(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブを互いに組紐状に組合せ、各チューブの一端を密閉して形成した管集成体を具備し、
該管集成体の前記少なくとも３本のチューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の端部を流体圧源に接続するようにした管内推進装置において、
(1)前記少なくとも３本のチューブのうち１本のチューブに前記流体圧源から圧力を印加し、
(2)他の１本のチューブを加圧すると共に、従前に加圧したチューブを減圧し、
(3)上記(2)の工程を最初のチューブに戻るまで重複することなく全てのチューブについて順次に行い、
(4)上記(2)(3)の工程を繰り返すことによって前記管集成体が管内において該管の軸方向に移動するようにした管内推進装置。
【請求項２】
前記管集成体は３本のチューブを互いに三つ編みに組合せて形成される請求項１に記載の管内推進装置。
【請求項３】
前記少なくとも３本のチューブはシリコーンゴムより成り、前記中空チャンネルと共にシリコーンゴムによって被覆され一体化している請求項１または２に記載の管内推進装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の管内推進装置を備えた内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管内で推進力を発生し移動する管内推進装置に関する。本発明は、また該管内推進装置を備えた内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療や工業分野で広く用いられており、診断または観察対象部の近傍へ画像を捉える光学装置や照明装置、診断装置、サンプル採取装置等を先端部に取付けた光ファイバー、ケーブル、チューブ、チャンネル等を束ねた柔軟な細長い紐状の集成体を具備している。
【０００３】
こうした内視鏡を管やルーメン、特に人の小腸で移動させるために、駆動装置または推進装置を備えた内視鏡が開発されている。例えば、特許文献１には、内視鏡先端に二つのバルーンと、その間にある伸縮部とから成る推進装置が取付けられ、バルーンを交互に膨らませながら伸縮させて内視鏡を駆動するバルーン式推進装置を備えた内視鏡が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、前後に逆向きの螺旋状の鍔をもつ筒を取付け、該筒をモータで回転させて、鍔を腸壁にこすり付けて移動する逆ねじ式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。
【０００５】
非特許文献２には、内部が複数に仕切られたチューブに圧力をかけ、内視鏡の表面に表面波を作り出して推進力を得るラバーアクチュエータ式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。
【０００６】
更に、非特許文献３には、ダブルバルーン式を長くし、節数を増やして自動化した蠕動運動式の推進装置を備えた内視鏡が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５８２２２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】鵜川源也 他："逆ねじ型推進機構を用いた内視鏡ロボットに関する研究 -推進力を最大化させるためのフィン・リードおよびモータ配置の検討-"，第28回日本ロボット学会学術講演会(DVD-ROM)，3K1-4，名古屋，2010年
【非特許文献２】尾崎健 他："大腸内視鏡誘導ラバーアクチュエータの新断面形状の導出と基礎実験"，第28回日本ロボット学会学術講演会(DVD-ROM)，1N3-2，名古屋，2010年
【非特許文献３】安達和紀 他："蠕動運動を規範とした小腸検査用多段式内視鏡ロボットの開発"，ロボティクス・メカトロニクス講演会2011(DVD-ROM)，2P1-A02，岡山，2011年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のバルーン式推進装置は、手動による操作が複雑であるだけでなく、内視鏡先端部でしか推進力が発生できない問題がある。
【００１０】
非特許文献１の逆ねじ式の推進装置は腸壁に対して強い摩擦動作を起こすため人体で用いる場合には安全性に問題があり、非特許文献２に記載のラバーアクチュエータ式の推進装置は動きが小刻みなため推進速度が遅い問題があり、更に、非特許文献３に記載の蠕動運動式の推進装置は、速度が遅く、流路を塞ぎ、腸壁等に対して摩擦も生じるといった問題がある。
【００１１】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、特に内視鏡のような小型の装置を小腸のようなルーメンまたは管内で連続的に推進する管内推進装置を提供することを目的としている。また、本発明は、こうした推進装置を備えた内視鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の本発明は、複数のチューブを互いに組紐状に組合せ、各チューブの一端を密閉して形成した管集成体を具備し、該管集成体の前記少なくとも３本のチューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の端部を流体圧源に接続するようにした管内推進装置において、(1)前記少なくとも３本のチューブのうち１本のチューブに前記流体圧源から圧力を印加し、(2)他の１本のチューブを加圧すると共に、従前に加圧したチューブを減圧し、(3)上記(2)の工程を最初のチューブに戻るまで重複することなく全てのチューブについて順次に行い、(4)上記(2)(3)の工程を繰り返すことによって前記管集成体が管内において該管の軸方向に移動するようにした管内推進装置を要旨とする。
【００１３】
また、本発明の他の特徴によれば、前記推進装置の管集成体の先端部にの先端に取付けられたCCDのようなイメージセンサと対物レンズを含む光学装置、LEDのような照明装置、診断装置、ハサミやクリップのようなサンプル採取装置或いはこれらを組合せた先端デバイスを備えた内視鏡が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数のチューブを互いに組紐状に組合せ接着して細長い紐状の本体を形成し、該本体を管内に配して、チューブ内を１本ずつ順番に加圧、減圧すれば、本体全体が正弦波状に屈曲を繰り返し、管内面に密着する屈曲部が一方向に進行する進行波状に運動して、本体を管内で推進することができる。チューブの加圧、減圧の順序を逆転することによって、進行波状の運動の方向も逆転し推進方向が逆転する。
【００１５】
また、本発明によれば、比較的細い柔軟なチューブによって簡単な構造の推進装置を形成可能である。該推進装置は、柔軟なチューブを組紐状に組合せただけなので、煩雑な操作を必要とせず、柔軟で屈曲部も容易に通過可能であり、また連続的に推進力を発揮可能である。従って、該推進装置を体内で使う内視鏡の推進装置として用いれば、柔軟で安全性の高い内視鏡を製造可能となる。
【００１６】
本発明を内視鏡の推進装置として用いる場合、従来の内視鏡、例えばダブルバルーン式の推進装置を備えた内視鏡と比較して、格段に容易に内視鏡を操作可能となる。また逆ねじ式の推進装置は直径17mmで速度1.7mm/s、ラバーアクチュエータ式の推進装置は直径12mm程度で速度は3.1mm/sであるのに対して、本発明は構造が簡単なため、推進装置の本体となる管集成体の直径が約6mmの場合で、約4mm/sの推進速度を得ることができ、小型で高速な推進装置を製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施形態による内視鏡の概略ブロック図である。
【図１Ａ】図１に示した内視鏡で用いる推進装置の管集成体としての本体の端面図である。
【図２】管集成体としての本体の挙動を示す略図である。
【図３】管内における本体の挙動を説明する略示断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、本発明の好ましい実施形態による内視鏡１０は、少なくとも３本のチューブとして、第１、第２、第３チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを互いに三つ編状に組合せ或いは編んで形成された細長い組紐状の管集成体から成る本体１４と、該本体１４の先端に取付けられたCCDのようなイメージセンサと対物レンズを含む光学装置、LEDのような照明装置、診断装置、ハサミやクリップのようなサンプル採取装置或いはこれらを組合せた先端デバイス１２とを具備している。第１、第２、第３チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、一例として、内径1.5mmを有し、柔軟な材料、例えばシリコーンゴムから形成されている。本体１４は、第１、第２、第３チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを互いに三つ編状に組合せ或いは編んだ後に、その表面をシリコーンゴムを塗布、被覆して第１、第２、第３チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを互いに接着して形成することができる。図１、１Ａにおいて参照番号１６にて指示する、先端デバイス１２からの光信号を伝達するための光ファイバー、先端デバイス１２へ電力を供給するためのケーブル、先端デバイス１２を操作するためのワイヤー（本明細書では単にケーブル等と記載する）等は、三つ編みにした本体１４の上下面１５ａ、１５ｂに配置することができる。本体１４の上下面１５ａ、１５ｂに管またはチャンネル（図示せず）を配置して、該管またはチャンネル内にケーブル等１６を通してもよい。
【００１９】
第１、第２、第３のチューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、夫々第１空圧供給管路２０ａ、第２空圧供給管路２０ｂ、第３空圧供給管路２０ｃを介して流体圧源としての空圧源２０に接続されている。第１、第２、第３空圧供給管路２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、制御装置２８によって制御される夫々第１、第２、第３制御弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配設されている。第１、第２、第３制御弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃは例えば２位置３ポートのソレノイド弁とすることができ、制御装置２８によって各々のソレノイドを付勢、消勢することによって、第１、第２、第３のチューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを独立に空圧源２０に連通させたり大気に開放することができる。空圧源２０は、コンプレッサーや病院内のサービスエアとすることができる。制御装置２８は、第１、第２、第３制御弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃのソレノイドへ電位を供給する電源、電位を供すべきソレノイドを切り換えるためのリレー、切換のタイミングをとるためのタイマー、全体を制御するためのマイクロコンピューター等を含むことができる。
【００２０】
本体１４の３本のチューブのうち１本のチューブ、例えば第１チューブ１４ａ内に圧力を印加すると、該第１チューブ１４ａが膨張して、図２に示すように、本体１４は全体が側面１７ａ、１７ｂの方へ正弦波状に屈曲、変形して屈曲体１４′となる。このとき、本体１４の上下面１５ａ、１５ｂ内では、本体１４が屈曲体１４′に変態しても、その中心軸線Ｏ沿いの長さが変化しないので、ケーブル等１６および前記管またはチャンネルを本体１４の上下面１５ａ、１５ｂ内において中心軸線Ｏに沿わせて延設することが有利である。
【００２１】
図３に示すように、本体１４が管１８内で屈曲体１４′に変形すると、その屈曲部、つまり屈曲体１４′の折れ曲がった各頂点の外側面で管１８の内面１８ａに密着する。図３では第１チューブ１４ａが加圧された状態であり、管１８の中心軸線Ｏ′から半径方向に最も外側に配置される第１チューブ１４ａの屈曲部の外側面が、管１８の内面１８ａに密着している。この状態から第２チューブ１４ｂを加圧すると、屈曲体１４′は、第１チューブ１４ａの屈曲部が管１８の内面１８ａに密着した状態で第２チューブ１４ｂが膨張する。次いで、第１チューブ１４ａを減圧すると、第１チューブ１４ａが管１８の内面１８ａから離反すると同時に、第２チューブ１４ｂが外側になってその屈曲部の外側面が管１８の内面１８ａに密着する。第１、第２、第３のチューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ間でこのような加圧、減圧を順次繰り返すことによって、本体１４は屈曲、変形を繰り返し、その際、管１８の内面１８ａに密着する屈曲部が進行波のように順次に一方向に進行する。これによって、本体１４が管１８内で一方向に推進する。加圧、減圧するチューブの順序を逆にすることによって進行波の方向も逆転し、本体１４を反対方向へ推進可能となる。
【００２２】
既述の実施形態では、本体１４は３本のチューブ１４ａ〜１４ｃを備えているが、本発明は、この形態に限定されない。例えば、本体１４は４本以上のチューブを備えていてもよい。その際、加圧、減圧操作するチューブの順番は、上述したように、管１８の内面１８ａに密着する各チューブの屈曲部が進行波のように順次に一方向に進行するように決定されなければならない。
【００２３】
また、既述の実施の形態では、流体圧源として空圧源２０を示したが、本発明はこれに限定されず、作動流体として生理食塩水を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０    内視鏡
１２    先端デバイス
１４    本体
１４′    屈曲体
１４ａ    第１チューブ
１４ｂ    第２チューブ
１４ｃ    第３のチューブ
１５ａ    本体の上面
１５ｂ    本体の下面
１６    ケーブル等
１７ａ    本体の側面
１７ｂ    本体の側面
１８    管
１８ａ    管の内面
２０    空圧源
２０ａ    第１空圧供給管路
２０ｂ    第２空圧供給管路
２０ｃ    第３空圧供給管路
２４ａ    第１制御弁
２４ｂ    第２制御弁
２４ｃ    第３制御弁
２８    制御装置
【図１】
0005544608.tif 000002
【図１Ａ】
0005544608.tif 000003
【図２】
0005544608.tif 000004
【図３】
0005544608.tif 000005