CN107920716B - 形状检测插入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施方式是形状检测插入装置，该形状检测插入装置具有：被插入被检体的挠性的插入部；检测插入部的弯曲形状的弯曲形状检测传感器；插入部内配置的外装筒状部件。弯曲形状检测传感器具有：能够传输从光源射出的所期望的检测光的弯曲形状测定用的光纤；在光纤的侧面配置的1个以上的被检测部；以及检测在光纤中通过而被传输的检测光的光检测部，利用在光纤弯曲时经由光检测部检测的光的特性根据光纤的曲率的变化而变化这一情况，来测定插入部的弯曲形状。外装筒状部件内部光纤的至少一部分，并且约束该至少一部分的运动。

Description

形状检测插入装置
技术领域
本发明涉及具有能够检测插入部的弯曲形状的弯曲形状检测传感器的形状检测装置。
背景技术
公知在具有插入被检体的挠性插入部的插入装置、例如内窥镜装置中，在插入部中设置弯曲形状检测传感器来检测插入部的弯曲形状。例如，在专利文献1中公开了如下的内窥镜装置：将具有多个被检测部的多个弯曲检测用光纤以使得被检测部在插入部的轴向上错开位置地配置的方式埋设于插入部的管壁中，其中，该多个被检测部的光的传递量根据所弯曲的角度的大小而变化。在该内窥镜装置中，根据各弯曲检测用光纤的光传递量来检测各被检测部所位于的部分的插入部的弯曲状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-345730号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的内窥镜装置中，弯曲检测用光纤被埋设在插入部的管壁中。插入部具有粗度，因此，当插入部被插入到被检体内而弯曲时，在比插入部的中心轴更靠外侧的弯曲检测用光纤中产生拉伸应力。此外，在比插入部的中心轴更靠内侧的弯曲检测用光纤中产生压缩应力。因此，弯曲检测用光纤需要具有伸缩性。
然而，专利文献1中作为所期望的光纤而记载的石英玻璃制的光纤通常难以伸缩。因此，这种光纤可能妨碍插入部的弯曲，或者损害弯曲检测用光纤和管壁的可靠性。
例如，在使用伸缩性良好的塑料光纤(POF)作为弯曲检测用光纤的情况下，不容易发生上述的问题。然而，由于在管壁的成型时对管壁施加高温的热，因此，一般而言，使用耐热性低的POF可能会损害弯曲检测用光纤的可靠性。因此，以往，无法保证弯曲检测用光纤的检测结果是准确的。
因此，本发明的目的在于，提供能够准确地检测插入部的弯曲形状和弯曲方向的形状检测装置。
用于解决问题的手段
本发明的一个实施方式是形状检测插入装置，该形状检测插入装置具有：挠性的插入部，其具有前端和基端，被插入到被检体；弯曲形状检测传感器，其具有：光纤，其沿着所述插入部的长度方向配置，对从光源射出的光进行传输；1个以上的被检测部，其配置在所述光纤的侧面，根据所述光纤的弯曲形状而使在所述光纤中传输的光的特性变化；光检测部，其经由所述被检测部检测在所述光纤中传输的光；以及挠性的外装筒状部件，其以内包所述光纤的至少一部分的方式配置在所述插入部内，具有比所述光纤的外径大的内径，弯曲成与所述插入部的弯曲形状相似的相似形状，并且所述挠性的外装筒状部件约束该至少一部分的运动，前端保持部件设于所述插入部的前端。
发明的效果
根据本发明，由于不会损害光纤的可靠性，因此能够提供能够准确地检测插入部的弯曲形状和弯曲方向的形状检测装置。
附图说明
图1是用于说明弯曲形状检测传感器的原理的概略图。
图2是检测光用光纤的径向的剖视图。
图3是概略地示出组装了弯曲形状检测传感器的内窥镜装置的图。
图4是第1实施方式中的插入部的径向的剖视图。
图5是图4的B-O-B线处的插入部的长度方向的剖视图。
图6是第1实施方式中的插入部的径向的剖视图。
图7是第2实施方式中的与图5对应的插入部的长度方向的剖视图。
图8是第3实施方式中的外装筒状部件的径向的剖视图。
图9是第4实施方式中的外装筒状部件的一例的径向的剖视图。
图10是第4实施方式中的帽部件的一例的主视图以及侧视图。
图11是第4实施方式中的外装筒状部件的其他例子的径向的剖视图。
图12是第5实施方式中的插入部的一例的径向的剖视图。
图13是第5实施方式中的插入部的其他例子的通道管和外装筒状部件的径向的剖视图。
图14是第6实施方式中的插入部的径向的剖视图。
具体实施方式
[第1实施方式]
本发明的第1实施方式的形状检测插入装置即内窥镜装置1中组装有弯曲形状检测传感器101。首先，对弯曲形状检测传感器101的结构和动作进行说明。
图1是用于说明弯曲形状检测传感器(以下简称为传感器)101的原理的概略图。传感器101具有光源102、光纤103、光检测部105。光纤103与光源102以及光检测部105连接。光源102例如是LED光源或激光光源，射出具有所期望的波长特性的检测光。光纤103是对从光源102射出的检测光进行传输的弯曲形状测定用的光纤。光检测部105对在光纤103中通过而被传输的检测光进行检测。
光纤103具有挠性，由通过耦合部(光耦合器)106而分支为3方的检测光用光纤103a、光供给用光纤103b、受光用光纤103c构成。即，通过耦合部106将光供给用光纤103b以及受光用光纤103c与检测光用光纤103a连接，从而形成光纤103。光供给用光纤103b的基端与光源102连接。此外，在检测光用光纤103a的前端设有对被传输的光进行反射的反射部107。反射部107例如是镜子。受光用光纤103c的基端与光检测部105连接。
光供给用光纤103b对从光源102射出的光进行传输而引导到耦合部106。然后，耦合部106将从光供给用光纤103b入射的光的大部分引导到检测光用光纤103a，将被反射部107反射的光的至少一部分引导到受光用光纤103c。进而，光检测部105接收来自受光用光纤103c的光。光检测部105对接收到的检测光进行光电转换，输出表示检测光量的电信号。
图2是检测光用光纤103a的径向的剖视图。检测光用光纤103a具有芯108、覆盖芯108的外周面的包层109、覆盖包层109的外周面的覆盖层110。此外，在检测光用光纤103a的侧面设有至少1个被检测部104。被检测部104仅设置在检测光用光纤103a的外周的一部分上，根据检测光用光纤103a的弯曲形状的变化而使通过该被检测部104的检测光的特性变化。
被检测部104具有去除覆盖层110和包层109的一部分而使芯108露出的光开口部112、以及在光开口部112形成的光特性转换部件113。另外，作为光开口部112不是必须使芯108露出，只要使在检测光用光纤103a中通过的光到达光开口部112即可，也可以不使芯108露出。光特性转换部件113是对在检测光用光纤103a中引导的光的特性(光量、波长等)进行转换的部件，例如是导光损失部件(光吸收体)或波长转换部件(荧光体)等。在以下的说明中，假设光特性转换部件是导光损失部件。
在传感器101中，如上所述，从光源102供给的光在检测光用光纤103a中进行传输，但是，当光入射到被检测部104的光特性转换部件113时，该光的一部分被光特性转换部件113吸收，从而产生进行引导的光的损失。该导光损失量根据检测光用光纤103a的弯曲量而变化。
例如，即使检测光用光纤103a是直线状态，根据光开口部112的宽度、长度等，某种程度的光量也会由于光特性转换部件113而被损失。以该直线状态下的光的损失量为基准，如果在检测光用光纤103a的弯曲状态下将光特性转换部件113配置在曲率半径较大的外侧，则产生比作为基准的导光损失量更多的导光损失量。此外，如果在检测光用光纤103a的弯曲状态下将光特性转换部件113配置在曲率半径较小的内侧，则产生比作为基准的导光损失量少的导光损失量。
该导光损失量的变化被反映到由光检测部105接收到的检测光量、即光检测部105的输出信号。因此，能够根据光检测部105的输出信号来求出传感器101的被检测部104的位置、即光特性转换部件113被设置的位置处的弯曲形状。
另外，在图1和图2中仅示出1个被检测部104，但是，也可以在1根检测光用光纤103a上设置有多个被检测部104，该多个被检测部104在轴向上隔开间隔地配置。由此，能够在轴向上在多个位置处求出弯曲形状。或者，也可以在1根检测光用光纤103a的轴向上大致相同且径向不同的位置(例如彼此垂直的位置)处设置2个被检测部104。由此，能够求出彼此垂直的2个方向上的弯曲形状。在1根检测光用光纤103a上设有多个被检测部104的情况下，能够识别各光特性转换部件113使彼此不同的波长损失等、各被检测部104中的检测结果。
在本实施方式中，传感器101的检测光用光纤103a沿着后述的镜体部10的插入部11一体地安装在作为被测定物的长形的挠性弯曲体上。在进行安装时，通过使插入部11的所期望的检测位置与传感器101的被检测部104位置对齐，从而将传感器101安装在插入部11的适当的位置上。然后，检测光用光纤103a追随插入部11的灵活的动作而弯曲，传感器101如上所述检测插入部11的弯曲形状。即，传感器101利用在光纤103的弯曲时经由光开口部112而检测的光的特性根据检测光用光纤103a的曲率变化而变化的情况，来检测插入部11的弯曲形状。
接着，对内窥镜装置1的结构进行说明。
图3是概略地示出内窥镜装置1的图。内窥镜装置1具有：镜体部10，其在内部组装了传感器101的至少检测光用光纤103a；以及主体部20。主体部20具有控制装置21、形状检测装置22、视频处理器23、显示装置24。控制装置21对镜体部10、形状检测装置22和视频处理器23、以及与它们连接的周边装置的规定的功能进行控制。图3中未示出传感器101，但是，内窥镜装置1包含图1所示的传感器101。即，本实施方式中的内窥镜装置1是具有弯曲形状检测传感器101的形状检测插入装置。
镜体部10具有被插入到被检体的挠性的插入部11、在插入部11的基端侧设置的操作部12。缆线部13从操作部12延伸。镜体部10经由缆线部13以能够拆装的方式与主体部20连接，与主体部20进行通信。在操作部12中设有操作拨盘14，该操作拨盘14输入用于使插入部11以所期望的曲率向至少特定的2个方向(例如上下方向)弯曲的操作。缆线部13收容后述的照相机缆线34、光导纤维35等。
内窥镜装置1具有传感器101，在插入部11的内部配置有传感器101的检测光用光纤103a。如上所述，传感器101基于如下情况来检测插入部11的弯曲形状：在检测光用光纤103a的弯曲时，经由被检测部104检测到的检测光的特性(本实施方式中为光量)根据检测光用光纤103a的弯曲形状的变化而变化。
形状检测装置22与传感器101的光检测部105连接。形状检测装置22接收来自光检测部105的输出信号，根据该输出信号来计算插入部11的弯曲形状。所计算出的弯曲形状从形状检测装置22被发送到显示装置24，显示在显示装置24中。
视频处理器23对从镜体部前端的未图示的摄像元件经由后述的照相机缆线34、控制装置21而取得的电信号进行图像处理。显示装置24显示通过视频处理器23处理后的被检体内的图像。
图4是第1实施方式中的插入部11的径向的剖视图。图5是图4的B-O-B线处的插入部11的长度方向的剖视图。另外，需要注意到，图4和图5彼此的比例尺不一致。在长形中空部件33中配置照相机缆线34、光导纤维35、通道管36、导线37、外装筒状部件38中所插入的传感器101的检测光用光纤103a，从而构成插入部11，其中，中空部件33是在弯曲自如的长形线圈(coil)31的外周面覆盖具有挠性的覆盖管32得到的。
照相机缆线34与镜体部前端的未图示的摄像元件及控制装置21连接，是传递电信号的电布线。光导纤维35与镜体部前端的未图示的照明部及控制装置21内的未图示的光源连接，是从光源向照明部引导照明光的导光部件。通道管36例如是用于供超声波探头或钳子等处置器具通过的的圆筒状的管。
导线37沿着轴向设于插入部11内，以进行使插入部11以所期望的方向和曲率弯曲的操作。在长形线圈31的内周面上，安装有例如具有大致半圆形状的空间的线承受部39，导线37贯穿插入到线承受部39与长形线圈31之间的所述空间。导线37的前端固定在插入部11的前端，此外，导线37的基端与操作部12的操作拨盘14连结。当操作者操作操作拨盘14而使导线37运动时，插入部11的前端弯曲。
在本实施方式中，如图4所示，4根导线37在上下左右(UP/DOWN/LEFT/RIGHT)的4个方向上分别配置1根，设有与其对应的4个线承受部39。例如，当通过操作拨盘14的旋转操作拉动UP方向的导线37时，插入部11的前端向上方向弯曲，当通过操作拨盘14的旋转操作拉动DOWN方向的导线37时，插入部11的前端向下方向弯曲。这样，通过操作拨盘14的旋转以所期望的量拉动各个方向的导线37，由此控制插入部11的前端的弯曲方向和曲率。
此外，如图5所示，在插入部11的前端，配置有硬质的前端保持部件41，该前端保持部件41包含未图示的摄像元件、照明部等。照相机缆线34和光导纤维35(图5中未示出)、通道管36、导线37和外装筒状部件38通过前端保持部件41至少保持它们的前端。
外装筒状部件38配置在长形中空部件33的径向上的大致中心处。例如，外装筒状部件38的中心轴与长形中空部件33的中心轴大致一致。外装筒状部件38内包传感器101的至少一部分、这里为检测光用光纤103a，检测光用光纤103a也配置在插入部11(长形中空部件33)的径向上的大致中心处。传感器101(检测光用光纤103a)的中心轴与插入部11(长形中空部件33)的中心轴也大致一致。外装筒状部件38具有挠性，例如，适合使用聚四氟乙烯(PTFE)等具有挠性的氟树脂系管或金属制的紧密卷绕线圈(例如不锈钢(SUS)的弹簧材料)。
在轴向上比被检测部104更靠基端侧(镜体部10的操作部12侧)且在被检测部104的附近，覆盖层110的外周面和外装筒状部件38的内周面通过弹性粘接剂42而仅在一处被保持固定，由此将传感器101的检测光用光纤103a安装在外装筒状部件38上。另外，在1根检测光用光纤103a上设有多个被检测部104的情况下，在比多个被检测部104中的最基端侧的被检测部104更靠基端侧且在该被检测部104的附近，通过弹性粘接剂42仅在一处进行保持固定，由此将传感器101安装在外装筒状部件38上。这样，外装筒状部件38通过仅一处的保持固定，约束传感器101的至少一部分、这里为检测光用光纤103a的运动。
在外装筒状部件38上设有其一部分被切取而得到的缺口开口部45。缺口开口部45形成在通过弹性粘接剂42对外装筒状部件38和传感器101进行粘接的位置附近，即在被检测部104的基端侧且在被检测部104附近。从该缺口开口部45供给弹性粘接剂42，仅在一处将传感器101保持固定在外装筒状部件38上。
对传感器101的检测光用光纤103a的覆盖层110和外装筒状部件38的缺口开口部45中的至少一方实施微波等离子处理。由此，进行覆盖层110或外装筒状部件38的材质即ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)的表面改质，提高传感器101与外装筒状部件38的粘接性而进行保持固定。
另外，外装筒状部件38是氟树脂系的管，如果传感器101的检测光用光纤103a的覆盖层110也是同样的氟树脂，则外装筒状部件38和传感器101也可以通过溶接来而保持固定。
此外，在外装筒状部件38是紧密卷绕线圈(线圈部件)的情况下，缺口开口部45不只是切取外装筒状部件38的一部分而形成的间隙，还可以是在轴向上拉伸线圈并使其塑性变形而形成的间隙。
在外装筒状部件38与传感器101之间形成有适当的空间43，以使得在外装筒状部件38内能够使传感器101在轴向上顺畅地滑动。即，外装筒状部件38的内径被设定为大于传感器101的检测光用光纤103a的覆盖层110的外径。如果需要，也可以在空间43中填充二硫化钼或碳粉这样的固体润滑剂44。
另外，如图6所示，插入部11可以具有多个外装筒状部件38，分别在这些外装筒状部件38中插入传感器101。即使在该情况下，也将多个外装筒状部件38中的1个外装筒状部件38配置在插入部11(长形中空部件33)的径向上的大致中心处。即，1个传感器101的检测光用光纤103a配置在插入部11(长形中空部件33)的径向上大致中心处。
接着，对与内窥镜装置1的弯曲形状检测有关的动作和作用效果进行说明。
当镜体部10的插入部11通过操作拨盘14的旋转操作或在被检体内被按压而弯曲时，插入部11中内置的外装筒状部件38也弯曲成与插入部11相似的形状。当由于弯曲，例如外装筒状部件38被相邻的通道管36按压而从插入部11的大致中心偏离时，传感器101中产生由于弯曲而产生的弯曲应力(压缩力或拉力)。然而，在本实施方式中，传感器101相对于外装筒状部件38仅在一处被保持固定，因此，在外装筒状部件38内，在被保持固定的部位以外，其运动不被约束。即，在外装筒状部件38内，传感器101在与外装筒状部件38的粘接位置以外可以在轴向上移动。因此，传感器101不被施加压缩力和拉力，传感器101也与外装筒状部件38一起弯曲成与插入部11相似的形状，能够检测插入部11的弯曲形状和弯曲方向。
此外，通过在外装筒状部件38的内周面与覆盖层110之间的空间43填充固体润滑剂44，能够降低在它们之间产生的滑动摩擦阻力。
此外，传感器101在轴向上位于最靠基端侧的被检测部104的基端侧、且该被检测部104附近的一处被保持固定在外装筒状部件38上。因此，即使比被保持固定的部位更靠基端侧的光纤103扭转，该扭转也不会传递到被检测部104。因此，这样的扭转不会影响传感器101进行的弯曲形状检测。
这样，根据本实施方式，能够提供能够准确地检测插入部11的弯曲形状和弯曲方向的形状检测插入装置。特别地，与现有技术相比，能够提供不容易对弯曲形状检测传感器101施加压缩力或拉力、即可靠性高的形状检测插入装置。
以下，对本发明的第2至第6实施方式进行说明。以下，对与第1实施方式同样的结构部件标注同样的参照标号并省略其说明，仅说明与第1实施方式不同的部分。
[第2实施方式]
图7是第2实施方式中的与图5对应的插入部11的长度方向的剖视图。在本实施方式中，传感器101通过粘接剂46仅将检测光用光纤103a的前端固定保持在前端保持部件41内。粘接剂46在外装筒状部件38的前端开口附近对传感器101的检测光用光纤103a和外装筒状部件38、以及传感器101的检测光用光纤103a和前端保持部件41进行粘接。即，在本实施方式中，未设置第1实施方式中的外装筒状部件38的缺口开口部45，在比被检测部104更靠基端侧也不需要对传感器101和外装筒状部件38进行粘接的弹性粘接剂42。粘接剂46不需要是第1实施方式那样的弹性粘接剂，优选是能够期待更高粘接强度的环氧系粘接剂等。另外，传感器101(检测光用光纤103a)只要内包于外装筒状部件38，至少一部分的运动被约束即可，也可以是，在其前端通过粘接剂46仅粘接在前端保持部件41上而进行保持固定。
在本实施方式中，传感器101仅通过其前端而相对于外装筒状部件38被保持固定，因此，在外装筒状部件38内，前端以外的运动不被约束。即，在外装筒状部件38内，传感器101的前端以外能够在轴向上移动。因此，即使插入部11弯曲，也不会对传感器101施加压缩力和拉力，外装筒状部件38和传感器101能够弯曲成与插入部11相似的形状，能够检测插入部11的弯曲形状和弯曲方向。
此外，根据本实施方式，由于在外装筒状部件38的前端对传感器101进行粘接固定，因此，不需要在外装筒状部件38形成缺口开口部45。粘接剂46例如可以从外装筒状部件38的前端开口进行供给。因此，与第1实施方式相比，能够容易实施粘接剂的供给。
此外，粘接了传感器101的前端保持部件41是包含摄像元件、照明部等的硬质的部分，是非弯曲部件。因此，可以使用硬度更高、粘接强度也高(不容易弯曲)的粘接剂46。
[第3实施方式]
图8是第3实施方式中的外装筒状部件51的径向的剖视图。这里，仅示出外装筒状部件51和插入外装筒状部件51中的传感器101，但是，该外装筒状部件51与第1和第2实施方式同样地内置于插入部11的长形中空部件33中。
外装筒状部件51是与插入部11内所配置的其他内置物(照相机缆线34、光导纤维35、通道管36等)独立(分离)的、具有至少2个小管腔(内腔)52的多腔管。图8中作为一例示出了具有8个小管腔52的外装筒状部件51。例如，这些小管腔52中的1个小管腔52位于外装筒状部件51的中心，在中心的1个小管腔52周围，其他的小管腔52均等地配置在圆弧上。另外，小管腔52的数量和配置不限于此，可以是各种数量和配置。
在这些小管腔52中分别插入有传感器101。各小管腔52的径向截面的外形是圆形，所插入的传感器101的覆盖层110的径向截面的外形也是与小管腔52的径向截面的外形相似的圆形。在各小管腔52与各传感器101之间，与第1实施方式同样地形成空间，以使得传感器101能够在小管腔52内在轴向上顺畅地滑动。
另外，外装筒状部件51也可以是通过粘接剂对多个线圈进行粘接而捆绑或通过带(band)进行捆绑的构造。此外，传感器101可以如第1实施方式那样在比被检测部104更靠基端侧且在其附近被粘接到小管腔52上，也可以如第2实施方式那样在前端被粘接到前端保持部件41和小管腔52上。例如，在位于外装筒状部件51的大致中心处的小管腔52中插入的传感器101被前端保持部件41和外装筒状部件51中的至少一方保持固定，在位于大致中心以外的小管腔52中插入的传感器101仅在一处固定保持在外装筒状部件51上。
根据本实施方式，通过在1个外装筒状部件51中设置多个小管腔52，能够在1个外装筒状部件51中配置多个传感器101的检测光用光纤103a。因此，如果将这些传感器101各自的被检测部104配置在轴向上不同的位置，则容易实施检测部位的多点化。即，能够提供即使插入部11是长形也可以高精度地检测插入部11的弯曲形状和弯曲方向的形状检测插入装置。
[第4实施方式]
图9是示出第4实施方式中的外装筒状部件61的一例的径向的剖视图。这里，仅示出外装筒状部件61和在外装筒状部件61中插入的传感器101a，但是，该外装筒状部件61与第1和第2实施方式同样，内置于插入部11的长形中空部件33中。
在本实施方式中，外装筒状部件61的径向截面的外形是非圆形(例如，三角形、四角形、多角形、椭圆等)。以下，作为一例，对具有正方形的横截面的外装筒状部件61进行说明。
在外装筒状部件61中形成有4个小管腔62。这些小管腔62也具有正方形的横截面。例如，4个小管腔62被配置成关于外装筒状部件61的横截面的正方形的中心而旋转对称。但是，小管腔62的数量和配置不限于此，可以是各种数量和配置。例如，也可以在外装筒状部件61的径向截面的大致中心处设置小管腔62。
这些小管腔62中分别插入有传感器101a的检测光用光纤103a。在本实施方式中，在各小管腔62中插入的各传感器101a的覆盖层110a的径向截面的外形也是与小管腔62的径向截面的外形相似的正方形。在小管腔62与传感器101a之间，与第1实施方式同样地形成空间，以使得传感器101a能够在小管腔62内在轴向上顺畅地滑动。
或者，如图10所示，虽然传感器101的检测光用光纤103a的覆盖层110的横截面形状是圆形，但是，可以将具有与小管腔62的横截面形状相似的横截面形状的可弯曲的帽部件63以能够拆装的方式安装于传感器101的前端。在图10中示出安装在传感器101的圆形的覆盖层110上的具有正方形的横截面的帽部件63，其中，该传感器101被插入具有正方形的横截面的小管腔62。帽部件63的材质优选与覆盖层110相同，例如是ETFE。
传感器101a可以如第1实施方式那样在比被检测部104更靠基端侧且在其附近被粘接在小管腔62上，也可以如第2实施方式那样在前端被粘接在前端保持部件41和小管腔62上。在传感器101上设有帽部件63a的情况也是同样的。
图11是第4实施方式中的外装筒状部件61b的其他例子的径向的剖视图。外装筒状部件61b具有在内面具有凸部64的非圆形的横截面形状。此外，传感器101b的覆盖层110b具有与外装筒状部件61b的凸部64对应的凹部114。插入时，以使得外装筒状部件61b的凸部64与覆盖层110b的凹部114嵌合的方式进行位置对齐，将传感器101b插入到外装筒状部件61b中。
根据本实施方式，在插入部11弯曲时，即使外装筒状部件61与例如其他内置物干涉而产生要使外装筒状部件61扭转的扭矩，由于外装筒状部件61的外径截面形状是非圆形，因此也不容易扭转。因此，扭转不容易影响传感器101a、101b进行的弯曲形状检测。
此外，在插入部11弯曲时，在未在插入部11的中心处配置的传感器101a中产生弯曲应力，并且传感器101a仅通过轴向的1个点被保持固定，因此，在插入部11弯曲时，传感器101a在外装筒状部件61的小管腔62内被保持固定的部位以外在轴向上滑动。该滑动时，虽然可能产生要使传感器101a扭转的扭矩，但是，在本实施方式中，由于传感器101a的覆盖层110a的截面形状是非圆形，因此，在小管腔62内传感器101a不容易扭转。
此外，在覆盖层110是细径(大约φ1mm以下)的传感器101的情况下，可能难以将覆盖层110的截面形状成型为非圆形。该情况下，即使是横截面形状为圆形的覆盖层110，通过将横截面形状为非圆形的帽部件63安装在其前端，也能够使其不容易扭转。
在本实施方式中，通过在1个外装筒状部件61上设有多个小管腔62，从而也能够在1个外装筒状部件61中配置多个传感器101a。因此，能够实现检测部位的多点化，能够提供即使插入部11是长形也能够高精度地检测插入部11的弯曲形状和弯曲方向的形状检测插入装置。
[第5实施方式]
图12是第5实施方式中的插入部11的一例的径向的剖视图。在第1至第4实施方式中，通道管36与外装筒状部件38、51、61是分开的，但在本实施方式中，通道管36与外装筒状部件71一体成型。在外装筒状部件71中，与第3实施方式的外装筒状部件51同样地形成供多个传感器101分别插入的多个小管腔72。图12中示出5个小管腔72和插入5个小管腔72中的5个传感器101。外装筒状部件71的至少1个小管腔72可以形成于凸部73，该凸部73设于比通道管36的外周更靠外侧的位置。此外，这些小管腔72中的1个小管腔72配置在插入部11的径向上的大致中心处。即，这些小管腔72中插入的传感器101中的1个传感器101配置在插入部11的径向上的大致中心处。
图13是第5实施方式中的插入部11的其他例子的通道管36和外装筒状部件81的径向的剖视图。通道管36和外装筒状部件81被一体成型，在外装筒状部件81中形成有1个管腔82。在管腔82中插入有第3实施方式中所示的外装筒状部件51那样的由多腔管120集束而成的由多个传感器101构成的传感器群121。即，在1个管腔82中插入有多个传感器101。
另外，除了通道管36和外装筒状部件71、81被一体成型以外，也可以是外装筒状部件71、81通过未图示的弹性粘接剂或带等被保持固定于通道管36的构造。
根据本实施方式，由于外装筒状部件71、81与抗弯刚性高的通道管36一体成型，因此，即使使插入部11弯曲，外装筒状部件71、81的小管腔72、被插入管腔82中的传感器101、传感器群121也不容易扭转。此外，由于外装筒状部件71、81与抗弯刚性高的通道管36是一体的，因此，成为不容易与其他内置物缠绕的构造。因此，与第3和第4实施方式相比，能够提供可进行更稳定的弯曲形状检测且可靠性高的形状检测插入装置。此外，与第1实施方式相比，能够提供可靠性更高的形状检测插入装置。
[第6实施方式]
图14是第6实施方式中的插入部11的径向的剖视图。在本实施方式中，在通道管91的厚壁部分内形成有供传感器101插入的1个以上的小管腔92。即，在本实施方式中，在长形中空部件33内未设置独立的外装筒状部件，但是，通道管91的厚壁部分93兼具有外装筒状部件的功能。在图14中，在通道管91的厚壁部分93均等地配置有5个小管腔92，各个小管腔92中插入有传感器101。这些小管腔92中的1个小管腔92配置在插入部11的径向上的大致中心处。即，这些小管腔92中插入的传感器101中的1个传感器101配置在插入部11的径向上的大致中心处。
另外，形成小管腔92的位置不限于通道管91，只要能够形成小管腔即可，也可以设置于长形中空部件33内的用于实现作为镜体部10的功能的现有的其他内置物中。
在本实施方式中，由于通道管91的横截面形状是大致对称形状，因此，无论插入部11向哪个方向弯曲，通道管91都能够相对于插入部11的弯曲形状而均等地追随性良好地进行弯曲。此外，在通道管91的外周不存在第5实施方式那样的凸部，因此，不容易与其他内置物之间产生干涉，不容易由于插入部11的弯曲而使传感器101的可靠性降低。因此，与第3和第4实施方式相比，能够提高可进行更稳定的弯曲形状检测且可靠性高的形状检测插入装置。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是，本发明被上述的实施方式限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良和变更。例如，本领域技术人员能够想到组合各实施方式得到的形状检测插入装置。
标号说明
1…内窥镜装置，10…镜体部，11…插入部，12…操作部，13…缆线部，14…操作拨盘，20…主体部，21…控制装置，22…形状检测装置，23…视频处理器，24…显示装置，31…长形线圈，32…覆盖管，33…长形中空部件，34…照相机缆线，35…光导纤维，36…通道管，37…导线，38…外装筒状部件，39…线承受部，41…前端保持部件，42…弹性粘接剂，43…空间，44…固体润滑剂，45…缺口开口部，51…外装筒状部件，52…小管腔，61…外装筒状部件，62…小管腔，63…帽部件，64…凸部，71…外装筒状部件，72…小管腔，81…外装筒状部件，82…管腔，91…通道管，92…小管腔，93…厚壁部分，101…弯曲形状检测传感器，102…光源，103…光纤，104…被检测部，105…光检测部，106…耦合部，107…反射部，108…芯，109…包层，110…覆盖层，112…光开口部，113…光特性转换部件，120…多腔管，121…传感器群。

Claims (23)

1.一种形状检测插入装置，其特征在于，其具有：
挠性的插入部，其具有前端和基端，被插入到被检体；
弯曲形状检测传感器，其具有：光纤，其沿着所述插入部的长度方向配置，对从光源射出的光进行传输；1个以上的被检测部，其配置在所述光纤的侧面，根据所述光纤的弯曲形状而使在所述光纤中传输的光的特性变化；光检测部，其经由所述被检测部检测在所述光纤中传输的光；以及
挠性的外装筒状部件，其以内包所述光纤的至少一部分的方式配置在所述插入部内，具有比所述光纤的外径大的内径，弯曲成与所述插入部的弯曲形状相似的相似形状，并且通过所述弯曲形状检测传感器仅在一处被保持固定于所述外装筒状部件，所述挠性的外装筒状部件约束该至少一部分的运动，
前端保持部件设于所述插入部的前端，
其中，
该形状检测装置具有多个弯曲形状检测传感器，
在所述外装筒状部件中形成有多个小管腔，在所述小管腔中分别插入有所述弯曲形状检测传感器。
2.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件的前端被所述前端保持部件保持固定。
3.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器在比所述被检测部更靠基端侧的位置，仅在一处被固定保持于所述外装筒状部件。
4.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
在所述光纤上设有多个被检测部，
所述弯曲形状检测传感器在比所述多个被检测部中的最靠基端侧的被检测部更靠基端侧的位置，仅在一处被固定保持于所述外装筒状部件。
5.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件的前端被所述前端保持部件保持固定，
所述弯曲形状检测传感器的前端被粘接于所述外装筒状部件的前端以及所述前端保持部件。
6.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件的前端被所述前端保持部件保持固定，
所述弯曲形状检测传感器在所述弯曲形状检测传感器的前端处仅被固定于所述前端保持部件。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器位于所述插入部的径向的大致中心处。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件是树脂制的管。
9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件是线圈部件。
10.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器具有覆盖所述光纤的被覆部件，
在所述外装筒状部件中插入的所述光纤的所述被覆部件与所述外装筒状部件之间形成的空间内填充有固体润滑剂，由此，降低所述外装筒状部件与所述被覆部件之间产生的滑动摩擦阻力。
11.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述多个小管腔中的1个小管腔位于所述插入部的径向的大致中心处。
12.根据权利要求11所述的形状检测插入装置，其中，
位于所述大致中心以外的小管腔内插入的弯曲形状检测传感器仅在一处被所述外装筒状部件保持固定。
13.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器具有覆盖所述光纤的被覆部件，
所述外装筒状部件的径向的截面形状和所述被覆部件的径向的截面形状是非圆形，所述光纤不容易产生在所述外装筒状部件内以长度方向的轴为中心的扭转。
14.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器具有覆盖所述光纤的被覆部件，
所述小管腔的径向的截面形状和所述被覆部件的径向的截面形状是非圆形，所述光纤不容易产生在所述外装筒状部件内以长度方向的轴为中心的扭转。
15.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述光纤上安装有帽部件，该帽部件具有与所述小管腔的径向的截面形状相似、且非圆形的截面，能够以与所述插入部同等的曲率进行弯曲。
16.根据权利要求1所述的形状检测插入装置，其中，
所述外装筒状部件是所述插入部内的现有的内置物。
17.根据权利要求16所述的形状检测插入装置，其中，
所述内置物是通道管，所述多个小管腔设于所述通道管的厚壁部分。
18.根据权利要求17所述的形状检测插入装置，其中，
所述通道管和所述外装筒状部件被一体成型，
所述小管腔设于如下的凸部，该凸部设于比所述通道管的外周更靠外侧的位置。
19.根据权利要求18所述的形状检测插入装置，其中，
所述凸部上设置的所述小管腔中的1个小管腔位于所述插入部的径向的大致中心处。
20.根据权利要求1至6中的任意一项所述的形状检测插入装置，其中，
所述保持固定是通过基于微波等离子的表面改质而进行的。
21.根据权利要求20所述的形状检测插入装置，其中，
所述弯曲形状检测传感器具有覆盖所述光纤的被覆部件，
所述外装筒状部件具有缺口开口部，
所述缺口开口部和所述被覆部件中的至少一方通过所述基于微波等离子的表面改质而改善了粘接性。
22.根据权利要求20所述的形状检测插入装置，其中，
进行所述基于微波等离子的表面改质的部件的材质是ETFE。
23.一种形状检测插入装置，其特征在于，其具有：
挠性的插入部，其具有前端和基端，被插入到被检体；
弯曲形状检测传感器，其具有：光纤，其沿着所述插入部的长度方向配置，对从光源射出的光进行传输；1个以上的被检测部，其配置在所述光纤的侧面，根据所述光纤的弯曲形状而使在所述光纤中传输的光的特性变化；光检测部，其经由所述被检测部检测在所述光纤中传输的光；以及
挠性的外装筒状部件，其以内包所述光纤的至少一部分的方式配置在所述插入部内，具有比所述光纤的外径大的内径，弯曲成与所述插入部的弯曲形状相似的相似形状，并且通过所述弯曲形状检测传感器仅在一处被保持固定于所述外装筒状部件，所述挠性的外装筒状部件约束该至少一部分的运动，
前端保持部件设于所述插入部的前端，
其中，
所述插入部内的通道管和所述外装筒状部件被一体成型，
在所述外装筒状部件中形成有1个管腔，在所述管腔中插入的所述弯曲形状检测传感器是由多腔管集束而成的弯曲形状检测传感器群，其中所述多腔管具有分别插入了多个弯曲形状检测传感器的多个小管腔。
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