JP2003102677A - 可撓性内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】体内に挿入された挿入部の屈曲状態とその変化
を、放射線被爆なしに継続的に検出、表示することがで
き、しかも装置の無用な消耗や損傷を避けることができ
る可撓性内視鏡装置を提供すること。 【解決手段】曲げられた角度の大きさに対応して光の伝
達量が変化する曲がり検出部２２が形成された複数のフ
レキシブルな曲がり検出用光ファイバー２１が、各曲が
り検出部２２の位置を順にずらして配置された可撓性の
曲がりセンサ２０と、曲がりセンサ２０を挿入部１の基
端側から挿入部１の先端近傍まで挿脱できるように挿入
部１内に挿通配置されて先端が塞がれた曲がりセンサ挿
通チャンネル１０とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、胃腸内等を観察
するための可撓性内視鏡装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】胃腸内等に挿入される可撓性内視鏡装置
は、胃腸等の内壁に沿って自由に屈曲するフレキシブル
な挿入部を有しており、挿入部の屈曲状態を体外から把
握するのは困難である。 【０００３】そのため、挿入部が胃腸に対してどのよう
な挿入状態にあるのか判断がつかなくなったり、次の挿
脱操作をどのようにすればよいか判断できなくなってし
まう場合がある。 【０００４】そこで、Ｘ線透視を行えば挿入部の屈曲状
態を透視することができるが、Ｘ線照射は厚い鉛壁等で
囲まれた特別の室内で行う必要があるだけでなく、連続
的なＸ線透視は放射線被爆の問題があり、人体に非常に
悪い影響を与える恐れがある。 【０００５】そこで、内視鏡の挿入部の先端に磁界発生
部材を取り付け、その磁界発生部材の位置を人体外に配
置された磁気センサーにより検出して、体内にある挿入
部の先端の位置をモニター画面に表示するようにしたも
のがある（特許第２９５９７２３号）。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
挿入部の先端に取り付けられた磁界発生部材の位置を検
出する装置では、挿入部先端の位置が分かるだけで挿入
部可撓管の屈曲状態が分からないだけでなく、そのよう
な装置では外来ノイズの影響を受け易く、良好な状態で
位置検出を継続できない場合が少なくない。また、位置
検出が必要でないケースでも、位置検出のための部材が
常に体内に挿入使用されて消耗してしまう。 【０００７】そこで本発明は、体内に挿入された挿入部
の屈曲状態とその変化を、放射線被爆なしに継続的に検
出、表示することができ、しかも、装置の無用な消耗や
損傷を避けることができる可撓性内視鏡装置を提供する
ことを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の可撓性内視鏡装置は、フレキシブルな挿入
部を有する可撓性内視鏡装置において、曲げられた角度
の大きさに対応して光の伝達量が変化する曲がり検出部
が形成された複数のフレキシブルな曲がり検出用光ファ
イバーが、各曲がり検出部の位置を順にずらして配置さ
れた可撓性の曲がりセンサと、曲がりセンサを挿入部の
基端側から挿入部の先端近傍まで挿脱できるように挿入
部内に挿通配置されて先端が塞がれた曲がりセンサ挿通
チャンネルとを設けたものである。 【０００９】 【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は可撓性内視鏡装置の全体構成を示して
おり、操作部２の下端に挿入部可撓管１の基端が連結さ
れ、挿入部可撓管１の先端付近の部分は、操作部２に配
置された操作ノブ３を回転操作することによって任意の
方向に屈曲する湾曲部１ａになっている。 【００１０】湾曲部１ａの先端には、観察窓等が配置さ
れた先端部本体４が連結されており、先端部本体４に内
蔵された固体撮像素子（図示せず）で撮像された内視鏡
観察像の映像信号が、操作部２から延出する映像信号線
６により外部のビデオプロセッサ７に送られ、内視鏡観
察画像が観察画像用モニター８に表示される。 【００１１】挿入部可撓管１内には、可撓性の曲がりセ
ンサ挿通チャンネル１０がほぼ全長にわたって挿通配置
されており、その基端開口１０ａは操作部２の下端付近
に設けられている。曲がりセンサ挿通チャンネル１０の
先端は封止されて先端部本体４の後端部分に固定されて
いる。したがって、外部から曲がりセンサ挿通チャンネ
ル１０内に汚液等が入り込まない。 【００１２】２０は、複数の曲がり検出用光ファイバー
２１が取り付けられたフレキシブルな合成樹脂製の帯状
部材（曲がりセンサ）であり、曲がりセンサ挿通チャン
ネル１０内に基端開口１０ａから挿脱自在であって、そ
の基端部は光信号入出力装置３０に接続されている。 【００１３】そして、光信号入出力装置３０の信号出力
線がコンピュータ４０に接続され、そのコンピュータ４
０には、ブラウン管又は液晶等を用いて画像表示を行う
挿入状態表示用モニター４１が接続されている。 【００１４】図２は、挿入部の先端部分を示しており、
先端部本体４の先端面に観察窓１１、照明窓１２、処置
具突出口１３等が配置され、照明窓１２から放射された
照明光により照明された被写体が、観察窓１１内に配置
された対物光学系（図示せず）により固体撮像素子の撮
像面に結像する。 【００１５】図２と、そのIII−III断面を図示する図３
には、曲がりセンサ挿通チャンネル１０内に帯状部材２
０が挿通された状態が示されており、曲がりセンサ挿通
チャンネル１０は、偏平な断面形状の帯状部材２０に合
わせて全長にわたって偏平な管状に形成されている。 【００１６】そして曲がりセンサ挿通チャンネル１０
は、挿入部可撓管１の「上方向」（即ち、図１に示され
る操作部２の前面の延長方向）に偏平面を向けて挿入部
可撓管１の軸線と平行方向に配置されている。図３に示
される１０１、１０２及び１０３は、撮像信号伝送ケー
ブル、照明用ライトガイド及び処置具挿通チャンネルで
ある。 【００１７】図２に示されるように、帯状部材２０に取
り付けられた複数の曲がり検出用光ファイバー２１は順
に位置を変えて滑らかなＵ字状に後方に曲げ戻されてい
る。そして、各曲がり検出用光ファイバー２１の曲げ戻
し部の近傍に曲がり検出部２２が形成されている。 【００１８】曲がり検出部２２は、曲がりセンサ挿通チ
ャンネル１０の長手方向に例えば数センチメートル程度
の間隔をあけて、挿入部可撓管１の全長にわたるように
例えば５〜３０個程度配置されている。 【００１９】曲がり検出部２２は、プラスチック製のコ
アにクラッドが被覆された曲がり検出用光ファイバー２
１の途中の部分に、光吸収部分が所定の方向（例えば上
方向又は下方向）にだけ形成されたものであり、曲がり
検出部２２が曲げられた程度に対応して光の伝達量が変
化するので、それを検出することによって曲がり検出部
２２が配置された部分の曲がり角度を検出することがで
きる。 【００２０】その原理については米国特許第５６３３４
９４号等に記載されている通りであるが、以下に簡単に
説明をする。図４において、２１ａと２１ｂは、一本の
曲がり検出用光ファイバー２１のコアとクラッドであ
り、曲がり検出部２２には、コア２１ａ内を通過してき
た光をコア２１ａ内に全反射せずに吸収してしまう光吸
収部２２ａが、クラッド２１ｂの特定方向（ここでは
「下方向」）の部分に形成されている。 【００２１】すると、図５に示されるように、曲がり検
出用光ファイバー２１が上方向に曲げられると、コア２
１ａ内を通る光のうち光吸収部２２ａにあたる光の量
（面積）が増えるので、曲がり検出用光ファイバー２１
の光伝達量が減少する。 【００２２】逆に、図６に示されるように、曲がり検出
用光ファイバー２１が下方向に曲げられると、コア２１
ａ内を通る光のうち光吸収部２２ａにあたる光の量（面
積）が減少するので、曲がり検出用光ファイバー２１の
光伝達量が増加する。 【００２３】このような、光吸収部２２ａにおける曲が
り検出用光ファイバー２１の曲がり量と光伝達量とは一
定の関係（例えば一次関数的関係）になるので、曲がり
検出用光ファイバー２１の光伝達量を検出することによ
り、光吸収部２２ａが形成されている曲がり検出部２２
部分の曲がりのない状態を基準として曲がり方向と曲が
り角度を検出することができる。 【００２４】したがって、挿入部可撓管１の軸線方向に
間隔をあけて複数の曲がり検出部２２が配列されている
場合には、各曲がり検出部２２間の間隔と検出された各
曲がり検出部２２の曲がり角度から、挿入部可撓管１全
体の上下方向の屈曲状態を検出することができる。 【００２５】そして、図７に略示されるように、上述の
ような曲がり検出部２２と並列にさらに第２の曲がり検
出部２２′を配置して、横に並んだ二つの曲がり検出部
２２，２２′の光伝達量を比較すれば、左右方向に捩れ
がない場合には双方の光伝達量に差がなく、左右方向の
捩れ量に応じて双方の光伝達量の差が大きくなる。 【００２６】あるいは、上述の第２の曲がり検出部２
２′の光吸収部（２２ａ）が、曲がり検出部２２の光吸
収部（２２ａ）の曲がり方向とは反対の向きになるよう
に配置してもよい。この場合は横に並んだ二つの曲がり
検出部２２，２２′の光伝達量を比較すれば、左右方向
に捩れがない場合には双方の光伝達量の基準値から変化
する差分はほぼ同じで光伝達量の増減の方向が逆とな
り、左右方向の捩れに応じて双方の光伝達量増減変化の
方向が同じ方向になるように変化する。 【００２７】したがって、各曲がり検出部２２，２２′
の光伝達量を計測してその計測値を比較することによ
り、曲がり検出部２２，２２′が配置された部分の左右
方向の捩れ量を検出することができる。この原理は、米
国特許第６１２７６７２号等に記載されている通りであ
る。 【００２８】したがって、複数の曲がり検出部２２を挿
入部可撓管１の軸線方向に所定の間隔で配置すると共
に、それと並列に第２の複数の曲がり検出部２２′を配
置して、各曲がり検出部２２，２２′における光伝達量
を検出、比較することにより挿入部可撓管１全体の三次
元の屈曲状態を検出することができる。 【００２９】そこで本実施例の可撓性内視鏡装置におい
ては、図８に示されるように、帯状部材２０の長手方向
に一定の間隔で曲がり検出部２２が位置するように、複
数の曲がり検出用光ファイバー２１を帯状部材２０の表
面側に取り付けると共に、図３に断面が示されるよう
に、表側の各曲がり検出部２２の横に第２の曲がり検出
部２２′が並ぶように、帯状部材２０の裏面側に第２の
複数の曲がり検出用光ファイバー２１′が取り付けられ
ている。 【００３０】また、光吸収部２２ａが形成されていない
シンプルなリファレンス用光ファイバー２１Ｒを少なく
とも一本配置して、各曲がり検出用光ファイバー２１の
光伝達量をリファレンス用光ファイバー２１Ｒの光伝達
量と比較することにより、曲がり検出用光ファイバー２
１の光伝達量に対する温度や経時劣化等の影響を除くこ
とができる。 【００３１】図９は、光信号入出力装置３０を示してお
り、一つの発光ダイオード３１からの射出光が全部の光
ファイバー２１，２１′，２１Ｒに入射される。３２
は、発光ダイオード３１の駆動回路である。 【００３２】そして、各光ファイバー２１，２１′，２
１Ｒの射出端毎に、光の強度レベルを電圧レベルに変換
して出力するフォトダイオード３３が配置されていて、
各フォトダイオード３３からの出力が、アンプ３４で増
幅されてからアナログ／デジタル変換器３５によりデジ
タル信号化されてコンピュータ４０に送られる。 【００３３】このように構成された可撓性内視鏡装置の
挿入部可撓管１が体内に挿入される際には、図１０に示
されるように、挿入部案内部材５０が体内への入口部分
（例えば口又は肛門）に取り付けられて、挿入部可撓管
１はその挿入部案内部材５０内を通される。 【００３４】そこで、挿入部案内部材５０に挿入部可撓
管１の挿入長（即ち、挿入部案内部材５０に対する通過
長）Ｌを検出するためのエンコーダ６０等が設けられて
いて、エンコーダ６０からの出力信号がコンピュータ４
０に送られるようになっている。 【００３５】図１１は、そのような挿入部案内部材５０
の一例を示しており、圧縮コイルスプリング５２によっ
て付勢された複数の回転自在な球状部材５１が、挿入部
可撓管１を周囲から挟み付ける状態に配置されている。 【００３６】したがって、各球状部材５１は挿入部可撓
管１の挿入長Ｌに比例して回転し、球状部材５１のうち
の一つに、挿入部可撓管１の挿入長Ｌに比例する数のパ
ルスを出力するエンコーダ６０が連結されている。 【００３７】ただし、挿入部案内部材５０における挿入
部可撓管１の挿入長Ｌの検出は、例えば特開昭５６−９
７４２９号や特開昭６０−２１７３２６号等に記載され
ているように、挿入部可撓管１の表面からの光反射等を
利用してもよく、その他の手段によっても差し支えな
い。 【００３８】このようにして、図１０に示されるよう
に、コンピュータ４０には光信号入出力装置３０とエン
コーダ６０から挿入部可撓管１の屈曲状態検出信号と挿
入長検出信号が入力し、挿入部案内部材５０の画像５
０′と、挿入部可撓管１の屈曲状態を示す画像１′が挿
入状態表示用モニター４１に表示される。 【００３９】このとき、挿入部案内部材５０の画像５
０′の表示位置を挿入状態表示用モニター４１上におい
て固定し、それより前方に挿入された部分の挿入部可撓
管１の屈曲状態を示す画像１′を、挿入部可撓管１の変
化に合わせてリアルタイムで変化させることにより、体
内における挿入部可撓管１の状態を容易に把握すること
ができる。 【００４０】図１２は、そのような画像を挿入状態表示
用モニター４１に表示させるためのコンピュータ４０の
ソフトウェアの内容の概略を示すフロー図であり、図中
のＳはステップを示す。 【００４１】挿入状態表示用モニター４１に正確な屈曲
状態を表示させるためには、まず挿入部可撓管１を体内
に挿入する前に、実際に用いられる内視鏡の挿入部可撓
管１の屈曲角度と曲がり検出用光ファイバー２１から得
られる検出信号とを対比させるキャリブレーションを行
っておくことが好ましい（Ｓ１）。 【００４２】そして、挿入部可撓管１を体内に挿入した
ら、エンコーダ６０から挿入部１の挿入長Ｌの検出信号
を入力して（Ｓ２）、挿入部案内部材５０が挿入部可撓
管１のどの位置にあるかを算出する（Ｓ３）。 【００４３】次いで、各曲がり検出用光ファイバー２１
からの検出信号Ｖ₁ …を入力して（Ｓ４）、その検出信
号Ｖ₁ …をキャリブレーションデータに基づいて曲がり
角度に変換し（Ｓ５）、各曲がり検出部２２部分の曲が
り角度から、三次元座標上における各曲がり検出部２２
の位置を算出する（Ｓ６）。 【００４４】そして、挿入状態表示用モニター４１にお
いて挿入部案内部材５０の像５０′の位置を動かさない
ようにして、各曲がり検出部２２の位置を滑らかに結ん
で表示することにより挿入部可撓管１の屈曲状態が表示
され（Ｓ７）、Ｓ２へ戻ってＳ２〜Ｓ７を繰り返す。 【００４５】このような表示を行う際、挿入状態表示用
モニター４１における表示は二次元画像であるが、各曲
がり検出部２２の位置についての三次元データが得られ
ているので、「上方向」だけでなく任意の回転方向にお
ける挿入部可撓管１の屈曲状態を表示させることができ
る。 【００４６】このように構成された可撓性内視鏡装置に
おいては、図１に示されるように、帯状部材２０が曲が
りセンサ挿通チャンネル１０に対して挿脱自在なので、
挿入部可撓管１の挿入形状を表示する必要のない症例で
は帯状部材２０を曲がりセンサ挿通チャンネル１０内か
ら抜き出しておくことにより、挿入形状検出のための曲
がり検出用光ファイバー２１等の無用な消耗や損傷を回
避することができる。 【００４７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば図１３に示されるように、曲がりセ
ンサ挿通チャンネル１０を、操作部２から延出する連結
可撓管１８内にまで延長して挿通配置して、連結可撓管
１８の先端に取り付けられたコネクタ１９に基端開口１
０ａを配置するように構成してもよい。 【００４８】また、帯状部材２０が螺旋管状等に形成さ
れていてもよく、その場合には曲がりセンサ挿通チャン
ネル１０の断面形状を円形等にするとよい。 【００４９】 【発明の効果】本発明によれば、曲げられた角度の大き
さに対応して光の伝達量が変化する曲がり検出部が形成
された複数のフレキシブルな曲がり検出用光ファイバー
が各曲がり検出部の位置を順にずらして配置された曲が
りセンサを曲がりセンサ挿通チャンネルに通すことによ
り、体内に挿入された挿入部の屈曲状態とその変化を、
放射線被爆なしに継続的に検出して表示することがで
き、しかも、挿入形状を表示する必要のない症例では曲
がりセンサを曲がりセンサ挿通チャンネルから抜き出し
ておくことにより、挿入形状検出のための装置の無用な
消耗や損傷を回避することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例の可撓性内視鏡装置の全体構成
（挿入部案内部材を除く）の略示図である。 【図２】本発明の実施例の可撓性内視鏡装置の挿入部の
先端部分の斜視図である。 【図３】本発明の実施例の挿入部可撓管の軸線に垂直な
断面における断面図（図２におけるIII−III断面図）で
ある。 【図４】本発明の実施例に用いられる曲がり検出用光フ
ァイバーの曲がり検出部の略示断面図である。 【図５】本発明の実施例に用いられる曲がり検出用光フ
ァイバーの曲がり検出部が屈曲した状態の略示断面図で
ある。 【図６】本発明の実施例に用いられる曲がり検出用光フ
ァイバーの曲がり検出部が逆方向に屈曲した状態の略示
断面図である。 【図７】本発明の実施例に用いられる曲がり検出用光フ
ァイバーによる三次元の屈曲状態検出の原理を説明する
ための略示図である。 【図８】本発明の実施例の曲がり検出用光ファイバーが
取り付けられた帯状部材の平面図である。 【図９】本発明の実施例の光信号入出力装置の回路図で
ある。 【図１０】本発明の実施例の可撓性内視鏡装置の使用状
態の全体構成を示す略示図である。 【図１１】本発明の実施例の挿入部案内部材の正面断面
図である。 【図１２】本発明の実施例のコンピュータのソフトウェ
アの内容を略示するフロー図である。 【図１３】本発明の第２の実施例の可撓性内視鏡装置の
全体構成（挿入部案内部材を除く）の略示図である。 【符号の説明】 １ 挿入部可撓管 １′ 挿入部可撓管の屈曲状態の画像 １０ 曲がりセンサ挿通チャンネル １０ａ 基端開口 ２０ 帯状部材（曲がりセンサ） ２１，２１′ 曲がり検出用光ファイバー ２２，２２′ 曲がり検出部 ３０ 光信号入出力装置 ４０ コンピュータ ４１ 挿入状態表示用モニター ５０ 挿入部案内部材 ５０′ 挿入部案内部材の画像 ６０ エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 炭山 和毅 東京都港区西新橋三丁目25番８号 学校法 人慈恵大学内 (72)発明者 樽本 哲也 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 大原 健一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H040 BA21 BA23 DA03 DA11 DA18 GA02 4C061 AA01 BB02 CC06 DD03 FF43 FF46 FF50 HH51 JJ17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】フレキシブルな挿入部を有する可撓性内視
   鏡装置において、 曲げられた角度の大きさに対応して光の伝達量が変化す
   る曲がり検出部が形成された複数のフレキシブルな曲が
   り検出用光ファイバーが、上記各曲がり検出部の位置を
   順にずらして配置された可撓性の曲がりセンサと、 上記曲がりセンサを上記挿入部の基端側から上記挿入部
   の先端近傍まで挿脱できるように上記挿入部内に挿通配
   置されて先端が塞がれた曲がりセンサ挿通チャンネルと
   を設けたことを特徴とする可撓性内視鏡装置。