JPWO2015198649A1 - 内視鏡の湾曲操作機構 - Google Patents

Abstract

湾曲操作部材の操作力量の低減化を簡単な機構で実現し装置の大型化を抑止しつつ操作性の向上に寄与し得る内視鏡の湾曲操作機構を提供することを目的とし、本発明の内視鏡の湾曲操作機構は、内視鏡１の湾曲部７を駆動するための湾曲ワイヤ３５が連結され回転操作される湾曲操作部材２２と一体に組み付けられる回転体３３と、回転体の回転を減速する減速歯車機構６４と、減速歯車機構における出力歯車６３に回転方向の付勢力を加える付勢機構６８とを備える。

Description

この発明は、挿入部の先端側に湾曲部を有し、手元側の操作部に設けられた湾曲操作部材によって湾曲部の湾曲操作を行う内視鏡の湾曲操作機構に関するものである。

近年、内視鏡は、医療分野および工業用分野において広く利用されている。この種の内視鏡には、細長な挿入部が軟性に形成され、その挿入部の先端側に湾曲部を設けたものがある。この湾曲部は、挿入部の基端側の操作部に設けられた湾曲操作部材を操作することによって所望の方向に湾曲動作させ得るように構成されている。このように湾曲部を湾曲させることによって、当該湾曲部よりも先端側に配置されている先端部の観察光学系の観察方向を変化させて広範囲の検査を行い得るように構成されている。

従来の内視鏡において、操作部に設けられる湾曲操作部材としては、軸回りに回転操作される湾曲ノブあるいは湾曲レバー等のほか、傾倒操作されるジョイスティック型レバー等がある。

また、この種の湾曲操作部材を備えた湾曲操作機構の構成としては、例えば挿入部の先端側に設けられ複数の節輪を連結して形成される湾曲部と、挿入部の基端側に設けられる操作部に配設された湾曲操作部材と、前記操作部内部に設けられ前記湾曲操作部材の回転操作に応じて一体に回転自在に設けられたスプロケット若しくはプーリー等の回転体と、前記湾曲部に一端が固定され他端が前記回転体に固定され前記挿入部内に挿通される複数のアングルワイヤとを具備し、前記湾曲操作部材を回転操作して前記回転体を回転させることによってアングルワイヤを牽引するようにしたものが一般に実用化されている。

このような一般的な構成の従来の内視鏡において、挿入部に設けられる湾曲部は、弾性力を有する湾曲ゴムによって被覆されている。このような内視鏡挿入部や湾曲部内には、例えば処置具チャンネルチューブ，送気チューブ，送水チューブ，複数の信号線を一纏めにした信号ケーブル，照明用ライトガイド等、複数の内視鏡内蔵物が挿通配置されている。

これら湾曲ゴムや内視鏡内蔵物は、湾曲部を湾曲させる際の弾性抵抗となる。つまり、湾曲部が湾曲される際には、前記湾曲ゴムや内視鏡内蔵物によって当該湾曲部を直線状態に戻そうとする弾性復元力が働く。これと同時に、湾曲時には内蔵物同士が接触する等によって摩擦力が発生する。

例えば、図６は、内視鏡において湾曲操作部材を操作する際の湾曲操作力量と、湾曲部の湾曲角度との関係を示す図である。図６において、符号Ｌ１で示す点線を、従来の内視鏡において湾曲ゴムや内視鏡内蔵物によって湾曲部を直線状態に戻そうとする上記弾性復元力（従）として表している。また、図６において、符号Ｌ２で示す点線を、従来の内視鏡において湾曲時に内蔵物同士が接触する等によって生じる上記摩擦力等の抵抗力（従）としている。そして、上記弾性復元力（従）Ｌ１と上記抵抗力（従）Ｌ２とを合わせた力量は、図６に示すように、湾曲部の湾曲角度が増すにつれて増加する傾向にある。

そのために、湾曲部を湾曲させる操作を行なう際には、使用者（ユーザ）は、湾曲操作部材を上記抵抗力に抗する力量で操作する必要がある。したがって、湾曲部の湾曲角度が大きくなるにしたがって上記抵抗力は増加するので、これに抗して湾曲させるためには、湾曲操作部材を操作するための湾曲操作力量も増大させる必要がある。このことは、使用者（ユーザ）に対し、湾曲操作を行なう手指等にかかる負担が増大してしまうという問題点として指摘され得る。

そこで、内視鏡の湾曲操作機構において、アングルワイヤの牽引手段の操作力を低減し得る構成を備えたものが、例えば日本国特許公開２０１２−８１０１２号公報等によって、種々提案されている。

ところが、上記日本国特許公開２０１２−８１０１２号公報等によって開示されている手段は、アングルワイヤの牽引手段の操作力を低減すると共に、ワイヤ牽引手段に硬度状態を保持する機能を持たせて構成されている。したがって、湾曲操作のための駆動力の伝達を複数の歯車を介して行うようにしているので、駆動力伝達経路が長くなってしまい、装置を大型化してしまうという問題点がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、湾曲操作部材の操作力量の低減化を簡単な機構で実現し、装置の大型化を抑止しながら、操作性の向上に寄与し得る内視鏡の湾曲操作機構を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡の湾曲操作機構は、内視鏡の湾曲部を駆動するための湾曲ワイヤが連結され、回転操作される湾曲操作部材と一体に組み付けられる回転体と、前記回転体の回転を減速する減速歯車機構と、前記減速歯車機構における出力歯車に回転方向の付勢力を加える付勢機構とを備えた。

本発明によれば、湾曲操作部材の操作力量の低減化を簡単な機構で実現し、装置の大型化を抑止しながら、操作性の向上に寄与し得る内視鏡の湾曲操作機構を提供することができる。

本発明の一実施形態の湾曲操作機構を適用した内視鏡の全体的な構成を示す概略構成図 図１の内視鏡における操作部の内部構成の一部を示す要部拡大断面図 図１の内視鏡の湾曲操作機構に適用される湾曲操作補助機構ユニットの基本構成図（湾曲操作部材が中立状態の場合） 図３の状態の湾曲操作補助機構ユニットにおいて、湾曲操作部材の湾曲操作がなされて最大湾曲状態とされた場合の湾曲操作補助機構ユニットを示す図 図３の状態の湾曲操作補助機構ユニットにおいて、湾曲操作部材の湾曲操作がなされて湾曲操作途中の湾曲操作補助機構ユニットを示す図 従来の内視鏡において湾曲操作部材を操作する際の湾曲操作力量と、湾曲部の湾曲角度との関係を示す図である。

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これらの図面に記載された構成要素の数量，構成要素の形状，構成要素の大きさの比率及び各構成要素の相対的な位置関係は、図示の形態のみに限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態の湾曲操作機構を具備する内視鏡の全体構成と、この内視鏡の湾曲操作機構の概略構成について以下に簡単に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の湾曲操作機構を適用した内視鏡の全体的な構成を示す概略構成図である。図２は、図１の内視鏡における操作部の内部構成の一部を示す要部拡大断面図である。

本実施形態の湾曲操作機構３０を具備する内視鏡１は、体腔内に挿入される細長い挿入部２と、この挿入部２の基端側に連設される操作部３と、この操作部３の一側面に基端部が連結されたユニバーサルコード４と、このユニバーサルコード４の先端部に配設されたコネクタ５と、湾曲操作機構３０及びこれに含まれる湾曲角度調整機構５０（図１には不図示。図２参照）等によって主に構成されている。なお、本内視鏡１はコネクタ５を介して不図示の光源装置，ビデオプロセッサ等の制御装置と接続されて、内視鏡システムとして稼動するように構成される。

挿入部２は、先端から順に硬質の先端構成部６，湾曲部７，可撓性を有する細長形状の可撓管部８を連結して構成したものである。湾曲部７は、上下方向および左右方向の４方向のそれぞれに湾曲操作機構３０（図２参照）によって湾曲操作し得るように構成され、これらの４方向の湾曲操作を組み合わせることによって任意の方向に湾曲操作が可能となる。

先端構成部６の先端面には対物レンズ，照明レンズ，洗滌ノズル，処置具チャンネル開口等が配設されている（不図示）。また、先端構成部６の内部には、撮像素子や電気基板等の電気部品等や撮像素子から延出される映像ケーブル等のほか、上記洗滌ノズルに連結される送気管路，送水管路等、照明レンズへと照明光を供給するライトガイドファイバー等等が配設されている（不図示）。そして、映像ケーブル，ライトガイドファイバーは、挿入部２，操作部３及びユニバーサルコード４内を挿通してコネクタ５まで連設されている。また、送気管路，送水管路は、挿入部２を挿通し操作部３に設けられた送気送水シリンダ及びユニバーサルコード４を経てコネクタ５にまで連設されている。なお、上記先端構成部６の外面及び内部構成については、従来の一般的な形態の内視鏡と同様のものを備えているものとして、その詳細な説明及び図示は省略する。

操作部３は、外装筐体１４，把持部筐体１５等の筐体部材によって水密的に形成されている。把持部筐体１５の一端部からは挿入部２の基端部が連設されているが、その連結部分には挿入部２の可撓管部８が急激に屈曲することを抑止するために、例えば弾性ゴム部材等からなる折れ止め部１６が設けられている。

操作部３の外装筐体１４には、挿入部２の湾曲部７を湾曲操作するための複数の湾曲操作部材２２が軸部材からなる支軸３４（図２参照）の同軸上に回転自在に配設されている。複数の湾曲操作部材２２は、操作部３の内部、即ち外装筐体１４及び把持部筐体１５の内部に配設される湾曲操作機構３０（図２参照）に対して機械的に接続されている。

また、操作部３の外装筐体１４の外面上には、各種の操作部材、例えばビデオプロセッサ等の周辺機器（不図示）を遠隔操作するためのスイッチ類２０が複数設けられている。さらに、把持部筐体１５の外面には、不図示の処置具等を導入するための処置具導入口２３が設けられている。この処置具導入口２３は、内部の処置具チャンネル（不図示）に連通している。処置具チャンネルは挿入部２の内部を先端構成部６の処置具チャンネル開口まで挿通している。

操作部３の内部には、図２に示すように、骨格部材であり各種構成部材を固定支持するメインフレーム３１と、湾曲操作機構３０等の複数の構成ユニットが配設されている。

メインフレーム３１は、例えばラダー構造若しくは板構造等に形成される構造体であり、例えばアルミニウムを射出成形するダイカスト等、金属部材等によって形成されている。このメインフレーム３１は、操作部３の内部において、例えばビス等を用いて外装筐体１４，把持部筐体１５の内側面に固定されている。そして、湾曲操作機構３０は、操作部３の内部に配設されているメインフレーム３１に対してビス等を用いて固定保持されている。

湾曲操作機構３０は、使用者（ユーザ）が操作部３を把持しつつ、上記湾曲操作部材２２（図２には不図示。図１参照）を回転操作することによって、上記挿入部２の先端側に設けられる湾曲部７に端部が固定され湾曲部７を駆動するための湾曲ワイヤである湾曲操作ワイヤ３５を挿入部２の長軸に沿う方向に往復移動させて、上記湾曲部７の湾曲運動を実現するための機構ユニットである。そのために湾曲操作機構３０は、湾曲部７を左右方向へと湾曲操作させ得る左右湾曲操作機構と、湾曲部７を上下方向へと湾曲操作させ得る上下湾曲操作機構とを組み合わせて一組の構成ユニットとして構成されている。ここで、上記左右湾曲操作機構と上記上下湾曲操作機構とは略同様の構成からなり、後述する支軸３４の軸方向に積層した形態で上記操作部３の内部に配設されている。したがって、本実施形態においては、図面の煩雑化を避けるために、湾曲操作機構３０を構成する上記左右湾曲操作機構と上記上下湾曲操作機構とのうちの一方のみを図示して図面を簡略化し、以下の説明においては、一方の機構のみについて詳述する。

上記湾曲操作機構３０は、湾曲操作部材２２を含み、支軸３４と、スプロケット３３（回転体）と、チェーン３２と、カバー部材４０と、湾曲角度調整機構５０と、湾曲操作ワイヤ３５（湾曲ワイヤ）等によって構成されている。

支軸３４は、下端をメインフレーム３１に植設固定される棒状部材である。支軸３４の上端は外装筐体１４の外部に突出している。支軸３４の外周側には筒状体３６が回転自在に配置されている。換言すれば、支軸３４は上記筒状体３６を回転自在に軸支している。この筒状体３６の上端には湾曲操作部材２２が固設されている。また、上記筒状体３６の下端にはスプロケット３３が固設されている。このような構成によって、上記スプロケット３３は筒状体３６を介して湾曲操作部材２２と機械的に連結している。

上記スプロケット３３にはチェーン３２が巻回されて噛合している。このチェーン３２の両端のそれぞれには、湾曲操作ワイヤ３５が連結部材４１を介して連結されている。

詳述すると、チェーン３２の両端部には連結部材４１が固設されている。この連結部材４１には、挿入部２に挿通されている湾曲操作ワイヤ３５の基端部が連設されている。この湾曲操作ワイヤ３５の先端部は、挿入部２の湾曲部７の先端部位（不図示）に固定されている。湾曲操作ワイヤ３５は複数のワイヤを撚り合わせることによって形成されており、柔軟性を有する撚り線ワイヤが用いられている。

そして、チェーン３２と湾曲操作ワイヤ３５との連結部分近傍には、湾曲角度調整機構５０が配設されている。この湾曲角度調整機構５０は、湾曲部７の上下方向及び左右方向の４方向へのそれぞれの最大湾曲角度を設定するための機構ユニットである。この湾曲角度調整機構５０はメインフレーム３１に対して例えばネジ止め固定されている。なお、湾曲角度調整機構５０は、本実施形態の構成とは直接関連しない部分であるので、従来一般の内視鏡において適用されているものと同様のものが適用されているものとして、その詳細構成の説明は省略する。

また、カバー部材４０は、上記スプロケット３３の外周側近傍を覆うように設けられており、スプロケット３３に巻回されているチェーン３２が外れてしまうことを抑止する部材である。このカバー部材４０は、メインフレーム３１に対して例えばネジ止め固定されている。

なお、図２において、符号Ｃは、支軸３４，スプロケット３３，筒状体３６の回転中心軸を示すものとする。これにより、本実施形態においては、回転中心軸Ｃは、湾曲操作部材２２（図２では不図示）の回転中心軸でもある。

また、本発明の上記一実施形態の湾曲操作機構３０においては、上記構成に加えて、湾曲操作部材２２による湾曲操作の操作力量を補助するための湾曲操作補助機構ユニット６０を具備している。この湾曲操作補助機構ユニット６０の構成について、図３〜図６を用いて以下に説明する。図３〜図５は、本実施形態の湾曲操作機構に適用される湾曲操作補助機構ユニットの基本構成図である。このうち、図３は湾曲操作部材が中立状態にある場合の湾曲操作補助機構ユニットの状態を示している。図４は湾曲操作部材の湾曲操作がなされて最大湾曲状態にある場合の湾曲操作補助機構ユニットの状態を示している。図５は湾曲操作部材の湾曲操作がなされて湾曲操作途中の湾曲操作補助機構ユニットの状態を示している。

湾曲操作補助機構ユニット６０は、遊星ギヤ機構６４と、付勢機構６８等によって構成されている。遊星ギヤ機構６４は、湾曲操作部材２２の回転操作量（及びこの湾曲操作部材２２と一体に構成される後述の回転体（スプロケット３３））の回転を減速する減速歯車機構である。付勢機構６８は、遊星ギヤ機構６４（減速歯車機構）における後述の出力歯車（内歯車６３）に回転方向の付勢力を加えることで、湾曲操作部材２２の回転操作力量を軽減する付勢機構ユニットである。

遊星ギヤ機構６４は、太陽歯車６１と、遊星歯車６２と、内歯車６３（出力歯車）等によって構成される遊星歯車機構である。このうち、太陽歯車６１は、スプロケット３３（回転体）と同軸上でかつ一体に回転するよう配設されている。ここで、スプロケット３３は、上述したように、チェーン３２を介して湾曲操作ワイヤ３５が連結されており、かつ筒状体３６を介して湾曲操作部材２２と一体に構成された回転体である。したがって、太陽歯車６１は、湾曲操作部材２２と筒状体３６とスプロケット３３とに対して一体的に同方向に回転し得るように構成されている。

上記太陽歯車６１には、当該遊星ギヤ機構６４の構成部の一部である遊星歯車６２が複数、所定の間隔を置いて等間隔位置に設けられており、これら複数の遊星歯車のそれぞれは、上記太陽歯車６１の外周ギア部に噛合している。各遊星歯車６２は、本内視鏡１の操作部３の内部における固定部材、例えばメインフレーム３１等の不動部に対して回転自在に軸支されている。なお、本実施形態においては、上記遊星歯車６２を三つ設けた例を示している。また、上記複数の遊星歯車６２の外周側には、当該遊星ギヤ機構６４の構成部の一部であり出力歯車である内歯車６３の内周ギア部が、上記各遊星歯車６２と噛合している。

このような構成により、湾曲操作部材２２が回転操作されると、筒状体３６を介してスプロケット３３が同方向に回転する。これと同時に、遊星ギヤ機構６４の太陽歯車も同方向に回転する。遊星ギヤ機構６４において、太陽歯車が回転すると、これを受けて、遊星歯車６２は太陽歯車とは反対方向に回転し、これを受けて、内歯車６３が遊星歯車とは反対方向に回転する。なお、上記遊星ギヤ機構６４において、太陽歯車６１の歯数をＺ１とし、遊星歯車６２の歯数をＺ２とし、内歯車６３の歯数をＺ３とすると、減速比ｉ＝１＋（Ｚ３／Ｚ１）となる。

一方、付勢機構６８は、シャフト６６と、シリンダ６５と、圧縮ばね６７等によって構成されている。

シャフト６６は、棒状部材からなり、その一端軸部６６ａは上記遊星ギヤ機構６４の内歯車６３の一部位（出力歯車の外径部）に対して連結されている。この場合において、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３との連結部位において回転自在に連結されている。したがって、これによりシャフト６６の一端軸部６６ａは、シャフト６６における旋回軸（ピボット；pivot）となっている。また、シャフト６６の中程の部位には、長軸方向に対して直交する方向に突出するように鍔状のフランジ部６６ｂが形成されている。このフランジ部６６ｂは、後述する圧縮ばね６７の一端を受けるばね受け部として機能する部位である。

シリンダ６５は、中空の筒状部材からなり、上記シャフト６６をその軸方向に摺動自在に軸支する部材である。そのために、シリンダ６５の中空部には、上記シャフト６６の他端側が嵌入配置されている。また、シリンダ６５は、本内視鏡１の操作部３の内部における固定部材、例えばメインフレーム３１等の不動部に対して、図３の符号６５ａで示される基端となる回転中心軸において回転自在に軸支されている。したがって、これによりシリンダ６５の回転中心軸６５ａは、シリンダ６５における旋回軸（ピボット；pivot）となっている。さらに、シリンダ６５の中程の部位には、上記シャフト６６と同様に、長軸方向に対して直交する方向に突出するように鍔状のフランジ部６５ｂが形成されている。このフランジ部６５ｂは、後述する圧縮ばね６７の他端を受けるばね受け部として機能する部位である。

圧縮ばね６７は、例えばコイルバネ等からなる付勢部材である。圧縮ばね６７は、シャフト６６のフランジ部６６ｂとシリンダ６５のフランジ部６５ｂとの間において蓄勢された状態で架設されている。これにより、固定状態のシリンダ６５に対してシャフト６６をその長軸方向において押し出す方向に付勢している。

このような構成からなる内視鏡の湾曲操作機構３０を適用した内視鏡１を使用する際の湾曲操作は次のように行われる。即ち、使用者（ユーザ）が湾曲操作部材２２（実際には上下湾曲用と左右湾曲用の二つある）を回転操作する。この湾曲操作部材２２の回転力量は、筒状体３６を介してスプロケット３３に伝達されて、当該スプロケット３３が湾曲操作部材２２と同方向に回転する。このようにしてスプロケット３３が回転すると、これに伴ってチェーン３２が走行駆動される。そして、当該チェーン３２の走行に伴って連結部材４１を介して連結されている湾曲操作ワイヤ３５が牽引駆動される。これによって、湾曲部７は使用者（ユーザ）の意図した方向、即ち上下方向のいずれか一方若しくは左右方向のいずれか一方に向けて湾曲操作部材２２の回転操作量に応じた量だけ湾曲する。

この場合において、湾曲操作部材２２が回転操作されていない中立状態にあるときには、上記湾曲操作補助機構ユニット６０は、図３に示すような状態にある。即ち、図３に示すように、シリンダ６５に嵌入されたシャフト６６は、付勢機構６８の二つの軸、即ちシリンダ６５の回転中心軸６５ａとシャフト６６の一端軸部６６ａと、太陽歯車６１及び内歯車６３（出力歯車）の回転中心軸Ｃとが略直線状に並ぶように（図３の直線Ｊに沿って）配置されている。

このとき、圧縮ばね６７は蓄勢状態にある。したがって、シャフト６６は、図３の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態においては、上記圧縮ばね６７の付勢力は、シャフト６６の一端軸部６６ａに作用している。つまり、上記圧縮ばね６７の付勢力は、全てが、上記一端軸部６６ａを遊星ギヤ機構６４の中心（回転中心軸Ｃ）に向けて押す力量として働いている（矢印Ｘ０参照）。したがって、このとき、上記圧縮ばね６７の付勢力がシャフト６６を介して内歯車６３を回転させる方向に働く力量はゼロ（０）である。

この状態から、湾曲操作部材２２の湾曲操作を行なって、例えば最大湾曲状態としたとする。この場合において、例えば湾曲操作部材２２を回転角度略１８０度だけ回転操作したときに湾曲部７の最大湾曲角度が得られるものとする。そして、例えば、上記遊星ギヤ機構６４の減速比ｉ＝３とする。この場合には、湾曲操作部材２２を回転角度略１８０度だけ回転操作するとスプロケット３３及び太陽歯車６１は同じ回転量だけ回転し、内歯車６３は回転角度略６０度だけ回転することになる。このときの湾曲操作補助機構ユニット６０の状態が図４に示す状態である。

図４に示すように、内歯車６３が図３の状態から所定方向（図４において時計方向）に回転角度略６０度だけ回転すると、これに伴って、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３と同方向（図４において時計方向）に、上記回転中心軸Ｃを回転中心とする円弧上に沿って移動する。すると、シャフト６６及びシリンダ６５は、回転中心軸６５ａを旋回軸として所定方向（図４において反時計方向）に所定量だけ回転する。このとき、シャフト６６は、圧縮ばね６７の付勢力によって図４の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態において、上記圧縮ばね６７がシャフト６６の一端軸部６６ａを押す力量Ｘ１は、当該圧縮ばね６７が内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ２と、遊星ギヤ機構６４をその中心に向けて押す力量Ｘ３とに分解できる。そして、このとき内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ２の比率が高まっている。

この状態においては、上述したように、湾曲操作部材２２は最大湾曲状態とする湾曲操作が行われている。一般的な内視鏡１における湾曲操作部材２２による湾曲操作力量は、最大湾曲状態としたときに最も大きくなる傾向にある。本実施形態の内視鏡１においては、この最大湾曲状態にあるときに、圧縮ばね６７の付勢力が、内歯車６３に対して、これを回転させる方向に押す力量Ｘ３が作用している。つまり、当該押圧力量Ｘ３は、湾曲操作部材２２の湾曲操作方向に作用していることになる。このことは、使用者（ユーザ）による湾曲操作部材２２の湾曲操作を行なう操作力量を軽減する。

例えば、内視鏡における湾曲操作部材を操作する際の湾曲操作力量と、湾曲部の湾曲角度との関係は、図６に示すようになっている。ここで、図６において符号Ｌ１で示す点線は、従来の内視鏡において湾曲ゴムや内視鏡内蔵物によって湾曲部を直線状態に戻そうとする上記弾性復元力（従）として表している。また、図６において符号Ｌ２で示す点線は、従来の内視鏡において湾曲時に内蔵物同士が接触する等によって生じる上記摩擦力等の抵抗力（従）としている。

この場合において、本実施形態の内視鏡１においては、上記湾曲操作補助機構ユニット６０を設けることによって、その圧縮ばね６７の付勢力を利用して、使用者（ユーザ）が湾曲操作部材２２の湾曲操作を行なう際の操作力量を軽減している。図６の符号Ｌ３，Ｌ４で示す実線は、このことを表している。即ち、図６において符号Ｌ３で示す実線は、本実施形態の内視鏡における上記弾性復元力を表す。また、同図６において符号Ｌ４で示す実線は、本実施形態の内視鏡における上記摩擦力等の抵抗力を表す。図６に示すように、上記弾性復元力Ｌ３は、従来の内視鏡の同弾性復元力（従）Ｌ１に比べて軽減されている（矢印Ｆ１参照）。また、同様に、上記抵抗力Ｌ４は、従来の内視鏡の同抵抗力（従）Ｌ２に比べて軽減されている（矢印Ｆ２参照）。そして、このように本実施形態の内視鏡１においては、上記弾性復元力Ｌ３と上記抵抗力Ｌ４とを合わせた力量は、全体的に軽減されている。

また、図５は、湾曲操作部材の湾曲操作がなされた場合において、その湾曲操作中の湾曲操作補助機構ユニットの状態を示す図である。ここで、湾曲操作中とは、例えば湾曲操作部材２２が使用者（ユーザ）によって回転操作されたその結果、内歯車６３が図３の状態から上記回転中心軸Ｃを中心として図５において時計方向に回転角度略１５度だけ回転している状態を例示している。

図５に示すように、内歯車６３が図３の状態から所定方向（図５において時計方向）に回転角度１５度だけ回転すると、これに伴って、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３と同方向（図５において時計方向）に、上記回転中心軸Ｃを回転中心とする円弧上に沿って移動する。すると、シャフト６６及びシリンダ６５は、回転中心軸６５ａを旋回軸として所定方向（図５において反時計方向）に所定量だけ回転する。このとき、シャフト６６は、圧縮ばね６７の付勢力によって図５の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態において、上記圧縮ばね６７がシャフト６６の一端軸部６６ａを押す力量Ｘ４は、当該圧縮ばね６７が内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ５と、遊星ギヤ機構６４をその中心に向けて押す力量Ｘ６とに分解できる。このとき、圧縮ばね６７の付勢力による一端軸部６６ａを押す上記力量Ｘ４は大きいが、その分力の内、遊星ギヤ機構６４を中心押す力量Ｘ６が大きく、内歯車６３を回転させる力量Ｘ５の比率が小さいことがわかる。このことは、湾曲操作の途中においては、圧縮ばね６７の付勢力によって生じる内歯車６３を回転方向に押す力量Ｘ５が、湾曲部７の上記弾性復元力や摩擦力等の各抵抗力を上回ることなく設定されていることを示している。つまり、湾曲操作の途中において、圧縮ばね６７の付勢力が内歯車６３に作用するとき、湾曲部７を積極的に湾曲させてしまうことがないように設定されている。

なお、上述の説明においては、最大湾曲状態とするための湾曲操作部材２２の回転角度として、略１８０度とした例を示したが、これに限られることはない。例えば、内視鏡１において、先端構成部６を上下方向に湾曲させる際には、上述の例示のように略１８０度前後に湾曲させることが望ましいが、これに対して、先端構成部６を左右方向に湾曲させる際には、略１８０度よりも少ない最大湾曲角度に設定されていても構わない。

また、本実施形態においては、シャフト６６の一端軸部６６ａを内歯車６３の一部に連結した構成としているが、この構成例に限られることはない。例えば、内歯車６３の一部に連結する部材をシリンダ６５とし、その旋回軸である回転中心軸６５ａにて内歯車６３に連結するように構成してもよい。その場合には、シャフト６６の一端軸部６６ａを、例えばメインフレーム３１等の固定部材に対して回転自在に軸支するように構成する。

即ち、換言すると、シャフト６６の先端若しくはシリンダ６５の先端の少なくとも一方が固定部材（例えばメインフレーム３１等の不動部）に軸支され、シャフト６６の先端若しくはシリンダ６５の先端の少なくとも他方が内歯車６３（出力歯車）の外径部に軸支されている構成であればよい。

さらに、本実施形態においては、遊星ギヤ機構６４の回転中心、即ち太陽歯車６１の回転中心軸Ｃと、支軸３４，スプロケット３３，筒状体３６，湾曲操作部材２２等の中心軸とを同軸上となるように配置した構成として例示したが、このような構成に限られることはない。即ち、湾曲操作部材２２の回転操作が筒状体３６，スプロケット３３を介して遊星ギヤ機構６４へと伝達されて、太陽歯車６１を確実に回転させることができればよく、遊星ギヤ機構６４の回転中心軸と、上記支軸３４，湾曲操作部材２２等の回転中心とが、必ずしも同軸上に配置されていなくてもよい。

以上説明したように上記第１の実施形態によれば、内視鏡の湾曲操作機構において、極めて簡単な構成の湾曲操作補助機構ユニットを設ける工夫によって、湾曲操作部材２２の回転操作による湾曲部７の湾曲操作を行なう際に、特に最大湾曲状態としたときの各種抵抗力を軽減することができ、よって湾曲操作を行なう際の使用者（ユーザ）の手指等にかかる負担を軽減することができる。

また、従来の内視鏡における湾曲操作時の操作感、例えば湾曲操作部材２２の回転量を変化させること無く、湾曲操作中の略全域において、湾曲操作力量の軽減に寄与することができる。

さらに、最大湾曲状態から湾曲部７を直線状態に戻す際には、圧縮ばね６７の付勢力が内歯車６３を回転させる方向に働いていることから、その力量が、湾曲部７自体の弾性復元力に抗して働くことになる。したがって、上記湾曲操作補助機構ユニット６０は、最大湾曲状態にある湾曲部７が、自信の弾性力によって急激に直線状態に復元してしまうことを抑えることができる。

湾曲操作補助機構ユニット６０は、極めて簡単な構成で実現できるので、部品数をさほど増加させることもなく、また操作部を大型化することも無く、極めて有効に湾曲操作を補助する機構を備えた湾曲操作機構を実現できる。したがって、このような形態の湾曲操作機構を適用することによって、極めて使用感の良好な内視鏡を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本出願は、２０１４年６月２４日に日本国に出願された特許出願２０１４−１２９６３９号を優先権主張の基礎として出願するものである。

上記基礎出願により開示された内容は、本願の明細書と請求の範囲と図面に引用されているものである。

本発明は、医療分野の内視鏡制御装置だけでなく、工業分野の内視鏡制御装置にも適用することができる。

先端構成部６の先端面には対物レンズ，照明レンズ，洗滌ノズル，処置具チャンネル開口等が配設されている（不図示）。また、先端構成部６の内部には、撮像素子や電気基板等の電気部品等や撮像素子から延出される映像ケーブル等のほか、上記洗滌ノズルに連結される送気管路，送水管路等、照明レンズへと照明光を供給するライトガイドファイバー等が配設されている（不図示）。そして、映像ケーブル，ライトガイドファイバーは、挿入部２，操作部３及びユニバーサルコード４内を挿通してコネクタ５まで連設されている。また、送気管路，送水管路は、挿入部２を挿通し操作部３に設けられた送気送水シリンダ及びユニバーサルコード４を経てコネクタ５にまで連設されている。なお、上記先端構成部６の外面及び内部構成については、従来の一般的な形態の内視鏡と同様のものを備えているものとして、その詳細な説明及び図示は省略する。

上記スプロケット３３の外周にはチェーン３２が巻回されて噛合している。このチェーン３２の両端のそれぞれには、湾曲操作ワイヤ３５が連結部材４１を介して連結されている。

また、カバー部材４０は、上記スプロケット３３の外周側近傍を覆うように設けられており、スプロケット３３の外周に巻回されているチェーン３２が外れてしまうことを抑止する部材である。このカバー部材４０は、メインフレーム３１に対して例えばネジ止め固定されている。

湾曲操作補助機構ユニット６０は、遊星歯車機構６４と、付勢機構６８等によって構成されている。遊星歯車機構６４は、湾曲操作部材２２の回転操作量（及びこの湾曲操作部材２２と一体に構成される後述の回転体（スプロケット３３））の回転を減速する減速歯車機構である。付勢機構６８は、遊星歯車機構６４（減速歯車機構）における後述の出力歯車（内歯車６３）に回転方向の付勢力を加えることで、湾曲操作部材２２の回転操作力量を軽減する付勢機構ユニットである。

遊星歯車機構６４は、太陽歯車６１と、遊星歯車６２と、内歯車６３（出力歯車）等によって構成される遊星歯車機構である。このうち、太陽歯車６１は、スプロケット３３（回転体）と同軸上でかつ一体に回転するよう配設されている。ここで、スプロケット３３は、上述したように、チェーン３２を介して湾曲操作ワイヤ３５が連結されており、かつ筒状体３６を介して湾曲操作部材２２と一体に構成された回転体である。したがって、太陽歯車６１は、湾曲操作部材２２と筒状体３６とスプロケット３３とに対して一体的に同方向に回転し得るように構成されている。

上記太陽歯車６１には、当該遊星歯車機構６４の構成部の一部である遊星歯車６２が複数、所定の間隔を置いて等間隔位置に設けられており、これら複数の遊星歯車のそれぞれに設けられた歯は、上記太陽歯車６１の外周に設けられた歯に噛合している。各遊星歯車６２は、本内視鏡１の操作部３の内部における固定部材、例えばメインフレーム３１等の不動部に対して回転自在に軸支されている。なお、本実施形態においては、上記遊星歯車６２を三つ設けた例を示している。また、上記複数の遊星歯車６２の外周側には、当該遊星歯車機構６４の構成部の一部であり出力歯車である内歯車６３の内周に設けられた歯が、上記各遊星歯車６２の歯と噛合している。

このような構成により、湾曲操作部材２２が回転操作されると、筒状体３６を介してスプロケット３３が同方向に回転する。これと同時に、遊星歯車機構６４の太陽歯車も同方向に回転する。遊星歯車機構６４において、太陽歯車が回転すると、これを受けて、遊星歯車６２は太陽歯車とは反対方向に回転し、これを受けて、内歯車６３が遊星歯車とは反対方向に回転する。なお、上記遊星歯車機構６４において、太陽歯車６１の歯数をＺ１とし、遊星歯車６２の歯数をＺ２とし、内歯車６３の歯数をＺ３とすると、減速比ｉ＝１＋（Ｚ３／Ｚ１）となる。

シャフト６６は、棒状部材からなり、その一端軸部６６ａは上記遊星歯車機構６４の内歯車６３の一部位（出力歯車の外径部）に対して連結されている。この場合において、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３との連結部位において回転自在に連結されている。したがって、これによりシャフト６６の一端軸部６６ａは、シャフト６６における旋回軸（ピボット；pivot）となっている。また、シャフト６６の中程の部位には、長軸方向に対して直交する方向に突出するように鍔状のフランジ部６６ｂが形成されている。このフランジ部６６ｂは、後述する圧縮ばね６７の一端を受けるばね受け部として機能する部位である。

このとき、圧縮ばね６７は蓄勢状態にある。したがって、シャフト６６は、図３の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態においては、上記圧縮ばね６７の付勢力は、シャフト６６の一端軸部６６ａに作用している。つまり、上記圧縮ばね６７の付勢力は、全てが、上記一端軸部６６ａを遊星歯車機構６４の中心（回転中心軸Ｃ）に向けて押す力量として働いている（矢印Ｘ０参照）。したがって、このとき、上記圧縮ばね６７の付勢力がシャフト６６を介して内歯車６３を回転させる方向に働く力量はゼロ（０）である。

この状態から、湾曲操作部材２２の湾曲操作を行なって、例えば最大湾曲状態としたとする。この場合において、例えば湾曲操作部材２２を回転角度略１８０度だけ回転操作したときに湾曲部７の最大湾曲角度が得られるものとする。そして、例えば、上記遊星歯車機構６４の減速比ｉ＝３とする。この場合には、湾曲操作部材２２を回転角度略１８０度だけ回転操作するとスプロケット３３及び太陽歯車６１は同じ回転量だけ回転し、内歯車６３は回転角度略６０度だけ回転することになる。このときの湾曲操作補助機構ユニット６０の状態が図４に示す状態である。

図４に示すように、内歯車６３が図３の状態から所定方向（図４において時計方向）に回転角度略６０度だけ回転すると、これに伴って、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３と同方向（図４において時計方向）に、上記回転中心軸Ｃを回転中心とする円弧上に沿って移動する。すると、シャフト６６及びシリンダ６５は、回転中心軸６５ａを旋回軸として所定方向（図４において反時計方向）に所定量だけ回転する。このとき、シャフト６６は、圧縮ばね６７の付勢力によって図４の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態において、上記圧縮ばね６７がシャフト６６の一端軸部６６ａを押す力量Ｘ１は、当該圧縮ばね６７が内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ２と、遊星歯車機構６４をその中心に向けて押す力量Ｘ３とに分解できる。そして、このとき内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ２の比率が高まっている。

図５に示すように、内歯車６３が図３の状態から所定方向（図５において時計方向）に回転角度１５度だけ回転すると、これに伴って、シャフト６６の一端軸部６６ａは、内歯車６３と同方向（図５において時計方向）に、上記回転中心軸Ｃを回転中心とする円弧上に沿って移動する。すると、シャフト６６及びシリンダ６５は、回転中心軸６５ａを旋回軸として所定方向（図５において反時計方向）に所定量だけ回転する。このとき、シャフト６６は、圧縮ばね６７の付勢力によって図５の矢印Ｘに沿う方向に付勢されている。この状態において、上記圧縮ばね６７がシャフト６６の一端軸部６６ａを押す力量Ｘ４は、当該圧縮ばね６７が内歯車６３を回転させる方向に働く力量Ｘ５と、遊星歯車機構６４をその中心に向けて押す力量Ｘ６とに分解できる。このとき、圧縮ばね６７の付勢力による一端軸部６６ａを押す上記力量Ｘ４は大きいが、その分力の内、遊星歯車機構６４を中心押す力量Ｘ６が大きく、内歯車６３を回転させる力量Ｘ５の比率が小さいことがわかる。このことは、湾曲操作の途中においては、圧縮ばね６７の付勢力によって生じる内歯車６３を回転方向に押す力量Ｘ５が、湾曲部７の上記弾性復元力や摩擦力等の各抵抗力を上回ることなく設定されていることを示している。つまり、湾曲操作の途中において、圧縮ばね６７の付勢力が内歯車６３に作用するとき、湾曲部７を積極的に湾曲させてしまうことがないように設定されている。

さらに、本実施形態においては、遊星歯車機構６４の回転中心、即ち太陽歯車６１の回転中心軸Ｃと、支軸３４，スプロケット３３，筒状体３６，湾曲操作部材２２等の中心軸とを同軸上となるように配置した構成として例示したが、このような構成に限られることはない。即ち、湾曲操作部材２２の回転操作が筒状体３６，スプロケット３３を介して遊星歯車機構６４へと伝達されて、太陽歯車６１を確実に回転させることができればよく、遊星歯車機構６４の回転中心軸と、上記支軸３４，湾曲操作部材２２等の回転中心とが、必ずしも同軸上に配置されていなくてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における内視鏡の湾曲操作機構は、内視鏡の湾曲部を駆動するための湾曲ワイヤが連結され、回転操作されることで該湾曲ワイヤを回転方向に牽引する湾曲操作部材と、この湾曲操作部材と連結され、該湾曲操作部材の回転操作により回転駆動される回転体と、前記回転体の回転を減速する減速歯車機構と、前記減速歯車機構における出力歯車に回転方向の付勢力を加える付勢機構とを備えた。
また、他の態様における内視鏡の湾曲操作機構は、内視鏡の湾曲部を駆動するための湾曲ワイヤが連結され、回転操作されることで該湾曲ワイヤを回転方向に牽引する湾曲操作部材と、この湾曲操作部材と連結され、該湾曲操作部材の回転操作により回転駆動される第１の歯車と、この第１の歯車に連結され、前記第１の歯車の回転を減速して伝達される第２の歯車を備えた減速歯車機構と、前記第２の歯車に回転方向の付勢力を加える付勢機構と、を備えており、前記付勢機構は、基端を不動部に、先端を前記第２の歯車の外径部に、それぞれ回転自在に軸支され、前記湾曲操作部材が前記湾曲部を湾曲させず略直線状態にする中立状態にあるときには、前記付勢機構の二つの軸と前記第２の歯車の回転軸とが略直線状に並ぶように配置されている。

Claims (5)

1. 内視鏡の湾曲部を駆動するための湾曲ワイヤが連結され、回転操作される湾曲操作部材と一体に組み付けられる回転体と、
   前記回転体の回転を減速する減速歯車機構と、
   前記減速歯車機構における出力歯車に回転方向の付勢力を加える付勢機構と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡の湾曲操作機構。
2. 前記付勢機構は、基端を不動部に、先端を前記出力歯車の外径部に、それぞれ回転自在に軸支され、
   前記湾曲操作部材が回転操作されていない中立状態にあるときには、前記付勢機構の二つの軸と前記出力歯車の回転軸とが略直線状に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１に記載された内視鏡の湾曲操作機構。
3. 前記付勢機構は、シャフトと、該シャフトをその軸方向に摺動自在に軸支するシリンダと、前記シャフト及び前記シリンダの間に架設される圧縮ばねとを備えてなり、
   前記シャフトの先端若しくは前記シリンダの先端の少なくとも一方が前記不動部に軸支され、
   前記シャフトの先端若しくは前記シリンダの先端の少なくとも他方が前記出力歯車の外径部に軸支されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡の湾曲操作機構。
4. 前記減速歯車機構は、
   前記回転体と一体に回転される太陽歯車と、
   前記不動部に回転自在に軸支され前記太陽歯車の外周ギア部に噛合する遊星歯車と、
   前記遊星歯車の外周側に設けられ、前記遊星歯車と内周ギア部が噛合する内歯車と、
   を備えた遊星歯車機構からなり、
   前記出力歯車は、前記遊星歯車機構の前記内周ギア部からなることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の湾曲操作機構。
5. 前記太陽歯車は、前記回転体と同軸上で一体に回転することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡の湾曲操作機構。

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