JP2003088492A - 可撓性電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内視鏡観察画像の撮像信号を処理するビデオプ
ロセッサとして挿入部可撓管の屈曲状態検出機能が装備
されていない旧来の電子内視鏡用のビデオプロセッサを
使用することができ、しかも挿入部可撓管の屈曲状態検
出機能が装備されていても操作性がよくて取り扱い易い
可撓性電子内視鏡装置を提供すること。 【解決手段】曲がり検出用光ファイバー２１の光出力か
ら変換された電気信号を出力するための曲がり検出信号
コネクタ６６を、撮像信号コネクタ６１がビデオプロセ
ッサ７に接続された状態のときにビデオプロセッサ７と
干渉しない接続位置に設けた。

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
するための可撓性電子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電子内視鏡は、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等に対して
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電子内
視鏡装置を発明して先に特許出願してある（特願２００
１−５３７１５）。 【０００８】本発明はその改良発明であり、内視鏡観察
画像の撮像信号を処理するビデオプロセッサとして挿入
部可撓管の屈曲状態検出機能が装備されていない旧来の
電子内視鏡用のビデオプロセッサを使用することがで
き、しかも挿入部可撓管の屈曲状態検出機能が装備され
ていても操作性がよくて取り扱い易い可撓性電子内視鏡
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、本発明の可撓性電子内視鏡装置は、連結可撓管の先
端に取り付けられたコネクタ本体に、ビデオプロセッサ
に接続される撮像信号コネクタが設けられている可撓性
電子内視鏡装置であって、フレキシブルな挿入部可撓管
に、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各曲がり検出部が配置され、各
曲がり検出用光ファイバーの光伝達量を電気信号に変換
してその大きさ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、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電子内視鏡装
置において、曲がり検出用光ファイバーの光出力から変
換された電気信号を出力するための曲がり検出信号コネ
クタを、撮像信号コネクタがビデオプロセッサに接続さ
れた状態のときにビデオプロセッサと干渉しない接続位
置に設けたものである。 【００１０】 【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は電子内視鏡の全体構成を示し、図２は
その挿入部可撓管１の先端部分を示している。 【００１１】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の先端には、図２に示される
ように、観察窓１１、照明窓１２、処置具突出口１３等
が配置された先端部本体４が連結されている。 【００１２】そして、図１に示される照明用ライトガイ
ド９から射出された照明光が照明窓１２から被写体に照
射され、その像が観察窓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３の撮像面に結像して
内視鏡観察像になる。 【００１３】挿入部可撓管１には、複数の曲がり検出用
光ファイバー２１が配置されたフレキシブルな合成樹脂
製の帯状部材２０が取り付けられており、複数の曲がり
検出用光ファイバー２１は図２に示されるように順に位
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。 【００１４】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５〜３０個程度
配置されている。 【００１５】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。 【００１６】操作部２から延出する連結可撓管５の先端
には、撮像信号コネクタ６１とライトガイドコネクタ６
２とが端部に平行に突設されたコネクタ本体６が取り付
けられており、固体撮像素子３から出力された撮像信号
を処理する撮像信号処理回路６３がコネクタ本体６に内
蔵されている。 【００１７】撮像信号コネクタ６１は、後述する図９に
図示されているビデオプロセッサ７のコネクタ受けに接
続されるものであって、撮像信号処理回路６３に接続さ
れた電気信号線の接点が配置されている。 【００１８】ライトガイドコネクタ６２は、撮像信号コ
ネクタ６１がビデオプロセッサ７に接続されるのと同時
に、ビデオプロセッサ７内に併設された光源部（図示せ
ず）に接続されるものであって、ライトガイド９の入射
端部が撮像信号コネクタ６１と平行の向きに配置されて
いる。 【００１９】また、曲がり検出用光ファイバー２１の両
端部が接続された光信号入出力装置３０のうち、少なく
とも各曲がり検出用光ファイバー２１に光を入射させる
発光ダイオード３１と、各曲がり検出用光ファイバー２
１から射出される光を光電変換して電気信号を出力する
フォトダイオード３３等がコネクタ本体６内に配置され
ている。 【００２０】そして、コネクタ本体６に内蔵されている
光信号入出力装置３０の信号出力端が接続された曲がり
検出信号コネクタ６６が、外部の曲がり検出信号コード
１０１を任意に接続可能に、コネクタ本体６の側面に側
方に向けて突設されている。 【００２１】したがって、撮像信号コネクタ６１とライ
トガイドコネクタ６２とがビデオプロセッサ７に接続さ
れた状態のときに、曲がり検出信号コネクタ６６がビデ
オプロセッサ７と干渉せず、曲がり検出信号コード１０
１を曲がり検出信号コネクタ６６に対して自由に接続及
び取り外すことができる。 【００２２】そして、曲がり検出信号コネクタ６６に曲
がり検出信号コード１０１を接続することによって、曲
がり検出用光ファイバー２１の光出力から変換された電
気信号が、曲がり検出信号コード１０１を経由して後述
するコンピュータ４０に送出される。 【００２３】このような装置を用いることにより、曲が
り検出用光ファイバー２１の曲がり検出部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。その原
理については、米国特許第５６３３４９４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。 【００２４】図３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。 【００２５】すると、図４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。 【００２６】逆に、図５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。 【００２７】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。 【００２８】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。 【００２９】そして、図６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。 【００３０】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。 【００３１】そこで、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。 【００３２】本実施例の可撓性電子内視鏡装置において
は、図７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２
０の裏面側に第２の複数の曲がり検出用光ファイバー２
１′が取り付けられている。 【００３３】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。 【００３４】図８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。 【００３５】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。 【００３６】図９は、挿入部可撓管１が体内に挿入され
る状態における可撓性電子内視鏡装置の全体構成を略示
しており、コネクタ本体６に配置された撮像信号コネク
タ６１とライトガイドコネクタ６２とがビデオプロセッ
サ７に接続されており、ビデオプロセッサ７から出力さ
れた内視鏡観察像の映像信号が観察画像用モニター８に
送られ、観察窓１１を通して得られる内視鏡観察像の画
像が観察画像用モニター８に表示される。 【００３７】一方、光信号入出力装置３０から出力され
た電気信号（即ち、フォトダイオード３３からの出力電
圧又はそれが増幅、デジタル化されたもの）は、曲がり
検出信号コネクタ６６に接続された曲がり検出信号コー
ド１０１を経由してコンピュータ４０に送られる。 【００３８】したがって、ビデオプロセッサ７として、
挿入部可撓管１の屈曲状態検出機能が装備されていない
旧来の電子内視鏡用のビデオプロセッサを使用すること
ができ、また、曲がり検出信号コード１０１が連結可撓
管５等と絡みあったりせずに操作することができるので
非常に取り扱い易い。 【００３９】挿入部可撓管１が体内に挿入される際に
は、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。 【００４０】そして、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からの出力信号が挿入長検出信号
コード１０２を経由してコンピュータ４０に送られるよ
うになっている。 【００４１】図１０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。 【００４２】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、そのエンコ
ーダ６０の出力端子に挿入長検出信号コード１０２が接
続されている。 【００４３】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。 【００４４】図９に戻って、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が映像信号コード１０３により接続さ
れており、コンピュータ４０と挿入状態表示用モニター
４１の裏面を略示する図１１に示されるように、曲がり
検出信号コード１０１と挿入長検出信号コード１０２と
が接続されたデジタルＩ／Ｏカード４０ａと、映像信号
コード１０３が接続されたＶＧＡカード４０ｂとが、コ
ンピュータ４０の裏面側に差し込み接続されている。 【００４５】このようにして、図９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
検出信号が入力され、挿入部案内部材５０の画像５０′
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。 【００４６】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。 【００４７】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。 【００４８】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）。 【００４９】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）。 【００５０】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）。 【００５１】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。 【００５２】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、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。 【００５３】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。 【００５４】 【発明の効果】本発明によれば、曲がり検出用光ファイ
バーの光出力から変換された電気信号を出力するための
曲がり検出信号コネクタを、撮像信号コネクタがビデオ
プロセッサに接続された状態のときにビデオプロセッサ
と干渉しない接続位置に設けたことにより、内視鏡観察
画像の撮像信号を処理するビデオプロセッサとして挿入
部可撓管の屈曲状態検出機能が装備されていない旧来の
電子内視鏡用のビデオプロセッサを使用することがで
き、しかも挿入部可撓管の屈曲状態検出機能が装備され
ていても曲がり検出信号を送り出すためのコードが連結
可撓管と絡み合ったりせず非常に取り扱くて優れた操作
性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例の電子内視鏡の構成図である。 【図２】本発明の実施例の電子内視鏡の挿入部可撓管の
先端付近の斜視図である。 【図３】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が屈曲した状態の略示断面図で
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逆方向に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７】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８】本発明の実施例の光信号入出力装置の回路図で
ある。 【図９】本発明の実施例の可撓性電子内視鏡装置の使用
状態の全体構成を示す略示図である。 【図１０】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１１】本発明の実施例のコンピュータと挿入状態表
示用モニターの裏面の略示図である。 【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 ５ 連結可撓管 ６ コネクタ本体 ７ ビデオプロセッサ ８ 観察画像用モニター 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 ６１ 撮像信号コネクタ ６２ ライトガイドコネクタ ６６ 曲がり検出信号コネクタ １０１ 曲がり検出信号コード

───────────────────────────────────────────────────── 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 榎本 貴之 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 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 中村 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 Ｆターム(参考） 2H040 BA21 BA23 DA11 GA02 4C061 AA01 BB02 CC06 DD03 FF07 FF24 FF46 HH51 JJ17 WW11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】連結可撓管の先端に取り付けられたコネク
   タ本体に、ビデオプロセッサに接続される撮像信号コネ
   クタが設けられている可撓性電子内視鏡装置であって、
   フレキシブルな挿入部可撓管に、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
   記各曲がり検出部が配置され、上記各曲がり検出用光フ
   ァイバーの光伝達量を電気信号に変換してその大きさか
   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、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電子内視鏡装置におい
   て、 上記曲がり検出用光ファイバーの光出力から変換された
   電気信号を出力するための曲がり検出信号コネクタを、
   上記撮像信号コネクタが上記ビデオプロセッサに接続さ
   れた状態のときに上記ビデオプロセッサと干渉しない接
   続位置に設けたことを特徴とする可撓性電子内視鏡装
   置。