(57)【要約】【課題】湾曲機構において湾曲管部の湾曲性能を向上することができることがようにする。【解決手段】先端部６と、回動可能に連結された複数のリンク部材２４を有し一端側が先端部６に接続された湾曲管部５と、先端部６に一端が接続され湾曲管部５の内部で進退することで湾曲管部５を湾曲させる操作ワイヤ２６と、湾曲管部５の内部に挿通して設けられ湾曲管部５の湾曲に抵抗する芯部材１０とを備える湾曲機構であって、複数のリンク部材２４は、それぞれ、操作ワイヤ２６を進退可能に挿通させるワイヤ挿通孔２４ｆと、湾曲管部５の中心軸Ｏに直交する断面内で芯部材１０の挿通位置を位置決めするとともに芯部材１０を軸方向に摺動可能に保持する先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉとを備え、芯部材１０は、湾曲管部５の一端側から他端側に向かって剛性が増大されている構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部と、回動可能に連結された複数のリンク部材を有し一端側が前記先端部に接続された湾曲管部と、前記先端部に一端が接続され前記湾曲管部の内部で進退することで前記湾曲管部を湾曲させる操作ワイヤと、前記湾曲管部の内部に挿通して設けられ前記湾曲管部の湾曲に抵抗する芯部材とを備える湾曲機構であって、
前記複数のリンク部材は、それぞれ、
前記操作ワイヤを進退可能に挿通させるワイヤ挿通孔と、前記湾曲管部の中心軸に直交する断面内で前記芯部材の挿通位置を位置決めするとともに前記芯部材を軸方向に摺動可能に保持する芯部材ガイド孔とを備え、
前記芯部材は、
前記湾曲管部の前記一端側から他端側に向かって剛性が増大されていることを特徴とする湾曲機構。
【請求項２】
前記芯部材の剛性は、段階的に増大されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲機構。
【請求項３】
前記芯部材は、断面２次モーメントが前記湾曲管部の前記一端側から前記他端側に向かって増大されている梁部材からなることを特徴とする請求項１に記載の湾曲機構。
【請求項４】
前記梁部材は、中空部材からなることを特徴とする請求項３に記載の湾曲機構。
【請求項５】
前記芯部材は、曲げ弾性係数が前記湾曲管部の前記一端側から前記他端側に向かって増大されている梁部材からなることを特徴とする請求項１に記載の湾曲機構。
【請求項６】
前記梁部材の前記曲げ弾性係数は、前記梁部材に用いる材料の密度を変化させて増大されていることを特徴とする請求項５に記載の湾曲機構。
【請求項７】
前記梁部材は、複数の材料が複合された複合材料からなり、
前記梁部材の前記曲げ弾性係数は、前記複数の材料の複合比を変化させて増大されていることを特徴とする請求項５に記載の湾曲機構。
【請求項８】
前記芯部材は、断面が均一な大きさを有する線材がコイル巻きされたコイルパイプからなり、
前記芯部材の剛性は、前記線材の巻き間隔を変えて増大されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲機構。
【請求項９】
前記芯部材は、断面が均一な大きさを有する線材がコイル巻きされたコイルパイプからなり、
前記芯部材の剛性は、前記線材の巻き径を変えて増大されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲機構。
【請求項１０】
前記芯部材は、超弾性を有する超弾性材からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【請求項１１】
前記芯部材は、樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【請求項１２】
前記芯部材は、前記湾曲管部の中心に挿通されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【請求項１３】
前記芯部材は、前記操作ワイヤと並行して前記湾曲管部のより中心側の位置に挿通されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【請求項１４】
前記芯部材は、前記湾曲管部の中心軸線回りに均等角度で配置された複数本からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【請求項１５】
前記リンク部材の前記芯部材ガイド孔は、前記芯部材を軸方向に沿って複数箇所で受けて保持するようにしたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲機構に関する。例えば、操作ワイヤを進退させて湾曲操作を行う湾曲機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、マニピュレータや内視鏡などの装置では、マニピュレータの端部や内視鏡の先端側に湾曲管が設けられ、この湾曲管を操作ワイヤによって操作して湾曲させる湾曲機構を備えている。
例えば、特許文献１には、先端構成部とアングルワイヤの進退によって湾曲可能な複数の湾曲駒を回動自在に連結した湾曲管部と可撓管部とを有する挿入部と、この挿入部の基端側に接続され前記アングルワイヤの操作を行うアングルノブを設けた操作部とを有し、前記アングルワイヤが前記挿入部内に挿通されていてその先端部が前記先端構成部に、基端部が前記アングルノブにそれぞれ接続された内視鏡において、前記複数の湾曲駒に配設されたガイドリングに挿通するとともに一端を前記先端構成部に他端を前記湾曲管の基端部に連結して前記アングルワイヤと平行に前記湾曲管部内に張設した超弾性金属ワイヤを具備することを特徴とする内視鏡が記載されている。
特許文献１の内視鏡では、アングルワイヤ（操作ワイヤ）を湾曲管の基端部で牽引すると、アングルワイヤの牽引量に応じて湾曲管が湾曲され、これにより、アングルワイヤの反対側の超弾性金属ワイヤが湾曲される。そしてアングルワイヤの牽引を止めてアングルワイヤを湾曲管内に繰り出すと超弾性金属ワイヤ（芯部材）の復元力が湾曲管に作用し、これにより湾曲管を湾曲前の真直な状態まで戻すことができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７５３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の湾曲機構には、以下のような問題があった。
従来の湾曲機構では、湾曲管を構成する複数の湾曲駒が回動自在に連結されているが、操作ワイヤを牽引したときの各湾曲駒の回動量にばらつきがあるため、湾曲管の先端の傾き角度がばらついてしまうという問題がある。
特許文献１に記載の技術では、超弾性金属ワイヤを芯部材として湾曲管内に挿通するので、湾曲管の湾曲形状が芯部材のたわみ変形に沿ってある程度は矯正されるため、湾曲駒の回動量のばらつきを低減できる。また操作ワイヤの牽引を解除したときに湾曲前の真直な状態が再現される。
ところが、特許文献１の湾曲機構では、操作ワイヤを一定量だけ基端側に牽引して湾曲管を湾曲させると、操作ワイヤが湾曲駒から摩擦力を受けるため、牽引によって変化される湾曲駒間の操作ワイヤの長さ変化が、基端側ほど大きく先端側ほど小さくなる。このため、基端側の湾曲量に比べて先端側の湾曲量が小さくなり、先端側の傾き角度が、摩擦力がない場合に比べて小さくなってしまうという問題がある。
また、湾曲駒ごとの回動量が先端側ほど小さくなるという偏りが生じてしまうという問題がある。
したがって、各湾曲駒が均等に回動する場合に比べて湾曲管の湾曲性能が劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、湾曲管部の湾曲性能を向上することができる湾曲機構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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、先端部と、回動可能に連結された複数のリンク部材を有し一端側が前記先端部に接続された湾曲管部と、前記先端部に一端が接続され前記湾曲管部の内部で進退することで前記湾曲管部を湾曲させる操作ワイヤと、前記湾曲管部の内部に挿通して設けられ前記湾曲管部の湾曲に抵抗する芯部材とを備える湾曲機構であって、前記複数のリンク部材は、それぞれ、前記操作ワイヤを進退可能に挿通させるワイヤ挿通孔と、前記湾曲管部の中心軸に直交する断面内で前記芯部材の挿通位置を位置決めするとともに前記芯部材を軸方向に摺動可能に保持する芯部材ガイド孔とを備え、前記芯部材は、前記湾曲管部の前記一端側から他端側に向かって剛性が増大されている構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の湾曲機構において、前記芯部材の剛性は、段階的に増大されている構成とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の湾曲機構において、前記芯部材は、断面２次モーメントが前記湾曲管部の前記一端側から前記他端側に向かって増大されている梁部材からなる構成とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の湾曲機構において、前記梁部材は、中空部材からなる構成とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の湾曲機構において、前記芯部材は、曲げ弾性係数が前記湾曲管部の前記一端側から前記他端側に向かって増大されている梁部材からなる構成とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の湾曲機構において、前記梁部材の前記曲げ弾性係数は、前記梁部材に用いる材料の密度を変化させて増大されている構成とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の湾曲機構において、前記梁部材は、複数の材料が複合された複合材料からなり、前記梁部材の前記曲げ弾性係数は、前記複数の材料の複合比を変化させて増大されている構成とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の湾曲機構において、前記芯部材は、断面が均一な大きさを有する線材がコイル巻きされたコイルパイプからなり、前記芯部材の剛性は、前記線材の巻き間隔を変えて増大されている構成とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明では、請求項１に記載の湾曲機構において、前記芯部材は、断面が均一な大きさを有する線材がコイル巻きされたコイルパイプからなり、前記芯部材の剛性は、前記線材の巻き径を変えて増大されている構成とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記芯部材は、超弾性を有する超弾性材からなる構成とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記芯部材は、樹脂材料からなる構成とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記芯部材は、前記湾曲管部の中心に挿通された構成とする。
【００１８】
請求項１３に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記芯部材は、前記操作ワイヤと並行して前記湾曲管部のより中心側の位置に挿通された構成とする。
【００１９】
請求項１４に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記芯部材は、前記湾曲管部の中心軸線回りに均等角度で配置された複数本からなる構成とする。
【００２０】
請求項１５に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の湾曲機構において、前記リンク部材の前記芯部材ガイド孔は、前記芯部材を軸方向に沿って複数箇所で受けて保持するようにした構成とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の湾曲機構によれば、芯部材の剛性が湾曲管部において先端部に接続された一端側から他端側に向かって増大されているため、相対的に先端側でも湾曲しやすくなり、湾曲管部の湾曲性能を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図、そのＡ視の側面図、およびＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の芯部材の一例および第１変形例の芯部材の例を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の湾曲管部の湾曲時の様子を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の第２変形例の湾曲機構に用いる芯部材の模式的な斜視図、および分解斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の第３変形例の湾曲機構に用いる芯部材の中心軸を含む模式的な断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例（第４変形例）の湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図、そのＣ視の側面図、およびＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の湾曲機構に用いることができる芯部材の変形例（第５変形例）を示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００２４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の一例を示す模式的な斜視図である。図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ視の側面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の芯部材の一例を示す模式的な斜視図である。
なお、各図は模式図であり、見易さのために各部材の大きさや形状は誇張されている（以下の図面も同様）。
【００２５】
本実施形態の湾曲機構１は、細長い可撓性の管状体の先端側を、基端側からの操作によって種々の方向に向けて湾曲させて先端部の位置や姿勢を変化させる（以下、湾曲移動と称する）ものであり、例えば、内視鏡やマニピュレータなどの装置に好適に用いることができるものである。
湾曲機構１の概略構成は、図１に示すように、全体として細長い管状をなしている挿入部３と、挿入部３の基端側に連結され、挿入部３の先端を湾曲移動させる駆動部２とからなる。
挿入部３は、先端側から基端側に向かって、先端部６、湾曲管部５、および可撓管部４を備える。
なお、以下では、誤解のおそれがない限り、湾曲機構１内の個々の部材の形状や配置位置などを表す場合に、挿入部３の延びる方向における相対的な位置関係を、挿入部３の先端側、基端側に合わせて、先端側、基端側と称する場合がある。
また、図２（ａ）は、挿入部３の湾曲を解除して全体を真直にした場合（以下、真直状態と称する）における挿入部３の中心軸Ｏを含む断面図である。図２（ａ）の場合、図示左側が先端側、図示右側が基端側になっている。
以下では、簡単のため、特に断らない限り、このような真直状態において各部材の形状や位置関係を説明する。
【００２６】
先端部６は、湾曲移動される部材であり、湾曲機構１が用いられる装置の目的に応じて適宜形状に形成される。
例えば、内視鏡に用いる場合、図２（ｂ）に示すように、先端部６は円板状または円柱状とされ、先端側の端面６ｂから基端側の端面６ａに向けて周方向を等分する位置に４つの貫通孔（図２（ａ）参照）が設けられ、それぞれの貫通孔に、先端部６の前方の画像を取得する撮像部４０、先端部６の前方を照明するライトガイド４１、適宜の処置具を端面６ｂから先端部６の前方に向かって進退させる処置具チャンネル４２、４３が取り付けられている。
撮像部４０は、図２（ａ）では図示を省略しているが、先端側から、撮像レンズ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＣＤに接続された信号線を備え、信号線は湾曲管部５および可撓管部４の内部に延ばして配置され、端部が駆動部２の内部に設けられた電装部に接続されている。
同様に、図２（ａ）では図示を省略しているが、ライトガイド４１、処置具チャンネル４２、４３も、湾曲管部５および可撓管部４の内部に延ばして配置されている。
また、湾曲機構１がマニピュレータとして用いられる場合には、先端部６には、鉗子などの処置部を着脱可能に取り付けるため処置部取付部、例えば、取付穴部、マウント、ねじ部、係合部などの形状を備える。
【００２７】
先端部６の中心は、挿入部３の中心軸Ｏと同軸になるように配置されている。
先端部６の端面６ａには、湾曲管部５の湾曲を操作する操作ワイヤ２６の端部が、先端部６の中心から半径ｒで描かれる円周を４等分する位置にそれぞれ１本ずつ固定されている。ただし、図２（ａ）は中心軸Ｏを含む断面図のため、紙面手前側に設けられた１本は図示されていない。
【００２８】
本実施形態では、図示された４本の操作ワイヤ２６は、実際には、中央でＵ字状に屈曲され互いに平行な対をなして延ばされた２本の操作ワイヤ２６からなり、それぞれの平行な対をなすワイヤ部分が見えているものである。そして、これらの対をなすワイヤ部分は、挿入部３の中心軸Ｏを挟んで径方向に対向する位置関係に配置されている。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）で図示上下方向に対向する操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂは、Ｕ字状に屈曲された１本の操作ワイヤ２６における平行な対をなすワイヤ部分で構成されている。また、図２（ａ）の紙面垂直方向に対向する操作ワイヤ２６Ｃ、２６Ｄ（図２（ｂ）参照）は、Ｕ字状に屈曲されたもう１本の操作ワイヤ２６における平行な対をなすワイヤ部分で構成されている。
このように設けられた各操作ワイヤ２６は、図２（ａ）に示す挿入部３の真直状態では、湾曲管部５および可撓管部４の内部において互いに平行を保って真直に延ばされている。そして、特に図示しないが、２対の操作ワイヤ２６のＵ字状の屈曲部は、駆動部２の内部で不図示の駆動プーリなどに巻き掛けられている。
なお、以下では、誤解のおそれのない限り、挿入部３内の２対のワイヤ部分である操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄのことを、単に４本の操作ワイヤ２６と称する場合がある。
【００２９】
操作ワイヤ２６は、細長い線状部材であれば、適宜の材質、構成を採用することができる。例えば、操作ワイヤ２６の材質としては、金属や合成樹脂などを採用することができる。また、操作ワイヤ２６の構成としては、撚り線や単線のワイヤを採用することができる。
【００３０】
また、端面６ａの中心には、芯部材１０の先端側の端部である先端取付部１０ａが埋め込まれ、例えば、半田付けや接着などによって取り付けられている。
芯部材１０は、湾曲管部５の内部に挿通して設けられ、湾曲管部５の湾曲に抵抗するための部材であり、その剛性は湾曲管部５の先端側から基端側に向かって増大されている。
本実施形態では、曲げ弾性係数、密度が均質な材質からなり、図４（ａ）に示すように、先端取付部１０ａから、基端側の基端取付部１０ｂに向かって、断面径が連続的に増大する勾配付きの中実丸棒の形状を有する梁部材からなる。これにより、芯部材１０は、曲げ剛性が、先端側から基端側に向かって連続的に増大されている。
芯部材１０の軸方向の剛性の分布は、求められる湾曲管部５の湾曲特性に応じて適宜設定することができる。このため、芯部材１０の勾配は、一定の大きさを有するテーパ状であってもよいし、軸方向に変化していてもよい。例えば、一定のテーパに比べて中間部が膨らんだり、細ったりしていてもよい。
【００３１】
なお、図４（ａ）は模式図のため、詳細の図示を省略しているが、先端取付部１０ａ、基端取付部１０ｂは、それぞれ取り付けが容易となるように、例えば、勾配のない丸棒に加工されたり、凹凸部を設けたりしてもよい。
芯部材１０の基端取付部１０ｂは、図２（ａ）に示すように、後述する可撓管部４の接続部２１の芯部材固定部２１ｃに埋め込まれ、例えば、半田付けや接着などによって芯部材固定部２１ｃに固定されている。
【００３２】
また、芯部材１０の材質は、曲げ弾性係数、密度が均質な材質であれば、適宜の金属や合成樹脂などを採用することができる。
本実施形態の芯部材１０は超弾性材を採用している。
ここで、超弾性材とは、超弾性効果を示す材料をいう。超弾性効果とは、フックの法則を越える大きな変形歪み（例えば、約８％）を与えても応力を除くと直ちに歪みが消えて元の形状に戻ることを言う。超弾性効果を有しない金属材料では、弾性領域を越える大きな変形歪み（例えば、約０．５％）を与えると、応力を除いても弾性変形分しかひずみは戻らず永久歪みが残る。
超弾性材では、母相の状態で力を加えた場合に、母相からマルテンサイトが生成し、結晶がその向きを順々に変えて巨視的な外形の変形が生じる。超弾性材に加えた力を除くと、超弾性材は結晶間のつながりを保ったまま母相に戻るので、巨視的な形状も元の形状に戻る。
超弾性効果を有する合金としては、チタン−ニッケル（Ｔｉ−Ｎｉ）合金を初めとして、銅−アルミニウムーニッケル（Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ）合金、ニッケル−アルミニウム（Ｎｉ−Ａｌ）合金などを挙げることができる。また、マルテンサイト変態を生じずに巨大な超弾性が発現する鉄−アルミニウム（Ｆｅ−Ａｌ）合金も挙げることができる。
【００３３】
湾曲管部５は、先端部６を湾曲移動させるために駆動部２によって湾曲されるものであり、複数のリンク部材２４が軸方向に連結され、不図示の可撓性チューブでそれらの外周面が覆われて構成されるものである。
これらリンク部材２４の中心は、湾曲管部５が真直に延ばされた状態では、挿入部３の中心軸Ｏと同軸となるように配置されている。
各リンク部材２４は略共通の形状を有する。このため、特に形状や配置の違いを説明する必要がある場合には、図２（ａ）に示すように、リンク部材２４がＮ個からなるとして、先端側から順に、リンク部材２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、…、２４Ｎが連結されているものとして説明する。
【００３４】
リンク部材２４は、図２（ａ）、図３に示すように、円環状の円環部２４ｄと、円環部２４ｄの中心軸に沿って円環部２４ｄの軸方向長さと略同じ長さに設けられた有底円筒状の芯部材ガイド部２４ｇと、芯部材ガイド部２４ｇを円環部２４ｄの内周面と連結する４つの支柱部２４ｅと、円環部２４ｄの先端側の端面から先端側に突出された１対の平板状の突片部２４ａと、円環部２４ｄの基端側の端面から基端側に突出された１対の平板状の突片部２４ｂとを備える。
リンク部材２４の材質は、例えば、金属や合成樹脂の成形品、あるいはそれらの複合体などを採用することができる。
【００３５】
芯部材ガイド部２４ｇは、芯部材１０よりも大きな外径を有し、先端側および基端側の底部の中心部には、それぞれ、芯部材１０が円環部２４ｄの中心軸、すなわち湾曲管部５の中心軸に対して同軸に位置するように、芯部材１０を径方向に保持するとともに軸方向に摺動可能に保持する先端側ガイド孔２４ｈ（芯部材ガイド孔）および基端側ガイド孔２４ｉ（芯部材ガイド孔）が貫通して設けられている。
先端側ガイド孔２４ｈおよび基端側ガイド孔２４ｉの軸方向の幅（孔深さ）は、円環部２４ｄの軸方向の幅に比べて十分に狭く、芯部材１０を軸方向に離れた２箇所で保持できるようになっている。
各リンク部材２４において、先端側ガイド孔２４ｈと基端側ガイド孔２４ｉとの間の芯部材ガイド部２４ｇの内周面は、図２（ａ）に示すように、挿通された芯部材１０の外周面から離間されており、芯部材１０の外周側において逃げ空間２４ｊが形成されている。
このため、芯部材１０は、軸方向に離間した先端側ガイド孔２４ｈおよび基端側ガイド孔２４ｉでは、それぞれ曲げの中立軸が回転可能に支持されている。そして、芯部材１０が湾曲されると、芯部材１０は、逃げ空間２４ｊの大きさの範囲で径方向にたわみ変形できるようになっている。
【００３６】
先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉの内径は、挿通される芯部材１０の外径に対して、それぞれ一定のわずかの隙間が形成される内径とすることが好ましい。このため、それぞれの内径は、リンク部材２４が配置される位置に応じて変えておくことが好ましい。さらには、各リンク部材２４では、先端側ガイド孔２４ｈより基端側ガイド孔２４ｉの方が大径に設けることが好ましい。
ただし、芯部材１０の外径および勾配の大きさによって、真直状態の先端部６の位置のばらつきが許容範囲に収まる場合や、湾曲管部５の湾曲特性にあまり影響しない場合には、湾曲管部５を構成するリンク部材２４の一部または全部の先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉの内径を共通にしてもよい。
【００３７】
支柱部２４ｅは、真直状態における操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄの挿通位置に合わせて、芯部材ガイド部２４ｇを中心とする十字状に設けられている。各支柱部２４ｅには、それぞれ操作ワイヤ２６を摺動可能に挿通する内径を有し、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを１本ずつ挿通させるワイヤ挿通孔２４ｆが軸方向に貫通されている。これらワイヤ挿通孔２４ｆは、円環部２４ｄの中心から半径ｒで描かれる円周を４等分する位置に設けられている。
【００３８】
１対の突片部２４ａおよび１対の突片部２４ｂは、それぞれ、円環部２４ｄの中心を挟む径方向に対向され、それぞれの対向方向が互いに直交する位置関係に設けられている。本実施形態では、各対向方向は、各支柱部２４ｅが延ばされた径方向に一致されている。
突片部２４ａはリンク部材２４の外周面に略整列する位置で突出され、突片部２４ｂはリンク部材２４の外周面よりもリンク部材２４の板厚程度、内側にずれた位置から突出されている。
また、各突片部２４ａ、２４ｂには、板厚方向に貫通する貫通孔２４ｃが設けられている。
【００３９】
このような構成のリンク部材２４は、互いに軸方向に隣接しあう１対のリンク部材２４の間では、一方のリンク部材２４の各突片部２４ａの対向方向の内側に、他方のリンク部材２４の各突片部２４ｂがそれぞれ挿入されて各貫通孔２４ｃが重なり合う位置関係に配置され、各貫通孔２４ｃにおいて連結軸２５を介して回動可能に連結されている。
また、先端部６の端面６ａと、後述する可撓管部４の接続部２１の先端側の端面２１ｄとには、上記と同様の形状、位置関係を有する１対の突片部２４ａと１対の突片部２４ｂが設けられている。これにより、湾曲管部５の最も先端側のリンク部材２４、およびは最も基端側のリンク部材２４は、それぞれ先端部６の基端側の端面および可撓管部４の接続部２１の先端側の端面において、上記と同様にしてそれぞれ回動可能に連結されている。
先端部６の端面６ａにおける各突片部２４ａは、先端部６の中心を挟んで図示の紙面垂直方向において対向する１対の操作ワイヤ２６を間に挟んで、互いに対向するように設けられている。
【００４０】
このような構成により、湾曲管部５は、連結された複数のリンク部材２４によって、２軸方向に湾曲可能とされている。例えば、図２（ａ）に示すように、先端側から順次連結されたリンク部材２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、リンク部材２４Ａ、２４Ｂは紙面内の上下方向軸を中心として互いに回動可能、リンク部材２４Ｂ、２４Ｃは紙面垂直軸を中心として互いに回動可能に連結されている。
また、リンク部材２４の内周側に挿通される４本の操作ワイヤ２６は、各リンク部材２４に４箇所ずつ設けられたワイヤ挿通孔２４ｆに挿通されているため、湾曲管部５の湾曲時でも、リンク部材２４の円環部２４ｄの内周面から略一定の距離をおいて軸方向に沿って配回されている。
【００４１】
また、リンク部材２４の支柱部２４ｅは、円環部２４ｄの内部を周方向に４分割する位置関係に配置されている。このため、図３に示すように、これら支柱部２４ｅと円環部２４ｄの内周面との間には、リンク部材２４の軸方向に貫通する４分円状の断面を有する孔部Ｈが形成されている。
各リンク部材２４が孔部Ｈを有することで、湾曲管部５の先端側から基端側に連通する４分円状の断面を有する空間が形成されており、先端部６に取り付けられた撮像部４０の信号線、ライトガイド４１、処置具チャンネル４２、４３を軸方向に挿通させることができるようになっている。
【００４２】
可撓管部４は、湾曲管部５と駆動部２とに連結され、湾曲管部５内に挿通された操作ワイヤ２６、撮像部４０の信号線、ライトガイド４１、処置具チャンネル４２、４３を、駆動部２まで導くものである。
可撓管部４の概略構成は、図２（ａ）に示すように、駆動部２に基端側の端部が接続され、可撓管部４の外周面を形成する中空で可撓性を有する可撓チューブ２８と、可撓チューブ２８の先端側の端部に接続された接続部２１とを備える。
【００４３】
接続部２１は、湾曲管部５および可撓チューブ２８と略同じ外径を有する円板部材である。
接続部２１の先端側の端面２１ｄの中心には芯部材１０の基端取付部１０ｂを固定するための穴部である芯部材固定部２１ｃが設けられている。本実施形態の芯部材固定部２１ｃは、その底面の中心に、端面２１ｅまで貫通する貫通孔２１ｇが設けられている。
また、端面２１ｄの外周部には、湾曲管部５の最も基端側のリンク部材２４Ｎの突片部２４ｂと連結軸２５を介して連結された突片部２４ａが設けられている。なお、図２（ａ）には示されていないが、接続部２１の中心を挟んで図中の突片部２４ａに対向する位置（紙面手前側）には、リンク部材２４Ｎにおける同位置の突片部２４ｂと同様に連結された突片部２４ａが設けられている。
また、接続部２１の基端側の外周部には、可撓チューブ２８の端部に内嵌するチューブ固定部２１ｆが設けられている。チューブ固定部２１ｆに外嵌された可撓チューブ２８は、例えば、接着などによって、接続部２１と固定されている。
また、接続部２１は、図２（ａ）に示す真直状態では、挿入部３の中心軸Ｏと同軸に配置されている。
【００４４】
また、端面２１ｅには、４本の金属パイプ２２を挿入して固定するための４つの穴部２１ｂが、端面２１ｅから軸方向の中間部まで接続部２１の中心軸に平行に設けられている。各穴部２１ｂの形状は、金属パイプ２２の外径よりもわずかに大きい内径を有する円筒穴からなる。これら穴部２１ｂの中心は、図２（ｃ）に示すように、接続部２１の中心から半径ｒで描かれる円周を４等分する位置に配置されている。
これら穴部２１ｂは、端面２１ｄに設けられた１対の突片部２４ｂの対向方向およびこの対向方向に直交する方向に、それぞれ配置されている。
したがって、図２（ａ）に示す真直状態では、各ワイヤ挿通孔２４ｆは、接続部２１の各ワイヤ挿通孔２１ａと対向されている。
【００４５】
各穴部２１ｂの底面の中心部には、芯部材固定部２１ｃよりも小径で操作ワイヤ２６よりも大径とされた貫通孔であるワイヤ挿通孔２１ａが軸方向に沿って端面２１ｄまで設けられている。
【００４６】
また、図２（ｃ）に示すように、これら穴部２１ｂ、ワイヤ挿通孔２１ａの周方向の中間部には、４つの貫通孔２１ｈが端面２１ｄから端面２１ｅまで軸方向に貫通するように設けられている。これら貫通孔２１ｈの孔径は、湾曲管部５内に挿通された撮像部４０の信号線、ライトガイド４１、処置具チャンネル４２、４３を、それぞれ挿通可能な大きさとされ、これらの部材を湾曲管部５から可撓管部４の内部に挿通させられるようになっている。
【００４７】
金属パイプ２２は、接続部２１の各ワイヤ挿通孔２１ａに挿通された操作ワイヤ２６を、可撓管部４の内部に挿通させ、それらの可撓管部４内での挿通長さを一定に保つためのもので、可撓性を有する中空部材からなる。このため、特に図示しないが、金属パイプ２２の他方の端部は、可撓管部４の基端側の端部、または駆動部２の内部の一定位置で、接続部２１と同様な穴部２１ｂを備える受け部材によって固定されている。
金属パイプ２２の端部の外径は穴部２１ｂの内径より小径とされ、金属パイプ２２の内周面２２ａの内径は、操作ワイヤ２６の外径よりも大径とされている。
金属パイプ２２の管厚（管孔部の外半径から内半径を引いた寸法）や材質は、可撓管部４内に配置された金属パイプ２２が受ける外力によって、金属パイプ２２が折れたり、潰れたりしない程度の強度を有し、かつ可撓管部４を使用上必要な範囲で湾曲させることができるような可撓性を有している。
金属パイプ２２の材質としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、真鍮、銅合金を好適に用いることができる。
【００４８】
次に、本実施形態の湾曲機構１の動作について、芯部材１０の作用を中心として説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る湾曲機構の湾曲管部の湾曲時の様子を示す模式的な断面図である。
【００４９】
湾曲機構１では、駆動部２によって各操作ワイヤ２６を駆動して、挿入部３内に挿通する操作ワイヤ２６のワイヤ部分の量を変化させることで、湾曲管部５の湾曲量を変化させることができる。
例えば、図２（ａ）において、操作ワイヤ２６Ａを基端側に牽引して引き込み、操作ワイヤ２６Ｂを先端側に繰り出すと、挿入部３内における操作ワイヤ２６Ａの長さよりも操作ワイヤ２６Ｂの長さが長くなるため、挿入部３は、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂから、先端部６を図示上側に湾曲移動させようとする駆動力を受ける。
このとき、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂは、可撓管部４の内部では、軸方向にほとんど長さが変化しない金属パイプ２２に挿通されているため、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂの長さの差が出るのは、湾曲管部５の内部である。このため、湾曲管部５の内部では、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂの長さの変化に応じて、紙面垂直軸回りに回動可能な各リンク部材２４が回動されていく。これにより、湾曲管部５が湾曲され、その先端に設けられた先端部６が湾曲移動される。
【００５０】
図５は、この動作を隣接するリンク部材２４Ｂ、２４Ｃ間の動作として示したものである。
リンク部材２４Ｂ、２４Ｃの間では、それぞれの間に張架される操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂの長さが変化する結果、リンク部材２４Ｃに対して、リンク部材２４Ｂが、互いに連結された連結軸２５を中心として、図示時計回りに回動角θだけ回動される。
このとき、リンク部材２４Ｂ、２４Ｃの間の芯部材１０は、リンク部材２４Ｂの基端側ガイド孔２４ｉの位置およびリンク部材２４Ｃの先端側ガイド孔２４ｈから外力を受けて、基端側ガイド孔２４ｉおよび先端側ガイド孔２４ｈの間で曲げられる。
回動角θは、操作ワイヤ２６Ａ、２６Ｂからリンク部材２４Ｂ、２４Ｃに作用する力のモーメントと、芯部材１０から作用する反力のモーメントとがつり合う角度によって決まる。
【００５１】
また、同様に、駆動部２によって操作ワイヤ２６Ｃ、２６Ｄを駆動すれば、先端部６をこれと直交する方向にも湾曲移動させることもできる。このように、湾曲機構１では、各操作ワイヤ２６の駆動量を変えることで、先端部６を互いに直交する２軸方向に湾曲移動させることができる。
【００５２】
さらに、各操作ワイヤ２６の牽引量、繰り出し量を元に戻すことにより、湾曲管部５を真直状態に戻すことができる。その際、芯部材１０は、真直状態に至るまでの間、各リンク部材２４に弾性復元力を作用させるので、真直状態への復帰が容易となる。
また、本実施形態の芯部材１０は超弾性材からなるため、元の形状に復帰可能な変形歪みの範囲が大きいため、降伏しやすい金属材料を用いた場合に比べて湾曲量を大きくしても、真直状態に再現性よく復帰させるこができる。
【００５３】
このような湾曲移動の動作において、先端部６や湾曲管部５には移動負荷が発生するため、基端側に引き込まれる操作ワイヤ２６に張力が発生する。この張力は、操作ワイヤ２６が挿通されるワイヤ挿通孔２４ｆを通して、リンク部材２４に対する外力として作用し、操作ワイヤ２６は、ワイヤ挿通孔２４ｆから摩擦力を受ける。
この摩擦力の影響により、操作ワイヤ２６は先端側ほど移動されにくくなり、リンク部材２４の回動量は、基端側で大きく先端側ほど小さくなる傾向を有している。
【００５４】
本発明者は、この点に着目し、隣接するリンク部材２４間の回動量を基端側ほど抑制することで、各リンク部材２４間の回動角の軸方向のバラツキを抑制あるいは相殺できることに想到した。
本実施形態では、芯部材１０の剛性を先端側から基端側へ向かって連続的に増大させることで、互いに隣接するリンク部材２４同士の基端側ガイド孔２４ｉと先端側ガイド孔２４ｈとの間に挿通された芯部材１０の部分の剛性が、先端側から基端側に向かって単調に増加している。このため、基端側で隣接するリンク部材２４ほど、芯部材１０から受ける回動の抵抗が大きくなり、この結果、各リンク部材２４間の回動角のばらつきを低減することができる。
また、芯部材１０の剛性の変化量を適宜設定することにより、回動角のばらつきを相殺することができる。すなわち、湾曲管部５を円弧状に湾曲させることが可能となる。
また、基端側よりも先端側の回動角の方が大きくなるようにすることもできる。
【００５５】
このように、湾曲機構１では、従来の均一断面を有する芯部材が設けられた湾曲機構に比べて、相対的に先端側の湾曲性能を向上することができる。したがって、基端側が先端側よりも大きく湾曲することによる先端部６の移動量を増やすことなく、先端部６の傾き角度を変更することができる。
このため、例えば、内視鏡やマニピュレータなどに採用した場合、より狭いスペースで先端部６の向く方向を容易に変更することが可能となり、操作性を向上することができる。
【００５６】
このように、本実施形態の湾曲機構１によれば、芯部材１０の剛性が湾曲管部５において先端部６に接続された一端側から他端側に向かって増大されているため、操作ワイヤ２６とリンク部材２４との間の摩擦力により湾曲管部５の先端側が湾曲しにくいという湾曲特性を矯正することができる。したがって、相対的に先端側でも湾曲しやすくなるため、湾曲管部５の湾曲性能を向上することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、芯部材１０を、湾曲管部５の中心、すなわち湾曲の中立軸上に配置している。このため、芯部材１０を湾曲管部５の中心から偏心させて配置した場合に比べて、湾曲時における、芯部材１０の外表面と、基端側ガイド孔２４ｉおよび先端側ガイド孔２４ｈとの間の摺動量を低減することができる。このため、芯部材１０の耐久性を向上することができる。
【００５８】
（第１変形例）
次に、上記第１の実施形態の湾曲機構１の第１変形例について説明する。
図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第１変形例の芯部材の例を示す模式的な斜視図である。
【００５９】
本変形例は、上記第１の実施形態の芯部材１０に代えて、図４（ｂ）に示す芯部材１０Ａを備えるものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例の芯部材１０Ａは、上記第１の実施形態の芯部材１０の中心に、軸方向に貫通する中空部１０ｃを設けたものである。
中空部１０ｃの形状、大きさは、芯部材１０Ａの軸方向の剛性の変化のさせ方に応じて、適宜の形状、大きさに設定することができる。
例えば、図４（ｂ）に示す例では、中空部１０ｃは、芯部材１０Ａの外周面１０ｄと同軸であり、外周面１０ｄと同様に、先端取付部１０ａ側から基端取付部１０ｂ側に向けて内径が漸次連続的に増大する貫通孔からなる。このため、芯部材１０Ａの断面は円環状とされている。この円環の厚さ（外半径と内半径との差）は、軸方向に一定でもよいし、軸方向に単調に変化していてもよい。
本変形例の芯部材１０Ａは、第１の実施形態と同様に、断面２次モーメントを軸方向に変えることで、軸方向に沿う剛性を変化させた場合の例となっている。
【００６０】
本変形例によれば、上記第１の実施形態と同様にして、湾曲管部５の湾曲性能を向上することができる。
また、本変形例によれば、中空部１０ｃの断面形状や断面寸法を変化させることで、剛性を変化させることができる。したがって、外周面１０ｄが芯部材１０の外周面と同形状の場合でも、例えば、中空部１０ｃの内周側の断面積を基端側で増大させることで、芯部材１０に比べて基端側の剛性を低減することができる。
このため、上記第１の実施形態のリンク部材２４をそのまま用いても、湾曲管部５の湾曲特性を変更することが可能となる。
また、外周面１０ｄの形状が、一定のテーパを有する形状であっても、軸方向に沿う剛性の変化の割合を自由に変更することができる。
また、中空部１０ｃの断面形状を、例えば角穴や十字穴などに設定することで、断面２次モーメントに異方性を持たせることができる。これにより、湾曲機構１の湾曲移動範囲に異方性を持たせることができる。
【００６１】
また、本変形例では、芯部材１０Ａの中空部１０ｃが、軸方向に貫通しているため、先端部６に取り付けられた先端取付部１０ａの前方に貫通孔を設けることで、中空部１０ｃを先端部６の先端から接続部２１の貫通孔２１ｇまで連通する貫通孔とすることができる。このため、例えば、光ファイバーなどの線状部材や、吸水管などの管状部材を挿通させる空間として使用可能である。また、中空部１０ｃ自体を管部として使用することも可能である。
このため、湾曲管部５内のスペースを有効利用することができる。
【００６２】
（第２変形例）
次に、上記第１の実施形態の湾曲機構１の第２変形例について説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態の第２変形例の湾曲機構に用いる芯部材の模式的な斜視図、および分解斜視図である。
【００６３】
本変形例は、上記第１の実施形態の芯部材１０に代えて、図６（ａ）に示す芯部材１１を備え、芯部材１１の外形状に合わせて、リンク部材２４の先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉの内径を変更したものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６４】
本変形例の芯部材１１は、図６（ａ）に示すように、先端側から順に、細長い円柱状の棒材１１Ａと、この棒材１１Ａより外径が大きい円筒状のパイプ材１１Ｂと、このパイプ材１１Ｂより外径が大きい円筒状のパイプ材１１Ｃとが、それぞれ同軸に連結されてなる、全体として軸径が多段階に変化する棒状の梁部材である。
このため、各リンク部材２４の先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉの内径は、それぞれが対応する位置の芯部材１１の外径に対応して設定したものを採用する。したがって、各リンク部材２４の先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉの内径は同径としておき、棒材１１Ａ、パイプ材１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれの外径に対応して、芯部材１１が摺動できるように、それらよりわずかに大きい３種類の内径のものを採用できる。
なお、本変形例では、一例として、軸径が３段階に変化する棒状部材の例で説明するが、４段階以上に変化されていてもよい。
【００６５】
このような芯部材１１の断面形状は、それぞれの曲げ剛性（＝曲げ弾性係数×断面２次モーメント）が、先端取付部１０ａから基端取付部１０ｂに向かうにつれて増大する形状に設定する。これにより、本変形例の芯部材１１は、湾曲管部５の先端側から他端側に向かって、３段階に段階的に剛性が増大されている。
このように、剛性を設定することができれば、棒材１１Ａ、パイプ材１１Ｂ、１１Ｃの材質は特に限定されず、また、同一の材質にも限定されない。これらの材質としては、芯部材１０と同様な材質を採用することができる。
【００６６】
湾曲機構１内の芯部材１１は、特に図示しないが、芯部材１０と同様に、棒材１１Ａの先端が先端取付部１０ａとして、芯部材１０と同様にして先端部６に取り付けられ、パイプ材１１Ｂと反対側のパイプ材１１Ｃの端部が基端取付部１０ｂとして接続部２１に取り付けられている。
【００６７】
このような芯部材１１は、例えば、図６（ｂ）に示すように、パイプ材１１Ｂの一方の端部の内径を棒材１１Ａの端部に外嵌する大きさとし、パイプ材１１Ｂの他方の端部の外径をパイプ材１１Ｃの端部に内嵌する大きさとして、それぞれ、圧入、接着、半田付けなどによって連結することで製造することができる。その際、連結部の軸方向の長さは、互いに隣接するリンク部材２４の間の中心部の距離よりも短くしておく。これにより、加工上、連結部で剛性が特異な変化を起こしたとしても連結部が互いに隣接するリンク部材２４の間に跨って位置することがないため湾曲管部５の湾曲特性への影響が及ばないようにすることができる。
【００６８】
本変形例の芯部材１１によれば、剛性が多段階に増大されるので、湾曲管部５の各リンク部材２４の回動角のバラツキを多段階に抑制することで、全体として、湾曲管部５の湾曲特性を向上させることができる。
例えば、リンク部材２４の個数と同数程度の多段階に剛性を変える構成とすれば、芯部材１０のように、軸方向に沿う剛性の変化を連続的に変化させたのと同じ効果を発揮させることができる。
本変形例の芯部材１１によれば、棒材やパイプ材の連結によって構成することができるので、軸方向に沿ってテーパをつける場合に比べて製造が容易となる。
【００６９】
なお、本変形例の芯部材１１で先端側を棒材１１Ａで構成したのは一例であって、先端側もパイプ材で構成してもよい。また、全体を棒材で構成してもよい。
【００７０】
（第３変形例）
次に、上記第１の実施形態の湾曲機構１の第３変形例について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態の第３変形例の湾曲機構に用いる芯部材の中心軸を含む模式的な断面図である。
【００７１】
本変形例は、上記第２変形例の芯部材１１に代えて、図７に示す芯部材１２を備えるものである。以下、上記第２変形例と異なる点を中心に説明する。
芯部材１２は、芯部材１１を一体の棒材として形成したものであり、上記第２変形例の棒材１１Ａ、パイプ材１１Ｂ、１１Ｃによる部分と、外径、長さがそれぞれ等しい筒状部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備え、これらの中心に中空孔部１２ｄが貫通して設けられた梁部材である。筒状部１２ａ側の端部は先端取付部１０ａを構成し、筒状部１２ｃ側の端部は基端取付部１０ｂを構成している。
芯部材１２の軸方向に沿う剛性の変化は、中空孔部１２ｄの断面形状を適宜設定することで、芯部材１１の剛性の変化と同様になるようにする。このため、中空孔部１２ｄの形状は、円筒孔状には限定されず、例えば、円錐孔状、多段階の円筒孔状、多角形孔状などの形状であってもよい。
芯部材１２の材質は、芯部材１０と同様の材質を採用することができる。芯部材１２の製造方法としては、成形や切削加工などを採用することができる。
【００７２】
本変形例の芯部材１２によれば、芯部材１１に比べて部品点数が少なく連結部を有しないため、製造が容易となる。また、連結部を有しないため、連結部での加工誤差に起因する強度や耐久性のバラツキを防止することができる。
【００７３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る湾曲機構について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。図９は、本発明の第２の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例（第４変形例）の湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００７４】
本実施形態の湾曲機構１Ａは、図１に示すように、上記第１の実施形態の湾曲機構１の挿入部３に代えて、挿入部３Ａを備えるものである。
挿入部３Ａは、図８に示すように、挿入部３の芯部材１０に代えて、コイルパイプ１３（芯部材）を備え、この変更に合わせて、上記第１の実施形態の先端部６、リンク部材２４、接続部２１を、それぞれ、先端部６Ａ、リンク部材３４、接続部２１Ａに変更したものである。このため、湾曲機構１Ａは、上記第１の実施形態の湾曲管部５、可撓管部４に代えて、それぞれ、湾曲管部５Ａ、可撓管部４Ａを備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
先端部６Ａは、図８および図２（ａ）に示すように、上記第１の実施形態の先端部６に取り付けられていた芯部材１０が削除され、端面６ａの中心に、両端部が埋め込まれたＵ字状、あるいはＬ字状等の鉤状に形成された係止部３６が設けられている点のみが異なる。
接続部２１Ａは、図８に示すように、上記第１の実施形態の接続部２１から芯部材固定部２１ｃおよび貫通孔２１ｇのみを削除したものである。
【００７６】
コイルパイプ１３は、図８に示すように、断面が均一な大きさを有し、曲げ弾性係数が均一な線材を一定のコイル径にコイル巻きして、巻き間隔を軸方向の一端側から他端側に向かって漸次縮小した部材である。コイルパイプ１３の端部には、巻き間隔が大きい側の端部に先端フック１３ａが設けられ、巻き間隔が小さい側の端部には後端フック１３ｂが設けられている。
このため、コイルパイプ１３を梁部材と見なしたときの曲げ変形の剛性は、先端フック１３ａ側から後端フック１３ｂ側に向かって漸次増大されている。
【００７７】
リンク部材３４は、上記第１の実施形態のリンク部材２４と同様に、Ｎ個連結されて湾曲管部５Ａを構成するもので、リンク部材２４の先端側ガイド孔２４ｈ、基端側ガイド孔２４ｉに代えて、それぞれ、コイルパイプ１３の外径よりわずかに大きい内径を有するガイド孔部３４ｈを備える。
このため、Ｎ個のリンク部材３４はすべて共通形状を有する。そして、リンク部材２４と同様に回動可能に連結され、真直状態ではガイド孔部３４ｈが軸方向に連通されている。また、リンク部材２４Ａ、２４Ｎと同様に、両端部のリンク部材３４は、それぞれ、先端部６Ａ、接続部２１Ａと回動可能に連結されている。
湾曲管部５Ａの内部には、各ワイヤ挿通孔２４ｆに４本の操作ワイヤ２６が挿通されている。
【００７８】
また、コイルパイプ１３は、先端フック１３ａを先端部６Ａ側に向けて、各リンク部材３４のガイド孔部３４ｈ内に挿通されている。
なお、図８では見易さのため、巻き間隔の大きさが誇張されているが、コイルパイプ１３の巻き間隔は、いずれの位置でもガイド孔部３４ｈの軸方向幅よりは狭く設定されている。このため、コイルパイプ１３は、ガイド孔部３４ｈに対して摺動可能に挿通されている。
【００７９】
コイルパイプ１３の後端フック１３ｂは、図８、９に示すように、接続部２１Ａに対向するリンク部材３４の基端側のガイド孔部３４ｈの外側に、配置された棒状の係止部材３５が引っかけて係止されている。
係止部材３５は、リンク部材３４の芯部材ガイド部２４ｇの端面に、例えば接着されるか、あるいは芯部材ガイド部２４ｇの基端側の端面に設けられた溝部などに係合されるかして、このリンク部材３４に対する中心軸Ｏに沿う方向の位置が固定されている。
コイルパイプ１３の先端フック１３ａは、先端部６Ａの係止部３６に引っかけて係止されている。
係止部３６と係止部材３５との間の真直状態における距離は、コイルパイプ１３の自然長さより長い距離とされている。このため、コイルパイプ１３は、係止部３６と係止部材３５との間で張架されており、連結された先端部６ＡおよびＮ個のリンク部材３４は、コイルパイプ１３から、軸方向に圧縮力を受けている。
このため、リンク部材３４の各連結部分における軸方向のガタつきがなくなるため、より再現性の高い湾曲動作を実現することができる。
【００８０】
このような構成の湾曲機構１Ａによれば、上記第１の実施形態と同様に、駆動部２によって操作ワイヤ２６が駆動されると、湾曲管部５が湾曲される。その際に、芯部材１０に代えて先端側から基端側に向かって剛性が増大するコイルパイプ１３を備えるため、先端側に比べて基端側の方が湾曲に対する抵抗が大きくなり、基端側のリンク部材３４の湾曲量が抑制される。したがって、操作ワイヤ２６とリンク部材３４との間の摩擦力により湾曲管部５Ａの先端側が湾曲しにくいという湾曲特性を矯正することができる。したがって、相対的に先端側でも湾曲しやすくなるため、湾曲管部５Ａの湾曲性能を向上することができる。
また、湾曲機構１Ａによれば、湾曲管部５の各リンク部材３４の形状を共通化することができるため、湾曲管部５の製造コストを低減することができる。
また、湾曲機構１Ａによれば、芯部材としてコイルパイプ１３を用いるので、例えば、材料費が安価なステンレス鋼の線材など超弾性を有しない線材を用いても、大きな湾曲量に容易に対応することができる。
【００８１】
（第４変形例）
次に、本実施形態の変形例（第４変形例）の湾曲機構１Ｂについて説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例（第４変形例）の湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００８２】
本変形例の湾曲機構１Ｂは、図１０に示すように、上記第２の実施形態の湾曲機構１Ａのコイルパイプ１３、先端部６Ａ、接続部２１Ａに代えて、それぞれ、芯部材１６、先端部６、接続部２１を備える。これらの変更により、湾曲機構１Ｂは、上記第２の実施形態の挿入部３Ａ、湾曲管部５Ａに代えて、挿入部３Ｂ、湾曲管部５Ｂを備える。以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８３】
挿入部３Ｂにおける芯部材１６は、コイルパイプ１３と同一の外径を有する棒状部材であり、軸方向の一方側から他方側に向かって、剛性が増大されているものである。そして、剛性が小さい側の端部である先端取付部１０ａが、上記第１の実施形態の芯部材１０の先端取付部１０ａと同様に、先端部６に取り付けられている。また、芯部材１６の剛性が大きい側の端部は、特に図示しないが、上記第１の実施形態の芯部材１０の基端取付部１０ｂと同様に、接続部２１に取り付けられている。ただし、接続部２１の芯部材固定部２１ｃの内径は、芯部材１６の外径に合わせて変更しておく。
【００８４】
芯部材１６の剛性を軸方向に沿って変化させる手段は、特に限定されない。
例えば、芯部材１６の材質として密度が異なる物質を複合させた複合材料を採用し、軸方向に沿って、それらの物質の複合比を変化させることで、曲げ弾性係数を変化させる手段を挙げることができる。複合させる物質は相溶的な物質でもよいし、合成樹脂と強化繊維との複合のような非相溶的な物質でもよい。
また、例えば、上記第１の実施形態の芯部材１０のようなテーパを有する芯材の外周を、曲げ弾性係数の異なる他の材質で被覆して、全体として円柱棒状とした構成でもよい。
また上記第１の実施形態の第１変形例の芯部材１０Ａにおいて、外周面１０ｄを均一外径に設け、中空部１０ｃをテーパ状に形成してもよい。
また、例えば、均一径の芯材の外周側に、断面形状が同じで、曲げ弾性係数が異なる複数のパイプ材を外嵌させることで、軸方向に段階的に曲げ剛性を変化させてもよい。
【００８５】
このような湾曲機構１Ｂによれば、上記第２の実施形態と同様に、湾曲管部５Ｂの湾曲特性を向上することができるとともに、各リンク部材３４の形状を共通化することができる。
【００８６】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る湾曲機構について説明する。
図１１（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る湾曲機構の主要部の構成を示す模式的な断面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＣ視の側面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る湾曲機構に用いるリンク部材の一例を示す模式的な斜視図である。
【００８７】
本実施形態の湾曲機構１Ｃは、図１に示すように、上記第１の実施形態の湾曲機構１の挿入部３に代えて、挿入部３Ｃを備えるものである。
挿入部３Ｃは、図１１（ａ）に示すように、挿入部３の芯部材１０に代えて、４本の芯部材１４を備え、この変更に合わせて、上記第１の実施形態の先端部６、リンク部材２４、接続部２１を、それぞれ、先端部６Ｂ、リンク部材３７、接続部２１Ｂに変更したものである。このため、湾曲機構１Ｃは、上記第１の実施形態の湾曲管部５、可撓管部４に代えて、それぞれ、湾曲管部５Ｃ、可撓管部４Ｂを備える。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８８】
先端部６Ｂは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第１の実施形態の先端部６に取り付けられていた芯部材１０が削除され、端面６ａの中心に孔部６ｄが設けられていることが異なる。また、４本の芯部材１４の先端取付部１４ａが取り付けられている点も異なる。
また、孔部６ｄには、例えば、処置具を挿通させたり、吸引管などとしても用いたりすることができるチューブ部材４４が取り付けられている。チューブ部材４４は、図１１（ａ）では、見易さのため図示を省略しているが、湾曲管部５Ｃおよび可撓管部４Ｂ内に挿通されている。
【００８９】
芯部材１４は、湾曲管部５Ｃの内部に挿通して設けられ、湾曲管部５Ｃの湾曲に抵抗するための部材であり、その剛性は湾曲管部５Ｃの先端側から基端側に向かって増大されている。
本実施形態の芯部材１４は、上記第１の実施形態の芯部材１０と同様に、先端取付部１４ａから、基端側の端部に向かって、断面径が漸次連続的に増大する勾配付きの中実丸棒状の梁部材からなる。これにより、各芯部材１４は、曲げ剛性が、先端側から基端側に向かって連続的に増大されている。
ただし、芯部材１０とは異なり、芯部材１４の基端側の端部は、図示しない可撓管部４の内部まで延ばされて可撓管部４Ｂ内で固定されている。例えば、可撓チューブ２８に内嵌する円板部材の先端側に芯部材１４の基端側の端部を埋め込んで取り付けられている。この円板部材には、金属パイプ２２や可撓管部４Ｂに挿通される各種部材を挿通させるための貫通孔を設けておく。
このため、各芯部材１４の全長は湾曲管部５Ｃの全長より長くなっている。
【００９０】
また、芯部材１４の剛性は、４本併せて芯部材１０に相当する剛性となるように設定される。各芯部材１４の剛性の分布が、求められる湾曲管部５Ｂの湾曲特性に応じて適宜設定することができることは芯部材１０と同様である。
芯部材１４の材質は、超弾性材であることが好ましい。
【００９１】
各芯部材１４の先端取付部１４ａは、図１１（ｂ）に示すように、端面６ａに取り付けられた４本の操作ワイヤ２６の半径ｒの円周よりも内側の半径ｒ１（ｒ１＜ｒ）の同心円上で、各リンク部材３７と径方向に並ぶ位置に操作ワイヤ２６と同様にして埋め込んで固定されている。
【００９２】
リンク部材３７は、図１１（ａ）、図１２に示すように、上記第１の実施形態の芯部材ガイド部２４ｇを削除し、４つの支柱部２４ｅに代えて、同様な位置に４つのガイド部３７ｅを設けたものである。
ガイド部３７ｅは、円環部２４ｄの中心から半径ｒ１の円周を径方向内側に越える範囲まで、円環部２４ｄの内周面から内側に延ばされ、軸方向には円環部２４ｄと同幅に延ばされたブロック状の突起部である。
各ガイド部３７ｅには、支柱部２４ｅにおけると同様な位置に、ワイヤ挿通孔２４ｆが貫通して設けられている。また、円環部２４ｄの中心から半径ｒ１の円周上には、ワイヤ挿通孔２４ｆと並行して芯部材１４を挿通させるため、軸方向に貫通される芯部材ガイド孔３７ｆが設けられている。
本実施形態の芯部材ガイド孔３７ｆは、芯部材１４を摺動可能に挿通できるように、芯部材１４の外径に合わせて先端側から基端側に向かって拡径する勾配付きの孔部からなる。このため、各リンク部材３７の芯部材ガイド孔３７ｆは、リンク部材３７の先端側からの位置に応じて、異なる大きさ、形状に設けられている。
【００９３】
このような構成により、リンク部材３７において各ガイド部３７ｅによって周方向に挟まれた領域、およびリンク部材３７の中心部において各ガイド部３７ｅの径方向の端部に挟まれた領域は、全体として、十字状断面を有し軸方向に貫通する十字状孔部Ｓが形成されている。
また各リンク部材３７が十字状孔部Ｓを有することで、湾曲管部５Ｃの先端側から基端側に連通する十字状断面状の空間が形成されており、先端部６Ｂに取り付けられた撮像部４０の信号線、ライトガイド４１、処置具チャンネル４２、４３、チューブ部材４４を軸方向に挿通させることができるようになっている。
【００９４】
接続部２１Ｂは、図１１（ａ）に示すように、外形が、上記第１の実施形態の接続部２１と同様に、基端側にチューブ固定部２１ｆを備える端面２１ｅと、先端側に外周部に２つの突片部２４ａを有する端面２１ｄとを有する円板状とされている。
接続部２１Ｂの内部形状は、リンク部材３７と同様に４つのガイド部３７ｅが設けられている。このため、接続部２１Ｂの内部には、リンク部材３７と同様の十字状孔部Ｓが形成されている。
ただし、接続部２１Ｂのガイド部３７ｅでは、リンク部材３７とは異なり、各ワイヤ挿通孔２４ｆに代えて、ワイヤ挿通孔２１ａ、穴部２１ｂがそれぞれ設けられている。
これらのワイヤ挿通孔２１ａ、穴部２１ｂは、上記第１の実施形態の接続部２１と同様な位置、形状に設けられている。
【００９５】
このような構成の湾曲機構１Ｃによれば、上記第１の実施形態と同様に、駆動部２によって操作ワイヤ２６が駆動されると、湾曲管部５Ｃが湾曲される。その際に、芯部材１０に代えて先端側から基端側に向かって剛性が増大する４本の芯部材１４を備えるため、先端側に比べて基端側の方が湾曲に対する抵抗が大きくなり、基端側のリンク部材３７の湾曲量が抑制される。したがって、操作ワイヤ２６とリンク部材３７との間の摩擦力により湾曲管部５Ｂの先端側が湾曲しにくいという湾曲特性を矯正することができる。したがって、相対的に先端側でも湾曲しやすくなるため、湾曲管部５Ｃの湾曲性能を向上することができる。
また、湾曲機構１Ｃによれば、４本の芯部材１４によって、湾曲特性を矯正することができるので、各芯部材１４の外径を、芯部材１０よりも細くすることができる。
また、湾曲機構１Ｃによれば、湾曲管部５Ｃの内部に十字状孔部Ｓが形成されるので、湾曲管部５の中心部にチューブ部材４４などの管状または線状の部材を挿通させることができるので、湾曲管部５Ｃの内部の空間を有効利用することができる。
【００９６】
また、湾曲機構１Ｃによれば、４本の芯部材１４をそれぞれ４本の操作ワイヤ２６と並行に配置するので、芯部材ガイド孔３７ｆが設けられた径方向の位置を適宜設定することによっても湾曲性能を変化させることができる。例えば、芯部材ガイド孔３７ｆが配置される円周の半径ｒ１を、半径ｒに近づけることで湾曲時の抵抗を増大させることができる。
なお、本実施形態では、各芯部材１４は同一部材とした場合の例で説明したが、各芯部材１４の剛性の大きさを変えてもよく、この場合、湾曲方向によって抵抗の大きさを変えることができる。このため、湾曲方向によって異なる湾曲特性を持たせることが容易となる。また、各芯部材１４を挿通させる径方向の位置が異なるようにしても同様の作用を有する。
【００９７】
また、湾曲機構１Ｃでは、各芯部材１４が、湾曲管部５Ｃの湾曲中心に対して偏心しているため、湾曲量が同じであれば、芯部材１４が湾曲管部５Ｃの中心に配置されている場合に比べて、芯部材１４の伸縮がより大きくなり、リンク部材３７との摺動も増大する。
本実施形態では、芯部材ガイド孔３７ｆを芯部材１４の外径に沿って延ばされた筒状としているため、芯部材１４は、芯部材ガイド孔３７ｆの内周面と全体的に接触している。このため、芯部材１４に作用する摺動摩擦力が、芯部材１４の当接面全体に分散され、点状に当接されて摺動を繰り返す場合に比べて、耐磨耗性を向上することができる。
【００９８】
なお、上記の説明では、芯部材が、棒状または管状の場合、その中心軸に直交する断面の外形が円状である場合の例で説明したが、芯部材の外形の断面形状は円形には限定されない。例えば、矩形状や多角形状であってもよい。その際、芯部材を挿通させる孔形状は、芯部材の外形に合わせておくことが好ましい。
【００９９】
また、上記の第１および第２の実施形態の説明では、各リンク部材の中心に挿通される芯部材が、芯部材ガイド部２４ｇの先端側と後端側の２箇所で受けられた場合の例で説明したが、芯部材ガイド部２４ｇの内部で、３箇所以上で受けるようにしてもよい。また、第３の実施形態の場合のように、リンク部材の軸方向に貫通する１つの孔部によって受けるようにしてもよい。
【０１００】
また、上記第２の実施形態の説明では、コイルパイプ１３の後端フック１３ｂが、湾曲管部５Ａの最も基端側のリンク部材３４において係止されている場合の例で説明したが、接続部２１Ａの端面２１ｄに係止部３６と同様の構成を設けておき、接続部２１Ａにおいて係止されるようにしてもよい。
【０１０１】
また、上記第２の実施形態の説明では、コイルパイプ１３のみで芯部材を構成する場合の例で説明したが、ガイド孔部３４ｈとの摺動性を向上するため、コイルパイプ１３の外周を合成樹脂チューブなどで被覆した芯部材を採用してもよい。
また、コイルパイプ１３の剛性を調整するために、コイルパイプ１３の内部に、適宜の曲げ剛性を有する芯線を挿入した複合体を採用してもよい。
【０１０２】
また、上記第３の実施形態の説明では、芯部材１４を４本採用した場合の例で説明したが、芯部材１４の本数は複数であれば、４本には限定されない。例えば、芯部材ガイド孔３７ｆを適宜の位置に形成するために芯部材ガイド孔３７ｆと同様な突起部を十字状孔部Ｓに設けておき、２本、３本、５本以上などの芯部材１４を配置してもよい。
【０１０３】
また、上記第１および第３の実施形態の説明では、芯部材ガイド部２４ｇ、芯部材ガイド孔３７ｆの形状が、リンク部材ごとに異なる場合の例を挙げている。図示では、これらが一体化された部品のように描かれているが、各リンク部材は一体成形には限定されるものではない。
例えば、各リンク部材２４、３７を、各リンク部材に共通な形状を有する部品と、各リンク部材によって異なる芯部材ガイド部２４ｇの内周部の形状や、芯部材ガイド孔３７ｆの形状を有する筒状の別部品との組立体として構成してもよい。
【０１０４】
また、上記の各実施形態、各変形例で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【０１０５】
例えば、上記第１の実施形態の変形例（第５変形例）として、第１の実施形態にコイルパイプを芯部材として用いるという第２の実施形態の技術的思想を組み合わせてもよい。
図１３は、本発明の第１の実施形態の湾曲機構に用いることができる芯部材の変形例（第５変形例）を示す模式的な正面図である。
本変形例では、上記第１の実施形態の芯部材１０に代えて、図１３に示すような、外形が芯部材１０と同様の勾配を有するコイルパイプ１５を採用する。
コイルパイプ１５は、断面が均一な大きさを有する弾性線材のコイル巻き径を先端側から基端側に向けて増大させることで、剛性を連続的に増大させたものである。コイルパイプ１５の先端側、基端側の端部にはそれぞれ先端フック１３ａ、後端フック１３ｂが設けられている。
このようなコイルパイプ１５を湾曲機構１に適用するには、先端部６、接続部２１に代えて、上記第２の実施形態の先端部６Ａ、接続部２１Ａを用い、リンク部材２４Ｎの端部において、コイルパイプ１５の後端フック１３ｂを上記第２の実施形態の係止部材３５を用いて係止すればよい。
このように、コイル巻き径を変えて剛性を変化させる場合、コイルパイプ１５は巻き間隔は変えなくともよいが、剛性により変化を与えるために、さらに巻き間隔を変化させてもよい。
【０１０６】
また、例えば、上記第１の実施形態の第３、第４変形例と上記第２の実施形態とを組み合わせて、芯部材１１、１２に代えて、コイル巻き径を段階的に変えたコイルパイプを採用してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  湾曲機構
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  挿入部
４、４Ａ、４Ｂ  可撓管部
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  湾曲管部
６、６Ａ、６Ｂ  先端部
１０、１０Ａ、１１、１２、１４、１６  芯部材
１０ｃ  中空部
１２ｃ  中空孔部
１３、１５  コイルパイプ（芯部材）
２１、２１Ａ、２１Ｂ  接続部
２１ａ、２４ｆ  ワイヤ挿通孔
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｎ、３４、３７  リンク部材
２４ｅ  支柱部
２４ｇ  芯部材ガイド部
２４ｈ  先端側ガイド孔（芯部材ガイド孔）
２４ｉ  基端側ガイド孔（芯部材ガイド孔）
２４ｊ  逃げ空間
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ  操作ワイヤ
３４ｈ  ガイド孔部（芯部材ガイド孔）
３７ｅ  ガイド部
３７ｆ  芯部材ガイド孔
４０  撮像部
４１  ライトガイド
４２  処置具チャンネル
４４  チューブ部材
Ｈ  孔部
Ｏ  中心軸
Ｓ  十字状孔部
【図１】
2011160966.tif 000003
【図２】
2011160966.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011160966.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011160966.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2011160966.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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