JPH0795996B2

JPH0795996B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JPH0795996B2
Application number: JP62195902A
Authority: JP
Inventors: 明鈴木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPS6437927A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、挿入部に湾曲駆動手段を設けた内視鏡に関す
る。

［従来の技術］近年、体腔内に細長な挿入部を挿入することにより、体
腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処理具チャンネル
内に挿通した処置具を用いて各種治療処置のできる内視
鏡が広く用いられている。

ところで、前記内視鏡には、挿入部に先端側に湾曲可能
な湾曲部を設け、この湾曲部を湾曲操作できるようにし
たものがある。前記湾曲部を操作する手段としては、操
作部に湾曲操作ノブを設け、この湾曲操作ノブを回動操
作するものの他に、湾曲部近傍にモータ等の駆動手段を
設けるものがある。

例えば、特開昭61−106126号公報には、挿入部の湾曲部
近傍に、駆動手段として振動波モータを設け、小型で構
造の簡略化された内視鏡が示されている。このように、
湾曲部近傍に駆動手段を設けることには、湾曲操作の応
答性が良くなり、最小限の操作で検査ができ、患者の苦
痛を軽減できる等の利点がある。

一方、湾曲部は、使用上頻繁に湾曲されるために、挿入
部の他の部分に比べて内蔵物にダメージを与え易い。そ
こで、湾曲部内では、内蔵物に保護チューブを被覆し
て、ダメージを防止することが行なわれている。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、湾曲部内に設けられた内蔵物の保護チューブ
は、湾曲時でも保護チューブ端面が最後端の関節駒の連
結片より操作部側にくるように長さが設定されている。

また、患者の苦痛軽減のため挿入部外径を極力細くする
ように、挿入部内の内蔵物は、極力詰込まれている。

また、振動波モータの駆動部は、駆動力伝達部よりも外
径が大きく、より大きなスペースを必要とする。

従って、前記保護チューブで被覆された部分のように、
挿入部内の内蔵物の占有面積が最大である位置に、駆動
部を配置すると、駆動部の断面積と駆動力伝達部の断面
積の差だけ挿入部の外径を大きくしなければならず、患
者の苦痛を大きくしてしまう。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入
部に湾曲駆動手段を設けても、挿入部の、挿入部の外径
が大きくなることを防止できるようにした内視鏡を提供
することを目的としている。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による内視鏡は、操作部に連設された挿入部に、
湾曲可能な湾曲部が設けられ、前記挿入部内に、前記湾
曲部を湾曲させる湾曲駆動手段が設けられていると共
に、前記挿入部内に、前記湾曲部近傍にて操作部側が小
径になるように外径が変化する内蔵物が収納されたもの
において、前記湾曲駆動手段を、前記内蔵物の外径が変
化する位置よりも操作部側に配置したものである。

本発明では、内蔵物の太径部と湾曲駆動手段とが、挿入
部軸方向の任意の断面で重なって存在しないので、挿入
部の最大内蔵物面積は、内蔵物の太径部と湾曲駆動手段
とが重なる場合に比べて小さくなる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第７図は本発明の一実施例に係り、第１図
は湾曲部近傍を示す説明図、第２図は内視鏡の側面図、
第３図はワイヤ駆動部の縦断面図、第４図は第３図のＡ
−Ａ線断面図、第５図はワイヤ駆動部の駆動制御回路を
示す回路図、第６図はワイヤ駆動部に用いられる振動波
モータの駆動原理を示す説明図、第７図は振動波モータ
における進行振動波と定在振動波の発生を示す説明図で
ある。

第２図に示すように、内視鏡10は、細長で可撓性の挿入
部11を備え、この挿入部11の基端部に操作部12が連設さ
れている。前記操作部12からは、可撓性のユニバーサル
コード13が延設され、このユニバーサルコード13の先端
にコネクタ14が設けられている。前記挿入部11は、先端
側から先端部15、湾曲部16、可撓管部17とで構成されて
いる。また、前記操作部12には、後端部に接眼部18が連
設され、また、側部に、送気送水スイッチ19、吸引スイ
ッチ20、湾曲操作スイッチ21（DOWN）,22（UP）,23（LE
FT）,24（RIGHT）、アングルロック／フリーを切換える
切換スイッチ25が設けられている。

前記先端部15には、図示しない対物レンズ系と、配光レ
ンズが設けられている。前記配光レンズの後端側には、
図示しないライトガイドが連設されている。このライト
ガイドは、前記挿入部11及びユニバーサルコード13内に
挿通されて、前記コネクタ14に接続されている。そし
て、このコネクタ14を図示しない光源装置に接続するこ
により、この光源装置からの照明光が前記ライトガイド
の入射端に入射されるようになっている。この照明光
は、前記ライトガイドによって先端部15に導かれ、この
ライトガイドの先端から出射され、配光レンズを通っ
て、被写体に照射されるようになっている。また、前記
対物レンズ系の結像位置には、イメージガイド74の先端
面が配置されている。このイメージガイド74は、第１図
に示すように、前記挿入部11内に挿通されて、前記接眼
部18側まで延設されている。そして、前記対物レンズ系
によって前記イメージガイド74の先端面に結像された被
写体像は、このイメージガイド74によって接眼部18側に
伝達され、この接眼部18から観察されるようになってい
る。

前記湾曲部16は、第１図に示すように、短い円筒状の多
数の管状体からなる関節駒26を矢印ａで示す上下方向
と、矢印ｂで示す左右方向とに回動できるように連結さ
れて構成されている。つまり、各関節駒26の両端面から
は、各々一対の連結片27が周方向に180度ずれ、かつ両
端面において各一対の連結片27が周方向に90度ずれて突
設されていて、隣り合う関節駒26の各一対の連結片27が
それぞれ支軸28によって枢着されている。なお、湾曲部
16の最先端と最後端の関節駒26a,26bは一方の端面にだ
け連結片27が突設されている。したがって、このように
関節駒26が連結された湾曲部16は、上述したように矢印
ａで示す上下方向と、この上下方向に直交する矢印ｂで
示す左右方向とに屈曲自在となっている。

最先端の関節駒26aの内周面には、湾曲部16の湾曲方向
と対応する周方向に90度ずれた４個所に各々円筒状のワ
イヤ固定部29が設けられている。ワイヤ固定部29の各々
の貫通穴29aには、湾曲ワイヤ30の一端が挿入され、は
んだ付け等により強固に固着されている。４本の湾曲ワ
イヤ30の他端は関節駒26bの内周面に90度づつずれて設
けられた湾曲駆動手段としての４つのワイヤ駆動部31a,
31b,31c,31d内に引き通されている（31bのみ不図示）。
そして、湾曲ワイヤ30とワイヤ駆動部31（31a,31b,31c,
31dを代表する）。とで関節駒26を湾曲駆動するように
なっている。

挿入部11内には、前記イメージガイド74が収納されてお
り、湾曲部16内のイメージガイド74にはイメージガイド
74のダメージを防止するために保護チューブ75が被覆さ
れている。この保護チューブ75の全長は任意の湾曲状態
で保護チューブ75の後端が最後端の関節駒26bの連結片2
7より操作部12側にあるように設定している。また、４
つのワイヤ駆動部31は、任意の湾曲状態で保護チューブ
75の後端と軸方向に距離を確保して配置している。すな
わち、前記ワイヤ駆動部31は、イメージガイド74及び保
護チューブ75の外径が小さくなる位置よりも、操作部12
側に配置されている。

尚、図示はしないが、前記挿入部11内には、前記イメー
ジガイドの他に、ライトガイド、送気送水チャンネルチ
ューブが挿通され、これらの内蔵物も、必要に応じて、
前記湾曲部16内において、保護チューブによって被覆さ
れている。

第３図に示すように、ワイヤ駆動部31aの外装部32は円
筒状のパイプ部材で構成され、その内周面には周方向に
略90度づつ離れて、軸方向全長にわたって４個の固定部
材33が設けられている。この固定部材33は、弾性振動体
からなる嵌合部材34を４方向から支持固定している。嵌
合部材34は、外装部32の軸方向長さと略同一長さを有
し、その周方向断面は略コの字状をなす。つまり、軸方
向に嵌合溝34aが設けられている。嵌合部材34の２本の
腕34bは内側つまり、お互いの方向に若干傾けられてい
て、湾曲ワイヤ30に例えばはんだ付けにて連結された連
結棒73を両側からはさみ込むようになっており、嵌合溝
34aの内径は自然状態では連結棒73の外径よりわずかに
小さく嵌合状態では嵌合溝34aの内周面と連結棒73が密
に接し固定されている。嵌合部材34の外周に設けられた
２つの対向した平面にはそれぞれ、軸方向に多数の電歪
素子35a,35bが後述する定在振動波を発生させるのに最
も適した間隔で交互に接着されている。電歪素子35a,35
bは、それぞれ電線36aと37aに接続されている。また、
嵌合部材34には、電線38aが接続されている。その他の
ワイヤ駆動部31b,31c,31dも同様な構成をしているので
説明は省略する。

各ワイヤ駆動部31を制御する制御手段としての制御回路
を第５図を参照して説明する。湾曲操作スイッチ21ない
し24に対応して設けられたスイッチ制御回路39ないし42
は、それぞれスイッチのON/OFFに連動して、ハイレベル
（Ｈ）／ローレベル（Ｌ）の電圧を出力する。各スイッ
チ制御回路39ないし42の各出力端は、スイッチボックス
43ないし46の制御入力端に接続されると共にOR回路47の
入力端に接続されている。

切換スイッチ25に対応して設けられたスイッチ制御回路
48は、アングルフリー操作によりＨレベルを、アングル
ロック操作によりＬレベルを出力するようになってお
り、その出力端はOR回路47の入力端に入力するようにな
っている。OR回路47の出力端はスイッチボックス49の制
御入力端に接続される。

駆動用電源50は、Ｖ＝Vosinωｔという電圧を供給し、
その一端は前記電線38aないし38dに接続され、他端は90
度移相器51の入力端に接続されると共にスイッチボック
ス43ないし46の各入力端に接続される。スイッチボック
ス43,46,44,45の出力端はそれぞれ前記電線36c,36d,36
a,36bに接続される。90度移相器51は、入力電圧の位相
を90度進ませるものであり、その出力端はスイッチボッ
クス49の入力端に接続される。スイッチボックス49の出
力端は上記電線37aないし37dに接続される。スイッチボ
ックス43ないし46及び49は、その制御入力端の電圧がＨ
レベルのときは入力端と出力端を導通し、Ｌレベルのと
きは切離すようになっている。

ここで、上記ワイヤ駆動部の嵌合部材34、湾曲ワイヤ30
に接続された連結棒73、電歪素子35a,35bが構成する振
動波モータ（圧電モータ、超音波モータ等とも称す
る。）の動作原理を前記ワイヤ駆動部31aを例にあげて
説明する。

第６図において、73は力Ｆで加圧されている移動体とし
ての連結棒、34は電気−機械エネルギ変換手段としての
電歪素子（例えばPZT等）により弾性振動を行う固定体
としての嵌合部材を模式的に示した図であり、Ｘ軸を固
定体34の表面上の方向、Ｚ軸をその法線方向とする。電
歪素子により固定体34の表面に屈曲振動を与えると、進
行振動波が発生し、固定体34の表面上を伝搬していく。
この進行振動波は縦波と横波を伴った表面波で、その質
点の運動は楕円軌道を描く。質点Ａに着目すると、縦深
動ｕ、横振幅ｗの楕円運動を行っており、表面波の進行
方向をＸ軸方向とすると、楕円運動は時計方向の向きで
ある。この表面波は一波長毎に頂点A,A′……を有し、
その頂点速度はＸ成分のみであって、ν＝２πfu（ｆは
振動数）である。そこで、移動体73の表面を固定体34の
表面に摩擦接触させると、移動体73の表面は頂点A,A′
……のみに接触するから、移動体73は摩擦力により矢印
Ｎの方向に駆動される。

移動体73の速度は振動数ｆに比例する。また、加圧接触
による摩擦駆動のために、縦振動ｕばかりでなく、横振
動ｗにも依存する。即ち、移動体73の速度は楕円運動の
大きさに比例する。したがって、移動体73の速度は電歪
素子に加える電圧に比例する。

第７図は進行振動波と定在振動波の発生を説明する図で
ある。電歪素子35a,35bは単独で動作すると、固定体34
が共振するような状態、即ち、定在振動波が存在するよ
うな位置に配置され、且つ電歪素子35aによる定在振動
波長と電歪素子35bによる定在振動波長とが等しくな
り、90度位相がずれる（４分の１波長だけ物理的位置が
ずれる）ように配置される。駆動用電源50はＶ＝Vosin
ωｔという電圧を供給する。電歪素子35aにはライン36a
により駆動用電源50から直接、電圧Vosinωｔが印加さ
れ、電歪素子35bには90度移相器51を経てライン37aによ
り電圧Vosin（ωｔ±π/2）が印加される。電圧Vosin
（ωｔ±π/2）の±は移動体73を動かす方向によって切
り換えられる。第７図の（イ）〜（ヘ）は電圧Vosin
（ωｔ＋π/2）が印加されている場合の振動波の状態を
示す。（イ）は電歪素子35aのみにより定在振動波を発
生させている状態、（ロ）は電歪素子35bのみにより90
度位相進みのある定在振動波を発生させている状態、を
それぞれ示す。（ハ）〜（ニ）は二つの電歪素子35a,35
bを同時に動作させて、進行振動波を発生させている状
態を示す。（ハ）は時刻ｔ＝０＋2nπ／ω、（ニ）は時
刻ｔ＝π/2ω＋2nπ／ω、（ホ）は時刻ｔ＝π／ω＋2n
π／ω、（ヘ）は３π/2ω＋2nπ／ω、の進行振動波の
位相をそれぞれ示す。進行振動波は第７図の左方向に進
むが、固定体34の摩擦接触面の任意の質点は時計方向の
楕円運動を行う。したがって、移動体73は右方向に移動
する。

（イ）、（ロ）の定在振動波の発生状態において、固定
体34の摩擦接触面上の節以外の質点では横振動、即ち、
第７図で上下運動だけである。したがって、移動体73と
固定体34との摩擦接触は、静止摩擦状態ではなく、動摩
擦状態であり、摩擦係数が小さくなり、接触面積も小さ
くなる。そのため、移動体73は外力により容易に動かす
ことができる。

次に、本実施例の作用について説明する。まず切換スイ
ッチ25をアングルロック操作した場合について湾曲部を
UP操作する場合を例にあげて説明する。湾曲操作スイッ
チ22（UP）をONすると、スイッチ制御回路40はＨレベル
を出力するので、スイッチボックス44,49の各入出力端
が導通する。その結果電線36aにはＶ＝Vosinωｔという
電圧が、電線37aないし37dにはＶ＝Vosin（ωｔ＋π/
2）という電圧が供給される。このとき電線36bないし36
dには電圧が供給されない。よって、ワイヤ駆動部31bな
いし31dの弾性振動子からなく嵌合部材34には定在振動
波が発生し、外力に対して容易に移動可能な状態とな
る。一方、ワイヤ駆動部31aの嵌合部材34には、連結棒7
3に接続されたワイヤ30を引張る方向の進行振動数が発
生する。従って、UP方向のワイヤ30が引かれることによ
り湾曲部16はUP方向にスムーズに湾曲する。そして、湾
曲操作スイッチ22をOFFにすると、各ワイヤ駆動部31の
嵌合部材には電圧が加わらなくなるので、その湾曲状態
で停止し、外力が湾曲部に加わっても容易に動かない。
また、同様に、湾曲操作スイッチ21,23,24をONすればDO
WN,LEFT,RIGHT方向にそれぞれ湾曲するが説明は省略す
る。

切換スイッチ25をアングルフリー操作した場合には、ス
イッチ制御回路48はＨレベル信号を出力するので、スイ
ッチボックス49の入出力端は導通状態となる。従って、
各ワイヤ駆動部31の嵌合部材34には、Ｖ＝Vosin（ωｔ
＋π/2）なる電圧が常にかかっているので、定在振動波
が常に発生している。この状態で例えば湾曲操作スイッ
チ22をONすると、上述のアングルロック操作のときと同
様にUP方向に湾曲する。

尚、湾曲したときには、イメージガイド74の保護チュー
ブ75は、先端側に引き込まれるがその後端面は最後端の
関節駒26bの連結片27より先端側に移動することはな
い。また、湾曲部16,可撓管部17を任意の形状にしたと
き、イメージガイド74の保護チューブ75の軸方向の移動
により保護チューブ75とワイヤ駆動部31が干渉すること
はない。

このように、本実施例では、湾曲部16の後端側に、振動
波モータからなるワイヤ駆動部31を設け、このワイヤ駆
動部31によって、湾曲部16を湾曲駆動している。また、
挿入部11内には、イメージカイド74等が収納されてお
り、前記湾曲部16内のイメージガイド74にはイメージガ
イド74のダメージを防止するために保護チューブ75か被
覆されている。そのため、前記イメージガイド74（及び
保護チューブ75）の外径が、湾曲部16内において太くな
っている。

本実施例では、前記ワイヤ駆動部31を、任意の湾曲状態
で保護チューブ75の後端と軸方向に距離を確保して配置
している。すなわち、前記ワイヤ駆動部31は、イメージ
ガイド74及び保護チューブ75の外径が小さくなる位置よ
りも、操作部12側に配置されている。

従って、保護チューブ75によって被覆されたイメージガ
イド74の太径部とワイヤ駆動部31とが、挿入部11の軸方
向の任意の断面において、重なって存在しないので、挿
入部11の最大内蔵物面積は、前記ワイヤ駆動部31を、湾
曲部16後端部に前記保護チューブ75と重なるように設け
た場合に比べて小さくなり、挿入部11の外径を細くでき
る。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、湾曲
部16内において、挿入部11の内蔵物を保護する保護チュ
ーブは、イメージガイド74やライトガイド等を個々に被
覆したものに限らず、全ての内蔵物をまとめて被覆した
ものであっても良い。

また、取付スイッチ25は、上記実施例では、上・下・左
・右のワイヤ駆動部を同時にロックするようにしている
が、上・下用と左・右用を別々のスイッチとしても良
い。

また、ワイヤ駆動部を先端構成部側と手許操作部側両方
に設け、湾曲ワイヤを互いに引張るようにして湾曲させ
るようにすれば、素早い湾曲が可能である。また、電歪
素子を嵌合部材（固定体）に設ける替わりに連結棒（移
動体）側に設けてもよい。電歪素子の替わりに磁歪素子
でもよい。さらに、上記実施例の湾曲部を内視鏡挿入部
の適宜箇所に適宜数設けてそれぞれ別々に操作するよう
にすれば複雑な湾曲が可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、湾曲駆動手段を、
挿入部の内蔵物の外径が操作部側が小径になるように変
化する位置よりも操作部側に配置したので、挿入部に湾
曲駆動手段を設けても、挿入部の外径が大きくなること
を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例に係り、第１図
は湾曲部近傍を示す説明図、第２図は内視鏡の側面図、
第３図はワイヤ駆動部の縦断面図、第４図は第３図のＡ
−Ａ線断面図、第５図はワイヤ駆動部の駆動制御回路を
示す回路図、第６図はワイヤ駆動部に用いられる振動波
モータの駆動原理を示す説明図、第７図は振動波モータ
における進行振動波と定在振動波の発生を示す説明図で
ある。 10…内視鏡、11…挿入部 12…操作部、16…湾曲部 26…関節駒、30…湾曲ワイヤ 31（31a,31b,31c,31D）…ワイヤ駆動部 74…イメージガイド 75…保護チューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作部に連設された挿入部に、湾曲可能な
湾曲部が設けられ、前記挿入部内に、前記湾曲部を湾曲
させる湾曲駆動手段が設けらていると共に、前記挿入部
内に、前記湾曲部近傍にて操作部側が小径になるように
外径が変化する内蔵物が収納された内視鏡において、前
記湾曲駆動手段は、前記内蔵物の外径が変化する位置よ
りも操作部側に配置されていることを特徴とする内視
鏡。