特許 6001210 内視鏡システム及び内視鏡システムのための制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6001210

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年10月5日

(54)【発明の名称】内視鏡システム及び内視鏡システムのための制御装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20160923BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20160923BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 320B

   G02B23/24 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-503874(P2016-503874)

(86)(22)【出願日】2015年6月17日

(86)【国際出願番号】JP2015067490

(87)【国際公開番号】WO2015198946

(87)【国際公開日】20151230

【審査請求日】2016年1月27日

(31)【優先権主張番号】特願2014-132771(P2014-132771)

(32)【優先日】2014年6月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】梅本 義孝

【審査官】 安田 明央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２１５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６６９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１９５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４０４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０３３７７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−０９７２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１８１６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

挿入部を含む内視鏡と、
制御信号を一端子による一線として出力する制御部と、
前記制御信号に基づく接地電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と前記制御信号に基づく前記接地電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続される、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差に応じて正方向及び負方向に動作可能な作動器と、
前記作動器の動作状況に係る動作情報を取得する動作情報取得部と、
前記動作状況と当該動作状況を得るための前記制御信号との関係である制御情報に含まれる補正情報を記憶する記憶部と、
前記制御部から出力された前記制御信号と前記動作情報に基づいて得られた前記動作状況とが前記制御情報と整合しているか否かを判定し、整合していないときには整合するように前記補正情報に対する補正を行う補正部と、
前記挿入部を前進又は後退させるために、前記挿入部に設けられ、前記作動器によって駆動されるパワーユニットと
を備える内視鏡システム。

【請求項2】

前記制御部と前記駆動部との接続系統数は１であり、
前記駆動部は、反転回路を含み、前記制御部から入力された１つの前記制御信号に基づいて、前記第１の電位と前記第２の電位とを出力する、
請求項１に記載の内視鏡システム。

【請求項3】

前記作動器は、正転及び反転可能な直流モータである、請求項２に記載の内視鏡システム。

【請求項4】

前記作動器の駆動量を取得するエンコーダをさらに備え、
前記動作情報取得部は、前記駆動量を前記動作情報として取得する、請求項３に記載の内視鏡システム。

【請求項5】

前記補正部は、前記制御部が前記作動器を静止させるための前記制御信号を出力しているときの前記動作状況に基づいて前記補正を行う、請求項２に記載の内視鏡システム。

【請求項6】

前記制御信号は、パルス幅変調を利用しており、
前記駆動部は、前記第１の端子から前記制御信号のデューティ比に基づく前記第１の電位を出力し、前記第２の端子から前記制御信号のデューティ比に基づく前記第２の電位を出力する、
請求項１に記載の内視鏡システム。

【請求項7】

前記補正部は、前記作動器を静止させるための、前記制御信号のデューティ比を決定する、請求項６に記載の内視鏡システム。

【請求項8】

前記動作情報取得部は、前記第１の電位と前記第２の電位とを前記動作情報として取得する、請求項１に記載の内視鏡システム。

【請求項9】

入力に応じて前記制御信号を変化させるための調整信号が出力される入力部をさらに備え、
前記補正部は、前記調整信号が入力される前に前記補正を行う、
請求項１に記載に内視鏡システム。

【請求項10】

制御信号を一端子による一線として出力する制御部と、
前記制御信号に基づく接地電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と前記制御信号に基づく前記接地電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続される、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差に応じて正方向及び負方向に動作可能な作動器の動作状況に係る動作情報を取得する動作情報取得部と、
前記動作状況と当該動作状況を得るための前記制御信号との関係である制御情報に含まれる補正情報を記憶する記憶部と、
前記制御部から出力された前記制御信号と前記動作情報に基づいて得られた前記動作状況とが前記制御情報と整合しているか否かを判定し、整合していないときには整合するように前記補正情報に対する補正を行う補正部と
を備える内視鏡システムのための制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡システム及び内視鏡システムのための制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転可能な螺旋状の凸部を有する回転筒体が挿入部の周囲に設けられた内視鏡システムが例えば日本国特開２００７−３１９５４７号公報に開示されている。日本国特開２００７−３１９５４７号公報には次のような技術が開示されている。この内視鏡では、回転筒体が長手軸周りに回転することで、螺旋状の凸部が周囲の組織を手繰り、挿入部はその長手軸方向に前進又は後退し得る。このような回転筒体の先端部と基端部とには、それぞれ回転数を検知するためのセンサが設けられている。先端部と基端部との回転数の差に基づき、回転筒体を回転させるモータへの電力供給が制御される。

【0003】

上述の回転筒体のようなパワーユニットを有する内視鏡システムでは、挿入部の前進及び後退を可能とするために、パワーユニットの回転体は、正転及び反転の両方向へ回転できることが必要である。このとき、電源や回転方向の切り替えを行うための構成を含む駆動回路は単純であることが好ましい。一方、この回転は正確に制御される必要がある。

【発明の概要】

【0004】

本発明は、単純な構成を有しつつ正確な制御が可能な内視鏡システム及び内視鏡システムのための制御装置を提供することを目的とする。

【0006】

本発明の一態様によれば、内視鏡システムは、挿入部を含む内視鏡と、制御信号を一端子による一線として出力する制御部と、前記制御信号に基づく接地電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と前記制御信号に基づく前記接地電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続される、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差に応じて正方向及び負方向に動作可能な作動器と、前記作動器の動作状況に係る動作情報を取得する動作情報取得部と、前記動作状況と当該動作状況を得るための前記制御信号との関係である制御情報に含まれる補正情報を記憶する記憶部と、前記制御部から出力された前記制御信号と前記動作情報に基づいて得られた前記動作状況とが前記制御情報と整合しているか否かを判定し、整合していないときには整合するように前記補正情報に対する補正を行う補正部と、前記挿入部を前進又は後退させるために、前記挿入部に設けられ、前記作動器によって駆動されるパワーユニットとを備える。

【0007】

本発明の一態様によれば、内視鏡システムのための制御装置は、制御信号を一端子による一線として出力する制御部と、前記制御信号に基づく接地電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と前記制御信号に基づく前記接地電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続される、前記第１の電位と前記第２の電位との電位差に応じて正方向及び負方向に動作可能な作動器の動作状況に係る動作情報を取得する動作情報取得部と、前記動作状況と当該動作状況を得るための前記制御信号との関係である制御情報に含まれる補正情報を記憶する記憶部と、前記制御部から出力された前記制御信号と前記動作情報に基づいて得られた前記動作状況とが前記制御情報と整合しているか否かを判定し、整合していないときには整合するように前記補正情報に対する補正を行う補正部とを備える。

【0008】

本発明によれば、単純な構成を有しつつ正確な制御が可能な内視鏡システム及び内視鏡システムのための制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る生体内導入装置の構成例の概略を示す図である。

【図2】図２は、パワーユニット制御部の構成例の概略を示すブロック図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る駆動部の構成例の概略を示す図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係るパワーユニット制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、第２の実施形態に係る駆動部の構成例の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る内視鏡システムとしての生体内導入装置１の構成の概略を図１に示す。この図に示すように、生体内導入装置１は、内視鏡１００と、コントローラ２００と、モニタ３１０と、入力部３６０とを備える。内視鏡１００は、生体内に挿入されるように構成された細長形状をした挿入部１１０を備える。また、内視鏡１００は、内視鏡１００の各種操作を行うための操作部１６０を備える。操作部１６０は、使用者によって保持される。ここでは、挿入部１１０の先端の側を先端側と称し、操作部１６０の側を基端側と称することにする。内視鏡１００の操作部１６０とコントローラ２００とは、ユニバーサルケーブル１９０によって接続されている。

【0011】

挿入部１１０は、最も先端側に設けられた先端硬性部１１２と、先端硬性部１１２の基端側に設けられた湾曲部１１４と、湾曲部１１４の基端側に設けられた蛇管部１１６とを有する。湾曲部１１４は、操作部１６０に設けられた図示しない操作ノブの回転に応じて能動的に湾曲するように構成されている。蛇管部１１６は、外力によって受動的に湾曲する。

【0012】

先端硬性部１１２には、撮像素子１２０が設けられている。撮像素子１２０は、挿入部１１０の例えば先端側の被写体像に基づく画像信号を生成する。撮像素子１２０で取得された画像信号は、挿入部１１０及びユニバーサルケーブル１９０を通る撮像信号用信号線１２２を介してコントローラ２００に送信される。また、先端硬性部１１２には、被写体を照明するための図示しない照明窓が設けられている。照明窓には、コントローラから延びる図示しないライトガイドが接続されている。コントローラ内に設けられた光源から射出された光は、ライトガイドによって導かれて、照明窓から射出する。照明窓から射出する光によって、被写体は照明される。また、先端硬性部１１２には、鉗子等の処置具が通される処置具チャンネルチューブの開口部が設けられている。

【0013】

挿入部１１０の蛇管部１１６には、パワーユニット（スパイラルユニット）１３０が取付けられている。パワーユニット１３０は、蛇管部１１６の周囲に、蛇管部の長手軸回りに回転可能に設けられた円筒状の装着ユニット（ベースチューブ）１３２を有する。装着ユニット１３２の外周面にはフィン１３４が設けられている。フィン１３４は、装着ユニット１３２の長手軸を中心とする螺旋状に設けられている。フィン１３４は、装着ユニット１３２の回転に応じて回転する。

【0014】

装着ユニット１３２は、操作部１６０に設けられたアクチュエータ１５０に、ギヤボックス１４４内のギヤ及びドライブシャフト１４６を介して接続されている。入力部３６０を用いた操作によってアクチュエータ１５０が動作すると、その駆動力はギヤボックス１４４内のギヤ及びドライブシャフト１４６によって伝達される。その結果、装着ユニット１３２及びフィン１３４は、それらの長手軸周りに時計回り及び反時計回りに回転し得る。

【0015】

フィン１３４が例えば管腔壁といった壁部に接した状態で、装着ユニット１３２及びフィン１３４が回転すると、挿入部１１０には先端側又は基端側への推進力が作用する。例えば小腸や大腸においては、小腸や大腸の内壁に存在する襞をフィンが手繰り寄せることによって、挿入部１１０に推進力が作用する。このような推進力によって、管腔における挿入部１１０の挿入性及び抜去性が向上する。

【0016】

モニタ３１０は、例えば液晶ディスプレイといった一般的な表示素子である。モニタ３１０は、後述の画像処理部２９０の制御下で、例えば内視鏡画像を表示する。

【0017】

入力部３６０は、例えばフットスイッチを含む。入力部３６０は、アナログスイッチ等で構成される第１の入力部３６２と第２の入力部３６４とを含む。生体内導入装置１は、第１の入力部３６２がオンになったとき、フィン１３４が例えば時計回りに回転するようにアクチュエータ１５０が動作するように構成されている。また、生体内導入装置１は、第２の入力部３６４がオンになると、フィン１３４が例えば反時計回りに回転するようにアクチュエータ１５０が動作するように構成されている。その結果、第１の入力部３６２がオンになったとき、挿入部１１０は先端側に前進し、第２の入力部３６４がオンになったとき、挿入部１１０は基端側に後退する。このように、入力部３６０には、ユーザの指示が入力される。入力部３６０から出力される信号を調整信号と称することにする。入力部３６０からは、ユーザによるフットスイッチの踏み込みの程度に応じた値を有する調整信号が出力される。この値に基づいて、フィン１３４の回転速度は制御される。

【0018】

コントローラ２００は、生体内導入装置１の各部の制御を行う。コントローラ２００は、画像処理部２９０を備える。画像処理部２９０は、撮像素子１２０から画像信号を取得し、この画像に対して必要な画像処理を施す。画像処理部２９０は、画像処理した画像信号をモニタ３１０に出力し、モニタ３１０に画像を表示させる。

【0019】

コントローラ２００は、パワーユニット１３０の動作を制御するための制御装置として機能するパワーユニット制御部２１０を備える。アクチュエータ１５０とパワーユニット制御部２１０とは、アクチュエータ電流信号用信号線１５６で接続されている。

【0020】

パワーユニット制御部２１０を中心とした構成を図２に示すブロック図を参照して説明する。内視鏡１００に設けられたアクチュエータ１５０は、作動器として機能するモータ１５２と、エンコーダ１５４とを備える。モータ１５２は、パワーユニット１３０を動作させる動力源である。挿入部１１０を前進及び後退させるために、パワーユニット１３０の装着ユニット１３２は、正転及び反転する。このため、モータ１５２は、正転及び反転する。本実施形態では、モータ１５２は、直流モータである。エンコーダ１５４は、モータ１５２の回転量を検出する。

【0021】

パワーユニット制御部２１０は、制御部２２０と、駆動部２３０と、動作情報取得部２４０と、記憶部２５０とを備える。

【0022】

制御部２２０は、例えばＣＰＵやＡＳＩＣを含む。制御部２２０は、入力部３６０からユーザが希望するモータ１５２の回転方向及び回転速度に係る情報を表す調整信号を取得する。制御部２２０は、入力部３６０から取得した調整信号に基づいて、駆動部２３０へ出力する制御信号を調整する。制御部２２０は、この制御信号を駆動部２３０へ出力する。

【0023】

本実施形態に係る制御では、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）を利用した制御信号が用いられている。すなわち、制御部２２０から駆動部２３０へは、矩形波が出力される。制御部２２０の出力は、１端子を用いた１線の出力である。すなわち、制御部２２０と駆動部２３０との接続系統数は１である。制御部２２０から出力される矩形波は例えば０Ｖ及び５Ｖの信号である。

【0024】

また、制御部２２０は、後述するように、モータ１５２を正しく駆動するために、制御信号の補正を行うために、補正部２２２を含む。補正部２２２は、モータ１５２を正しく駆動するために必要な制御情報に含まれる補正情報を決定する。ここで、制御情報は、制御部２２０が出力する制御信号とモータ１５２の駆動量との関係含む情報である。補正情報は、この制御情報に含まれる関係を補正するための情報である。制御部２２０は、決定された補正情報を含む制御情報を用いて制御信号を作成する。

【0025】

記憶部２５０は、制御部２２０が出力する制御信号とモータ１５２の駆動量との関係含む制御情報や、この制御情報に含まれる制御情報を補正するための情報である補正情報を記憶する。補正情報は、補正部２２２によって適宜に変更される。

【0026】

駆動部２３０は、制御部２２０から入力された矩形波に基づいて、モータ１５２を駆動する回路を含む。駆動部２３０の回路構成の一例を図３を参照して説明する。

【0027】

制御部２２０の出力端は駆動部２３０の入力端と接続されている。駆動部２３０の入力端には、ローパスフィルタ２３１が接続されている。ローパスフィルタ２３１は、抵抗とコンデンサとからなるローパスフィルタが２段設けられているものである。すなわち、ローパスフィルタ２３１は、入力端と出力端との間に抵抗が接続されて出力端と接地端との間にコンデンサが接続された構成を有するローパスフィルタが２組直列に接続された構成を有する。制御部２２０から出力された矩形波は、まずこのローパスフィルタ２３１によってＦＶ変換される。すなわち、図３に示すように、制御部２２０から出力される矩形波のオン状態のパルス幅Ａとオフ状態のパルス幅Ｂとの比をデューティ比としたときに、ローパスフィルタ２３１によって、矩形波は、デューティ比に応じた電圧値に変換されることになる。例えばデューティ比１００：０のときにはローパスフィルタ２３１の出力端は５Ｖとなり、デューティ比５０：５０のときにはローパスフィルタ２３１の出力端は２．５Ｖとなり、デューティ比０：１００のときにはローパスフィルタ２３１の出力端は０Ｖとなる。

【0028】

ローパスフィルタ２３１の出力端には、第１の増幅器２３２の入力端が接続されている。ローパスフィルタ２３１を通過した信号は、第１の増幅器２３２のゲインに応じて増幅される。

【0029】

第１の増幅器２３２の出力端には、第１の回路２３３と第２の回路２３４とが並列に接続されている。第１の回路２３３は、第２の増幅器２３５を含む。第１の回路２３３は、第１の増幅器２３２で増幅された信号の電位を所定の値だけ増加させる。一方、第２の回路２３４は、−１倍の反転増幅器２３６と第３の増幅器２３７とが直列に接続された回路構成を含む。第２の回路２３４は、第１の増幅器２３２で増幅された信号の電位を反転させたうえで、その電位を所定の値だけ増加させる。第１の回路２３３の出力端と第２の回路２３４の出力端とは、それぞれモータ１５２の入力端子に接続されている。

【0030】

駆動部２３０の回路は、制御部２２０から出力される制御信号のデューティ比に比例した出力値が、第１の回路２３３の出力端と第２の回路２３４の出力端との比となるように調整されている。例えば、モータ１５２の定格電圧が２４Ｖのとき、次のように調整されている。すなわち、制御信号のデューティ比が９０：１０のとき、第１の回路２３３の出力端は２７Ｖとなり、第２の回路２３４の出力端は３Ｖとなる。このとき、モータ１５２には、＋２４Ｖの電圧が印加される。また、制御信号のデューティ比が５０：５０のとき、第１の回路２３３の出力端は１５Ｖとなり、第２の回路２３４の出力端は１５Ｖとなる。このとき、モータ１５２には、電圧が印加されない。制御信号のデューティ比が１０：９０のとき、第１の回路２３３の出力端は３Ｖとなり、第２の回路２３４の出力端は２７Ｖとなる。このとき、モータ１５２には、−２４Ｖの電圧が印加される。このように、駆動部２３０は、制御信号に基づく接地電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と制御信号に基づく前記接地電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部として機能する。

【0031】

駆動部２３０により、制御部２２０から出力される矩形波のデューティ比に応じた電圧がモータ１５２に印加される。駆動部２３０のような構成によれば、電源はプラス側の電源のみでよく、また、制御部２２０の出力端子は１つでよい。すなわち、１線式の構成を有することで、例えばＣＰＵを用いて構成される制御部２２０の出力端子の使用数を１ピンのみに削減することができる。以上のように本実施形態に係る回路は極めて単純な構成を有する。また、アナログ回路による高い応答及び線形性は、パワーユニット１３０を速度制御する本実施形態において効果を奏する。なお、電源はプラス側の電源のみでよいと記載したが、電源はマイナス側の電源のみでもよい。

【0032】

仮にモータ１５２の端子の一方を接地した場合、モータ１５２を正転及び反転させるためには、モータ１５２の他方の端子へプラスの電圧値とマイナスの電圧値とを入力する必要がある。この場合、プラスの電源とマイナスの電源とが必要になる。これに対して本実施形態によれば、マイナスの電源は不要である。

【0033】

また、モータ１５２を正転させるときには、一方の端子をプラス側に接続して他方の端子を接地し、モータ１５２を反転させるときには、一方の端子を接地して他方の端子をプラス側に接続するという方法も存在する。しかしながら仮にこのような構成を採用した場合、例えば電界効果トランジスタを用いたスイッチング回路が必要となる。これに対して本実施形態によれば、スイッチング回路が不要である。その結果、スイッチング回路を制御するための信号が不要となり、制御部２２０の出力端子数を削減することができる。

【0034】

なお、ここではプラスの電源又はマイナスの電源のみでモータ１５２を正転及び反転させる回路の例を示したが、駆動部２３０の回路構成はこれに限らない。プラスの電源とマイナスの電源とを用意できる場合、駆動部２３０の回路構成の自由度は高まる。プラスの電源とマイナスの電源とを用意できる場合でも、駆動部２３０は、制御信号に基づく基準電位よりも高い第１の電位を出力する第１の端子と制御信号に基づく前記基準電位よりも高い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部として機能し得る。また、この場合、駆動部２３０は、制御信号に基づく基準電位よりも低い第１の電位を出力する第１の端子と制御信号に基づく前記基準電位よりも低い第２の電位を出力する第２の端子とを有する駆動部として機能し得る。すなわち、制御部２２０から出力される制御信号のデューティ比に応じた出力値が第１の端子と第２の端子とから出力されるように、駆動部２３０は構成され得る。さらに、プラスの電源とマイナスの電源とを用意できる場合、駆動部２３０は、制御部２２０の出力端子を１つとする１線式であり、かつ単純である種々の回路構成をとり得る。

【0035】

図２に戻って説明を続ける。動作情報取得部２４０は、エンコーダ１５４の出力を取得して、このエンコーダの出力に基づいて、モータの動作状況に係る動作情報を取得する。動作情報取得部２４０は、取得した動作情報を制御部２２０へと出力する。モータ１５２の動作状況に係る動作情報は、制御部２２０によるフィードバック制御に用いられる。すなわち、制御部２２０は、動作情報取得部２４０が取得したモータ１５２の回転量の情報を用いて、速度制御によってモータ１５２の動作を制御する。

【0036】

また、動作情報取得部２４０が取得した動作情報は、矩形波である制御信号の補正にも用いられる。例えば理想的にはデューティ比が５０：５０であるとき、第１の回路２３３と第２の回路２３４との出力端の電圧は共に１５Ｖとなり、モータ１５２は停止する。しかしながら、駆動部２３０に含まれる各素子の個体差や、その特性の経年変化、温度などの環境等によって、デューティ比が５０：５０の矩形波が制御部２２０から駆動部２３０に入力されても、モータ１５２が回転することがあり得る。そこで本実施形態のパワーユニット制御部２１０では、モータ１５２が意図しない動作をしないように制御部２２０の出力が補正される。すなわち、動作情報取得部２４０の出力値に基づいて、制御部２２０の補正部２２２は、デューティ比が５０：５０のときにモータ１５２がわずかに正転していることを検出した場合、例えばモータ１５２を静止させるためのデューティ比を４９：５１とするように補正を行う。上述の補正情報は、例えば、モータ１５２を静止させるためにはデューティ比を５０：５０ではなく４９：５１に補正する必要があることを表す情報である。以上のような補正を行うことで、モータ１５２の動作は正確に制御され得る。

【0037】

駆動部２３０に含まれる素子に高精度の素子が用いられれば上述のような補正は不要となる可能性もある。しかしながらこの場合、装置全体がコストアップしてしまう。これに対して本実施形態によれば、適切な動作を行う装置を安価に製造することができる。なお、このような補正は、装置の出荷時には必須となる。また、装置の起動時に自動的に実施されることが好ましい。

【0038】

以上のように、内視鏡１００の挿入部１１０を前進及び後退させるための駆動システム１０は、パワーユニット制御部２１０と、アクチュエータ１５０と、入力部３６０とを含む。

【0039】

本実施形態に係る生体内導入装置１の動作について説明する。生体内導入装置１は、例えば体腔内の観察に用いられる。生体内導入装置１の使用時には、使用者は、例えば左手で操作部１６０を把持し、右手で蛇管部１１６を保持しながら挿入部１１０を被検者の体内に挿入する。さらに、使用者は、例えばフットスイッチである入力部３６０を足で操作することでフィン１３４を回転させて、挿入部１１０を前進又は後退させる。このとき、使用者はモニタ３１０を観察しながら生体内導入装置１を操作する。

【0040】

パワーユニット制御部２１０の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この制御は、例えばコントローラ２００の電源が入力されたときに実行される。初めに、上述の補正が行われる。

【0041】

ステップＳ１０１において、制御部２２０は、記憶部２５０に記憶されている最新の補正情報を含む制御情報を取得する。

【0042】

ステップＳ１０２において、制御部２２０は、取得した制御情報に基づいて、モータ１５２を静止させるための矩形波を制御信号として出力する。例えば補正が必要でないとき、制御部２２０は、デューティ比が５０：５０の矩形波を出力する。ステップＳ１０３において、制御部２２０は、エンコーダ１５４の出力に基づいて、動作情報取得部２４０が算出した現在のモータ１５２の動作状況に係る動作情報を取得する。

【0043】

ステップＳ１０４において、制御部２２０は、モータ１５２が静止しているか否かを判定する。モータ１５２が静止していないと判定されたとき、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、制御部２２０は、補正情報を再設定する。その後、処理はステップＳ１０２に戻る。したがって、その後、再設定された補正情報が含まれる制御情報に基づいて、制御信号の出力が行われる。例えばモータ１５２を静止させるための矩形波として、デューティ比が４９：５１の矩形波が出力されるようになる。

【0044】

ステップＳ１０４の判定においてモータ１５２が静止していると判定されたとき、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、制御部２２０は、現在用いられている補正情報を記憶部２５０に記憶させる。ステップＳ１０７において、制御部２２０は、動作可能である旨を通知する。例えば制御部２２０は、動作可能である旨をモニタ３１０に表示させる。これ以降、ユーザによる操作に従って、パワーユニット１３０が動作する。この際、補正情報が更新された制御情報が用いられる。

【0045】

ステップＳ１０８において、制御部２２０は、入力部３６０への入力に基づく調整信号を取得する。入力部３６０へは、ユーザによってフィン１３４を正転させるか反転させるか、及びその回転量に係る情報が入力される。調整信号はこれらの情報を表す信号である。ステップＳ１０９において、制御部２２０は、調整信号と制御情報とに基づいて、制御信号のデューティ比を決定する。ステップＳ１１０において、制御部２２０は、決定したデューティ比の矩形波を制御信号として出力する。その結果、モータ１５２が回転し、パワーユニット１３０は動作する。

【0046】

ステップＳ１１１において、制御部２２０は、終了の指示が入力されたか否かを判定する。終了の指示は、例えばパワーユニット１３０の使用が終了したとき、入力される。終了の指示が入力されていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０８に戻る。一方、終了の指示が入力されていると判定されたとき、処理は終了する。

【0047】

本実施形態によれば、制御部２２０と駆動部２３０との接続系統数を１として、さらに駆動部２３０を安価な回路構成としても、モータ１５２を正確に制御することができる。上述の補正は制御部２２０から出力される矩形波である制御信号のデューティ比を調整するのみによって行われるので、駆動部２３０の回路構成を複雑にすることもない。また、デューティ比を調整することによる補正によれば、デジタル値である電圧値を用いて補正する場合などと比較して、容易に高精度な補正が実現され得る。また、補正にはエンコーダ１５４の出力が用いられているが、エンコーダ１５４は、モータ１５２の動作を制御するために元来必要なものであるので、補正のために新たに駆動システム１０に構成要素を追加することにもならない。

【0048】

なお、上述の例では、補正は、モータ１５２を静止させる条件で行われている。しかしながらこれに限らない。モータ１５２を所定の速度で回転させる際の制御信号と動作情報とに基づいて、補正が行われてもよい。

【0049】

上述の実施形態では、エンコーダ１５４の出力に基づいてモータ１５２の駆動を制御する速度制御を行う例を示した。しかしながら制御方法はこれに限らない。生体への負荷を考慮して、モータ１５２に流れる電流値やモータ１５２に印加される電圧値等を用いたトルク制御が用いられてもよい。すなわち、速度制御ではフィン１３４の回転が周囲の生体組織によって阻害されたとき、当該生体組織に高負荷が掛かる可能性がある。これに対してトルク制御では、生体組織に掛かる負荷が制限される。この場合、エンコーダ１５４の出力値は制御に必要がないため常にモニタされないことも考えられる。本実施形態の駆動システム１０の構成は、このようにエンコーダ１５４の出力値が常にモニタされない場合にも効果を奏する。

【0050】

上述の実施形態では、モータ１５２の動作状況を、エンコーダ１５４の出力に基づいて取得している。しかしながら、これに限らない。例えば第１の回路２３３の出力端の電位及び第２の回路２３４の出力端の電位を取得して、これらの値をモータ１５２の動作状況を表す動作情報として用いてもよい。すなわち、第１の回路２３３の出力端と第２の回路２３４の出力端との電位差と、制御信号との関係が、所定の関係になるように補正が行われてもよい。

【0051】

また、本実施形態の駆動システム１０は、パワーユニット１３０を駆動するためのシステムとして説明した。しかしながらこれに限らず、本実施形態に係る技術は、各種ユニットを駆動する駆動システムに用いられ得る。例えば、本実施形態に係る技術は、電動湾曲内視鏡の湾曲機構の駆動にも用いられ得る。用途に応じて作動器としてのモータ１５２は、他の動力源に置換され得る。

【0052】

［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態に係る制御では、パルス幅変調を利用した制御信号が用いられており、制御部２２０から駆動部２３０へは、矩形波が出力される。これに対して本実施形態では、制御部２２０からは、アナログ信号が出力される。

【0053】

本実施形態に係る駆動部２３０の回路構成の一例を図５に示す。図５に示すように、第１の実施形態の駆動部２３０と比較して、パルス幅信号をアナログ信号に変換するローパスフィルタ２３１がない。その他の回路構成は、第１の実施形態の駆動部２３０と同様である。すなわち、制御部２２０から出力されたアナログ信号は、第１の増幅器２３２に入力される。

【0054】

本実施形態では、図４を参照して説明した処理において以下の点が第１の実施形態と異なる。すなわち、ステップＳ１０２において、制御部２２０は、モータ１５２を静止させるための電圧値を有するアナログ信号を制御信号として出力する。例えば、制御部２２０が０Ｖから５Ｖまでの電圧値を出力できるときを考える。補正が必要でないとき、制御部２２０は、２．５Ｖの電圧を出力する。ステップＳ１０４において、モータ１５２が静止していないと判定されたとき、ステップＳ１０５において、補正情報が再設定される。すなわち、ステップＳ１０２における制御部２２０の出力は、例えば２．４Ｖに変更される。

【0055】

また、ステップＳ１０９において、制御部２２０は、調整信号と制御信号とに基づいて、出力電圧値を決定する。ステップＳ１１０において、制御部２２０は、決定した出力電圧値を有するアナログ信号を制御信号として出力する。その結果、モータ１５２が回転し、パワーユニット１３０は動作する。

【0056】

本実施形態によっても、制御部２２０と駆動部２３０との接続系統数を１として、さらに駆動部２３０を単純で安価な回路構成としても、モータ１５２を正確に制御することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】