电动内窥镜的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及具有对驱动对象进行旋转驱动的驱动部的电动内窥镜。
【背景技术】
[0002]近年来，内窥镜广泛应用于医疗用领域和工业用领域中。特别是在医疗用领域中，在手术医生把持内窥镜进行治疗用的处置等的情况下，期望容易进行操作。
[0003]例如，在作为第I现有例的日本特开2007-37564号公报中公开了如下技术:在设于插入部的前端部的振子收纳部内收纳被旋转驱动的超声波振子，经由贯穿插入到插入部内的柔性轴，通过设于操作部内的马达对该超声波振子进行旋转驱动，由此，能够通过超声波振子对超声波进行径向扫描。并且，在超声波振子的基端附近设置编码器，通过该编码器检测柔性轴的旋转延迟，对旋转延迟进行应对。
[0004]并且，在作为第2现有例的日本特开2007-44074号公报中公开了如下结构:能够在内窥镜的处置器械贯穿插入用通道内贯穿插入超声波探针，在贯穿插入到超声波探针内的柔性轴的前端部安装超声波振子，将柔性轴的后端与马达单元连接，通过马达单元，经由柔性轴对超声波振子进行旋转驱动。并且，公开了如下技术:通过设于柔性轴的前端的编码器，高精度地检测柔性轴的前端的旋转位置，得到精细的径向扫描的超声波断层图像。
[0005]但是，在第I现有例和第2现有例中，需要在柔性轴这样的旋转驱动力的传递部件的前端侧设置对被旋转驱动的旋转驱动对象的旋转进行检测的传感器，具有构造复杂且成本升高的缺点。
[0006]因此，期望如下的电动内窥镜:不需要在传递部件的前端侧设置传感器，不使用传感器来估计传递部件的前端侧的旋转状态，使用估计出的旋转状态的信息，将其反映到反馈控制中，由此能够减少旋转延迟。
[0007]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的电动内窥镜:不需要在传递部件的前端侧设置传感器，能够减少前端部相对于传递部件的基端部的旋转延迟。
【发明内容】
[0008]用于解决课题的手段
[0009]本发明的一个方式的电动内窥镜具有:被驱动的驱动对象；驱动部，其产生使所述驱动对象进行旋转驱动的旋转驱动力；具有烧性的传递部件，其具有基端部与所述驱动部连结、前端部与所述驱动对象连结的驱动轴，该传递部件绕所述驱动轴旋转，将所述旋转驱动力从所述驱动部传递到所述驱动对象；输入部，其输入用于指示所述驱动部的目标旋转量的指令值；检测部，其检测所述驱动部的旋转状态下的旋转信息；估计部，其根据所述旋转信息和相对于向所述基端部的旋转输入而示出所述前端部中的旋转状态的物理模型，估计反映了所述前端部的旋转状态的所述物理模型中的所述驱动部的旋转状态；以及控制部，其根据所述估计部估计出的所述物理模型中的所述驱动部的旋转状态对所述驱动部进行控制，以使所述前端部的旋转状态与所述目标旋转量的旋转状态一致。
【附图说明】
[0010]图1是示出具有本发明的第I实施方式的电动内窥镜的内窥镜装置的整体结构的图。
[0011]图2是示出图1中的电动弯曲驱动部和具有作为电动弯曲驱动部的物理模型的观测模型的马达控制器的结构部分的图。
[0012]图3是示出图2中的观测模型的详细结构的模块线图。
[0013]图4是示出由于转矩轴的形状变化而使转矩轴的旋转速度无法追随马达的旋转速度的情况的说明图。
[0014]图5是示出第I实施方式的第I变形例中的观测模型的模块线图。
[0015]图6是示出第I实施方式的第2变形例中的观测模型的一部分的模块线图。
[0016]图7是示出第I实施方式的第3变形例中的电动弯曲驱动部和具有观测模型的马达控制器的结构部分的图。
[0017]图8是示出根据马达转矩估计值而使比例控制的增益值可变的情况的特性例的图。
[0018]图9是用于通过增益调度而针对指令值改善响应特性的说明图。
[0019]图10是示出第I实施方式的第4变形例中的干扰转矩观测模型周边部的结构的模块线图。
[0020]图11是示出在图2的结构中在机械耦合部中设置检测该机械耦合部的旋转位置的传感器、反馈该传感器检测到的旋转位置并进行PID控制的结构的图。
【具体实施方式】
[0021]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0022](第I实施方式)
[0023]如图1所示，本发明的第I实施方式的内窥镜装置I由电动内窥镜2、以拆装自如的方式连接该电动内窥镜2的连接器3的信号处理装置4、以及通过输入由信号处理装置4内的信号处理部5生成的标准影像信号而显示与影像信号对应的内窥镜图像的监视器6构成。
[0024]电动内窥镜2具有被插入到被检体9的体腔内的具有挠性的插入部11、设置在该插入部11的后端(基端)的操作部12、以及从该操作部12延伸出的具有挠性的通用缆线13，设置在通用缆线13的端部的连接器3以拆装自如的方式与信号处理装置4的连接器座14连接。
[0025]插入部11具有设置在其前端的前端部15、设置在前端部15的后端的弯曲自如的弯曲部16、以及从该弯曲部16的后端延伸到插入部11的后端的挠性部17。
[0026]在前端部15中相邻设有照明窗和观察窗，在照明窗中安装有出射照明光的白色发光二极管(白色LED) 18，在观察窗中安装有物镜19。
[0027]白色LED 18经由贯穿插入到插入部11等电动内窥镜2内的驱动线20而与信号处理装置4内的LED电源电路21连接，通过从LED电源电路21供给的LED电源而产生白色照明光，对体腔内进行照明。
[0028]被照明的患部等被摄体通过物镜19而在配置于其成像位置的电荷耦合元件(CCD) 22的摄像面上形成光学像。
[0029]CXD 22经由贯穿插入到插入部11等电动内窥镜2内的信号线23而与信号处理装置4内的信号处理部5连接，通过由信号处理部5内的未图示的驱动电路施加驱动信号，CCD 22输出进行光电转换后的摄像信号。信号处理部5内的未图示的信号处理电路根据所输入的摄像信号生成监视器6中显示的标准影像信号，将其输出到监视器6。在监视器6的显示面中显示由CCD 22进行摄像而得到的被摄体的图像作为内窥镜图像。另外，信号处理装置4具有电源电路7，在装配有连接器3的情况下，该电源电路7对配置在连接器3内的后述马达控制器42供给动作用电源。
[0030]并且，弯曲部16具有多个圆环形状的弯曲块24，在弯曲部16的长度方向上相邻的弯曲块24经由配置在例如上下方向的位置的铆钉25而以转动自如的方式连结。另外，在图1中，设与纸面垂直的方向为(使弯曲部16弯曲的情况下的)上下方向，设纸面内的水平方向为左右方向。
[0031]并且，在插入部11内沿着左右方向的内壁贯穿插入有成对的弯曲线26a、26b，构成通过牵引而使弯曲部16弯曲的牵引机构的弯曲线26a、26b的一端固定在前端部15上，弯曲线26a、26b的另一端卷绕在构成配置在操作部12内的机械连结部或机械耦合部31的链轮(或滑轮)32上。
[0032]另外，在图1中，示出了(通过配置在上下方向的位置的铆钉25而以转动自如的方式连结弯曲部16的弯曲块24而)使弯曲部16向左右方向弯曲的结构，但是，也可以在左右方向上以旋转自如的方式连结弯曲块24，进而，在插入部11内沿着上下方向的内壁设置成对的弯曲线。而且，也可以采用如下构造:通过将所述成对的弯曲线的基端进一步卷绕在与上述机械耦合部31分开的机械耦合部(的链轮)上，除了左右方向以外，还能够在上下方向上弯曲。该情况下，设置2个对后述操纵杆43的倾倒方向等进行检测的电位计以使得除了左右方向以外还能够检测上下方向即可。
[0033]机械耦合部31由与设于该机械耦合部31的基端的转矩轴33连结的联轴节34、与联轴节34连结的齿轮35a和与链轮32连结的(与齿轮35a啮合的)齿轮35b、以及链轮32构成。
[0034]机械耦合部31的基端经由贯穿插入到通用缆线13内的具有挠性的作为驱动力传递部件的转矩轴33而与配置在连接器3内的构成电气驱动部的齿轮传动马达36连结。
[0035]齿轮传动马达36由马达37和与该马达37的旋转轴37a连结的齿轮38构成。下面，将齿轮传动马达36简记为马达36，将马达37记为马达主体37。
[0036]在马达36的旋转轴34a上连结有转矩轴33的基端部33a，转矩轴