(57)【要約】  挿入装置は、挿入部（１１０）と、スパイラルチューブ（１３２）を回転させるモータ（１５０）と、モータ（１５０）に駆動電流を供給してモータ（１５０）の駆動を制御する駆動制御部（２０２）と、モータ（１５０）に流れる駆動電流を検知する駆動電流検出部（２０２１）と、トルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部（２０３）と、スパイラルチューブ（１３２）の近傍の温度を検知する温度センサ（１１８）と、温度センサ（１１８）の検知結果からスパイラルチューブ（１３２）の近傍の温度を測定する温度測定部（２０４）と、温度測定部（２０４）で測定された温度に応じてトルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部（２０５）とを備える。
2016159127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長形状の挿入部と、
前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、
前記回転筐体を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記モータに流れる駆動電流を検知する駆動電流検出部と、
前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、
前記回転筐体に設けられ該回転筐体の温度を検知する温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果から前記回転筐体の近傍の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定された温度に応じて前記トルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部と、
を具備する挿入装置。
【請求項２】
前記モータの駆動力を前記回転筐体に伝達するための回転部を具備し、
前記温度検知部は、前記回転部の温度を検知する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項３】
前記回転部と前記回転筐体との間にはゴム製の駆動力伝達部材が設けられている請求項２に記載の挿入装置。
【請求項４】
前記温度検知部は、前記回転筐体の複数箇所の温度を検出する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記駆動電流が前記トルクリミット値以上になったときに、前記モータの回転を停止させる請求項１に記載の挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転自走式の挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内視鏡装置等の挿入装置は、管腔内に挿入される。この種の挿入装置のうち、回転自走式等と呼ばれる挿入装置が知られている。回転自走式の内視鏡装置では、例えば挿入部の外周面に螺旋形状のフィンが形成されたスパイラルチューブ等と呼ばれる回転筐体が設けられている。回転筐体が回転すると、回転筐体に形成されたフィンが管腔内壁に接触して摩擦力を発生させる。この摩擦力により、挿入部は、挿入方向又は抜去方向に自走する。この種の回転自走式の挿入装置に関する提案は、例えば日本国特開２０１４−０６４６８６号公報においてなされている。
【発明の概要】
【０００３】
一般の挿入装置は、回転筐体を回転させるためのモータの駆動電流が閾値以上となったときにモータの回転を停止させるトルクリミット機能を有している。ここで、回転筐体を回転させる回転部と回転筐体との間にはゴム製の伝達部材が配置される。ゴムは、周囲の温度変化により硬さが変化する特性がある。回転部の硬さが変化すると、回転筐体を回転させるために必要な駆動電流が変化する。このため、スパイラルチューブにかかる負荷が一定にならず本来のトルクリミット機能を動作させたい負荷とは異なる負荷でトルクリミット機能が動作してしまう。
【０００４】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、周囲温度によらずにトルクリミット機能を動作させることができる挿入装置を提供することを目的とする。
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様の挿入装置は、細長形状の挿入部と、前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、前記回転筐体を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記モータに流れる駆動電流を検知する駆動電流検知部と、前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、前記回転筐体に設けられ該回転筐体の温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部の検知結果から前記回転筐体の近傍の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定された温度に応じて前記トルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る挿入装置の一例としての内視鏡システムの構成の概略を示す図である。
【図２】図２は、回転部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３は、トルクリミット設定テーブルの例である。
【図４】図４は、回転制御のフローチャートである。
【図５】図５は、トルクリミット制御のフローチャートである。
【図６】図６は、トルクリミット値の補正制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る挿入装置の一例としての内視鏡システムの構成の概略を示す図である。この図に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡１００と、制御ユニット２００と、回転操作ユニット３６０とを有している。
【０００８】
内視鏡１００は、回転自走式の内視鏡であって、挿入部１１０を有している。挿入部１１０は、細長形状であり、生体内に挿入されるように構成されている。また、内視鏡１００は、挿入部１１０に取り付けられ、内視鏡１００の各種操作を行うための操作部１６０を有している。操作部１６０は、使用者によって保持される。内視鏡１００の操作部１６０と制御ユニット２００とは、ユニバーサルケーブル１９０によって接続されている。以下では、挿入部１１０の先端の側を先端側と称する。また挿入部１１０の操作部１６０が設けられている側を基端側と称する。挿入部１１０の先端側から基端側に沿った方向を長手方向とする。
【０００９】
挿入部１１０は、先端硬性部１１２と、湾曲部１１４と、蛇管部１１６とを有する。先端硬性部１１２は、挿入部１１０の最先端の部分であり、湾曲しないような構成を有している。
【００１０】
先端硬性部１１２は、撮像素子１２０を有している。撮像素子１２０は、例えば挿入部１１０の先端側の被写体像に基づく画像信号を生成する。撮像素子１２０で生成された画像信号は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通る画像信号線を介して制御ユニットの画像処理部２０１に伝送される。湾曲部１１４は、先端硬性部１１２の基端側に形成されている部分であり、操作部１６０に設けられた図示しない操作部材の操作に応じて能動的に湾曲するように構成されている。蛇管部１１６は、湾曲部１１４の基端側に形成されている部分であり、外力によって受動的に湾曲する。
【００１１】
蛇管部１１６には、回転部１３０が取り付けられている。また、回転部１３０の先端側には、回転筐体であるスパイラルチューブ１３２が取り付けられている。図２は、回転部１３０を拡大して示した断面図である。図２に示すように、回転部１３０は、本体１３０ａと、駆動ギア１３０ｂと、駆動シャフト１３０ｃと、回転伝達ゴム１３０ｄとを有している。本体１３０ａは、円筒形状の本体であり、操作部１６０に内蔵されたモータ１５０の回転に伴って回転する部分である。駆動ギア１３０ｂは、本体１３０ａと係り合って、駆動シャフト１３０ｃから伝達されるモータ１５０の駆動力を本体１３０ａに伝達する。駆動シャフト１３０ｃは、モータ１５０に接続されており、モータ１５０の回転に伴って回転することにより、モータ１５０の駆動力を駆動ギア１３０ｂに伝達する。回転伝達ゴム１３０ｄは、本体１３０ａの外装を覆うような円筒形状をしており、本体１３０ａの回転に伴って回転することにより、モータ１５０の駆動力をスパイラルチューブ１３２まで伝達する駆動力伝達部材である。
【００１２】
スパイラルチューブ１３２は、例えばゴムや樹脂等の軟性材料により筒形状に形成されている。このスパイラルチューブ１３２の外周面には、スパイラルチューブ１３２の長手軸に沿って螺旋形状のフィン１３４が設けられている。なお、スパイラルチューブ１３２は、回転部１３０から取り外し可能に構成されていても良い。
【００１３】
また、挿入部１１０の回転部１３０の近傍には温度検知部としての温度センサ１１８が設けられている。温度センサ１１８は、回転部１３０の内部、より好ましくは回転部１３０の回転伝達ゴム１３０ｄの温度を検知するためのセンサである。温度センサ１１８の出力信号は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通るセンサ信号線を介して制御ユニット２００の温度測定部２０４に伝送される。温度センサ１１８としては、例えば熱電対やサーミスタといった接触式の温度センサ、放射温度計といった非接触式の温度センサが用いられる。接触式の温度センサは、図２に示すように回転伝達ゴム１３０ｄと接触するように配置される。非接触式の温度センサは、回転伝達ゴム１３０ｄの付近に配置される。本実施形態における温度センサ１１８は、回転伝達ゴム１３０ｄの近傍の温度を検知できれば特定の構造のセンサに限られるものではない。また、図２の例では、温度センサ１１８は、回転伝達ゴム１３０ｄの１箇所の温度を測定するように配置されている。これに対し、温度センサ１１８は、回転伝達ゴム１３０ｄの複数箇所の温度を測定するように配置されていても良い。この場合、複数箇所の温度の平均値等が回転伝達ゴム１３０ｄの温度になる。
【００１４】
また、回転部１３０は、モータ１５０に接続されている。モータ１５０は、操作部１６０及びユニバーサルケーブル１９０を通るアクチュエータ電流信号線を介して制御ユニット２００の駆動制御部２０２に接続されている。
【００１５】
モータ１５０は、回転操作ユニット３６０を用いた操作によって動作する。モータ１５０の回転力は、回転部１３０に伝達される。その結果、スパイラルチューブ１３２に設けられたフィン１３４は、長手軸周りに回転する。フィン１３４が例えば管腔内壁といった壁部に接した状態で回転すると、挿入部１１０を自走させるような摩擦力が発生する。例えば小腸や大腸においては、小腸や大腸の内壁に存在する襞にフィン１３４が接触することによって挿入部１１０に摩擦力が作用する。この摩擦力によって挿入部１１０が自走する。挿入部１１０が自走することにより、使用者による挿入部１１０の挿入作業及び抜去作業が補助される。また、モータ１５０は、パルス発生部を有している。パルス発生部は、モータ１５０の回転速度に応じたパルス信号（回転速度信号）を生成し、回転速度信号を、ユニバーサルケーブル１９０を通る回転速度信号線を介して制御ユニット２００に入力する。この回転速度信号によってモータ１５０の回転速度が制御される。
【００１６】
回転操作ユニット３６０は、例えばフットスイッチである。フットスイッチは、使用者によって踏み込まれるペダルを有し、ペダルの踏み込み量に応じた指令信号を発する。
【００１７】
制御ユニット２００は、内視鏡システム１の各部を制御する。制御ユニット２００は、画像処理部２０１と、駆動制御部２０２と、トルクリミット値保持部２０３と、温度測定部２０４と、トルクリミット値補正部２０５とを有する。
【００１８】
画像処理部２０１は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を介して画像処理部２０１に入力された画像信号に対して画像処理を施す。また、画像処理部２０１は、処理した画像信号を図示しない表示ユニットに入力することで表示ユニットに内視鏡画像を表示させる。
【００１９】
駆動制御部２０２は、例えばＡＳＩＣによって構成され、回転操作ユニット３６０で生成された指令信号を取り込んで指令値を取得する。また、駆動制御部２０２は、駆動電流検出部２０２１を有し、モータ１５０の駆動電流値を取得する。そして、駆動制御部２０２は、指令値に基づいて駆動電力を生成する。さらに、駆動電力をモータ１５０に供給してモータ１５０を駆動する。また、駆動制御部２０２は、駆動電流値とトルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値とを比較し、駆動電流がトルクリミット値以上になったときにモータ１５０の回転を停止させる。このようなトルクリミット機能により、モータ１５０の過度なトルクの発生が抑制される。このため、管腔内壁に不要な力がかかるおそれを低減することが可能である。
【００２０】
トルクリミット値保持部２０３は、トルクリミット機能を動作させるための駆動電流の閾値であるトルクリミット値を保持する。トルクリミット値保持部２０３は、例えば不揮発性メモリによって構成される。
【００２１】
温度測定部２０４は、温度センサ１１８の出力から回転部１３０の温度を測定する。例えば、温度測定部２０４は、温度センサ１１８において検知される温度に比例して発生する信号を取り込み、取り込んだ信号を温度に変換する。
【００２２】
トルクリミット値補正部２０５は、トルクリミット設定テーブル２０５１を有し、温度測定部２０４で測定された温度に応じたトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔをトルクリミット設定テーブル２０５１から取得してトルクリミット値保持部２０３の設定を書き換えるように補正する。一般に、ゴムは、温度変化によってその硬さを変化させる。例えば、回転伝達ゴム１３０ｄに用いられるゴムは、室温（２０℃程度）よりも体温（３６℃程度）のほうが柔らかくなる。回転伝達ゴム１３０ｄが柔らかくなるのに伴い、モータ１５０の回転によってスパイラルチューブ１３２は回転し易くなる。このため、本来ならばトルクリミット機能を動作させる必要があるようなスパイラルチューブ１３２の回転が生じていたとしても、駆動電流がトルクリミット値を下回っているためにトルクリミット機能が動作しない可能性が生じる。このため、本実施形態では、回転部１３０の内部、より好ましくは回転部１３０の回転伝達ゴム１３０ｄの温度によってトルクリミット値を補正することにより、回転伝達ゴム１３０ｄの温度によらずに同じ条件でトルクリミット機能を動作させる。トルクリミット設定テーブル２０５１は、このような温度とトルクリミット値との関係を記憶したテーブルである。
【００２３】
図３は、トルクリミット設定テーブル２０５１の例である。図３に示すように、トルクリミット設定テーブル２０５１は、０.５℃単位や１℃単位といった予め定められた測定点毎のトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔを対応付けたテーブルである。なお、トルクリミット設定テーブル２０５１におけるトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔは、例えば実測によって得られるものであって、図３の値はあくまでも一例である。また、図３で示した測定点の間の温度についてのトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔは、その温度よりも高温側及び低温側の近傍の２つの測定点のトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔを用いた補間演算によって算出される。
【００２４】
ここで、図１の例では、トルクリミット設定テーブルは、制御ユニット２００に設けられている。これに対し、内視鏡１００にトルクリミット設定テーブルが設けられていても良い。
【００２５】
以下、本実施形態の内視鏡システム１の動作を説明する。図４は、内視鏡１００のモータ１５０の回転制御のフローチャートである。図５は、トルクリミット制御のフローチャートである。図６は、トルクリミット値の補正制御のフローチャートである。図４、図５、図６の制御は、例えば非同期に行われる。勿論、図４、図５、図６の制御は、同期して行われても良い。
【００２６】
まず、回転制御について図４を参照して説明する。図４の処理は、駆動制御部２０２によって行われる。例えば、内視鏡システム１の回転操作ユニット３６０が操作されると、図４の処理が開始される。ステップＳ１０１において、駆動制御部２０２は、回転操作ユニット３６０から指令信号を受け取り、この指令信号に基づいて、使用者による回転操作ユニット３６０のペダルの踏み込みに応じた回転速度の指令値を生成する。
【００２７】
ステップＳ１０２において、駆動制御部２０２は、モータ１５０のパルス発生部からの回転速度信号を受け取り、この回転速度信号に基づいて、回転速度の現在値を取得する。
【００２８】
ステップＳ１０３において、駆動制御部２０２は、指令値と現在値との偏差に応じた回転速度信号を生成する。そして、駆動制御部２０２は、生成した回転速度信号をモータ１５０に供給してモータ１５０を駆動する。その後、処理はステップＳ１０１に戻る。
【００２９】
次に、トルクリミット制御について図５を参照して説明する。図５の処理は、駆動制御部２０２によって行われる。例えば、図４の回転制御が開始されると、図５の処理が開始される。ステップＳ２０１において、駆動制御部２０２は、現在の駆動電流値Ｉｍｔｒを取得する。
【００３０】
ステップＳ２０２において、駆動制御部２０２は、駆動電流値Ｉｍｔｒと現在のトルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値Ｉｔｈとを比較し、Ｉｍｔｒ＜Ｉｔｈであるか否かを判定する。ステップＳ２０２においてＩｍｔｒ＜Ｉｔｈであると判定された場合に、処理はステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０２においてＩｍｔｒ＜Ｉｔｈでないと判定された場合に、処理はステップＳ２０３に移行する。
【００３１】
ステップＳ２０３において、駆動制御部２０２は、モータ１５０への駆動電力の供給を停止することによってトルクリミット機能を動作させる。その後、処理は終了される。トルクリミット機能が動作した後、例えばペダルの踏み込みが解除されるとトルクリミット機能は解除される。トルクリミット機能が解除され、ペダルが踏み込まれると、図５の処理が再び行われる。
【００３２】
次に、トルクリミット補正制御について図６を参照して説明する。図６の処理は、温度測定部２０４、トルクリミット値補正部２０５によって行われる。例えば、内視鏡システム１の電源がオンされると、図６の処理が開始される。ステップＳ３０１において、温度測定部２０４は、温度センサ１１８の出力から回転伝達ゴム１３０ｄの温度を測定する。
【００３３】
ステップＳ３０２において、トルクリミット値補正部２０５は、温度測定結果に応じたトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔをトルクリミット設定テーブル２０５１から取得する。
【００３４】
ステップＳ３０３において、トルクリミット値補正部２０５は、トルクリミット値保持部２０３に保持されているトルクリミット値ＩｔｈとステップＳ３０２で取得したトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっているか否かを判定する。ステップＳ３０３においてトルクリミット値Ｉｔｈとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっていないと判定された場合には、処理はステップＳ３０１に戻る。この場合には、トルクリミット値保持部２０３にそれまで保持されているトルクリミット値Ｉｔｈで図５のトルクリミット制御が行われる。ステップＳ３０３においてトルクリミット値Ｉｔｈとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが異なっていると判定された場合には、処理はステップＳ３０４に移行する。ステップＳ３０４において、トルクリミット値補正部２０５は、トルクリミット値Ｉｔｈをトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔに置き換える補正を行う。その後、処理はステップＳ３０１に戻る。この場合には、置き換え後のトルクリミット値Ｉｔｈで図５のトルクリミット制御が行われる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、スパイラルチューブ１３２の近傍の温度に応じてトルクリミット値を補正することにより、回転部１３０の温度によらずにスパイラルチューブ１３２に実際にかかる負荷が同じ状態でトルクリミット機能を動作させることが可能である。
【００３６】
［変形例］
以下、本実施形態の変形例について説明する。前述した実施形態ではテーブルを参照してトルクリミット値を補正している。しかしながら、トルクリミット値の補正は、必ずしもテーブルの参照によって行われなくても良い。例えば、温度ｔとトルクリミット値Ｉｔｈ＿ｔとが所定の近似式（例えば直線式）で近似できるときには、テーブルの代わりにこの直線式を用いて補正が行われるようにトルクリミット値補正部２０５が構成されていても良い。
【００３７】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。
【００３８】
また、上述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
【図１】
2016159127.tif 000003
【図２】
2016159127.tif 000004
【図３】
2016159127.tif 000005
【図４】
2016159127.tif 000006
【図５】
2016159127.tif 000007
【図６】
2016159127.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月3日(2016.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長形状の挿入部と、
前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、
前記回転筐体を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記モータに流れる駆動電流を検知する駆動電流検出部と、
前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、
前記回転筐体の近傍の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定された温度に応じて前記トルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部と、
を具備する挿入装置。
【請求項２】
前記回転筐体に設けられ該回転筐体の温度を検知する温度検知部をさらに具備する請求項１に記載の挿入装置。
【請求項３】
前記モータの駆動力を前記回転筐体に伝達するための回転部を具備し、
前記温度検知部は、前記回転部の温度を検知する請求項２に記載の挿入装置。
【請求項４】
前記回転部と前記回転筐体との間にはゴム製の駆動力伝達部材が設けられている請求項３に記載の挿入装置。
【請求項５】
前記温度検知部は、前記回転筐体の複数箇所の温度を検知する請求項２に記載の挿入装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、前記駆動電流が前記トルクリミット値以上になったときに、前記モータの回転を停止させる請求項１に記載の挿入装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様の挿入装置は、細長形状の挿入部と、前記挿入部の外周面に長手軸周りに回転可能に設けられる回転筐体と、前記回転筐体を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記モータに流れる駆動電流を検知する駆動電流検出部と、前記駆動電流の上限値であるトルクリミット値を保持するトルクリミット値保持部と、前記回転筐体の近傍の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定された温度に応じて前記トルクリミット値を補正するトルクリミット値補正部とを具備する。
【国際調査報告】
2016159127.tif 000009
2016159127.tif 000010