(57)【要約】【課題】内視鏡の先端部が検体に押し付けられて近接状態になったことを容易に知ることが可能な内視鏡システムを提供する。【解決手段】電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡１１、プロセッサ装置１２、光源装置１３を備えている。電子内視鏡１１の先端部１７ａにはＣＣＤ２０が内蔵される。プロセッサ装置１２は、ＣＰＵ４１、ＤＳＰ４２、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、近接状態判断回路４７、近接状態計測回路４８、警告アラーム４９を備える。ＤＳＰ４２は、ＣＣＤ２０から出力された撮像信号から輝度データを得る。ＣＰＵ４１は、輝度データが予め設定された基準輝度値になるように絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、及び電子内視鏡１１のＣＰＵ２９を制御する。近接状態判断回路４７は、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、及びＣＰＵ２９の制御に基づき、先端部１７ａが検体に近接しているかを判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体内に挿入される挿入部及び、前記挿入部の先端部に設けられ、検体内を撮像する固体撮像素子とを備えた電子内視鏡と、
前記固体撮像素子が撮像するための照明光を前記検体に照射する照明手段と、
前記固体撮像素子の撮像により得られた画像データに基づき、輝度データを取得する輝度データ取得手段と、
前記輝度データ取得手段で取得される前記輝度データが基準値となるように前記固体撮像素子の露光量を制御する露光制御手段と、
前記露光制御手段が行う露光制御に基づき、前記先端部が前記検体に近接しているかを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記照明手段は、照明光を発する光源と、前記照明光の光量を調節する絞り機構とを有し、
前記露光制御手段は、前記絞り機構を制御する絞り制御手段であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記照明手段は、照明光を発する光源を有し、
前記露光制御手段は、前記光源の発光量を制御する発光量制御手段であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記露光制御手段は、前記固体撮像素子が撮像するときの電荷蓄積時間を制御する電子シャッタ制御手段であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記判断手段により前記先端部が前記検体に近接していると判断されたとき、警告を行う警告手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記先端部に推進力を与え、前記検体内への挿入を補助する内視鏡挿入補助装置を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記判断手段により前記先端部が前記検体に近接していると判断されたとき、前記内視鏡挿入補助装置の推進速度を低下させる制御を行う速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記判断手段により前記先端部が前記検体に近接していると判断されたとき、前記内視鏡挿入補助装置を停止させる制御を行う速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記内視鏡挿入補助装置は、前記先端部に装着される装着部と、前記装着部の外側に配置される支持筒と、前記支持筒の内周面と外周面とを覆った状態で前記支持筒の軸方向に沿って循環移動する弾性変形可能な循環体とを備えることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記警告手段は、前記露光制御手段が前記露光量を下げる制御を所定時間継続したとき、警告を行うことを特徴とする請求項５ないし９のいずれか１項記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体を観察するため、照明光を検体内に照射する内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野や工業分野では、検体内の観察に内視鏡が広く用いられている。この内視鏡は、操作部と、検体内に挿入される挿入部とから構成されている。挿入部の先端部には、ＣＣＤ等の固体撮像素子が収納されており、この固体撮像素子により撮像された画像がモニタに表示される。
【０００３】
内視鏡の挿入操作が困難なところから、内視鏡の挿入を補助するための内視鏡挿入補助装置がいろいろ提案されている。例えば、特許文献１には、内視鏡の挿入部の先端部に装着される筒状の支持体と、この支持体に循環移動可能に取り付けられた循環体とを備えた内視鏡挿入補助装置（特許文献１では内視鏡用推進装置と称されている）が記載されている。前記循環体は、その外面を検体例えば人体の消化管の内壁に接触させた状態で循環移動するから、内視鏡の先端部に推進力を与える。これにより、例えば大腸のように大きく曲がった消化管であっても、内視鏡の挿入を容易に行うことが可能となる。
【０００４】
また、特許文献２には、内視鏡の挿入部に回転可能に外嵌し、螺旋形状部が形成された回転筒体からなる内視鏡挿入補助装置であり、回転筒体に軸回りに回転駆動力を与える駆動部を備え、回転筒体を回転させることにより内視鏡の挿入部に推進力を与える回転自走式内視鏡システムが記載されている。この回転自走式内視鏡システムでは、回転筒体のトルク情報を検出するトルク検出部と、トルク検出部により検出したトルク情報に基づいて、予め設定された回転筒体のトルクを制御するためのリミット値と比較を行い、この比較結果に基づいて駆動部を制御する制御部とを備え、制御部は回転筒体のトルク情報がリミット値を超えた場合には、回転筒体の回転を停止、又は回転筒体のトルクを低下させるように駆動部を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５３８９２号公報
【特許文献２】特開２００８−９３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１及び２記載の内視鏡挿入補助装置を用いて、内視鏡の先端部に推進力を与えたとしても、例えば、大腸の中でもＳ状結腸や横行結腸のような弛みを有する部分では、生体組織に引っ掛かりやすいため、先端部及び内視鏡挿入補助装置が検体に押し付けられて先端が検体に近接すると、挿入がスムーズに行かない場合がある。上記特許文献１記載の内視鏡挿入補助装置では、上術のような近接状態になったとき、検知する手段がなく、術者が把握することもできない。
【０００７】
また、上記特許文献２記載の内視鏡挿入補助装置では、回転筒体が検体内に押し付けられてトルクが増加したときにトルク情報がリミット値を超える可能性はあるが、回転筒体の挿入量に応じて摩擦が増大してトルクが増加したときもトルク情報がリミット値を超えることがあるので、上記の制御から医療装置が長時間押し付けられた状態を把握することもできない。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、内視鏡の先端部が検体に押し付けられて近接状態になったことを容易に知ることが可能な内視鏡システム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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の内視鏡システムでは、検体内に挿入される挿入部及び、挿入部の先端部に設けられ、検体内を撮像する固体撮像素子とを備えた電子内視鏡と、固体撮像素子が撮像するための照明光を検体に照射する照明手段と、固体撮像素子の撮像により得られた画像データに基づき、輝度データを取得する輝度データ取得手段と、輝度データ取得手段で取得される輝度データが基準値となるように固体撮像素子の露光量を制御する露光制御手段と、露光制御手段が行う露光制御に基づき、先端部が検体に近接しているかを判断する判断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
照明手段は、照明光を発する光源と、照明光の光量を調節する絞り機構とを有し、露光制御手段は、絞り機構を制御する絞り制御手段であることが好ましい。また、照明手段は、照明光を発する光源を有し、露光制御手段は、光源の発光量を制御する発光量制御手段であることが好ましい。また、露光制御手段は、固体撮像素子が撮像するときの電荷蓄積時間を制御する電子シャッタ制御手段であることが好ましい。判断手段により先端部が検体に近接していると判断されたとき、警告を行う警告手段を備えたことが好ましい。
【００１１】
また、先端部に推進力を与え、検体内への挿入を補助する内視鏡挿入補助装置を備えたことが好ましい。また、判断手段により先端部が検体に近接していると判断されたとき、内視鏡挿入補助装置の推進速度を低下させる制御を行う速度制御手段を備えたことが好ましい。あるいは、判断手段により先端部が検体に近接していると判断されたとき、内視鏡挿入補助装置を停止させる制御を行う速度制御手段を備えたことが好ましい。
【００１２】
内視鏡挿入補助装置は、先端部に装着される装着部と、装着部の外側に配置される支持筒と、支持筒の内周面と外周面とを覆った状態で支持筒の軸方向に沿って循環移動する弾性変形可能な循環体とを備えることが好ましい。
【００１３】
警告手段は、露光制御手段が露光量を下げる制御を所定時間継続したとき、警告を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、輝度データが基準値となるように固体撮像素子の露光量を露光制御手段が制御しており、露光制御手段が行う露光制御に基づき、判断手段が内視鏡の先端部が検体に近接しているかを判断しているので、先端部が検体に押し付けられて近接状態になったことを容易に知ることができる。また、新たな検知手段を設ける必要が無いため、先端部が検体に近接状態かどうかの判断をコストをかけずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内視鏡システムの模式図である。
【図２】内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】内視鏡用推進装置を制御するコントローラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】内視鏡用推進装置を示す斜視図である。
【図５】内視鏡用推進装置を示す分解斜視図である。
【図６】ピニオンと駆動筒とヘリカルギヤと軸受リングとを示す斜視図である。
【図７】内視鏡用推進装置の断面図である。
【図８】内視鏡の先端部が検体と近接しているかを判断する処理手順を説明するフローチャートである。
【図９】第２実施形態の内視鏡システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、電子内視鏡システム１０は、検体内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて内視鏡画像を生成するプロセッサ装置１２と、検体を照明する光を発生する光源装置１３と、内視鏡画像を表示する表示モニタ１４と、内視鏡用推進装置１５と、コントローラ１６とを備えている。電子内視鏡１１は、検体内に挿入される挿入部１７と、挿入部１７の基端部分に設けられた操作部１８と、操作部１８とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１９とを備えている。
【００１７】
挿入部１７の先端には、後述する固体撮像素子、例えばＣＣＤ型イメージセンサ（図２参照。以下、ＣＣＤという）２０が内蔵された硬質な先端部１７ａと、先端部１７ａの後側に連設された上下及び左右方向に湾曲自在な湾曲部１７ｂと、湾曲部１７ｂと操作部１８との間に位置する可撓部１７ｃとからなる。湾曲部１７ｂは、操作部１８のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。先端部１７ａは、湾曲部１７ｂの湾曲動作によって検体内の所望の方向に向けられる。
【００１８】
ユニバーサルコード１９には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２２が取り付けられている。コネクタ２２は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２２を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００１９】
プロセッサ装置１２は、光源装置１３と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１２は、ユニバーサルコード１９や挿入部１７内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１１に給電を行い、ＣＣＤ２０の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、信号用ケーブルを介してＣＣＤ２０から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１２で生成された画像データは、プロセッサ装置１２にケーブル接続された表示モニタ１４に観察画像として表示される。
【００２０】
先端部１７ａには、検体内で挿入部１７を前進または後進させる内視鏡用推進装置１５（内視鏡挿入補助装置）が着脱可能に取り付けられている。この内視鏡用推進装置１５は、コントローラ１６によって作動が制御される。
【００２１】
図２に示すように、先端部１７ａには、観察窓２３、撮像光学系２４、ＣＣＤ２０、照明窓２５、照明レンズ２６等が設けられている。また、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）２７、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥという）２８、ＣＰＵ２９は、操作部１８やユニバーサルコード１９のコネクタ２２等に設けられている。
【００２２】
撮像光学系２４は、レンズやプリズム等からなり、観察窓２３を介して入射する検体内からの光をＣＣＤ２０に結像させる。照明窓２５からは照明光が検体内に照射される。照明光は、光源装置１３から電子内視鏡１１に供給され、ユニバーサルコード１９及び挿入部１７に挿通されたライトガイド３６によって導光され、出射端に配置された照明レンズ２６によって照明窓２５を介して検体内に照明される。
【００２３】
ＣＣＤ２０は、撮像光学系２４によって撮像面に結像された検体内の像を光電変換する。ＣＣＤ２０は複数の画素を有し、各画素は入射光量に応じた画素値である撮像信号を出力する。ＣＣＤ２０から出力される撮像信号はアナログ信号であり、ＡＦＥ２８によってノイズ除去処理やゲイン補正処理が施され、Ａ／Ｄ変換された後に、ユニバーサルコード１９及びコネクタ２２を介してプロセッサ装置１２のＤＳＰ４２（後述）に入力される。
【００２４】
ＴＧ２７は、ＣＣＤ２０にクロック信号を与える。ＣＣＤ２０は、ＴＧ２７から入力されるクロック信号に応じて撮像動作を行ない、撮像信号を出力する。ＣＰＵ２９は、電子内視鏡１１とプロセッサ装置１２とが接続された後、プロセッサ装置１２のＣＰＵ４１からの動作信号に基づいてＴＧ２７を駆動させる。
【００２５】
ＣＰＵ２９は、電子シャッタ制御部としても機能し、ＴＧ２７に所定のクロック信号を生じさせることでＣＣＤ２０に対して駆動制御を行うが、蓄積電荷の掃出し時間（掃出しパルス）を可変調整することにより、電荷蓄積時間を変えることができる。この電荷蓄積時間が電子シャッタ速度となる。
【００２６】
ＡＦＥ２８は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換器からなる。ＣＤＳは、ＣＣＤ２０が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ２０を駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによってノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＧＣで撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換する。ＡＦＥ２８の駆動は、ＣＰＵ２９によって制御される。例えば、ＣＰＵ２９は、プロセッサ装置１２のＣＰＵ４１から入力される動作信号に基づいて、ＡＧＣ回路による撮像信号の増幅率（ゲイン）を調節する。
【００２７】
光源装置１３は、光源３０、絞り機構３１、波長変換フィルタ３２、集光レンズ３３、光源ドライバ３４、ＣＰＵ３５等から構成される。
【００２８】
光源３０は、例えばＬＥＤからなる。波長変換フィルタ３２は、光源３０から発せられた照明光を通常の白色光に変換する。光源３０から発せられ、白色光に変換された照明光は、絞り機構３１によって調節される。光源３０から発せられた照明光は、集光レンズ３３で集光されてライトガイド３６の入射端に導光される。
【００２９】
ライトガイド３６は、例えば、複数の石英製光ファイバーを巻回テープ等でバンドル化したものである。ライトガイド３６の出射端に導かれた照明光は、照明レンズ２６によって拡散されて検体内に照射される。
【００３０】
絞り機構３１は、絞りの開口面積を可変し、照明光の光量を調節する。ＣＰＵ３５は、プロセッサ装置１２の絞り制御回路４５と通信し、絞り機構３１の動作制御を行う。光源ドライバ３４は、光源３０に供給する電圧を変更することで、光源３０から発せられる照明光の発光量を調節する。ＣＰＵ３５は、プロセッサ装置１２の光源発光量制御回路４６と通信し、光源ドライバ３４の動作制御を行う。
【００３１】
絞り機構３１及び光源ドライバ３４の制御は、自動的に露光量を調節する自動制御である。ＣＰＵ３５の行う自動制御は、後述するＤＳＰ４２で生成された輝度データに基づいて行われる。
【００３２】
プロセッサ装置１２は、ＣＰＵ４１、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４２、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）４３、表示制御回路４４、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、近接状態判断回路４７、近接状態計測回路４８、警告アラーム４９、操作部５１等を有する。
【００３３】
ＣＰＵ４１は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続されており、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＲＯＭ５２には、プロセッサ装置１２の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）や各種データ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ５２から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ５３に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ４１は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、操作部５１やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ５３に記憶する。
【００３４】
ＤＳＰ４２は、ＣＣＤ２０から入力される撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。ＤＳＰ４２で生成された画像データは、ＤＩＰ４３の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ４２は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、露光量の自動制御に必要な輝度データとして生成し、ＣＰＵ４１に入力する。
【００３５】
ＣＰＵ４１は、輝度データを予め設定された基準輝度値と比較し、輝度データがこの基準輝度値となるように露光制御を行う。すなわち、輝度データが基準輝度値より大きくなったとき、ＣＰＵ４１は、ＣＣＤ２０の露光量を下げる制御として、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、ＣＰＵ２９に制御信号を送り、絞り機構３１の絞りを小さくする制御、光源３０の発光量を下げる制御、ＣＣＤ２０の電子シャッタ速度を速く（電荷蓄積時間を短く）する制御のいずれかを行う。一方、輝度データが基準輝度値より小さくなったとき、ＣＰＵ４１は、ＣＣＤ２０の露光量を上げる制御として、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、ＣＰＵ２９に制御信号を送り、絞り機構３１の絞りを大きくする制御、光源３０の発光量を上げる制御、ＣＣＤ２０の電子シャッタ速度を遅く（電荷蓄積時間を長く）する制御のいずれかを行う。
【００３６】
ＤＩＰ４３は、ＤＳＰ４２で生成された画像データに対して各種画像処理を施す。ＤＩＰ４３で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ５４に一時的に記憶された後、表示制御回路４４に入力される。
【００３７】
ＶＲＡＭ５４は、ＤＩＰ４３から入力される観察画像を一時的に記憶するメモリであり、複数フレーム分（例えば５フレーム分）の観察画像を同時に記憶する。また、ＤＩＰ４３は、ＶＲＡＭ５４に記憶容量の上限分（５フレーム分）の観察画像が既に記憶されている状態で新たな観察画像を入力する際に、上書き更新等により、最も古い観察画像を破棄して新たな観察画像をＶＲＡＭ５４に記憶させる。したがって、ＶＲＡＭ５４には、最新の観察画像から記憶容量の上限分の観察画像が記憶される。ＶＲＡＭ５４に記憶された複数フレーム分の観察画像のうち１フレーム分の観察画像が表示制御回路４４によって選択して取得され、表示モニタ１４に表示される。
【００３８】
表示制御回路４４は、ＶＲＡＭ５４から観察画像を選択して取得し、表示モニタ１４上に表示する。このとき、表示制御回路４４は、ＣＰＵ４１から入力される画像選択信号に基づいて、ＶＲＡＭ５４に記憶された複数の観察画像のなかから、１フレーム分の観察画像を取得し、これを表示モニタ１４上に表示する。
【００３９】
近接状態判断回路４７は、絞り制御回路４５及び光源発光量制御回路４６と接続されるとともに、電子内視鏡１１のＣＰＵ２９と通信し、絞り制御回路４５による絞り機構３１の制御、光源発光量制御回路４６による光源ドライバ３４の制御、及びＣＰＵ２９によるＣＣＤ２０の電子シャッタ制御を監視し、これらの制御に基づき、先端部１７ａが検体に近接しているかを判断する。この近接状態判断回路４７が行う判断としては、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、及びＣＰＵ２９のいずれか１つがＣＣＤ２０の露光量を所定量下げる制御を行ったとき、先端部１７ａが検体に近接していると判断するものである。よって、絞り制御回路４５が絞り機構３１の絞りを所定量小さくする制御、光源発光量制御回路４６が光源３０の発光量を所定値量下げる制御、ＣＰＵ２９がＣＣＤ２０の電子シャッタ速度を所定量速くする制御のいずれか１つが行われたとき、近接状態判断回路４７は、先端部１７ａが検体に近接していると判断する。
【００４０】
近接状態計測回路４８は、近接状態判断回路４７及び警告アラーム４９と接続されており、近接状態判断回路４７により先端部１７ａが検体に近接していると判断されたときの継続時間を計測し、この継続時間が所定時間以上となったとき、警告手段としての警告アラーム４９に警告信号を出す。近接状態計測回路４８から警告信号が出された警告アラーム４９は、警告音を発して先端部１７ａが検体に近接していることを知らせる。
【００４１】
操作部５１は、プロセッサ装置１２の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ４１は、操作部５１からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム１０の各部を動作させる。
【００４２】
プロセッサ装置１２にはコントローラ１６が電気的に接続される。内視鏡用推進装置１５の後端から並列二連となった柔軟な保護シース５５が引き出されている。保護シース５５はサージカルテープ５６などにより内視鏡の挿入部に適宜に固定され、内視鏡用推進装置１５を装着した内視鏡を体腔内に挿入しあるいは操作する際に保護シース５５が体腔内で不用意な挙動をすることはない。
【００４３】
保護シース５５内には、内視鏡用推進装置１５の内部機構に先端部が機械的に連結されたマスターワイヤ５７ａ及びスレーブワイヤ５７ｂ（図４参照）がそれぞれ挿通されている。各ワイヤ５７ａ，５７ｂは可撓性を有しながらも捩じり剛性が高く、一端側から入力されたトルクをほとんど減衰させることなく他端側に伝達する。各ワイヤ５７ａ，５７ｂの後端は二股のプラグ５８を介してコントローラ１６のコネクタ５９に連結される。コントローラ１６にはマスターモータ６０ａ及びスレーブモータ６０ｂ（図３参照）が組み込まれ、プラグ５８をコネクタ５９に連結したときに、マスターワイヤ５７ａはマスターモータ６０ａにより、スレーブワイヤ５７ｂはスレーブモータ６０ｂにより個別に駆動できる状態になる。
【００４４】
図３に示すように、コントローラ１６には、モータ制御部６１と、ＣＰＵ６２とが設けられている。マスターモータ６０ａの回転速度は、モータ制御部６１から供給される電流により、例えば２０００ｒｐｍとなるように制御される。モータ制御部６１は、フットスイッチ６３の操作により、マスターモータ６０ａ及びスレーブモータ６０ｂに電流を供給するオン状態と、電流の供給を停止するオフ状態とに切り換える。
【００４５】
大腸用の内視鏡の場合、特にＳ状結腸や横行結腸における挿入操作や引き出し操作を楽にする目的で、内視鏡用推進装置１５が効果的に用いられる。内視鏡用推進装置１５は、消化管の内壁に接触して、電子内視鏡１１の挿入部１７に前進力又は後退力を生じさせる循環体を備えている。この実施形態では、例えば略円筒形状を有し、外表面がトロイド状の循環体となる弾性変形可能かつ強靱なシート材からなるメンブレン６５が、循環体として用いられており、軸線ＡＤに沿って循環移動をする。
【００４６】
図４〜図６に示すように、メンブレン６５は、略円筒形状のアウターユニット６６に支持されるように、その内周面と外周面とを覆っており、その軸方向に循環移動する。なお、図４及び図５では、構造を分かりやすくするためにメンブレン６５を筒状のシート材に展開して表している。メンブレン６５は、その最終的な組み込み形態では、筒状シート材の先端と後端とを外側に折り返してから、先端と後端とを熱溶着等により接合する。これより、メンブレン６５は、ドーナツを穴に沿って伸ばした袋状に形成される。なお、金型を使用して成形加工でメンブレン６５を作成してもよい。なお、図４〜図７は、図中左方が先端部１７ａが位置する先端側、図中右方が内視鏡の操作部１８に近い基端側になるように表されている。
【００４７】
メンブレン６５には、柔軟性及び伸縮性を有する弾性変形可能な材料、例えばポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ウレタンやポリウレタンなどの生体適合プラスチックが用いられている。
【００４８】
メンブレン６５及びアウターユニット６６の内部には、インナーユニット６７が配されている。インナーユニット６７は、内周側に円筒状の中空部を有し、外周面側が三角筒形状に成形されたキャリア筒６８と、キャリア筒６８の後端側にビス止め、圧入、カシメ等で係止される略三角筒状のキャップ６９と、キャリア筒６８の先端側、キャップ６９の後端側にそれぞれ固定されるフロントワイパー７０ａ，リアワイパー７０ｂと、キャリア筒６８の前端側内周に形成されたネジに螺合して回転により軸方向に移動するクランパ７１と、クランパ７１の軸方向への移動に応じて内・外径が拡大／縮小する合成樹脂製のＣリング（装着部）７２と、キャリア筒６８の内周に回転自在に支持された円筒状の駆動筒７３（図６参照）とを有している。
【００４９】
図６に示すように、駆動筒７３はその両端がベアリングボール７４を円環状に並べて保持した軸受リング７５ａ，７５ｂを介してキャリア筒６８の内周側に回転自在に支持され、キャリア筒６８の後端に固定されたキャップ６９により抜け止めされる。駆動筒７３の外周面にはウォームギヤ７６ａと平歯ギヤ７６ｂとが設けられている。ウォームギヤ７６ａには、キャリア筒６８に回転自在に保持された一対の駆動ホイール７７，７７がキャリア筒６８の開口を通して噛み合わされる。この一対の駆動ホイール７７，７７は、駆動筒７３の回転中心軸に関して１２０度の回転対称となる３個所にそれぞれ組み付けられ、駆動筒７３が回転するとこれらの駆動ホイール７７，７７はそれぞれの軸７７ａを中心に一斉に同方向に回転する。
【００５０】
保護シース５５の先端は、キャップ６９の後端側から形成された凹部内に接着または熱溶着などによって固着される。そして保護シース５５の先端から突出した各ワイヤ５７ａ，５７ｂの先端部は、キャップ６９に形成された貫通孔を通ってキャップ６９の前方に突出し、その各々にマスターピニオン７８ａ及びスレーブピニオン７８ｂが固着される。図示のように、各ピニオン７８ａ，７８ｂの各々の先端から回転中心となる軸が突出し、これらの軸がキャリア筒６８に設けられた穴に挿通されることによって各ピニオン７８ａ，７８ｂの各々が回転自在に支持される。各ピニオン７８ａ，７８ｂのうち、駆動筒７３の平歯ギヤ７６ｂにはマスターワイヤ５７ａに固着されたマスターピニオン７８ａが噛み合う。他方のスレーブワイヤ５７ｂに連結されたスレーブピニオン７８ｂは、マスターピニオン７８ａに噛み合い、平歯ギヤ７６ｂには噛み合わされない。したがって、駆動筒７３はマスターワイヤ５７ａに連結されたマスターピニオン７８ａの回転によって駆動されるが、各ワイヤ５７ａ，５７ｂは、コントローラ１６から個別に供給される回転力で駆動され、スレーブピニオン７８ｂは、マスターピニオン７８ａとは逆向きに回転される。このため、マスターピニオン７８ａにはスレーブワイヤ５７ｂからの回転力も加算され、駆動筒７３を高いトルクで回転させることができる。
【００５１】
フロントワイパー７０ａ及びリアワイパー７０ｂのそれぞれは、先端側に庇状に広がったスリーブ部を有し、これらのスリーブ部の先端はメンブレン６５が循環移動するときに内周側の面に摺接する。そして、メンブレン６５の内周側の面に付着した異物や消化管内壁がメンブレン６５の移動とともに内視鏡用推進装置１５の中に引き込まれることを防ぐ。
【００５２】
クランパ７１の前端には、規則的な凹凸係合部が周方向に整列して設けられ、専用の治具を先端側から挿入してクランパ７１に係合させることができる。治具の回転操作でクランパ７１をねじ込み方向に回転させてゆくと、クランパ７１が後端側に移動し、後端の斜面７１ａ（図７参照）の押圧を受けてＣリング７２が縮径するように変形する。したがって、キャリア筒６８の円筒状の中空部に内視鏡の先端部１７ａを挿入した後、クランパ７１のねじ込み操作を行ってゆくとＣリング７２の内周面が先端部１７ａの外周面に強く押し付けられ、キャリア筒６８を先端部１７ａに固定することができる。
【００５３】
アウターユニット６６は、先端側から順に、フロントバンパー７９ａと、シールドカバー８０と、円筒状の支持筒８１と、リアバンパー７９ｂとを有する。このアウターユニット６６は、以下の手順にしたがってインナーユニット６７及びメンブレン６５と一体的に連結した状態に組み立てられる。
【００５４】
図４及び図５に示すように、各種部品を組み込んだインナーユニット６７の外表面が覆われるように、筒状に展開したメンブレン６５の中にインナーユニット６７を入れた後、支持筒８１の中空部内に、メンブレン６５を被せた状態のインナーユニット６７を挿入する。支持筒８１には、その中心軸に関して１２０度の回転対称となる３個所に軸方向に長い略矩形の開口８１ａが形成されている。この開口８１ａにはローラアセンブリ８２が組み付けられる。
【００５５】
ローラアセンブリ８２は、一対の細長いフレーム８３の間に３本のローラ８４を整列保持させたものである。フレーム８３は弾性力に富む金属薄板製で、各々の両端を開口８１ａの前・後端に形成された係合部に嵌め込んでこれらを支持筒８１に固定すると、フレーム８３の長手方向中央部が開口８１ａを通して支持筒８１の中空部内に入り込むように湾曲する。こうしてフレーム８３が湾曲することによって、フレーム８３で保持された３本のローラ８４はメンブレン６５を駆動ホイール７７に向かって押し付ける。この結果、図９に示すように、メンブレン６５が一対の駆動ホイール７７と３本のローラ８４との間に強く挟持される。
【００５６】
こうして３個所の開口８１ａを覆うように、支持筒８１にローラアセンブリ８２が組み付けられると、各ローラ８４が支持筒８１の内側に突出するためインナーユニット６７に対して支持筒８１は軸方向に移動できなくなり、これらはメンブレン６５を挟んだ状態で一体的に組み合わされる。そして、支持筒８１の先端にフロントバンパー７９ａ、後端にリアパンパー７９ｂが固定される。さらに、ローラアセンブリ８２を含めて支持筒８１の外表面を緊密に覆うようにシールドカバー８０が被せられる。
【００５７】
インナーユニット６７とアウターユニット６６との間に筒状のシート材に展開されたメンブレン６５を挟み、これらを一体的に組み合わせた後に、メンブレン６５の先端と後端とを外側に折り返してから先端と後端とを接合する。このとき、それぞれの接合面に傾斜をつけておけば、接合部６５ａに極端な厚みムラが生じることがない。図７は組み立て後の内視鏡用推進装置１５の断面を模式的に示している。このように袋状に接合することによって、メンブレン６５はアウターユニット６６を全体的に包み込むような内部空間を備える。この内部空間にはエアー、生理食塩水、コロイド状の合成樹脂材料、オイルやグリスなどの潤滑材等、適宜のものを封入することも可能である。
【００５８】
メンブレン６５は、筒状のシート材の両端部が接着され、図７に示すように袋状にして用いられる。このとき、メンブレン６５はそれぞれ駆動ホイール７７とローラ８４との間に挟持される。そして駆動ホイール７７の回転がメンブレン６５に伝達され、メンブレン６５を軸方向に移動させることができる。
【００５９】
次に電子内視鏡システム１０の作用について説明する。内視鏡用推進装置１５は、先端部１７ａよりもメンブレン６５が先端側に位置した状態で先端部１７ａに固定される。この固定に際しては専用の治具が用いられ、クランパ７１が時計方向に回転される。クランパ７１はキャリア筒６８の先端側内周に形成された右ネジに螺合しているから、時計方向への回転により奥側（後端側）へと移動して斜面７１ａでＣリング７２を押圧する。Ｃリング７２の前面には外周側ほど後端側に傾斜した斜面が形成され、この斜面がクランパ７１の斜面７１ａによって押圧されることにより、Ｃリング７２は直径が狭まるように弾性変形する。こうしてＣリング７２が変形すると、キャリア筒６８の中空部に挿入されている内視鏡の先端部１７ａがＣリング７２で締め付けられ、内視鏡用推進装置１５は先端部１７ａの外周面に緊密に固定される。
【００６０】
内視鏡用推進装置１５の後端から引き出された保護シース５５を内視鏡の湾曲部から軟性部の表面に沿わせるように引き延ばす。保護シース５５の表面には適切な間隔でテープ止め位置を表す表示が設けられている。この表示に合わせてサージカルテープ５６などを利用して保護シース５５を内視鏡の湾曲部や軟性部に固定する。そして、シース後端のプラグ５８をコネクタ５９に挿入してコントローラ１６に接続し、コントローラ１６の電源をオンする。
【００６１】
上記の検査準備が完了した後、内視鏡の先端部１７ａを患者の消化管例えば大腸内に挿入する。そして、コントローラ１６に接続されたフットスイッチ６３を操作すると、ＣＰＵ６２はモータ制御部６１を制御して設定されたモータ回転速度応じた電流を、各モータ６０ａ，６０ｂに供給する。この電流供給により各モータ６０ａ，６０ｂが駆動されて、各ワイヤ５７ａ，５７ｂが回転される。この各ワイヤ５７ａ，５７ｂの回転に伴う各ピニオン７８ａ，７８ｂの回転により、マスターピニオン７８ａに噛み合っている平歯ギヤ７６ｂを介して駆動筒７３が回転される。スレーブピニオン７８ｂはマスターピニオン７８ａとは逆方向に回転され、その回転はマスターピニオン７８ａにそのまま伝達されるようにしている。したがって、コントローラ１６内の一対のモータ６０ａ，６０ｂの双方を利用して駆動筒７３を回転させることができる。
【００６２】
駆動筒７３の回転とともにウォームギヤ７６ａが回転すると、駆動ホイール７７がそれぞれの軸７７ａを中心に一斉に同じ方向に回転する。駆動ホイール７７の歯面と、ローラアセンブリ８２の各ローラ８４との間にはメンブレン６５が強く挟持される。これにより、駆動ホイール７７の回転とともにローラ８４が従動して両者で挟持されたメンブレン６５は駆動筒７３の軸方向に移動する。
【００６３】
電子内視鏡１１の先端部１７ａが内視鏡用推進装置１５とともに大腸に挿入され、メンブレン６５の外周側の面が腸壁に接触した状態になっていると、メンブレン６５が上記循環移動を行っている間は、内視鏡の先端部１７ａを前進させる方向への推進力が得られ、あるいは大腸壁を手前側にたぐり寄せる作用力を得ることができる。
【００６４】
光源装置１３からの光は、ライトガイド３６、照明レンズ２６，照明窓２５を通って、大腸内に照射される。先端部１７ａに内蔵されたＣＣＤ２０は、大腸内を撮影して撮像信号を出力する。この撮像信号は、電子内視鏡１１内部に組み込まれた信号用ケーブルを介してプロセッサ装置１２に入力され、各種画像処理が施された後、表示モニタ１４に表示される。術者は、表示モニタ１４を通じて大腸内を観察する。
【００６５】
図８に示すように、電子内視鏡システム１０を用いて大腸の観察を行うとき、プロセッサ装置１２は、近接状態の判断を開始する。近接状態判断回路４７は、光源発光量制御回路４６、絞り制御回路４５、ＣＰＵ２９による露光量の制御を監視する（Ｓ１）。このとき、先端部１７ａが検体に近接した場合、照明窓２５から照射される照明光が先端部１７ａに近接する位置で反射するため、輝度データが一時的に上昇して基準輝度値を超えるようになる。よって、プロセッサ装置１２のＣＰＵ４１は、輝度データが基準輝度値となるように露光量を下げる露光制御を行う。
【００６６】
そして、絞り制御回路４５、光源発光量制御回路４６、及びＣＰＵ２９のいずれか１つがＣＣＤ２０の露光量を所定量下げる制御を行ったとき、近接状態判断回路４７は、先端部１７ａが検体に近接していると判断する（Ｓ２）。なお、先端部１７ａが検体に近接していると判断していないときは、露光量制御の監視を継続する。
【００６７】
次に、近接状態計測回路４８は、先端部１７ａが検体に近接していると判断されたとき、その近接状態を計測開始する（Ｓ３）。この継続時間が所定時間以上となったとき（Ｓ４）、近接状態計測回路４８は、警告アラーム４９に警告信号を出し、警告信号を受けた警告アラーム４９は警告音を発して、先端部１７ａが検体に近接していることを術者に知らせる（Ｓ５）。
【００６８】
大腸の観察、特にＳ状結腸や横行結腸などでは、先端部１７ａ及び内視鏡用推進装置１５が引っ掛かりやすく、大腸の生体組織に近接して、先端部１７ａ及び内視鏡用推進装置１５が検体に押し付けられる状態になることがあるが、上述したように、近接状態判断回路４７が露光量の制御に基づき判断しているので、術者は、先端部１７ａが検体と近接状態になったことを容易に知ることができる。
【００６９】
なお、観察中に患部を発見した場合には、この患部の処置に適した処置具を、内視鏡の鉗子チャンネルに挿入して鉗子出口から突出させ、患部を処置する。
【００７０】
内視鏡用推進装置１５を先端部１７ａから取り外すときには、治具を利用してクランパ７１を反時計方向に回転させる。これによりクランパ７１は回転しながら手前に移動し、Ｃリング７２への押圧を解除する。この結果、自身の弾性によってＣリング７２が拡径して内周面が先端部１７ａの外周面から離れるから、内視鏡用推進装置１５は内視鏡から簡単に取り外すことができるようになる。
【００７１】
上記第１実施形態では、警告アラーム４９が警告音を発することにいり、警告を行っているが、警告手段としてはこれに限らず、警告表示を行う構成でもよい。この場合、警告信号が出されたとき、表示モニタ１４の画面にメッセージを表示させてもよいし、プロセッサ装置のフロントパネル等に警告ランプを設けておき、これを点灯させることで報せてもよい。
【００７２】
上記第１実施形態では、近接状態判断回路４７によって先端部１７ａが検体に近接していると判断されたととき、警告手段で警告する例を上げているが、本発明はこれに限るものではなく、以下で説明する第２実施形態の内視鏡システムでは、内視鏡挿入補助装置の推進速度を低下させる制御を行う速度制御手段を備えている。なお、上記第１実施形態と同じ部品を用いた場合は、同符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図９に示すように、第２実施形態の内視鏡システム１００は、電子内視鏡１１と、プロセッサ装置１０１と、光源装置１３と、内視鏡用推進装置１５と、コントローラ１６とを備えている。プロセッサ装置１０１は、速度制御回路１０２を備えている。速度制御回路１０２は、近接状態計測回路４８と接続されるとともに、コントローラ１６のＣＰＵ６２と通信する。近接状態計測回路４８が、警告信号を出したとき、速度制御回路１０２は、ＣＰＵ６２に速度制御信号を送信する。速度制御信号を受けたＣＰＵ６２は、モータ制御部６１を制御して、モータ６０ａ，６０ｂの回転速度を低下させる。これにより、先端部１７ａ及び内視鏡用推進装置１５が検体に押し付けられる状態を回避することができる。
【００７４】
なお、上記第２実施形態では、速度制御回路１０２が速度制御信号をＣＰＵ６２に送信したとき、モータ６０ａ，６０ｂの回転速度を低下させる制御を行っているが、本発明はこれに限らず、速度制御回路１０２が速度制御信号をＣＰＵ６２に送信したとき、モータ６０ａ，６０ｂを停止させる制御を行ってもよい。
【００７５】
上記第１及び第２実施形態では、光源３０として、ＬＥＤを例に上げているが、これに限らず、他の光源を用いてもよい。なお、一定の発光量で発光させるキセノン光源などを用いた場合、上記第１及び第２実施形態の構成から光源発光量制御回路４６を無くした構成とし、且つ近接状態判断回路４７が行う判断としては、絞り制御回路４５及びＣＰＵ２９の制御に基づき判断すればよい。また、電子内視鏡１１の構成として、ＣＰＵ２９が電子シャッタ速度を固定する制御を行う場合、近接状態判断回路４７が行う判断としては、絞り制御回路４５及び光源発光量制御回路４６の制御、あるいは絞り制御回路４５の制御のみに基づき判断すればよい。
【００７６】
なお、上記第１及び第２実施形態では、内視鏡用推進装置１５を備える内視鏡システムを例に上げているが、本発明はこれに限らず、内視鏡用推進装置１５の無い内視鏡システムにも適用することができる。また、上記第１及び第２実施形態においては、内視鏡挿入補助装置として、軸方向に沿って循環移動する弾性変形可能な循環体を備えた内視鏡用推進装置１５を例に上げているが、本発明はこれに限らず、内視鏡の挿入部に回転可能に外嵌し、螺旋形状部が形成された回転筒体の回転により管腔内での推進力を得る内視鏡挿入補助装置を備えた内視鏡システムに適用することもできる。
【００７７】
また、上記実施形態は、本発明を医療診断用の内視鏡に適用したものであるが、本発明は医療診断用途に限られず、工業用等のその他の内視鏡やプローブ等に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，１００  内視鏡システム
１１  電子内視鏡
１２，１０１  プロセッサ装置
１３  光源装置
１５  内視鏡用推進装置
１６  コントローラ
４５  絞り制御回路
４６  光源発光量制御回路
４７  近接状態判断回路
４８  近接状態計測回路
４９  警告アラーム
１０２  速度制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014068894.tif 000008
【図７】
2014068894.tif 000009
【図８】
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【図９】
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