JP5404155B2 - 伸縮型傾斜装置 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮型傾斜装置に係り、より詳細には、このような傾斜装置を有する内視鏡保持装置に係るが、これに限定されない。

内視鏡は、主に医療の分野において内視鏡検査に使用される良く知られた光学的装置である。しかしながら、他の多くの分野での使用も一般的である。建築計画社会では、提案する建物及び都市の縮尺モデルを前もって見るために内視鏡が有用であることが分かっており、これは、通常、建築学的内視鏡と称される。複雑な技術的システムの内部検査は、内視鏡を使用し、このような装置は、通常、ボアスコープと称される。又、内視鏡は、爆弾処理要員による改良された爆発装置の検査においても有用なツールであり、法施行及び諜報機関は、厳重な又は制限された空間を経て監視を行うのに内視鏡を使用している。

内視鏡とは、人体のようなアイテムの内部を検査し、そして器具を取り付けることで、典型的に、最小限侵襲的な生体検査又は手術を行うための観察システムとして使用される細い管状の光学的装置である。

しかしながら、内視鏡は、常に、検査されるべき患者又はエリアに送り込まれる固定長さの細長い柔軟なアームを有している。内視鏡の操作者は、両手をほぼ常時使用して内視鏡を位置付け制御しなければならない。内視鏡を放すと、映像が移動する。従って、一人が内視鏡を保持して操作し、もう一人が、必要な機能、例えば、手術を遂行するように、二人の人間を必要とする。

又、個人が特定の位置又は角度で長時間にわたり内視鏡を保持することも問題である。これは、特に、最も適切な視角が、観察される患者又はアイテムの真上の位置にあるときに言えることである。

それ故、本発明は、特に、これに限定されないが、上述した問題を軽減するために内視鏡保持装置の一部分として使用するのに適した伸縮型傾斜装置を提供するものである。

本発明の第１の態様によれば、弓形経路に沿って伸長可能及び収縮可能な伸縮型アームを備え、この伸縮型アームが、互いに伸縮式にスライド可能な２つの堅牢な弓形部材を含むような伸縮型傾斜装置において、この傾斜装置は、前記伸縮型アームが横方向に移動できるように回転軸Ｒの周りで回転できるようにされた、伸縮型傾斜装置が提供される。

好都合にも、前記装置は、更に、伸縮型アームを伸縮式に入れたり出したりできるハウジングを備えている。

又、前記装置は、伸縮型アームを移動するための柔軟なベルトを有する駆動ユニットを更に備えている。この場合に、駆動ユニットは、柔軟なベルトを駆動するためのモータを含み、このモータにより供給される駆動トルクは、クラッチを経て柔軟なベルトに与えられ、このクラッチは、所定のトルクを越えた場合にクラッチを経てのトルクの伝達を防止するスリップメカニズムを有する。

更に、駆動ユニットは、柔軟なベルトの折り曲げを防止するガイド素子を含む。

伸縮型アームの遠方端は、少なくとも１００度にわたって移動可能である。

好ましくは、弓形部材は、１つの平面のみにおいてカーブしていて、弓形経路が単一の平面内に存在すると共に、回転軸Ｒが、伸縮型アームの弓形経路が存在する平面と平行に延びるようにされる。

好ましくは、前記装置は、更に、伸縮性アームとは独立して直線経路に沿って移動できる直線部材を備えている。

より好ましくは、直線部材の直線経路は、伸縮型アームの弓形経路が存在する平面と平行に延びる。

好ましくは、弓形経路は、回転軸に対して平行な平面へ投影されたときに、回転軸上に存在する交点Ｉの周りに描かれる。

好ましくは、交点Ｉは、伸縮型アームの移動中に静止している。

好ましくは、直線部材を保持し、且つ伸縮型アームとは独立して直線経路に沿って直線部材を移動するように移動できるキャリッジが設けられる。

好ましくは、直線部材の直線経路Ｐは、回転軸を含む平面において、伸縮型アームの弓形経路が存在する平面と平行に延びて、交点Ｉにおいて回転軸Ｒに交差する。

好ましくは、キャリッジは、伸縮型アームの一端に設けられたズームユニットの一部分である。

好ましくは、ズームユニットは、伸縮型アームに除去可能に取り付けられる。

更に、コントローラのワイヤハーネスが伸縮型アームに設けられて、解除可能なプッシュ嵌合電気コネクタを有し、これには、キャリッジを駆動するための駆動モータが電気的に接続される。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に基づく伸縮型傾斜装置を備えた内視鏡保持装置が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明を一例として詳細に説明する。

本発明による伸縮型傾斜装置の一実施形態を有する内視鏡保持装置の側面図である。 図１に示す傾斜装置の一部分の拡大図である。 図２の他側から見た拡大図である。 内視鏡保持装置から取り外され、その弓形の伸縮型アームが伸ばされた伸縮型傾斜装置の斜視図である。 側部カバーが取り外された図４の伸縮型傾斜装置を示す側面図である。 別の側部カバーが取り外され、図４に示す伸縮型傾斜装置を他側から見た図である。

添付図面を参照すれば、内視鏡保持装置１０が示されており、これは、弓形経路１６に沿って伸長及び収縮可能な伸縮型アーム１４を有する伸縮型傾斜装置１２を備えている。

伸縮型アーム１４は、駆動ユニット２０が配置されたハウジング１８と、２つの弓形の細長いアーム部材２２、２４を備え、これらのアーム部材は、駆動ユニット２０により、互いに伸縮式にスライド可能であり、且つハウジング１８へ引っ込めたりそこから伸ばしたりすることができる。各アーム部材２２、２４は、１つの平面のみにおいてカーブしており、従って、伸縮型アーム１４が伸びたり引っ込んだりするときに沿う弓形経路１６は、単一平面のみに存在する。

各アーム部材２２、２４は、堅牢なもので、柔軟ではなく、そしてその長手方向の範囲に沿って概略的に又は一般的にＵ字型の横断面を有している。内側のアーム部材２２の横断面寸法は、外側のアーム部材２４より小さく、内側アーム部材２２を外側のアーム部材２４内でスライドできるようにしている。従って、アーム部材２２、２４は、細長いチャンネルを画成する。この実施形態では、内側のアーム部材２２は、外側のアーム部材２４内にネスト状に入れられ、開いた長手方向側部が外側アーム部材２４のチャンネルの底部を向くようになっている。

一般的にＵ字型であるが、２つのアーム部材２２、２４の横断面は、円形又は非円形、例えば、方形、長方形及びボックス断面であってもよい。

内側のアーム部材２２は、その遠方端２８又はその付近に停止部２６を含み、それが、外側のアーム部材２４へと完全に引っ込められるのを防止する。

弓形の長手方向範囲を有するチャンネル３０がハウジング１８内に画成され、図５に見られるように、外側アーム部材２４の実質的に全長手方向範囲を受け入れる。

駆動ユニット２０は、ハウジン１８においてチャンネル３０の一端付近で且つチャンネル３０の上に取り付けられた電気モータ３２を含む。モータ３２の出力シャフト３４は、その出力シャフト３４上の歯付き一次コグ３６、駆動ベルト３７、及び中間シャフト３５上の二次コグ３８を経て、中間シャフト３５を駆動する。中間シャフト３５の反対端には駆動コグ４１が固定されて、柔軟なラック又はベルト４３に係合している。駆動コグ４１は、チャンネル３０の一端又はその付近に設けられ、又、柔軟なベルト４３が、外側アーム部材２４内に受け容れられた内側アーム部材２２の近方端４２に取り付けられる。

プッシュ力を与えるときに柔軟なベルト４３をフラットに保持するために、ハウジング１８には壁４４が設けられ、駆動コグ４１の周囲がその至近を通過して、狭いチャンネル４６を画成し、これに沿ってベルト４３をスライドさせることができる。狭いチャンネル４６は、駆動コグ４１の各側に延び、モータ３２の周りに延びる側では、柔軟なベルト４３を、完全に引っ込んだ位置においてモータ３２の周りに延ばすことができ、その他側では、チャンネル３０に沿って延ばすことができる。弓形舌状部即ちガイド素子４８が、ガイドコグ４１の付近から、内側及び外側のアーム部材２２、２４へと延び、この場合も、プッシュ作用の間に、柔軟なベルト４３の折り曲げ又はしわ寄せを防止し又は制限する。ガイド素子４８は、駆動コグ４１に隣接した一端においてピン４９によってハウジングに固定される。その他端は、自由であって、その上で伸縮型アーム１４をスライドさせることができる。柔軟なベルト４３は、片方の面に歯又は突起５０を含み、これは、駆動コグ４１の隣接歯５２間に位置させることができる。

駆動ユニット２０のモータ３２は、このモータ３２に取り付けられた遊星ギアボックス（図示せず）及び中間シャフト３５に設けられた（部分的に隠れた）クラッチ４０を経て駆動コグ４１に駆動トルクを供給する。クラッチ４０は、所定のトルクを越える場合にクラッチ４０を経てトルクが伝達されるのを防止するスリップメカニズムを有している。その結果、伸縮型アーム１４が障害物に遭遇した場合に、クラッチがスリップして、傷害又はダメージを防止する。

２つの弓形アーム部材２２、２４を設けることにより、伸縮型アーム１４の遠方端２８は、８０度以上、好ましくは、少なくとも１００度から１１０度程度にわたって伸長及び収縮することができる。しかしながら、伸縮型アーム１４は、１つの平面内でしか移動しないので、伸縮型傾斜装置には、回転ユニット５６が設けられ、これは、回転軸Ｒの周りで少なくとも１８０度にわたって伸縮型アーム１４を回転できるようにする。その結果、伸縮型アーム１４は、横方向にも移動することができる。特に、伸縮型アーム１４は、第１の弓形経路１６に直角に延びる第２の弓形経路５８に沿って移動することができる。

伸縮型傾斜装置１２のハウジング１８は、モータ３２の出力シャフト３４と実質的に平行に突出する回転ブラケット６０を備えている。この回転ブラケット６０は、回転ユニット５６のハウジング６４へ延びる被駆動シャフト６２に結合される。被駆動シャフト６２の他端には、第１の傘ギア６６が設けられ、これは、直角にかみ合う第２の傘ギア６８に係合される。第２の傘ギア６８は、回転ユニット５６のハウジング６４に収容された第２の電気モータ７２の出力シャフト７０の端に取り付けられる。

回転軸Ｒは、伸縮型アーム１４の第１の弓形経路１６が存在する平面からオフセットしているが、それと平行である。しかしながら、変形態様では、回転軸Ｒを、弓形経路１６が存在する平面と一致させることが、極めて実現可能である。例えば、回転ブラケット又は単に回転のための装着点をハウジング１８の後部に設けて、第１の弓形経路１６と整列させることができる。

又、伸縮型傾斜装置１２は、伸縮型アーム１４とは独立して直線経路Ｐに沿って移動可能な典型的に取り外しできる直線部材（図示せず）を装着するためのキャリッジ７９も備えている。このキャリッジ７９は、伸縮型アーム１４の内側アーム部材２２の遠方端２８付近の位置から、そこから離れた位置まで移動することができる。又、キャリッジ７９、好ましくは、直線部材は、典型的に内側アーム部材２２から取り外し可能なズームユニット７８の一部分を形成する。

ズームユニット７８は、細長いハウジング８０を備え、その上でキャリッジ７９が移動し又はスライドする。ハウジング８０には、モータ駆動される連続ベルト駆動メカニズム８２が設けられている。直線部材７４は、キャリッジ７９を経て、典型的には、親指スクリュー８４を伴うクリップ又はクランプを経て解除可能に、直線トラック８８上の一点において、ベルト駆動メカニズム８２のベルト８６に接続され、従って、ベルト８６が駆動される方向に移動する。直線部材７４の移動は、伸縮型アーム１４の移動とは独立して制御可能である。

直線部材それ自身は、光学的装置でもよいし、或いは光学的装置又は他の装置の支持体でもよい。

直線部材が移動するときに沿う直線経路Ｐの長手軸は、伸縮型アーム１４の回転軸Ｒと交差する。伸縮型アーム１４は弓形形状であるので、ズームユニット７８の傾斜移動は、経路Ｐ及びＲの２つの軸の単一静止交点Ｉの周りで生じる。換言すれば、直線移動、傾斜又は枢着移動、及び回転移動の３つの個別の移動が、全て、直線経路Ｐと回転軸Ｒとの間の交点Ｉを変化させずに、独立して又は個別に達成することができる。これら３つの移動は、ズーム、傾斜及びパンとして知られている。

更に、直線経路Ｐは、伸縮型アーム１４の前記第１弓形経路１６が存在する平面と平行に延びる。しかしながら、上述したように、直線経路Ｐを伸縮型アーム１４の平面と一致して配置することも実現可能である。

直線部材７４の独立した移動を可能にするために、ズームユニット７８には解除可能なプッシュ嵌合電気コネクタ９０が設けられるのが便利であり、これは、伸縮型アーム１４に設けられる電気的コネクタに嵌合するものである。この後者の電気コネクタは、ワイヤハーネス９２を経てコントローラに接続され、例えば、ユーザとインターフェイスする制御回路（図示せず）に接続される。ワイヤハーネスは、複数の駆動ユニットの簡単且つ便利な電気的接続及び切断を可能にするために装置の内部に設けられるのが好ましい。従って、制御回路は、伸縮型アーム、回転ユニット及びズームユニットを制御する。

任意であるが、電気コネクタは、ズームユニット７８と伸縮型アーム１４との間の機械的接続の一部分として形成されて、２つの部分を機械的に一緒に接合するときに、それら電気コネクタも電気的に接続されるようにしてもよい。

上述した装置の主たる利益は、２部分の弓形の伸縮型アームが、これに取り付けられる装置の安定した正確な傾斜を行えることである。

内視鏡、及びその派生物、例えば、ボアスコープ及びファイバスコープに特に適用できるが、伸縮型傾斜装置は、安定した反復性のある正確な移動を要求するいかなる用途にも利用できるものである。

２部分の伸縮型アームが示唆されたが、装置ハウジングに対して伸縮する１つの弓形アーム部材だけを設けることもできる。

又、２つのアーム部材について述べたが、３つ以上のアーム部材も実現可能である。

柔軟なベルト駆動は、少数の機械的部品を使用して、伸縮型傾斜装置の健全さ及び寿命を高めることができる。ベルト自体は、長い寿命を期待できると共に、機械的接合を使用するメカニズムとは異なり保守を必要としない。

以上に述べた実施形態は、一例に過ぎず、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに、種々の他の変形態様が明らかであろう。

Ｉ：交点
Ｐ：曲線経路
Ｒ：回転軸
１０：内視鏡保持装置
１２：伸縮型傾斜装置
１４：伸縮型アーム
１６：弓形経路
１８：ハウジング
２０：駆動ユニット
２２、２４：アーム部材
３２：モータ
３４：出力シャフト
３５：中間シャフト
３７：ベルト
４０：クラッチ
４３：柔軟なベルト
４４：壁
４６：チャンネル
４８：ガイド素子
５０、５２：歯
５６：回転ユニット
６０：回転ブラケット
６２：被駆動シャフト
６４：ハウジング
６６、６８：傘ギア
７８：ズームユニット
７９：キャリッジ
９０：プッシュ嵌合電気コネクタ
９２：ワイヤハーネス

Claims (13)

1. 弓形経路１６に沿って伸長可能及び収縮可能な伸縮型アーム１４と、駆動ユニット２０とを備え、この伸縮型アーム１４が、互いに伸縮式にスライド可能な２つの堅牢な弓形部材２２、２４を含むような伸縮型傾斜装置において、
   この傾斜装置は、前記伸縮型アーム１４を横方向に移動できるように回転軸Ｒの周りで回転でき、
   前記駆動ユニット２０は、前記伸縮型アーム１４を移動するための柔軟なベルト４３と、該柔軟なベルト４３を駆動するためのモータ３２とを含み、このモータ３２により供給される駆動トルクは、クラッチ４０を経て柔軟なベルト４３に伝達され、このクラッチは、このクラッチを通るトルクの伝達を所定の最大トルクに制限するスリップメカニズムを有する、
   ことを特徴とする、伸縮型傾斜装置。
2. 前記伸縮型アーム１４を伸縮式に入れたり出したりできるハウジング１８を更に備えた、請求項１に記載の伸縮型傾斜装置。
3. 前記駆動ユニット２０は、前記柔軟なベルト４３の折り曲げを防止するガイド素子４８を含む、請求項１又は２に記載の伸縮型傾斜装置。
4. 前記伸縮型アーム１４の遠方端は、少なくとも１００度にわたって移動可能である、請求項１、２又は３に記載の伸縮型傾斜装置。
5. 前記弓形部材２２、２４は、１つの平面のみにおいてカーブしていて、弓形経路１６が単一の平面内に存在すると共に、回転軸Ｒは、前記伸縮型アーム１４の弓形経路１６が存在する平面と平行に延びるようにされる、請求項１から４のいずれか１項に記載の伸縮型傾斜装置。
6. 前記弓形経路１６は、回転軸Ｒの平行な平面へ投影されたときに、回転軸Ｒ上に存在する交点Ｉの周りに描かれる、請求項５に記載の伸縮型傾斜装置。
7. 前記交点Ｉは、前記伸縮型アーム１４の移動中に静止している、請求項６に記載の伸縮型傾斜装置。
8. 直線部材を保持し、且つ前記伸縮型アーム１４とは独立して直線経路Ｐに沿って前記直線部材を移動するように移動できるキャリッジ７９を更に備えた、請求項７に記載の伸縮型傾斜装置。
9. 前記直線部材の直線経路Ｐは、回転軸Ｒを含む平面において、前記伸縮型アーム１４の弓形経路１６が存在する平面と平行に延びて、交点Ｉにおいて回転軸Ｒに交差する、請求項８に記載の伸縮型傾斜装置。
10. 前記キャリッジ７９は、前記伸縮型アーム１４の一端に設けられたズームユニット７８の一部分である、請求項８又は９に記載の伸縮型傾斜装置。
11. 前記ズームユニット７８は、前記伸縮型アーム１４に除去可能に取り付けられる、請求項１０に記載の伸縮型傾斜装置。
12. 前記伸縮型アーム１４に設けられたコントローラワイヤハーネス９２を更に備え、これは、前記キャリッジ７９を駆動するための前記ズームユニット７８の駆動モータが電気的に接続される解除可能なプッシュ嵌合電気コネクタを有する、請求項１１に記載の伸縮型傾斜装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の伸縮型傾斜装置１２を備えた内視鏡保持装置。

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