JP2003065735A - 可撓性内視鏡装置 - Google Patents

可撓性内視鏡装置

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JP2003065735A JP2001260957A JP2001260957A JP2003065735A JP 2003065735 A JP2003065735 A JP 2003065735A JP 2001260957 A JP2001260957 A JP 2001260957A JP 2001260957 A JP2001260957 A JP 2001260957A JP 2003065735 A JP2003065735 A JP 2003065735A
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Motoko Kawamura
素子 川村
Tetsuya Tarumoto
哲也 樽本
Toshiyuki Hashiyama
俊之 橋山
Akira Sugiyama
章 杉山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】挿入部可撓管の屈曲状態を効率よくしかも高精
度に検出す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を有する複数のフレキ
シブルな曲がり検出用光ファイバー２１の複数の曲がり
検出部２２が挿入部可撓管１の軸線方向に間隔Ｌ１，Ｌ
２をあけて並んで配置された可撓性内視鏡装置におい
て、挿入部可撓管１の軸線方向に間隔Ｌ１，Ｌ２をあけ
て並んで配置された各曲がり検出部２２間の間隔を、挿
入部可撓管１の基端寄りの部分に比べて先端寄りの部分
において狭くした。

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
な挿入部可撓管を有しており、挿入部可撓管の屈曲状態
を体外から把握するのは困難である。
【０００３】そのため、挿入部可撓管が胃腸に対してど
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可撓管の
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は分からず、しかもそのような装置
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。
【０００７】そこで、本発明の発明者等は、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
出部を有する複数のフレキシブルな曲がり検出用光ファ
イバーを挿入部可撓管に取り付け、各曲がり検出用光フ
ァイバーの光伝達量から各曲がり検出部が位置する部分
における挿入部可撓管の屈曲状態を検出して、その屈曲
状態をモニター画面に表示するようにした可撓性内視鏡
装置を発明して先に特許出願してある（特願２００１−
５３７１５）。
【０００８】本発明はその改良発明であり、挿入部可撓
管の屈曲状態を効率よくしかも高精度に検出することが
できる可撓性内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、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を有
する複数のフレキシブルな曲がり検出用光ファイバーの
複数の曲がり検出部が挿入部可撓管の軸線方向に間隔を
あけて並んで配置され、各曲がり検出用光ファイバーの
光伝達量から各曲がり検出部が位置する部分における挿
入部可撓管の屈曲状態を検出して、挿入部可撓管の屈曲
状態をモニター画面に表示するようにした可撓性内視鏡
装置において、挿入部可撓管の軸線方向に間隔をあけて
並んで配置された各曲がり検出部間の間隔を、挿入部可
撓管の基端寄りの部分に比べて先端寄りの部分において
狭くしたものである。
【００１０】なお、曲がり検出部は、曲がり検出用光フ
ァイバーの途中に光吸収部が所定の方向にだけ形成され
たものであってもよい。そして、曲がり検出用光ファイ
バーが、挿入部可撓管の外皮に沿って配置されていても
よく、或いは挿入部可撓管内に挿通配置されていてもよ
い。
【００１１】
【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２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。
【００１２】挿入部可撓管１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。
【００１３】挿入部可撓管１には、操作部２の前面の延
長方向（即ち、観察画面における上方向）の位置に、後
述する複数の曲がり検出用光ファイバーが配置されたフ
レキシブルな合成樹脂製の帯状部材２０が取り付けられ
ていて、その基端部が光信号入出力装置３０に接続され
ている。
【００１４】また、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４０
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。
【００１５】図３は、挿入部可撓管１の先端付近を示し
ており、先端部本体４の先端面に観察窓１１、照明窓１
２、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。
【００１６】帯状部材２０は、挿入部可撓管１の「上方
向」の外表面に密着して挿入部可撓管１の軸線と平行方
向に配置されていて、例えばその外側から挿入部可撓管
１と共に熱収縮チューブによって包み込まれて押圧固定
されている。
【００１７】ただし、挿入部可撓管１に対する帯状部材
２０の固定は、接着その他どのような手段を用いても差
し支えない。また、帯状部材２０を挿入部可撓管１内に
挿通配置してもよく、挿入部可撓管１内に挿通配置され
ている内蔵物に曲がり検出用光ファイバー２１を取り付
け、帯状部材２０を省いても差し支えない。
【００１８】図３に示されるように、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。
【００１９】曲がり検出部２２は、挿入部可撓管１の軸
線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の全長にわたって例えば１０〜５０個程
度配置されている。
【００２０】ただし、図１に略示されるように、各曲が
り検出部２２間の間隔は、使用時に比較的大きな曲率半
径でしか屈曲されない挿入部可撓管１の基端寄りの部分
の間隔Ｌ１に比べて、しばしば小さな曲率半径で屈曲さ
れる先端寄りの部分（特に湾曲部１ａ）の間隔Ｌ２の方
が狭く設定されている。即ち、Ｌ１＞Ｌ２である。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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
部分の曲がり角度を検出することができる。
【００２６】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。
【００２７】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
捩じれ量に応じて双方の光伝達量の差が大きくなる。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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、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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】そして、このような可撓性内視鏡装置にお
いて、使用中にしばしば小さな曲率半径で屈曲される挿
入部可撓管１の先端寄りの部分の間隔Ｌ２が狭く設定さ
れているので、その部分では曲がり検出を高精度に行う
ことができ、使用中に比較的大きな曲率半径でしか屈曲
されない挿入部可撓管１の基端寄りの部分の間隔Ｌ１は
広く設定されているので、その部分では検出箇所が少な
くなって効率のよい装置構成にすることができる。
【００４２】図１２は、そのような挿入部可撓管１の屈
曲状態の画像１′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。
【００４３】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）。
【００４４】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から挿入部可撓管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）。
【００４５】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）。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】なお、挿入部案内部材５０の球状部材５１
から挿入部可撓管１の軸線周りの回転方向を検出して、
挿入部可撓管１の軸線周りの回転量に対応して挿入状態
表示用モニター４１の表示像を回転させれば、挿入状態
表示用モニター４１に患者の身体の向きが固定されたか
のごとく画像表示させることができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、挿入部可撓管の軸線方
向に間隔をあけて並んで配置された各曲がり検出部間の
間隔を、挿入部可撓管の基端寄りの部分に比べて先端寄
りの部分において狭くしたことにより、使用中にしばし
ば小さな曲率半径で屈曲される挿入部可撓管の先端寄り
の部分では曲がり検出を高精度に行うことができ、使用
中に比較的大きな曲率半径でしか屈曲されない挿入部可
撓管の基端寄りの部分では検出箇所が少なくなって効率
のよい装置構成にすることができる。
【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挿入部可
撓管における曲がり検出部の配置状態を示す略示図であ
る。
【図２】本発明の実施例の可撓性内視鏡装置の全体構成
（挿入部案内部材を除く）の略示図である。
【図３】本発明の実施例の可撓性内視鏡装置の挿入部可
撓管の先端付近の斜視図である。
【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。
【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 ２０ 帯状部材 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 Ｌ１ 挿入部可撓管の基端寄りの部分における曲がり検
出部間の間隔 Ｌ２ 挿入部可撓管の先端寄りの部分における曲がり検
出部間の間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｍ (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 川村 素子 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 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 橋山 俊之 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 杉山 章 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） 2F065 AA31 AA65 BB12 BB22 CC23 GG07 GG12 QQ03 SS02 2H040 BA21 BA23 DA15 4C061 AA01 BB02 CC06 DD03 FF24 FF46 HH51 JJ17 NN05 WW11 5C022 AA09 AC51 5C054 AA01 AA04 CC02 HA12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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を有する複数のフレキシブ
    ルな曲がり検出用光ファイバーの上記複数の曲がり検出
    部が挿入部可撓管の軸線方向に間隔をあけて並んで配置
    され、上記各曲がり検出用光ファイバーの光伝達量から
    上記各曲がり検出部が位置する部分における上記挿入部
    可撓管の屈曲状態を検出して、上記挿入部可撓管の屈曲
    状態をモニター画面に表示するようにした可撓性内視鏡
    装置において、 上記挿入部可撓管の軸線方向に間隔をあけて並んで配置
    された各曲がり検出部間の間隔を、上記挿入部可撓管の
    基端寄りの部分に比べて先端寄りの部分において狭くし
    たことを特徴とする可撓性内視鏡装置。
  2. 【請求項２】上記曲がり検出部は、上記曲がり検出用光
    ファイバーの途中に光吸収部が所定の方向にだけ形成さ
    れたものである請求項１記載の可撓性内視鏡装置。
  3. 【請求項３】上記曲がり検出用光ファイバーが、上記挿
    入部可撓管の外皮に沿って配置されている請求項１又は
    ２記載の可撓性内視鏡装置。
  4. 【請求項４】上記曲がり検出用光ファイバーが、上記挿
    入部可撓管内に挿通配置されている請求項１又は２記載
    の可撓性内視鏡装置。
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