JP2013039178A - 光ファイバ構造体、照明装置並びに内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト且つ内視鏡に用いて好適なライトガイドを提供する。
【解決手段】筒状の樹脂体９の内部に、樹脂体９の長手方向Ｘに沿う光ファイバの裸線１０複数を周方向に並べて形成した光ファイバ構造体２であって、樹脂体９の長手方向Ｘの中間位置に、樹脂体９の外周面９ａから内腔２ｂに達する裸線１０に対してほぼ平行な直線状の切り割り１１を入れている。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置や内視鏡などに好適に利用可能な光ファイバ構造体、この光ファイバ構造体を備えた照明装置および内視鏡に関する。

従来、内視鏡等の照明装置において照明光を伝送するライトガイドとして、多成分ガラスからなる光ファイバ（多成分ファイバ）によるものが知られている。
また、特許文献１には、複数のプラスチック光ファイバの裸線を円周上に均等に配置して、それを光透過可能な樹脂で被覆することにより、ムラの小さい側面発光をする円筒状の光ファイバ構造体（以下、単に「構造体」とも称する。）が記載されている。

特開平５−２８８９３５号公報

従来の多成分ファイバによるライトガイドは、多成分ファイバを束ねて構成されるため、内視鏡に用いるために曲げたり幾筋かに分けたりといった形状変更をすることが比較的容易であった。しかしながら、従来の多成分ファイバによるライトガイドは、多成分ファイバを束ねて製造するため、比較的コストが高かった。
また、特許文献１に記載の構造体は、押し出し成形により全体をまとめて製造できるため低コストである。しかしながら、この構造体は、側面発光（円筒状外周面からの発光）を目的とするため、端面発光を行うライトガイドとして使用することに関しては何らの記載がない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低コスト且つ内視鏡に用いて好適なライトガイドを実現できるようにするものである。

前記課題を解決するため、本発明は、筒状の樹脂体の内部に、前記樹脂体の長手方向に沿う光ファイバの裸線複数を周方向に並べて形成した光ファイバ構造体であって、前記樹脂体の長手方向の中間位置に、前記樹脂体の外周面から内腔に達する前記裸線に対してほぼ平行な直線状の切り割りを入れた光ファイバ構造体を提供する。

本発明の光ファイバ構造体においては、前記樹脂体に、前記切り割りを周方向に並べて複数入れ、前記樹脂体における隣り合う２つの前記切り割りに挟まれた帯状部どうしを互いに重ね合わせて、前記樹脂体の外周を窄めることも可能である。
また、前記樹脂体に、その長手方向からみて対向する位置にそれぞれ前記切り割りを入れ、これらの前記切り割りに挟まれた帯状部それぞれを、前記樹脂体の長手方向からみて扁平となるように変形することも可能である。

さらに本発明は、上記のいずれか一項に記載の光ファイバ構造体と、その一方の端部に設けた光源とを備える照明装置を提供する。
さらに本発明は、上記のいずれか一項に記載の光ファイバ構造体の前記樹脂体内腔に、前記光ファイバ構造体の端部に対向した観察部位についての画像を伝送する画像伝送手段を備えた内視鏡を提供する。
また、前記画像伝送手段は、撮像素子により撮像された前記画像を伝送することも可能である。
また、前記画像伝送手段はイメージファイバとすることも可能である。

本発明によれば、低コスト且つ内視鏡に用いて好適なライトガイドを実現できる。

本発明の実施形態の内視鏡の一部を破断した側面図である。 図１におけるＢ１方向矢視図である。 同内視鏡の構造体の長手方向に垂直な断面の一例を示す断面図である。 図３中の切断線Ａ１−Ａ１の断面図である。 図１におけるＢ２方向矢視図である。 本発明の実施形態の変形例の構造体の形状を説明する断面図である。 本発明の実施形態の変形例の構造体の形状を説明する断面図である。

以下、本発明に係る内視鏡の実施形態を、図１から図７を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、本内視鏡１は、円筒状に形成された本発明の構造体２および構造体２の入射側の端部（一方の端部）２ａに設けた光源３を有する本発明の照明装置４と、先端側が構造体２に挿通された管状体５と、構造体２の内腔２ｂに配置されたイメージファイバ（画像伝送手段）６と、イメージファイバ６の先端に配置された対物レンズ７とを備えている。

図３および図４に示すように、本発明の構造体２は、円筒状の樹脂体９の内部に、樹脂体９の長手方向Ｘに沿うプラスチック光ファイバの裸線１０を円周方向全体に亘って複数並べた構造を有する。この構造体２は、長手方向Ｘに垂直な断面がリング状となる形状であり、そのリング状となる構造体２の中心部には内腔２ｂが長手方向Ｘに沿って形成されている。
樹脂体９の内部に並べられた複数の裸線１０は、長手方向Ｘに沿って延びている。
裸線１０は、不図示のコアの周囲に、コアより屈折率が低い材料からなる不図示の樹脂鞘が設けられたプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）である。各裸線１０は、コアと樹脂鞘との屈折率差により光導波路として機能する。コア及び樹脂鞘はいずれも、構造体２によって伝送される光を透過可能なプラスチックからなる。裸線１０は樹脂体９の内部に、たとえば、数本から数百本配置されている。

裸線１０のコアを構成するプラスチックとしては、特に限定されるものではなく、従来のプラスチック光ファイバのコア用プラスチックを用いることができる。裸線用プラスチックとしては、例えばメチルメタクリレートの単独重合体（ポリメチルメタクリレート：ＰＭＭＡ）、メチルメチクリレートとアクリル酸エステルとの共重合体、メチルメタクリレートとスチレンとの共重合体、ポリカーボネート、スチレン系樹脂などが挙げられる。

裸線１０の樹脂鞘を構成するプラスチックとしては、特に限定されるものではなく、従来のプラスチック光ファイバの樹脂鞘用プラスチックを用いることができる。樹脂鞘用プラスチックとしては、例えばビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとの共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロペンとの共重合体、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロペンとの共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンとヘキサフルオロアセトンの共重合体、フルオロアルキルメタクリレート樹脂、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体などが挙げられる。

樹脂体９を構成する樹脂としてはポリエチレン、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、エチレンとエチルアクリレートとの共重合体、ポリ塩化ビニル、熱可塑性ポリウレタン、スチレン／ブタジエンブロック共重合体からなるエラストマー、あるいはこの共重合体の二重結合の殆どを水素添加したもの、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロペンとの共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロペンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、ビニリデンフルオライドとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体、シリコン樹脂等が挙げられる。

以上のようなプラスチックなどの材料で形成された裸線１０および樹脂体９は、構造体２を一定の曲率半径にまで曲げたときに、折れたり亀裂が生じたりすること無く変形可能となっている。すなわち、裸線１０および樹脂体９は、充分に軟らかい材料で形成されている。

図１および図４に示すように、構造体２の樹脂体９は、長手方向Ｘの中間位置に、裸線１０に対してほぼ平行な直線状の切り割り１１を入れられている。切り割り１１は、樹脂体９を切断して形成したものであり、樹脂体９の外周面９ａから内腔２ｂに達している。
図１に示すように、光源３は、たとえばＬＥＤを有していて、構造体２の入射側の端部２ａに向けて光を照射する。
ここで、構造体２の入射側の端部２ａと光源３を光学的に接続する方法は特に限定されるものではなく、入射側の端部２ａを適宜加工し、または加工することなく、入射側の端部２ａに面した裸線１０に光源３からの光が入射するように構成すればよい。
管状体５はたとえば、ステンレス鋼で形成されている。管状体５を形成する材料はステンレス鋼に限定されるものではなく、アルミニウムや樹脂なども用いることができる。

図５は、図１におけるＢ２方向矢視図である。なお、説明の便宜のため、図５では、構造体２のみを示すと同時に、樹脂体９を二点鎖線で示している。
図１および図５に示すように、構造体２は、長手方向Ｘにおける切り割り１１に対応する範囲で曲げられている。このとき、構造体２は切り割り１１が湾曲の外側に位置するように曲げられるとともに、切り割り１１の対向する内壁１１ａ、１１ｂは、互いの中央部が離間するように変形している。
内壁１１ａの近傍に配置された裸線１０は、内壁１１ａに沿って折れることなく湾曲し、内壁１１ｂの近傍に配置された裸線１０も、内壁１１ｂに沿って折れることなく湾曲している。

管状体５の先端側は切り割り１１に挿通されていて、構造体２における出射側の端部（先端部）２ｃと切り割り１１との中間部まで延びている。
管状体５が切り割り１１に挿通されていることで、切り割り１１に対応する範囲で曲げられた構造体２の形状、および、互いの中央部で離間するように変形した切り割り１１の内壁１１ａ、１１ｂの形状が保持されている。
本実施形態では、管状体５は構造体２の切り割り１１に挿通されているが、切り割り１１と管状体５とを接着剤などで固定することもできる。

対物レンズ７は、構造体２の出射側の端部２ｃにおける内腔２ｂに設けられている。
イメージファイバ６は、構造体２の出射側の端部２ｃに対向した位置にある観察部位で反射され対物レンズ７で集光された光の画像を基端側に伝送するためのものである。

次に、以上のように構成された内視鏡１のうち、本実施形態の構造体２の製造方法について説明する。
構造体２の製造方法は、樹脂体９の内部に裸線１０を複数配置させる形成工程と、構造体２に切り割り１１を形成する切り割り工程とを備えている。

まず、形成工程において、コアの外周面に樹脂鞘を設けることにより予め裸線１０を形成しておく。そして、不図示の押出し機の被覆ダイに、複数の裸線１０と樹脂体９の原料となる樹脂とを供給する。被覆ダイには、裸線１０に対応した孔が形成されていて、複数の裸線１０は、所定の基準軸線に沿うとともにこの基準軸線回りに配置される。
被覆ダイから裸線１０と溶融した樹脂を押し出すときに、被覆ダイの中心からガスを供給することで、溶融した樹脂の中心に所望の形状の孔が形成される。
ガスを供給しながら溶融した樹脂とともに複数の裸線１０を基準軸線に沿って押し出して冷却することで、内部に複数の裸線１０が配置された円筒状の樹脂体９が形成される。

次に、切り割り工程において、樹脂体９を、裸線１０に対して平行となるとともに樹脂体の外周面９ａから内腔２ｂに達するように直線状に切り、切り割り１１を形成する。構造体２はプラスチックにより形成されているので、切り割り１１は作業者が刃物を用いることで容易に形成することができる。
なお、構造体２に切り割り１１を形成するときに、一部の裸線１０を切断することがあっても、切断した裸線１０の本数が裸線１０の全本数に比べてわずかであれば問題ない。このような場合であっても、構造体２により充分な光を先端側に伝送することができるからである。

次に、このように構成された内視鏡１の使用方法の一例について説明する。
光源３から光を照射させると、照射された光は構造体２の入射側の端部２ａから裸線１０に案内されて出射側の端部２ｃまで伝送され、構造体２の前方に照射される。使用者は、イメージファイバ６で構造体２の前方を確認しながら構造体２の先端側を狭窄路内に挿入していく。そして、構造体２の先端側を観察部位に近づけ、構造体２から照射され観察部位で反射された光を対物レンズ７とイメージファイバ６により取得することで、観察部位の観察を行う。

以上説明したように、本実施形態の内視鏡１によれば、構造体２は切り割り１１を有するので、切り割り１１を通して構造体２の内腔２ｂにイメージファイバ６などを容易に配置することができる。また、切り割り１１は、裸線１０に対して平行となるように形成されているので、裸線１０が切断されるのが防止され、裸線１０により伝送される光量が途中で低下するのを抑えることができる。
また、構造体２の裸線１０および樹脂体９は、上述したように充分に軟らかい材料で形成されているので、構造体２を切り割り１１に対応する範囲で曲げるとともに切り割り１１の対向する内壁１１ａ、１１ｂを互いの中央部で離間するように変形させたときに、裸線１０および樹脂体９が内壁１１ａ、１１ｂに沿って折れることなく曲がる。このため、内壁１１ａ、１１ｂの間に、イメージファイバ６などを挿入する空間を確保することができる。
構造体２の切り割り１１に挿通された管状体５を備えるため、切り割り１１にイメージファイバ６などを挿通するときに、切り割り１１が擦れるなどして損傷するのを防止することができる。

構造体２の入射側の端部２ａに光源３を設け、構造体２および光源３で照明装置４を構成することで、光源３の光が各裸線１０に沿って伝送され、伝送された光を出射側の端部２ｃから出射することが可能である。このように、本実施形態の構造体２を内視鏡１に好適に用いることができる。
また、構造体２の内腔２ｂにイメージファイバ６を備えるので、イメージファイバ６の先端側の光を基端側に伝送させることができる。
画像伝送手段がイメージファイバ６であるので、簡単な構成で先端側の光を基端側に伝送させることができる。
そして、構造体２全体を押し出し成形により製造することで、構造体２を低コストで製造することができる。

なお、本実施形態において、切り割り１１にイメージファイバ６などを挿通する回数が少ない場合など、切り割り１１が損傷する可能性が小さい場合には、管状体５は備えられなくてもよい。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
たとえば、前記実施形態では、構造体２が外部に露出されたまま使用することもできるが、構造体２の外側に別の被覆やチューブなどを設けることも可能である。

また、前記実施形態では、画像伝送手段はイメージファイバ６であるとしたが、画像伝送手段として電気導線を用いることができる。この場合には、電気導線の先端にＣＣＤなどの撮像素子（撮像手段）を配置することで、撮像素子が撮像した画像を光電変換し、画像を変換した信号を電気導線により伝送させることができる。このように構成することで、画像伝送手段および構造体２の外径を小さくすることができる。
前記実施形態では、切り割り１１を周方向に１つ形成したが、切り割り１１を形成する数に制限はなく、切り割り１１を周方向に複数形成してもよい。また、前記実施形態では、切り割り１１を長手方向Ｘの中間位置に形成したが、切り割り１１は樹脂体９の長手方向Ｘの全範囲に亘り形成されていなければその範囲には制限はない。たとえば、切り割り１１を樹脂体９の先端以外の部分、すなわち、切り割りを樹脂体９の長手方向Ｘの中間位置から基端まで形成してもよい。

また、前記実施形態では、図６に示す構造体１５のように、樹脂体９に、切り割り１１を樹脂体９の周方向に並べて複数入れてもよい。本変形例では、樹脂体９に、周方向に等間隔ごとに４つの切り割り１１を入れている。なお、樹脂体９に入れる切り割り１１の数に特に制限はなく、２つ以上であればいくつでもよい。
樹脂体９における隣り合う２つの切り割り１１に周方向に挟まれた部分には構造体１５の一部である帯状部１６が形成され、本変形例では４つの帯状部１６が形成されている。周方向に隣り合う帯状部１６どうしは、互いに重ね合わせることで、長手方向Ｘにおいて切り割り１１が形成された部分における樹脂体９の外周を窄めている。
構造体１５をこのように構成することで、構造体１５をより狭い狭窄路などに挿通しやすくすることが可能である。

また、前記実施形態では、図７に示す構造体２０のように、樹脂体９に、長手方向Ｘからみて対向する位置にそれぞれ切り割り１１を入れ、これらの切り割り１１にそれぞれ挟まれた２つの帯状部２１を形成してもよい。それぞれの帯状部２１は、長手方向Ｘからみて扁平となるように、すなわち、それぞれの帯状部２１における幅方向の中間部２１ａを近づけた平坦な形状となるように変形されている。
構造体２０をこのように構成することで、構造体２０が扁平になり、構造体２０を溝孔のような細長い部分に挿通しやすくすることができる。
なお、構造体が充分柔らかい場合などには、長手方向Ｘにおいて切り割り１１が形成されていない部分で構造体を扁平状に形成してもよい。

前記実施形態では、樹脂体９が円筒状であるとした。しかし、樹脂体の形状は円筒状に限られることなく、長手方向Ｘからみたときの樹脂体の外径が楕円形状や多角形状に形成されていてもよい。

１…内視鏡、２、１５、２０…構造体（光ファイバ構造体）、２ａ…入射側の端部（一方の端部）、２ｂ…内腔、３…光源、４…照明装置、５…管状体、６…イメージファイバ（画像伝送手段）、９…樹脂体、１０…裸線、１１…切り割り、１６、２１…帯状部。

Claims (7)

1. 筒状の樹脂体の内部に、前記樹脂体の長手方向に沿う光ファイバの裸線複数を周方向に並べて形成した光ファイバ構造体であって、
   前記樹脂体の長手方向の中間位置に、前記樹脂体の外周面から内腔に達する前記裸線に対してほぼ平行な直線状の切り割りを入れた光ファイバ構造体。
2. 前記樹脂体に、前記切り割りを周方向に並べて複数入れ、前記樹脂体における隣り合う２つの前記切り割りに挟まれた帯状部どうしを互いに重ね合わせて、前記樹脂体の外周を窄めた請求項１に記載の光ファイバ構造体。
3. 前記樹脂体に、その長手方向からみて対向する位置にそれぞれ前記切り割りを入れ、これらの前記切り割りに挟まれた帯状部それぞれを、前記樹脂体の長手方向からみて扁平となるように変形した請求項１に記載の光ファイバ構造体。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ構造体と、その一方の端部に設けた光源とを備える照明装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ構造体の前記樹脂体内腔に、前記光ファイバ構造体の端部に対向した観察部位についての画像を伝送する画像伝送手段を備えた内視鏡。
6. 前記画像伝送手段は、撮像素子により撮像された前記画像を伝送する請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記画像伝送手段はイメージファイバである請求項５に記載の内視鏡。

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