JP6137931B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、撮像信号を、光ファイバを介して伝送する内視鏡に関する。

内視鏡は、挿入部が細い隙間等を介して深部に挿入されることによって、内視鏡画像により外部からは観察できない内部の観察を可能としている。

より確実な判断を行うために、より高画質の内視鏡画像が要求されている。高画質の内視鏡画像の撮像信号は大容量であるため、従来の金属ケーブルに替えて光ファイバを介して伝送する内視鏡が、特開２００７−２６００６６号公報に開示されている。

ここで、挿入部が可撓性の軟性内視鏡では、挿入部等が変形すると内部を挿通している光ファイバには応力が印加される。長期間の使用により繰り返し応力が印加されると、光ファイバが損傷し、伝送信号が乱れたりする。

すなわち、撮像信号を光ファイバを介して伝送する内視鏡は、耐久性が十分ではないおそれがあった。

特開２００７−２６００６６号公報

本発明は、光ファイバを介して撮像信号を伝送する。耐久性の高い内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の内視鏡は、撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号を光信号に変換する発光素子部とが、配設された先端部と、前記先端部の方向を変える湾曲部と、前記湾曲部から連設された可撓性の軟性部と、からなる挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記操作部から延設されたユニバーサルコードと、前記ユニバーサルコードの基端部側に配設されたコネクタと、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバに印加される応力に応じて、前記光ファイバの挿通方向に沿った長さである実効長を変える応力緩和部と、を具備し、前記応力緩和部が前記光ファイバが巻回されている、前記光ファイバに印加される応力に応じて間の距離が変化する２本の柱を有する。
また、別の実施形態の内視鏡は、撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号を光信号に変換する発光素子部とが、配設された先端部と、前記先端部の方向を変える湾曲部と、前記湾曲部から連設された可撓性の軟性部と、からなる挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記操作部から延設されたユニバーサルコードと、前記ユニバーサルコードの基端部側に配設されたコネクタと、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記光ファイバに印加される応力に応じて、前記光ファイバの挿通方向に沿った長さである実効長を変える応力緩和部と、を具備し、前記応力緩和部が、前記光ファイバが巻回されている弾性部材を有する。

本発明によれば、光ファイバを介して撮像信号を伝送する、耐久性の高い内視鏡を提供できる。

実施形態の内視鏡の斜視図である。 第１実施形態の内視鏡の光ファイバ経路を説明するための構成図である。 第１実施形態の内視鏡の応力緩和部の機能を説明するための側面図である。 第２実施形態の内視鏡の応力緩和部の構造を説明するための斜視分解図である。 第２実施形態の内視鏡の応力緩和部の構造を説明するための側面図である。 第３実施形態の内視鏡の応力緩和部の構造を説明するための側面図である。 第４実施形態の内視鏡の光ファイバ経路等を説明するための斜視図である。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の内視鏡１は、挿入部１０と、挿入部１０の基端部側に配設された操作部２０と、操作部２０から延設されたユニバーサルコード３０と、ユニバーサルコード３０の基端部側に配設されたコネクタ４０と、を具備する。

挿入部１０は、先端部１１と、先端部１１の方向を変えるための湾曲部１２と、湾曲部１２から連設された可撓性の軟性部１３と、からなる。操作部２０には湾曲部１２を操作するアングルノブ２１が配設されているとともに、後述する応力緩和部５１が配設されている。プロセッサ（不図示）と接続されるコネクタ４０は、電気コネクタ部４１と、ライトガイド接続部４２と、送気管４３と、光ファイバコネクタ５２と、を有する。そして内視鏡１では、光信号を伝送する光ファイバ５０が先端部１１から応力緩和部５１を介してコネクタ４０まで挿通している。

図２に示すように、内視鏡１の先端部１１には、撮像信号を出力する撮像部であるイメージセンサ１１Ａと、撮像信号を光信号に変換する発光素子部であるレーザーダイオード（ＬＤ）１１Ｂと、が配設されている。イメージセンサ１１Ａには、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが使用されるが、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いてもよい。なお、イメージセンサ１１Ａが出力する撮像信号がアナログ信号の場合には、図示しないがＡＤ変換部によりデジタル信号に変換され、更に図示しないがＬＤドライバによりＬＤ１１を点滅させるＬＤ駆動信号に変換される。

内視鏡１では、撮像信号はＬＤ１１Ｂにより光信号に変換されて光ファイバ５０を介してコネクタ４０まで伝送される。そして、コネクタ４０と接続されたプロセッサ（不図示）の受光部により光信号は再び電気信号に変換され、表示部に表示する内視鏡画像信号に加工される。

既に説明したように、光ファイバ５０により信号を伝送する内視鏡１では、湾曲部、可撓性の挿入部、又は可撓性のユニバーサルコードの変形に応じて、その内部を挿通している光ファイバ５０の長手方向に応力が印加される。

内視鏡１の光ファイバ５０の経路途中の操作部２０には応力緩和部５１が配設されている。応力緩和部５１は、光ファイバ５０に印加される応力に応じて光ファイバ５０の実効長Ｌ１を変えることで、応力を低減する。なお、本明細書において実効長Ｌ１とは挿通方向に沿った、光ファイバ５０の長さである。

図２に示すように、応力緩和部５１において、光ファイバ５０は１ターン巻回されている巻回部（ループ部）５０Ｒを有する。すなわち、実効長Ｌ１は光ファイバ５０の実際の長さＬ０よりも短い。

図３（Ａ）〜図３（Ｂ）に示すように巻回部５０Ｒの大きさ、すなわち実効長Ｌ１は、光ファイバ５０に印加される応力に応じて変化する。光ファイバ５０は、剛性があるため、圧縮応力が印加され巻回部５０Ｒが大きいとき（図３（Ａ））には、実効長Ｌ１は短く、引張応力が印加され巻回部５０Ｒが小さいとき（図３（Ｃ））には、実効長Ｌ１は長くなる。

応力緩和部５１において印加される応力が低減されるため、内視鏡１は光ファイバ５０が損傷したり、断線したりするおそれが小さいため、耐久性に優れている。

なお、応力緩和部５１は、巻回部５０Ｒが内部に配置されている操作部２０そのものであってもよい。しかし、光ファイバ５０の損傷をより効果的に防止するためには、応力緩和部５１は、巻回部５０Ｒが変形しても他の部材と接触しないように光ファイバ５０が収容される専用の保護ケースであることが好ましい。保護ケースの内部形状は、図２等に示したように、巻回部５０Ｒの形状に合わせて少なくとも一部が曲線から構成されていることが好ましい。

なお、巻回部５０Ｒの巻回回数は１ターン以上あれば応力低減効果を有する。巻回回数が多くなると、光ファイバ５０の実際の長さＬ０と実効長Ｌ１との差ΔＬが大きくなる。差ΔＬは、Ｌ０の１％以上１０％以下であることが好ましい。差ΔＬが前記以上であれば応力低減効果が顕著である。差ΔＬが前記範囲を超えると、光伝送の損失が大きくなる。差ΔＬが１０％超となる巻回回数は、例えば２０ターン超である。

なお、応力緩和部５１は光ファイバ５０の挿通経路に配設されていればよく、例えば、コネクタ４０に配設されていてもよい。また、光ファイバ５０の挿通経路に沿って、複数の応力緩和部５１が配設されていてもよい。

また、光ファイバ５０が先端部１１から操作部２０までを挿通しており、操作部２０に光信号を電気信号に変換する受光部が配設されていてもよい。この場合には応力緩和部５１は光ファイバ５０の挿通経路の基端部側の操作部２０に配設されていることが好ましい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の内視鏡１Ａは、内視鏡１と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図４及び図５に示すように、本実施形態の内視鏡１Ａの応力緩和部５１Ａは、光ファイバ５０が巻回されている、光ファイバ５０に印加される応力に応じて間の距離が変化する２本の柱５７Ａ、５７Ｂを有する。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、柱５７Ａは支持板５６（５６Ａ、５６Ｂ）に固定されているが、柱５７Ｂは、柱５７Ａの方向に移動可能に構成されている。

光ファイバ５０に引張応力が印加されていないときには、図５（Ａ）に示すように、バネ５８Ａ、５８Ｂの作用により、２本の柱５７Ａ、５７Ｂの間の距離は離れている。これに対して、ファイバ５０に引張応力が印加されると、図５（Ｂ）に示すように、２本の柱５７Ａ、５７Ｂの間の距離は短くなる。２本の柱５７Ａ、５７Ｂの間の距離が短くなると、光ファイバ５０の実効長Ｌ１が長くなり、応力が緩和される。

内視鏡１Ａは内視鏡１の効果を有し、応力緩和部が小型で、更にバネ５８Ａ、５８Ｂの付勢力により光ファイバ５０が安定形状に保持されているため、より耐久性に優れている。

なお、２本の柱５７は、光ファイバ５０が当接する面が、曲面で構成されていれば、例えば半円柱、楕円柱でもよいし、光ファイバ５０の径に応じた溝が形成されていてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の内視鏡１Ｂは、内視鏡１、１Ａと類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、本実施形態の内視鏡１Ｂの応力緩和部５１Ｂは、光ファイバ５０が巻回されている弾性部材５１Ｂ１を有する。

図６（Ｂ）に示すように、例えば、円筒形のシリコーンゴム、又はスポンジ材などからなる弾性部材５１Ｂ１は、光ファイバ５０に印加される引張応力により変形し径が減少するため、光ファイバ５０の実効長Ｌ１が長くなり、応力が緩和される。弾性部材５１Ｂ１は光ファイバ５０の当接面が曲面であることが好ましい。また、弾性部材機能を有する円形の板バネなどを用いることもできる。

内視鏡１Ｂは内視鏡１Ａの効果を有し、更に構造が簡単である。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の内視鏡１Ｃは、内視鏡１、１Ａ、１Ｂと類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態の内視鏡１Ｃの応力緩和部５１Ｃは、光ファイバ５０が複数回、巻回されている弾性部材５１Ｃ１を有する。

更に、内視鏡１Ｃでは、挿入部１０において、光ファイバ５０が、鞘管５９に挿通されている。

挿入部１０の内部において光ファイバ５０が他の部材と接触すると損傷するおそれがある。しかし、内視鏡１Ｃでは、光ファイバ５０が、鞘管５９に挿通されているため、他の部材と接触するおそれがない。

すなわち、鞘管５９は内径が光ファイバ５０の外径の例えば１．５倍〜５倍であり、鞘管５９に挿通された光ファイバ５０は容易に前後に移動可能である。例えば、フッ素樹脂からなる鞘管５９の内壁の摩擦係数は小さく、光ファイバ５０が移動しても光ファイバ５０に損傷が発生するおそれがない。このため内視鏡１Ｃは、内視鏡１Ｂ等の効果を有し、更に、より耐久性に優れている。

なお、ユニバーサルケーブル３０の内部を光ファイバ５０が挿通している場合には、ユニバーサルケーブル３０にも鞘管５９を配設することが好ましい。また、鞘管５９は挿入部１０の内部で複数に分割されていてもよいし、挿入部１０の全長にわたって配設されていなくともよい。

本発明は上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。

１、１〜１Ｃ…内視鏡、１０…挿入部、１１…先端部、１１Ａ…イメージセンサ、１１Ｂ…レーザーダイオード、１２…湾曲部、１３…軟性部、２０…操作部、２１…アングルノブ、３０…ユニバーサルコード、４０…コネクタ、４１…電気コネクタ部、４２…ライトガイド接続部、４３…送気管、５０…光ファイバ、５０Ｒ…巻回部、５１…応力緩和部、５１Ｂ１、５１Ｃ１…弾性部材、５２…光ファイバコネクタ、５６…支持板、５７…柱、５８Ａ、５８Ｂ…バネ、５９…鞘管

Claims (5)

1. 撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号を光信号に変換する発光素子部とが、配設された先端部と、前記先端部の方向を変える湾曲部と、前記湾曲部から連設された可撓性の軟性部と、からなる挿入部と、
   前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、
   前記操作部から延設されたユニバーサルコードと、
   前記ユニバーサルコードの基端部側に配設されたコネクタと、
   前記光信号を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバに印加される応力に応じて、前記光ファイバの挿通方向に沿った長さである実効長を変える応力緩和部と、を具備し、
   前記応力緩和部が前記光ファイバが巻回されている、前記光ファイバに印加される応力に応じて間の距離が変化する２本の柱を有することを特徴とする内視鏡。
2. 撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号を光信号に変換する発光素子部とが、配設された先端部と、前記先端部の方向を変える湾曲部と、前記湾曲部から連設された可撓性の軟性部と、からなる挿入部と、
   前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、
   前記操作部から延設されたユニバーサルコードと、
   前記ユニバーサルコードの基端部側に配設されたコネクタと、
   前記光信号を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバに印加される応力に応じて、前記光ファイバの挿通方向に沿った長さである実効長を変える応力緩和部と、を具備し、
   前記応力緩和部が、前記光ファイバが巻回されている弾性部材を有することを特徴とする内視鏡。
3. 前記応力緩和部において、前記光ファイバが少なくとも１ターン巻回されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記応力緩和部が、前記操作部に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
5. 前記挿入部において、前記光ファイバが、鞘管に挿通されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡。

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