JP2011041697A - 管内挿入支援装置及び内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動バルーンを管内壁に係止させることなく、かつ管内壁と駆動バルーンの間との接触力を低減させ、管内挿入部の管内移動方向に十分な推進力を得る。
【解決手段】バルーン制御部５０５は、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の膨張量を有効膨張範囲△Ｄに制御することで、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６を腸管に係止させることなく、かつ、推進に必要な押圧力（駆動力）を効果的に係止バルーン４４に与える。
【選択図】図１２

Description

本発明は管内挿入支援装置及び内視鏡装置に係り、特に、管内壁に推進力を伝えて管内を移動する技術に関する。

内視鏡の大腸挿入は、大腸が体内で曲がりくねった構造であること、体腔に固定されていない部分があることなどから、非常に難しい。そのため、挿入手技の習得には多くの経験を必要とし、挿入手技が未熟の場合には、患者に大きな苦痛を与える結果となる。

大腸部位の中で特に挿入が難しいと言われているのは、Ｓ状結腸と横行結腸である。Ｓ状結腸と横行結腸はその他の結腸とは異なり体腔内に固定されていない。そのため、自身の長さの範囲にて体腔内で任意な形状をとることができ、また、内視鏡挿入時の接触力により体腔内で変形する。

大腸挿入においては、挿入時の腸管への接触を少しでも減らすために、Ｓ状結腸や横行結腸を直線化することが重要である。直線化のために多くの手技がこれまで提案されているが、同時に、曲がった腸管を手繰り寄せて湾曲度合いを低減するための挿入補助具がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１，２には、可撓管部の外周面に螺旋状に４本の膨張・収縮が可能な変動チューブ巻回されており、各変動チューブ内の圧力を変動させて４本の変動チューブを順次膨張・収縮させることにより、外皮の外周面を順次膨張・収縮させて先端側から手元側に膨張部を移動させて腸管を手繰り寄せる技術が開示されている。

ところが、複数の変動チューブの上下運動だけではチューブの接触面を移動させる効果はほとんどない。腸管のひだが、膨張したチューブ間の溝に効率的に入った場合にのみ手繰り寄せる効果があるが、Ｓ状結腸ではひだはほとんど存在せず、また手繰り寄せる過程で腸管は直線化しひだの突起量は小さくなるため、手繰り寄せる効果は著しく低減する。

一方、例えば１つのバルーンを膨張させ該バルーンの外周面の第１の部分を腸管内壁に当接させて係止させた状態としたときに、該第１の部分と連続しているバルーンの外周面の第２の部分に腸管内壁に沿ってバルーンの外周面を移動させると、バルーンが腸管内壁に当接している状態ではこの第１の部分から第２の部分の移動に伴い、例えば腸管内壁を手繰り寄せることできるが、腸管等の生体組織は、その組織の弾性により応力を加えることで管径方向だけでなく管内壁に沿って伸縮すると共に、応力を解除すると該弾性による復元力によって伸縮前の状態に戻る性質があるため、バルーンを収縮させ腸管内壁から離すと、上述した復元力により手繰り寄せた腸管内壁が元に戻ることになる。

このように、１つのバルーンによって係止力を発生させて腸壁に係止させ、かつ推進力を発生させて腸壁に対し相対的に移動させることは困難である。

そこで、例えば管内移動方向に２つのバルーンを並べて配置し、一方のバルーンを回転バルーン（係止バルーン）、他方のバルーンを駆動バルーンとしたとき、回転バルーンを膨張させて腸管に係止させた後、駆動バルーンを膨張させて回転バルーンを押圧させるように制御することによって回転バルーンを回転させる方式（回転バルーン方式）の推進機構が検討されている。この推進機構によれば、１つのバルーンのみを用いた場合に比べて大きな推進量と推進力を得ることができ、管内移動体を腸壁に対し相対的に確実に移動させることができる。

特開平１１−９５４５号公報 特開２００６−２２３８９５号公報

しかしながら、上述した回転バルーン方式の推進機構では、腸管を係止状態にある回転バルーンを駆動バルーンの膨張によって回転させ、内視鏡を腸管に対して相対的に推進させる。推進力は駆動バルーンが内視鏡周方向に大きく膨張するほど大きくなる。一方、駆動バルーンが内視鏡周方向に大きく膨張しすぎると、駆動バルーンと腸壁との間に接触力（係止力）が発生し始め、推進の妨げとなる。そこで、推進力を最大化するためには、駆動バルーンを適度に膨張する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、駆動バルーンを管内壁に係止させることなく、かつ管内壁と駆動バルーンの間との接触力を低減させ、管内挿入部の管内移動方向に十分な推進力を得ることのできる管内挿入支援装置及び内視鏡装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の管内挿入支援装置は、管腔内に挿入される管内挿入部と、膨張して前記管腔の管内壁に接触した時に前記管内挿入部の外周と前記管内壁との間を埋める第１の部分と、前記管内壁と接触して推進力を発生させる第２の部分とを備え、その一部が前記管内挿入部に固定された流体の注入及び排出により膨張及び収縮する第１膨張収縮部材と、前記管内挿入部に固定され流体の注入及び排出により膨張及び収縮し、膨張時に前記管内壁に接触する第２膨張収縮部材と、流体の注入及び排出により膨張及び収縮し前記第１膨張収縮部材の外周面を押圧することにより、前記第１膨張収縮部材を駆動させる第３膨張収縮部材と、前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持すると共に、前記第３膨張収縮部材における膨張及び収縮による駆動によって前記第１膨張収縮部材の前記第１の部分が前記第２の部分になるようにして前記管内挿入部と前記管壁との相対位置を変化させるように制御する制御部と、を備え、前記管内挿入部の挿入軸に直交する直交断面において、前記第３膨張収縮部材の膨張時の外周面の最大径Ｌと、前記第１膨張収縮部材が膨張して前記管内壁に接触した接触状態における前記第１膨張収縮部材の外周面の最大径Ｌ0と、において、関係式：Ｌ＜Ｌ0が成立するように構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の管内挿入支援装置では、前記管内挿入部の挿入軸に直交する直交断面において、前記第３膨張収縮部材の膨張時の外周面の最大径Ｌと、前記第１膨張収縮部材が膨張して前記管内壁に接触した接触状態における前記第１膨張収縮部材の外周面の最大径Ｌ0と、において、関係式：Ｌ＜Ｌ0が成立するように構成することで、駆動バルーンを管内壁に係止させることなく、かつ管内壁と駆動バルーンの間との接触力を低減させ、管内挿入部の管内移動方向に十分な推進力を得ることを可能とする。

請求項２に記載の管内挿入支援装置のように、請求項１に記載の管内挿入支援装置であって、前記制御部は、前記関係式が成り立つように、前記第３膨張収縮部材の駆動を制御することが好ましい。

請求項３に記載の管内挿入支援装置のように、請求項１または２に記載の管内挿入支援装置であって、前記管内挿入部の径ｄにおいて、０．１×Ｌ０≦Ｌ−ｄ≦０．７×Ｌ０が成立するように構成されることが好ましい。

請求項４に記載の管内挿入支援装置のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、前記第３膨張収縮部材は、前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材とともに管内移動方向に並べて配置され、かつ前記管内挿入部に固定され、前記制御部は、前記第１膨張収縮部材又は前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第３膨張収縮部材を膨張させて前記第１膨張収縮部材を押圧させるように制御することが好ましい。

請求項５に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４に記載の管内挿入支援装置であって、前記制御部は、前記第１膨張収縮部材又は前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第３膨張収縮部材によって前記第１膨張収縮部材を押圧させることにより前記管内壁を手繰り寄せるように制御することが好ましい。

請求項６に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４または５に記載の管内挿入支援装置であって、前記制御部は、前記第１膨張収縮部材の表面が繰り出されることにより前記管内壁を手繰り寄せるように制御することが好ましい。

請求項７に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、前記第１膨張収縮部材は、膨張させて前記管内壁に係止させた状態で収縮状態の前記第３膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることが好ましい。

請求項８に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、前記第１膨張収縮部材、前記第２膨張収縮部材、及び前記第３膨張収縮部材の少なくとも１つはバルーンであることが好ましい。

請求項９に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４ないし８のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、前記管内挿入部に設けられ管内移動方向に前記第１膨張収縮部材、前記第３膨張収縮部材、及び前記第２膨張収縮部材とともに並べて配置されるものであって、前記第３膨張収縮部材に対して前記第１膨張収縮部材を挟んで反対側に配置される第４膨張収縮部材を有することが好ましい。

請求項１０に記載の管内挿入支援装置のように、請求項９に記載の管内挿入支援装置であって、前記制御部は、前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第４膨張収縮部材を膨張させて前記第１膨張収縮部材を押圧させるように制御することが好ましい。

請求項１１に記載の管内挿入支援装置のように、請求項９または１０に記載の管内挿入支援装置であって、前記第１膨張収縮部材は、膨張させて前記管内壁に係止させた状態で収縮状態の前記第４膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることが好ましい。

請求項１２に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４ないし１１のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、管内移動方向の前方から前記第３膨張収縮部材、前記第１膨張収縮部材、前記第２膨張収縮部材の順に配置されていることが好ましい。

請求項１３に記載の管内挿入支援装置のように、請求項４ないし１１のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置であって、管内移動方向の前方から前記第２膨張収縮部材、前記第３膨張収縮部材、前記第１膨張収縮部材の順に配置されていることが好ましい。

請求項１４に記載の内視鏡装置は、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置を備えて構成される。

以上説明したように、本発明によれば、駆動バルーンを管内壁に係止させることなく、かつ管内壁と駆動バルーンの間との接触力を低減させ、管内挿入部の管内移動方向に十分な推進力を得ることができるという効果がある。

本発明の実施形態に係る内視鏡装置の外観を示す構成図 図１の電子内視鏡の先端部の構成を示す図 図１のバルーン制御装置５００の構成を示すブロック図 図３のバルーン制御部の制御下におけるバルブ開閉制御部による推進動作のうちの正進動作のタイミングチャート 図４の正進動作のタイミングチャートに対応させた各バルーンの膨張および収縮の状態を示した概略断面図 図３のバルーン制御部の制御下におけるバルブ開閉制御部による推進動作のうちの逆進動作のタイミングチャート 図６の逆進動作のタイミングチャートに対応させた各バルーンの膨張および収縮の状態を示した概略断面図 図５（Ｄ）における駆動バルーンによる係止バルーンの回転作用を詳細に示す第１の状態遷移図 図５（Ｄ）における駆動バルーンによる係止バルーンの回転作用を詳細に示す第２の状態遷移図 図５（Ｄ）における駆動バルーンによる係止バルーンの回転作用を詳細に示す第３の状態遷移図 図５（Ｄ）における駆動バルーンによる係止バルーンの回転作用を詳細に示す第４の状態遷移図 図８ないし図１１の状態遷移図において生じる駆動力、摩擦力及び推進力の関係を示す図

以下、添付図面を参照して、本発明に係る管内挿入支援装置及び内視鏡装置について詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る内視鏡装置の外観を示す構成図であって、図２は図１の電子内視鏡の先端部の構成を示す図である。

図１に示すように、本実施形態の管内挿入支援装置を備えた内視鏡装置１は、電子内視鏡１００、光源装置２００、ビデオプロセッサ３００、モニタ４００及びフットスイッチ６００を有する制御部としてのバルーン制御装置５００とを備えて構成される。

電子内視鏡１００は、被検体の体腔内の管腔に挿入され該管腔内を移動する管内挿入部としての挿入部１０と、挿入部１０の基端部分に連設された操作部１２とを備えている。

光源装置２００は電子内視鏡１００に照明光を供給するものであり、ビデオプロセッサ３００は電子内視鏡１００により得られた撮像信号を信号処理して内視鏡画像をモニタ４００に表示するものである。

バルーン制御装置５００は、電子内視鏡１００の挿入部１０の先端部１０ａに設けられた第１及び第２駆動バルーン４２、４６、係止バルーン（回転バルーン）４４及び保持バルーン２３からなるバルーンユニットである移動駆動手段を所定のシーケンスにしたがって駆動制御するものであり、フットスイッチ６００は、このバルーン制御装置５００の駆動制御の開始及び停止を指示するスイッチである。

なお、本実施形態では、例えば、第１膨張収縮部材は係止バルーン４４により構成され、第２膨張収縮部材は保持バルーン２３により構成され、第３または第４膨張収縮部材は第１及び第２駆動バルーン４２、４６により構成される。

図２に示すように、電子内視鏡１００の挿入部１０の先端に連設された先端部１０ａには、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系３４と像光を撮像する撮像素子としての例えばＣＣＤ３３が内蔵されている。

また、挿入部１０内には光源装置２００にユニバーサルコード１４を介して接続されたライトガイド３０が挿通されており、ライトガイド３０は、光源装置２００が供給する照明光を先端部１０ａに設けられた照明光学系３１を介して被検体内の被観察部位を照射するようになっている。

図１に戻り、前記ＣＣＤ３３により取得された被検体内の画像は、ユニバーサルコード１４から分岐した信号ケーブル１４ａに接続されたビデオプロセッサ３００により信号処理され、モニタ４００に内視鏡画像として表示される。

なお、図示はしないが、先端部１０ａの先端面には、操作部１２側に設けられた鉗子口１６と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン等の操作ボタン１２ａを操作することによって、対物光学系３４を保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。

操作ボタン１２ａは、上記の送気・送水ボタンの他にフリーズボタン、レリーズボタン等の各操作ボタン１２ａにより構成され、フリーズボタン１２ａが操作されるとビデオプロセッサ３００に対して静止画生成が指示され、レリーズボタン１２ａが操作されるとビデオプロセッサ３００に対して静止画の格納（記録）が指示されるようになっている。

先端部１０ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１０ｂが設けられている。湾曲部１０ｂは、操作部１２に設けられたアングルノブ１２ｂが操作されて、挿入部１０内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部１０ａが被検体内の所望の方向に向けられる。

湾曲部１０ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１０ｃが設けられている。軟性部１０ｃは、先端部１０ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１２を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、１〜数ｍの長さを有する。

先端部１０ａには、図２に示すように、例えば大腸等の管腔路内を移動する進行方向に並べて配置され、かつ固定された膨張収縮部材としてバルーンユニットを構成する、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４が取り付けられている。第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４の詳細については後述する。

なお、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４が管腔路内壁に接触していない時に、挿入部１０の先端部１０ａの位置を管内のほぼ中央に保持するための保持バルーン２３も設けられている。保持バルーン２３、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４は、おもに膨張収縮自在なラテックスゴムからなり、各バルーン内の圧力を制御するバルーン制御装置５００に接続されている。

係止バルーン４４は膨張時に管腔路の内壁面に接して係止することができる膨張特性を有するバルーンである。

先端部１０ａの内部には、第１駆動バルーン４２に連通し気体が送られる送気管４８と、係止バルーン４４に連通し気体が送られる送気管５０と、第２駆動バルーン４６に連通し気体が送られる送気管５２と、保持バルーン２３に連通し気体が送られる送気管２７とが設けられている。これら送気管４８、５０、５２、２７は、湾曲部１０ｂ及び軟性部１０ｃ、ユニバーサルコード１４（図１参照）の内部及び該ユニバーサルコード１４から分岐したバルーン用コード１４ｂ（図１参照）の内部を通ってバルーン制御装置５００に接続されている。

なお、先端部１０ａにおいて第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４は互いに隣接して配置され、挿入部１０の周方向に周全体に形成される。また、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４は挿入部１０の周方向に一様な形状として軸対称となっていてもよく、また、挿入部１０の周方向に一様な形状ではなく軸対称となっていなくてもよい。また、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４は、湾曲部１０ｂや軟性部１０ｃに配置してもよい。

上記のように構成された電子内視鏡１００で、例えば、大腸や小腸のように複雑に屈曲した管腔路の内壁面を観察する場合には、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４及び保持バルーン２３が収縮した状態で挿入部１０を被検体内に挿入し、光源装置２００を点灯して被検体内を照明しながら、ビデオプロセッサ３００によってＣＣＤ３３により得られる内視鏡画像がモニタ４００に表示される。

術者が先端部１０ａを例えば肛門より大腸等の管腔路に挿入し、先端部１０ａが管路内の所定位置に到達すると、術者がバルーン制御装置５００を操作することにより第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４及び保持バルーン２３の膨張・収縮を制御して、管腔路の内壁面に押圧力を作用させる。これにより、管腔路の内壁面が手繰り寄せられ、挿入部１０が管腔路の内壁面に対し相対的に進行方向の前方または後方に推進する。

なお、推進動作のフローの詳しい説明は後述する。また、以下の説明において、先端部１０ａが進行方向の前方に推進する動作を正進動作とし、先端部１０ａが進行方向の後方に推進する動作を逆進動作とする。

図３は図１のバルーン制御装置５００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、バルーン制御装置５００は、吸引ポンプ５０１、供給ポンプ５０２、圧力制御部５０３、バルブ開閉制御部５０４、バルーン制御部５０５及び情報表示手段としての操作パネル５０６を備えて構成される。

バルーン制御装置５００は、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４と保持バルーン２３を個々に独立して内圧が調整できる構造となっており、バルブ開閉制御部５０４と圧力制御部５０３を介して、吸引ポンプ５０１及び供給ポンプ５０２が第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４と保持バルーン２３に接続されている。

バルーン制御部５０５は、後述する推進動作のフローに従った処理を実行し、バルブ開閉制御部５０４によって各バルーンに接続されたバルブ（不図示）の開閉を制御し、圧力制御部５０３によって吸引ポンプ５０１及び供給ポンプ５０２を制御する。

操作パネル５０６は、バルーン制御装置５００における推進動作の設定、各種情報に表示を行うものである。

次に、電子内視鏡１００の先端部１０ａの推進動作について説明する。

図４は、推進動作における正進動作のタイミングチャートを示した図である。また、図５は、図４の正進動作のタイミングチャートに対応させた各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略断面図である。

図４のタイミングチャートの開始時（即ち、図４の工程Ａが開始される時点）には、電子内視鏡１００の先端部１０ａが測定対象（例えば大腸）内に挿入された状態において、第１及び第２駆動バルーン４２、４６と係止バルーン４４が共に収縮した状態であり、且つ、保持バルーン２３が膨張して腸壁４０に係止した状態になっているものとする。

まず、上記状態から、第２駆動バルーン４６に気体を充填して膨張させる（図４の工程Ａ）。この第２駆動バルーン４６の膨張によって、図５（Ａ）に示すように、係止バルーン４４は第１駆動バルーン４２側に押し出され、第１駆動バルーン４２に覆い被さる状態になる。

次に、係止バルーン４４に気体を充填して膨張させて、係止バルーン４４を腸壁４０に係止させる（図４の工程Ｂ）。これによって、図５（Ｂ）に示すように、保持バルーン２３と共に係止バルーン４４が腸壁４０に係止した状態となる。

なお、以下では、係止バルーン４４が膨張して腸壁４０に接触している状態のとき、係止バルーン４４の表面のうち、腸壁４０に接触していない部分（即ち、挿入部１０と腸壁４０の間を埋める部分）を第１の部分といい、腸壁４０に接触している部分を第２の部分ということにする。

次に、係止バルーン４４を膨張させた状態を保持すると共に、保持バルーン２３と第２駆動バルーン４６から気体を吸引して収縮させる（図４の工程Ｃ）。これによって、図５（Ｃ）に示すように、係止バルーン４４のみが腸壁４０に係止した状態となる。

続いて、係止バルーン４４を腸壁４０に係止させた状態で、第１駆動バルーン４２に気体を充填して膨張させる（図４の工程Ｄ）。これによって、図５（Ｄ）に示すように、係止バルーン４４は、第１駆動バルーン４２の膨張により先端部１０ａの進行方向の後方に向かってその表面が順々に繰り出されるように徐々に押圧されていく。

換言すれば、係止バルーン４４の表面における第１の部分（腸壁４０に接触していない部分）の前方側（先端部１０ａの進行方向の前方側；図中の右側）は、第１駆動バルーン４２の膨張による押圧力によって、腸壁４０に接触して第２の部分（腸壁４０に接触している部分）へと徐々に遷移する。これにより、係止バルーン４４は、腸壁４０に対し先端部１０ａの進行方向の後方（図５（Ｄ）の黒矢印）に向かって押圧力を与える。

即ち、係止バルーン４４がいわゆるキャタピラ（登録商標）のように（無限軌道のように）、腸壁４０を当接しながら先端部１０ａの進行方向の後方に向かって繰り出される。

そのため、腸壁４０は先端部１０ａの進行方向の後方に手繰り寄せられる。従って、図５（Ｄ）の白矢印のように、電子内視鏡１００の先端部１０ａは腸壁４０に対し相対的に進行方向の前方に推進（正進）する。

次に、第１及び第２駆動バルーン４２、４６、及び係止バルーン４４を膨張させた状態を保持すると共に、保持バルーン２３を膨張させる（図４の工程Ｅ）。これによって、図５（Ｅ）に示すように、係止バルーン４４と共に保持バルーン２３が腸壁４０に係止した状態となる。

そして、保持バルーン２３を膨張させた状態を保持し、第１駆動バルーン４２及び係止バルーン４４を収縮させる（図４の工程Ｆ）。これによって、図５（Ｅ）に示すように、保持バルーン２３のみが腸壁４０に係止した状態となる。

以降、正進動作を継続する場合には、図４の工程Ａ〜工程Ｆを繰り返す。

図６は、推進動作における逆進動作のタイミングチャートを示した図である。また、図７は、図６の逆進動作のタイミングチャートに対応させた各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略断面図である。

まず、第１駆動バルーン４２と係止バルーン４４と第２駆動バルーン４６をともに収縮させた状態で、電子内視鏡１００の先端部１０ａを測定対象（ここでは例えば、大腸とする）内に挿入している状態を考える。なお、このとき、保持バルーン２３を膨張させて腸壁４０に係止させておく。

そして、係止バルーン４４と第２駆動バルーン４６を収縮させた状態を保持し、第１駆動バルーン４２に気体を充填して膨張させる（図６の工程Ａ）。この時のバルーンの膨張の様子は、図７（Ａ）のように表わすことができる。図７（Ａ）に示すように、第１駆動バルーン４２が膨張することにより、係止バルーン４４は第２駆動バルーン４６側に押し出され、第２駆動バルーン４６に覆い被さる状態になる。

次に、係止バルーン４４に気体を充填して膨張させて、係止バルーン４４を腸壁４０に係止させる（図６の工程Ｂ）。この時のバルーンの膨張の様子は、図７（Ｂ）のように表わすことができる。また、ここで、係止バルーン４４において、腸壁４０に接触した時に挿入部１０と腸壁４０の間を埋める部分を第１の部分とし、腸壁４０に接触している部分を第２の部分として考える。

次に、保持バルーン２３と第１駆動バルーン４２から気体を吸引して収縮させる（図６の工程Ｃ）。この時のバルーンの収縮の様子は、図７（Ｃ）のように表わすことができる。

続いて、第２駆動バルーン４６に気体を充填して膨張させる（図６の工程Ｄ）。この時のバルーンの膨張の様子は、図７（Ｄ）のように表わすことができる。

図７（Ｄ）に示すように、第２駆動バルーン４６を膨張させていくことにより、第２駆動バルーン４６は係止バルーン４４を徐々に押圧していく。そして、係止バルーン４４は、先端部１０ａの進行方向の前方に向かってその表面が順々に繰り出されるように押されていく、または、その表面を移動させるように押されていく。また、前記のように、係止バルーン４４において第１の部分と第２の部分を備えていると考えたときには、先端部１０ａの進行方向の後方側の第１の部分の腸壁４０側の一部が腸壁４０に接触して第２の部分になるように押されていく、と考えることができる。これにより、係止バルーン４４は、腸壁４０に対し先端部１０ａの進行方向の前方（図７（Ｄ）の黒矢印）に向かって押圧力を与える。

すなわち、係止バルーン４４がいわゆるキャタピラ（登録商標）のように（無限軌道のように）、腸壁４０を当接しながら先端部１０ａの進行方向の前方に向かって繰り出される。

そのため、腸壁４０は先端部１０ａの進行方向の前方に手繰り寄せられる。したがって、図７（Ｄ）の白矢印のように、電子内視鏡１００の先端部１０ａは腸壁４０に対し相対的に進行方向の後方に推進（逆進）する。

次に、保持バルーン２３に気体を充填して膨張させて、保持バルーン２３を腸壁４０に係止させる（図６の工程Ｅ）。この時のバルーンの膨張の様子は、図７（Ｅ）のように表わすことができる。

次に、係止バルーン４４と第２駆動バルーン４６から気体を吸引して収縮させる（図６の工程Ｆ）。この時のバルーンの収縮の様子は、図７（Ｆ）のように表わすことができる。以降、逆進動作を継続する場合には、図６の工程Ａ〜工程Ｆを繰り返す。

次に本実施形態の作用を図８ないし図１２を用いて詳細に説明する。図８ないし図１１は図５（Ｄ）における駆動バルーンによる係止バルーンの回転作用を詳細に示す状態遷移図であり、図１２は図８ないし図１１の状態遷移図において生じる駆動力、摩擦力及び推進力の関係を示す図である。

図８に示すように、係止バルーン４４を腸壁４０に係止させた状態（図５（Ｃ）参照）で、第１駆動バルーン４２に気体を充填して膨張を開始すると、係止バルーン４４の第１の部分（腸壁４０に接触していない部分：図８の注目領域９００参照）が、第１駆動バルーン４２の膨張による押圧力によって、腸壁４０に接触して第２の部分（腸壁４０に接触している部分）へと徐々に遷移する（図９の注目領域９００参照）。

これにより、係止バルーン４４は、腸壁４０に対し先端部１０ａの進行方向の後方に駆動力（押圧力）（図１０の黒矢印）を与える。この駆動力（押圧力）は、第１駆動バルーン４２の膨張に伴い増加し、第１の部分（腸壁４０に接触していない部分）を第２の部分（腸壁４０に接触している部分）へと順次、挿入方向の後方に繰り出す（図１０の注目領域９００参照）作用の力となる。
なお、第１駆動バルーン４２と腸壁４０と間には摩擦力が作用するために、結果としては、挿入部１０の挿入方向の前方への推進力が（駆動力−摩擦力）として発生する。

一方、例えば第１駆動バルーン４２の膨張を継続させ過膨張となると、図１１に示すように、第１駆動バルーン４２の膨張先端側の腸壁面との接触領域が増大し、この接触領域における第１駆動バルーン４２の外周面と腸壁面との摩擦力により、第１駆動バルーン４２の外周面を腸壁面に対して係止させる係止力が生じると共に、係止バルーン４４の後方側に繰り出した腸壁面（図１１の注目領域９００参照）を先端側に引き戻す作用が生じる。

挿入部１０の挿入軸１０Ａに直交する直交断面の径方向位置（膨張による第１駆動バルーン４２の外周面の高さ位置）において第１駆動バルーン４２により生じる、上記の駆動力、推進力及び摩擦力の関係を図１２に示す。図１２に示すように、挿入部１０の挿入方向への推進力は、第１駆動バルーン４２の膨張により発生する駆動力に基づき生じるが、この第１駆動バルーン４２の膨張により発生する駆動力は、第１駆動バルーン４２の外周面と腸壁面との摩擦力により減じられる。

すなわち、挿入部１０の挿入方向への推進力は、膨張開始から挿入部１０外周面からの所定位置までは、第１駆動バルーン４２の駆動力により決まるが、第１駆動バルーン４２が過膨張すると、第１駆動バルーン４２と腸壁面との摩擦力が増加し、第１駆動バルーン４２の駆動力が急速に減じられる。

このため、挿入部１０の挿入方向への推進力には、効率的な範囲である有効推進力範囲ΔＦが存在し、この有効推進力範囲ΔＦに対して第１駆動バルーン４２の有効膨張範囲△Ｄ（＝Ａ％〜Ｂ％：Ａ＜Ｂ、挿入部外周面位置０％、腸壁内面位置１００％）を設定することができる（例えばＡ％＝２０％、Ｂ％＝８０％）。

本実施形態では、バルーン制御部５０５（図３参照）は、この有効膨張範囲△Ｄにて第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の駆動（膨張及び収縮）制御を行う。

具体的には、バルーン制御部５０５は、挿入部１０の挿入軸１０Ａに直交する直交断面において、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の膨張時の外周面の最大径Ｌと、係止バルーン４４が膨張して腸壁面に接触した接触状態における係止バルーン４４の外周面の最大径Ｌ0と、において、「関係式：Ｌ＜Ｌ0」が成立するように、少なくとも第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の駆動を、有効膨張範囲△Ｄにて制御する。

具体例としては、バルーン制御部５０５は、大腸の径（すなわち膨張時の係止バルーン４４の径）が略５０ｍｍ、挿入部１０の径が略１０ｍｍの場合、
（１）駆動時の第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の径Ｌが
１５ｍｍ＜Ｌ＜４５ｍｍ
となるように、
（２）あるいは駆動時の第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の外周面の位置が挿入部１０の外周面からその法線方向に５ｍｍ〜１５ｍｍ
となるように、
第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の駆動を制御する。

このように本実施形態では、バルーン制御部５０５が、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６の膨張量を有効膨張範囲△Ｄに制御することで、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６を腸管に係止させることなく、かつ、推進に必要な押圧力（駆動力）を効果的に係止バルーン４４に与えることができる。

なお、第１駆動バルーン４２あるいは第２駆動バルーン４６を布のような収縮性の低い材料で形成し、バルーン内圧に関わらず膨張量が５ｍｍ〜１５ｍｍとなるように駆動バルーンの外径を製作するようにしもよい。また、布以外にも、回転バルーン（係止バルーン４４）等に用いているゴムの厚さを厚くすることで、バルーン内圧（５ＫＰａ〜１０ＫＰａ）でほとんど変形しないように構成してもよい。

以上、本発明の管内挿入支援装置及び内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１…内視鏡装置、１０…挿入部、１０ａ…先端部、４４…係止バルーン、２３…保持バルーン、４２…第１駆動バルーン、４６…第２駆動バルーン、１００・・・電子内視鏡、５００・・・バルーン制御装置

Claims (14)

1. 管腔内に挿入される管内挿入部と、
   膨張して前記管腔の管内壁に接触した時に前記管内挿入部の外周と前記管内壁との間を埋める第１の部分と、前記管内壁と接触して推進力を発生させる第２の部分とを備え、その一部が前記管内挿入部に固定された流体の注入及び排出により膨張及び収縮する第１膨張収縮部材と、
   前記管内挿入部に固定され流体の注入及び排出により膨張及び収縮し、膨張時に前記管内壁に接触する第２膨張収縮部材と、
   流体の注入及び排出により膨張及び収縮し前記第１膨張収縮部材の外周面を押圧することにより、前記第１膨張収縮部材を駆動させる第３膨張収縮部材と、
   前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持すると共に、前記第３膨張収縮部材における膨張及び収縮による駆動によって前記第１膨張収縮部材の前記第１の部分が前記第２の部分になるようにして前記管内挿入部と前記管壁との相対位置を変化させるように制御する制御部と、を備え、
   前記管内挿入部の挿入軸に直交する直交断面において、前記第３膨張収縮部材の膨張時の外周面の最大径Ｌと、前記第１膨張収縮部材が膨張して前記管内壁に接触した接触状態における前記第１膨張収縮部材の外周面の最大径Ｌ0と、において、
   関係式：Ｌ＜Ｌ0
   が成立するように構成されている
   ことを特徴とする管内挿入支援装置。
2. 前記制御部は、前記関係式が成り立つように、前記第３膨張収縮部材の駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の管内挿入支援装置。
3. 前記管内挿入部の径ｄにおいて、
   ０．１×Ｌ０≦Ｌ−ｄ≦０．７×Ｌ０
   が成立するように構成される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の管内挿入支援装置。
4. 前記第３膨張収縮部材は、前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材とともに管内移動方向に並べて配置され、かつ前記管内挿入部に固定され、
   前記制御部は、前記第１膨張収縮部材又は前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第３膨張収縮部材を膨張させて前記第１膨張収縮部材を押圧させるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
5. 前記制御部は、前記第１膨張収縮部材又は前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第３膨張収縮部材によって前記第１膨張収縮部材を押圧させることにより前記管内壁を手繰り寄せるように制御することを特徴とする請求項４に記載の管内挿入支援装置。
6. 前記制御部は、前記第１膨張収縮部材の表面が繰り出されることにより前記管内壁を手繰り寄せるように制御することを特徴とする請求項４または５に記載の管内挿入支援装置。
7. 前記第１膨張収縮部材は、膨張させて前記管内壁に係止させた状態で収縮状態の前記第３膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
8. 前記第１膨張収縮部材、前記第２膨張収縮部材、及び前記第３膨張収縮部材の少なくとも１つはバルーンであることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
9. 前記管内挿入部に設けられ管内移動方向に前記第１膨張収縮部材、前記第３膨張収縮部材、及び前記第２膨張収縮部材とともに並べて配置されるものであって、前記第３膨張収縮部材に対して前記第１膨張収縮部材を挟んで反対側に配置される第４膨張収縮部材を有することを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
10. 前記制御部は、前記第１膨張収縮部材及び前記第２膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記管内壁に係止させた状態を保持し、前記第４膨張収縮部材を膨張させて前記第１膨張収縮部材を押圧させるように制御することを特徴とする請求項９に記載の管内挿入支援装置。
11. 前記第１膨張収縮部材は、膨張させて前記管内壁に係止させた状態で収縮状態の前記第４膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることを特徴とする請求項９または１０に記載の管内挿入支援装置。
12. 管内移動方向の前方から前記第３膨張収縮部材、前記第１膨張収縮部材、前記第２膨張収縮部材の順に配置されていることを特徴とする請求項４ないし１１のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
13. 管内移動方向の前方から前記第２膨張収縮部材、前記第３膨張収縮部材、前記第１膨張収縮部材の順に配置されていることを特徴とする請求項４ないし１１のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の管内挿入支援装置を備えることを特徴とする内視鏡装置。

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