよい。

【００２６】そして、各可撓管３０ごとにその選択した
空気穴３２に送気すれば、その向きへ選択的に湾曲させ
ることができる。なお、同じ側の空気穴３２を連通して
同時に送気すれば、全体を同じ向きに湾曲させることが
できる。また、可撓管３０を構成する多孔性チューブ３
１を根元側のもの程、長くすれば、それに応じて変形時
のストロークを大きくできる。

【００２７】図１０は、前述した多孔性チューブ３１の
外周に被着するブレード状の膨らみ防止用繊維３４の巻
付けピッチが根元側のもの程、密にしてある。これによ
り手元側のもの程、その可撓性をより小さく、腰を強く
してある。また、同じ目的で膨らみ防止用繊維３４の太
さを手元側のもの程、太くしてもよいものである。

【００２８】図１３の（Ａ）は可撓性チューブ５１の外
周に高分子圧電材料５２を周上に３つに別けて貼り付け
たものであり、（Ｂ）は、可撓性チューブ５１の壁内に
液晶５３を３つに別けて埋め込んだものである。このよ
うなチューブ５１を複数軸方向へ連結する。さらに、各
高分子圧電材料５２と液晶５３には、個別的に電圧を印
加できるように図示しない電極を設ける。高分子圧電材
料５２と液晶５３は電圧の印加に応じて可逆的に伸縮す
る。そこで、いずれかの選択した高分子圧電材料５２ま
たは液晶５３に電圧を印加すると、可撓性チューブ５１
を湾曲することができる。このような可撓性チューブ５
１を連結してアームを構成するものである。もちろん、
手元側のもの程、その湾曲駆動力を高めるように設定す
る。

【００２９】また、前述した節間を連結する関節に以下
のようなアクチュエータを設けてもよい。つまり、ボー
ル継手、ボール継手のボール表面に対向して設けた３つ
の圧電アクチュエータ、各圧電アクチュエータに独立に
電圧を印加する手段である。前記各挿入部は関節を中心
として複数に屈曲する場合に限らず、部分的または全体
的に湾曲する場合を含むものである。つまり、湾屈曲す
るものであればよいものである。また、この種の内視鏡
としては、前述したようなものに限定されるものではな
い。例えば高分子圧電材料や液晶ポリマによって可撓管
を構成し、通電などによって湾屈曲駆動するようにして
もよい。この場合、各関節アームが根元（基端）側ほど
その厚さを厚くする等、可撓性を順次変え、同時に根元
（基端）側のものほど通電量を多くするとよい。また、
根元（基端）側のものほど圧電定数の大きい高分子圧電
材料を使用してもよいものである。

【００３０】ところで、前述した各種の内視鏡は、図１
４で示すような長尺な挿入部６１を構成してなる子内視
鏡６２として利用できる。もちろん、この子内視鏡６２
の場合も、一般的な内視鏡と同様に照明系や観察系等が
組み込まれる。そして、この子内視鏡６２の長尺な挿入
部６１は、親内視鏡６３の挿通用チャンネル６４に挿通
されるようになっている。親内視鏡６３の先端には、照
明窓６５と観察窓６７とが付設されている。そして、配
管６６の管路の途中まで予め導入した親内視鏡６３の挿
通用チャンネル６４を通じて子内視鏡６２の挿入部６１
を通じてその管路内に導入し、複雑な管路の屈曲状態に
応じてその挿入部６１を湾曲させながら、より奥の管路
部分まで導入し、その奥の管路内の検査等を行うことが
できる。なお、この場合、その子内視鏡６２の挿入部６
１の太さｄは、例えば１ｍｍであり、産業用配管６６の
主管路の内径Ｄは、例えば１０ｍｍである。子内視鏡６
２の挿入部６１の長さＬは、例えば５００ｍｍである。

【００３１】図１５は長尺で細径の医療用内視鏡の挿入
部７１に適用した例を示す。すなわち、挿入部７１を多
関節として各部分相互を回動できるようにして多自由度
管状マニピュレータを構成したものである。したがっ
て、図１５で示すように、挿入部７１を経口的に食道、
胃、十二指腸７２などを通じて胆嚢７３内まで挿入され
る。つまり、複雑で長尺な生体管路にわたり挿入して処
置を行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
の根元側に位置する部分程、挿入部の自重及び負荷モー
メントの増大により支える負荷が増えるが、その挿入部
の根元側に位置する部分の湾曲駆動力を大きくしたか
ら、術者の操作に対応して正確な湾曲動作を逐行でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る内視鏡の挿入部の
概略的な説明図。

【図２】同じくその内視鏡の挿入部の変形例を概略的に
示す説明図。

【図３】同じくその挿入部における可撓管に配設される
駆動用ワイヤの状態を示す説明図。

【図４】各駆動用ワイヤに通電する駆動制御回路を概略
的に示す説明図。

【図５】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図６】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図７】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図８】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図９】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１０】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１１】内視鏡の挿入部の変形例を概略的に示す説明
図。

【図１２】本発明の内視鏡の使用例の説明図。

【図１３】本発明の内視鏡の他の使用例の説明図。

【符号の説明】 １…挿入部、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，…可撓管
（節）、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｃ，３ｄ…駆動用ワイ
ヤ、６…制御用ＩＣ、７…電源ライン。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図５】

【図６】

【図１０】

【図４】

【図１１】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１２】

【図１３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 達也 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 植田 康弘 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 安達 英之 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 藤尾 浩司 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 崎山 勝則 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 巽 康一 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 林 正明 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立に湾曲制御可能な複数の節を連結し
   た挿入部を有し、各節ごとに、独立した湾曲動作を行わ
   せる湾曲駆動手段を設けた内視鏡において、前記挿入部
   の先端より根元側の節に設ける湾曲駆動手段のもの程、
   その湾曲駆動手段の発生駆動力を大きく設定したことを
   特徴とする内視鏡。