JPH067286A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査時間を短縮させることができ、腸管のぜ
ん動に対しても無理な力が生じるのを阻止できる内視鏡
装置を提供する。 【構成】 スコープは、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２
ａ、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の関節部に
端部に超音波モータを設け、各セグメントの外周に複数
の圧力センサを設け、各圧力センサによって検出された
圧力から各セグメントに働く力の大きさを算出し、各セ
グメントに働く力の大きさが一定値を越えた際、この力
を緩和する方向にスコープを屈曲制御する。

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
合金材に電流を通すとともに、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、腸管のぜん動に対する処置が無く、
腸壁等に対して無理な力が働き、腸管に傷を付ける等の
危険性が高いという問題がある。

【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、
腸管のぜん動に対しても無理な力が生じるのを阻止でき
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、各セグメントの外周に複数の圧力センサを設
け、各圧力センサによって検出された圧力から各セグメ
ントに働く力の大きさを算出する手段と、各セグメント
に働く力の大きさが一定値を越えた際、この力を緩和す
る方向にスコープを屈曲制御する手段とを備えたことを
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では、スコープを腸管の
屈曲部まで挿入した後、その屈曲部に対応するセグメン
ト連結部に設けた超音波モータを駆動させることによ
り、腸管の屈曲形状に合せてスコープを屈曲させること
ができる。この際、斜め接面である、セグメント連結部
において超音波モータを駆動させると、スコープに屈曲
が生じ、他方、直角な接面である、セグメント連結部に
おいて超音波モータを駆動させると、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。又、腸管のぜん動等による異常な力
は、圧力センサによって感知され、力の働く方向にスコ
ープが屈曲し、腸管に対して異常な力が働くのを阻止で
きるようになっている。

【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遠隔操作するだけ
で、後段のセグメントについては屈曲操作をする必要が
ない。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を自動的に屈曲さ
せることができるので、スコープの屈曲を遠隔操作する
必要がない。

【０００９】

【実施例】以下、図面を使用してこの発明の内視鏡の一
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２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】図２はスコープ２の導中部を構成するセグ
メントを示す図である。

【００１３】スコープ２の導中部は、プラスチック製の
円筒状セグメント２ａ、２ｂを複数連結してなる、外骨
格によって構成され、各セグメント２ａ、２ｂの外周部
の適所には、図を省略したが、腸管等に働く、スコープ
の圧接力を知るために用いる、圧力センサ等が設けられ
ている。尚、スコープ２の導中部は、外骨格が患者体内
に直に接触しないよう、外骨格の外形にフィットする、
ゴム筒によって被覆されている。

【００１４】これらセグメント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。そ
して、各セグメント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。

【００１５】図４は、一組のセグメント２ａ、２ｂの組
立構造を示した部分断面図である。各セグメント接合端
部は、一方にリング状の鍔部を先端に有する小円筒部２
ｃ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８として機能する。超音波モータのロータ９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１０の弾性力によりステータ８にロータ９が圧接さ
れ、このロータ９は、ステータ８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９と
一緒に回転を行う。

【００１６】各セグメント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】各セグメント２ａ、２ｂの関節部に設けら
れた超音波モータ１５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。各ステータ８
の表面に進行波が生じるよう、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により形成された外骨格に埋設され、各セグ
メント接合部では、ステータ８の裏側面に設けたリング
電極１１と、ロータ側の円周溝２ｄの内壁面に設けたブ
ラシ電極１２との接触によって導通させている。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１３の検出部１３ａが
設けられ、ロータ側には、その検出部１３ａに対向する
位置にエンコーダ１３の被検出部１３ｂが設けられてい
る。又、駆動する超音波モータ１５やエンコーダ１３を
選択する、セグメントＳＷ１６ａと、圧力センサ１７の
出力信号の受信を選択する、圧力センサＳＷ１６ｂとに
より構成されたスイッチ回路１６は、各セグメント２
ａ、２ｂごとにその内壁面に配置されている。

【００１８】かかる超音波モータが駆動し、関節部が斜
め接面である、ロータ側のセグメント２ａがロータ９と
一緒に回転すると、図３に示すように、スコープ２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となる。
他方、関節部が直角な接面である、ロータ側のセグメン
ト２ｂがロータ９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２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６ａ、６
ｂが設けられており、一方のジョイスティック６ａ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６ｂはスコー
プ２の前進・後退を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２１によりアニメーショ
ン化されたスコープ２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６ａ、６ｂ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１５が回転し、スコープ
２が屈曲すると、エンコーダ１３から出力される信号を
受けて、実際に屈曲した角度情報が角度検出回路２５に
よって検出され、角度演算プロセッサ２２にフィードバ
ックされる。そして、角度演算プロセッサ２２では、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。この際、超音波モータ駆動回路２４には、
スコープ２の屈曲角度とジョイスティック６ａ、６ｂ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１５に駆動信号が送出
され、再度同じシーケンスを繰り返し、指示した角度ま
で超音波モータ１５を回転させる。又、角度演算プロセ
ッサ２２では、スコープ２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
フトする制御データが求められ、この制御信号が順次、
超音波モータ駆動回路２４に送出される。

【００２６】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２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。

【００２７】又、腸管等にスコープ２を挿入する際、管
腔がスコープ２を押すと、スコープ２の各セグメントに
取り付けられた圧力センサ１７から圧力検出回路２５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２を屈曲するように、角度演算
プロセッサ２２に制御信号を送る。この制御信号を受け
た、角度演算プロセッサ２２では、圧力を回避する方向
へスコープ２を屈曲するように超音波モータ駆動回路２
４に駆動信号を送出する。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】セグメントＳＷ（スイッチ）１６ａは、各
セグメントの超音波モータ１５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１７の圧力
センサＳＷ１６ｂ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１５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８の表面に進行波が発生してロータ９が回転
し、エンコーダ１３及び圧力センサ１７の電源がオンに
なる。

【００３１】圧力センサＳＷ１６ｂは、セグメントごと
に、その外周部の４箇所に取り付けられた４つの圧力セ
ンサ１７の内から１つを選択する。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１７の１
つに対応した電圧を受けると、コンパレータ３１、ＥＸ
ＯＲ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１７から出力信号
が受信できるようになっている。

【００３２】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３１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。

【００３３】次に腸管からスコープに働く力を検出する
方法について説明する。

【００３４】図８乃至図１０は圧力センサ１７を用いた
圧力検出装置の第１実施例を示す図である。

【００３５】図９に示すように各セグメント２ａ、２ｂ
の側面は４つの気室４０に分割され、気室４０の中心部
に圧力センサ１７が設けられている。

【００３６】図１０に示すように各セグメント２ａ、２
ｂの側壁には、外部との接触により、変形するバネ４１
が中心軸を取り囲むように４本設けられている。各バネ
４１の一端は固定されており、他端は屈曲して圧力セン
サ１７と接する構造になっている。これらバネ４１は変
形可能な防水用カバー４２で被覆されている。腸管が動
き、管路の形状が変形し、腸壁がスコープ２を圧接する
と、道中管の側壁に圧力がかかり、バネ４１が変形し、
圧力センサ１７を圧接し、側壁に働く圧力とその方向は
圧力検出回路２６によって検知できるようになってい
る。

【００３７】図１１は圧力センサ１７を用いた圧力検出
装置の第２実施例を示す図である。各セグメント２ａ、
２ｂの側壁には、第１実施例と同様なバネ４３が実装さ
れ、かかるバネ４３の中央には突起４４が設けられてお
り、この突起４４を介して圧力センサ１７が圧接される
ように設けらている。以後の動作は第１実施例と同様で
ある。

【００３８】圧力検出回路２６では、１セグメントに対
して４つの圧力センサに働く圧力のうち、しきい値以上
の圧力を換算し、そのセグメントに働く力の合力を求め
る。そして、角度演算プロセッサ２２では、合力の働く
方向に変形して合力の大きさが減少するような方向に屈
曲するように圧力を受けているセグメント及びこれに隣
接する両側のセグメントの超音波モータ１５の回転を制
御する信号を超音波モータ駆動回路２４に送出するとと
もに、各セグメントに働く圧力がしきい値以下になった
際、その超音波モータ１５の回転を停止するように制御
信号を超音波モータ駆動回路２４に送出する。

【００３９】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。

【００４０】先ず、患者の肛門にスコープ２の先端を挿
入した後、ジョイスティック６ａ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２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で観察して管腔の方向を判断し、患者体内でのス
コープ２の屈曲形状を大腸の消化管の形状になるよう、
ジョイスティック６ｂを用い、スコープ先端の数個のセ
グメント２ａ、２ｂを屈曲させてアングル操作を行う。
そして、スコープ２の１セグメントの前進移動に伴って
各屈曲角度は、後段のセグメントの屈曲角度にシフトさ
れる。尚、ぜん動等による、腸管の動きによりスコープ
２が圧迫されたり、移動する場合は腸管の動きによって
生じた力を回避する方向にスコープ２の関節を屈曲させ
る変形を繰り返す。かかる操作を繰り返すことによって
スコープ２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６ａ、６ｂを用い、スコープ
２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２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。

【００４１】尚、抜去時における内視鏡装置の制御方法
としては、先端側のセグメント２ａ、２ｂを除いて、各
セグメントの超音波モータ１５が完全にフリーの状態に
なるようにしても良い。これにより、スコープ２の道中
管部に圧力が働いた場合、超音波モータ１５に駆動パル
スを送らずに圧力を回避する方向にロータ９を回転させ
ることができる。この場合でもエンコーダ１３は機能さ
せ、超音波モータ１５の回転角度は常にモニタする。

【００４２】

【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が
なくなる。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。

【００４３】更に、腸管のぜん動等による異常な力は、
圧力センサによって感知され、力の働く方向にスコープ
が屈曲しするので、腸壁等に対して無理な力が働くこと
により、腸管に傷を付けるような事故を阻止できる。
又、スコープが消化管の形状に沿って走行するので、ス
コープ挿入の際に患者に与える苦痛が軽減され、検査時
間が短縮される。

【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】スコープの構造の主要部を示す図である。

【図３】同実施例の可撓管の屈曲状態を示す図である。

【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。

【図８】センサ等を取り付けた第１実施例のセグメント
の外観を示す図である。

【図９】同実施例のセグメント外周部を示す横断面図で
ある。

【図１０】同実施例のセグメント外周部を示す縦断面図
である。

【図１１】第２実施例のセグメント外周部を示す縦断面
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、６ａ、６ｂ ジョイスティック ８ ステータ ９ ロータ １０ Ｏリング １１ リング電極 １２ ブラシ電極 １３ エンコーダ １４ リード線 １６ａ セグメントＳＷ １６ｂ 圧力センサＳＷ 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、各セグメントの外周に複数の圧力センサを設け、各
   圧力センサによって検出された圧力から各セグメントに
   働く力の大きさを算出する手段と、各セグメントに働く
   力の大きさが一定値を越えた際、この力を緩和する方向
   にスコープを屈曲制御する手段とを備えたことを特徴と
   する内視鏡装置。
2. 【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。