JP5078565B2

JP5078565B2 - 牽引装置

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Publication number: JP5078565B2
Application number: JP2007296994A
Authority: JP
Inventors: 正一天野; 誠悟伊藤; 敦司小川; 貴司澤井; 玄貴安達; 正信小板橋
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: US20090131753A1; JP2009119063A

Description

本発明は、入力部への操作に応じて牽引部材を牽引する牽引装置に関する。

入力部への操作に応じて牽引部材を牽引する様々な牽引装置が用いられている。

特許文献１には、牽引装置を有する電動湾曲内視鏡装置が開示されている。電動湾曲内視鏡装置の内視鏡では、体腔内に挿入される細長い挿入部の基端部に、操作者に保持、操作される操作部が連結されている。挿入部の先端部には、湾曲動作可能な湾曲部が配設されている。湾曲部から延出されているアングルワイヤは、挿入部を挿通されて操作部内に導入され、操作部内でスプロケットに巻回されている。スプロケットは電動モータによって駆動される。操作部に配設されているトラックボールを操作することにより、電動モータが駆動されて、スプロケットの回転によりアングルワイヤが牽引、弛緩され、湾曲部が湾曲動作される。ここで、アングルワイヤには、光センサによって検出可能な目印部が配設されており、アングルワイヤが牽引されていないか否かに基づいて、湾曲部が非湾曲状態にあるか否かを検知することが可能となっている。そして、操作部には、トラックボールに制動力を付与して、トラックボールへの操作に対する抵抗力を生成する電磁ブレーキが配設されている。電子ブレーキは、通常は一定の制動力をトラックボールに付与しているが、湾曲部が非湾曲状態にあると検知された場合には制動を解除する。このため、トラックボールへの操作に対する抵抗力の変化により、湾曲部が非湾曲状態にあるか否かを把握することが可能である。
特開２００３−２７５１６８号公報

特許文献１の電動湾曲内視鏡装置では、トラックボールへの操作によりアングルワイヤの牽引量を制御し、湾曲部の湾曲量を調整している。トラックボールの操作の際に湾曲部を直視することができれば、トラックボールへの操作方向に対する湾曲部の湾曲動作方向を容易に認識することができるが、内視鏡の先端部は使用時には体腔内に挿入され直視できないため、トラックボールをどちらに操作すれば所望の湾曲動作が生じるかを認識しにくく、湾曲部の円滑な操作が妨げられている。トラックボールへの操作に対する抵抗力の変化により、アングルワイヤの牽引量の増減方向を把握することができれば、湾曲部の湾曲量の増減方向を認識でき、湾曲部の操作を容易なものとすることができる。しかしながら、特許文献１の電動湾曲内視鏡装置では、湾曲部が非湾曲状態にあるか否か、換言すれば、アングルワイヤの牽引量が零か否かを把握することができるだけであり、アングルワイヤの牽引量の増減方向を把握することはできない。

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、入力部への操作に対する抵抗力の変化により、牽引量の増減方向を把握することが可能な牽引装置を提供することである。

本発明の第１実施態様では、牽引装置は、操作可能な入力部と、前記入力部に制動力を付与して前記入力部への操作に対する抵抗力を生成する制動部と、牽引部材を牽引する牽引部と、前記入力部への操作に応じて前記牽引部により前記牽引部材が牽引されるように前記牽引部に対する制御指令信号を生成する牽引指令生成部と、前記牽引部材の牽引量を検出する牽引量検出部と、前記牽引量検出部によって検出された牽引量の増減を判別する牽引量増減判別部と、前記牽引量増減判別部によって判別された判別結果に応じて前記制動部を制御する制動制御部と、を具備することを特徴とする。

本発明の第２実施態様では、牽引装置は、前記制動制御部は、制動力算出部を有し、前記制動力算出部は、牽引量に対する制動力の特性を示す制動特性に基づいて、前記牽引量検出部によって検出された牽引量に応じて、前記制動部により前記入力部へと付与される制動力の目標値を算出し、前記牽引量増減判別部によって牽引量が増大していると判別されている場合と減少していると判別されている場合とで制動特性を互いに異なる増大時制動特性と減少時制動特性との間で切り替える、ことを特徴とする。

本発明の第３実施態様では、牽引装置は、前記制動特性は、牽引量の可変範囲の全体にわたって、牽引量に応じて制動力を変化させるものである、ことを特徴とする。

本発明の第４実施態様では、牽引装置は、前記牽引指令生成部は、前記操作部への操作量を検出する操作量検出部と、前記操作量検出部によって検出された操作量を所定の変換比で変換して前記牽引部による前記牽引部材の牽引量の目標値を設定する牽引量設定部と、前記変換比を調節するための変換比調節部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明の第５実施態様では、牽引装置は、前記制動制御部は、前記変換比に応じて前記制動部の応答速度を調節するための応答速度調節部を有する、ことを特徴とする。

本発明の第６実施態様では、牽引装置は、前記制動部は、前記制動制御部によって制御され、推進力を生成するリニアアクチュエータと、前記入力部に制動力を付与する制動部材と、前記リニアアクチュエータの推進力を増大して前記制動部材に伝達するリンク機構と、を有する、ことを特徴とする。

本発明の第７実施態様では、牽引装置は、前記入力部は、トラックボールを有し、前記トラックボールは、前記トラックボールの外表面に形成されている摩擦増大部を有する、ことを特徴とする。

本発明の第８実施態様では、内視鏡システムは、上記牽引装置と、前記牽引部材と、前記牽引部による前記牽引部材の牽引に応じて前記牽引部材によって湾曲動作される湾曲部と、を具備することを特徴とする。

本発明の第１実施態様の牽引装置では、牽引部材の牽引量の増減を判別し、判別結果に応じて、入力部に制動力を付与して入力部への操作に対する抵抗力を生成する制動部を制御しているため、入力部への操作に対する抵抗力の変化から牽引量の増減方向を把握することが可能となっている。

本発明の第２実施態様の牽引装置では、牽引量の増大と減少との間の切り替えに応じて、制動特性が互いに異なる増大時制動特性と減少時制動特性との間で切り替えられ、入力部への操作に対する抵抗力が不連続に変化されることになるため、牽引量の増大と減少とが切り替えられたことを容易に把握することが可能となっている。

本発明の第３実施態様の牽引装置では、牽引量の可変範囲の全体にわたって、牽引量に応じて制動力が変化され、入力部への操作に対する抵抗力が変化されるため、入力部への操作に対する抵抗力から牽引量を把握することが可能となっている。

本発明の第４実施態様の牽引装置では、操作量に対する牽引量の変換比を操作者の所望の変換比に調節することができるため、牽引装置の操作性が向上されている。

本発明の第５実施態様の牽引装置では、操作量に対する牽引量の変換比に応じて制動部の応答速度が調節されるため、牽引装置の操作性が向上されている。

本発明の第６実施態様の牽引装置では、リンク機構によってリニアアクチュエータの推進力が増大されるため、比較的小出力で小型のリニアアクチュエータを用いることができ、制動部全体の小型化が可能となっている。

本発明の第７実施態様の牽引装置では、トラックボールに摩擦増大部が設けられているため、トラックボールへの操作に対する抵抗力が比較的大きくなる場合であっても、滑りを生じることなくトラックボールを確実に操作することが可能となっている。

本発明の第８実施態様の内視鏡システムでは、入力部への操作に対する抵抗力の変化から、湾曲部の湾曲量の増減方向を把握することが可能となっている。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図８Ｃは、本発明の一実施形態を示す。

図１を参照し、内視鏡システムの内視鏡１２は、体腔内に挿入される細長い挿入部１４を有する。挿入部１４では、硬性の先端硬性部１６、上下左右方向に湾曲動作可能な湾曲部１８、長尺で可撓性を有する可撓管部２０が先端側から順に連設されている。挿入部１４の基端部は、駆動ユニット２２に着脱自在に連結されている。挿入部１４には、湾曲部１８から操作部３０の基端部まで、湾曲部１８を湾曲動作させるためのアングルワイヤが挿通されている。駆動ユニット２２によってアングルワイヤを牽引、弛緩することにより、湾曲部１８を湾曲動作させることが可能である。駆動ユニット２２からユニバーサルコード２３が延出されており、ユニバーサルコード２３は光源装置２４及びビデオプロセッサ２５に接続されている。光源装置２４で生成された照明光は、内視鏡１２を挿通されているライトガイドを介して、内視鏡１２の先端部から観察対象へと照射される。内視鏡１２の先端部の撮像ユニットによって観察像が撮像され、画像信号が撮像ユニットから内視鏡１２を挿通されている信号線を介してビデオプロセッサ２５に出力され、ビデオプロセッサ２５は画像信号を信号処理してモニター２６に観察画像を表示する。また、ビデオプロセッサ２５にはシステムコントローラ２７が接続されている。システムコントローラ２７には、操作コード２８を介して、操作部３０が接続されている。

図２を参照して、操作部３０について説明する。操作部３０には、湾曲部１８を湾曲動作させるための入力が可能な入力部としてのトラックボール３２が配設されている。なお、トラックボール３２に代えて、復帰型ジョイスティックを用いるようにしてもよい。トラックボール３２は任意の方向に回転自在である。トラックボール３２は図中矢印ＵＤ、ＬＲにより示される互いに直交する上下方向、左右方向を有し、トラックボール３２の回転操作量の上下方向成分、左右方向成分に対応する湾曲量で、湾曲部１８が上下方向、左右方向に湾曲動作される。さらに、操作部３０には、トラックボール３２への回転操作量に対する湾曲部１８の湾曲量の変換比を調節するための変換比増大スイッチ３４、変換比減少スイッチ３６が配設されている。また、操作部３０には、内視鏡１２の撮像作動等を操作するための各種スイッチ３８が配設されている。

図３を参照して、トラックボール３２について説明する。トラックボール３２の外表面の全体には、摩擦を増大して回転操作の際の滑りを防止するための摩擦増大部が形成されている。本実施形態では、トラックボール３２の外表面の全体に、ディンプル加工を施している。代わって、ブラスト加工を施すようにしてもよい。

図４Ａ乃至図４Ｄを参照して、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力を生成するための制動部について説明する。

制動部は、ステッピングモータ方式のリニアアクチュエータ４２を有する。即ち、リニアアクチュエータ４２は、ステッピングモータである制動モータ４０の回転動作を推進動作に変換する。リニアアクチュエータ４２は、推進力を増大するリンク機構を介して、トラックボール３２に制動力を付与するための制動部材５７に連結されている。即ち、リニアアクチュエータ４２の出力軸４４は第１のピストン４６に連結されている。第１のピストン４６は第１のシリンダ４８内で出力軸４４の推進方向に進退自在である。第１のピストン４６には第１の連結部材５０を介してリンク５２の第１の端部が連結されており、リンク５２の第２の端部には第２の連結部材５４を介して第２のピストン５６が連結されている。ここで、リンク５２はリンク５２の中心軸Ｏを中心として回動自在であり、リンク５２の中心軸Ｏと第１の端部との間の距離に対して、リンク５２の中心軸Ｏと第２の端部との間の距離は小さくなっている。そして、第２のピストン５６は、制動部材５７の一端側の第２のシリンダ５８に制動部材５７の軸方向に進退自在に収容され、第２のシリンダ５８内の圧縮ばね６０を介して制動部材５７の他端側のブレーキ部６２に接続されている。制動部材５７は、リンク５２の第２の端部の近傍からリニアアクチュエータ４２の出力軸４４の推進方向に対して平行かつ逆向きに延び、支持部６１によって自身の軸方向に進退可能に支持されている。制動部材５７のブレーキ部６２はトラックボール３２に当接されている。

リニアアクチュエータ４２の出力軸４４の推進動作により、第１のピストン４６が推進され、リンク５２が回動されて、第２のピストン５６が推進される。ここで、リンク５２の梃子の原理により、第１のピストン４６から第２のピストン５６へと推進力が増大されて伝達される。第２のピストン５６の推進量に応じて第２のピストン５６によって圧縮ばね６０が圧縮され、圧縮量に応じたばね力が圧縮ばね６０から制動部材５７のブレーキ部６２に作用され、ばね力に応じた制動力がブレーキ部６２からトラックボール３２に作用される。そして、トラックボール３２への回転操作に対して、制動力に応じた抵抗力が生成される。このように、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力は、リニアアクチュエータ４２の推進量に対応したものとなる
図５乃至図８Ｃを参照して、内視鏡システムの制御系について説明する。

図５を参照し、トラックボール３２への回転操作に応じて、湾曲部１８を湾曲動作させるための制御系について説明する。

操作部３０には、トラックボール３２への回転操作量の上下方向成分、左右方向成分を検知するＵＤセンサ６４ａ、ＬＲセンサ６４ｂが配設されている。ＵＤセンサ６４ａ、ＬＲセンサ６４ｂとして、例えば、非接触式の光学センサが用いられる。ＵＤセンサ６４ａ、ＬＲセンサ６４ｂは、回転量に対応したパルス数のパルス信号である上下方向牽引指示信号、左右方向牽引指示信号を生成し、システムコントローラ２７のＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂへと出力する。ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂは、夫々、上下方向牽引指示信号、左右方向牽引指示信号のパルス数をカウントし、設定されたカウンタステップでカウント値を増大させる。そして、ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂは、夫々、カウント値に応じた牽引量の牽引動作を指令する制御指令信号としての上下方向牽引指令信号、左右方向牽引指令信号を生成し、内視鏡１２のＵＤ駆動モータ６９ａ、ＬＲ駆動モータ６９ｂへと出力する。ＵＤ駆動モータ６９ａ、ＬＲ駆動モータ６９ｂは、夫々、上下方向牽引指令信号、左右方向牽引指令信号に応じて、駆動ユニット２２内のＵＤスプロケット７０ａ、ＬＲスプロケット７０ｂを回転させて、ＵＤスプロケット７０ａ、ＬＲスプロケット７０ｂに巻回されている牽引部材としてのＵＤアングルワイヤ７１ａ、ＬＲアングルワイヤ７１ｂの一端側、他端側を牽引、弛緩して、湾曲部１８を上下方向、左右方向に湾曲動作させる。

このように、ＵＤ駆動モータ６９ａ、ＬＲ駆動モータ６９ｂ、ＵＤスプロケット７０ａ、ＬＲスプロケット７０ｂによって牽引部が形成されており、ＵＤセンサ６４ａ、ＬＲセンサ６４ｂ、ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂによって牽引指令生成部が形成されている。

図５を参照し、トラックボール３２への回転操作量に対する湾曲部１８の湾曲量の変換比を調節するための制御系について説明する。

操作部３０の変換比増大スイッチ３４及び変換比減少スイッチ３６（以下、纏めて変換比調節スイッチ６６と称する）は、変換比増減信号をシステムコントローラ２７のＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂへと出力する。ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂは、変換比調節スイッチ６６から入力された変換比増減信号に応じて、カウントステップを増減させる。上述したように、ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂは、夫々、回転量に対応したパルス数のパルス信号である上下方向牽引指示信号、左右方向牽引指示信号のパルス数をカウントし、設定されたカウンタステップでカウント値を増大させ、カウント値に応じた牽引量の牽引動作を指令する上下方向牽引指令信号、左右方向牽引指令信号を生成する。従って、カウントステップの増減により、トラックボール３２への回転操作量に対するＵＤアングルワイヤ７１ａ、ＬＲアングルワイヤ７１ｂの牽引量、即ち、湾曲部１８の湾曲量の変換比が増減される。

このように、ＵＤセンサ６４ａ、ＬＲセンサ６４ｂによって、操作量検出部が形成されており、ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂによって、牽引量設定部が形成されており、変換比調節スイッチ６６によって、変換比調節部が形成されている。

図５乃至図８Ｃを参照して、湾曲部１８の湾曲量に応じて制動部を制御するための制御系について説明する。

図５を参照し、湾曲部１８の上下方向、左右方向への湾曲量はＵＤアングルワイヤ７１ａ、ＬＲアングルワイヤ７１ｂの牽引量に対応し、ＵＤアングルワイヤ７１ａ、ＬＲアングルワイヤ７１ｂの牽引量はＵＤスプロケット７０ａ、ＬＲスプロケット７０ｂの回転量に対応する。ＵＤスプロケット７０ａ、ＬＲスプロケット７０ｂの回転量はＵＤポテンショメータ７２ａ、ＬＲポテンショメータ７２ｂによって検出され、ＵＤポテンショメータ７２ａ、ＬＲポテンショメータ７２ｂから上下方向回転量データ、左右方向回転量データが牽引量算出部７４に出力される。牽引量算出部７４は、上下方向回転量データ、左右方向回転量データから上下方向牽引量Ｐ_ＵＤ、左右方向牽引量Ｐ_ＬＲを算出する。さらに、牽引量算出部７４は、左右方向牽引量Ｐ_ＬＲ、上下方向牽引量Ｐ_ＵＤを成分とする牽引ベクトルの絶対値Ｐ＝（Ｐ_ＬＲ ^２＋Ｐ_ＵＤ ^２）^１／２を算出する。以下では、牽引ベクトルの絶対値Ｐを牽引量と称する。

このように、ＵＤポテンショメータ７２ａ、ＬＲポテンショメータ７２ｂ、牽引量算出部７４によって、牽引量検出部が形成されている。

なお、ＵＤカウンタ６８ａ、ＬＲカウンタ６８ｂで生成される上下方向牽引指令信号、左右方向牽引指令信号から牽引量を算出するようにしてもよい。

牽引量算出部７４から牽引量データが牽引量増減判別部へと出力される。牽引量増減判別部では、遅延素子７８、演算素子８０によって牽引量の差分が算出され、符号判定素子８２によって牽引量の差分の符号が判定されて、牽引量の増減が判別される。そして、牽引量算出部７４から牽引量データが、牽引量増減判別部から増減判別データが、制動力算出部としての推進量算出部７６へと出力される。推進量算出部７６は、牽引量データ、増減判別データに応じて、制動部のリニアアクチュエータ４２の目標推進量を算出する。

図６を参照して、目標推進量の算出方法について説明する。推進量算出部７６には、牽引量Ｐに対する目標推進量Ｍを表す制動特性としての推進量特性が記憶されている。推進量特性として、牽引量Ｐが増大されていると判別されている場合には増大時推進量特性ＣＩ、牽引量Ｐが減少されていると判別されている場合には減少時推進量特性ＣＤが用いられる。増大時推進量特性ＣＩと減少時推進量特性ＣＤとは互いに異なっており、推進量特性が増大時推進量特性ＣＩと減少時推進量特性ＣＤとの間で切り替えられた場合には、目標推進量Ｍが不連続に変化されることになる。また、目標推進量Ｍは、牽引量Ｐの可変領域の全範囲にわたって変化するようになっている。特に、本実施形態では、増大時推進量特性ＣＩ及び減少時推進量特性ＣＤについて、目標推進量Ｍは、牽引量Ｐの一次関数となっており、牽引量Ｐが０の場合にも所定の目標推進量Ｍが設定されるようになっており、増大時推進量特性ＣＩの傾きは減少時推進量特性ＣＤの傾きよりも大きくなっている。

従って、目標推進量Ｍは、牽引量Ｐの増大に伴って、増大時推進量特性ＣＩに応じて比較的急に増大し、牽引量Ｐの減少に伴って、減少時推進量特性ＣＤに応じて比較的緩やかに減少する。そして、目標推進量Ｍは、図中矢印Ｓで示されるように、牽引量Ｐが増大から減少に切り替わった場合には不連続に減少し、牽引量Ｐが減少から増大に切り替わった場合には不連続に増大することになる。

なお、推進量特性として、二次関数、四次関数等の非線形関数を用いてもかまわない。

再び図５を参照し、推進量算出部７６から目標推進量データが応答速度調節部の駆動パルス生成部８４に出力される。一方、操作部３０の変換比調節スイッチ６６から変換比増減信号が応答速度調節部の励磁方式選択部８６、パルスレート選択部８８に出力される。励磁方式選択部８６、パルスレート選択部８８は、変換比に応じて、励磁方式、パルスレートを選択し、励磁方式データ、パルスレートデータを駆動パルス生成部８４に出力する。駆動パルス生成部８４は、目標推進量データ、励磁方式データ、パルスレートデータに応じて、駆動パルスを生成し、駆動パルスを制動モータ４０へと出力して、制動モータ４０を駆動する。

このように、推進量算出部７６、駆動パルス生成部８４によって、制動制御部が形成されている。

図７乃至図８Ｃを参照して、駆動パルス生成部８４によって生成される駆動パルスについて説明する。

制動モータ４０は、図７に示されるような２相、５端子のステッピングモータである。制動モータ４０の制御方式として、図８Ａに示される低消費電力の１相励磁方式、図８Ｂに示される大トルクの２相励磁方式、図８Ｃに示される高精度の１−２相励磁方式を用いることが可能である。図８Ａ乃至図８Ｃ中、Ｔ_Ｒはパルスレート、Ｔ_Ｐは回転周期である。即ち、１相励磁方式、２相励磁方式では４パルスで１回転周期、１−２相励磁方式では８パルスで１回転周期となる。

駆動パルスのパルス数は、目標推進量によって決定される。励磁方式、パルスレートは、変換比の増減に応じて制動部の応答速度が増減するように選択される。即ち、制動モータ４０を最初は大トルクの２相励磁方式で駆動し、目標推進量の近傍において高精度の１−２相励磁方式で駆動する場合には、制動モータ４０の全回転数に対する２相励磁方式、１−２相励磁方式による回転数の割合を変化させて、目標推進量を実現するのに必要な時間を変化させることで、応答速度を変化させることが可能である。具体的には、２相励磁方式による回転数を増大させ、１−２相励磁方式による回転数を減少させることで、目標推進量を実現するのに必要な時間を減少して、応答速度を増大させることが可能であり、２相励磁方式による回転数を減少させ、１−２相励磁方式による回転数を増大させることで、目標推進量を実現するのに必要な時間を増大して、応答速度を減少させることが可能である。また、パルスレートを増大させることで、目標推進量を実現するのに必要な時間を増大して、応答速度を減少させることが可能であり、パルスレートを減少させることで、目標推進量を実現するのに必要な時間を減少して、応答速度を増大させることが可能である。

次に、本実施形態の内視鏡システムの使用方法について説明する。

内視鏡１２の挿入部１４を体腔内に挿入して、体腔内の観察を行う。必要に応じて、操作部３０のトラックボール３２を回転操作して、湾曲部１８を上下左右方向に湾曲動作させる。ここで、トラックボール３２は無限の操作範囲を持ち、トラックボール３２の操作位置から湾曲部１８の湾曲量を把握することは困難であるが、湾曲部１８の湾曲量が増大、減少していくのに伴って、トラックボール３２への制動力が増大、減少し、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力が増大、減少していくので、抵抗力に基づいて湾曲量を把握することが可能である。また、湾曲部１８の湾曲量が増大から減少へ、減少から増大へと切り替わった場合には、湾曲量に対する制動力の制動特性が互いに異なる増大時制動特性と減少時制動特性との間で切り替わり、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力が不連続に減少、増大されるため、抵抗力の変化に基づいて湾曲量の増大から減少、減少から増大への切り替わりを把握することが可能である。

操作者の好みに応じて、又は、湾曲部１８が患部近傍にあるか否か等の状況に応じて、湾曲部１８を迅速あるいは繊細に湾曲動作させたい場合が生じる。このような場合には、変換比調節スイッチ６６を操作して、トラックボール３２への操作量に対する湾曲部１８の湾曲量の変換比を増減させて、湾曲部１８を迅速あるいは繊細に湾曲動作できるようにする。この際、変換比の増減に伴って、抵抗力を生成するための制動部の応答速度が増減されるため、湾曲量の変化に対する抵抗力の変化の応答が遅すぎたり、必要以上に早くなったりすることが防止される。

従って、本実施形態の内視鏡システムは次の効果を奏する。

本実施形態の内視鏡システムでは、湾曲部１８の湾曲量の増減を判別し、判別結果に応じて、トラックボール３２に制動力を付与してトラックボール３２への回転操作に対する抵抗力を生成する制動部を制御しているため、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力の変化から湾曲量の増減方向を把握することが可能となっている。特に、湾曲量の増大と減少との間の切り替えに応じて、湾曲量に対する制動力の制動特性が互いに異なる増大時制動特性と減少時制動特性との間で切り替えられ、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力が不連続に変化されることになるため、湾曲量の増大と減少とが切り替えられたことを容易に把握することが可能となっている。また、湾曲量の可変範囲の全体にわたって、湾曲量に応じて制動力が変化され、トラックボール３２への回転操作に対する抵抗力が変化されるため、トラックボール３２への操作に対する抵抗力から湾曲量を把握することが可能となっている。

さらに、トラックボール３２への回転操作量に対する湾曲部１８の湾曲量の変換比を操作者の所望の変換比に調節することができ、変換比の調節に対応して、湾曲量に応じて抵抗力を生成する制動部の応答速度が調節されるため、内視鏡システムの操作性が向上されている。

加えて、制動部では、リンク機構によってリニアアクチュエータ４２の推進力が増大されるため、比較的小出力で小型のリニアアクチュエータ４２を用いることができ、制動部全体の小型化が可能となっている。

さらにまた、トラックボール３２にディンプル加工が施されているため、滑りやすい手袋をつけてトラックボール３２を回転操作し、さらに、トラックボール３２への操作に対する抵抗力が比較的大きくなる場合であっても、滑りを生じることなくトラックボール３２を確実に操作することが可能となっている。

本発明の一実施形態の内視鏡システムを示す斜視図。本発明の一実施形態の操作部を示す斜視図。本発明の一実施形態のトラックボールを示す正面図。本発明の一実施形態の制動部を示す側面図。本発明の一実施形態の制動部を図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿って切断して示す断面図。本発明の一実施形態の制動部を図４ＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線に沿って切断して示す断面図。本発明の一実施形態の制動部を示す正面図。本発明の一実施形態の内視鏡システムを示すブロック図。本発明の一実施形態の推進量特性を示すグラフ。本発明の一実施形態の駆動モータを示す回路図。本発明の一実施形態の駆動モータの１相励磁方式の駆動パルスを示すタイミングチャート。本発明の一実施形態の駆動モータの２相励磁方式の駆動パルスを示すタイミングチャート。本発明の一実施形態の駆動モータの１−２相励磁方式の駆動パルスを示すタイミングチャート。

符号の説明

１８…湾曲部、３２…入力部（トラックボール）、４２，５７…制動部（４２…リニアアクチュエータ、５７…制動部材）、５０，５２，５４…リンク機構（５０…第１の連結部材、５２…リンク、５４…第２の連結部材）、６４ａ，６４ｂ，６８ａ，６８ｂ…牽引指令生成部（６４ａ，６４ｂ…操作量検出部（６４ａ…ＵＤセンサ、６４ｂ…ＬＲセンサ）、６８ａ，６８ｂ…牽引量設定部（６８ａ…ＵＤカウンタ、６８ｂ…ＬＲカウンタ））、６６…変換比調節部（変換比調節スイッチ）、６９ａ，６９ｂ，７０ａ，７０ｂ…牽引部（６９ａ…ＵＤ駆動モータ、６９ｂ…ＬＲ駆動モータ、７０ａ…ＵＤスプロケット、７０ｂ…ＬＲスプロケット）、７１ａ，７１ｂ…牽引部材（７１ａ…ＵＤアングルワイヤ、７１ｂ…ＬＲアングルワイヤ）、７２ａ，７２ｂ，７４…牽引量検出部（７２ａ…ＵＤポテンショメータ、７２ｂ…ＬＲポテンショメータ、７４…牽引量算出部）、７６，８４…制動制御部（７６…制動力算出部（推進量算出部）、８４…駆動パルス生成部）、７８，８０，８２…牽引量増減判別部（７８…遅延素子、８０…演算素子、８２…符号判定素子）、８４，８６，８８…応答速度調節部（８４…駆動パルス生成部、８６…励磁方式選択部、８８…パルスレート選択部）。

Claims

操作可能な入力部と、
前記入力部に制動力を付与して前記入力部への操作に対する抵抗力を生成する制動部と、
牽引部材を牽引する牽引部と、
前記入力部への操作に応じて前記牽引部により前記牽引部材が牽引されるように前記牽引部に対する制御指令信号を生成する牽引指令生成部と、
前記牽引部材の牽引量を検出する牽引量検出部と、
前記牽引量検出部によって検出された牽引量の増減を判別する牽引量増減判別部と、
前記牽引量増減判別部によって判別された判別結果に応じて前記制動部を制御する制動制御部と、
を具備することを特徴とする牽引装置。
前記制動制御部は、制動力算出部を有し、
前記制動力算出部は、牽引量に対する制動力の特性を示す制動特性に基づいて、前記牽引量検出部によって検出された牽引量に応じて、前記制動部により前記入力部へと付与される制動力の目標値を算出し、前記牽引量増減判別部によって牽引量が増大していると判別されている場合と減少していると判別されている場合とで制動特性を互いに異なる増大時制動特性と減少時制動特性との間で切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の牽引装置。
前記制動特性は、牽引量の可変範囲の全体にわたって、牽引量に応じて制動力を変化させるものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の牽引装置。
前記牽引指令生成部は、
前記操作部への操作量を検出する操作量検出部と、
前記操作量検出部によって検出された操作量を所定の変換比で変換して前記牽引部による前記牽引部材の牽引量の目標値を設定する牽引量設定部と、
前記変換比を調節するための変換比調節部と、
を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の牽引装置。
前記制動制御部は、前記変換比に応じて前記制動部の応答速度を調節するための応答速度調節部を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の牽引装置。
前記制動部は、
前記制動制御部によって制御され、推進力を生成するリニアアクチュエータと、
前記入力部に制動力を付与する制動部材と、
前記リニアアクチュエータの推進力を増大して前記制動部材に伝達するリンク機構と、
を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の牽引装置。
前記入力部は、トラックボールを有し、
前記トラックボールは、前記トラックボールの外表面に形成されている摩擦増大部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の牽引装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の牽引装置と、
前記牽引部材と、
前記牽引部による前記牽引部材の牽引に応じて前記牽引部材によって湾曲動作される湾曲部と、
を具備することを特徴とする内視鏡システム。