JP4864249B2 - Flexible endoscope device - Google Patents

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JP4864249B2
JP4864249B2 JP2001262594A JP2001262594A JP4864249B2 JP 4864249 B2 JP4864249 B2 JP 4864249B2 JP 2001262594 A JP2001262594 A JP 2001262594A JP 2001262594 A JP2001262594 A JP 2001262594A JP 4864249 B2 JP4864249 B2 JP 4864249B2
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bending
insertion portion
flexible tube
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bending detection
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哲也 中村
哲也 樽本
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Jikei University School of Medicine
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Hoya Corp
Jikei University School of Medicine
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00043—Operational features of endoscopes provided with output arrangements
    • A61B1/00045—Display arrangement
    • A61B1/0005—Display arrangement combining images e.g. side-by-side, superimposed or tiled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part

Description

【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、曲がり検出用光ファイバーの配置に必要なスペースを大幅に狭めることにより、挿入部可撓管を細く形成して内視鏡としての挿入性を高め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、フレキシブルな挿入部可撓管を有する可撓性内視鏡装置であって、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が挿入部可撓管に沿って配置され、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、曲がり検出用光ファイバーの先端面に、基端側から曲がり検出用光ファイバー内を通って送られてきた光を曲がり検出用光ファイバー内に送り返すように反射する先端反射面を設けたものである。
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
図１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１２、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。
【００１５】
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。
【００１６】
複数の曲がり検出用光ファイバー２１は先端位置を順に変えて、挿入部可撓管１の軸線と平行方向に真っ直ぐに配置されていて、各曲がり検出用光ファイバー２１の先端近傍に曲がり検出部２２が形成されている。曲がり検出部２２は挿入部可撓管１の全長にわたって例えば５〜３０個程度配置されている。
【００１７】
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２１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。
【００１８】
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。
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。
【００１９】
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２１ａ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。
【００２０】
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２１ａ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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、左右方向の捩れ量に応じて双方の光伝達量の差が大きくなる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
そのような米国特許第６１２７６７２号等に記載された発明では、各曲がり検出用光ファイバー２１は先端部分で曲げ戻されていて、一端側から光が入射されて他端側から射出されるようになっている。
【００２７】
しかし本発明においては、図７に示されるように、曲がり検出用光ファイバー２１の先端面に、基端側から曲がり検出用光ファイバー２１内を通って送られてきた光を曲がり検出用光ファイバー２１内に送り返すように反射する先端反射面２３が形成されている。先端反射面２３は、コーティング、メッキ、鏡面部材接合等によって形成することができる。
【００２８】
したがって、各曲がり検出用光ファイバー２１は挿入部可撓管１の軸線と平行方向に単純に真っ直ぐ配置されているだけであり、曲がり検出部２２を通過して曲がり検出用光ファイバー２１の先端に達した光は、先端反射面２３により反射されて曲がり検出用光ファイバー２１内に戻され、曲がり検出部２２を再び通過して入射端である基端側の端面から射出される。
【００２９】
そのような曲がり検出用光ファイバー２１は、曲がり検出部２２が帯状部材２０の長手方向に一定の間隔で位置するように帯状部材２０に取り付けられ、さらに、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、第２の曲がり検出用光ファイバー２１′の群が第１の曲がり検出用光ファイバー２１の群と並んで帯状部材２０に取り付けられている。２３′は、第２の曲がり検出用光ファイバー２１′の先端反射面である。
【００３０】
図８は、光信号入出力装置３０を示しており、発光ダイオード３１からの射出光が曲がり検出用光ファイバー２１，２１′に入射される。また、先端反射面２３，２３′で反射されて戻ってきた光がその曲がり検出用光ファイバー２１，２１′の入射端面と同じ端面から射出され、ビームスプリッタ３９で曲げられて、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により受光され、各フォトダイオード３３からの出力が、デジタル信号化されてコンピュータ４０に送られる。
【００３１】
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９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。
【００３２】
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４０に送られるようになっている。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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５６−９７４２９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。
【００３６】
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し、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。
【００３７】
このとき、挿入部案内部材５０の画像５０′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。
【００３８】
図１１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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば図１２に示されるように、一つの発光ダイオード３１からの射出光をビームスプリッタ３９によって分岐して複数の曲がり検出用光ファイバー２１に入射させてもよく、フォトダイオード３３をリニアーセンサー等によって１個にしてもよい。
【００４６】
また、帯状部材２０は挿入部可撓管１内に配置してもよく、曲がり検出用光ファイバー２１を挿入部可撓管１やその内蔵物等に取り付けて帯状部材２０を省いても差し支えない。
【００４７】
【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先端面に、基端側から曲がり検出用光ファイバー内を通って送られてきた光を反射して基端側に向かって送り返す先端反射面を設けたことにより、曲がり検出用光ファイバーは、曲げ戻す必要がなくて単純に真っ直ぐに配置すれば済むので、曲がり検出用光ファイバーの配置に必要なスペースが大幅に狭まり、挿入部可撓管を細く形成して内視鏡としての挿入性を高めることができる。
【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の先端付近の斜視図である。
【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略示図である。
【図９】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のソフトウェアの内容を略示するフロー図である。
【図１２】本発明の第２の実施例の光信号入出力装置の略示図である。
【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
２３，２３′ 先端反射面
３０ 光信号入出力装置
３１ 発光ダイオード
３３ フォトダイオード
３９ ビームスプリッタ
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flexible endoscope apparatus for observing the inside of a gastrointestinal tract or the like.
[0002]
[Prior art]
A flexible endoscope apparatus that is inserted into the gastrointestinal tract or the like has a flexible insertion section flexible tube that bends freely along the inner wall of the gastrointestinal tract or the like. It is difficult to grasp from.
[0003]
For this reason, it may not be possible to determine the insertion state of the insertion portion flexible tube with respect to the gastrointestinal tract, or it may not be possible to determine how to perform the next insertion / removal operation.
[0004]
Therefore, if X-ray fluoroscopy is performed, the bending state of the insertion portion flexible tube can be seen through. However, X-ray irradiation not only needs to be performed in a special room surrounded by a thick lead wall but also continuously. Such fluoroscopy has a problem of radiation exposure and may have a very bad influence on the human body.
[0005]
Therefore, a magnetic field generating member is attached to the distal end of the insertion portion of the endoscope, the position of the magnetic field generating member is detected by a magnetic sensor arranged outside the human body, and the position of the distal end of the insertion portion inside the body is displayed on the monitor screen. There is a display (Japanese Patent No. 2959723).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the apparatus for detecting the position of the magnetic field generating member attached to the distal end of the insertion portion as described above, the bending state of the insertion portion flexible tube is not known only by knowing the position of the distal end of the insertion portion. In many cases, the apparatus is easily affected by external noise and position detection cannot be continued in a good state.
[0007]
Therefore, the inventors of the present invention attach a plurality of flexible bending detection optical fibers to the insertion portion flexible tube having a bending detection portion in which the amount of transmitted light changes according to the angle of the bent angle, A flexible endoscope that detects the bending state of the insertion portion flexible tube in the portion where each bending detection portion is located from the light transmission amount of each bending detection optical fiber, and displays the bending state on the monitor screen. The device was invented and a patent application was filed earlier (Japanese Patent Application No. 2001-53715).
[0008]
The present invention is an improvement of the present invention, and by flexibly narrowing the space necessary for the arrangement of the optical fiber for detecting the bending, the insertion portion flexible tube can be formed thin to enhance the insertion property as an endoscope. An object is to provide a sex endoscope apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a flexible endoscope apparatus according to the present invention is a flexible endoscope apparatus having a flexible insertion portion flexible tube, and corresponds to a bent angle. A plurality of flexible bend detection optical fibers having a bend detection unit in which the amount of transmitted light is changed are arranged along the insertion tube flexible tube, and each bend detection unit is located from the light transfer amount of each bend detection optical fiber. In the flexible endoscope apparatus that detects the bending state of the insertion portion flexible tube in the portion and displays the bending state of the insertion portion flexible tube on the monitor screen, on the distal end surface of the bending detection optical fiber, A tip reflecting surface is provided to reflect the light transmitted from the base end side through the bending detection optical fiber so as to be sent back into the bending detection optical fiber.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 shows the overall configuration of the flexible endoscope apparatus. The base end of the insertion portion flexible tube 1 is connected to the lower end of the operation portion 2, and the portion near the distal end of the insertion portion flexible tube 1 is A bending portion 1a that bends in an arbitrary direction by rotating the operation knob 3 disposed in the operation portion 2 is formed.
[0011]
A distal end main body 4 in which an observation window or the like is arranged is connected to the distal end of the insertion portion flexible tube 1, and an internal image captured by a solid-state imaging device (not shown) built in the distal end main body 4. The video signal of the mirror observation image is sent to the external video processor 7 through the video signal line 6 extending from the operation unit 2, and the endoscopic observation image is displayed on the observation image monitor 8.
[0012]
The insertion section flexible tube 1 is a flexible synthetic resin strip member in which a plurality of bending detection optical fibers, which will be described later, are arranged at a position in the extending direction of the front surface of the operation section 2 (that is, the upward direction on the observation screen). 20 is attached, and the base end portion thereof is connected to the optical signal input / output device 30.
[0013]
A signal output line of the optical signal input / output device 30 is connected to a computer 40, and an insertion state display monitor 41 for displaying an image using a cathode ray tube or a liquid crystal is connected to the computer 40.
[0014]
FIG. 1 shows the vicinity of the distal end of the insertion portion flexible tube 1. An observation window 11, an illumination window 12, a treatment instrument protruding port 13, and the like are disposed on the distal end surface of the distal end portion body 4, and are emitted from the illumination window 12. The subject illuminated by the illumination light forms an image on the imaging surface of the solid-state imaging device by an objective optical system (not shown) arranged in the observation window 11.
[0015]
The belt-like member 20 is disposed in close contact with the “upward” outer surface of the insertion portion flexible tube 1 and parallel to the axis of the insertion portion flexible tube 1. At the same time, it is wrapped and heat-fixed by a heat-shrinkable tube.
[0016]
The plurality of bending detection optical fibers 21 are arranged in a straight line in a direction parallel to the axis of the insertion portion flexible tube 1 by changing the tip positions in order, and the bending detection portions 22 are formed in the vicinity of the tips of the respective bending detection optical fibers 21. Has been. For example, about 5 to 30 bending detectors 22 are arranged over the entire length of the insertion portion flexible tube 1.
[0017]
The bending detection unit 22 is formed by forming a light absorption part only in a predetermined direction (for example, upward or downward) in a middle part of the optical fiber 21 for bending detection in which a plastic core is covered with a clad. Since the amount of transmitted light changes corresponding to the degree to which the bending detection unit 22 is bent, the bending angle of the portion where the bending detection unit 22 is arranged can be detected by detecting this.
[0018]
The principle is as described in US Pat. No. 5,633,494, but will be briefly described below.
In FIG. 3, reference numerals 21a and 21b denote a core and a clad of one bending detection optical fiber 21, and the bending detection unit 22 absorbs light that has passed through the core 21a without being totally reflected into the core 21a. The light absorbing portion 22a is formed in a specific direction (here, “downward”) of the clad 21b.
[0019]
Then, as shown in FIG. 4, when the bending detection optical fiber 21 is bent upward, the amount (area) of light that hits the light absorbing portion 22a out of the light passing through the core 21a increases. 21 light transmission amount decreases.
[0020]
On the contrary, as shown in FIG. 5, when the bending detection optical fiber 21 is bent downward, the amount (area) of the light that hits the light absorbing portion 22a out of the light passing through the core 21a is decreased, so that the bending detection is performed. The light transmission amount of the optical fiber 21 for use increases.
[0021]
Since the bending amount of the bending detection optical fiber 21 and the light transmission amount in the light absorption unit 22a are in a certain relationship (for example, a linear function relationship), the light transmission amount of the bending detection optical fiber 21 is detected. By this, it is possible to detect the bend angle of the bend detection unit 22 portion where the light absorption unit 22a is formed.
[0022]
Therefore, when a plurality of bending detection units 22 are arranged at intervals in the axial direction of the insertion portion flexible tube 1, the intervals between the bending detection units 22 and the detected bending angles of the respective bending detection units 22. Therefore, the bending state in the vertical direction of the entire insertion portion flexible tube 1 can be detected.
[0023]
Then, as schematically shown in FIG. 6, a second bend detector 22 ′ is further arranged in parallel with the bend detector 22 as described above, and the two bend detectors 22 and 22 ′ arranged side by side are arranged. Comparing the amount of light transmission, when there is no twist in the left-right direction, there is no difference in the amount of light transmission between the two, and the difference in the amount of light transmission between both increases according to the amount of twist in the left-right direction.
[0024]
Therefore, by measuring the light transmission amount of each bending detection unit 22, 22 'and comparing the measured values, it is possible to detect the amount of twist in the left-right direction of the portion where the bending detection unit 22, 22' is arranged. it can. This principle is as described in US Pat. No. 6,127,672.
[0025]
Accordingly, the plurality of bending detection units 22 are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the insertion portion flexible tube 1, and the second plurality of bending detection units 22 ′ are arranged in parallel therewith, and each bending detection unit 22 is arranged. , 22 ′ can detect and compare the light transmission amount, and the three-dimensional bending state of the entire insertion portion flexible tube 1 can be detected.
[0026]
In the invention described in such US Pat. No. 6,127,672, etc., each bending detection optical fiber 21 is bent back at the tip portion so that light is incident from one end side and emitted from the other end side. ing.
[0027]
However, in the present invention, as shown in FIG. 7, the light transmitted from the base end side through the bending detection optical fiber 21 to the distal end surface of the bending detection optical fiber 21 enters the bending detection optical fiber 21. A tip reflecting surface 23 is formed to reflect back. The tip reflecting surface 23 can be formed by coating, plating, mirror surface member bonding, or the like.
[0028]
Accordingly, each bending detection optical fiber 21 is simply arranged straight in a direction parallel to the axis of the insertion portion flexible tube 1 and passes through the bending detection portion 22 and reaches the tip of the bending detection optical fiber 21. The light is reflected by the tip reflecting surface 23 and returned into the bending detection optical fiber 21, passes through the bending detection unit 22 again, and is emitted from the end face on the base end side which is the incident end.
[0029]
Such a bending detecting optical fiber 21 is attached to the belt-like member 20 such that the bending detectors 22 are positioned at a certain interval in the longitudinal direction of the belt-like member 20, and further, a second side beside each bending detector 22. A group of second bend detection optical fibers 21 ′ is attached to the belt-like member 20 along with the first bend detection optical fibers 21 so that the bend detection units 22 ′ are arranged. Reference numeral 23 'denotes a tip reflection surface of the second bending detection optical fiber 21'.
[0030]
FIG. 8 shows the optical signal input / output device 30, and the light emitted from the light emitting diode 31 is incident on the bending detection optical fibers 21, 21 ′. The light reflected and returned by the tip reflecting surfaces 23 and 23 'is emitted from the same end surface as the incident end surfaces of the bending detection optical fibers 21 and 21', bent by the beam splitter 39, and the intensity level of the light is increased. Light is received by the photodiodes 33 that are converted into voltage levels and output, and the output from each photodiode 33 is converted into a digital signal and sent to the computer 40.
[0031]
When the insertion portion flexible tube 1 of the flexible endoscope apparatus configured as described above is inserted into the body, as shown in FIG. 9, the insertion portion guide member 50 has an entrance portion ( For example, the insertion portion flexible tube 1 is passed through the insertion portion guide member 50.
[0032]
Therefore, the insertion portion guide member 50 is provided with an encoder 60 for detecting the insertion length L of the insertion portion flexible tube 1 (that is, the passage length with respect to the insertion portion guide member 50) L, and an output signal from the encoder 60 is provided. Is sent to the computer 40.
[0033]
FIG. 10 shows an example of such an insertion portion guide member 50, in which a plurality of rotatable spherical members 51 urged by a compression coil spring 52 sandwich the insertion portion flexible tube 1 from the periphery. Is arranged.
[0034]
Accordingly, each spherical member 51 rotates in proportion to the insertion length L of the insertion portion flexible tube 1, and one of the spherical members 51 has a number of pulses proportional to the insertion length L of the insertion portion flexible tube 1. Are connected to each other.
[0035]
However, the insertion length L of the insertion portion flexible tube 1 in the insertion portion guide member 50 can be detected as described in, for example, JP-A-56-97429 and JP-A-60-217326. Light reflection from the surface of the flexible tube 1 may be used, and other means may be used.
[0036]
In this way, as shown in FIG. 9, the bending state detection signal and the insertion length detection signal of the insertion portion flexible tube 1 are input to the computer 40 from the optical signal input / output device 30 and the encoder 60 to guide the insertion portion. An image 50 ′ of the member 50 and an image 1 ′ showing the bending state of the insertion portion flexible tube 1 are displayed on the insertion state display monitor 41.
[0037]
At this time, the display position of the image 50 ′ of the insertion portion guide member 50 is fixed on the insertion state display monitor 41, and the image 1 ′ showing the bent state of the insertion portion flexible tube 1 at the portion inserted in front of it. Is changed in real time in accordance with the change of the insertion portion flexible tube 1, the state of the insertion portion flexible tube 1 in the body can be easily grasped.
[0038]
FIG. 11 is a flowchart showing an outline of the contents of software of the computer 40 for displaying such an image on the insertion state display monitor 41, and S in the figure indicates a step.
[0039]
In order to display an accurate bending state on the insertion state display monitor 41, first, before inserting the insertion portion flexible tube 1 into the body, the bending angle of the insertion portion flexible tube 1 of the endoscope actually used. It is preferable to perform calibration for comparing the detection signal obtained from the bending detection optical fiber 21 (S1).
[0040]
When the insertion portion flexible tube 1 is inserted into the body, a detection signal of the insertion length L of the insertion portion 1 is input from the encoder 60 (S2), and the insertion portion guide member 50 is positioned at which position of the insertion portion flexible tube 1. (S3).
[0041]
Next, detection signals V 1 ... From the respective bending detection optical fibers 21 are input (S 4), the detection signals V 1 ... Are converted into bending angles based on the calibration data (S 5), and the respective bending detection units 22. From the bending angle of the portion, the position of each bending detection unit 22 on the three-dimensional coordinates is calculated (S6).
[0042]
The insertion state display monitor 41 does not move the position of the image 50 ′ of the insertion portion guide member 50, and smoothly displays the positions of the respective bending detection portions 22 to display the insertion portion flexible tube 1. The bent state is displayed (S7), and the process returns to S2 to repeat S2 to S7.
[0043]
When such display is performed, the display on the insertion state display monitor 41 is a two-dimensional image, but since three-dimensional data about the position of each bending detection unit 22 is obtained, not only “upward” but also “upward” The bending state of the insertion portion flexible tube 1 in an arbitrary rotation direction can be displayed.
[0044]
An insertion state display monitor corresponding to the amount of rotation around the axis of the insertion portion flexible tube 1 is detected from the spherical member 51 of the insertion portion guide member 50 and the rotation direction around the axis of the insertion portion flexible tube 1 is detected. If the display image 41 is rotated, the image can be displayed on the insertion state display monitor 41 as if the orientation of the patient's body is fixed.
[0045]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 12, the light emitted from one light-emitting diode 31 is branched by a beam splitter 39 to form a plurality of bending detection optical fibers 21. It may be incident, or one photodiode 33 may be provided by a linear sensor or the like.
[0046]
Further, the belt-like member 20 may be disposed in the insertion portion flexible tube 1, and the belt-like member 20 may be omitted by attaching the bending detection optical fiber 21 to the insertion portion flexible tube 1 or its built-in component.
[0047]
【Effect of the invention】
According to the present invention, the front end surface of the bending detection optical fiber is provided with a front end reflection surface that reflects light transmitted from the proximal end side through the bending detection optical fiber and sends it back toward the proximal end side. Therefore, the bending detection optical fiber does not need to be bent back and can be simply placed straight, so that the space required for the bending detection optical fiber is greatly reduced, and the insertion portion flexible tube is formed thinly. Insertability as a endoscope can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of the vicinity of a distal end of a flexible tube of an insertion portion of a flexible endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an overall configuration (excluding an insertion portion guide member) of a flexible endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a bending detection portion of a bending detection optical fiber used in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a bend detection portion of a bend detection optical fiber used in an embodiment of the present invention is bent.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a state in which a bend detection portion of a bend detection optical fiber used in an embodiment of the present invention is bent in a reverse direction.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of detecting a three-dimensional bending state using a bending detection optical fiber used in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a belt-like member to which a bending detection optical fiber according to an embodiment of the present invention is attached.
FIG. 8 is a schematic diagram of an optical signal input / output device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an overall configuration of a usage state of the flexible endoscope apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a front sectional view of the insertion portion guide member according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart schematically showing the contents of software of a computer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram of an optical signal input / output device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insertion part flexible tube 1 'Image 20 of bending state of insertion part flexible tube Band-shaped member 21,21' Bend optical fiber 22,22 'Bend detection part 23,23' Tip reflective surface 30 Optical signal input / output device 31 Light emitting diode 33 Photo diode 39 Beam splitter 40 Computer 41 Insertion state display monitor 50 Insertion portion guide member

Claims (1)

フレキシブルな挿入部可撓管を有する可撓性内視鏡装置であって、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が上記挿入部可撓管に沿って配置され、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、
上記複数の曲がり検出用光ファイバーが、先端位置を順に変えて上記挿入部可撓管の軸線と平行方向に真っ直ぐに配置されて、各曲がり検出用光ファイバーの先端近傍に上記曲がり検出部が形成され、
上記曲がり検出用光ファイバーの先端面に、基端側から上記曲がり検出用光ファイバー内を通って送られてきた光を上記曲がり検出用光ファイバー内に送り返すように反射する先端反射面が設けられていることを特徴とする可撓性内視鏡装置。Flexible insertion device having a flexible tube, for detecting a plurality of flexible bends having a bend detection unit in which the amount of transmitted light changes according to the angle of the bent angle An optical fiber is disposed along the insertion portion flexible tube, and detects the bending state of the insertion portion flexible tube in a portion where each bending detection portion is located from the light transmission amount of each bending detection optical fiber, and In a flexible endoscope apparatus configured to display a bending state of an insertion portion flexible tube on a monitor screen,
The plurality of bending detection optical fibers are arranged in a straight line in a direction parallel to the axis of the insertion portion flexible tube by changing the tip position in order, and the bending detection unit is formed in the vicinity of the tip of each bending detection optical fiber,
A distal end reflection surface is provided on the distal end surface of the bending detection optical fiber so as to reflect the light transmitted through the bending detection optical fiber from the base end side so as to be sent back into the bending detection optical fiber. A flexible endoscope apparatus characterized by the above.
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