(57)【要約】【課題】管内における管内推進装置の動作の自由度を高めること。【解決手段】管内推進装置が、少なくとも６本のチューブを互いに組紐状に組合せ各チューブの先端部を密閉して形成した管集成体を具備し、チューブの各々の密閉した端部とは反対側の基端部を流体圧源に接続し、管集成体は、先端部側から見て右ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第１の管群と、左ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第２の管群とから成り、チューブの少なくとも１本のチューブ内を加圧して該チューブを軸方向に延伸することによって管集成体を変形させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも６本のチューブを互いに組紐状に組合せ、各チューブの先端部を密閉して形成した管集成体を具備し、前記チューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の基端部を流体圧源に接続した管内推進装置において、
前記管集成体は、前記先端部側から見て右ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第１の管群と、左ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第２の管群とから成り、
前記チューブの少なくとも１本のチューブ内を加圧して該チューブを軸方向に延伸することによって、前記管集成体を変形させるようにした管内推進装置。
【請求項２】
(1)前記第１と第２の管群の何れか一方の管群のチューブの１本を加圧し、
(2)該チューブを減圧し、
(3)該減圧したチューブと同じ管群に属し、かつ、同チューブに対して基端側に隣接して配置されているチューブ或いは先端側に隣接して配置されているチューブを加圧し、
(4)前記工程(2)(3)を順次に繰り返すようにした請求項１に記載の管内推進装置。
【請求項３】
前記工程(4)において、前記第１と第２の管群の何れかの全てのチューブの加圧、減圧が終了した後に、前記第１と第２の管群の他方の管群のチューブについて前記工程(1)〜(4)を行うようにした請求項２に記載の管内推進装置。
【請求項４】
(5)前記第１と第２の管群の何れか一方の管群の１本のチューブを加圧すると共に、前記第１と第２の管群の他方の管群の２本のチューブを加圧し、
(6)前記加圧した２本のチューブのうち一方を減圧すると共に、前記１本のチューブが加圧されている管群に属するチューブにおいて加圧されていないチューブから１本を選択して加圧し、
(7)前記工程(6)を繰り返すようにした請求項１に記載の管内推進装置。
【請求項５】
前記少なくとも６本のチューブはシリコーンゴムより成り、組紐状に組合せた後にシリコーンゴムによって被覆され一体化している請求項１〜４の何れか１項に記載の管内推進装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の管内推進装置を備えた内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管内で推進力を発生し移動する管内推進装置に関する。本発明は、また該管内推進装置を備えた内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療や工業分野で広く用いられており、診断または観察対象部の近傍へ画像を捉える光学装置や照明装置、診断装置、サンプル採取装置等を先端部に取付けた光ファイバー、ケーブル、チューブ、チャンネル等を束ねた柔軟な細長い紐状の集成体を具備している。
【０００３】
こうした内視鏡を管やルーメン、特に人の小腸で移動させるために、駆動装置または推進装置を備えた内視鏡が開発されている。例えば、特許文献１、２には、複数のチューブを互いに螺旋状に巻きつけ或いは組紐状に組合せ、各チューブの一端を密閉して管集成体を形成し、該管集成体の前記チューブの各々の密閉した端部とは反対側の端部を流体圧源に接続した管内推進装置であって、各チューブを順次加圧、減圧することによって管集成体を管内で変形させ、管集成体が管の軸方向に移動するようにした管内推進装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１１１１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８０１０１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、２に記載の管内推進装置は、それまでの管内推進装置と比較して移動速度や推進力が高い等の利点を有しているが、更に管内における管内推進装置の動作の自由度を高める等の更なる改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、少なくとも６本のチューブを互いに組紐状に組合せ、各チューブの先端部を密閉して形成した管集成体を具備し、前記チューブの各々の前記密閉した端部とは反対側の基端部を流体圧源に接続した管内推進装置において、前記管集成体は、前記先端部側から見て右ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第１の管群と、左ねじ方向の螺旋状に延びるチューブから成る第２の管群とから成り、前記チューブの少なくとも１本のチューブ内を加圧して該チューブを軸方向に延伸することによって、前記管集成体を変形させるようにした管内推進装置を要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、管内推進装置を管内で軸方向に実質的に移動させずに管内推進装置が配置されている管の中心軸線周りに回転させたり、或いは、管の中心軸線周りに実質的に回転させることなく、管内面に沿って軸方向に移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による内視鏡の概略ブロック図である。
【図２】管集成体としての本体を示す略図である。
【図３】本体の第１の管群を示す略図である。
【図４】本体の第２の管群を示す略図である。
【図５】第１の管群のみを用い場合の加圧、減圧パターンの一例を示す表である。
【図６】図５に示す加圧、減圧パターンによる本体の管内における挙動を説明する略示斜視図である。
【図７】第２の管群のみを用い場合の加圧、減圧パターンの一例を示す表である。
【図８】図７に示す加圧、減圧パターンによる本体の管内における挙動を説明する略示斜視図である。
【図９】図５に示す加圧、減圧パターンと、図７に示す加圧、減圧パターンとを組合せた加圧、減圧パターンを示す表である。
【図１０】図９に示す加圧、減圧パターンによる本体の管内における挙動を説明する略示斜視図である。
【図１１】第１と第２の管群を順次に用いた場合の他の加圧、減圧パターンの一例を示す表である。
【図１２】第１と第２の管群を同時に用いた場合の加圧、減圧パターンの他の例を示す表である。
【図１３】図１２に示す加圧、減圧パターンによる本体の管内における挙動を説明する略示斜視図である。
【図１４】図１２に示す加圧、減圧パターンによる本体の管内における挙動を説明する略示側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、本発明の好ましい実施形態による内視鏡１０は、複数のチューブを互いに組紐状に組合せて形成された細長い紐状の管集成体から成る本体１４と、該本体１４の先端に取付けられたCCDのようなイメージセンサと対物レンズを含む光学装置、LEDのような照明装置、診断装置、ハサミやクリップのようなサンプル採取装置或いはこれらを組合せた先端デバイス１２とを具備している。本体１４は、先端デバイス１２を腸管のような管内で該管に沿って移動させ、或いは、管の略中心軸周りに回転させるための推進装置の本体部分を形成する。
【００１０】
本体１４は、図３、４に明示するように、先端デバイス１２が取付けられている端部である先端側から見て右ねじ方向の螺旋状に延びる第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有した第１の管群と、左ねじ方向に螺旋状に延びる第４、第５、第６本のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有した第２の管群とから成り、本体１４それ自体は、全体として管状を呈している。つまり、本体１４を形成する管集成体は、複数（本実施形態では６本）のチューブを互いに組紐状に組合せて形成されているが、その組合せは平板状ではなく、内部に本体１４の中心軸線に概ね沿わせてケーブル２０を延設させることのできる円柱状または角柱状の立体的構造を有している。なお、本開示では、第１の管群は先端側から第１チューブ１６ａ、第２チューブ１６ｂ、第３チューブ１６ｃが配置され、第２の管群は、基端側から第４チューブ１８ａ、第５チューブ１８ｂ、第６チューブ１６ｃが配置されているとして説明する。
【００１１】
より詳細には、本体１４は、第１と第２の管群の一方を構成するチューブの各々が、他方の管群を構成する各チューブの間を順次に通過するように螺旋状に延設されている。例えば、図２の例では、第１の管群を構成する第１チューブ１６ａは、第２の管群を構成する第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのうち、第６チューブ１８ｃと第５チューブ１８ｂの間、第５チューブ１８ｂと第４チューブ１８ａの間、第４チューブ１８ａと第６チューブ１８ｃの間を先端側から順次に通過するように右ねじ方向の螺旋状に延設されている。第１の管群を構成する他のチューブ１６ｂ、１６ｃも同様に、第２の管群を構成するチューブの間を順次通過するように右ねじ方向の螺旋状に延設されている。このことは、第２の管群についも同様である。第１と第２の管群の一方を構成するチューブのうち２本のチューブが、他方の管群を構成するチューブの間の同じ空間（間隙）を通過することはない。
【００１２】
本体１４を構成する第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、柔軟な材料、特に軸方向に伸縮性を有した、例えばシリコーンゴムや軟質の塩化ビニル等から形成されている。本体１４は、上述のように第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを組紐状に組合せた後に、必要に応じてケーブル２０を本体１４の中心軸線に概ね沿って長手方向に挿通し、全体の表面にシリコーンゴムや液状ラテックス等を塗布、被覆して第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを互いに接着して形成することができる。
【００１３】
ケーブル２０は、先端デバイス１２からの光信号を伝達するための光ファイバー、先端デバイス１２へ電力を供給するための電気ケーブル、先端デバイス１２を操作するためのワイヤー等を含むことができる。こうして、先端デバイス１２を、その制御装置、処理装置、表示装置等の手元デバイス３４に接続可能となる。
【００１４】
第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、また、先端デバイス１２が取付けられている先端部が閉塞、密閉され、反対側の基端部が空圧源３０に接続されている。より詳細には、第１の管群のチューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、空圧供給管路２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して空圧源３０に接続されており、第２の管群のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、空圧供給管路２４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して空圧源３０に接続されている。空圧源３０は、コンプレッサーや病院内のサービスエアとすることができる。
【００１５】
空圧供給管路２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび２４ａ、２４ｂ、２４ｃには制御装置３２によって制御される制御弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび２８ａ、２８ｂ、２８ｃが配設されている。制御弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび２８ａ、２８ｂ、２８ｃは例えば２位置３ポートのソレノイド弁とすることができ、制御装置３２によって各々のソレノイドを付勢、消勢することによって、チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１８ａ、１８ｂ、１８ｃを独立に空圧源３０に連通させたり大気に開放することができる。制御装置３２は、制御弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび２８ａ、２８ｂ、２８ｃのソレノイドへ電位を供給する電源、電位を供すべきソレノイドを切り換えるためのリレー、切換のタイミングをとるためのタイマー、全体を制御するためのマイクロコンピューター等を含むことができる。
【００１６】
以下、図５〜図１４を参照して、本実施形態の作用を説明する。
図５、７、９、１１、１２は、チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各々の加圧、減圧パターンを示す表であり、加圧するチューブが○の記号で示されている。例えば、図５の状態０は、第１チューブ１６ａのみが加圧され、第２〜第６チューブ１６ｂ、１６ｃおよび１８ａ、１８ｂ、１８ｃは大気に解放された状態を示している。状態０のとき、加圧された第１チューブ１６ａは他のチューブ１６ｂ、１６ｃおよび１８ａ、１８ｂ、１８ｃよりも軸方向に長くなるため、図６に示すように、本体１４は、先端側から見て右ねじの方向に螺旋状に変形して螺旋体１４′となる。図６に示すように、本体１４を管４０の内部で螺旋体１４′に変形させると、加圧された第１チューブ１６ａが管４０の内壁に密着した形態となる。
【００１７】
状態０から第１チューブ１６ａを減圧すると共に、第２チューブ１６ｂを加圧し状態１となると、第２チューブ１６ｂが従前の第１チューブ１６ａの位置に移動する。こうして、本体１４は、右ねじの方向に延びる螺旋体１４′に変形し、管４０の内周面に沿って半時計回りの方向に転動しながら前進する。そして第２チューブ１６ｂが従前の第１チューブ１６ａの位置に移動した後、該第２チューブ１６ｂを減圧すると共に第３チューブ１６ｃを加圧して状態３となると、上述の転動運動が継続される。図５に示すように、状態０から状態５へ第１の管群の第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃで加圧、減圧を１本ずつ順次行うことによって、右ねじの方向に螺旋状に変形した螺旋体１４′が、先端側から見て半時計回りの方向に転動する。こうした螺旋体１４′の転動運動を螺旋捻転運動と称する。螺旋捻転運動を例えば小腸のような管４０の内部で行うと、螺旋体１４′は管４０の内壁に対して傾斜して回転するため、螺旋体１４′は、図６に示すように、先端側から見て時計回りの方向に回転しながら、左ねじの方向の螺旋軌道を描いて前進する。反対に、状態５から状態０へ、第１の管群の第１、第２、第３チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃで加圧、減圧を１本ずつ順次行うことによって、螺旋体１４′は、先端側から見て反時計回りの方向に回転しながら、左ねじの方向の螺旋軌道を描いて後退する。
【００１８】
図７において状態０から状態５へ、第２の管群の第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃで加圧、減圧を１本ずつ順次行うことによって、図８に示すように、左ねじの方向に螺旋状に変形した螺旋体１４″が、先端側から見て時計回りの方向に転動し、右ねじ方向の螺旋軌道を描いて前進する。反対に、状態５から状態０へ、第２の管群の第４、第５、第６チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃで加圧、減圧を１本ずつ順次行うことによって、螺旋体１４″は、先端側から見て反時計回りの方向に転動し、右ねじ方向の螺旋軌道を描いて後退する。
【００１９】
既述したように、図５の加圧、減圧パターンで第１の管群のチューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃのみを用いて本体１４を前進させると、図６に示したように胴体全体が先端側から見て時計回りの方向に回転しながら管４０内を前進する。また、図７の加圧、減圧パターンで第２の管群のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃのみを用いて本体１４を後退させると、図１０に示したように、先端側から見て胴体全体が時計回りの方向に回転しながら管４０内を後退する。従って、図９に示す加圧、減圧パターンに従い、第１の管群のチューブを第１チューブ１６ａ、第２チューブ１６ｂ、第３チューブ１６ｃの順で加圧、減圧した後に、第２の管群のチューブを第６チューブ１８ｃ、第５チューブ１８ｂ、第４チューブ１８ａの順で加圧、減圧すると、本体１４は、先端側から見て時計回りの方向に回転しながら管４０内を前進した後に、同じ方向に回転しながら同じ距離だけ後退する。従って、本体１４は、管４０の軸方向（前後方向）に振動はするが概ね同じ位置で先端側から見て時計回りの方向に回転することとなる。逆に、第１管群のチューブを第３チューブ１６ｃ、第２チューブ１６ｂ、第１チューブ１６ａの順で加圧、減圧した後、第２の管群のチューブを第４チューブ１８ａ、第５チューブ１８ｂ、第６チューブ１８ｃの順で加圧、減圧することによって、本体１４を反対方向、つまり先端側から見て反時計回りの方向に回転することができる。
【００２０】
更に、第１の管群のチューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、第２の管群のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃとを交互に用いて前進するように本体１４を駆動すると、図６、８に示した動作を繰り返す。すなわち、図５の加圧、減圧パターンで第１の管群のチューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを加圧、減圧することによって、本体１４は先端側から見て時計回りの方向に回転しながら前進し、図７の加圧、減圧パターンで第２の管群のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを加圧、減圧することによって、本体１４は時計回りの方向に回転しながら前進する。従って、図５と図７の加圧、減圧パターンの組合せである図１１の加圧、減圧パターンに従えば、本体１４は、概ね管４０の中心軸線を中心として周方向に揺動するが、全体としては管４０内で回転することなく前進することが可能となる。また、この場合でも、図１１の加圧、減圧パターンの反対のパターン、つまり第１の管群のチューブを第３チューブ１６ｃ、第２チューブ１６ｂ、第１チューブ１６ａの順で加圧、減圧した後に、第２の管群のチューブを第６チューブ１８ｃ、第５チューブ１８ｂ、第４チューブ１８ａの順で加圧、減圧することによって、本体１４を実質的に回転させることなく、管４０を後退させることが可能となる。
【００２１】
図１１に示した加圧、減圧パターンでは、第１の管群のチューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、第２の管群のチューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを交互に用いて本体１４を駆動している。つまり、第１と第２の管群のチューブは同時に加圧されていない。本発明は、こうした加圧、減圧パターンに限定されず、図１２に示すように、第１と第２の管群のチューブを同時に加圧することで、本体１４は、図１３、１４に示すような平面的な波形１５に変形する。
【００２２】
より詳細には、先ず第１の管群に属する２本のチューブとして第１チューブ１６ａおよび第３チューブ１６ｃと、第２の管群に属する１本のチューブとして第６チューブ１８ｃが加圧される（状態０）。次いで、加圧した２本のチューブ１６ａ、１６ｃのうち第３チューブ１６ｃが減圧されると共に、加圧した１本のチューブである第６チューブ１８ｃが属する第２の管群に属するチューブにおいて加圧されていない第４、第５チューブ１８ａ、１８ｂから第３チューブ１８ａを選択して加圧される（状態１）。以下、状態２から状態１１へ加圧した２本のチューブのうち一方を減圧すると共に、１本のチューブが加圧されている管群に属するチューブにおいて加圧されていないチューブから１本を順次に選択して加圧する工程が繰り返される。
【００２３】
加圧するチューブを図１２に示すように周期的に変化させることによって、本体１４は、進行波を生じて管４０内で移動する。この推進方法は図１１の加圧、減圧パターンの推進方法に比べて一度に加圧されているチューブが多いため、高速で滑らかな動作が可能となる。
【００２４】
既述の実施形態では、本体１４は、第１の管群のチューブ１６ａ〜１６ｃと、第２の管群のチューブ１８ａ〜１８ｃの６本のチューブを備えている。然しながら、本発明は、この形態に限定されず、８本またはそれ以上のチューブを備えていてもよい。チューブの本数は、多数になれば奇数でもよいが、好ましくは、本体１４は偶数のチューブを備えている。
【００２５】
また、既述の実施形態では、流体圧源として空圧源３０を示したが、本発明は、これに限定されず、作動流体として都市ガス等の気体や生理食塩水等の液体を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０    内視鏡
１１    状態
１２    先端デバイス
１４    本体
１４′    螺旋体
１４″    螺旋体
１５    波形
１６ａ    第１チューブ
１６ｂ    第２チューブ
１６ｃ    第３チューブ
１８ａ    第４チューブ
１８ｂ    第５チューブ
１８ｃ    第６チューブ
２０    ケーブル
２２ａ    空圧供給管路
２２ｂ    空圧供給管路
２２ｃ    空圧供給管路
２４ａ    空圧供給管路
２４ｂ    空圧供給管路
２４ｃ    空圧供給管路
２６ａ    制御弁
２６ｂ    制御弁
２６ｃ    制御弁
２８ａ    制御弁
２８ｂ    制御弁
２８ｃ    制御弁
３０    空圧源
３２    制御装置
３４    手元デバイス
４０    管
【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】
2016214368.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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