CN115280213A - 导光单元、内窥镜系统 - Google Patents

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Abstract

导光单元(100)具备：光纤(101)，其用于引导激光；保护构件(102)，其由对激光具有耐热性的材料形成，包围光纤(101)；以及光漫射构件(103)，其从外侧覆盖保护构件(102)。保护构件(102)通过分布有比光纤(101)的外径(D)小的间隙而具有挠性。光漫射构件(103)使激光漫射。

Description

导光单元、内窥镜系统
技术领域
本说明书的公开涉及一种导光单元、内窥镜系统。
背景技术
能够进行病变的早期发现、早期治疗的内窥镜系统以医疗领域为中心，其应用越来越广泛。另外，在工业领域中，从微小的间隙进入设备的内部以能够进行各种检查的内窥镜系统也被广泛地用作对社会的安全和保障(safe and secure)做出重大贡献的系统。
作为内窥镜系统的光源，迄今为止主要利用了氙气灯等灯光源、LED光源等，但近年来，还开始引入利用了激光光源的内窥镜系统。激光光源具备高亮度、低功耗、小型、启动快等许多优点，期待今后有越来越多的利用。
在将激光器用作光源的情况下，对于视频内窥镜，寻求一种不会使高输出的激光从保护管向外漏出那样的构造。作为光从视频内窥镜的保护管漏出的状况，基本上设想光纤破损的情况，因此能够通过抑制保护管内的光纤的破损，来抑制光从保护管向外漏出。抑制光纤的破损的技术例如被记载在专利文献1中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-51022号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，完全防止光纤的破损并不容易。例如，即使为了不使光纤因外力破损而增厚用于保护光纤的构造，由于视频内窥镜的插入部的直径有限制，这样的应对也是有极限的。特别是在经口内窥镜、经鼻内窥镜等细径的内窥镜系统中，难以完全防止光纤的破损。
根据如上所述的实际情况，本发明的一个方面所涉及的目的在于，提供一种被实施了应对光纤等导光构件的破损的对策的导光单元。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的导光单元具备：导光构件，其用于引导窄带光；保护构件，其由对所述窄带光具有耐热性的材料形成，包围所述导光构件，通过分布有比所述导光构件的直径小的间隙而具有挠性；以及光漫射构件，其从外侧覆盖所述保护构件，使所述窄带光漫射。
发明的效果
根据上述的方式，能够提供一种被实施了应对光纤等导光构件的破损的对策的导光单元。
附图说明
图1是例示了内窥镜系统1的结构的图。
图2是例示了内窥镜系统2的结构的图。
图3是例示了第一实施方式所涉及的导光单元100的结构的图。
图4是用于说明保护构件102的结构的图。
图5是图4的V-V线处的剖面图。
图6是例示了光漫射构件103的结构的图。
图7是用于说明导光单元100的作用的图。
图8是例示了光漫射构件113的结构的图。
图9是例示了第二实施方式所涉及的导光单元200的结构的图。
图10是用于说明导光单元200的作用的图。
图11是例示了第三实施方式所涉及的导光单元300的结构的图。
图12是用于说明导光单元300的作用的图。
图13是例示了第四实施方式所涉及的导光单元400的结构的图。
图14是用于说明导光单元400的作用的图。
具体实施方式
图1是例示了内窥镜系统1的结构的图。下面，参照图1对各实施方式共用的内窥镜系统1的结构进行说明。
如图1所示，内窥镜系统1具备视频内窥镜10和视频处理器20，其中，该视频内窥镜10是具有摄像元件的内窥镜。内窥镜系统1也可以还具备光源装置30和显示装置40。
视频内窥镜10没有特别地限定，例如是软性内窥镜。视频内窥镜10例如可以是用于支气管等呼吸系统的检查、治疗的视频内窥镜，也可以是用于消化系统的检查、治疗的视频内窥镜。并且，视频内窥镜10不限于医疗用的视频内窥镜，也可以是工业用的视频内窥镜。
如图1所示，视频内窥镜10具备：操作部11，其供手术操作者操作；插入部12，其被插入到被检物中；通用线缆13，其从操作部11延伸出并与视频处理器20及光源装置30连接；以及连接器部14，其设置在通用线缆13的端部。视频内窥镜10向视频处理器20输出电信号，该电信号是通过在将操作部11插入到被检物的体腔内的状态下拍摄被检物而得到的。
视频处理器20是控制内窥镜系统1的动作的控制装置。视频处理器20例如将来自视频内窥镜10的信号转换为影像信号并且在显示装置40中显示被检物的图像。另外，视频处理器20例如可以基于影像信号控制光源装置30，也可以进行与自动调光控制相关联的处理。
光源装置30是向视频内窥镜10提供窄带光的装置，具体地说，包括射出激光来作为窄带光的激光光源。光源装置30中包括的激光光源没有特别地限定，例如射出蓝色的激光。在该情况下，内窥镜系统1可以通过在视频内窥镜10的前端设置被蓝色的激光激励而放射黄色的光的荧光体，来利用由蓝色的光与黄色的光混合而成的白色光对被检物进行照明。在此，例示了蓝色的激光，但光源装置30也可以射出其它波长的激光，另外，也可以将多个不同波长的激光切换地射出或者同时射出多个不同波长的激光。具体地说，从光源装置30射出的激光的波长例如可以是可见光区域(约380nm～780nm)内的任意波长。另外，从光源装置30射出的激光的波长也可以是可见光区域外的波长，也可以是例如紫外区域或红外区域的波长。此外，光源装置30也可以还包括用于NBI(Narrow Band Imaging：窄带成像)观察的半导体光源，内窥镜系统1也可以适当切换地进行利用白色光的普通观察和NBI观察。
显示装置40例如是液晶显示器，但也可以是有机EL显示器、等离子显示器、CRT显示器、LED矩阵面板、电子纸、投影仪等其它种类的显示装置。内窥镜系统1也可以还具备未图示的内窥镜挂架，也可以将视频内窥镜10悬挂于内窥镜挂架来进行保管。
在图1所示的内窥镜系统1中，视频内窥镜10与视频处理器20利用通用线缆13连接，但本说明书中记载的内窥镜系统例如也可以是如图2所示的视频内窥镜50与视频处理器21以能够无线通信的方式连接的无线内窥镜系统2。在该情况下，内窥镜系统2中包括的视频内窥镜50具备供手术操作者操作的操作部51和被插入到被检物中的插入部52，也可以还具备光源装置53来代替被放置于内窥镜支架的光源装置30。另外，视频内窥镜50也可以利用从设置在视频内窥镜50内的电池提供的电力来进行动作，来代替以有线方式从商用电源接受电力供给来进行动作。
在如以上那样构成的内窥镜系统1中，从光源装置30射出的激光通过光纤依次被引导至视频内窥镜10的通用线缆13、操作部11、插入部12，并从视频内窥镜10的前端被照射到被检物。即，视频内窥镜10的插入部12是将激光引导至被检物的导光单元的一例。
在视频内窥镜10中，插入部12与通用线缆13及操作部11不同，是被插入到被检物内的部分，因此通常被设计为具有尽可能小的直径。因此，在视频内窥镜10中，一般而言，与通用线缆13、操作部11相比，在包围光纤的构造比较薄的插入部12中光纤容易折断，另外，在假设光纤发生了折断的情况下，从光纤射出的激光易于突破比较薄的周围构造而向外漏出。
因此，以下说明的各实施方式所涉及的导光单元(视频内窥镜)通过对插入部的构造下功夫，即使光纤发生了折断，也防止了强激光向外部漏出。以下，具体地说明各实施方式。
[第一实施方式]
图3是例示了本实施方式所涉及的导光单元100的结构的图。图4是用于说明保护构件102的结构的图。图5是图4的V-V线处的剖面图。图6是例示了光漫射构件103的结构的图。图7是用于说明导光单元100的作用的图。下面，参照图3至图7对导光单元100的插入部的构造进行说明。
如图3所示，导光单元100的插入部包括：光纤101，其是用于引导窄带光的导光构件；保护构件102，其包围光纤101；以及光漫射构件103，其从外侧覆盖保护构件102。此外，窄带光在本实施方式中是激光。
光纤101例如是多模光纤，但也可以是由多个光纤捆扎而成的光纤束。光纤101的材料例如是玻璃，但也可以是与玻璃相比不易折断的塑料等其它材料。光纤101具有柱形状，更优选具有圆柱形状。以下，以光纤101具有外径D的情况为例进行说明。
保护构件102是指保护配置在保护构件102的外侧的构件免受收容在保护构件102的内侧的构件的影响的构件。保护构件102起到以下作用：将光纤101封闭，使得即使在光纤101折断而破损的情况下，折断的光纤101也不会突破插入部而冒出到外部。因此，保护构件102不是利用橡胶等容易被激光熔化的材料形成，而是利用至少对光纤101引导的激光具有耐热性的材料形成。具体地说，例如，保护构件102优选是即使被照射激光也不易熔穿的金属材料。
并且，保护构件102所使用的金属材料优选对光纤101引导的激光的吸收率高，具体地说，优选对光纤101引导的激光的吸收率高于对白色光的吸收率。这是由于：保护构件102能够由此起到将光纤101封闭的作用并且起到减弱从折断了的光纤101射出的激光的作用。更具体地说，作为保护构件102的材料，优选是对蓝光的吸收率高的不锈钢(SUS)。此外，光纤101引导的激光不限于蓝色。因此，优选的是，在被引导的激光的波长是与蓝色不同的颜色的情况下，导光单元具有由对与该蓝色不同的颜色的波长的吸收率高的材料构成的保护构件。
另外，对于插入部，要求在被检物内与被检物的形状相匹配地变形。因此，保护构件102构成为：即使在由如金属那样的比较不易变形的材料形成的情况下也具有挠性。具体地说，保护构件102通过分布有小的间隙而具有挠性，优选的是，例如具有如图4所示的通过编织金属材料而形成的网状构造。通过具有由金属材料构成的网状构造，不仅即使被照射激光也不会熔穿，而且即使由于与光纤101接触而对保护构件102局部地施加了大的力，也能够避免保护构件102破损。此外，为了将保护构件102构成为在轴向上的任意位置处变形自如，间隙优选沿光纤101的轴向分布，更优选如图4所示那样沿轴向周期性地存在间隙G。
另外，如果形成于保护构件102的间隙过大，则折断了的光纤101有可能穿过间隙。因此，在保护构件102形成有比光纤101的外径小的间隙。具体地说，例如，如果是形成有如图4所示的网状构造的情况，则网状构造所形成的矩形的间隙G的对角长度优选比光纤101的外径D小。另外，在矩形所具有的2个对角长度(对角长度D1、对角长度D2)不同的情况下，优选使更长的对角长度D2比光纤101的外径D小，优选至少使更短的对角长度D1比光纤101的外径D小。此外，构成保护构件102的金属材料102b的截面形状优选如图5所示那样为扁平的形状。这是由于：通过使这种扁平的线状构件即金属材料向其厚度较薄的方向弯曲来编织该金属材料，由此与编织截面形状为圆柱状的金属材料的情况相比，容易兼顾小间隙和高挠性。
光漫射构件103是指使入射到光漫射构件103的光在光漫射构件103的内部或表面漫射并从光漫射构件103射出发生了漫射的光的构件。光漫射构件103起到以下作用：即使在光纤101折断而破损的情况下，也可靠且充分地减弱从折断了的光纤101射出的激光的每单位面积的光强度。为了实现可靠且充分地减弱光强度这一目的，光漫射构件103并非使用通过吸收激光来阻断光的遮光构件，而是使用使激光漫射的光漫射构件。这是由于：与吸收光的遮光构件相比，使光漫射的光漫射构件被激光破坏的风险更小。
具体地说，光漫射构件103例如也可以如图6所示那样含有二氧化硅等微粒来作为光漫射粒子104，也可以利用光漫射粒子104使激光漫射。此外，对光漫射粒子不作特别地限定。在光漫射构件103中能够采用任意的光漫射粒子。由此，如图7所示，从折断了的光纤101射出的激光L1被光漫射粒子104漫射，从光漫射构件103射出每单位面积的光强度减弱了的漫射光L2，因此能够防止强激光从插入部漏出。
根据如以上那样构成的导光单元100，即使光纤101破损，也能够防止强光从导光单元100向外部漏出。因而，即使在如内窥镜系统1那样插入部的直径受到了制约的情况下，也能够在内窥镜系统的光源中采用激光光源。
图8是例示了光漫射构件113的结构的图。导光单元100也可以具备图8所示的光漫射构件113来代替含有光漫射粒子的光漫射构件103。光漫射构件113是利用在表面形成的不规则的凹凸114使激光漫射的光漫射构件。即使在具备光漫射构件113来代替光漫射构件103的情况下，也能够与具备光漫射构件103的情况同样地防止强激光从插入部漏出。
这样，光漫射构件使光漫射的构造可以是光漫射构件所含有的光漫射粒子，也可以是在光漫射构件表面形成的凹凸，无论在哪一种情况下，光漫射构件均半透明地构成以使光透过。该特征在能够在导光单元的制造过程中利用从外部照射的紫外线使涂敷在比光漫射构件靠内侧的位置的粘接材料固化这一点上，能够同时享有制造上的优点。
[第二实施方式]
图9是例示了本实施方式所涉及的导光单元200的结构的图。图10是用于说明导光单元200的作用的图。下面，参照图9和图10对导光单元200的插入部的构造进行说明。
导光单元200与导光单元100的不同点在于：如图9和图10所示那样具备从保护构件102的内侧覆盖保护构件102的摩擦缓和构件201。此外，光纤101被收容在摩擦缓和构件201的内部。其它方面与导光单元100相同。
摩擦缓和构件201是指以缓和摩擦力为目的而设置在构件间的构件，具体地说，是使摩擦缓和构件201与各个构件之间产生比在未设置摩擦缓和构件201的情况下在构件间产生的摩擦力小的摩擦力的构件。摩擦缓和构件201避免在导光单元200的通常使用时因光纤101的侧面与保护构件102接触而产生大的摩擦力，通过取而代之地光纤101的侧面与摩擦系数比保护构件102的摩擦系数低的摩擦缓和构件201接触，起到防止光纤101因与保护构件102摩擦而损伤的作用。在第一实施方式中，保护构件102如上述那样具有例如由金属材料构成的网状构造。因此，如果光纤101与保护构件102直接接触，则在光纤101与保护构件102之间产生大的摩擦，由玻璃或塑料构成的光纤101的表面(侧面)损伤。保护构件102用于通过从保护构件102的内侧覆盖保护构件102来防止产生这种大的摩擦。保护构件102优选使用摩擦系数低的材料，虽然没有限定，但例如可以是聚四氟乙烯(PTFE：Poly TetraFluoro Ethylene)等氟树脂。
此外，如图10所示，摩擦缓和构件201、保护构件102以及光漫射构件103优选无间隙地形成为一体。以下，将它们统称为编织管202。编织管202的具体的制造方法没有特别地限定，例如可以通过在摩擦缓和构件201上卷绕金属材料来形成具有网状构造的保护构件102，再从其上方压接光漫射构件103，由此形成编织管202。
根据如以上那样构成的导光单元200，也与导光单元100同样地，即使光纤101破损也能够防止强光从导光单元200向外部漏出。另外，根据导光单元200，还能够防止光纤101在通常使用时损伤，因此能够长期维持导光单元200的性能。另外，还能够防止光纤101在制造时的将光纤101插入编织管202内的工序中损伤，因此还能够期待成品率的改善和初期不良率的降低。
[第三实施方式]
图11是例示了本实施方式所涉及的导光单元300的结构的图。图12是用于说明导光单元300的作用的图。下面，参照图11和图12对导光单元300的插入部的构造进行说明。
导光单元300与导光单元200的不同点在于：如图11和图12所示那样具备遮光构件301，该遮光构件301包围光漫射构件103，来阻断被光漫射构件103漫射后的光。其它方面与导光单元200相同。
遮光构件301是指通过吸收入射到遮光构件301的光来防止光通过遮光构件301的构件。遮光构件301起到以下作用：吸收被光漫射构件103漫射后的、光强度减弱了的激光，由此防止激光向插入部的外部漏出。遮光构件301例如具有由橡胶等弹性构件构成的圆筒形状，在其中空部分收容光纤101和编织管202。遮光构件301的厚度被调整为使插入部所容许的直径的范围内且能够阻断激光的程度的厚度即可。
根据如以上那样构成的导光单元300，即使光纤101破损也能够防止光从导光单元300向外部漏出。另外，关于能够防止光纤101在通常使用时及制造时损伤这一点，与导光单元200相同。
[第四实施方式]
图13是例示了本实施方式所涉及的导光单元400的结构的图。图14是用于说明导光单元400的作用的图。下面，参照图13和图14对导光单元400的插入部的构造进行说明。
导光单元400与导光单元300的不同点在于：如图13和图14所示那样具备间隔保持构件401，该间隔保持构件401将光漫射构件103与遮光构件301的间隔保持在规定范围内。其它方面与导光单元300相同。
间隔保持构件401是指通过设置在构件间来将这些构件间的间隔保持在规定范围内的构件。被光漫射构件103漫射的激光的强度与距光漫射构件103的距离相应地大幅地变化，越远离光漫射构件103，被光漫射构件103漫射的激光的强度衰减得越多。如上所述，遮光构件301是通过吸收光来阻断光的由橡胶等构成的构件，因此，如果遮光构件301过于接近光漫射构件103，则在从光漫射构件103射出的激光的强度强的情况下，遮光构件301有可能熔穿。间隔保持构件401为了避免发生这样的事态而将光漫射构件103与遮光构件301的间隔保持在规定范围内，由此起到在防止插入部过粗的同时将向遮光构件301入射的激光的强度调整为遮光构件301能够承受的范围内的作用。必然对间隔保持构件401照射比对遮光构件301照射的激光强的激光。因此，与遮光构件301不同，间隔保持构件401优选为即使被照射比较强的激光也不会熔穿的材料，因而，与保护构件102同样地，例如优选为金属等。
另外，间隔保持构件401还起到维持插入部的整体形状的作用。因此，优选由具有某种程度的硬度的材料构成，在这一点上间隔保持构件401也优选是金属。由于插入部一边与被检物的形状相匹配地变形一边在被检物内移动，因此对于对插入部的整体形状起到决定性作用的间隔保持构件401，要求兼顾某种程度的硬度和挠性。为了利用由金属构成的间隔保持构件401满足这样的要求，间隔保持构件401优选包括蛇管。通过使间隔保持构件401包括蛇管，能够不过于柔软并且不过于坚硬地构成插入部，因此能够实现易于操作的导光单元。
根据如以上那样构成的导光单元400，能够进一步降低遮光构件301被激光破坏的风险，因此即使光纤101发生了破损，也能够更可靠地防止光从导光单元400向外部漏出。另外，由于能够通过间隔保持构件401兼顾适度的硬度和柔软性，因此能够得到易于操作的导光单元。此外，关于能够防止光纤101在通常使用时及制造时损伤这一点，与导光单元200及导光单元300相同。
上述实施方式示出了用于容易理解发明的具体例，本发明的实施方式不限定于此。导光单元、内窥镜系统能够在不脱离权利要求书所记载的范围内进行各种变形、变更。
例如，在上述实施方式中，假定了导光单元是包括摄像元件的视频内窥镜的情况，但导光单元也可以不包括摄像元件。导光单元只要包括引导激光的导光构件即可，也可以仅用于照明。
附图标记说明
1、2：内窥镜系统；10、50：视频内窥镜；12、52：插入部；30、53：光源装置；100、200、300、400：导光单元；101：光纤；102：保护构件；103、113：光漫射构件；104：光漫射粒子；114：凹凸；201：摩擦缓和构件；202：编织管；301：遮光构件；401：间隔保持构件。

Claims (13)

1.一种导光单元，其特征在于，具备：
导光构件，其用于引导窄带光；
保护构件，其由对所述窄带光具有耐热性的材料形成，包围所述导光构件，通过分布有比所述导光构件的外径小的间隙而具有挠性；以及
光漫射构件，其从外侧覆盖所述保护构件，使所述窄带光漫射。
2.根据权利要求1所述的导光单元，其特征在于，
还具备摩擦缓和构件，所述摩擦缓和构件从所述保护构件的内侧覆盖所述保护构件，且在内部收容所述导光构件。
3.根据权利要求1或2所述的导光单元，其特征在于，
还具备遮光构件，所述遮光构件包围所述光漫射构件，阻断被所述光漫射构件漫射后的光。
4.根据权利要求3所述的导光单元，其特征在于，
还具备间隔保持构件，所述间隔保持构件将所述光漫射构件与所述遮光构件的间隔保持在规定范围内。
5.根据权利要求4所述的导光单元，其特征在于，
所述间隔保持构件包括用于保持所述导光单元的形状的蛇管。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的导光单元，其特征在于，
所述保护构件具有通过编织金属材料而形成的网状构造。
7.根据权利要求6所述的导光单元，其特征在于，
所述金属材料由扁平的线状构件构成，
通过使所述线状构件向所述线状构件的厚度较薄的方向弯曲来编织所述金属材料。
8.根据权利要求6所述的导光单元，其特征在于，
所述金属材料对所述窄带光的吸收率高于对白色光的吸收率。
9.根据权利要求6所述的导光单元，其特征在于，
所述网状构造所形成的矩形的间隙的对角长度小于所述导光构件的外径。
10.根据权利要求6所述的导光单元，其特征在于，
所述光漫射构件利用在表面形成的凹凸使所述窄带光漫射。
11.根据权利要求6所述的导光单元，其特征在于，
所述光漫射构件利用所述光漫射构件含有的光漫射粒子使所述窄带光漫射。
12.一种内窥镜系统，其特征在于，具备根据权利要求1至11中的任一项所述的导光单元，
所述内窥镜系统还具备射出所述窄带光的激光光源。
13.根据权利要求12所述的内窥镜系统，其特征在于，
还具备内窥镜，
所述内窥镜包括所述导光单元和所述激光光源。
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