JP5498869B2

JP5498869B2 - 走査型光ファイバ

Info

Publication number: JP5498869B2
Application number: JP2010140347A
Authority: JP
Inventors: 哲也樽本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JP2012000364A

Description

本発明は、走査型ファイバ内視鏡（ＳＦＥ）に用いられる走査型光ファイバに関する。

走査型光ファイバは、内視鏡スコープの遠位端に格納されて使用される照明装置である。照明光を内視鏡プロセッサから被写体に導く光ファイバと、光ファイバを駆動するアクチュエータと、照明光を被写体に集光するレンズと、これらを内部に格納するケーシングとが、走査型光ファイバを主に構成する。光ファイバの周囲にアクチュエータが取り付けられ、光ファイバとアクチュエータは固定部材を介して走査型光ファイバのケーシングに固定される。アクチュエータには信号ケーブルが接続され、信号ケーブルを介して伝えられる信号により、アクチュエータが動作する（特許文献１）。

特開２００８−４３７６３号公報

薄い絶縁膜で覆われた導電性の単線が信号ケーブルとして用いられることがある。信号ケーブルは、光ファイバに接着されて内視鏡スコープの内部に格納される。使用時に内視鏡スコープが曲げられると、信号ケーブル及び光ファイバも同様に曲げられる。曲げ伸ばしを頻繁に繰り返すことにより、信号ケーブルが断線する恐れが生じる。信号ケーブルが断線すると、アクチュエータが動作しなくなり、内視鏡スコープを使用できなくなる。

本発明はこれらの問題を鑑みてなされたものであり、内視鏡スコープを繰り返し曲げ伸ばしても信号ケーブルが断線しにくい走査型光ファイバを得ることを目的とする。

本願発明による走査型光ファイバは、内視鏡スコープに用いられる走査型光ファイバであって、遠位端から照明光を照射する光ファイバと、光ファイバの遠位端付近で光ファイバを保持する駆動部材と、駆動部材に接続されて駆動部材に駆動信号を送信する通信線、及び通信線を被覆する被覆部材を有する被覆ケーブルと、駆動部材、光ファイバ、及び被覆ケーブルの相対位置を固定する固定部材とを備え、固定部材は、光ファイバの曲率半径が所定値以上となるように光ファイバを固定し、かつ光ファイバの外周に被覆ケーブルを固定することを特徴とする。

複数の被覆ケーブルを保護部材によりまとめて成る１本の多芯ケーブルを備えることが好ましい。

固定部材は、駆動部材を保持する筒状の第１の支持部と、第１の支持部から走査型光ファイバの近位端方向に延びる接続部と、接続部から光ファイバの中心軸と平行に延びる板状の第２の支持部とを有し、第２の支持部が光ファイバ又は多芯ケーブルを支持することが好ましい。

第２の支持部は、光ファイバの中心軸から光ファイバの半径だけ離間して設けられることが好ましい。

固定部材は、駆動部材を保持する筒状の第１の支持部と、第１の支持部から走査型光ファイバの近位端方向に延びる第３の支持部とを有し、第３の支持部が多芯ケーブルを支持し、多芯ケーブルが光ファイバを支持してもよい。

固定部材は、複数の第３の支持部を有し、複数の第３の支持部の間に多芯ケーブルが支持されてもよい。

本発明によれば、内視鏡スコープを繰り返し曲げ伸ばしても信号ケーブルが断線しにくい走査型光ファイバを得る。

第１の実施形態による走査型光ファイバの部分断面図である。各部材が取り付けられた固定部材の斜視図である。図１のIII−III線における断面図である。光ファイバの曲率半径と光の減衰量との関係を示したグラフである。第２の実施形態による走査型光ファイバの遠位端部分の断面図である。図５のVI−VI線における断面図である。図５のVI−VI線における第３の実施形態の断面図である。図５のVI−VI線における第４の実施形態の断面図である。図５のVI−VI線における第５の実施形態の断面図である。

以下、本発明における走査型光ファイバについて添付図面を参照して説明する。まず、図１を用いて第１の実施形態による第１の走査型光ファイバ１００の概略について説明する。

第１の走査型光ファイバ１００は、駆動部材である圧電アクチュエータ１１０と、シングルモード光ファイバ１２０と、絶縁部材、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やセラミックから成る第１の固定部材１３０とを主に備える。以下、各部材において、観察対象物に近接する部位を遠位端、遠位端の反対側の端部であってユーザに近接する部位を近位端とする。

シングルモード光ファイバ１２０は、図示しない光源から第１の走査型光ファイバ１００の遠位端まで延び、光源から照明光を受光して遠位端から照射する。

圧電アクチュエータ１１０は筒状であって、シングルモード光ファイバ１２０の遠位端付近を内周に格納する。圧電アクチュエータ１１０の近位端側には、２本の被覆ケーブル１６１が半田１１１により半田付けされる。なお、全ての図において、理解を容易にするため、圧電アクチュエータ１１０に半田付けされる被覆ケーブル１６１の数を２本としているが、圧電アクチュエータ１１０の駆動方向に応じて被覆ケーブル１６１の数は増減される。

被覆ケーブル１６１は、導電性の単線から成る通信線１６２とビニル被覆から成る被覆部材１６３とを有する。通信線１６２は被覆部材１６３により被覆される。そして、ビニル被覆から成る保護部材１６８によって複数の被覆ケーブル１６１が１本に括られて多芯ケーブル１６０を成す。

第１の固定部材１３０は、シングルモード光ファイバ１２０の中心軸がケーシング１４０の中心軸Ｘと一致するように、圧電アクチュエータ１１０及びシングルモード光ファイバ１２０を支持する。第１の固定部材１３０の形状は後述される。

圧電アクチュエータ１１０、シングルモード光ファイバ１２０、及び第１の固定部材１３０は、ステンレスやチタンなどの金属から成るケーシング１４０に格納される。ケーシング１４０は円筒形であって、その外周面１４１及び内周面１４２が円周面を成す。図示しない内視鏡スコープの遠位端部の内周、すなわち観察対象物に最も接近する先端部の内周にケーシング１４０が格納される。

ケーシング１４０の遠位端側端部１４３付近には、複数のレンズ１５０が取り付けられる。複数のレンズ１５０は、光軸がケーシング１４０の中心軸Ｘと一致するように、ケーシング１４０の内周面１４２に嵌合する。ケーシング１４０の近位端側端部１４４付近には、第１の固定部材１３０の一部が嵌合する。

次に、図２及び３を用いて第１の固定部材１３０の形状について説明する。

第１の固定部材１３０は、円筒形状の第１の支持部１３１と、平板状の第２の支持部１３２と、第１の支持部１３１と第２の支持部１３２とを接続する柱状の第１の接続部１３３とを有する。

第１の支持部１３１は、円筒形状を有し、その内周面が圧電アクチュエータ１１０の外周面と嵌合する。圧電アクチュエータ１１０は、その軸方向において、近位端よりも中心寄りの部位において第１の支持部１３１と嵌合する。第１の支持部１３１及び圧電アクチュエータ１１０の中心軸Ｘは、ケーシング１４０の中心軸Ｘと一致する。

第１の接続部１３３は、弓形の断面を有する柱状体であって、第１の支持部１３１の近位端から所定の距離だけ光ファイバに沿って延びる。第１の接続部１３３の外曲面１３５は第１の支持部１３１と連続に延び、第１の側平面１３４は中心軸Ｘと平行である。

第２の支持部１３２は、平板形状を有し、シングルモード光ファイバ１２０の半径の分だけ中心軸Ｘよりも外側に位置するように、第１の側平面１３４から直角に突出する。

第２の支持部１３２の側面上に、シングルモード光ファイバ１２０が接着剤で固定される。そして、シングルモード光ファイバ１２０の外側面及び第１の側平面１３４に多芯ケーブル１６０が接着剤で固定される。

第２の支持部１３２は、シングルモード光ファイバ１２０の半径の分だけ中心軸Ｘよりも外側に位置するため、シングルモード光ファイバ１２０は、中心軸Ｘ上に直線状に配置される。

図４を参照すると、シングルモード光ファイバ１２０が曲げられたとき、その曲率半径に応じて、シングルモード光ファイバ１２０内を通過する光が減衰することがわかる。よって、照明として必要な光量を確保するため、シングルモード光ファイバ１２０の曲率半径を所定値以上にして、光の減衰を抑える必要がある。本実施形態によれば、シングルモード光ファイバ１２０は直線状に配置されるため、光の減衰が最小限に抑えられる。また、通信線１６２は被覆部材１６３及び保護部材１６８によって保護されるため、曲げ延ばしを繰り返しても容易に切断されない。

次に図５及び６を用いて第２の実施形態による第２の走査型光ファイバ２００について説明する。第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

第２の走査型光ファイバ２００は、第２の固定部材２３０の形状が第１の実施形態と異なる。以下、第２の固定部材２３０について説明する。

第２の固定部材２３０は、円筒形状の第１の支持部１３１と、平板状の第３の支持部２３２と、第１の支持部１３１と第３の支持部２３２とを接続する柱状の第２の接続部２３３とを有する。

第２の接続部２３３は、弓形の断面を有する柱状体であって、第１の支持部１３１の近位端から所定の距離だけ光ファイバに沿って延びる。第２の接続部２３３の外曲面２３５は第１の支持部１３１と連続に延び、第２の側平面２３４は中心軸Ｘと平行である。

第３の支持部２３２は、平板形状を有し、シングルモード光ファイバ１２０の径以上に中心軸Ｘよりも外側へ位置するように、第２の側平面２３４から直角に突出する。

第３の支持部２３２に、シングルモード光ファイバ１２０が接着剤で固定される。そして、シングルモード光ファイバ１２０の外側面及び第２の側平面２３４に多芯ケーブル１６０が接着剤で固定される。

第３の支持部２３２は、シングルモード光ファイバ１２０の径以上に中心軸Ｘよりも外側へ位置するため、多芯ケーブル１６０が中心軸Ｘの近辺に配置される。これにより、多芯ケーブル１６０が内視鏡スコープの内面と接触して通信線１６２が断線することを防止できる。また、シングルモード光ファイバ１２０の曲率半径が所定値、例えば１ｍｍ以上となるように、第３の支持部２３２がシングルモード光ファイバ１２０を固定する。これにより、シングルモード光ファイバ１２０は略直線状に配置されるため、光の減衰が最小限に抑えられる。

本実施形態によれば、通信線１６２は被覆部材１６３及び保護部材１６８によって保護されるため、曲げ延ばしを繰り返しても容易に切断されない。また、シングルモード光ファイバ１２０の屈曲による光の減衰が最小限に抑えられる。

次に図７を用いて第３の実施形態による第３の走査型光ファイバ３００について説明する。第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

第３の走査型光ファイバ３００は、第３の固定部材３３０の形状が第１の実施形態と異なる。以下、第３の固定部材３３０について説明する。

第３の固定部材３３０は、円筒形状の第１の支持部１３１と、第１の支持部１３１から中心軸Ｘ方向に延びる柱状の第４の支持部３３３及び第５の支持部３３４とを有する。

第４の支持部３３３の形状及び配置は第１の接続部１３３と同じであるため、説明を省略する。第５の支持部３３４の形状は第１の接続部１３３と同様であるが、第５の支持部３３４は、中心軸Ｘに関して第４の支持部３３３と軸対称となるように、第１の支持部１３１の近位端から所定の距離だけ光ファイバに沿って延びる。第４の支持部３３３の外曲面３３７及び第５の支持部３３４の外曲面３３８は、第１の支持部１３１の外曲面と連続に延び、第４の側平面３３５及び第５の側平面３３６は中心軸Ｘと平行である。

第４の側平面３３５と第５の側平面３３６との間に多芯ケーブル１６０が挟まれて支持される。第４の側平面３３５と多芯ケーブル１６０との間、及び第５の側平面３３６と多芯ケーブル１６０との間には接着剤が塗布される。シングルモード光ファイバ１２０は、多芯ケーブル１６０の外側面に接着剤で固定される。このとき、多芯ケーブル１６０の位置は、シングルモード光ファイバ１２０の曲率半径が所定値、例えば１ｍｍ以上となるように決定される。これにより、シングルモード光ファイバ１２０は略直線状に配置されるため、光の減衰が最小限に抑えられる。

本実施形態によれば、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０を第４の支持部３３３及び第５の支持部３３４が保護するため、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０が容易に損傷しない。また、シングルモード光ファイバ１２０の屈曲による光の減衰が最小限に抑えられる。

次に図８を用いて第４の実施形態による第４の走査型光ファイバ４００について説明する。第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

第４の走査型光ファイバ４００は、第４の固定部材４３０の形状が第１の実施形態と異なる。以下、第４の固定部材４３０について説明する。

第４の固定部材４３０は、円筒形状の第１の支持部１３１と、第１の支持部１３１から中心軸Ｘ方向に延びる柱状の第６の支持部４３３及び第７の支持部４３４と、第６の支持部４３３と第７の支持部４３４との間に設けられる第８の支持部４３９とを有する。

第６の支持部４３３の形状及び配置は第１の支持部１３１と同じであるため、説明を省略する。また、第７の支持部４３４の形状及び配置は第５の支持部３３４と同じであるため、説明を省略する。第６の支持部４３３における第６の側平面４３５及び第７の側平面４３６は中心軸Ｘと平行である。

第８の支持部４３９は、平板形状を有し、シングルモード光ファイバ１２０の半径の分だけ中心軸Ｘよりも外側に位置するように、第６の側平面４３５及び第７の側平面４３６から直角に突出する。また、図２に示される第２の支持部１３２と同様に、第８の支持部４３９は、圧電アクチュエータ１１０の近位端から中心軸Ｘ方向に離間して設けられる。

第６の側平面４３５と第７の側平面４３６との間に多芯ケーブル１６０が挟まれて支持される。第６の側平面４３５と多芯ケーブル１６０との間、及び第７の側平面４３６と多芯ケーブル１６０との間には接着剤が塗布される。シングルモード光ファイバ１２０は、多芯ケーブル１６０の外側面及び第８の支持部４３９の上側面４４０に接着剤で固定される。

第８の支持部４３９は、シングルモード光ファイバ１２０の半径の分だけ中心軸Ｘよりも外側に位置するため、シングルモード光ファイバ１２０は、中心軸Ｘ上に直線状に配置される。これにより、シングルモード光ファイバ１２０は直線状に配置されるため、光の減衰が最小限に抑えられる。

本実施形態によれば、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０を第６の支持部４３３、第７の支持部４３４、及び第８の支持部４３９が固定するため、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０を確実に固定できる。また、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０は、第６の支持部４３３、第７の支持部４３４、及び第８の支持部４３９により覆われるため、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０が容易に損傷しない。さらに、シングルモード光ファイバ１２０の屈曲による光の減衰が最小限に抑えられる。

次に図９を用いて第５の実施形態による第５の走査型光ファイバ５００について説明する。第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

第５の走査型光ファイバ５００は、第５の固定部材５３０の形状が第１の実施形態と異なる。以下、第５の固定部材５３０について説明する。

第５の固定部材５３０は、第１の支持部１３１、第６の支持部４３３、第７の支持部４３４、及び第６の支持部４３３と第７の支持部４３４との間に設けられる第９の支持部５３９を有する。

第９の支持部５３９は弓形の断面を有する柱状体であって、図２に示される第２の支持部１３２と同様に、圧電アクチュエータ１１０の近位端から中心軸Ｘ方向に離間した位置から、所定の距離だけシングルモード光ファイバ１２０に沿って内視鏡スコープの近位端に向けて延びる。第９の支持部５３９の外曲面５４１は第１の支持部１３１と連続に延び、内曲面５４０は外曲面５４１と平行な曲面である。

多芯ケーブル１６０は、第６の側平面４３５と第７の側平面４３６との間に挟まれ、かつ内曲面５４０と接触して支持される。第６の側平面４３５と多芯ケーブル１６０との間、第７の側平面４３６と多芯ケーブル１６０との間、及び内曲面５４０と多芯ケーブル１６０との間に接着剤が塗布される。シングルモード光ファイバ１２０は、多芯ケーブル１６０の外側面に接着剤で固定される。このとき、多芯ケーブル１６０の位置は、シングルモード光ファイバ１２０の曲率半径が所定値以上となるように決定される。これにより、シングルモード光ファイバ１２０は直線状に配置されるため、光の減衰が最小限に抑えられる。

本実施形態によれば、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０を第６の支持部４３３、第７の支持部４３４、及び第９の支持部５３９が固定するため、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０を確実に固定できる。また、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０は、第６の支持部４３３、第７の支持部４３４、及び第９の支持部５３９により覆われるため、シングルモード光ファイバ１２０及び多芯ケーブル１６０が容易に損傷しない。また、シングルモード光ファイバ１２０の屈曲による光の減衰が最小限に抑えられる。

なお、駆動部材は圧電アクチュエータ１１０に限定されない。

また、シングルモード光ファイバ１２０の曲率半径は１ｍｍ以上に限定されない。シングルモード光ファイバ１２０の減衰性能により曲率半径の好ましい値が決定される。

１００第１の走査型光ファイバ
１１０圧電アクチュエータ
１２０シングルモード光ファイバ
１３０第１の固定部材
１３１第１の支持部
１３２第２の支持部
１３３第１の接続部
１３４第１の側平面
１３５外曲面
１４０ケーシング
１４１外周面
１４２内周面
１４３遠位端側端部
１４４近位端側端部
１５０レンズ
１６０多芯ケーブル
１６１被覆ケーブル
１６２通信線
１６３被覆部材
１６８保護部材
Ｘ中心軸

Claims

内視鏡スコープに用いられる走査型光ファイバであって、
遠位端から照明光を照射する光ファイバと、
前記光ファイバの遠位端付近で前記光ファイバを保持する駆動部材と、
前記駆動部材に接続されて前記駆動部材に駆動信号を送信する通信線、及び前記通信線を被覆する被覆部材を有する被覆ケーブルと、
複数の前記被覆ケーブルを保護部材によりまとめて成る多芯ケーブルと、
前記駆動部材、前記光ファイバ、及び前記多芯ケーブルの相対位置を固定する固定部材とを備え、
前記固定部材は、前記駆動部材を保持する筒状の第１の支持部と、前記第１の支持部から前記走査型光ファイバの近位端方向に延びる接続部と、前記接続部から前記光ファイバの中心軸と平行に延びる板状の第２の支持部とを有し、前記光ファイバの曲率半径が所定値以上となるように前記第２の支持部が前記光ファイバを支持し、前記光ファイバと前記接続部とが前記光ファイバの外周に前記多芯ケーブルを支持する走査型光ファイバ。
前記第２の支持部は、前記光ファイバの中心軸から前記光ファイバの半径だけ離間して設けられる請求項１に記載の走査型光ファイバ。
内視鏡スコープに用いられる走査型光ファイバであって、
遠位端から照明光を照射する光ファイバと、
前記光ファイバの遠位端付近で前記光ファイバを保持する駆動部材と、
前記駆動部材に接続されて前記駆動部材に駆動信号を送信する通信線、及び前記通信線を被覆する被覆部材を有する被覆ケーブルと、
複数の前記被覆ケーブルを保護部材によりまとめて成る多芯ケーブルと、
前記駆動部材、前記光ファイバ、及び前記多芯ケーブルの相対位置を固定する固定部材とを備え、
前記固定部材は、駆動部材を保持する筒状の第１の支持部と、前記第１の支持部から前記走査型光ファイバの近位端方向に延びる第３の支持部とを有し、前記第３の支持部が前記多芯ケーブルを支持し、前記光ファイバの曲率半径が所定値以上となるように前記多芯ケーブルが前記多芯ケーブルの外周に前記光ファイバを支持する走査型光ファイバ。
前記固定部材は、複数の前記第３の支持部を有し、複数の前記第３の支持部の間に前記多芯ケーブルが支持される請求項３に記載の走査型光ファイバ。