(57)【要約】【課題】  軸状部材を単に前進方向または後退方向に送り移動するだけでなく、軸状部材の姿勢を変更することができる軸状部材の送り移動装置及びその方法を提供すること。【解決手段】  軸状部材１の送り移動装置１００は、第１自転軸１１を有する第１ホイール１０と、第２自転軸２１を有する第２ホイール２０と、第１自転軸を正方向または逆方向に駆動する第１回転駆動部６１〜６３と、第２自転軸を正方向または逆方向に駆動する第２回転駆動部７１〜７３と、を有する。送り移動される軸状部材１を挟んで、第１，第２ホイール１０，２０が軸状部材１の両側に配置される。第１，第２ホイール１０，２０の各々は、軸状部材１と接触する位置を含む回転軌跡上に転接面を有する複数の従動ローラー３０（３０Ａ，３０Ｂ）を有する。複数の従動ローラー３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、その従動回転により、軸状部材１の軸方向以外の方向に送り移動させる外力を軸状部材１に付与する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１自転軸を有する第１ホイールと、
第２自転軸を有する第２ホイールと、
前記第１自転軸を正方向または逆方向に駆動する第１回転駆動部と、
前記第２自転軸を正方向または逆方向に駆動する第２回転駆動部と、
を有し、
送り移動される軸状部材を挟んで、前記第１ホイール及び前記第２ホイールが前記軸状部材の両側に配置され、
前記第１ホイール及び前記第２ホイールの各々は、前記軸状部材と接触する位置を含む回転軌跡上に転接面を有する複数の従動ローラーを有し、
前記複数の従動ローラーは、その従動回転により、前記軸状部材の軸方向以外の方向に送り移動させる外力を前記軸状部材に付与することを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記外力は、前記軸状部材の軸線回りに前記軸状部材を回転させる力であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記複数の従動ローラーの各々の従動軸は、前記第１自転軸及び前記第２自転軸の対応する一方と非平行であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記軸状部材の軸方向から見た側面視で、前記軸状部材の横断面中心を通り、かつ、前記第１自転軸及び前記第２自転軸と平行な中心線に対して、前記第１ホイールの前記複数の従動ローラーと、前記第２ホイールの前記複数の従動ローラーとは、線対称であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記従動軸が前記第１自転軸及び前記第２自転軸の対応する一方に対して傾斜する傾斜角は、４５°であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記軸状部材は、内視鏡またはカテーテルを含む医療器具であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記軸状部材は、工業用内視鏡を含む非医療器具であることを特徴とする軸状部材の送り移動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の軸状部材の送り移動装置を用いて、前記軸状部材を送り移動する方法であって、
前記軸状部材を、前進または後退移動する工程と、
前記軸状部材を、前記軸状部材の軸線回りに回転させる工程と、
を有することを特徴とする軸状部材の送り移動方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記軸状部材を、前進または後退移動させながら、前記軸線回りに回転させる工程を有することを特徴とする軸状部材の送り移動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡、カテーテル、工業用内視鏡、光ファイバー、ケーブル、線材等の軸状部材を、例えば体内や管内等に送り移動するのに好適な軸状部材の送り移動装置及びその方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば内視鏡を例に挙げれば、人体の例えば大腸に内視鏡の挿入部を挿入することが医師により行われている。特許文献１には、体内に挿入される長い軸状の挿入部を巻き取るドラムが開示されている。しかし、このドラムは長い挿入部を巻き取るためのものであって、駆動力によって挿入部を送り出したり引き戻したりするものではない。
【０００３】
一般に、線材の送り機構として、線材を挟む一対のローラーにより線材を送り出す機構（特許文献２）や、ボビンにまかれた線材を繰り出す機構（特許文献３）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０８９１３１号公報
【特許文献２】特開２０１５―１３０７７２号公報
【特許文献３】特開２０１７−２２６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば内視鏡を例に挙げれば、内視鏡が挿入される大腸は屈曲している。特にＳ字状に屈曲する挿入経路に内視鏡を通過させるには、軸保持短縮法と称される手法が用いられている。
【０００６】
しかし、軸保持短縮法は医師の手によって行う他なく、特許文献２，３のように単に線材を前進移動させる送り機構では、軸保持短縮法を自動化することはできない。
【０００７】
本発明の少なくとも一つの態様は、軸状部材を単に前進方向または後退方向に送り移動するだけでなく、軸状部材の姿勢を変更することができる軸状部材の送り移動装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の一態様は、
第１自転軸を有する第１ホイールと、
第２自転軸を有する第２ホイールと、
前記第１自転軸を正方向または逆方向に駆動する第１回転駆動部と、
前記第２自転軸を正方向または逆方向に駆動する第２回転駆動部と、
を有し、
送り移動される軸状部材を挟んで、前記第１ホイール及び前記第２ホイールが前記軸状部材の両側に配置され、
前記第１ホイール及び前記第２ホイールの少なくとも一方は、前記軸状部材と接触する位置を含む回転軌跡上に転接面を有する複数の従動ローラーを有し、
前記複数の従動ローラーは、その従動回転により、前記軸状部材の軸方向以外の方向に送り移動させる外力を前記軸状部材に付与する軸状部材の送り移動装置に関する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、第１自転軸が第１回転駆動部により駆動／非駆動されることで、第１ホイールは正方向または逆方向への自転もしくは停止が選択される。第２自転軸が第２回転駆動部により駆動／非駆動されることで、第２ホイールは正方向または逆方向への自転もしくは停止が選択される。第１ホイール及び第２ホイールの少なくとも一方に設けられた複数の従動ローラーのうちの一つが軸状部材と順次転接する。この従動ローラーの従動回転により、軸状部材の軸方向以外の方向への外力を軸状部材に付与することができる。それにより、軸状部材を単に前進方向又は後退方向に送り移動するだけでなく、軸状部材の姿勢を変更することが可能となる。
【００１０】
（２）本発明の一態様（１）において、前記外力は、前記軸状部材の軸線回りに前記軸状部材を回転させる力を含むことができる。それにより、軸状部材の姿勢が変更される。
【００１１】
（３）本発明の一態様（１）または（２）において、前記複数の従動ローラーの各々の従動軸は、前記第１自転軸及び前記第２自転軸の対応する一方と非平行とすることができる。それにより、従動ローラーは、軸状部材の軸方向以外の方向への外力を軸状部材に付与することができる。
【００１２】
（４）本発明の一態様（３）において、前記軸状部材の軸方向から見た側面視で、前記軸状部材の横断面中心を通り、かつ、前記第１自転軸及び前記第２自転軸と平行な中心線に対して、前記第１ホイールの前記複数の従動ローラーと、前記第２ホイールの前記複数の従動ローラーとは、線対称にすることができる。こうすると、第１ホイール及び第２ホイールにより軸状部材に付与される外力の向きは、第１自転軸及び第２自転軸を互いに逆回転させることで同一方向となり、第１自転軸及び第２自転軸を同一方向に逆回転させることで互いに逆方向となる。より詳しくは、第１ホイール及び第２ホイールにより軸状部材に付与される外力が、軸状部材の軸方向に向かう力であって、軸状部材に同一方向に付与されると、軸状部材は前進または後退移動する。第１ホイール及び第２ホイールにより軸状部材に付与される外力が軸状部材の外周上の対向位置に対する接線方向に向かう力であって、同一方向に付与される同一の大きさであれば、軸状部材は軸心周りで回転しない。これとは逆に、第１ホイール及び第２ホイールにより軸状部材に付与される外力が、軸状部材の軸方向に向かう力であって、軸状部材に互いに逆方向に付与される付与される同一の大きさであれば、軸状部材は、前進も後退もしない。第１ホイール及び第２ホイールにより軸状部材に付与される外力が軸状部材の外周上の対向位置に対する接線方向に向かう力であって、互いに逆方向に付与されると、軸状部材は軸心周りで回転する。
【００１３】
（５）本発明の一態様（３）または（４）において、前記従動軸が前記第１自転軸及び前記第２自転軸の対応する一方に対して傾斜する傾斜角は、４５°とすることができる。ここで、軸状部材に付与される外力のうち軸状部材の軸線方向と交差する方向の外力に基づいて、軸状部材の軸線方向の分力と接線方向の分力とは、上記傾斜角をθとしてｓｉｎθまたはｃｏｓθで計算される。θ＝４５°とすると、第１ホイール及び第２ホイールの回転方向に拘わらず分力の計算が簡易となり、第１ホイールと第２ホイールとの回転制御も簡易となる。ただし、傾斜角θは４５°に限定されるものではなく、計算される分力の大きさに基づいて第１ホイールと第２ホイールとで回転速度を変更しても良い。
【００１４】
（６）本発明の一態様（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記軸状部材は、内視鏡またはカテーテルを含む医療器具とすることができる。内視鏡が挿入される大腸またはカテーテルが挿入される血管が紆余曲折していても、医療器具の姿勢が変更されることで医療器具の送り移動を円滑に実施することができる。
【００１５】
（７）本発明の一態様（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記軸状部材は、工業用内視鏡を含む非医療器具とすることができる。工業用内視鏡等の非医療器具が挿入される例えば管路が紆余曲折していても、非医療器具の姿勢が変更されることで非医療器具の送り移動を円滑に実施することができる。
【００１６】
（８）本発明の他の態様は、
上述した本発明の一態様（７）に記載の軸状部材の送り移動装置を用いて、前記軸状部材を送り移動する方法であって、
前記軸状部材を、前進または後退移動する工程と、
前記軸状部材を、前記軸状部材の軸線回りに回転させる工程と、
を有する軸状部材の送り移動方法に関する。
【００１７】
本発明の他の態様では、軸状部材に付与される外力は、軸状部材を単に前進方向又は後退方向に送り移動するだけでなく、軸状部材を軸線回りに回転させて軸線部材の姿勢を変更させることができる。
【００１８】
（９）本発明の一態様（８）において、前記軸状部材を、前進または後退移動させながら、前記軸線回りに回転させる工程を有することができる。こうして、軸状部材の姿勢を変更させながら軸状部材を送り移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態である送り移動装置の要部の正面図である。
【図２】図１に示す送り移動装置の平面図である。
【図３】軸状部材の前進送り動作を示す正面図である。
【図４】軸状部材の前進送り動作を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は軸状部材の前進送り動作の理由を説明するための図である。
【図６】軸状部材の後退送り動作を示す正面図である。
【図７】軸状部材の後退送り動作を示す平面図である。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）は軸状部材の後退送り動作の理由を説明するための図である。
【図９】軸状部材の右回転動作を示す正面図である。
【図１０】軸状部材の右回転動作を示す平面図である。
【図１１】図１１（Ａ）（Ｂ）は軸状部材の右回転動作の理由を説明するための図である。
【図１２】軸状部材の左回転動作を示す正面図である。
【図１３】軸状部材の左回転動作を示す平面図である。
【図１４】図１４（Ａ）（Ｂ）は軸状部材の左回転動作の理由を説明するための図である。
【図１５】軸状部材の前進送り＋左回転動作を示す正面図である。
【図１６】軸状部材の前進送り＋左回転動作を示す平面図である。
【図１７】軸状部材の後退送り＋右回転動作を示す正面図である。
【図１８】軸状部材の後退送り＋右回転動作を示す平面図である。
【図１９】軸状部材の前進送り＋右回転動作を示す正面図である。
【図２０】軸状部材の前進送り＋右回転動作を示す平面図である。
【図２１】軸状部材の後退送り＋左回転動作を示す正面図である。
【図２２】軸状部材の後退送り＋左回転動作を示す平面図である。
【図２３】本発明の一実施形態である軸状部材の送り移動装置の正面図である。
【図２４】図２３に示す軸状部材の送り装置の平面図である。
【図２５】図２３に示す軸状部材の送り装置の側面図である。
【図２６】内視鏡装置の正面図である。
【図２７】内視鏡装置の平面図である。
【図２８】図２８（Ａ）〜図２８（Ｄ）は内視鏡装置を用いた軸保持短縮法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２１】
１．送り移動装置の要部
図１及び図２は、送り移動装置１００の要部を示す。送り移動装置１００は、第１自転軸１１を有する第１ホイール１０と、第２自転軸２１を有する第２ホイール２０と、を有する。送り移動される軸状部材１を挟んで、第１ホイール１０及び第２ホイール２０が軸状部材１の両側に配置される。
【００２２】
第１ホイール１０及び第２ホイール２０の各々は、軸状部材１と接触する位置を含む回転軌跡上に転接面を有する複数の従動ローラー３０を有する。複数の従動ローラー３０の各々の従動軸３１は、第１自転軸１１及び第２自転軸２１の対応する一方と非平行である。ここで、第１ホイール１０に設けられる複数の従動ローラーを３０Ａと称し、その従動軸を３１Ａと称する。同様に、第２ホイール２０に設けられる複数の従動ローラーを３０Ｂと称し、その従動軸を３１Ｂと称する。従動軸３１Ａは第１自転軸１１と非平行であり、従動軸３１Ｂは第２自転軸２１と非平行である。なお、本実施形態では、第１自転軸１１と第２自転軸２１とは平行である。これに限らず、第１自転軸１１と第２自転軸２１とを非平行としても良い。
【００２３】
第１ホイール１０及び第２ホイール２０の各々は、第１自転軸１１または第２自転軸２１に取付けられる平行な２つのローラー支持部材４０を有する。ローラー支持部材４０は、放射状に延びる端部が屈曲された複数の自由端部４０Ａを含む。各１本の従動軸３１は、２つのローラー支持部材４０に設けられた一対の自由端部４０Ａ，４０Ａに支持される。
【００２４】
ここで、図１に示すように、従動軸３１が第１自転軸１１に対して傾斜する傾斜角θは、本実施形態では例えばθ＝４５°である。従動軸３１が第２自転軸２１に対して傾斜する傾斜角θも例えば４５°である。このような第１ホイール１０及び第２ホイール２０は、メカナムホイールと称される。メカナムホイールは、全方向移動車両の四輪として用いられることで知られているが、本実施形態のような用途は新規である。
【００２５】
本実施形態では、軸状部材１の軸方向から見た図１に示す側面視で、軸状部材１の横断面中心を通り、かつ、第１自転軸１１及び第２自転軸２１と平行な中心線に対して、第１ホイール１０の複数の従動ローラー３０と、第２ホイール２０の複数の従動ローラー３０とが線対称となるように、第１ホイール１０及び第２ホイール２０が軸状部材１を挟んで両側に配置される。
【００２６】
２．送り移動装置の動作
図１及び図２では図示されていないが、移動送り装置１００は、駆動源として、第１自転軸１１を駆動する第１回転駆動部と、第２自転軸２１を正方向または逆方向に駆動する第２回転駆動部と、を有する。第１回転駆動部及び第２回転駆動部は、モーター好ましくはサーボモーターを含み、必要により減速機や回転方向を変換するギア等を含むことができる。以下の各動作では、第１回転駆動部により第１自転軸１１が正方向または逆方向に回転されもしくは停止され、第２回転駆動部により第２自転軸２１が正方向または逆方向に回転されもしくは停止される。
【００２７】
２．１．軸状部材の前進送り
図３及び図４は、軸状部材１の前進移動を示している。図３及び図４に示すように、第１ホイール１０は左回転（反時計回り回転）、第２ホイール２０は右回転（時計回り回転）される。この場合、第１ホイール１０と第２ホイール２０の回転速度は等しい。このとき、図４に示すように、外力Ｆにより軸状部材１は前進方向（＋Ｘ）送り移動される。図４において、第１ホイール１０と第２ホイール２０との回転により軸状部材１が前進送りされることは、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂが従動回転しないと仮定することで容易に理解できる。しかし、実際には、第１，２ホイール１０，２０の回転により、軸状部材１と接触する従動ローラー３０Ａ，３０Ｂが図３の矢印方向に従動回転される。よって、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの従動回転によって軸状部材１に外力Ｆ以外の外力が付与される。
【００２８】
図５（Ａ）（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、外力Ｆ以外の外力ついて説明する。図５（Ａ）は軸状部材１側から第１ホイール１０を見た図であり、図５（Ｂ）は軸状部材１側から第２ホイール２０を見た図である。なお、図５（Ａ）（Ｂ）において、軸状部材１の軸線方向をＸ軸とし、Ｘ軸と直交する高さ軸をＺ軸とする。前進方向を＋Ｘとし、例えば垂直上向き方向を＋Ｚとする。
【００２９】
図５（Ａ）（Ｂ）は、従動ローラー３０（３０Ａ，３０Ｂ）から軸状部材１に付与される力を示している。図５（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力は−Ｆｌである。この力（−Ｆｌ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。同様に、図５（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力は−Ｆｒである。この力（−Ｆｒ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。
【００３０】
図５（Ａ）の−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°と図５（Ｂ）の−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°とはＸ軸方向のＸ軸方向でマイナス向きの同じ大きさの力である。しかし、−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°と−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°との合力は、第１，第２ホイール１０，２０の回転により軸状部材１を前進方向（＋Ｘ）に移動させる図４の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図４及び図５（Ａ）（Ｂ）の前進方向（＋Ｘ）に移動される。
【００３１】
一方、図５（Ａ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と、図５（Ｂ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とは、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に生ずる。よって、これらの力が軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に作用すると、軸状部材１の軸心周りで見ると互いに逆方向の回転を生ずる互いに釣り合う力となる。よって、軸状部材１はその軸心周りで回転することがない。
【００３２】
２．２．軸状部材の後退送り
図６及び図７は、軸状部材１の前進移動を示している。図６及び図７に示すように、第１ホイール１０は右回転、第２ホイール２０は左回転される。この場合も、第１ホイール１０と第２ホイール２０の回転速度は等しい。このとき、図７に示すように、軸状部材１は外力Ｆにより後退方向（−Ｘ）に送り移動される。
【００３３】
図８（Ａ）（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、図７の外力Ｆ以外の外力ついて説明する。図８（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力Ｆｌは、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。同様に、図８（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力Ｆｒは、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。
【００３４】
図８（Ａ）のＦｌ・ｃｏｓ４５°と図８（Ｂ）のＦｒ・ｃｏｓ４５°とはＸ軸方向のプラス向きの同じ大きさの力である。しかし、＋Ｆｌ・ｃｏｓ４５°と＋Ｆｒ・ｃｏｓ４５°との合力は、第１，第２ホイール１０，２０の回転により軸状部材１を後退方向（−Ｘ）に移動させる図７の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図７及び図８（Ａ）（Ｂ）の後退方向（−Ｘ）に移動される。
【００３５】
一方、図８（Ａ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と図８（Ｂ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とは、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に生ずる。よって、これらの力が軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に作用すると、軸状部材１の軸心周りで見ると互いに逆方向の回転を生ずる互いに釣り合う力となる。よって、軸状部材１はその軸心周りで回転することがない。
【００３６】
２．３．軸状部材の右回転
図９及び図１０は、軸状部材１の右回転を示している。図９及び図１０に示すように、第１ホイール１０及び第２ホイール２０は共に右回転される。この場合も、第１ホイール１０と第２ホイール２０の回転速度は等しい。このとき、図１０に示すように、軸状部材１を前進させる力Ｆａと後退させる力Ｆｂは釣り合い、軸状部材１は軸線方向には送り移動されない。
【００３７】
図１１（Ａ）（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、図１０の外力Ｆａ及びＦｂ以外の外力ついて説明する。図１１（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（＋Ｆｌ）は、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。同様に、図１１（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（−Ｆｒ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。
【００３８】
図１１（Ａ）のＸ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と図１１（Ｂ）のＸ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）とは、Ｘ軸方向で互いに逆向きの同じ大きさの力であり、相殺される。よって、軸状部材１は軸線方向（Ｘ軸方向）には送り移動されない。
【００３９】
一方、図１１（Ａ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と、図１１（Ｂ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とは、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に生ずる。よって、これらの力が軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に作用すると、軸状部材１の軸心周りで見ると同一方向の回転を生ずる力となる。よって、図１１（Ａ）の力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と図１１（Ｂ）の力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）との合力が、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を右回転させる。
【００４０】
２．４．軸状部材の左回転
図１２及び図１３は、軸状部材１の左回転を示している。図１２及び図１３に示すように、第１ホイール１０及び第２ホイール２０は共に左回転される。この場合も、第１ホイール１０と第２ホイール２０の回転速度は等しい。このとき、図１３に示すように、軸状部材１を前進させる力Ｆａと後退させる力Ｆｂは釣り合い、軸状部材１は軸線方向には送り移動されない。
【００４１】
図１４（Ａ）（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、図１３の外力Ｆａ及びＦｂ以外の外力ついて説明する。図１４（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（−Ｆｌ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。同様に、図１４（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（Ｆｒ）は、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とに分解される。
【００４２】
図１４（Ａ）のＸ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、図１４（Ｂ）のＸ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）とは、Ｘ軸方向で互いに逆向きの同じ大きさの力であり、相殺される。よって、軸状部材１は軸線方向（Ｘ軸方向）には送り移動されない。
【００４３】
一方、図１４（Ａ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と、図１４（Ｂ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）とは、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に生ずる。よって、これらの力が軸状部材１の直径方向で互いに反対側の面に作用すると、軸状部材１の軸心周りで見ると同一方向の回転を生ずる力となる。よって、図１４（Ａ）の力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）と図１４（Ｂ）の力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）との合力が、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を左回転させる。
【００４４】
２．５．軸状部材の前進送り＋左回転
図１５及び図１６は、軸状部材１を左回転しながらの前進送りを示している。図１５及び図１６に示すように、第１ホイール１０が左回転される一方で第２ホイール２０は駆動停止される。
【００４５】
第１ホイール１０が左回転されることで、軸状部材１が図１６の外力Ｆにより前進方向（＋Ｘ）に送り移動されることは容易に理解される。図１４（Ａ）に基づいて、従動ローラー３０Ａの従動回転により軸状部材１に付与される、図１６の外力Ｆ以外の外力ついて説明する。なお、図１５に示すように、回転駆動されない第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂは軸状部材１の移動により図１５の矢印方向に従動回転されるが、従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に外力が付与されることはない。図１４（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（−Ｆｌ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）に分解される。
【００４６】
図１４（Ａ）のＸ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）が軸状部材１に付与されることで、軸状部材１を軸線方向（Ｘ軸方向）で後退送りさせる。しかし、この後退方向の力（−Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）は、第１ホイール１０の回転により軸状部材１を前進方向（＋Ｘ）に移動させる図１６の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図１６及び図１４（Ａ）の前進方向（＋Ｘ）に送り移動される。図１４（Ａ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）が、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の左面に生ずる。よって、この力が軸状部材１の左面に作用して、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を左回転させる。
【００４７】
２．６．軸状部材の後退送り＋右回転
図１７及び図１８は、軸状部材１を右回転しながらの後退送りを示している。図１７及び図１８に示すように、第１ホイール１０が右回転される一方で第２ホイール２０は駆動停止される。
【００４８】
第１ホイール１０が右回転されることで、軸状部材１が図１８の外力Ｆにより後退方向（−Ｘ）に送り移動されることは容易に理解される。図１１（Ａ）に基づいて、従動ローラー３０Ａの従動回転により軸状部材１に付与される、図１８の外力Ｆ以外の外力ついて説明する。なお、図１７に示すように、回転駆動されない第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂは軸状部材１の移動により図１７の矢印方向に従動回転されるが、従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に外力が付与されることはない。図１１（Ａ）において、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（Ｆｌ）は、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）に分解される。
【００４９】
図１１（Ａ）のＸ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）が軸状部材１に付与されることで、軸状部材１を軸線方向（Ｘ軸方向）で前進送りさせる。しかし、この前進方向の力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）は、第１ホイール１０の回転により軸状部材１を後退方向（−Ｘ）に移動させる図１８の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図１８及び図１１（Ａ）の後退方向（−Ｘ）に送り移動される。図１１（Ａ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｌ・ｓｉｎ４５°）が、軸心回りで回転可能に支持される軸状部材１の左面に生ずる。よって、この力が軸状部材１の左面に作用して、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を右回転させる。
【００５０】
２．７．軸状部材の前進送り＋右回転
図１９及び図２０は、軸状部材１を右回転しながらの前進送りを示している。図１９及び図２０に示すように、第２ホイール２０が右回転される一方で第１ホイール１０は駆動停止される。
【００５１】
第２ホイール２０が右回転されることで、軸状部材１が図２０の外力Ｆにより前進方向（＋Ｘ）に送り移動さされることは容易に理解される。図１１（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、図２０の外力Ｆ以外の外力ついて説明する。なお、図１９に示すように、回転駆動されない第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａは軸状部材１の移動により図１９の矢印方向に従動回転されるが、従動ローラー３０Ａから軸状部材１に外力が付与されることはない。図１１（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（−Ｆｒ）は、Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）に分解される。
【００５２】
Ｘ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）が軸状部材１に付与されることで、軸状部材１を軸線方向（Ｘ軸方向）で後退送りさせる。しかし、この後退方向の力（−Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）は、第２ホイール２０の回転により軸状部材１を前進方向（＋Ｘ）に移動させる図２０の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図２０及び図１１（Ｂ）の前進方向（＋Ｘ）に送り移動される。図１１（Ｂ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）が、軸状部材１の回転接線方向に付与される。よって、図１１（Ｂ）のＺ軸方向でマイナス向きの力（−Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）が、軸状部材１の右面に作用することで、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を右回転させる。
【００５３】
２．８．軸状部材の後退送り＋左回転
図２１及び図２２は、軸状部材１を左回転しながらの後退送りを示している。図２１及び図２２に示すように、第２ホイール２０が左回転される一方で第１ホイール１０は駆動停止される。
【００５４】
第２ホイール２０が左回転されることで、軸状部材１が図２２の外力Ｆにより後退方向（−Ｘ）に送り移動されることは容易に理解される。図１４（Ｂ）に基づいて、従動ローラー３０Ｂの従動回転により軸状部材１に付与される、図２２の外力Ｆ以外の外力ついて説明する。なお、図２１に示すように、回転駆動されない第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａは軸状部材１の移動により図２１の矢印方向に従動回転されるが、従動ローラー３０Ａから軸状部材１に外力が付与されることはない。図１４（Ｂ）において、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂから軸状部材１に付与される回転接線方向の力（Ｆｒ）は、Ｘ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）と、Ｚ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）に分解される。
【００５５】
図１４（Ｂ）のＸ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｃｏｓ４５°）が軸状部材１に付与されることで、軸状部材１を軸線方向（Ｘ軸方向）で前進送りさせる。しかし、この前進方向の力（Ｆｌ・ｃｏｓ４５°）は、第２ホイール２０の回転により軸状部材１を後退方向（−Ｘ）に移動させる図２２の外力Ｆよりも十分に小さい。よって、軸状部材１は図２２及び図１４（Ｂ）の後退方向（−Ｘ）に送り移動される。図１４（Ｂ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）が、軸状部材１の回転接線方向に付与される。よって、図１１（Ｂ）のＺ軸方向でプラス向きの力（Ｆｒ・ｓｉｎ４５°）が、軸状部１の右面に作用することで、軸状部材１の軸心周りで軸状部材１を左回転させる。
【００５６】
なお、図１５〜図２２において、第１，第２ホイール１０，２０の一方を回転させ他方を停止させたが、第１，第２ホイール１０，２０を、回転速度差をもって共に回転させてもよい。
【００５７】
３．送り移動装置の詳細
次に、上述した送り移動装置１００の一構成例を図２３〜図２５を参照して説明する。送り移動装置１００は、図２４に示すように、ベース盤５０に固定されたガイド５１，５２に沿ってＹ軸方向にスライド移動可能な第１可動部６０及び第２可動部７０を有する。第１可動部６０には、図２３に示すように第１ホイール１０の第１自転軸１１を駆動する第１モーター６１が搭載される。第２可動部７０には第２ホイール２０の第２自転軸２１を駆動する第２モーター７１が搭載される。図２３及び図２５に示すように、第１モーター６１の出力軸に固定された平歯車６２は、第１自転軸１１に固定された冠歯車（クラウンギア）６３と噛み合うことで、回転力が直交変換される。同様に、第２モーター７１の出力軸に固定された平歯車７２は、第２自転軸２１に固定された冠歯車（クラウンギア）７３と噛み合うことで、回転力が直交変換される。本実施形態では、第１モーター６１と２つの歯車６２，６３とで第１回転駆動部が構成され、第２モーター７１と２つの歯車７２，７３とで第２回転駆動部が構成される。ただし、第１モーター６１を第１自転軸に直結させ、第２モーター７１を第２自転軸２１に直結させて、直交変換用歯車を省略してもよい。
【００５８】
図２３に示すように、第１可動部６０と第２可動部７０とは付勢部材例えば引っ張りコイルスプリング５３で連結されている。それにより、図２３に示すように、第１ホイール１０の従動ローラー３０Ａと、第２ホイール２０の従動ローラー３０Ｂとの間で、軸状部材１は弾性的に挟持される。ただし、従動ローラー３０Ａ，３０Ｂの転接面が弾性を有し、かつ、第１，第２可動部６０，７０のＹ軸方向の任意位置で固定できれば、付勢部材５３は省略しても良い。
【００５９】
図２４及び図２５に示すように、ベース盤５０に軸状部材１の第１ガイド８０及び第２ガイド９０を設けても良い。第１ガイド８０及び第２ガイド９０は、第１ホイール１０及び第２ホイール２０により挟持される軸状部材１の位置を挟んで、Ｘ軸方向の両側に配置される。第１ガイド８０では、玉軸受け８１を保持する下部固定部８２と、玉軸受け８３を保持する上部可動部８４との間に付勢部材例えば引っ張りコイルスプリング８５が配置される。それにより、２つの玉軸受け８１，８３の間に軸状部材１が送り移動及び回転可能に保持される。同様に、第２ガイド９０では、玉軸受け９１を保持する下部固定部９２と、玉軸受け９３を保持する上部可動部９４との間に付勢部材例えば引っ張りコイルスプリング９５が配置される。
【００６０】
４．内視鏡装置
次に、上述した送り移動装置１００を用いた内視鏡装置２００について、図２６〜図２８を参照して説明する。内視鏡装置２００は、軸状部材１として内視鏡２が供給される送り装置１００と、送り装置１００のコントローラー１１０、内視鏡２のコントローラー１２０と、コントローラー１１０，１２０と接続されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）１３０と、ＰＣ１３０に接続されたモニター１４０とを含む。内視鏡２は、ベッド１５０上の患者３の大腸に挿入される。このとき、挿入補助機１６０を用いても良い。医師４は、ＰＣ１３０に接続されるキーボードやマウスなどの入力装置を介して内視鏡２を操作する。内視鏡２の前進、後退、右回転、左回転、あるいはそれらの組み合わせは、医師４により操作入力された情報がＰＣ１３０、コントローラー１１０を介して第１，第２モーター６１，７１に伝達されることで実施される。
【００６１】
図２８（Ａ）〜図２８（Ｄ）は、送り装置１００を用いて行われる軸保持短縮法を模式的に示している。図２８（Ａ）では、送り装置１００により内視鏡２が大腸内に挿入されて前進される。図２８（Ａ）に示すように内視鏡２の先端部が内視鏡コントローラー１２０により折り曲げられた後に、送り装置１００により内視鏡２が例えば左右に回転される。それにより、図２８（Ｂ）に示すように、内視鏡２が挿入された大腸部位がほぼ真っ直ぐになる。次に、図２８（Ｂ）に示すように、送り装置１００により内視鏡２が後退される。それにより、図２８（Ｃ）に示すように、内視鏡２が挿入された大腸部位は短縮される。図２８（Ｃ）に示す状態から、送り装置１００により内視鏡２をさらに後退させながら内視鏡２を例えば左右に回転させる。これにより、図２８（Ｄ）に示すように、大腸のＳ字状部分は比較的なだらかとなるので、その後の内視鏡２の前進送りを円滑に実施することができる。
【００６２】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００６３】
例えば、本発明の送り移動される対象の軸状部材としては、内視鏡の他にカテーテル等の医療器具であっても良いし、あるいは工業用内視鏡、敷設用ケーブル、管路洗浄用チューブ等の非医療器具であっても良い。
【００６４】
また、第１，第２ホイール１０，２０は、メカナムホイールに限らず、自転軸と従動軸との傾斜角θが４５°以外のものや、オムニホイールを改良したもの等を採用してもよい。要は、従動ローラー３０から軸状部材１に、軸状部材１の軸線方向以外の分力を含む外力を付与できればよい。
【００６５】
第１，第２ホイール１０，２０を有する送り装置１００を、軸状部材１に沿って複数配置して、送り移動力を増大させても良い。この場合、送り装置１００の第１モーター６１及び第２モーター７１を、複数の送り装置１００間で同期させることができる。あるいは、各送り装置１００で第１モーター６１を共用し、かつ、第２モーター７１を共用しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  軸状部材、２  内視鏡、３  患者、４  医師、１０  第１ホイール、１１  第１自転軸、２０  第２ホイール、２１  第２自転軸、３０，３０Ａ，３０Ｂ  従動ローラー、３１，３１Ａ，３１Ｂ  従動軸、４０  ローラー支持部材、４０Ａ  自由端部、６１〜６３  第１回転駆動部、７１〜７３  第２回転駆動部、１００  送り移動装置、１１０  コントローラー
【図１】
2020001921.tif 000003
【図２】
2020001921.tif 000004
【図３】
2020001921.tif 000005
【図４】
2020001921.tif 000006
【図５】
2020001921.tif 000007
【図６】
2020001921.tif 000008
【図７】
2020001921.tif 000009
【図８】
2020001921.tif 000010
【図９】
2020001921.tif 000011
【図１０】
2020001921.tif 000012
【図１１】
2020001921.tif 000013
【図１２】
2020001921.tif 000014
【図１３】
2020001921.tif 000015
【図１４】
2020001921.tif 000016
【図１５】
2020001921.tif 000017
【図１６】
2020001921.tif 000018
【図１７】
2020001921.tif 000019
【図１８】
2020001921.tif 000020
【図１９】
2020001921.tif 000021
【図２０】
2020001921.tif 000022
【図２１】
2020001921.tif 000023
【図２２】
2020001921.tif 000024
【図２３】
2020001921.tif 000025
【図２４】
2020001921.tif 000026
【図２５】
2020001921.tif 000027
【図２６】
2020001921.tif 000028
【図２７】
2020001921.tif 000029
【図２８】
2020001921.tif 000030