(57)【要約】【課題】内視鏡の挿入部の体腔内への挿入性を向上させる。【解決手段】流体が充填された伸縮自在のチューブが挿入部の外周に設けられている内視鏡と、チューブと接続され、該チューブ内の加圧動作及び減圧動作を行うポンプと、ポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する制御部とを備える内視鏡システムであって、制御部は、ポンプを所定の周期にて加圧動作と減圧動作とを繰り返すことによりチューブに定在波を発生させ、さらに該所定の周期を変化させることにより該定在波を移動させて進行波又は後退波に変換するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が充填された伸縮自在のチューブが挿入部の外周に設けられている内視鏡と、
前記チューブと接続され、該チューブ内の加圧動作及び減圧動作を行うポンプと、
前記ポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する制御部とを備える内視鏡システムであって、
前記制御部は、前記ポンプを所定の周期にて加圧動作と減圧動作とを繰り返すことにより前記チューブに定在波を発生させ、さらに該所定の周期を変化させることにより該定在波を移動させて進行波又は後退波に変換するように制御する、
ことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記チューブに少なくとも１つの圧力センサが設けられており、
前記制御部は、前記少なくとも１つの圧力センサの測定値に基づいて前記ポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記チューブに少なくとも１つの温度センサが設けられており、
前記制御部は、前記少なくとも１つの温度センサの測定値に基づいて前記ポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記チューブと前記ポンプは圧力伝達媒体を介して接続されており、
前記圧力伝達媒体は、前記ポンプの加圧動作及び減圧動作を前記流体に伝達する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記チューブの先端及び基端にポンプが接続され、
前記制御部は、各ポンプの加圧動作又は減圧動作のタイミング及び／又は強度を調整し、移動する定在波の減衰を補償するように制御する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記制御部によって調整される各ポンプの加圧動作又は減圧動作のタイミング及び／又は強度は、前記チューブに与えられる圧力の平均値と、前記流体及び該チューブの温度と、該チューブの形状と、該チューブの素材の特性のうち少なくとも１つによって決定されることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記チューブの先端及び基端に接続されているポンプのいずれかのポンプは、該チューブ内に所定の定常圧力を与えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記チューブの先端又は基端のいずれか一方の端部に複数のポンプが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記複数のポンプのいずれかのポンプは、前記チューブ内に所定の定常圧力を与えることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記チューブの表面に突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記チューブの長手方向と前記内視鏡の挿入部の軸方向とが平行であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記チューブは、前記内視鏡の挿入部の外周に螺旋状に巻回されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に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、内視鏡用の挿入補助具を備える内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、患者の体腔内に細径で長尺の挿入部を挿入することにより、対象部位を観察および撮像を行うことができる内視鏡が広く用いられている。特に大腸内視鏡検査や小腸内視鏡検査においては、柔軟性に富み複雑に湾曲蛇行する腸管を傷つけることなく操作部を進行させることができるように、挿入部に挿入補助具を設けることが提案されている。
【０００３】
そのような内視鏡用挿入補助具の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の内視鏡用挿入補助具は、いわゆるダブルバルーン式内視鏡に用いられる。特許文献１に記載の挿入補助具を設けた内視鏡では、内視鏡の先端部の外周と内視鏡挿入時にガイドとして用いるスライディングチューブの外周にそれぞれバルーンを設けている。術者は、内視鏡の先端部を患者の肛門から体腔内に挿入後、まず２つのバルーンのうち内視鏡側のバルーンを膨らませることで、内視鏡を腸管の任意の位置に固定する。続いて、スライディングチューブ側のバルーンを膨らませてスライディングチューブを腸管に対して位置を固定し、次に内視鏡側のバルーンを収縮させて内視鏡を押し込むことにより内視鏡を進行させる。そして、内視鏡を腸管の深部に進行させ、内視鏡の先端が例えば結腸の屈曲部などに到達したら、スライディングチューブ側のバルーンを収縮させた後、再び内視鏡側のバルーンを膨らませる。上記の操作を繰り返し行うことにより、内視鏡の挿入部をさらに奥に挿入することができる。また、バルーンを膨らませた状態においては、内視鏡や外筒を引き寄せることで腸管を手繰り寄せて腸管の長さを短縮させ、内視鏡を進行させる。なお、バルーンの送気及び吸気は、ポンプ装置によりバルーン内の空気圧を測定しつつ行う。
【０００４】
また、近年では、患者の体腔内を自己推進する内視鏡用推進装置も提案されている。このような内視鏡用推進装置の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２の内視鏡用推進装置では、内視鏡の挿入部が付属部材に嵌め込まれており、さらに該付属部材の外周には液体が充填された柔軟性を有するトロイド形状の袋状部材が装着されている。該袋状部材の外皮は袋状部材の内側と外側とから複数のローラによって挟まれており、ローラによって外皮をいずれかの方向に送ることにより付属部材ひいては内視鏡の挿入部を前進又は後退させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０１０１９号公報
【特許文献２】特表２００９−５１３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のような挿入補助具を備える従来の内視鏡システムにおいては、内視鏡の挿入部の全長にわたってスライディングチューブを挿通させた上でバルーンの膨張と収縮をこまめに制御しなければならなかったり、内視鏡の挿入部に付属部材や袋状部材のみならずこれらの部材に動力を与えるための機構を内視鏡に組み込むことが必要となって構成が複雑になったりするため、内視鏡による施術時の操作感を低下させる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、簡易な構成でありながら内視鏡の挿入を容易に行うことが可能な挿入補助具を備える内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態における内視鏡システムは、流体が充填された伸縮自在のチューブが挿入部の外周に設けられている内視鏡と、チューブと接続され、該チューブ内の加圧動作及び減圧動作を行うポンプと、ポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する制御部とを備える内視鏡システムであって、制御部は、ポンプを所定の周期にて加圧動作と減圧動作とを繰り返すことによりチューブに定在波を発生させ、さらに該所定の周期を変化させることにより該定在波を移動させて進行波又は後退波に変換するように制御する。これにより、チューブに定在波が形成され、該定在波をチューブの先端側又は基端側に移動させることで、チューブひいては内視鏡を進行又は後退させる推進力を発生させることができる。
【０００９】
好ましくは、チューブに少なくとも１つの圧力センサが設けられており、制御部は、少なくとも１つの圧力センサの測定値に基づいてポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する。これにより、チューブの内圧に応じてポンプの加圧動作及び減圧動作を制御することができるため、より確実にチューブに定在波を形成して該定在波をチューブの先端側又は基端側に移動させることができる。そして、チューブに少なくとも１つの温度センサが設けられており、制御部は、少なくとも１つの温度センサの測定値に基づいてポンプの加圧動作及び減圧動作を制御する。これにより、チューブ本体又は流体の温度に応じてポンプの加圧動作及び減圧動作を制御することができるため、より確実にチューブに定在波を形成させることができる。さらに、チューブとポンプは圧力伝達媒体を介して接続されており、該圧力伝達媒体はポンプの加圧動作及び減圧動作を流体に伝達する。従って、ポンプの加圧動作及び減圧動作による圧力変化を効率よくチューブに伝達することができる。
【００１０】
さらに好ましくは、チューブの先端及び基端にポンプが接続され、制御部は、各ポンプの加圧動作又は減圧動作のタイミング及び／又は強度を調整し、移動する定在波の減衰を補償するように制御する。また、制御部によって調整される各ポンプの加圧動作又は減圧動作のタイミング及び／又は強度は、チューブに与えられる圧力の平均値と、流体及びチューブの温度と、チューブの形状と、チューブの素材の特性のうち少なくとも１つによって決定される。また、チューブの先端及び基端に接続されているポンプのいずれかのポンプは、該チューブ内に所定の定常圧力を与える。または、チューブの先端又は基端のいずれか一方の端部に複数のポンプが接続されている。また、複数のポンプのいずれかのポンプは、チューブ内に所定の定常圧力を与える。従って、ポンプの加圧動作及び減圧動作によってチューブに形成される波の減衰を補償しつつ定在波の形成及び移動を達成することができる。
【００１１】
さらに、チューブの表面に突起が設けられている。また、チューブの長手方向と内視鏡の挿入部の軸方向とが平行である。または、チューブは、内視鏡の挿入部の外周に螺旋状に巻回されている。これにより、チューブによって発生される推進力を効率よく内視鏡の移動に用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内視鏡システムによれば、既存の内視鏡の構成を変えずにチューブやポンプを付加するだけで内視鏡の挿入を円滑に行う挿入補助具を実現することができる。そして、チューブの蠕動運動により生じた推進力を内視鏡の移動に用いることができるため、内視鏡と体腔内の壁面などとの間の摩擦を減らして挿入時の抵抗を抑え、挿入作業の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態におけるチューブを備える内視鏡を有する内視鏡システムの模式図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明のチューブの動作を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態におけるチューブ及びチューブの動作制御部を示す模式図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における各種センサの配置構成の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態におけるチューブ及び内視鏡の体腔内での状態を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態におけるチューブ及び内視鏡の体腔内での進行状態を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明のチューブ及びチューブ表面の概略を示す拡大図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明のチューブ表面に設けられた繊毛の動きを示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明のチューブの内視鏡に対する配置構成の例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるチューブ及びチューブの動作制御部を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第２の実施形態におけるチューブを内視鏡に取り付けた状態を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第３の実施形態におけるチューブ及びチューブの動作制御部を示す模式図であり、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施形態における圧力伝達媒体の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態におけるチューブ及びチューブの動作制御部を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態におけるチューブ及びチューブの動作制御部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における内視鏡の挿入補助具の構造について説明する。なお、内視鏡の挿入部の先端側を先端側とし、操作部側を基端側とする。また、複数の図にまたがって同じ部材を示す場合は同じ番号を付すこととする。
【００１５】
図１に、第１の実施形態における挿入補助具を備える電子内視鏡１０を有する電子内視鏡システム１００の模式図を示す。電子内視鏡システム１００は、電子内視鏡１０、ビデオプロセッサ２０、ポンプ制御部３０及びモニタ４０を備える。電子内視鏡１０は、体腔内挿入部２、操作部３、ビデオプロセッサ２０への接続用コネクタを備える内視鏡基部４及びユニバーサルチューブ８を有する。術者は、患者の体腔内に挿入部２を挿入し、先端部９に設けられた撮像素子（図示せず）により対象部位の撮像を行う。ビデオプロセッサ２０は、内視鏡１０の先端部９の撮像素子からの画像信号を受信して、相関二重サンプリング、オートゲインコントロール、ホワイトバランス、エンハンス（輪郭強調）、γ補正、色調整、ノイズリダクションなどの種々の画像処理を施した後、アナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換して外部のモニタ４０に観察画像として出力する。また、ビデオプロセッサ２０は、電子内視鏡１０の操作部３に設けられているボタン群５の各ボタンやアングルノブ６の操作信号を受信して、操作信号に基づいて電子内視鏡システム１００内の各部の動作を制御する。術者は、電子内視鏡１０の操作部３を把持しながらボタン群５の各ボタンを操作することにより、患者の体腔内の対象部位の撮像制御を行ったり、対象部位や対物レンズを洗浄するための送気送水を行ったりする。また、術者は、アングルノブ６を操作することにより電子内視鏡１０の挿入部２の湾曲制御を行う。各ボタンには、対象部位用の照明光を生成する光源のオン／オフ、モニタ上の画面のコピーや静止（いわゆるフリーズ）などの電子内視鏡の操作に係る種々の機能がそれぞれ割り当てられている。施術内容に合わせてボタンに割り当てる機能を変更することもできる。
【００１６】
処置具挿入口７は、電子内視鏡１０の挿入部２の先端に設けられている処置具用開口（図示せず）に通じている。術者は、処置具挿入口７から鉗子などの処置具を挿入し、電子内視鏡１０の挿入部２内に設けられた処置具挿通チャンネル（図示せず）を通じて処置具用開口から処置具を出没させ、体腔内の組織を採取するなどの処置を行う。なお、ボタン群５の操作により、観察対象部位への送気や送水、体液などの吸引を行うことができる。また、ユニバーサルチューブ８の内部には撮像素子で光電変換された画像信号を伝送する伝送ケーブルや、ビデオプロセッサ２０内の光源から出射された照明光を伝搬するためのライトガイド、操作部３からの信号を伝送する信号線などが挿通されている。
【００１７】
電子内視鏡１０の挿入部２の外周面には、生体適合性を有し耐久性や柔軟性に優れたポリエステルやポリエチレンなどの素材からなる薄膜のチューブが設けられている。チューブ１には水、生理的食塩水、空気、窒素、粘性の低いオイルなどの流体が充填されており、チューブ１は接続ケーブル３１を介してポンプ制御部３０内のポンプ３２に接続されている。ポンプ３２は、チューブ１の内圧を周期的に変動させることにより、チューブ１の膜表面に定在波を発生させ、チューブ１の内圧をさらに変化させることにより、チューブ１の膜表面に形成された定在波を移動させることで進行波又は後退波に変換する。
【００１８】
ここで、図２（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、チューブ１の膜表面に定在波を形成する原理について説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は、チューブ１の長手方向におけるチューブ１及び接続ケーブル３１の断面を示す。なお、図２においては、チューブ１の輪郭の推移を分かりやすくするため、ポンプ３２停止時のチューブ１の輪郭を破線で示すこととする。図２（ａ）に示すように、ポンプ３２の動作を開始する前は、チューブ１の膜表面は初期状態にあり平坦になっている。この状態では、チューブ１内は定常圧力状態にあり、チューブ１全体の内圧が均一圧力になっている。ポンプ３２が動作を開始すると、ポンプ３２は接続ケーブル３１を経由してチューブ１内に対して加圧動作を行う。ポンプ３２の動作開始直後は、図２（ｂ）に示すように、ポンプ３２が送り出した流体が、接続ケーブル３１を経由してチューブ１内に流入して、チューブ１と接続ケーブル３１との接続側からチューブ１を内側から外側へ押し広げる。ポンプ３２が送り出す流体により加圧されて形成されたチューブ１の膨張部分１ａは、チューブ１と接続ケーブル３１との接続側からチューブ１の先端側へと移動していく。ポンプ３２は、チューブ１内に形成された膨張部分１ａが、図２（ｃ）に示すように、チューブ１の先端側へ移動し始めた直後に、減圧動作を行う。従って、チューブ１内においてチューブ１と接続ケーブル３１との接続側に収縮部分１ｂが形成される。従って、収縮部分１ｂはチューブ１の先端側へ移動する波の谷となる。そして、ポンプ３２は、減圧動作を行って収縮部分１ｂが形成されたタイミングで再び加圧動作に切り替える。すると、膨張部分１ａが形成されたときと同様に、新たに膨張部分１ｃが形成される。膨張部分１ｃが形成される際、既に形成された膨張部分１ａと収縮部分１ｂは、チューブ１の先端側に移動している。そして、形成された膨張部分１ｃは、膨張部分１ａ及び収縮部分１ｂに追従するようにチューブ１の先端側へ移動する。こうしてポンプ３２により交互に形成された膨張部分と収縮部分は、順次チューブ１の先端に向かって移動していく。
【００１９】
膨張部分又は収縮部分は、チューブ１の先端に到達すると、チューブ１の先端側の端部によって反射されてチューブ１と接続ケーブル３１との接続側へ移動していく。反射された膨張部分と収縮部分が、それぞれ波の山と谷となる。そして、チューブ１の先端側に向かう膨張部分及び収縮部分によって形成される波と、チューブ１と接続ケーブル３１との接続側に向かう膨張部分及び収縮部分によって形成される波とは、それぞれ波長、周期、振幅、速さが同じであるため、重ね合わせにより、図２（ｅ）に示すようにチューブ１の表面に定在波が形成される。こうしてポンプ制御部３０は、ポンプの制御部として、チューブ１の表面に定在波が形成されるようにポンプ３２の加圧動作及び減圧動作の周期、及び強度を制御する。
【００２０】
チューブ１の表面に定在波が形成されている状態にて、ポンプ３２の加圧動作及び減圧動作の周期を変化させることにより、定在波の山及び谷が、チューブ１の先端側またはチューブ１と接続ケーブル３１との接続側に向かって移動する。よって、チューブ１の表面に形成される定在波の移動を用いて、チューブ１全体を前進又は後退させる推進力を生むことができる。図３は、本実施形態におけるチューブ１とポンプ制御部３０の接続を示す模式図である。なお、ポンプ３２停止時のチューブ１の輪郭を実線にて、またポンプ３２駆動時のチューブ１の輪郭を破線で示すこととする。ポンプ制御部３０は、ポンプ３２、駆動回路３３及びＣＰＵ３４を有する。ポンプ３２は、接続ケーブル３１によってチューブ１と接続されている。ＣＰＵ３４は、ビデオプロセッサ２０から受信する制御信号に基づいて、ポンプ３２を駆動する駆動回路３３の動作を制御する。駆動回路３３は、ＣＰＵ３４による制御に基づいてポンプ３２のオン／オフや加圧動作及び減圧動作の切り替え、及び強度の制御を行う。ポンプ３２は、図２を用いた上記説明のように動作してチューブ１の表面に定在波を形成し、定在波を前進、後退、又は静止させる。なお、ＣＰＵ３４による動作制御において、チューブ１の表面に定在波を形成する際のポンプ３２の加圧及び減圧の動作周期、及び強度は、流体によりチューブ１に与えられる圧力の平均値や、流体及びチューブ１の温度や、チューブ１の形状や素材の特性によって決定される。
【００２１】
ここで、図４（ａ），（ｂ）を参照しながら、ＣＰＵ３４による動作制御に必要な情報の取得方法の一例について説明する。図４（ａ）に示すように、ポンプ３２に圧力センサ３５を設け、ポンプ３２の加圧動作及び減圧動作における圧力の変化を入力回路３６を経由してＣＰＵ３４に送ることにより、流体によりチューブ１に与えられる圧力の平均値を算出することができる。また、図４（ｂ）に示すように、チューブ１に温度センサ３７を設け、温度センサ３７を配置した位置の流体及びチューブ１の温度の変化を入力回路３８を経由してＣＰＵ３４に送ることにより、流体及びチューブ１の温度を把握することができる。さらに、圧力センサ３５と同様にポンプ３２に温度センサ（図示せず）を設け、ポンプ３２側にて流体の温度を検出するように構成することもできる。なお、チューブ１の形状や素材の特性は設計値などからあらかじめ取得しておくことができる。また、流体によりチューブ１に与えられる圧力の平均値や、流体及びチューブ１の温度も設計値を使用することにより、上記の各種センサを用いない簡易な構成とすることもできる。
【００２２】
図５は、本実施形態におけるチューブ１を電子内視鏡１０の挿入部２に装着して患者の体腔内に挿入した際の、ポンプ３２停止時の状態を示す模式図である。本実施形態においては、チューブ１が電子内視鏡１０の外周に複数個装着されており、各チューブ１はそれぞれ接続ケーブル３１にてポンプ制御部３０内のポンプ３２に接続されている。ポンプ３２が停止している状態では、チューブ１の表面の一部が体腔内の壁面に接しているのみである。
【００２３】
次に、ポンプ３２を駆動してチューブ１によって電子内視鏡１０を前進させる場合について、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。ポンプ３２の動作を開始すると、上述のように形成された各チューブ１の表面の定在波がチューブ１の先端側へ移動する。そして、定在波の移動に合わせてチューブ１には体腔内を前進する推進力が生まれる。従って、図６（ｂ）に示すように、チューブ１により生じる推進力によって電子内視鏡１０も前進する。そして、図６（ｃ）に示すように、ポンプ３２の駆動を続けることにより、チューブ１は体腔内の壁面との接触状態を維持しつつ、電子内視鏡１０とともに前進する。
【００２４】
なお、図７に示すように、チューブ１の表面には繊毛１ｄや凸部１ｅなどの突起を設けることにより、チューブ１によって生じる推進力を効率よく電子内視鏡１０を移動させる力に転換することができる。ここで図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、ポンプ３２駆動時における、チューブ１の表面に設けられた繊毛１ｄの動きについて説明する。図８（ａ）〜（ｄ）においては、定在波を図の右方向に移動させることとする。また、図８（ａ）〜（ｄ）では、図の右方向、すなわちチューブ１に形成される定在波の移動方向を正の方向とするＸ軸を、またＸ軸に直交し図の上方向を正の方向とするＹ軸を設定する。繊毛１ｄの先端は、定在波の移動に合わせて図８（ａ）において点線で示す軌跡を描く。なお、図８（ａ）〜（ｄ）から分かるように、繊毛１ｄの根元部分はＸ軸方向には移動せず、Ｙ軸方向にのみ移動する軌跡を描く。定在波が図の右方向に移動する場合、図８（ａ）に示す繊毛１ｄの先端は、波の山から谷へ移動するときは、図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、波の山と谷の形状に合わせて定在波の移動方向とは反対の左方向に曲線からなる軌跡を描きながら移動する。そして、繊毛１ｄは、波の谷においては先端のＹ座標を変化させずに波の谷の形状に合わせて移動する。またこのとき、チューブ１は定在波の移動とともにＸ軸の正の方向に進行するため、繊毛１ｄの先端は、Ｘ軸に平行に移動する軌跡を描く。繊毛１ｄが波の谷から山へ移動するときは、繊毛１ｄの先端はＹ軸の正の方向に曲線からなる軌跡を描いて移動する。繊毛１ｄの移動によって、繊毛１ｄと接している体腔内の壁面はＸ軸の負の方向に送り出される。従って、各繊毛が同様の動作を行うことにより、チューブ１は体腔内の壁面に対してＸ軸の正の方向に移動する。なお、チューブ１の表面に凸部１ｅなどの他の突起を設けた場合の動きについても、上記の繊毛１ｄと同様である。
【００２５】
ここで、図９（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、電子内視鏡１０におけるチューブの配置構成の例について説明する。なお、図９（ａ）〜（ｄ）では、チューブに接続される接続ケーブルやポンプは示していない。図９（ａ）においては、電子内視鏡１０の挿入部軸方向に所定の長さを持った方形状の４つのチューブを、所定の間隔を設けて挿入部の先端部の外周を一回り覆うように配置している。上述のように各チューブはそれぞれ接続ケーブルを介してポンプに接続されている。各チューブに１つずつポンプを設け、各ポンプにより各チューブを制御してもよいし、１つのポンプに複数のチューブを並列に接続し、１つのポンプにより複数のチューブを制御してもよい。ポンプは、接続された各チューブに対して加圧動作と減圧動作を繰り返すことにより、上述のようにチューブ表面に定在波を形成し、動作周期を変えることで定在波をチューブの先端側又は基端側に移動させる。
【００２６】
図９（ｂ）に示すように、１本のチューブを電子内視鏡１０の挿入部２の外周を螺旋状に巻回するように装着する構成も可能である。チューブを螺旋状に設けることにより、チューブと体腔内の壁面との接触関係が雄ねじと雌ねじの関係と同等になる。そして、定在波をチューブの巻回方向に沿って電子内視鏡１０の先端側に移動させると、電子内視鏡１０を回転させる力が生まれる。従って、電子内視鏡１０とチューブとは、右ねじと同じように体腔内を進行する。また、ポンプの加圧と減圧の動作周期を変更して、チューブに形成される定在波を電子内視鏡１０の基端側に移動させることにより、電子内視鏡１０とチューブを体腔内の壁面に対して後退させることも可能である。
【００２７】
図９（ｂ）におけるチューブは、図９（ｃ）に示すように複数のチューブに分割してもよい。各チューブを接続ケーブルを介してポンプに接続し、ポンプの加圧動作と減圧動作を繰り返すことにより、各チューブに形成される定在波を電子内視鏡１０の先端側又は基端側に移動させて図９（ｂ）に示すチューブと同様に電子内視鏡１０の推進力を発生させることができる。また、図９（ｄ）に示すように、チューブを二重螺旋状に配置することも可能である。各チューブはそれぞれの接続ケーブルを介してポンプに接続される。これにより、図９（ｂ）におけるチューブの配置に比べてより大きな推進力を生むことができるため、電子内視鏡１０の挿入時における施術効率が向上する。なお、図９（ａ）〜（ｄ）に示すいずれの場合でも、チューブは、必ずしも電子内視鏡１０の挿入部２の先端部に限らず、挿入部２の他の位置に配置することも可能である。また、図９（ｂ）〜（ｄ）では、電子内視鏡１０の先端側から見て時計回り方向にチューブを巻回しているが、反時計回り方向に巻回してもよい。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態について図１０（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。図１０（ａ）には、本実施形態におけるチューブ１０１の動作原理を示す模式図を示す。また、図１０（ｂ）には、本実施形態におけるチューブ１０１を電子内視鏡１０に装着した場合の模式図を示す。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、ポンプ９５，９６停止時のチューブ１０１の輪郭を実線にて、またポンプ９５，９６駆動時のチューブ１０１の輪郭を破線で示すこととする。本実施形態において、ポンプ制御部９０は、２つの駆動回路９３，９４を有し、ＣＰＵ９２からの制御信号に基づいて、それぞれ接続されているポンプ９５，９６の駆動制御を行う。ポンプ９５は、接続ケーブル１０２を介してチューブ１０１の基端側に接続されている。また、ポンプ９６は、接続ケーブル１０３を介してチューブ１０１の先端側に接続されている。さらに、チューブ１０１の先端と基端には、圧力センサ９７，９８がそれぞれ設けられている。ポンプ９５，９６は、互いの加圧動作と減圧動作のタイミングを合わせることによって、チューブ１０１に定在波を形成することができる。例えば、ポンプ９５の加圧動作により、チューブ１０１の先端側に移動する波が発生する。発生した波がチューブ１０１の先端に到達すると反射波となってチューブ１０１の基端に移動する。ここで、反射波が発生するタイミングでポンプ９６に加圧動作を行わせることによって、より大きな振幅を有する反射波を発生させることができる。従って、ポンプ９６の加圧動作及び減圧動作により、ポンプ９５によりチューブ１０１の基端に発生した波がチューブ１０１の先端において反射波となるまでに生じた振幅の減衰を補償することができる。すなわち、チューブ１０１に形成される定在波が安定するため、定在波の移動も安定して行うことができ、電子内視鏡１０を移動させる推進力を効率よく発生させることができる。
【００２９】
圧力センサ９７，９８は、当該圧力センサが設けられた場所におけるチューブ１０１の内圧を測定するためのセンサである。従って、ポンプ９５，９６の加圧動作及び減圧動作によるチューブ１０１内の圧力の変化を把握することができる。圧力センサ９７，９８の出力は入力回路９１に送られる。ＣＰＵ９２は、入力回路９１の出力を用いて、第１の実施形態と同様に、流体によりチューブ１０１に与えられる圧力の平均値や、流体及びチューブ１０１の温度や、チューブ１０１の形状や素材の特性によって決定される条件に基づいて、ポンプ９５，９６による加圧及び減圧の度合いを調整する。このように圧力センサ９７，９８を用いてポンプ９５，９６の加圧動作及び減圧動作をフィードバック制御することにより、チューブ１０１において定在波を安定して形成することができる。また、圧力センサ９７，９８の出力に基づいて、チューブ１０１の内圧が既定値を超えたり急減圧により急激に低下したりするなど、異常を検出した場合に、ＣＰＵ９２の制御によりポンプ動作を停止してチューブ１０１の内圧を低下させることもできる。
【００３０】
図１０（ｂ）には、本実施形態におけるチューブ１０１の装着の一例を示す。図１０（ｂ）に示すように、接続ケーブル１０３は、チューブ１０１の内径側に設けられ、接続ケーブル１０３を経由した流体がチューブ１０１の先端からチューブ１０１の外径側に向かって送出されるようにチューブ１０１と接続されている。ポンプ９５の加圧動作及び減圧動作により接続ケーブル１０２を経由して送出された流体は、第１の実施形態において説明したように、チューブ１０１の表面に波を形成する。形成された波は、チューブ１０１の先端に移動する。波がチューブ１０１の先端に到達すると、到達したタイミングでポンプ９６の加圧動作又は減圧動作により、接続ケーブル１０３からチューブ１０１の外径方向に流体が送出又はチューブ１０１の内径方向に吸引される。流体が送出又は吸引されることにより、波はその振幅が増幅された反射波としてチューブ１０１の基端に移動する。このようにポンプ９６の加圧動作又は減圧動作により、減衰のない反射波を形成することができる。従って、チューブ１０１に生じる波が定在波を形成するのにより理想的な条件を満たす状態となる。なお、圧力センサ９７，９８の測定値に基づいてポンプ９５，９６の加圧及び減圧を制御することにより、定在波をチューブ１０１の先端又は基端に移動させる。なお、本実施形態における内視鏡システムの他の構成要素は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００３１】
次に、図１１（ａ）〜（ｄ）を参照しながら第３の実施形態について説明する。図１１（ａ）に示すように、本実施形態においては、接続ケーブル１０５，１０６の間に圧力伝達媒体１０８を介在させる。圧力伝達媒体１０８を介在させることによって、接続ケーブル１０５内に充填される流体と接続ケーブル１０６内に充填される流体の種類を変えることができるため、ポンプ１０７による加圧及び減圧をより効率よくチューブ１０４内に伝達することができる。さらに、種々のチューブに対してポンプ１０７、接続ケーブル１０６、圧力伝達媒体１０８を共通化することができるため、チューブの構成変更に柔軟に対応することができる。圧力伝達媒体１０８としては、図１１（ｂ）に示すような汎用ゴムやエラストマからなる柔軟性を有する膜によって構成されているものや、図１１（ｃ）に示すような金属製のダイヤフラムや、図１１（ｄ）に示すようなシリンダ又はピストンを用いるなど、種々の構成を採用することができる。チューブ１０４の表面に定在波を形成する際のポンプ１０７の加圧及び減圧の動作周期、及び強度は、第１の実施形態と同様に、圧力伝達媒体１０８によりチューブ１０４に与えられる圧力の平均値や、圧力を伝達する流体及びチューブ１０４の温度や、チューブ１０４の形状や素材の特性によって決定される。なお、本実施形態における電子内視鏡システムの他の構成要素は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００３２】
次に、図１２を参照しながら第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、ポンプ制御部１１７は、ＣＰＵ１１８、駆動回路１１９、ポンプ１２０〜１２２を有する。なお、ポンプ制御部１１７は、ポンプ１２０〜１２２の他にも複数のポンプを有する。図に示すポンプのうちポンプ１２０，１２２は、チューブ１１１の基端から先端へ向かう波を発生させる振動圧力をチューブ１１１内に与えるポンプである。また、ポンプ１２１は、チューブ１１１内に定常圧力を与えるポンプである。なお、図１２ではポンプ１２１によりチューブ１１１内に定常圧力を加えた状態で、ポンプ１２０，１２２が停止時のチューブ１１１の輪郭を実線にて、またポンプ１２０，１２２が駆動時のチューブ１１１の輪郭を破線で示すこととする。ポンプ１２１により、ポンプ１２０，１２２を動作させる前のチューブ１１１の内圧を変更することができる。従って、ポンプ１２１によりチューブ１１１を膨らませた状態を維持してポンプ１２０，１２２により振動圧力を与えることも、チューブ１１１を萎ませた状態を維持してポンプ１２０，１２２により振動圧力を与えることもでき、電子内視鏡１０を挿入したときに、体腔内の状態に応じて適切な内圧にてチューブ１１１に進行波又は後退波を発生させることができる。
【００３３】
チューブ１１１内に振動圧力を与えるポンプ１２０，１２２は、それぞれ接続ケーブル１１４，１１６を介して圧力伝達媒体１２３，１２５に接続されている。また、チューブ１１１内に定常圧力を与えるポンプ１２１は、接続ケーブル１１５を介して圧力伝達媒体１２４，１２６をはじめとする複数の圧力伝達媒体に接続されている。各ポンプは駆動回路１１９に接続されており、駆動回路１１９はＣＰＵ１１８の制御信号に基づいて各ポンプの動作を制御する。ポンプ１２１によりチューブ１１１内には所望の定常圧力が加えられている状態で、ポンプ１２０，１２２の加圧及び減圧動作を繰り返し行うことにより、それぞれ接続ケーブル１１２，１１３，１１４，１１６及び圧力伝達媒体１２３，１２５を介してチューブ１１１に振動圧力が伝達され、チューブ１１１の表面に定在波が形成される。そして、ポンプ１２０，１２２の加圧及び減圧の動作周期を変更することにより、定在波を進行波又は後退波に変換し、チューブ１１１に推進力を発生させ、電子内視鏡１０を所望の方向に移動させることができる。なお、第１の実施形態と同様に、ＣＰＵ１１８による圧力制御は、流体によりチューブ１１１に与えられる圧力の平均値や、流体及びチューブ１１１の温度や、チューブ１１１の形状や素材の特性に基づいて行われる。また、本実施形態における電子内視鏡システムの他の構成要素は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００３４】
次に、図１３を参照しながら第５の実施形態について説明する。本実施形態では、チューブ１３１内に定常圧力を与えるポンプ１４１が、接続ケーブル１３５及び圧力伝達媒体１４５，１４６を介してチューブ１３１の先端に接続されている。また、チューブ１３１内に振動圧力を与えるポンプ１４０，１４２は、それぞれ接続ケーブル１３２，１３３，１３４，１３６及び圧力伝達媒体１４３，１４４を介してチューブ１３１の基端に接続されている。なお、図１３では、ポンプ１４１によってチューブ１３１内に定常圧力を加えた状態で、ポンプ１４０，１４２が停止時のチューブ１３１の輪郭を実線にて、またポンプ１４０，１４２が駆動時のチューブ１３１の輪郭を点線で示すこととする。従って、振動圧力を与える接続ケーブルや圧力伝達媒体などの構成要素がチューブ基端側に集中せず、より柔軟な配置構成を行うことができる。ポンプ１４０，１４２の動作及びポンプ１４１の動作は、上記第２の実施例におけるポンプ９５の動作及びポンプ９６の動作とそれぞれ同じであるため説明は省略する。また、本実施形態における電子内視鏡システムの他の構成要素は第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。
【００３５】
以上が本発明における実施形態に関する説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において種々の変形が可能である。例えば、振動圧力を与えるポンプをチューブの先端に接続して、定常圧力を与えるポンプをチューブの基端に接続する構成としてもよい。上記の説明では、チューブ表面に繊毛や凸部を設けているが、これら繊毛や凸部に代えて他の種々の形状を有する突起、またはそれらに類する形状を採用することもできる。また、図４（ｂ）では、圧力センサをポンプに設ける構成としているが、図１０（ａ）に示すように、２つの圧力センサをチューブの両端部に設け、各圧力センサの出力からポンプの加圧動作及び減圧動作による圧力変化における圧力の平均値を算出してもよい。
【００３６】
また、第４の実施形態において図１２に示すように接続ケーブル１１２，１１３を分岐させてそれぞれ２つのポンプを接続しているが、別個の接続ケーブルを用いて各ポンプを個々にチューブに接続してもよい。さらに、本発明は、電子内視鏡だけではなく、体腔内の部位を観察するためのファイババンドルを利用した光学式の内視鏡にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１０１，１０４，１１１，１３１    チューブ
１ｄ    繊毛
１ｅ    凸部
１０    電子内視鏡
３０，９０，１１７，１３７    ポンプ制御部
３２，９５，９６，１０７，１２０，１２１，１２２，１４０，１４１，１４２    ポンプ
３５，９７，９８    圧力センサ
３７    温度センサ
１００    電子内視鏡システム
１０８，１２３，１２４，１２５，１２６，１４３，１４４    圧力伝達媒体
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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