(57)【要約】      （修正有）【課題】確実にワイヤ断線を検出しながらも、操作性の悪化を防止する。【解決手段】ＭＴＧ２５ａ及びＳＴＧ２５ｂは、各モータ１９ａ，１９ｂの回転速度を検出する。速度差検出判定部２６は、各モータ１９ａ，１９ｂの回転速度差を検出する。ＣＰＬＤ２３は、検出された速度差が４００ｒｐｍ以上となったときに、タイマ３９による時間計測を開始させる。タイマ３９での計測時間が、共振周期の半分以上となったときに、ＣＰＬＤ２３は、各ワイヤ１５ａ，１５ｂのいずれかが断線したと判断する。ＣＰＬＤ２３は、断線と判断すると、ドライブ基板２２の各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂに停止信号を入力する。各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂは、停止信号の入力を受けて、各モータ１９ａ，１９ｂへの電流供給を停止し、各モータ１９ａ，１９ｂを停止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の先端部に装着され、前記先端部が挿入される被検体内で前記先端部を推進させる推進補助ユニットと、
金属線がコイル状に巻かれて形成され、前記推進補助ユニットに連結されて前記推進補助ユニットを駆動する回転可能な複数のワイヤと、
前記各ワイヤに連結され、前記各ワイヤを回転させる複数のモータと、
前記各モータの回転速度の差が設定値以上となったときに、その経過時間を計測するタイマと、
前記タイマでの計測時間が設定時間以上となったときに、前記ワイヤが断線されたと判断する断線検出部と、
前記断線検出部での検出結果に応じて前記各モータの駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする内視鏡推進補助装置。
【請求項２】
前記設定時間は、前記各モータの共振の周期の半分以上の時間であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ワイヤ断線が検出されたときには、前記各モータを停止することを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ワイヤ断線が検出されたときには、前記先端部が被検体外へ抜去されるように前記各モータを駆動することを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項５】
前記ワイヤ断線が検出されたときにそれを報知する報知部を備えることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項６】
前記循環体は、前記外筒を全周に亘って覆うように袋状に形成された回転体から構成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項７】
前記循環体は、前記外筒の周方向の一部を覆う複数の無端ベルトから構成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項８】
前記推進補助ユニットは、
内視鏡の先端部が挿通されるキャリア筒と、
前記キャリア筒を前記内視鏡の先端部に装着する装着部と、
前記キャリア筒に回転可能に支持され、外周面に平歯ギヤが形成された駆動筒と、
前記平歯ギヤに噛合して前記駆動筒を回転させる複数のピニオンと、
前記駆動筒の外側に配される外筒と、
前記外筒の内周面と外周面とを覆った状態で前記駆動筒の軸方向に沿って循環するように配された循環体と、
前記駆動筒の回転で前記循環体を循環駆動して、前記先端部が挿入される被検体内で前記先端部を推進させる循環駆動部と、を有し、
前記各ワイヤは、前記各ピニオンに連結されて前記各ピニオンを回転させることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１つ記載の内視鏡推進補助装置。
【請求項９】
前記推進補助ユニットは、前記外筒に回転可能に取り付けられ、前記循環体の内面に接触して前記循環体の内面を押圧する複数のローラを備え、
前記駆動筒は、前記キャリア筒の内側に回転可能に支持され、
前記循環駆動部は、
前記駆動筒に設けられたウォームギヤと、
前記キャリア筒に回転可能に取り付けられ、前記ウォームギヤに噛合するとともに、前記各ローラとの間で前記循環体を挟持して前記循環体を循環駆動する複数の駆動ギヤと、を備えることを特徴とする請求項８記載の内視鏡推進補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の先端部の検体内での推進を補助する内視鏡推進補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において内視鏡を利用した診断が行われている。内視鏡は、ＣＣＤ等の撮像素子を内蔵した先端部が被検体内に挿入される。この撮像素子により得られた画像はモニタに表示され、このモニタに表示された画像により被検体内を観察する。
【０００３】
近年では、内視鏡の推進を補助する内視鏡推進補助装置が提案されている。特許文献１記載の内視鏡推進補助装置（特許文献１では内視鏡用推進装置と称されている）では、内視鏡の先端部に装着される筒状の支持体に、循環体を循環可能に取り付け、この循環体の外側を消化管の内壁に接触させた状態で循環させることで、両者の間に生じる摩擦により内視鏡の先端を自走させて消化管内へ誘導している。これにより、例えば、大腸のように体内で曲がりくねった構造である消化管への内視鏡の挿入を、挿入手技が未熟である者にも容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５３８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、モータによりワイヤを回転させ、このワイヤの先端に取り付けられたマグネット棒を回転することで、マグネットローラに架け渡された循環体を循環移動している。マグネット棒は、Ｎ極とＳ極を交互に螺旋状に巻き付けた形態をしており、ウォームギヤとして機能している。他方、ローラは外周面にＮ極とＳ極とが交互に形成されており、ウォームホイールとして機能している。ワイヤは、使用による金属疲労で断線することがある。ワイヤが断線すると、循環体を循環させることができないため、内視鏡用補助装置を被検体外に抜き出すことが困難になるという問題があった。
【０００６】
ワイヤ及びモータが複数設けられている場合には、１本のワイヤが断線しても、他のワイヤにより循環体の循環が可能となる。そこで、ワイヤ断線を検出し、それに応じてモータを停止したり、内視鏡の先端部を被検体外へ抜去する方向に循環体が循環するようにモータを駆動する等のモータ制御を行うことが考えられる。断線検出方法としては、各モータの回転速度を検出し、その回転速度差に応じて断線を検出することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、ワイヤが屈曲した場合にも、その屈曲したワイヤの回転負荷が上昇してモータの回転速度が低下し、回転速度差が生じることがある。さらに、ワイヤ屈曲による速度変動を契機にして、モータの慣性モーメントとワイヤのねじり剛性とに起因したモータの回転共振現象が励起され、モータの回転速度差が継続されることがある。このワイヤ共振による速度変動でもワイヤ断線を検出して循環体を停止すると、操作性が悪いという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、確実にワイヤ断線を検出しながらも、操作性の悪化を防止することができる内視鏡推進補助装置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、本発明の内視鏡推進補助装置は、内視鏡の先端部に装着され、前記先端部が挿入される被検体内で前記先端部を推進させる推進補助ユニットと、金属線がコイル状に巻かれて形成され、前記推進補助ユニットに連結されて前記推進補助ユニットを駆動する回転可能な複数のワイヤと、前記各ワイヤに連結され、前記各ワイヤを回転させる複数のモータと、前記各モータの回転速度の差が設定値以上となったときに、その経過時間を計測するタイマと、前記タイマでの計測時間が設定時間以上となったときに、前記ワイヤが断線されたと判断する断線検出部と、前記断線検出部での検出結果に応じて前記各モータの駆動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記設定時間は、前記各モータの共振の周期の半分以上の時間であることが好ましい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記ワイヤ断線が検出されたときには、前記各モータを停止することが好ましい。
【００１２】
さらに、前記制御部は、前記ワイヤ断線が検出されたときには、前記先端部が被検体外へ抜去されるように前記各モータを駆動することが好ましい。
【００１３】
さらに、前記ワイヤ断線が検出されたときにそれを報知する報知部を備えることが好ましい。
【００１４】
また、前記循環体は、前記外筒を全周に亘って覆うように袋状に形成された回転体から構成されていることが好ましい。
【００１５】
さらに、前記循環体は、前記外筒の周方向の一部を覆う複数の無端ベルトから構成されていることが好ましい。
【００１６】
また、前記推進補助ユニットは、内視鏡の先端部が挿通されるキャリア筒と、前記キャリア筒を前記内視鏡の先端部に装着する装着部と、前記キャリア筒に回転可能に支持され、外周面に平歯ギヤが形成された駆動筒と、前記平歯ギヤに噛合して前記駆動筒を回転させる複数のピニオンと、前記駆動筒の外側に配される外筒と、前記外筒の内周面と外周面とを覆った状態で前記駆動筒の軸方向に沿って循環するように配された循環体と、前記駆動筒の回転で前記循環体を循環駆動して、前記先端部が挿入される被検体内で前記先端部を推進させる循環駆動部と、を有し、前記各ワイヤは、前記各ピニオンに連結されて前記各ピニオンを回転させることを好ましい。
【００１７】
さらに、前記推進補助ユニットは、前記外筒に回転可能に取り付けられ、前記循環体の内面に接触して前記循環体の内面を押圧する複数のローラを備え、前記駆動筒は、前記キャリア筒の内側に回転可能に支持され、前記循環駆動部は、前記駆動筒に設けられたウォームギヤと、前記キャリア筒に回転可能に取り付けられ、前記ウォームギヤに噛合するとともに、前記各ローラとの間で前記循環体を挟持して前記循環体を循環駆動する複数の駆動ギヤと、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のワイヤを回転させる複数のモータの回転速度の差が設定値以上となった状態での経過時間が、設定時間以上となったときに、各ワイヤのいずれかが断線したと判断するから、速度差が設定値以上となったときに直ぐに断線したと判断するものに比べて、誤った判断をする可能性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】推進補助ユニットを装着した内視鏡を示す模式図である。
【図２】内視鏡推進補助装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】速度差検出判定部を示すブロック図である。
【図４】推進補助ユニットを示す斜視図である。
【図５】推進補助ユニット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】接着前のメンブレンを示す斜視図である。
【図８】接着後のメンブレンとヘリカルギヤとを示す斜視図である。
【図９】ヘリカルギヤの部分の側面断面図である。
【図１０】メンブレンを示す正面図である。
【図１１】ヘリカルギヤの部分の正面断面図である。
【図１２】推進補助ユニットにより内視鏡を推進させるときの手順を示すフローチャートである。
【図１３】マスターモータとスレーブモータの速度変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、推進補助ユニット２は内視鏡の先端硬性部３に固定して使用される。先端硬性部３には、例えば撮像光学系とともにＣＭＯＳ型あるいはＣＣＤ型のイメージセンサが組み込まれ、先端硬性部３に設けられた照明窓からの照明光のもとで胃壁や腸壁の画像を撮像する。先端硬性部３を所期の位置まで挿入操作することができるように先端硬性部３の基端側には湾曲部が設けられ、また挿入操作を補助するために推進補助ユニット２が併用される。湾曲部は、操作部５に備えられたアングルノブの操作により挿入しやすいように屈曲動作させることができる。
【００２１】
操作部５には、さらに、吸・排気／吸・排水の切替え操作を行うための操作ボタン、生検鉗子などが挿入される鉗子チャンネルの口金などが設けられている。操作部５からは接続コード６が引き出され、光源装置７と内視鏡プロセッサ８に接続されている。光源装置７に組み込まれた照明ランプからの光は、接続コード６内及び内視鏡内部に組み込まれたライトガイドファイバを通して照明窓まで導光される。内視鏡プロセッサ８は、接続コード６から入力される画像信号に適宜の信号処理を行い、得られた画像は表示モニタ９に表示される。なお、内視鏡プロセッサ８は、接続コード６を経由して供給される内視鏡からの入力情報に基づき、現在接続されている内視鏡の機種情報を識別することができる。そして、内視鏡が操作されるときに機種ごとに異なった制御が必要である場合、あるいは機種ごとに表示モニタ９上で異なった画像表示が必要である場合などには、機種情報に対応した適切な制御あるいは表示に自動切り替えすることが可能となる。
【００２２】
内視鏡プロセッサ８にはコントローラ１０が電気的に接続される。コントローラ１０は推進補助ユニット２の作動を監視・制御するために用いられる。推進補助ユニット２の後端から並列二連となった柔軟なシース１２が引き出されている。シース１２はサージカルテープ４などにより内視鏡の挿入部に適宜に固定され、推進補助ユニット２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シース１２が体腔内で不用意な挙動をすることはない。
【００２３】
ダブルルーメン型のシース１２内には、推進補助ユニット２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１５ａ及びスレーブワイヤ１５ｂがそれぞれ挿通されている。各ワイヤ１５ａ，１５ｂ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１５ａ，１５ｂの後端は二股のプラグ１７を介してコントローラ１０のコネクタ１８に連結される。コントローラ１０にはマスターモータ１９ａ及びスレーブモータ１９ｂ（図２参照）が組み込まれ、プラグ１７をコネクタ１８に連結したときに、マスターワイヤ１５ａはマスターモータ１９ａにより、スレーブワイヤ１５ｂはスレーブモータ１９ｂにより個別に駆動できる状態になる。内視鏡推進補助装置２０は、推進補助ユニット２と、表示モニタ９と、コントローラ１０と、各ワイヤ１５ａ，１５ｂとを備える。
【００２４】
図２及び図３に示すように、コントローラ１０には、サーボ制御部２１と、ドライブ基板２２と、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）２３と、ＣＰＵ２４とが設けられている。また、コントローラ１０には、マスターモータ１９ａ及びスレーブモータ１９ｂの回転速度を検出するマスタータコジェネレータ（以下、ＭＴＧ）２５ａ及びスレーブタコジェネレータ（以下、ＳＴＧ）２５ｂと、マスターモータ１９ａとスレーブモータ１９ｂとの回転速度差を検出し、それを判定する速度差検出判定部２６とが設けられている。
【００２５】
ＭＴＧ２５ａ及びＳＴＧ２５ｂは、各モータ１９ａ，１９ｂの回転速度を検出し、検出した回転速度に応じた電圧信号を速度差検出判定部２６に入力する。速度差検出判定部２６は、ＭＴＧ２５ａ及びＳＴＧ２５ｂから入力された電圧信号に基づいて回転速度差（マスターモータ１９ａの回転速度−スレーブモータ１９ｂの回転速度）を検出する検出部２７と、検出部２７で検出された検出速度差の符号（プラスマイナス）を反転する反転部２８とを備えている。また、速度差検出判定部２６は、検出速度差とＣＰＵ２４から入力される予め設定された設定速度とを比較するマスター比較部２９ａ及びスレーブ比較部２９ｂと、時間を計測するマスターカウンタ３０ａ及びスレーブカウンタ３０ｂとを備えている。
【００２６】
マスターモータ１９ａの回転速度は、内視鏡推進補助装置を効果的に動作させる速度である、例えば２０００ｒｐｍとなるように、ＣＰＵ２４からＤ／Ａ変換器３６を介して速度指示部３１に設定される。ＣＰＵ２４から速度差検出判定部２６に入力される設定速度は、マスターモータ１９ａの回転速度より低い値に設定する必要があり、例えば４００ｒｐｍに設定される。
【００２７】
各比較部２９ａ，２９ｂは、入力された検出速度差が４００ｒｐｍ以上となったときに、各カウンタ３０ａ，３０ｂにカウント信号を入力する。各カウンタ３０ａ，３０ｂは、カウント信号が入力されたことに応じて時間計測を開始し、カカウント信号が連続して入力されている間は時間計測を行い、カウント信号の入力が停止されたときには、計測時間をリセットする。各カウンタ３０ａ，３０ｂは、計測時間がワイヤーのねじり剛性とモータの慣性モーメントとで一意に定まる共振周期の例えば半分以上となったときに、各ワイヤ１５ａ，１５ｂのいずれかが断線したものと判断し、ＣＰＬＤ２３に断線検出信号を入力する。なお、ワイヤ断線の判断基準となる時間は、共振周期の半分以上に限らず適宜変更可能であるが、共振周期の半分以上の時間に設定するのが望ましい。
【００２８】
サーボ制御部２１は、速度指示部３１と、速度サーボアンプ３２と、マスター電流サーボアンプ３３ａ及びスレーブ電流サーボアンプ３３ｂとを備える。また、サーボ制御部２１は、速度指示部３１と速度サーボアンプ３２とを接続するスイッチ３４を備える。このスイッチ３４は、フットスイッチ１１の操作により、速度指示部３１と速度サーボアンプ３２とを接続状態と非接続状態とに切り換える。
【００２９】
速度指示部３１と速度サーボアンプ３２とが接続されているとき、速度指示部３１は、ＣＰＵ２４からＤ／Ａ変換器３６を介して指示されたモータ回転速度を示す信号を速度サーボアンプ３２に入力する。速度サーボアンプ３２は、入力された回転速度信号に応じたトルク信号を各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂに入力する。各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂは、入力されたトルク信号に応じた電流信号を、ドライブ基板２２に設けられたマスタードライブアンプ３７ａ及びスレーブドライブアンプ３７ｂに入力する。各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂは、入力された電流信号に応じた電流を、各モータ１９ａ，１９ｂに供給する。速度サーボアンプ３２には、ＭＴＧ２５ａで検出された回転速度が入力され、この検出回転速度に基づいて、マスター電流サーボアンプ３３ａに入力する回転速度信号をフィードバック制御する。
【００３０】
また、各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂには、電流検出部（図示せず）で検出された各モータ１９ａ，１９ｂに流れている電流が入力され、この入力された電流に基づいて、各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂに入力する電流信号をフィードバック制御する。
【００３１】
ＣＰＬＤ２３は、各カウンタ３０ａ，３０ｂから断線検出信号が入力されると、ドライブ基板２２の各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂに停止信号を入力する。各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂは、停止信号の入力を受けて、各モータ１９ａ，１９ｂへの電流供給を停止し、各モータ１９ａ，１９ｂを停止させる。また、ＣＰＬＤ２３は、表示モニタ９に断線検出したことを表示する。さらに、ＣＰＬＤ２３は、速度差検出判定部２６で検出された速度差が設定速度差未満となったときに、タイマ３９による計測時間をリセットする。
【００３２】
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、内視鏡推進補助装置２０が効果的に用いられる。内視鏡推進補助装置２０の推進補助ユニット２は略円柱形状を有し、外表面がトロイド状の循環移動体となる柔軟かつ強靱な合成樹脂製のシート材からなるメンブレン４５で覆われている。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４５を筒状に展開して表しているが、メンブレン４５はその最終的な組み込み形態では、図示の内周面が外周面となるように反転させた状態で前端と後端とが互いに接合され、トロイド状の袋体（図７参照）となる。なお、図４〜図７は、図中左方が先端硬性部３を突出させる先端側、図中右方が内視鏡の操作部５に近い基端側になるように表されている。
【００３３】
図４及び図５に示すように、推進補助ユニット２は、筒状に展開したメンブレン４５の内側の構造体となるインナーユニット４６と、メンブレン４５の外側の構造体となるアウターユニット４７とを備えている。インナーユニット４６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４８と、キャリア筒４８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５８と、キャリア筒４８の先端側、キャップ５８の後端側にそれぞれ固定されるフロントワイパー４９ａ，リアワイパー４９ｂと、キャリア筒４８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５０と、クランパ５０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）５１と、キャリア筒４８の内周に回転自在に支持された円筒状の駆動筒５４（図６参照）とを有している。
【００３４】
図６に示すように、駆動筒５４はその両端がベアリングボール５５を円環状に並べて保持した軸受リング５６ａ，５６ｂを介してキャリア筒４８の内周側に回転自在に支持され、キャリア筒４８の後端に固定されたキャップ５８により抜け止めされる。駆動筒５４の外周面にはウォームギヤ部５４ａと平ギヤ部５４ｂとが設けられている。ウォームギヤ部５４ａには、キャリア筒４８に回転自在に保持された一対のヘリカルギヤ５７，５７がキャリア筒４８の開口を通して噛み合わされる。この一対のヘリカルギヤ５７，５７は、駆動筒５４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５４が回転するとこれらのヘリカルギヤ５７，５７はそれぞれの軸５７ａを中心に一斉に同方向に回転する。
【００３５】
シース１２の先端は、キャップ５８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。そしてシース１２の先端から突出した各ワイヤ１５ａ，１５ｂの先端部は、キャップ５８に形成された貫通孔を通ってキャップ５８の前方に突出し、その各々にマスターピニオン６２ａ及びスレーブピニオン６２ｂが固着される。図示のように、各ピニオン６２ａ，６２ｂ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４８に設けられた穴に挿通されることによって各ピニオン６２ａ，６２ｂの各々が回転自在に支持される。各ピニオン６２ａ，６２ｂのうち、駆動筒５４の平ギヤ部５４ｂにはマスターワイヤ１５ａに固着されたマスターピニオン６２ａが噛み合う。他方のスレーブワイヤ１５ｂに連結されたスレーブピニオン６２ｂは、マスターピニオン６２ａに噛み合い、平ギヤ部５４ｂには噛み合わされない。したがって、駆動筒５４はマスターワイヤ１５ａに連結されたマスターピニオン６２ａの回転によって駆動される。しかし、各ワイヤ１５ａ，１５ｂは、コントローラ１０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６２ｂは、マスターピニオン６２ａとは逆向きに回転される。このため、マスターピニオン６２ａにはスレーブワイヤ１５ｂからの回転力も加算され、駆動筒５４を高いトルクで回転させることができる。
【００３６】
フロントワイパー４９ａ及びリアワイパー４９ｂ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４５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４５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４５の移動とともに推進補助ユニット２の中に引き込まれることを防ぐ。
【００３７】
クランパ５０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５０に係合させることができる。治具の回転操作でクランパ５０をねじ込み方向に回転させてゆくと、クランパ５０が後端側に移動し、後端の斜面５０ａ（図７参照）の押圧を受けてＣリング５１が縮径するように変形する。したがって、キャリア筒４８の円筒状の中空部に内視鏡の先端硬性部３を挿入した後、クランパ５０のねじ込み操作を行ってゆくとＣリング５１の内周面が先端硬性部３の外周面に強く押し付けられ、キャリア筒４８を先端硬性部３に固定することができる。
【００３８】
メンブレン４５の外側の構造体となるアウターユニット４７は、先端側から順に、フロントバンパー６５ａと、シールドカバー６６と、円筒状の保持筒（外筒）６８と、リアバンパー６５ｂとを有する。このアウターユニット４７は、以下の手順にしたがってインナーユニット４６及びメンブレン４５と一体的に連結した状態に組み立てられる。
【００３９】
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４６の外表面が覆われるように筒状に展開したメンブレン４５の中にインナーユニット４６を入れた後、保持筒６８の中空部内に、メンブレン４５を被せた状態のインナーユニット４６を挿入する。保持筒６８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６８ａが形成されている。この開口６８ａにはローラアセンブリ７０が組み付けられる。
【００４０】
図４〜図９に示すように、ローラアセンブリ７０は、一対の細長いフレーム７１の間に３本のローラ７２を整列保持させたものである。フレーム７１は弾性力に富む金属薄板製で、各々の両端を開口６８ａの前・後端に形成された係合部に嵌め込んでこれらを保持筒６８に固定すると、フレーム７１の長手方向中央部が開口６８ａを通して保持筒６８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７１が湾曲することによって、フレーム７１で保持された３本のローラ７２はメンブレン４５をヘリカルギヤ５７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４５が一対のヘリカルギヤ５７と３本のローラ７２との間に強く挟持される。ここで、３本のうちの中央のローラ７２は、その支軸がフレーム７１の長手方向に延びた長孔で支持されているためフレーム７１の長手方向での位置に関して自由度をもつ。したがって、両側の２本のローラとの相対位置に関しては、一対のヘリカルギヤ５７との間にメンブレン４５を最もバランスよく挟持できる位置に自動調整される。
【００４１】
こうして３個所の開口６８ａを覆うように、保持筒６８にローラアセンブリ７０が組み付けられると、各ローラ７２が保持筒６８の内側に突出するためインナーユニット４６に対して保持筒６８は軸方向に移動できなくなり、これらはメンブレン４５を挟んだ状態で一体的に組み合わされる。そして、保持筒６８の先端にフロントバンパー６５ａ、後端にリアパンパー６５ｂが固定される。フロントパンパー６５ａの先端部及びリアパンパー６５ｂの後端部には、ローラアセンブリ７０と軸方向に並ぶように外周の三個所にそれぞれ溝７５ａ，７５ｂが設けられている。さらに、ローラアセンブリ７０を含めて保持筒６８の外表面を緊密に覆うようにシールドカバー６６が被せられる。
【００４２】
インナーユニット４６とアウターユニット４７との間に筒状に展開されたメンブレン４５を挟み、これらを一体的に組み合わせた後に、図７及び図８に示すように、メンブレン４５の前端と後端とをそれぞれ逆向きに反転させて裏返しにしてから接合する。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４５ａに極端な厚みムラが生じることがない。図９は組み立て後の推進補助ユニット２の断面を模式的に示している。このようにトロイド状に接合することによって、メンブレン４５はアウターユニット４７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。
【００４３】
図７〜図１１に示すように、メンブレン４５は、例えばウレタン樹脂などのシート材を積層した構造を有し、内周側には円周を三等分する位置に断面が台形状の隆起部８０が形成されている。この隆起部８０は、他の薄肉部８１よりもシート材の積層数を多くすることによって厚くした部分で、メンブレン４５の軸方向全長にわたって形成されている。隆起部８０にはヘリカルギヤ５７と噛み合うように斜めに傾斜したギヤ歯８２が所定ピッチで複数形成されている。各ギヤ歯８２は、内視鏡の先端硬性部３が挿入される被検体の内壁に接触する部分である外周面が円弧状に形成されている。なお、図１０では、隆起部８０の厚みを強調して描いている。
【００４４】
また、メンブレン４５の外周面には隆起部８０の位置に対応して軸方向に延びたリブ８３が設けられ、さらにギヤ歯８２とリブ８３との間にはメッシュ状の繊維シート８４が積層されている。
【００４５】
メンブレン４５は、シート状の両端部が接着され、図９に示すようにトロイド状にして用いられる。このとき、軸方向に延びた三列の隆起部８０がそれぞれヘリカルギヤ５７とローラ７２との間に挟持され、しかもギヤ歯８２にヘリカルギヤ５７が噛み合わされる。そしてヘリカルギヤ５７の回転がギヤ歯８２を介して直接的にメンブレン４５に伝達され、メンブレン４５を軸方向に効率的に移動させることができる。隆起部８０はシート材の多層構造からなり、しかもメッシュ状の繊維シート８４も積層されているから、ヘリカルギヤ５７から直接的に駆動力を受けてもメンブレン４５が破断したりすることはなく、十分な機械的強度を確保することができる。また、隆起部８０以外は薄肉部８１にしてあるから、メンブレン４５がインナーユニット４６とアウターユニット４７との間を通過するときの抵抗を減らすことができる。
【００４６】
さらに、隆起部８０の内面側に設けられたリブ８３は、メンブレン４５の移動とともにローラ７２の中央部分に形成された溝に係合する。また、アウターユニット４７がメンブレン４５で緊密に包み込まれるようにトロイド形状の内部空間を縮小調節する場合には、リブ８３はフロントバンパー６５ａ及びリアバンパー６５ｂの溝７５ａ，７５ｂ（図４参照）にも係合するようになる。このようにリブ８３を利用することによって、メンブレン４５を軸方向に移動させるときの蛇行を防ぎ、移動経路を安定に保つことができる。
【００４７】
次に、上記実施例の作用について図１２のフローチャートを用いて説明する。推進補助ユニット２は、先端硬性部３の先端を部分的に突出させた状態で内視鏡に固定される。この固定に際しては専用の治具が用いられ、クランパ５０が時計方向に回転される。クランパ５０はキャリア筒４８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５０ａでＣリング５１を押圧する。Ｃリング５１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５０の斜面５０ａによって押圧されることにより、Ｃリング５１は直径が狭まるように弾性変形する。こうしてＣリング５１が変形すると、キャリア筒４８の中空部に挿入されている内視鏡の先端硬性部３がＣリング５１で締め付けられ、推進補助ユニット２は先端硬性部３の外周面に緊密に固定される（ステップ（以下、Ｓ）１）。
【００４８】
推進補助ユニット２の後端から引き出されたシース１２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。シース１２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４などを利用してシース１２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１７をコネクタ１８に挿入してコントローラ１０に接続し、コントローラ１０の電源をオンする。コントローラ１０は、電源がオンされたときにコネクタ１８にプラグ１７が接続されているか否かを電気的にチェックし、未接続あるいは適正に接続されていないときには音あるいは警告灯などの点滅により報知する。接続が適正であるときには、コネクタ１８に組み込まれたセンサーがプラグ１７のブリッジ部分に設けられている信号部から推進補助ユニット２の機種情報を読み取る。そしてコントローラ１０は、読み取った機種情報に応じてトルクワイヤの回転速度やトルクリミッタの値を自動設定し、各ワイヤ１５ａ，１５ｂが過大な速度やトルクで回転されることを防止する（Ｓ２）。
【００４９】
また、コントローラ１０は、電源がオンされたときに、内視鏡プロセッサ８に接続されている内視鏡の機種情報を内視鏡プロセッサ８からの電気信号として受け取る。コントローラ１０は、現在使用されている内視鏡の機種情報と、推進補助ユニット２の機種情報とをコントローラ１０の内部記憶手段で保有しているテーブル情報で照合する。テーブル情報には、内視鏡の機種ごとに適用可能な推進補助ユニット２の機種を対応づけた照合データが格納されている。そして、例えば推進補助ユニット２の機種情報からＣリング５１の拡縮範囲が特定され、また内視鏡の機種情報から内視鏡の先端硬性部３の外径が特定されれば、その推進補助ユニット２がその内視鏡の先端硬性部３に適正に装着して使用できるか否かは即座に判定することができる。したがって、もし不適切な組み合わせであると判定されたときには、警告音や警告灯の点滅などにより報知を行い、あるいは同時に推進補助ユニット２の作動を禁止するなどの手段を講じることによって、思わぬ事故の発生を防ぐことができる。
【００５０】
上記の検査準備が完了した後、内視鏡の先端硬性部３を患者の消化管例えば大腸内に挿入する（Ｓ３）。そして、コントローラ１０に接続されたフットスイッチ１１を操作する（Ｓ４）と、速度指示部３１は、ＣＰＵ２４からＤ／Ａ変換器３６を介して指示されたモータ回転速度（基本速度）を示す信号を速度サーボアンプ３２に入力する。速度サーボアンプ３２は、入力された回転速度信号に応じたトルク信号を各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂに入力する。各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂは、入力されたトルク信号に応じた電流信号を、ドライブ基板２２に設けられたマスタードライブアンプ３７ａ及びスレーブドライブアンプ３７ｂに入力する。
【００５１】
各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂは、入力された電流信号に応じた電流を、各モータ１９ａ，１９ｂに供給する。この電流供給により各モータ１９ａ，１９ｂが駆動されて、各ワイヤ１５ａ，１５ｂが回転される。この各ワイヤ１５ａ，１５ｂの回転に伴う各ピニオン６２ａ，６２ｂの回転により、マスターピニオン６２ａに噛み合っている平ギヤ部５４ｂを介して駆動筒５４が回転される。スレーブピニオン６２ｂはマスターピニオン６２ａとは逆方向に回転され、その回転はマスターピニオン６２ａ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１０内の一対のモータ１９ａ，１９ｂの双方を利用して駆動筒５４を回転させることができる。
【００５２】
駆動筒５４の回転とともにウォームギヤ部５４ａが回転すると、ヘリカルギヤ５７がそれぞれの軸５７ａを中心に一斉に同じ方向に回転する。ヘリカルギヤ５７の歯面と、ローラアセンブリ７０の各ローラ７２との間にはメンブレン４５が強く挟持され、且つ、ヘリカルギヤ５７がメンブレン４５のギヤ歯８２に噛み合っている。これにより、ヘリカルギヤ５７の回転とともにローラ７２が従動して両者で挟持されたメンブレン４５は駆動筒５４の軸方向に移動する。例えば図９においてヘリカルギヤ５７が時計方向に回転するとローラ７２は反時計方向に回転し、これらに挟持されているメンブレン４５は、内周側（アウターユニット４７の内側）では後端側から先端側へと移動するように送られ、メンブレン４５の外周側（アウターユニット４７の外側）ではメンブレン４５は先端側から後端側へと送られる。すなわち図中に矢線Ｙで示すように、トロイド状のメンブレン４５はその全周で先端では内周側から外周側へと順次に送り出され、後端では外周側から内周側へと順次に繰り込まれるように循環移動する（Ｓ５）。
【００５３】
内視鏡が推進補助ユニット２とともに大腸に挿入され、メンブレン４５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４５が上記循環移動を行っている間は、内視鏡の先端硬性部３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（Ｓ６）。
【００５４】
メンブレン４５が移動する間には、メンブレン４５の外周側に付着した異物などはアウターユニット４７の後端側から内周側に移動してくるが、その直前でリアワイパー４９ｂの後端側に延びたスリーブ部の先端がメンブレン４５と摺接して異物が引き込まれることを阻止する。もちろん、メンブレン４５の移動とともに生体組織の一部が巻き込まれることも防止することができる。なお、メンブレン４５が逆方向に循環移動するときには、フロントワイパー４９ａのスリーブ部の先端が同等の作用を果たすことになる。
【００５５】
光源装置７からの光は、接続コード６、内視鏡内部に組み込まれたライトガイドファイバ、照明窓を通って、大腸内に照射される。先端硬性部３に内蔵されたＣＣＤは、消化管内を撮影して撮像信号を出力する。この撮像信号は、内視鏡内部に組み込まれた信号出力用ケーブル、接続コード６を介して内視鏡プロセッサ８に入力され、表示モニタ９に表示される。術者は、表示モニタ９を通じて消化管内を観察する。
【００５６】
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、内視鏡の鉗子入口に挿入して鉗子出口（いずれも図示せず）から突出させ、患部を処置する。
【００５７】
図１３に示すように、ＭＴＧ２５ａはマスターモータ１９ａの回転速度を検出し、ＳＴＧ２５ｂはスレーブモータ１９ｂの回転速度を検出する（Ｓ７）。速度差検出判定部２６は、マスターモータ１９ａとスレーブモータ１９ｂとの回転速度差を検出する（Ｓ８）。
【００５８】
マスターモータ１９ａとスレーブモータ１９ｂとは、マスターワイヤ１５ａ及びスレーブワイヤ１５ｂが断線していない状態で同じ電流が供給されたときに、ほぼ同じ回転速度（基本速度）で回転する。
【００５９】
マスターワイヤ１５ａが断線した場合、マスターモータ１９ａは、回転負荷が小さくなるため回転速度が基本速度よりも上昇する。この場合、速度サーボアンプ３２は、フィードバック制御として、それまでに指示していたトルク信号よりも低いトルク信号を各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂに入力する。これにより、マスターモータ１９ａの回転速度は減速されて元の基本速度に戻る。一方で、マスターワイヤ１５ａが断線した場合、マスターモータ１９ａの回転がマスターピニオン６２ａに伝達されないため、スレーブモータ１９ｂの回転により、スレーブワイヤ１５ｂ及びスレーブピニオン６２ｂを介してマスターピニオン６２ａを回転させることとなり、スレーブモータ１９ｂの回転負荷が増大する。しかし、スレーブモータ１９ｂはマスターモータ１９aと同一のトルクで駆動され、その回転トルクも低下しているため、マスターピニオン６２ａを回転することができず、スレーブモータ１９ｂが停止される。このようにして各モータ１９a、１９ｂに回転速度差が生じる。
【００６０】
また、スレーブワイヤ１５ｂが断線した場合、マスターモータ１９ａは、回転負荷が増加するため回転速度が減速する。この場合、速度サーボアンプ３２は、フィードバック制御として、それまでに指示していたトルク信号よりも高いトルク信号を各電流サーボアンプ３３ａ，３３ｂに入力する。これにより、マスターモータ１９ａの回転速度は上昇して元の基本速度に戻るが、スレーブモータ１９ｂの回転速度は、基本速度よりも上昇し、各モータ１９ａ，１９ｂに回転速度差が生じる。
【００６１】
ＣＰＬＤ２３は、速度差検出判定部２６で検出された速度差が、４００ｒｐｍ以上となったときに（Ｓ９でＹ）、タイマ３９による時間計測を開始させる（Ｓ１０）。タイマ３９での計測時間が、共振周期の例えば半分以上となったときに（Ｓ１１でＹ）、ＣＰＬＤ２３は、各ワイヤ１５ａ，１５ｂのいずれかが断線したと判断する（Ｓ１２）。
【００６２】
各ワイヤ１５ａ，１５ｂ及び各モータ１９ａ，１９ｂの共振により、各モータ１９ａ，１９ｂの速度変動が発生することがある。例えば、各モータ１９ａ，１９ｂの慣性モーメントＪ＝１×１０−５Ｋｇ・ｍ２、各ワイヤ１５ａ，１５ｂのねじり剛性Ｋ＝１×１０−４Ｎｍ／ｒａｄの場合、共振周波数ｆ＝１／（２×π）×√（Ｋ／Ｊ）＝０．５Ｈｚ、共振周期Ｔ＝１／ｆ＝２ｓｅｃとなる。この場合、ワイヤ共振による回転速度差は、上記したフィードバック制御により短時間（共振周期Ｔの半分（１秒）未満）で解消され、速度差がある状態の経過時間が速度変動の周期（共振周期Ｔ）の半分（１秒）以上となったときに、断線したと判断する。すなわち、ワイヤ共振による速度差では、断線を検出しない。これにより、速度差が４００ｒｐｍ以上となったときに直ぐに断線したと判断するものに比べて、誤った断線検出をすることが少なくなり、操作性の悪化が防止される。
【００６３】
ＣＰＬＤ２３は、断線と判断すると、ドライブ基板２２の各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂに停止信号を入力する。各ドライブアンプ３７ａ，３７ｂは、停止信号の入力を受けて、各モータ１９ａ，１９ｂへの電流供給を停止し、これにより、各モータ１９ａ，１９ｂが停止される（Ｓ１３）。これと同時に、ＣＰＬＤ２３は、表示モニタ９に断線検出したことを表示する。
【００６４】
推進補助ユニット２を先端硬性部３から取り外すときには、治具を利用してクランパ５０を反時計方向に回転させる。これによりクランパ５０は回転しながら手前に移動し、Ｃリング５１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５１が拡径して内周面が先端硬性部３の外周面から離れるから、推進補助ユニット２は内視鏡から簡単に取り外すことができるようになる。
【００６５】
なお、上記実施形態では、断線検出したときに、マスターモータ及びスレーブモータを停止しているが、断線検出後の制御は適宜変更可能であり、例えば、内視鏡の先端硬性部が被検体外へ抜去されるように各モータを駆動してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、内視鏡の前進及び後退を補助する内視鏡推進補助装置に本発明を適用しているが、少なくとも内視鏡の前進を補助する補助装置であれば本発明は適用可能である。
【００６７】
さらに、上記実施形態では、保持筒を全周に亘って覆う回転体により内視鏡の前進・後進を補助しているが、保持筒の周方向の一部を覆う複数の無端ベルトにより内視鏡の前進・後進を補助してもよい。
【００６８】
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】
【００６９】
２  推進補助ユニット
９  表示モニタ
１０  コントローラ
１５ａ  マスターワイヤ
１５ｂ  スレーブワイヤ
１９ａ  マスターモータ
１９ｂ  スレーブモータ
２０  内視鏡推進補助装置
４５  メンブレン
４８  キャリア筒
５１  Ｃリング
５４  駆動筒
５４ａ  ウォームギヤ部
５７  ヘリカルギヤ
６２ａ  マスターピニオン
６２ｂ  スレーブピニオン
６８  保持筒
７２  ローラ
【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】
2013153819.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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