(57)【要約】【課題】推進機構を管壁に確実に接触させつつ、管壁に不要な後退動作を伝えず推進力のみを確実に伝えることができ、土台機構と推進機構の駆動源を少なくしてコストダウンと小型化を実現する。【解決手段】管内移動体用アクチュエータにおいて、管壁を介して駆動力を発生させて管内を移動するための推進力を発生させる推進機構と、推進機構を支持し推進機構を管壁に対し当接および離間させる土台機構と、土台機構に接続される圧力源と、推進機構と土台機構の間に設けられ、圧力源により土台機構を陽圧にしてから陽圧値を上げていくときに所定の陽圧値になるまでは閉弁し所定の陽圧値になると開弁する特性を持ち、圧力源により土台機構を陰圧にしてから陰圧値を下げていくときに所定の陰圧値になるまでは閉弁し所定の陰圧値になると開弁する特性を持つ弁と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管壁を介して駆動力を発生させて管内を移動するための推進力を発生させる推進機構と、
前記推進機構を支持し前記推進機構を前記管壁に対し当接および離間させる土台機構と、
前記土台機構に接続される圧力源と、
前記推進機構と前記土台機構の間に設けられ、前記圧力源により前記土台機構を陽圧にしてから陽圧値を上げていくときに所定の陽圧値になるまでは閉弁し前記所定の陽圧値になると開弁する特性を持ち、前記圧力源により前記土台機構を陰圧にしてから陰圧値を下げていくときに所定の陰圧値になるまでは閉弁し前記所定の陰圧値になると開弁する特性を持つ弁と、
を有することを特徴とする管内移動体用アクチュエータ。
【請求項２】
前記土台機構により前記推進機構を前記管壁に対し当接させた後に前記推進機構により前記推進力を発生させ、前記推進機構により前記推進力を発生させた状態で前記土台機構により前記推進機構を前記管壁から離間させるように制御する制御部を有すること、
を特徴とする請求項１の管内移動体用アクチュエータ。
【請求項３】
前記土台機構はバルーンであって、前記土台機構のバルーンを膨張および収縮させることにより前記推進機構を前記管壁に対し当接および離間させること、
を特徴とする請求項１または２の管内移動体用アクチュエータ。
【請求項４】
前記推進機構はバルーンであって、少なくとも進行方向の後方の部分に他の部分よりも膨張率が小さい部分が設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの管内移動体用アクチュエータ。
【請求項５】
前記推進機構のバルーンを収縮させた状態で前記土台機構により前記管壁に当接させた後、前記推進機構のバルーンを膨張させた状態で前記土台機構により前記管壁から離間させること、
を特徴とする請求項４の管内移動体用アクチュエータ。
【請求項６】
管内を自走する機能を有した内視鏡であって、請求項１乃至５のいずれか１つの管内移動体用アクチュエータを有する内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管内移動体用アクチュエータ、内視鏡に係り、特に、管壁に推進力を伝えて管内を移動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、挿入部の先端に、軸方向に沿って伸長収縮自在な蛇腹と、この蛇腹の両端に設けられ管腔内周壁に対してその位置を保持するよう係止（グリップ）可能な第１バルーンおよび第２バルーンと、この少なくとも一方のバルーンには、管腔内周壁に対して開口し陰圧を付与する吸引手段を備えた管内挿入装置が開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１の管内挿入装置では、第２バルーンを膨張させ、さらに第２吸引管路から空間室を吸引することにより管腔内周壁に確実にグリップさせた後、蛇腹内を加圧して第１バルーンを前方へ移動させて先端部を前方へ移動させるとしている。
【０００４】
また、特許文献２には、管路内を移動する管内移動体用アクチュエータが開示されている。具体的には、電子内視鏡の挿入部にバルーンが取り付けられており、当該バルーンは、進行方向の後方の部分および円周方向の部分が、他の部分よりも膨張率が低く形成されている。そして、バルーンはエアーを供給することにより進行方向の後方に向かって膨張するので、管路の内壁面に接触したバルーンの表面が、内壁面に接触しながら進行方向の後方に内壁面を介して駆動力を発生させ、この力によって挿入部が進行方向に移動するとしている。
【０００５】
また、特許文献３には、内部に複数の圧力室が形成された弾性部材からなり、上面に複数の突起が形成されているアクチュエータ本体が開示されている。そして、隣接する圧力室の間の隔壁は蛇腹状に成形されている。これにより、圧力室の内部を加減圧して隔壁を上下に大きく伸縮させて弾性変形波の振幅を大きくすることにより、アクチュエータの移動面や搬送物の接触面に凹凸があっても、移動／搬送が停止しないとしている。
【特許文献１】特開平５−２９３０７７号公報
【特許文献２】特開２００８−４３６６９号公報
【特許文献３】特開２０００−２３０５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、半径方向に弾性変形する腸壁に係止するための係止バルーンや推進させるための推進機構を確実に接触させるためには、推進時の係止バルーンや推進機構の外周面直径を内視鏡直径の３倍程度とする必要がある。しかしながら、特許文献１〜３に記載のものにおいて、バルーン表面や突起が腸壁に接触しない（届かない）場合には推進力を発生できなくなってしまう。
【０００７】
また、特許文献１のようなダブルバルーンによる自走方式のものでは、内視鏡先端部分の第１バルーンや第２バルーンは係止機能しか持たず、蛇腹の膨張収縮による押込み動作となるため、腸管の屈曲部において伸縮機構がロックして前進できない場合がある。
【０００８】
また、腸壁とバルーン表面や突起が接触しても腸形状が変形するだけで推進力を発揮できないおそれがある。具体的には、特許文献２のものでは、バルーンの膨張後に排気をして収縮させる際に、進行方向の前方に向かって収縮するので、バルーンの膨張時の作用と逆の作用として、管路の内壁面に接触したバルーンの表面が内壁面に接触しながら進行方向の前方に内壁面を介して後退力を発生させ、この力によって管壁に不要な後退動作を伝えてしまい結果的に大きな前進量を得られないおそれがある。
【０００９】
また、特許文献３のものでは、腸の表面が突起に同調して収縮するだけで推進力を発揮できないおそれがある。
【００１０】
また、バルーンを複数設けた場合に、複数のバルーンに各々対応する圧力源を設けると、コストがアップし、装置の大型化が生じてしまう。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、推進機構を管壁に確実に接触させつつ、管壁に不要な後退動作を伝えず推進力のみを確実に伝えることができ、かつ、土台機構と推進機構の駆動源を少なくしてコストダウンと小型化を実現した管内移動体用アクチュエータ、内視鏡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】
【００１２】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、管内移動体用アクチュエータにおいて、管壁を介して駆動力を発生させて管内を移動するための推進力を発生させる推進機構と、前記推進機構を支持し前記推進機構を前記管壁に対し当接および離間させる土台機構と、前記土台機構に接続される圧力源と、前記推進機構と前記土台機構の間に設けられ、前記圧力源により前記土台機構を陽圧にしてから陽圧値を上げていくときに所定の陽圧値になるまでは閉弁し前記所定の陽圧値になると開弁する特性を持ち、前記圧力源により前記土台機構を陰圧にしてから陰圧値を下げていくときに所定の陰圧値になるまでは閉弁し前記所定の陰圧値になると開弁する特性を持つ弁と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、土台機構に接続される圧力源により推進機構と土台機構の両方の圧力を制御するので、管内移動体用アクチュエータのコストダウンおよび小型化を図ることができる。
【００１４】
前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１の管内移動体用アクチュエータにおいて、前記土台機構により前記推進機構を前記管壁に対し当接させた後に前記推進機構により前記推進力を発生させ、前記推進機構により前記推進力を発生させた状態で前記土台機構により前記推進機構を前記管壁から離間させるように制御する制御部を有すること、を特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、土台機構により推進機構を確実に管壁に対し当接させるので、管壁に推進機構による推進力を確実に伝えることができる。
【００１６】
また、推進力を発生させた状態のまま推進機構を管壁から離間させるので、管壁に不要な後退動作を伝えず推進力のみを確実に伝えることができる。
【００１７】
前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１または２の管内移動体用アクチュエータにおいて、前記土台機構はバルーンであって、前記土台機構のバルーンを膨張および収縮させることにより前記推進機構を前記管壁に対し当接および離間させること、を特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、土台機構はバルーンであるので、簡易な構造で推進機構を確実に管壁に対し当接および離間させることができる。
【００１９】
前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１つの管内移動体用アクチュエータにおいて、前記推進機構はバルーンであって、少なくとも進行方向の後方の部分に他の部分よりも膨張率が小さい部分が設けられていること、を特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、進行方向の後方に向かって推進機構のバルーンが膨張して管壁を介して駆動力を発生させるので、管内移動体を進行方向に移動させることができる。
【００２１】
前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、請求項４の管内移動体用アクチュエータにおいて、前記推進機構のバルーンを収縮させた状態で前記土台機構により前記管壁に当接させた後、前記推進機構のバルーンを膨張させた状態で前記土台機構により前記管壁から離間させること、を特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、管壁に当接する時にはバルーンを収縮させた状態とする一方管壁から離間する時にはバルーンを膨張させた状態としてバルーンの状態にヒステリシス性を持たせており、管壁に不要な後退動作を伝えず推進力のみを確実に伝えることができる。
【００２３】
前記目的を達成するために請求項６に係る発明は、管内を自走する機能を有した内視鏡であって、請求項１乃至５のいずれか１つの管内移動体用アクチュエータを有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、推進機構を管壁に確実に接触させつつ、管壁に不要な後退動作を伝えず推進力のみを確実に伝えることができ、かつ、土台機構と推進機構の駆動源を少なくしてコストダウンと小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２６】
〔電子内視鏡の説明〕
図１において、電子内視鏡１は、被検体内に挿入される挿入部１０と、挿入部１０の基端部分に連設された操作部１２とを備えている。挿入部１０の先端に連設された先端部１０ａ（例えば、外径１２ｍｍφ）には、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物レンズと像光を撮像する撮像素子（いずれも図示せず）が内蔵されている。撮像素子により取得された被検体内の画像は、コード１４に接続されたプロセッサ装置のモニタ（いずれも図示せず）に内視鏡画像として表示される。
【００２７】
また、先端部１０ａには、被観察部位に光源装置（図示せず）からの照明光を照射するための照明窓や、鉗子口１６と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン１２ａを操作することによって、対物レンズを保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。
【００２８】
先端部１０ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１０ｂが設けられている。湾曲部１０ｂは、操作部１２に設けられたアングルノブ１２ｂが操作されて、挿入部１０内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部１０ａが被検体内の所望の方向に向けられる。
【００２９】
湾曲部１０ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１０ｃが設けられている。軟性部１０ｃは、先端部１０ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１２を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、１〜数ｍの長さを有する。
【００３０】
先端部１０ａには、後述する２層構造バルーンα，β（図１では２層構造バルーンαを代表して示す）が取り付けられている。後述するように、１対の２層構造バルーンは、挿入部１０の周方向に関して対向する位置、つまり１８０°隔てた位置に配され、例えば、膨張収縮自在なラテックスゴムからなる。
【００３１】
２対の２層構造バルーンは、各バルーンの圧力を制御するバルーン制御装置１８に接続されている。
【００３２】
上記のように構成された電子内視鏡１で、例えば、大腸や小腸のように複雑に屈曲した管路の内壁面を観察する場合には、２対の２層構造バルーンα，βが収縮した状態で挿入部１０を被検体内に挿入し、光源装置を点灯して被検体内を照明しながら、撮像素子により得られる内視鏡画像をモニタで観察する。
【００３３】
先端部１０ａが管路に到達すると、バルーン制御装置１８により２対の２層構造バルーンα，βの膨張・収縮を制御して、管路の内壁面を介して駆動力を発生させ、この力によって挿入部１０が進行方向に移動される。
【００３４】
なお、推進動作のフローの詳しい説明は後述する。
【００３５】
〔管内移動体用アクチュエータの説明〕
次に、管内移動体用アクチュエータについて説明する。
【００３６】
＜管内移動体用アクチュエータの構成と作用＞
図２は、挿入部１０の先端部１０ａにおける管内移動体用アクチュエータの構成を示す図である。図２（ａ）は先端部１０ａの概略側面側から見た図であり、図２（ｂ）は先端部１０ａの先端側から見た図である。
【００３７】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、管内移動体用アクチュエータには、電子内視鏡１の先端部１０ａの外周面に設けられ後述する第１推進バルーン３２をリフトアップする第１リフトアップバルーン３０と、当該第１リフトアップバルーン３０の上側（外周側）に重ねて設けられた第１推進バルーン３２が構成されている。
【００３８】
第１リフトアップバルーン３０は、第１推進バルーン３２を支持して当該第１推進バルーン３２を腸壁などの管壁に対し当接および離間させる土台機構の役割をなす。また、第１推進バルーン３２は、腸壁などの管壁を介して駆動力を発生させて管内を移動するための推進力を発生させる推進機構の役割をなす。
【００３９】
なお、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の境界部分は、接着や一体成型などで結合する。
【００４０】
そして、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２とからなる２層機構である２層構造バルーンαが先端部１０ａにおいて軸対称に対をなしており、本実施形態では、さらに先端部１０ａの円周方向に位相を９０°ずらした位置に、第２リフトアップバルーン３４と第２推進バルーン３６とからなる２層機構である２層構造バルーンβが内視鏡の先端部１０ａにおいて軸対称に対をなしており、２層構造バルーンα、βが合計２対構成されている。なお、２層構造バルーンは合計３対以上構成されていてもよい。
【００４１】
なお、本実施形態では、電子内視鏡１の先端部１０ａにおいて軸方向のほぼ同じ位置に、一対の２層構造バルーンαと一対の２層構造バルーンβが設けられているが、当該軸方向について一対の２層構造バルーンαと一対の２層構造バルーンβがずれた位置に設けられていてもよい。
【００４２】
図３は、第１推進バルーン３２の部分の拡大図である。なお、第２推進バルーン３６も第１推進バルーン３２と同様の構成からなる。第１推進バルーン３２は、膨張収縮自在なラテックスゴムからなる。
【００４３】
図３に示すように、第１推進バルーン３２は、挿入部１０の進行方向（挿入部１０の基端部分から先端部１０ａに向かう方向）の後方の部分３２ａ（斜線で示す。以下、単に後方部分という。）、および円周方向の部分３２ｂ（斜線で示す。以下、単に円周部分という。）が、他の部分よりも肉厚が厚く形成されている。
【００４４】
このため、第１推進バルーン３２に気体が供給されると、図３の点線に示すように膨張する。すなわち、後方部分３２ａおよび円周部分３２ｂが他の部分よりも肉厚に形成されていることにより、後方部分３２ａおよび円周部分３２ｂが他の部分よりも膨張率が低くなり、後方部分３２ａおよび円周部分３２ｂよりも他の部分のほうが伸びて、点線で示すように進行方向の後方に向かって略扇形状に膨張する。
【００４５】
なお、図３では、後方部分３２ａおよび円周部分３２ｂが他の部分よりも肉厚に形成されている例を示したが、後方部分３２ａのみが他の部分よりも肉厚に形成されている例であってもよい。
【００４６】
また、後方部分３２ａおよび円周部分３２ｂ、または後方部分３２ａのみについて、第１推進バルーン３２の材料よりも低い膨張率を有する低膨張率材（例えば、ＰＥＴ繊維やアラミド繊維）やコイル状に形成した形状記憶合金のワイヤなどを表面に接合、あるいは埋め込み、若しくは一体成形し、部分的に膨張率を異ならせてもよい。
【００４７】
また、図３に示すように、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の間には、第１弁３８が設けられている。第１弁３８は、取り付けられている第１リフトアップバルーン３０と厚みが異なるものとしており、第１弁３８と第１リフトアップバルーン３０はその膨張収縮に必要な圧力値が異なる性質を有している。なお、第１弁３８は、取り付けられている第１リフトアップバルーン３０と材質が異なるものとしてもよい。
【００４８】
そして、第１弁３８は、第１リフトアップバルーン３０の内圧が陰圧から陽圧になったとき、または、陽圧から陰圧になったときに、第１リフトアップバルーン３０の内圧が所定値（開弁値）未満のときは閉弁状態であるが、第１リフトアップバルーン３０の内圧が所定値（開弁値）以上になると開弁状態になる性質を有している。
【００４９】
また、第１弁３８は、第１リフトアップバルーン３０が陽圧のときと陰圧のときで形状が変化する。具体的には、第１弁３８は、第１リフトアップバルーン３０が所定値（開弁値）以上の陽圧のときには第１推進バルーン３２側に開弁した形状となり、第１リフトアップバルーン３０が所定値（開弁値）以上の陰圧のときには第１リフトアップバルーン３０側に開弁した形状となる。
【００５０】
図４は、第１リフトアップバルーン３０、第１推進バルーン３２、第２リフトアップバルーン３４、第２推進バルーン３６の圧力を制御するバルーン制御装置１８と第１弁３８、第２弁４６の関係を示したブロック図である。また、図５は、第１リフトアップバルーン３０、第１推進バルーン３２、第１弁３８、第１ポンプ４０の構成を示した概略図である。なお、第２リフトアップバルーン３４、第２推進バルーン３６、第２弁４６、第２ポンプ４２の構成も図５と同様に表わされる。
【００５１】
図４に示すように、バルーン制御装置１８内には、第１ポンプ４０と第２ポンプ４２、および当該第１ポンプ４０と第２ポンプ４２の動作を制御するポンプ制御部４４が構成される。
【００５２】
また、図４と図５に示すように、バルーン制御装置１８内の第１ポンプ４０には第１リフトアップバルーン３０が接続され、当該第１リフトアップバルーン３０には第１弁３８を介して第１推進バルーン３２が接続されている。一方、バルーン制御装置１８内の第２ポンプ４２には第２リフトアップバルーン３４が接続され、当該第２リフトアップバルーン３４には第２弁４６を介して第２推進バルーン３６が接続されている。
【００５３】
このように、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２には共通して第１ポンプ４０が接続され、第２リフトアップバルーン３４と第２推進バルーン３６には共通して第２ポンプ４２が接続されている。そのため、２つのバルーンに対しポンプは１つで足りるので、コストダウンおよび装置の小型化を図ることができる。
【００５４】
なお、後述する推進動作のフローは、ポンプ制御部４４によって第１ポンプ４０、第２ポンプ４２の動作の制御がなされ、かつ、第１弁３８によって第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の間の圧力の調整がなされ、第２弁４６によって第２リフトアップバルーン３４と第２推進バルーン３６の間の圧力の調整がなされることによって実行される。
【００５５】
＜推進動作のフロー＞
図６は、本発明の管内移動体用アクチュエータについて、具体的な推進動作のフローチャート図である。なお、説明の便宜上、図６（ａ）にステップＳ１〜Ｓ１７を示し、図６（ｂ）にステップＳ１８〜Ｓ３０を示す。
【００５６】
また、図７は、図６に示す推進動作のフローチャート図に対応させて各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図であり、図７の左図は先端部１０ａの概略側面側から見た図であり、図７右図は先端部１０ａの先端側から見た図である。さらに、図８は、図６で示される推進動作について各バルーンの膨張伸縮（圧力）の時間的変化を表わしたタイミングチャート図である。図９は、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子を示す概略図である。なお、第２リフトアップバルーン３４と第２推進バルーン３６の膨張収縮と第２弁４６の開閉の様子も図９と同様に表わすことができる。
【００５７】
そこで、図６をベースに図７と図８により補足をしながら、推進動作のフローについて詳細に説明する。
【００５８】
図６に示すように、電子内視鏡１の先端部１０ａを測定対象（ここでは例えば、大腸とする）内に挿入を開始して、電子内視鏡１に対し管内移動体用アクチュエータによる自走開始指示の操作を行なう（ステップＳ１）。
【００５９】
すると、図７（ａ）に示すような各バルーンの膨張および収縮の状態から、第１ポンプ４０の吐出動作を開始して、第１リフトアップバルーン３０への気体の充填を開始する（ステップＳ２）。この時、第１リフトアップバルーン３０は陽圧になるが、第１弁３８は閉弁状態を維持している。
【００６０】
ステップＳ２における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ａのように表わされる。また、ステップＳ２における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ａ）のように表わされる。
【００６１】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が開弁値に到達すると、第１弁３８が徐々に開弁状態になり、第１推進バルーン３２への気体の充填を開始する（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００６２】
ここで、第１リフトアップバルーン３０の内圧における開弁値とは、第１弁３８が閉弁状態から開弁状態になる時の第１リフトアップバルーン３０の内圧値である。
【００６３】
ステップＳ３，Ｓ４における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｂのように表わされる。また、ステップＳ４における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｂ）のように表わされる。図９（ｂ）に示すように、第１リフトアップバルーン３０が開弁値以上の陽圧になり、第１弁３８は第１推進バルーン３２側に開弁するように変形する。
【００６４】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が最大値に到達すると、第１弁３８が大きく開弁した状態になり、第１推進バルーン３２への気体の充填が早まる（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００６５】
ここで、第１リフトアップバルーン３０の内圧における最大値とは、腸壁５２のたるみをなくして第１推進バルーン３２を腸壁５２に密着させた時の圧力値であって、腸壁５２を破らず、腸壁５２を滑らない圧力値である。
【００６６】
また、ステップＳ６における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｂ）のように表わされる。図７（ｂ）に示されるように、第１リフトアップバルーン３０への気体の充填により、第１推進バルーン３２が持ち上げられ、第１推進バルーン３２は腸壁５２と当接し密着する。腸壁５２の円周長さは変化せず、腸壁５２は第１推進バルーン３２が持ち上げられる方向に伸びきった状態となる。このように、第１推進バルーン３２は腸壁５２のたるみをなくした状態で腸壁５２に密着している。なお、第２推進バルーン３６は腸壁５２から離間している。
【００６７】
また、ステップＳ６における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｃ）のように表わされる。
【００６８】
次に、第１推進バルーン３２の内圧が最大値に到達すると、第１ポンプ４０の吐出動作を停止させて第１推進バルーン３２への気体の充填を停止する（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００６９】
ステップＳ８における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｃ）のように表わされる。図７（ｃ）に示されるように、第１推進バルーン３２への気体の充填により、前記の図３の点線に示したように、第１推進バルーン３２は先端部１０ａの進行方向の後方（図７（ｃ）の黒矢印）に向かって略扇形状に膨張するように指向性変形を行なうので、図７（ｃ）の白矢印のように先端部１０ａに腸壁５２に対して進行方向の力が発生する。
【００７０】
また、前記のステップＳ６において第１推進バルーン３２を腸壁５２に確実に当接させているので、第１推進バルーン３２への気体の充填により、確実に先端部１０ａに腸壁５２に対して進行方向の力が発生する。これにより、電子内視鏡１の先端部１０ａは進行方向に移動する。
【００７１】
また、ステップＳ５〜Ｓ８における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｃのように表わされる。
【００７２】
また、ステップＳ８における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｄ）のように表わされる。この時、第１推進バルーン３２は腸壁５２から反力を受け、膨張する力に対抗して圧縮する力が働くが、図９（ｄ）に示すように、第１推進バルーン３２側に開弁していた第１弁３８は第１リフトアップバルーン３０側に向かって閉弁する方向に変形するので、第１推進バルーン３２の内圧は一定の圧力値を維持することができる。
【００７３】
次に、第２ポンプ４２の吐出動作を開始して、第２リフトアップバルーン３４への気体の充填を開始する（ステップＳ９）。この時、第２リフトアップバルーン３４は陽圧になるが、第２弁４６は閉弁状態を維持している。
【００７４】
ステップＳ９における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｄ）のように表わされる。図７（ｄ）に示されるように、第２リフトアップバルーン３４に気体を充填して膨張させることにより白矢印方向に第２推進バルーン３６を持ち上げていく一方、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２は気体が充填された状態をそのまま維持している。
【００７５】
また、ステップＳ９における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｄのように表わされる。
【００７６】
次に、第２リフトアップバルーン３４の内圧が所定の通過値に到達すると、第１ポンプ４０の吸引動作を開始して、第１リフトアップバルーン３０からの排気を開始する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。この時、第１リフトアップバルーン３０は陽圧から陰圧になっていくが、第１弁３８は閉弁状態を維持している。
【００７７】
ここで、第２リフトアップバルーン３４における内圧の所定の通過値とは、第２リフトアップバルーン３４が膨張して内圧が最大値に到達するまでに存在する通過値であって、第２推進バルーン３６が腸壁５２に当接する時の第２リフトアップバルーン３４の内圧値である。
【００７８】
なお、第２リフトアップバルーン３４の内圧における最大値とは、腸壁５２のたるみをなくして第２推進バルーン３６を腸壁５２に密着させた時の圧力値であって、腸壁５２を破らず、腸壁５２を滑らない圧力値である。
【００７９】
また、ステップＳ１１における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｅ），（ｆ）のように表わされる。図７（ｅ），（ｆ）に示されるように、第２リフトアップバルーン３４に気体を充填して膨張させることにより白矢印方向に第２推進バルーン３６を持ち上げて、第２推進バルーン３６を腸壁５２に当接させる一方、第１リフトアップバルーン３０からの排気を開始して、白矢印方向に第１推進バルーン３２を下ろして腸壁５２から離間させる。
【００８０】
また、ステップＳ１０，Ｓ１１における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｅのように表わされる。
【００８１】
また、ステップＳ１１における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｅ）のように表わされる。
【００８２】
このように、第１推進バルーン３２は膨張した状態をそのまま維持しつつ、第１リフトアップバルーン３０を収縮させていく。そのため、第１推進バルーン３２は膨張した状態のまま腸壁５２から離間する。したがって、第１推進バルーン３２を収縮しながら腸壁５２から離間させたときに生じるような不要な後退動作を腸壁５２に伝えないので、前記のステップＳ８において電子内視鏡１の先端部１０ａが進行方向に移動した位置を維持する。
【００８３】
また、第２推進バルーン３６を腸壁５２に当接させてから第１推進バルーン３２を腸壁５２から離間させるので、第１推進バルーン３２を腸壁５２から離間させても先端部１０ａは第２推進バルーン３６により腸壁５２に係止されており、その位置を保つことができる。
【００８４】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が開弁値に到達すると、第１弁３８が徐々に開弁状態になり、第１推進バルーン３２からの排気を開始し、また、第２リフトアップバルーン３４の内圧が開弁値に到達すると、第２弁４６が徐々に開弁状態になり、第２推進バルーン３６への気体の充填を開始する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。
【００８５】
ステップＳ１２，Ｓ１３における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｆのように表わされる。
【００８６】
また、ステップＳ１３における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｆ）のように表わされる。図９（ｆ）に示すように、第１リフトアップバルーン３０が開弁値以上の陰圧になり、第１弁３８は第１リフトアップバルーン３０側に開弁するように変形する。
【００８７】
次に、第１リフトアップバルーン３０の排気が完了すると、第１弁３８が大きく開弁した状態になって第１推進バルーン３２からの排気が早まり、また、第２リフトアップバルーン３４の内圧が最大値に到達すると、第２弁４６が大きく開弁した状態になって第２リフトアップバルーン３４への気体の充填が停止し、第２推進バルーン３６への気体の充填が早まる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００８８】
ステップＳ１５における第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の膨張収縮と第１弁３８の開閉の様子は、図９（ｇ）のように表わされる。
【００８９】
次に、第１推進バルーン３２からの排気が完了すると、第１ポンプ４０の吸引動作を停止し、また、第２推進バルーン３６の内圧が最大値に到達すると、第２ポンプ４２の吐出動作を停止し、第２推進バルーン３６への気体の充填を停止する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００９０】
ステップＳ１７における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｇ）のように表わされる。図７（ｇ）に示されるように、第１推進バルーン３２を収縮させる一方、第２推進バルーン３６への気体の充填により、前記の図３の点線に示したように、第２推進バルーン３６は先端部１０ａの進行方向の後方に向かって略扇形状に膨張するように指向性変形を行なうので、前記の図７（ｃ）の第１推進バルーン３２による作用と同様に、腸壁５２に対して先端部１０ａの進行方向の力を発生させる。これにより、電子内視鏡１の先端部１０ａは進行方向に移動する。
【００９１】
また、ステップＳ１４〜Ｓ１７における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｇのように表わされる。
【００９２】
次に、第１ポンプ４０の吐出動作を開始し、第１リフトアップバルーン３０への気体の充填を開始する（ステップＳ１８）。この時、第１リフトアップバルーン３０は陰圧から陽圧になっていくが、第１弁３８は閉弁状態を維持している。
【００９３】
ステップＳ１８における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｈのように表わされる。
【００９４】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が所定の通過値に到達すると、第２ポンプ４２の吸引動作を開始して、第２リフトアップバルーン３４からの排気を開始する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。この時、第２リフトアップバルーン３４は陽圧から陰圧になっていくが、第１弁３８は閉弁状態を維持している。
【００９５】
ここで、第１リフトアップバルーン３０における内圧の所定の通過値とは、第１リフトアップバルーン３０が膨張して内圧が最大値に到達するまでに存在する通過値であって、第１推進バルーン３２が腸壁５２に当接する時の第１リフトアップバルーン３０の内圧値である。
【００９６】
また、ステップＳ２０における各バルーンの膨張および収縮の様子は、図７（ｈ），（ｉ）のように表わされる。図７（ｈ），（ｉ）に示されるように、第１リフトアップバルーン３０を膨張させて、第１推進バルーン３２を白矢印方向に持ち上げて腸壁５２に当接させる一方、第２リフトアップバルーン３４からの排気により、第２推進バルーン３６を下ろして腸壁５２から離間させる。
【００９７】
なお、ステップＳ１９，Ｓ２０における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｉのように表わされる。
【００９８】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が開弁値に到達すると、第１弁３８が徐々に開弁状態になり、第１推進バルーン３２への気体の充填を開始し、また、第２リフトアップバルーン３４の内圧が開弁値に到達すると、第２弁４６が徐々に開弁状態になり、第２推進バルーン３６からの排気を開始する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００９９】
ステップＳ２１，Ｓ２２における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｊのように表わされる。
【０１００】
次に、第１リフトアップバルーン３０の内圧が最大値に到達すると、第１弁３８が大きく開弁した状態になって第１リフトアップバルーン３０への気体の充填が停止する一方、第１推進バルーン３２への気体の充填が早まり、また、第２リフトアップバルーン３４の排気が完了すると、第２弁４６が大きく開弁した状態になって第２推進バルーン３６からの排気が早まる（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【０１０１】
次に、第１推進バルーン３２の内圧が最大値に到達すると、第１ポンプ４０の吐出動作を停止して第１推進バルーン３２への気体の充填を停止し、第２推進バルーン３６からの排気が完了すると、第２ポンプ４２の吐出動作を停止し第２推進バルーン３６からの排気を停止する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。
【０１０２】
ステップＳ２６における各バルーンの膨張および収縮の様子は、前記の図７（ｃ）のように表わされ、前記の図７（ｃ）の白矢印のように先端部１０ａに腸壁５２に対して進行方向の力が発生する。
【０１０３】
また、前記のステップＳ２０において第１推進バルーン３２を腸壁５２に確実に当接させているので、第１推進バルーン３２への気体の充填により、確実に先端部１０ａに腸壁５２に対して進行方向の力が発生する。これにより、電子内視鏡１の先端部１０ａは進行方向に移動する。
【０１０４】
なお、ステップＳ２３〜Ｓ２６における各バルーンの膨張収縮のタイムチャートは、図８の工程Ｋのように表わされる。
【０１０５】
次に、第２ポンプ４２の吐出動作を開始し、第２リフトアップバルーン３４への気体の充填を開始するが、以降は、前記のステップＳ９〜Ｓ２６について、繰り返し行なうため、説明は省略する。
【０１０６】
その後、電子内視鏡１に対し管内移動体用アクチュエータによる自走停止指示の操作を行なうと（ステップＳ２７）、第１推進バルーン３２と第２推進バルーン３６の排気を開始し（ステップＳ２８）、第１リフトアップバルーン３０と第２リフトアップバルーン３４の排気を開始し（ステップＳ２９）、全バルブの排気が完了しだい表示部（不図示）にその旨を表示する（ステップＳ３０）。
【０１０７】
以上が推進動作のフローの説明である。
【０１０８】
以上、推進動作について説明したように、第１リフトアップバルーン３０と第１推進バルーン３２の間に第１弁３８を設け、第２リフトアップバルーン３４と第２推進バルーン３６の間に第２弁４６を設け、バルーン制御装置１８内のポンプ制御部４４により第１ポンプ４０、第２ポンプ４２の動作を駆動させるので、ポンプの数を少なくして各バルーンの圧力を制御することができ、コストダウンと装置の小型化を図ることができる。
【０１０９】
また、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を収縮させた状態で当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２に当接させた後、当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）に気体を充填し当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を膨張させた状態として腸壁５２に推進力を与える一方、当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を膨張させた状態のまま当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２から離間させている。
【０１１０】
このように、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２に当接させた時の当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）の状態と、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２から離間させた時の当該第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）の状態を異なるものとしており、所謂、腸壁５２に当接・離間させる際に第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）の状態についてヒステリシス性を持たせている。
【０１１１】
これにより、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を収縮しながら腸壁５２から離間させた時に生じるような不要な後退動作を腸壁５２に伝えないので、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２に当接させる時に発生した推進力により前進した電子内視鏡１の先端部１０ａの移動量を維持でき、進行方向に大きな移動量を得ることができる。
【０１１２】
また、第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）を膨張させて、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を腸壁５２に確実に当接させるので、第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）による推進力を腸壁５２に確実に伝えることができる。
【０１１３】
なお、以上の実施形態においては２層構造バルーンを採用したが、これに限らず、第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）および第１弁３８（第２弁４６）を１つまたは複数設け、その上に第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を１つまたは複数設けた３層以上で構成されたバルーンであってもよい。
【０１１４】
図１０では一例として、第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）および第１弁３８（第２弁４６）を３層設け、その上に第１推進バルーン３２（第２推進バルーン３６）を設けた４層構造バルーンを示す。
【０１１５】
＜変形例＞
また、前記の実施形態の第１推進バルーン３２と第２推進バルーン３６に変えて、図１１に示すような構成からなる第１推進バルーン５４と第２推進バルーン５６としてもよい。図１１は、第１推進バルーン５４と第２推進バルーン５６を使用したときの推進動作の一部を示す図である。
【０１１６】
第１推進バルーン５４と第２推進バルーン５６は、前記の実施形態の第１推進バルーン３２と第２推進バルーン３６と同様に、各々先端部１０ａに設けられた２対の２層構造バルーンα，βを構成するものとして、第１リフトアップバルーン３０と第２リフトアップバルーン３４の上側（外周側）に重ねて設けられている。
【０１１７】
そして、図１１に示すように、第１推進バルーン５４と第２推進バルーン５６は、３つのバルーンで形成されるサブ室５８、主気室６０、サブ気室６２を列状に配置したものであり、主気室６０の両側にサブ気室５８，６２が配置されている。サブ気室５８を先端部１０ａの先端側に配置し、サブ気室６２を先端部１０ａの後端側に配置する。
【０１１８】
第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）により第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２に当接させた後、図１１（ａ）に示すように、主気室６０とその両側に位置するサブ気室５８，６２に気体が充填されていない状態からサブ気室６２に気体を充填し、次に、図１１（ｂ）に示すように、主気室６０に気体を充填して第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２に密着させる。
【０１１９】
次に、図１１（ｃ）に示すように、サブ気室５８に気体を充填する一方、サブ気室６２から排気を行なう。すると、図中の矢印のように、腸壁５２に対し推進力が発生するので、先端部１０ａは進行方向に移動する。
【０１２０】
次に、図１１（ｄ）に示すようにサブ気室５８を膨張させサブ気室６２を収縮させたまま、主気室６０から排気を行なった後、第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）により第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２から離間させる。
【０１２１】
以上のように、第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）のサブ室５８、主気室６０、サブ気室６２の膨張収縮状態について、第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２に当接させた時と、第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２から離間させた時で異なる状態としている。すなわち、腸壁５２に当接および離間させる際に第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）の状態について、ヒステリシス性を持たせている。
【０１２２】
なお、図１１（ｃ）に示す状態からそのまま第１リフトアップバルーン３０（第２リフトアップバルーン３４）により第１推進バルーン５４（第２推進バルーン５６）を腸壁５２から離間させた後に、図１１（ｄ）に示すようにサブ気室５８を膨張させサブ気室６２を収縮させたまま、主気室６０から排気を行なってもよい。
【０１２３】
また、前記の実施形態では、電子内視鏡１の挿入部１０に直接バルーンを取り付けた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、図１２に示す内視鏡用移動装置６４に適用することも可能である。
【０１２４】
内視鏡用移動装置６４は、挿入部１０が挿入固定される筒体６６と、筒体６６の先端に取り付けられた２層構造バルーンα，β（図１２では２層構造バルーンαを代表して示す）と、筒体６６から延びたコード６８が接続される、バルーン制御装置１８と同様の構成を有するバルーン制御装置７０とから構成される。２層構造バルーンα，βは、前記の実施形態と同様に、２層構造バルーンαが軸対称に対をなしており、さらに円周方向に位相を９０°ずらした位置に、２層構造バルーンβが軸対称に対をなしており、２層構造バルーンα、βが合計２対構成されている。なお、２層構造バルーンは合計３対以上構成されていてもよい。
【０１２５】
そして、挿入部１０を被検体内に挿入する際には、筒体６６を挿入部１０に挿入して固定し、バルーン制御装置７０で上記実施形態と同様の制御を行って挿入部１０を移動させる。
【０１２６】
以上、本発明の管内移動体用アクチュエータ、内視鏡について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】電子内視鏡の構成図である。
【図２】挿入部の先端部における管内移動体用アクチュエータの構成を示す図である。
【図３】第１推進バルーンの部分の拡大図である。
【図４】バルーン制御装置、各バルーン、第１弁、第２弁の関係を示したブロック図である。
【図５】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンと第１弁と第１ポンプの構成を示した概略図である。
【図６（ａ）】本発明の管内移動体用アクチュエータについて、具体的な推進動作のフローチャート図である。
【図６（ｂ）】本発明の管内移動体用アクチュエータについて、具体的な推進動作のフローチャート図である。
【図７（ａ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｂ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｃ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｄ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｅ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｆ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｇ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｈ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図７（ｉ）】各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略図である。
【図８】各バルーンの膨張収縮（圧力）の時間的変化を表わしたタイミングチャート図である。
【図９（ａ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｂ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｃ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｄ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｅ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｆ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図９（ｇ）】第１リフトアップバルーンと第１推進バルーンの膨張収縮と第１弁の開閉の様子を示す概略図である。
【図１０】３層以上で構成されたバルーンを示す図である。
【図１１】変形例の推進動作の一部を示す図である。
【図１２】内視鏡用移動装置を使用したときの構成図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１…電子内視鏡、１０…挿入部、１０ａ…先端部、１８…バルーン制御部、３０…第１リフトアップバルーン、３２…第１推進バルーン、３４…第２リフトアップバルーン、３６…第２推進バルーン、３８…第１弁、４０…第１ポンプ、４２…第２ポンプ、４４…ポンプ制御部、４６…第２弁、５２…腸壁
【図１】
2010057603.tif 000003
【図２】
2010057603.tif 000004
【図３】
2010057603.tif 000005
【図４】
2010057603.tif 000006
【図５】
2010057603.tif 000007
【図６（ａ）】
2010057603.tif 000008
【図６（ｂ）】
2010057603.tif 000009
【図７（ａ）】
2010057603.tif 000010
【図７（ｂ）】
2010057603.tif 000011
【図７（ｃ）】
2010057603.tif 000012
【図７（ｄ）】
2010057603.tif 000013
【図７（ｅ）】
2010057603.tif 000014
【図７（ｆ）】
2010057603.tif 000015
【図７（ｇ）】
2010057603.tif 000016
【図７（ｈ）】
2010057603.tif 000017
【図７（ｉ）】
2010057603.tif 000018
【図８】
2010057603.tif 000019
【図９（ａ）】
2010057603.tif 000020
【図９（ｂ）】
2010057603.tif 000021
【図９（ｃ）】
2010057603.tif 000022
【図９（ｄ）】
2010057603.tif 000023
【図９（ｅ）】
2010057603.tif 000024
【図９（ｆ）】
2010057603.tif 000025
【図９（ｇ）】
2010057603.tif 000026
【図１０】
2010057603.tif 000027
【図１１】
2010057603.tif 000028
【図１２】
2010057603.tif 000029