JP4681941B2

JP4681941B2 - 挿入形状検出プローブ

Info

Publication number: JP4681941B2
Application number: JP2005152894A
Authority: JP
Inventors: 寛丹羽
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP2006325876A

Description

本発明は、内視鏡の処置具挿通チャンネル内に挿通配置されて内視鏡の挿入部の挿入形状を検出する挿入形状検出プローブに関する。

近年、内視鏡は医療用分野、及び工業用分野で広く用いられている。特に、挿入部が軟性の内視鏡では、この挿入部を屈曲した体腔内に挿入することが可能である。しかし、内視鏡の細長な挿入部を、例えば肛門側から挿通させて下部消化管内の検査を行う場合等、その挿入部を体腔内に円滑に挿入させるためにはある程度の熟練を必要とする。これは、体腔内が複雑に屈曲していること、挿入部の先端位置が体腔内のいずれに位置しているか判らないこと、そして挿入部の挿入状態を知ることができないためである。

このため、内視鏡に設けられている処置具挿通チャンネル内に、例えば磁界検出素子を複数配設させた挿入形状検出プローブを挿通配置させ、外部に設けた検出装置により挿入部に配列された素子から発信される信号を受信し、検出装置の画面上に挿入時の挿入部形状を表示させる内視鏡形状検出装置がある。この挿入形状検出プローブでは、プローブ内に配列される形状検出用素子の数を増やすことによって、挿入部の挿入状態をより高精度に検出することができる。しかし、内視鏡に設けられている処置具挿通チャンネルの孔径は所定寸法に設定されている。したがって、挿入部の挿入状態をより高精度に検出するために、プローブ内の形状検出用素子を増加させると、各形状検出用素子から延出されている信号線の本数が増大して、組立性、及び耐久性に不具合が生じるおそれがあった。

この不具合を解決するため、例えば、特開
２００３−４７５８６号公報には挿入形状検出プローブが開示されている。この挿入形状検出プローブは、処置具挿通チャンネル内に挿通配置させて挿入部形状の検出を高精度に行い得ると共に、組立性、及び耐性にも優れている。
特開２００３−４７５８６号公報

しかしながら、特許文献１の挿入形状検出プローブでは、図７の従来の挿入形状検出プローブの一部を拡大した要部説明図で示すように外装シース７０内に内側シース７１が配置されている。内側シース７１内にはソースコイル７２から延出する信号線７３に加えて、そのソースコイル７２よりプローブ先端側に配置されたソースコイルから延出された信号線７３が挿通されている。そして、ソースコイル７２よりプローブ先端側に配置されたソースコイルから延出される信号線７３は切り欠き７１ａを介して内側シース７１内に挿通される。このため、組立工程において、例えば信号線７３が引っ張られたりすると、信号線７３が切り欠き７１ａの端面部にこすりつけられるおそれがある。そして、そのこすれが、信号線７３の外表面に設けられている被覆が剥がれて電気的な短絡（ショート）を生じさせる要因や、信号線７３が断線する要因になっていた。また、挿入形状検出プローブを処置具挿通チャンネル内に挿通配置させた状態において挿入状態が変化することによって、信号線７３が引っ張られる。すると、信号線７３が切り欠き７１ａの端面部にこすりつけられて同様の不具合が発生するおそれがあった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、内側シースの内部に挿通される信号線と、該内側シースとが接触して発生する不具合を確実に防止して、生産性、及び耐久性に寄与する挿入形状検出プローブを提供することを目的としている。

本発明の挿入形状検出プローブは、内視鏡挿入部に挿通される挿入形状検出プローブであって、
前記挿入部の軸方向において所定間隔を有して直列に配設された、当該挿入部の位置検出に用いられる磁界発生用、又は磁界検出用の複数の形状検出用素子と、
前記複数の形状検出用素子に接続され、前記挿入部の基端側に向けて延設する複数の信号線と、
互いに隣接する前記形状検出用素子間において当該形状検出用素子に対して直列に配置された管状部材であって、内周部に前記信号線を挿通する複数の内側シースと、
前記形状検出用素子、前記信号線、及び前記内側シースを内挿する外装シースと、
を具備し、
前記内側シースは、
管状形状を呈する内側シース本体と、
前記内側シース本体の両端部においてそれぞれ当該内側シース本体と一体的に配設された、前記内側シース本体に対して相対的に可撓性及び弾発性が高い部材で形成された管状部材であって、一端は前記内側シース本体と一体的に係合し、他端は、外力が印加された前記信号線の外皮部が摺擦する位置に配設された耳部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、内側シースの内部に挿通される信号線と、該内側シースとが接触して発生する不具合を確実に防止して、生産性、及び耐久性に寄与する挿入形状検出プローブを実現できる。

以下、図示の実施形態によって本発明を説明する。
図１乃至図４は本発明の一実施形態に係り、図１は挿入形状検出プローブが適用される内視鏡システムを説明する図、図２は挿入形状検出プローブの内部構成の概略を説明する断面図、図３は挿入形状検出プローブの一部を拡大して示す要部拡大断面図、図４は内側シースの構成を説明する図である。

図１に示すように本実施形態の挿入形状検出プローブ１は内視鏡システム２として使用される。内視鏡システム２は、挿入形状検出用プローブ１と、内視鏡３と、ビデオプロセッサ４と、そのモニタ５と、内視鏡挿入形状検出装置（以下、形状検出装置と略記する）６と、そのモニタ７とで主に構成されている。符号８は患者が横たわることが可能なベッドである。内視鏡３は被検体である患者の体腔内において、体腔内の像を撮像し、撮像した該体腔内の像を撮像信号として出力する。ビデオプロセッサ４は、内視鏡３から出力される撮像信号に対して画像処理等を行って出力する。モニタ５はモニタ画面５ａを備え、モニタ画面５ａにはビデオプロセッサ４から出力された撮像信号に基づき、内視鏡３が撮像した像が画像表示される。

内視鏡３は、挿入部１１と、操作部１２と、ユニバーサルコード１３とを備えている。挿入部１１は体腔内に挿入される。操作部１２は術者が挿入部１１を手元操作するために把持する。操作部１２は、挿入部１１の基端側に連設されている。ユニバーサルコード１３は操作部１２の側部から延出しており、外部装置であるビデオプロセッサ４に接続される。

挿入部１１の先端に位置する先端部１４の内部には撮像素子を備えた対物光学系（不図示）や、照明光を供給する照明光学系等が設けられている。操作部１２の側部には、挿入部１１に設けられている処置具挿通チャンネル（以下、チャンネルと略記する）１５に連通する処置具入口１６が設けられている。本実施形態においては、処置具入口１６を介して挿入形状検出プローブ１がチャンネル１５内に挿通されるようになっている。

挿入形状検出プローブ１は、内視鏡３の処置具入口１６、及びチャンネル１５に挿通可能な寸法、形状等で構成されている。挿入形状検出プローブ１には、体腔内における挿入部１１の挿入形状図形を得るための磁界を発生する形状検出用素子であるソースコイル２１が複数、設けられている。ソースコイル２１は磁界発生素子であって、複数のソースコイル２１は所定の間隔で配列されている。また、挿入形状検出プローブ１の基端部はコネクタ部（図２の符号１ａ参照）を介して形状検出装置６に接続されている。このことによって、複数のソースコイル２１と形状検出装置６とが電気的に接続される。

形状検出装置６はソースコイル２１を駆動して磁界を発生させるソースコイル駆動部（不図示）を備えている。また、形状検出装置６は、複数のセンスコイル（不図示）を有し、検出した磁界を磁界信号として出力するコイルユニット６ａを備えている。複数のセンスコイルは形状検出用素子であって、複数のソースコイル２１が発生した磁界を検出するための磁界検出素子である。複数のセンスコイルから伝送された信号はソースコイル位置解析部（不図示）に伝送されて、ソースコイル２１の３次元位置座標を解析する。ソースコイル２１の３次元位置座標情報は挿入形状画像生成部（不図示）に伝送される。挿入形状画像生成部は、挿入部１１の３次元形状を算出した後、モニタ表示用の２次元座標に変換して画像化する。

即ち、形状検出装置６は、ソースコイル２１を駆動すると共に、このソースコイル２１から発生する磁界をコイルユニット６ａで検出し、その検出した磁界に対応する信号から前記挿入部１１の体腔内での挿入形状を画像化した映像信号を出力する。モニタ７のモニタ画面７には図形化された挿入形状画像が表示される。

次に、図２、及び図３を参照して挿入形状検出プローブ１の構成を説明する。
本実施形態の挿入形状検出プローブ１においては、ソースコイル２１を例えば１２個備えている。したがって、挿入形状検出プローブ１は、複数のソースコイル２１Ａ〜２１Ｌと、外装シース２２と、芯線２３と、内側シース２４と、連結固定チューブ２５とで主に構成されている。

ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌはそれぞれ管状に形成されている。外装シース２２は挿入形状検出プローブ１の外装部分を構成する。芯線２３は細長形状であり、該芯線２３にはソースコイル２１Ａ〜２１Ｌが直列に配置されて接着固定される。内側シース２４はパイプ形状で、それぞれのソースコイル２１Ａ〜２１Ｌに対して直列に配置される。連結固定チューブ２５は熱収縮チューブであって、ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌとそれぞれのソースコイル２１に隣接する内側シース２４とを覆い両者を一体的に連結する。

図２に示すようにソースコイル２１Ａ〜２１Ｌ、及び内側シース２４はプローブ先端側から基端部に向けて、ソースコイル２１Ａ、内側シース２４、ソースコイル２１Ｂ、内側シース２４、ソースコイル２１Ｃ、…の順に交互に配置されている。先端側のソースコイルを第１ソースコイル２１Ａとする。そして、以下順に、第２ソースコイル２１Ｂ、…、第１２ソースコイル２１Ｌとする。各ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌの一端部には信号線２６が接続される。信号線２６は、形状検出装置６のソースコイル駆動部（不図示）からの駆動信号を伝送する
芯線２３に固定されるソースコイル２１Ａ〜２１Ｌは、次のように配置される。即ち、図１に示す挿入部湾曲部１１ａには、湾曲部形状データを得る湾曲部形状検出用素子群であるソースコイル２１Ａ〜２１Ｃが配置されている。一方、図１に示す挿入部可撓管部１１ｂには、可撓管部形状データを得る可撓管部形状検出用素子群であるソースコイル２１Ｄ〜２１Ｌが配置されている。各ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌに接続される各信号線２６は、それぞれのソースコイル２１Ａ〜２１Ｌの基端部に配置された内側シース２４の内部を挿通して基端側に向けて延出されている。つまり、最先端のソースコイル２１Ａに接続された信号線２６は、内側シース２４の内部、この内側シース２４に隣接するソースコイル２１Ｂの側周面、内側シース２４の内部、この内側シース２４に隣接するソースコイル２１Ｃの側周面、…、内側シース２４の内部、この内側シース２４に隣接するソースコイル２１Ｌの側周面を沿って、挿入形状検出プローブ１の基端側のコネクタ部２２まで延出される。したがって、挿入形状検出プローブ１の基端側に位置する内側シース２４の内部ほど、数多くの信号線２６が挿通している。内側シース２４の端部には切り欠き部２４ａが設けられている。信号線２６は切り欠き部２４ａを介して内側シース２４の内部から外部に導出される、又は内側シース２４の外部から内部に導入されるようになっている。切り欠き部２４ａは信号線２６の本数に対応するようにそれぞれ所定の数だけ設けられている。内側シース２４の端部に切り欠き部２４ａを設けることによって、信号線２６に大きな負荷が係ることを防止して、該信号線２６を内側シース２４の内部から外部へ、或いは内側シース２４の外部から内部へスムーズに導くことができるようになっている。

各内側シース２４の内部を挿通する信号線２６は、芯線２３に沿って所定の弛みをもって巻回されている。これは、挿入形状検出プローブ１が湾曲された際に、信号線２６に張力が加わった状態になって、断線等の破損が発生しないようにするための措置である。各ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌは、芯線２３に対して接着剤等によって所定の間隔をもって固定される。

図３に示すように挿入形状検出プローブ１を構成する外装シース２２の最先端部には先端駒２７が設けられている。ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌはそれぞれ、中空コア部材３１と、巻線３２と、基板３３Ａ及び３３Ｂとによって主に構成されている。中空コア部材３１は軸方向に貫通する貫通孔３１ａを有する。巻線３２はエナメル線等で構成され、中空コア部材３１に巻回される。基板３３Ａ、３３Ｂは略ドーナツ盤形状で、中空コア部材３１の両端面に配設される。基板３３Ａ、３３Ｂは、ソースコイル２１の両端面にそれぞれ接着固定される。基板３３Ａ、３３Ｂの周縁部は曲面による面取り部（Ｒ面取り）が設けられている。Ｒ面取りが施されている部位をＲ面部と呼び、図中において符号３３Ｒで示している。基板３３Ａ、３３Ｂのうちの一方の基板３３Ｂには、巻線３２の両端が電気的に半田付け等の手段によって接続されてると共に、信号線２６が同様に半田付け等の手段によって電気的に接続されている。

図３、及び図４に示すように内側シース２４は、本体部を構成する内側シース本体２７と、耳部２８との二部材で構成されている。耳部２８は内側シース本体２７の両端部に設けられている。内側シース本体２７は硬めのチューブ素材であるポリイミド、ポリエーテルイミド等の樹脂部材で形成されている。これに対して、耳部２８は常温でゴム状の弾性を有する高分子物質であって所望の可撓性、弾発性等を得られる、例えばエラストマ（elastomer）系樹脂部材であるウレタン系樹脂部材で形成されている。切り欠き部２４ａは耳部２８に設けられている。内側シース本体２７と耳部２８とは例えば熱溶着、或いは収縮によって一体的に構成されている。

なお、耳部２８がゴム状の弾性を有する高分子物質で形成されているので、切り欠き部２４ａを設けることなく、信号線２６を内側シース２４の内部から外部へ、或いは内側シース２４の外部から内部へ導くようにしてもよい。

また、本実施形態においては、外装シース２２、及び信号線２６の外皮をフッ素樹脂である、例えばテフロン（登録商標）としている。これは、テフロン（登録商標）の有する、接着剤によって固定されないという、特性を利用するためである。接着による固定を行う際には、接着剤がのるように前処理として接着面を粗くするテトラエッチ処理を施す。

このように、挿入形状検出プローブ１においては、複数の形状検出用素子である複数のソースコイル２１Ａ〜２１Ｌのそれぞれの両端面の周縁部をＲ面部３３Ｒとして形成している。このため、組立工程の際や、挿入形状検出プローブ１の使用状態において信号線２６に対して何らかの負荷が加わった場合に、各信号線２６がＲ面部３３Ｒに沿うように接触する。このとき、Ｒ面部３３Ｒにかかる負荷は、そのＲ面によって分散されて、各ソースコイル２１Ａ〜２１Ｌの巻線３２や、信号線２６に過重な負荷がかかることを抑止することができる。このことによって、信号線２６の被覆が剥がれてしまうことが防止される。

また、内側シース２４を、内側シース本体２７と、耳部２８とを一体にして構成している。そして、耳部２８に信号線２６を内側シース２４の外部から内部に導入するための切り欠き部２４ａを設けている。このため、組立工程の際や、挿入形状検出プローブ１の使用状態において信号線２６に対して何らかの負荷が加わった際に、各信号線２６が耳部２８の切り欠き部２４ａ近傍に接触してこすれが発生する。ここで、耳部２８が可撓性、及び弾発性を有するエラストマ系樹脂で形成されている、言い換えれば、硬めのチューブ素材で形成された内側シース本体２７に比べて柔軟である。したがって、信号線２６が内側シース本体２７に接触することによって発生する負荷に比べて、信号線２６が耳部２８に接触したときに発生する負荷を低減することができる。このことによって、信号線２６の被覆が剥がれてしまうことや、信号線２６が断線されることが防止される。

さらに、内側シース２４を、内側シース本体２７と、耳部２８とを一体にして構成している。このことによって、内側シース２４の全体を耳部２８を構成するエラストマ系樹脂部材だけで形成した場合に比べて、内側シース２４の可撓性を硬めに設定される。したがって、挿入形状検出プローブ１をチャンネル１５内に挿通させるとき、手元操作によって挿入形状検出プローブ１が座屈されることなく、操作力量の伝達性を維持してスムーズな挿入を行うことができる。このことによって、挿入形状検出プローブ１の挿入性が確保される。
これらのことによって、本実施形態の挿入形状検出プローブにおいては、挿入性が維持される一方で、内側シース端面に接触することによって発生するダメージを軽減して、組立生産性、耐久性、及び使い勝手の向上に寄与することができる。

なお、本実施形態においては形状検出用素子のうち、挿入形状検出プローブ１に磁界を発生するソースコイル２１Ａ〜２１Ｌを設け、形状検出装置６に磁界を検出するセンスコイルを有するコイルユニット６ａを備えた構成を示しているが、挿入形状検出プローブ１に磁界検出素子を設け、形状検出装置６に磁界発生素子を設ける構成であってもよい。

また、湾曲部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ａ〜２１Ｃに隣設される内側シースの可撓性と、可撓管部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ｄ〜２１Ｌに隣設される内側シースの可撓性を同一ではなく変化させるようにしてもよい。図５は挿入形状検出プローブの他の構成例を説明する図、図６は挿入形状検出プローブの別の構成例を説明する図である。

図５に示す挿入形状検出プローブ１Ａは、湾曲部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ａ〜２１Ｃに隣設する内側シース２４Ａを可撓性に優れたシリコン系樹脂部材で形成している。これに対して、可撓管部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ｄ〜２１Ｌに隣設する内側シース２４Ｂを内側シース２４Ａに比べて可撓性の硬いフッ素樹脂であるテフロン（登録商標）系、ポリイミド、ポリエーテルイミド等の樹脂部材で形成している。つまり、内側シース２４Ａは、内側シース２４Ｂに比べて柔軟性を有している。

このことによって、挿入形状検出プローブ１をチャンネル１５内に挿通させるとき、操作力量の伝達性が向上されてスムーズな挿入を行うことができるとともに、湾曲部形状検出用素子群を構成する部分の柔軟性を向上させて屈曲形状に追従させてスムーズな挿入を行うことができる。内側シース２４Ａ、２４Ｂは内側シース本体２７と耳部２８とを備えて構成される。なお、内側シースの可撓性の変化を二段階でなく三段階以上に構成するようにしてもよい。また、内側シースの可撓性を段階的に変化させるようにしてもよい。その他の構成は前記実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。

一方、図６に示す挿入形状検出プローブ１Ａは、湾曲部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ａ〜２１Ｃに対して内側シース２４Ｂを隣設させ、可撓管部形状検出用素子群を構成するソースコイル２１Ｄ〜２１Ｌに対して内側シース２４Ａを隣設させている。このことによって、挿入形状検出プローブ１をチャンネル１５内に挿通させるとき、操作力量の伝達性が損なわれることなく、該挿入形状検出プローブ１の湾曲部形状検出用素子群を構成する部分が座屈されることを防止してスムーズな挿入を行うことができる。その他の構成は上述した実施形態と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略する。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

図１乃至図４は本発明の一実施形態に係り、図１は挿入形状検出プローブが適用される内視鏡システムを説明する図挿入形状検出プローブの内部構成の概略を説明する断面図挿入形状検出プローブの一部を拡大して示す要部拡大断面図内側シースの構成を説明する図挿入形状検出プローブの他の構成例を説明する図挿入形状検出プローブの別の構成例を説明する図従来の挿入形状検出プローブの一部を拡大した要部説明図

符号の説明

１…挿入形状検出プローブ６…挿入形状検出装置１１…挿入部
２１、２１Ａ〜２１Ｌ…ソースコイル（形状検出用素子）２２…外装シース
２４…内側シース２６…信号線２７…内側シース本体２８…耳部

Claims

内視鏡挿入部に挿通される挿入形状検出プローブであって、
前記挿入部の軸方向において所定間隔を有して直列に配設された、当該挿入部の位置検出に用いられる磁界発生用、又は磁界検出用の複数の形状検出用素子と、
前記複数の形状検出用素子に接続され、前記挿入部の基端側に向けて延設する複数の信号線と、
互いに隣接する前記形状検出用素子間において当該形状検出用素子に対して直列に配置された管状部材であって、内周部に前記信号線を挿通する複数の内側シースと、
前記形状検出用素子、前記信号線、及び前記内側シースを内挿する外装シースと、
を具備し、
前記内側シースは、
管状形状を呈する内側シース本体と、
前記内側シース本体の両端部においてそれぞれ当該内側シース本体と一体的に配設された、前記内側シース本体に対して相対的に可撓性及び弾発性が高い部材で形成された管状部材であって、一端は前記内側シース本体と一体的に係合し、他端は、外力が印加された前記信号線の外皮部が摺擦する位置に配設された耳部と、
を備えた
ことを特徴とする挿入形状検出プローブ。
前記耳部は常温でゴム状の弾性を有する高分子物質であることを特徴とする請求項１に記載の挿入形状検出プローブ。
前記内視鏡挿入部は、先端側に配設された挿入部湾曲部と、当該挿入部湾曲部の基端側に配設された可撓管部と、を備え、
前記複数の形状検出用素子は、前記挿入形状検出プローブが前記内視鏡挿入部に挿入された際、前記挿入部湾曲部に対応した位置に配置される湾曲部形状検出用素子群と、前記可撓管部に対応した位置に配置される可撓管部形状検出用素子群と、を備え、
前記複数の内側シースは、互いに隣接する前記湾曲部形状検出用素子群の間に配置される湾曲部側内側シースと、互いに隣接する前記可撓管部形状検出用素子群の間に配置される可撓管部側内側シースと、を備え、
前記湾曲部側内側シースと前記可撓管部側内側シースとは、それぞれの内側シース全体の可撓性が互いに異なることを特徴とする請求項１または２に記載の挿入形状検出プローブ。