JP5628261B2 - 医療用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療器具に取り付けられ、医療器具の先端側を移動させるための医療用駆動装置に関するものである。

医療分野では、検体内の観察に内視鏡が広く用いられている。この内視鏡は、操作部と、検体内に挿入される挿入部とを備える。挿入部の先端部には、ＣＣＤ等の撮像素子が収納されており、この撮像素子により撮像された画像がモニタに表示される。

内視鏡の挿入操作が困難なところから、モータにより駆動される先端被駆動部を有し、この先端被駆動部を内視鏡の先端側に取り付け、先端被駆動部を移動することによって、内視鏡の挿入（推進）を補助する内視鏡用駆動装置が提案されている。例えば、特許文献１では、先端被駆動部として、袋状の回転体（トロイド）を用い、モータ駆動される駆動ホイールと、従動ローラとで回転体を挟み付け循環移動させる内視鏡推進補助装置が記載されている。回転体は、検体例えば人体の大腸等の消化管の内壁に接触した状態で回転し、内視鏡先端側が消化管内で前進する。

また、特許文献２には、金属板部材を螺旋状に巻回した可撓性を有する回転筒体を、口金を介して内視鏡の挿入部に回転自在に取り付け、この回転体を回転して挿入部を前進する回転自走式内視鏡システムが記載されている。回転筒体は、消化管の内壁に接触させた状態で回転するから、内視鏡の挿入部に挿入方向への推進力を与える。これにより、例えば大腸のように大きく曲がった消化管であっても、内視鏡の挿入を容易に行うことが可能となる。

特許文献２では、回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けた場合等、回転筒体と消化管の内壁との摩擦が増加すると、モータの負荷が大きくなり、その回転速度が低下して回転筒体の推進力も低下する。この場合には、回転筒体による推進を行うことができなくなることがある。そこで、モータの回転速度が低下した場合には、その回転速度の低下分だけモータの回転速度を上げるように、モータに供給する電流を高くしている。この場合、モータのトルクが上昇する。このモータのトルクは、モータドライバにより検出され、この検出したトルク値と、予め設定されたリミットトルク値とを比較し、検出トルク値がリミットトルク値よりも大きい場合には、モータへの電流供給を停止してモータの駆動を停止するとともに、ブザーや警告灯により警告を発することで、過トルクによるモータの故障を抑制している。さらに、リミットトルク値を可変にすることで、頻繁にモータが停止するのを防止している。

また、特許文献２では、回転筒体は、内視鏡の可撓管の変形に沿って変形する可撓性を有し、その長さは内視鏡の挿入部と同程度の長さの長い筒で構成されている。このため、回転筒体は、自身の捩れにより先端部の回転速度が基端部の回転速度よりも低くなることがある。この場合も、モータの回転速度が上げられ、モータのトルクも上昇する。

ＷＯ２００９／１１４１３７Ａ２ 特開２００８−０９３０２９号公報

回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けた場合には、トルクリミットをかけることが必要である。しかし、特許文献２では、回転筒体を消化管の内壁に強く押し付けたことによりモータのトルクが上昇した場合と、回転筒体の捩れによりモータのトルクが上昇した場合や、可撓管が曲がるなどして先端部へトルクを伝達する際の摩擦損失が上昇した場合とで、同じようなモータのトルク上昇が検出されるため、両者いずれによるものなのかを判別することができない。また、螺旋状の回転筒体は、それ自体の摩擦の他に、体液内で回転するため、この体液による摩擦によりトルクが増大する。この摩擦による増大と、押し付けによるトルク増大との区別がつかない。そのため、トルクを制限する必要がないにも関わらず、トルクリミットがかかってしまうという問題があった。

本発明は、先端被駆動部が強く押し付けられたことを検知することができる医療用駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の医療用駆動装置は、モータの駆動によって先端被駆動部を移動させる駆動部を有する医療用駆動装置において、先端被駆動部に形成されており、移動時に負荷を変動する負荷発生部と、負荷発生部による負荷変動の発生タイミングを検出して、先端被駆動部の移動速度を求める移動速度算出部と、を備えることを特徴とする。

また、移動速度に応じて先端被駆動部の押付力を検出する押付力検出部を備えることが好ましい。

また、（１）駆動部は、内視鏡の先端部に装着される装着筒と、装着筒に回転自在に支持された駆動筒と、装着筒の外周に配置された支持筒と、駆動筒によって回転される駆動ホイールと、支持筒に取り付けられた従動ローラと、を備え、（２）先端被駆動部は、支持筒の内周面と外周面を覆っており、駆動ホイールと従動ローラとの間で挟持されて、支持筒の軸方向に循環移動する回転体であることが好ましい。

さらに、回転体は、シート形態の回転体で支持筒を取り囲んでから、その両端部を重ねて接合することで袋状に形成されており、この両端部の重ね合せたつなぎ目が負荷発生部として利用されることが好ましい。

さらに、負荷発生部は、回転体に形成した段差であることが好ましい。

また、段差は、回転体の移動方向に沿って、所定間隔で回転体の全周に形成されていることが好ましい。

さらに、押付力が所定値を越えたときは、先端被駆動部の走行負荷を低下させる走行負荷低下部を備えることが好ましい。

また、走行負荷低下部は、モータの回転速度を低下させることを好ましい。

さらに、押付力の大きさが、所定値を越えたことを表示する表示部を備えることが好ましい。

また、表示部は、警告音を発生するアラームであることが好ましい。

さらに、表示部は、押付力の大きさに応じた間隔で音を発生するアラームであることが好ましい。

また、表示部は、内視鏡画像を表示するモニタであることを好ましい。

本発明によれば、先端被駆動部の移動速度を測定することで、先端被駆動部の押付力を簡単に検出することができる。また、先端被押圧部に負荷発生部を形成し、この負荷発生部による負荷変動の発生タイミングに基づいて、先端被駆動部の移動速度を測定するから、簡単な構成で移動速度を求めることができる。

内視鏡システムの概略図である。 内視鏡の先端部と推進補助ユニットとを示す斜視図である。 推進補助ユニットの分解斜視図である。 推進補助ユニットを示す断面図である。 駆動ギアと駆動筒と駆動ホイールと軸受リングとを示す斜視図である。 推進補助ユニットの斜視図である。 接着後の回転体と駆動ホイールとを示す斜視図である。 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。 モータの負荷変動を示すグラフである。 押付力と回転体移動速度との関係を示すグラフである。 突起を設けた回転体と駆動ホイールとを示す断面図である。 突起を移動方向において所定間隔を保って２個形成した回転体体と駆動ホイールとを示す断面図である。 突起を移動方向に沿って所定間隔で全周に形成した回転体と駆動ホイールとを示す断面図である。 第２実施形態の推進補助ユニットを示す側面図である。 第２実施形態の推進補助ユニットを示す断面図である。 第２実施形態の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。

［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、医療用の内視鏡２は、体腔内例えば大腸等の消化管内に挿入される挿入部３と、内視鏡２の把持及び挿入部３の操作に用いられる操作部４と、ユニバーサルコード５とを備えている。内視鏡２は、ユニバーサルコード５により光源装置６とプロセッサ装置７とに接続されている。

挿入部３は、固体撮像素子例えばＣＣＤイメージセンサが内蔵された硬質な先端部３ａと、先端部３ａの後側に連設された上下及び左右方向に湾曲自在な湾曲部３ｂと、湾曲部３ｂと操作部４との間に位置する可撓管部３ｃとを有する。

挿入部３の先端部３ａには、撮像窓８、照明窓９ａ，９ｂ、鉗子の先端が突出する鉗子出口１０が設けられている。この鉗子出口１０は、操作部４に設けられた鉗子入口１１に連通している。この鉗子入口１１には、鉗子、注射針、高周波メス等が先端に配された各種処置具が挿入される。また、先端部３ａには、撮像窓８に向けて空気や洗浄水を噴射する噴射ノズル１２が設けられている。

照明窓９ａ，９ｂは、撮像窓８の両側に配されている。照明窓９ａ，９ｂは、光源装置６から供給された照明光を、消化管の観察部位に向けて照射する。この観察部位からの照明光の反射光は、撮像窓８を通って、その背後に配置したＣＣＤイメージセンサに入射する。ＣＣＤイメージセンサによる撮像信号は、プロセッサ装置７に送られ、画像処理されてからモニタ１９に表示される。

操作部４は、湾曲部３ｂを上下及び左右方向に湾曲させるアングルノブ１４と、送気・送水や吸引等の際に操作される操作ボタン１５とが設けられている。また、操作部４には、ユニバーサルコード５が接続されている。このユニバーサルコード５には、周知のように、送気・送水チューブと、信号用ケーブルと、ライトガイドとが収納されている。送気・送水チューブは、送気装置及び送水タンク１６に接続されている。信号用ケーブルは、プロセッサ装置７とＣＣＤを含む撮像部とを接続し、制御信号と撮像信号とを伝達する。ライトガイドは、光源装置６に接続され、光源装置６からの照明光を先端部３ａの照明窓９ａ，９ｂに伝達する。

消化管内で挿入部３を推進（前進または後進）させる内視鏡推進補助装置２０は、推進補助ユニット２１と、コントローラ２２とを備えている。推進補助ユニット２１は、挿入部３の先端部３ａに着脱可能に取り付けられている。推進補助ユニット２１は、マスターモータ２５及びスレーブモータ２６（図８参照）によって駆動される。各モータ２５，２６は、推進補助ユニット２１を推進させるための回転トルクを伝達するマスターワイヤ２７及びスレーブワイヤ２８（図８参照）に連結されている。各ワイヤ２７，２８は、並列二連となった柔軟なシース２９に挿通されている。

シース２９はサージカルテープ３１により内視鏡２の挿入部３に固定されている。これにより、推進補助ユニット２１を装着した内視鏡２を体腔内に挿入している間に、シース２９が挿入部３と一体となり、体腔内で不用意な挙動をすることはない。

コントローラ２２は、プロセッサ装置７に接続されている。各ワイヤ２７，２８の後端は二股のプラグ３３に取り付けられている。このプラグ３３を介して、各ワイヤ２７，２８はコントローラ２２のコネクタ３４に連結される。

コントローラ２２は、操作パネル（図示せず）に接続されている。操作パネルは、推進補助ユニット２１の前進・後進・停止の指示を入力するための駆動制御ボタン等が設けられ、オペレータ（ドクター）によって操作される。

コントローラ２２には、フットスイッチ３７が接続されている。コントローラ２２は、フットスイッチ３７の操作により、内部に設けられたスイッチ（図示せず）がオン・オフされ、内部回路が接続状態と非接続状態とに切り換わる。フットスイッチ３７を操作しているときには、内部回路が接続状態となり、操作していないときには、内部回路が非接続状態となる。

図２に示すように、内視鏡推進補助装置２０の推進補助ユニット２１は、消化管の内壁に接触して、内視鏡２の挿入部３に前進力又は後退力を生じさせる回転体を備えている。この実施形態では、回転体４１は、トロイドと呼ばれている袋状もしくはドーナツ形をしており、軸線に沿って循環移動をする。なお、回転体４１には、柔軟性及び伸縮性を有する材料、例えばポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ウレタンやポリウレタンなどの生体適合プラスチックが用いられている。また、図３及び図６では、構造を分かりやすくするために回転体４１を筒状に展開して表しているが、回転体４１はその最終的な組み込み形態では、トロイド状の袋体（図２参照）となる。

図３〜図６に示すように、推進補助ユニット２１は、筒状に展開した回転体４１の内側の構造体となるインナーユニット４４と、回転体４１の外側の構造体となるアウターユニット４５とを備えている。インナーユニット４４は、内視鏡２の挿入部３に取り付けられるほぼ三角形をした装着筒４６と、装着筒４６の後端側に圧入により係止される略三角筒状のキャップ４７と、装着筒４６の先端側、キャップ４７の後端側にそれぞれ固定されるフロントワイパー４８，リアワイパー４９とを有している。また、インナーユニット４４は、装着筒４６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５１と、装着筒４６の内周に回転自在に支持された円筒状の駆動筒５２とを有している。

キャップ４７の後端側に形成された凹部内には、シース２９の先端が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２９の先端から突出した各ワイヤ２７，２８の先端部は、キャップ４７に形成された貫通孔を通ってキャップ４７の前方に突出し、マスターワイヤ２７にはマスター駆動ギア５５が、スレーブワイヤ２８にはスレーブ駆動ギア５６がそれぞれ固着される。各駆動ギア５５，５６は、各々の先端から回転中心となる軸が突出し、これらの軸が装着筒４６に設けられた孔に挿通されることによって回転自在に支持される。

駆動筒５２は、その両端が前軸受リング６１及び後軸受リング６２を介して装着筒４６の内周側に回転自在に支持されている。各軸受リング６１，６２には、ベアリングボール６３が円環状に並べられている。駆動筒５２は、装着筒４６の後端に固定されたキャップ４７により抜け止めされる。駆動筒５２の外周面にはウォームギア５２ａと平歯ギア５２ｂとが設けられている。この平歯ギア５２ｂは、駆動筒５２の後端部に形成され、マスター駆動ギア５５に噛合している。

スレーブワイヤ２８に連結されたスレーブ駆動ギア５６は、マスター駆動ギア５５に噛み合い、平歯ギア５２ｂには噛合しない。各ワイヤ２７，２８は、逆向きに回転され、スレーブ駆動ギア５６は、マスター駆動ギア５５とは逆向きに回転される。

装着筒４６は、内面では円形で、外面では正三角形の各角を湾曲させて丸めたほぼ三角形をしており、３つの平坦部には、開口４６ａが形成されている。各開口４６ａには、駆動ホイール６６がそれぞれ２個ずつ回転可能に取り付けられている。ウォームギア５２ａには、一対の駆動ホイール６６が装着筒４６の開口４６ａを通して噛み合わされる。駆動筒５２が回転すると一対の駆動ホイール６６はそれぞれの軸６６ａを中心に回転する。

フロントワイパー４８及びリアワイパー４９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回転体４１が循環移動するときに内周側の面に摺接する。

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、この凹凸係合部には、内視鏡２を装着するときに用いられる専用の治具が係合される。

回転体４１の外側の構造体となるアウターユニット４５は、フロントバンパー７１と、シールドカバー７２と、円筒状の支持筒７３と、リアバンパー７４とを有する。フロントバンパー７１及びリアバンパー７４は、回転体４１が押圧されたときの受けとなる。シールドカバー７２は、支持筒７３を緊密に覆う。

支持筒７３は、先端にフロントバンパー７１が、後端にリアバンパー７４がそれぞれ固定されている。支持筒７３には、その中心軸に関して１２０度の回転対称となる３個所に開口７３ａが形成されている。各開口７３ａには、回転体４１を駆動ホイール６６に向けて押圧するローラユニット７６が取り付けられている。ローラユニット７６は、２枚の支持プレート７７と、これら２枚の支持プレート７７の間に回転可能に取り付けられた３個の従動ローラ７８ａ，７８ｂ，７８ｃとを有している。各駆動ホイール６６は、従動ローラ７８ａと従動ローラ７８ｂとの間と、従動ローラ７８ｂと従動ローラ７８ｃとの間に配置されている。

回転体４１は、駆動ホイール６６と各従動ローラ７８ａ〜７８ｃとの間に挟持されている。各駆動ホイール６６は、支持筒７３の径方向において、各従動ローラ７８ａ〜７８ｃとオーバーラップしており、各従動ローラ７８ａ〜７８ｃと各駆動ホイール６６との間では、回転体４１は波状に湾曲されている。

回転体４１を装着筒４６に取り付けるには、図６に示すように、筒状に加工した樹脂シートを支持筒７３の内部に挿入する。次に、筒状シートの先端と後端とを外側に折り返してから、先端と後端とを内周面が外周面となるように反転させ、図７に示すように、前端と後端とを重ねた状態で接熱溶着等により接着する。これにより、回転体４１は、ドーナツを穴に沿って伸ばした袋状に形成される。符号４１ａは、回転体４１の前端と後端とを重ねて接着したつなぎ目である。

図８において、コントローラ２２内には、マスターモータ２５とスレーブモータ２６が設けられている。これらのモータ２５、２６は、例えばＤＣモータが用いられ、ドライバ８１、８２でそれぞれ駆動される。また、各モータ２５、２６の回転速度は、マスタータコジェネレータ（ＭＴＧ）８３、スレーブタコジェネレータ（ＳＴＧ）８４で検出され、得られた回転速度は実測値として、モータ制御回路８５に送られる。このモータ制御回路８５は、通常の制御では、回転速度の実測値が目標値に維持されるように、ドライバ８１、８２を介してマスターモータ２５とスレーブモータ２６の回転速度を制御する。

回転体４１のつなぎ目４１ａが、駆動ホイール６６と従動ローラ７８ａ〜７８ｃを通過する間は、搬送負荷が大きくなる。この実施形態では、駆動ホイールが２個であり、従動ローラが３個であるため、図９に示すように、つなぎ目４１ａの通過によって、４回の負荷変動が生じる。この負荷変動が発生すると、マスターモータ２５の電圧又は電流が変化する。負荷変動検出部８６は、モータ電流又はモータ電圧の変動から負荷変動の発生を検出する。

移動速度算出部８７は、連続して４個の負荷変動があったときに、つなぎ目４１ａが通過したと判断する。そして、次につなぎ目４１ａが通過するまでの時間（１周期の時間）を調べる。回転体４１の長さは既知であるから、この長さを通過時間で割ることにより、回転体４１の移動速度が算出される。

大腸では、例えば下行結腸と横行結腸との境界部分ではほぼ９０度に曲がっているので、回転体４１の前端部が横行結腸の内壁に押し当てられる。この状態では、回転体４１の移動負荷が大きくなるため、移動速度が低下する。移動速度と押付力との関係は、図１０に示されている。なお、モータ電流が大きいと、モータの回転速度が早い。Ｇ１は、正常時のモータ電流を供給しているときの特性線であり、Ｇ２は移動負荷を低下させるためにモータの回転速度を下げた場合の特性線である。

押付力検出部８８は、図１０に示す特性線をルックアップテーブルとして持っており、このルックアップテーブルを参照して、移動速度を押付力に変換する。得られた押付力は、ＣＰＵ８９に送られる。このＣＰＵ８９は、押付力が所定のリミット値ＬＭを越えたかどうかを判定している。押付力が所定のリミット値ＬＭを越えているときは、その旨をプロセッサ装置７に送り、モニタ１９に警告文を表示する。

コントローラ２２には、アラーム９１が設けられており、押付力が所定のリミット値ＬＭを越えているときは警告音を発生する。なお、アラーム９１は、押付力の大きさに応じて、警告音の発生間隔が短くなるようにして、オペレータの注意を喚起してもよい。

モータ制御回路８５は、移動負荷低下部８５ａを備え、押付力が所定のリミット値ＬＭを越えているときに、モータ電流を小さくする。これにより、モータ２５、２６の駆動力が小さくなり、回転体４１の回転速度を遅くして、体壁への影響を抑制する。この状態では、図１０の特性線Ｇ２を用いて、押付力が求められる。

次に、上記実施例の作用について説明する。推進補助ユニット２１は、内視鏡２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は装着筒４６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、装着筒４６の中空部に挿入されている内視鏡の挿入部３がＣリング５１で締め付けられ、推進補助ユニット２１は挿入部３の外周面に緊密に固定される。

推進補助ユニット２１の後端から引き出されたシース２９を内視鏡２の挿入部３の表面に沿わせるように引き延ばす。シース２９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３１を利用してシース２９を内視鏡２の挿入部３に固定する。そして、シース２９後端のプラグ３３をコネクタ３４に挿入してコントローラ２２に接続し、コントローラ２２の電源をオンする。

コントローラ２２は、電源がオンされたときにコネクタ３４にプラグ３３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３４に組み込まれたセンサーがプラグ３３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２１の機種情報を読み取る。そしてコントローラ２２は、読み取った機種情報に応じてワイヤ回転速度値を自動設定する。

推進補助ユニット２１が固定された内視鏡２の挿入部３を患者の消化管、例えば大腸内に挿入する。そして、コントローラ２２に接続されたフットスイッチ３７を操作すると、マスターモータ２５の回転速度が、推進補助ユニット２１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、ＣＰＵ８９からモータ制御回路８５に指示される。モータ制御回路８５は、ＣＰＵ８９からの指示に基づいて、各モータ２５，２６を２０００ｒｐｍで回転させるために、それに応じた電流を、ドライバ８１、８２を介して各モータ２５，２６に供給する。

モータ制御回路８５には、ＭＴＧ８３及びＳＴＧ８４で検出されたマスターモータ２５及びスレーブモータ２６の回転速度情報が入力される。モータ制御回路８５は、検出回転速度に基づいて、各モータ２５，２６が設定された回転速度で回転するように、各モータ２５，２６に供給する電流をフィードバック制御する。

モータ制御回路８５からの電流供給により各モータ２５，２６が駆動され、各ワイヤ２７，２８が回転される。この各ワイヤ２７，２８の回転に伴う各駆動ギア５５，５６の回転により、マスター駆動ギア５５に噛み合っている平歯ギア５２ｂを介して駆動筒５２が回転される。スレーブ駆動ギア５６はマスター駆動ギア５５とは逆方向に回転され、その回転はマスター駆動ギア５５に伝達される。

駆動筒５２の回転とともにウォームギア５２ａが回転すると、各駆動ホイール６６がそれぞれ同じ方向に回転する。駆動ホイール６６の歯面と、ローラユニット７６の各従動ローラ７８ａ〜７８ｃとの間には回転体４１が強く挟持されている。これにより、駆動ホイール６６の回転とともに従動ローラ７８ａ〜７８ｃが従動して両者で挟持された回転体４１は駆動筒５２の軸方向に移動する。例えば図４において駆動ホイール６６が時計方向に回転すると従動ローラ７８ａ〜７８ｃは反時計方向に回転し、これらに挟持されている回転体４１は、内周側（アウターユニット４５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、回転体４１の外周側（アウターユニット４５の外側）では回転体４１は先端側から後端側へと送られる。すなわち、矢線Ｙで示すように、トロイド状の回転体４１は、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。

内視鏡２が推進補助ユニット２１とともに大腸に挿入され、回転体４１の外周側の面が腸壁に接触した状態になっていると、回転体４１が上記循環移動を行っている間は、内視鏡の挿入部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。

回転体４１が移動する間には、回転体４１の外周側に付着した異物などはアウターユニット４５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４９の後端側に延びたスリーブ部の先端が回転体４１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、回転体４１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、回転体４１が逆方向に循環移動するときには、フロントワイパー４８のスリーブ部の先端が同等の作用を果たすことになる。

光源装置６からの光は、ユニバーサルコード５、ライトガイド、照明窓９ａ，９ｂを通って、大腸内に照射される。挿入部３に内蔵されたＣＣＤイメージセンサは、大腸内を撮影して撮像信号を出力する。この撮像信号は、信号用ケーブル、ユニバーサルコード５を介してプロセッサ装置７に入力され、モニタ１９に表示される。オペレータは、モニタ１９を通じて大腸内を観察する。

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２の鉗子入口１１に挿入して鉗子出口１０から突出させ、患部を処置する。

回転体４１には、つなぎ目４１ａが形成されており、このつなぎ目４１ａが駆動ホイール６６と従動ローラ７８ａ〜７８ｃとの間を通過するときには、マスターモータ２５にかかる負荷が大きくなり、４個の負荷変動が発生する。この負荷変動の周期に基づいて、移動速度算出部８７は、回転体４１の移動速度を算出する。これにより、回転体４１の速度検出センサ等を設けることなく、回転体４１の移動速度を検出することができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。さらに、センサを設ける場合に比べて、滅菌処理も容易に行うことができる。

算出された移動速度は、押付力検出部８８に送られる。押付力検出部８８は、算出された移動速度に基づいて回転体４１の押付力を求める。押付力検出部８８は、図１０の特性線Ｇ１を用いて回転体４１の押付力を求める。例えば、押付力が０（ゼロ）Ｎの場合には、回転体４１の１周期は２．５秒で、押付力が５Ｎの場合には、回転体４１と駆動ホイール６６及び従動ローラ７８ａ〜７８ｃとの間ですべりが発生するため、回転体４１の速度は低下し、１周期は３秒となる。

ＣＰＵ８９は、押付力検出部８８で算出された押付力が、リミット値ＬＭを超えた場合に、モータ制御回路８５にモータ減速を指示する。これにより、モータ制御回路８５の移動負荷低下部８５ａは、各モータ２５，２６に供給する電流を低くする。モータ電流が低くなると、各モータ２５，２６の回転速度が低下し、回転体４１の移動速度も低下する。また、ＣＰＵ８９は、モータ速度を下げたことを、プロセッサ装置７を介してモニタ１９に表示する。モータ２５，２６の減速回転中は、図１０の特性線Ｇ２を用いて回転体４１の押付力が求められる。この図１０の特性線Ｇ２を用いて求めた押付力が、リミット値ＬＭを超えたときには、ＣＰＵ８９は、アラーム９１を駆動して警告音を発生する。これとともに、プロセッサ装置７を介してモニタ１９に警告文を表示する。なお、各モータ２５，２６を減速する前に、アラーム９１を一瞬鳴らしてもよい。

推進補助ユニット２１を挿入部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挿入部３の外周面から離れるから、推進補助ユニット２１は内視鏡２から簡単に取り外すことができるようになる。

上記実施形態では、回転体のつなぎ目により回転体の１周期を検出しているが、図１１に示すように、つなぎ目の段差よりも大きい突起１０１ａを回転体１０１に形成してもよい。なお、突起に代えて凹部を形成してもよい。

また、図１２に示すように、突起１１１ａを２個並べた回転体１１１を用いてもよい。この場合、つなぎ目や突起が１つのものに比べて、負荷変動の回数が多くなり、ノイズとの識別が確実となる。

さらに、図１３に示すように、突起１２１ａが全周に亘って所定ピッチで形成された回転体１２１を用いてもよい。突起１２１ａは、駆動ホイール６６に噛合するギア歯形状で形成することが好ましい。この場合、回転体１２１が１回転しなくても、例えば半周や１／４周等の短時間で移動速度を算出することができる。

［第２実施形態］
図１４〜図１６に第２実施形態の内視鏡推進補助装置２００を示す。なお、第１実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

内視鏡推進補助装置２００は、推進補助ユニット２０１と、コントローラ２０２とを備える。コントローラ２０２には、モータ２０５と、モータ２０５の回転速度を検出するＴＧ２０６とが設けられている。

推進補助ユニット２０１は、内視鏡２の可撓管部３ｃが固定される固定筒２１１と、この固定筒２１１の外側に回転可能に支持される螺旋状駆動筒２１２とを備える。また、推進補助ユニット２０１は、モータ２０５に一端が接続されたワイヤ２１４と、ワイヤ２１４の他端が接続された駆動ギア２１５と、駆動ギア２１５に噛合する筒状の入力側ギア２１６と、筒状の出力側ギア２１７と、入力側ギア２１６の回転力を出力側ギア２１７に伝達する例えばゴム製のクラッチ２１８と、出力側ギア２１７に噛合するアイドラギア２１９とを備える。アイドラギア２１９は、上下に２個配されている。螺旋状駆動筒２１２には、柔軟性及び伸縮性を有する材料が用いられている。

螺旋状駆動筒２１２は、外周面に螺旋状突起２１２ａが形成され、先端部の内周面にギア２１２ｂが形成されている。このギア２１２ｂには、アイドラギア２１９が噛合している。ギア２１２ｂの歯のうちの１つは他の歯よりも突出した突出部となっている。

固定筒２１１には、先端から内部に体液が侵入するのを防止する壁部２１１ａと、螺旋状駆動筒２１２を支持する支持部２１１ｂが形成されている。支持部２１１ｂは、２個形成されている。これら２個の支持部２１１ｂに形成された孔に、ワイヤ２１４が挿通される。ワイヤ２１４は、シース（図示せず）に挿通されている。なお、ワイヤ２１４、入力側ギア２１６、出力側ギア２１７を挿入部３の内部に配置し、挿入部３の一部に設けた開口部にアイドラギア２１９を配置する構成としてもよい。この場合は、螺旋状駆動筒２１２のみを内視鏡２に着脱する構成となる。

モータ制御回路８５からの指示によりモータ２０５が駆動されて、ワイヤ２１４が回転されると、駆動ギア２１５が回転される。この駆動ギア２１５の回転により、入力側ギア２１６、クラッチ２１８、出力側ギア２１７、アイドラギア２１９を介して螺旋状駆動筒２１２が回転される。

内視鏡２が螺旋状駆動筒２１２とともに大腸に挿入され、螺旋状駆動筒２１２の螺旋状突起２１２ａが腸壁に接触した状態になっていると、螺旋状駆動筒２１２が回転している間は、内視鏡の挿入部３を前進させる方向への推進力が得られる。

ギア２１２ｂに形成された突出部がアイドラギア２１９と噛合するときには、負荷が大きくなり、負荷変動が発生する。この負荷変動に基づいて、回転速度算出部２２１は、螺旋状駆動筒２１２の回転速度を算出する。押付力検出部８８は、算出された回転速度に基づいて螺旋状駆動筒２１２の押付力を求め、この求めた押付力に基づいて、ＣＰＵ８９は、第１実施形態と同様の制御を行う。

なお、上記実施形態では、押付力が規制値を越えたときに、移動負荷低下部によってモータ駆動力を低下させ、これとともにアラームで警告を発し、またモニタに警告表示をしているが、この１つだけ又は２つを実行してもよい。また、押付力が規制値を越えている状態の継続時間が所定時間以上となったときに、警告音の発生及び警告表示を行ってもよい。

また、上記実施形態では、ＣＰＵは、算出された押付力が設定値を超えた場合に、回転体の移動速度を低下させているが、モータの駆動を停止し、回転体の回転を停止してもよい。

さらに、回転体の移動速度を算出せずに、回転体の移動周期に基づいて、回転体の押付力を直接算出してもよく、さらには、回転体の移動周期または移動速度と、トルク信号の値との両方を用いて、回転体の押付力を算出してもよい。

また、上記第１実施形態では、支持筒を全周に亘って覆う回転体により内視鏡の推進を補助しているが、支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推進を補助してもよい。

また、本発明は、体内に挿入するものであれば内視鏡に限らず、その他の医療器具に利用できる。

２ 内視鏡
１０ コントローラ
１９ モニタ
２０，２００ 内視鏡推進補助装置
２１，２０１ 推進補助ユニット
２２，２０２ コントローラ
４１ 回転体
４１ａ つなぎ目
８５ モータ制御回路
８５ａ 移動負荷低下部８５ａ
８７ 移動速度算出部
８８ 押付力検出部
９１ アラーム

Claims (12)

1. モータの駆動によって先端被駆動部を移動させる駆動部を有する医療用駆動装置において、
   前記先端被駆動部に形成されており、移動時に負荷を変動する負荷発生部と、
   前記負荷発生部による負荷変動の発生タイミングを検出して、前記先端被駆動部の移動速度を求める移動速度算出部と、
   を備えることを特徴とする医療用駆動装置。
2. 前記移動速度に応じて前記先端被駆動部の押付力を検出する押付力検出部を備えることを特徴とする請求項１記載の医療用駆動装置。
3. （１）前記駆動部は、
   内視鏡の先端部に装着される装着筒と、
   前記装着筒に回転自在に支持された駆動筒と、
   前記装着筒の外周に配置された支持筒と、
   前記駆動筒によって回転される駆動ホイールと、
   前記支持筒に取り付けられた従動ローラと、
   を備え、
   （２）前記先端被駆動部は、前記支持筒の内周面と外周面を覆っており、前記駆動ホイールと前記従動ローラとの間で挟持されて、前記支持筒の軸方向に循環移動する回転体であることを特徴とする請求項２記載の医療用駆動装置。
4. 前記回転体は、シート形態の前記回転体で前記支持筒を取り囲んでから、その両端部を重ねて接合することで袋状に形成されており、この両端部の重ね合せたつなぎ目が前記負荷発生部として利用されることを特徴とする請求項３記載の医療用駆動装置。
5. 前記負荷発生部は、前記回転体に形成した段差であることを特徴とする請求項３記載の医療用駆動装置。
6. 前記段差は、前記回転体の移動方向に沿って、所定間隔で前記回転体の全周に形成されていることを特徴とする請求項５記載の医療用駆動装置。
7. 前記押付力が所定値を越えたときは、前記先端被駆動部の走行負荷を低下させる走行負荷低下部を備えることを特徴とする請求項２ないし６いずれか１つ記載の医療用駆動装置。
8. 前記走行負荷低下部は、前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする請求項７記載の医療用駆動装置。
9. 前記押付力の大きさが、所定値を越えたことを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項２ないし８いずれか１つ記載の医療用駆動装置。
10. 前記表示部は、警告音を発生するアラームであることを特徴とする請求項９記載の医療用駆動装置。
11. 前記表示部は、前記押付力の大きさに応じた間隔で音を発生するアラームであることを特徴とする請求項９記載の医療用駆動装置。
12. 前記表示部は、内視鏡画像を表示するモニタであることを特徴とする請求項９記載の医療用駆動装置。

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