JP6168786B2 - 計測用治具 - Google Patents

Description

本発明は、計測用治具、より詳しくは、内視鏡と組み合わせることにより被検物内部を好適に計測することができる計測用治具に関する。

長尺な挿入部の先端部に撮像機構を備えた内視鏡装置は、細長いアクセス経路の先にある被検物の観察や、被検物の内部観察等に広く用いられている。
内視鏡装置を用いた被検物等の内部観察では、内面形状の詳細、例えば凹部の有無やその深さ等を計測する必要が生じることがある。

特許文献１には、このような計測に関して、予め一端部から他端部までの長さを測定したゲージを用いて計測を行う方法が開示されている。この方法では、ゲージを被検体内部の測定対象部位まで挿入し、測定対象部位の一端にゲージの一端部を当接させるとともに、測定対象部位の他端に向かうようにゲージの向きを調整する。その後、ゲージの他端部から測定対象部位の他端までの距離を被検体に挿入した内視鏡でステレオ計測により測定することで測定対象部位全体の寸法を計測する。

特開２００９−２８２２７４号公報

特許文献１に記載の計測方法では、内視鏡によるステレオ計測が利用されている。しかし、例えば、内視鏡の挿入部がぎりぎり挿通可能な程度の狭い被検体の内壁面に形成されたあまり深くない微小な凹部や、底面が平坦でない不整な凹部等の凹部等の深さ計測が求められる使用環境においては、ステレオ計測で正確に計測できなかったり、ステレオ計測自体が不能になったりする場合がある。この場合は、特許文献１に記載の方法で当該凹部の計測を行うことが困難となるため、問題である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、内視鏡と組み合わせることで、簡便に被検物内部の形状を計測することができる計測用治具を提供することを目的とする。

本発明は、管状の本体と、先端が前記本体の外周面上に突出した位置と前記外周面上または前記外周面の延長面上の位置との間で移動可能に、前記本体に取り付けられた突没部材と、前記突没部材の前記外周面からの突出量を示す指標部とを備え、前記指標部は、前記本体に挿入した内視鏡装置で観察可能な位置に設けられていることを特徴とする計測用治具である。
このとき、前記突没部材は、弾性部材により前記外周面上に突出する方向に付勢されてもよい。

前記本体は、外筒と、前記外筒に進退可能に挿入された内筒とを有し、前記突没部材が前記内筒に固定されてもよい。

本発明の計測用治具によれば、内視鏡と組み合わせることで、簡便に被検物内部の形状を計測することができる。

本発明の第一実施形態に係る計測用治具に内視鏡が挿入された状態を示す斜視図である。 同計測用治具を用いて被検物の内面形状を測定している状態を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る計測用治具に内視鏡が挿入された状態を示す斜視図である。 同計測用治具の進退機構の断面図である。 同計測用治具を用いて被検物の内面形状を測定している状態を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る計測用治具に内視鏡が挿入された状態を示す斜視図である。 同計測用治具を本体の先端側から見た図である。 本発明の第四実施形態に係る計測用治具を示す斜視図である。 同計測用治具の変形例におけるガイドパイプの基端側を示す斜視図である。

本発明の第一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の計測用治具１に内視鏡１００が挿入された状態を一部透視して示す斜視図である。計測用治具１は、管状の本体１０と、本体１０の第一の端部に設けられたピン（突没部材）２０と、ピン２０の突出量を示す指標部３０とを備えている。

本体１０は樹脂やコイル等により円筒状に形成されている。本体１０は、第一の端部側が所定の長さ（例えば５０ｍｍ）にわたって可撓性を有さない硬質の構造となっている。残りの部分は可撓性を有してもよい。

ピン２０は、金属や樹脂等で一定の剛性を有するように形成されており、本体１０の径方向に沿うように本体１０に固定された支持管２１に収容されている。ピン２０は、バネ等の弾性部材２２によって、支持管２１から突出するように付勢されており、支持管２１の開口２１ａに連通するように本体１０に形成された孔１０ａ（図２参照）から突出可能である。

ピン２０の基端部には、ピン１０の突出量を確認するための突起２０ａが形成されている。支持管２１には、長手方向に沿ってスロット２１ｂが設けられており、ピン２０は、突起２０ａがスロット２１ｂ内に進入するように支持管２１に収容されている。スロット２１ｂの両側には、図示しない目盛が設けられており、突起２０ａと目盛とによって指標部３０が形成されている。目盛は、ピン２０の先端が本体１０の外周面と同じ高さ、すなわち本体１０の外周面上または外周面の延長面上に位置するときにゼロを示し、ピン２０が外周面よりも突出した状態で正の値を示すように設定されている。

上記のように構成された本実施形態の計測用治具１を用いた被検物内面計測の手順について説明する。
まず使用者は、内視鏡１００の先端側を本体１０の第二の端部から挿入し、本体１０を内視鏡１００に対して固定する。このとき、内視鏡１００の先端位置は、指標部３０を好適に観察可能な位置に設定する。また、ピン２０の突没している位置の座標を把握できるよう、内視鏡１００の先端とピン２０との距離を予め測定しておいてもよい。

次に、使用者は、本体１０の外周面と被検物の内面とが接触する位相（例えば被検物の下面に対応する位相）に孔１０ａが来るようにして計測用治具１を取り付けた内視鏡１００を被検物の内部に挿入し、測定の対象部位付近まで進めていく。

例えば円筒状の内面形状を有する被検物において内面に不整な凹部が存在している場合、ピン２０が当該凹部に差し掛かると、図２に断面で示すように、弾性部材２２の付勢力によりピン２０の先端部が本体１０の外周面上に突出して、当該凹部の底面に当接する。ピン２０の動きに伴い突起２０ａも移動して、ピン２０の突出量に対応した目盛の位置まで移動する。使用者は、内視鏡１００の画面で指標部３０を確認することにより、ピン２０の座標における凹部の深さを測定することができる。なお、ピン２０と内視鏡１００との距離をあらかじめ測定していない場合は、ステレオ計測や他の測距手段等を用いてピン２０の座標を特定するようにしてもよい。

本実施形態の計測用治具１によれば、本体１０の外周面上に突出可能な突没部材であるピン２０と、ピン２０の突出量を示す指標部３０とを備えているため、内視鏡で指標部３０を観察することで、ステレオ計測を用いずに、簡便に凹部等の内面形状の測定を行うことができる。

本実施形態では、突没部材が突出方向に付勢されている例を説明したが、突没部材は必ずしも付勢されなくてもよい。例えば、突起２０ａを内視鏡１００の先端から突出させた処置具等で把持して凹部底面に当接するまでピン２０をスライドさせてから指標部３０を確認することも可能である。ただし、突出方向に付勢されていると、凹部があればほぼ自動的に突没部材が凹部底面に当接するまで突出するため、操作が著しく簡便となり、好ましい。

また、計測用治具１の使用時において、本体は必ずしも内視鏡に対して固定されなくてもよく、内視鏡が進退可能に本体に挿入されてもよい。この場合は、内視鏡を進退させると突没部材と内視鏡との位置関係が変化するため、上述のように、都度突没部材の座標を特定すればよい。

次に、本発明の第二実施形態について、図３から図５を参照して説明する。本実施形態と第一実施形態との異なるところは、本体が内筒と外筒とを備えている点、および突没部材を突没させる機構である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図３は、本実施形態の計測用治具４１に内視鏡１００が挿入された状態を一部透視して示す斜視図である。計測用治具の本体４２は、外筒４２Ａと、外筒４２Ａに対して基端側から挿入された内筒４２Ｂとを備えている。

外筒４２Ａの先端側には、突没部材が挿通されるガイドパイプ４３の基端部が固定されている。ガイドパイプ４３は、図３および図５に示すように、外筒４２Ａの前方に直線状に突出してから円弧状に９０度曲がり、先端部４３ａが外筒４２Ａの軸線に対して垂直に延びている。ガイドパイプ４３は、先端部４３ａが外筒４２Ａの軸線に対して垂直な状態を保持できるよう、硬質または弾発性を有する材料で形成されている。図５に示すように、ガイドパイプ４３の先端４３ｂは、外筒４２Ａの外周面と同じ高さに位置している。すなわち、先端４３ｂは、外筒４２Ａの外周面の延長面上に位置する。

ガイドパイプ４３には、本実施形態における突没部材であるワイヤ４４が挿通されている。ワイヤ４４の基端部は内筒４２Ｂに固定されており、内筒４２Ｂを外筒４２Ａに対して進退させることで、ワイヤ４４をガイドパイプ４３から突没させることができる。外筒４２Ａおよび内筒４２Ｂは、使用する内視鏡１００の挿入部と同等の長さとされており、被検物に挿入した際に基端側は被検物の外に位置し、使用者が当該進退操作可能である。ワイヤ４４は、一定の剛性および弾発性を有し、ガイドパイプ４３内を変形しながら進退可能である。また、先端側の一定領域は直線状に形成されており、ガイドパイプ４３外に突出すると、直線状に形状復帰する。ガイドパイプ４３の先端部４３aの長さをｌ１、ワイヤ４４の先端側の直線状領域の長さをｌ２としたとき、ｌ１はｌ２以上の値に設定されている。ｌ２の値は、想定される凹部の深み等を考慮して適宜設定されてよい。

外筒４２Ａの基端から突出した内筒４２Ｂの外周面には目盛（指標部）４５が記載されている。目盛４５は、ガイドパイプ４３の先端からのワイヤ４４の突出長に対応させて設けられており、目盛４５のうちゼロを示す線が、ワイヤ４４の先端とガイドパイプ４３の先端４３ｂとが同じ高さにあるときに外筒４２Ａの基端と同じ位置に来るように設定されている。すなわち、本実施形態では、外筒４２Ａの基端と目盛４５とにより指標部が構成されている。外筒４２Ａの先端部には、ガイドパイプ４３の先端４３ｂおよび先端４３ｂから突出するワイヤ４４を内視鏡１００で観察できるように、切欠き４６が設けられている。切欠き４６の形状は、ガイドパイプの先端４３ａおよびワイヤ４４が観察可能であれば、特に限定されない。

外筒４２Ａには、スロット７１が形成されており、内筒４２Ｂには、スロット７１に摺動自在に嵌合する凸部７２が形成されている。これにより、内筒４２Ｂが外筒４２Ａに対して相対回転することなく精度良く進退される。

内筒４２Ｂと外筒４２Ａには、それぞれ保持部材７３、７４が設けられており、保持部材７３、７４間に、外筒４２Ａに対して内筒４２Ｂを微量ずつかつ精度よく進退できる構造を有する進退機構８０が設けられている。

図４は、進退機構８０の断面図である。進退機構８０は、本体８１と、本体８１に挿通された軸部材８２とを備えている。
本体８１は、フランジ８１ａを有し、フランジ８１aと止め環８３とで保持部材７４を挟むようにして保持部材７４に固定されている。本体８１の内部にはネジ溝が切られており、軸部材８２の外周面にもネジ山が形成されている。軸部材８２は、本体８１とネジ嵌合するように本体８１に挿通されている。
軸部材８１の先端側は、止めネジ８４とピン８５とにより保持部材７３に対して回転可能に固定されている。軸部材８１の基端側にはグリップ８６が固定されている。

上記のように構成された本実施形態の計測用治具４１を用いた被検物内面計測の手順について説明する。
まず使用者は、内筒４２Ｂを外筒４２Ａに挿入した状態で内筒４２Ｂの基端側から内視鏡１００を挿入する。その後、内視鏡および計測用治具４１を一緒に被検物の内部に挿入して測定の対象部位付近まで進めていく。

対象部位において、使用者はガイドパイプ４３の先端４３ｂを対象部位に移動させ、内筒４２Ｂを外筒４２Ａに対して前進させる。すると、ワイヤ４４がガイドパイプ４３の先端４３ｂから突出する。使用者は、内視鏡１００でワイヤ４４を観察しながら、ワイヤ４４が対象部位と接触するまで内筒４２Ｂを前進させる。ワイヤ４４が対象部位と接触した状態で使用者が内筒４２Ｂの目盛４５を確認すると、ワイヤ４４の突出量、すなわち対象部位の深さを知ることができる。
内筒４２Ｂの進退操作は、進退機構８０のグリップ８５を操作して軸部材８２を回転させることにより行う。軸部材８２の先端側は保持部材７３に固定されているため、軸部材８２が回転すると、本体８１が軸部材８２に対して進退する。その結果、内筒４２Ｂが外筒４２Ａに対して進退する。

本実施形態の計測用治具４１においても、上述の第一実施形態と同様に、ステレオ計測を用いずに簡便に凹部等の内面形状の測定を行うことができる。
また、進退機構８０を備えているため、内筒４２Ｂを微量ずつかつ精度よく進退できる。その結果、ワイヤ４４を勢い良く突出させて被検物の内面を傷める等の事態を好適に防止することができる。

さらに、まず凹部のない位置でワイヤ４４の先端を被検物に接触させて基準位置とし、その後凹部に対して計測を行うことも容易となる。すなわち、凹部のある部位とない部位の深さの差を正確に計測することが可能となり、より精度の高い計測を行うことができる。

本実施形態では、ガイドパイプ４３の先端部４３ａが外筒４２Ａの軸線と垂直に延び、ワイヤ４４が外筒の外周面に対して直交する方向に突出する例を説明したが、これに代えて、先端部４３ａが外筒の軸線に対して角度をなすように斜め前方に延びるように形成してもよい。このようにすると、凹部の垂直深さとワイヤの突出量との対応関係が、例えば垂直深さ１ｍｍに対して突出量３ｍｍといったように変化するため、内筒４２Ｂの基端に設ける目盛の間隔を開くことができ、使用者が確認しやすくすることができる。

次に本発明の第三実施形態について、図６および図７を参照して説明する。本実施形態の計測用治具５１と、上述の各実施形態のものとの異なるところは、被検物内において本体の姿勢を安定させる安定部を備える点である。

図６は、本実施形態の計測用治具５１に内視鏡１００が挿入された状態を一部透視して示す斜視図である。計測用治具５１の本体４２は、第二実施形態同様、外筒４２Ａおよび内筒４２Ｂを備えている。

外筒４２Ａには、３本のガイドパイプ５２、５３、５４が固定されている。その形状や固定態様は概ね第二実施形態と同様であるが、各ガイドパイプの先端部の位置は、図７に示すように外筒４２Ａの軸線方向において互いにずれており、かつ外筒４２Ａの周方向に１２０度ずつずれて延びている。

３本のガイドパイプのうち、２本のガイドパイプ５３、５４にそれぞれ挿通されたワイヤ５５および５６の基端部は、第二実施形態同様、内筒４２Ｂに固定されている。もう一本のガイドパイプ５２に挿通されたワイヤ５７は、内筒４２Ｂの壁面に軸線方向にわたって設けられたチャンネル（不図示）に挿通され、基端部が内筒４２Ｂの基端から突出している。すなわち、ワイヤ５７は、内筒４２Ｂに対して進退可能である。内筒４２Ｂの基端側から突出したワイヤ５７には、図示しない目盛が設けられており、当該目盛が指標部として機能する。

計測用治具５１を用いた計測手順について説明する。
被検物の内径が本体４２に対して大きい等の場合、使用者は内筒４２Ｂを外筒４２Ａに対して前進させる。すると、ガイドパイプ５３および５４の先端からワイヤ５５および５６が同一量突出する。使用者が、ワイヤ５５および５６が被検物の内面に接触するまで内筒４２Ｂを前進させると、計測用治具５１は、ワイヤ５５、５６の各先端と外筒の外周面の１点との３点で被検物に対して支持され、本体４２の被検物内における姿勢が安定する。

本体の姿勢を安定にした後で、使用者はワイヤ５７を用いて対象部位の計測を行う。内筒４２Ｂの外筒４２Ａに対する位置により、ワイヤ５７に設けた目盛とワイヤ５７の突出量との関係が変化するため、使用者は、まずワイヤ５７を進退させてワイヤ５７の先端とガイドパイプ５２の先端とが同一となったところで内筒４２Ｂの基端に位置するワイヤ５７上の目盛にマーキングする。その後、ワイヤ５７を突出させ、ワイヤ５７が対象部位に接触したところで再度内筒４２Ｂの基端に位置するワイヤ５７上の目盛にマーキングする。２つのマーキングの距離を測ることで、ワイヤ５７のガイドパイプ５２からの突出量を把握することができる。

本実施形態の計測用治具５１においても、上述の各実施形態と同様に、ステレオ計測を用いずに簡便に凹部等の内面形状の測定を行うことができる。

また、被検物の内部空間が本体に対して著しく大きい等の場合、本体が被検物に対して自身の軸線まわりに回転しやすく、回転すると、突没部材による正確な計測が困難となる。本実施形態では、２本のガイドパイプ５３、５４から突出するワイヤ５５および５６が本体４２の視線を安定させる安定部として機能するため、このような場合でも確実に所定の方向にワイヤ５７を突出させることができ、正確な計測を行うことができる。

本実施形態において、突没部材と安定部とは、必ずしも周方向に等間隔に配置されなくてもよく、その間隔は適宜設定することができる。

また、安定部のワイヤも内筒に対して固定されず、それぞれ独立した進退操作可能にしてもよい。ここで、上述のように安定部を内筒等の共通の機構に固定すると、安定部の各ワイヤの突出量を同一にすることができるため、操作が簡便となるというメリットがあるし、独立した進退操作が可能な構成とすれば、安定部として機能するワイヤと計測するためのワイヤとを状況に応じて切り替えられるというメリットがある。

また、計測するワイヤを一つに決める場合は、外筒の壁面に設けたチャンネルに挿通したり、ガイド等により外筒の内面に沿うように支持したりしてもよい。このようにすると、外筒の基端と目盛との相対位置関係にもとづいて、安定部の突出量に関係なくワイヤの突出量を把握することができ、計測動作が容易となる。

次に、本発明の第四実施形態について、図８および図９を参照して説明する。本実施形態の計測用治具６１は突没部材の突出する向きを本体に対して変更可能に構成されている点で、他の実施形態と異なっている。

図８は、計測用治具６１を示す斜視図である。計測用治具６１の基本的構成は、概ね第二実施形態と共通しているが、ガイドパイプ６３のうち本体６２の内部に位置する部位は、本体６２の内面に支持されているものの、自身の軸線まわりに回転可能である。

ガイドパイプ６３の基端側は本体６２の基端から突出している。ガイドパイプ６３の基端部にはツマミ６４が設けられており、使用者がツマミ６４を保持してガイドパイプ６３をひねると、ガイドパイプ６３を軸線まわりに回転させることができる。ツマミ６４は、本体６２の周方向において、ガイドパイプ６３の先端部６３ａと同じ方向に突出している。本体６２の基端部の外周面には、ツマミ６４の突出向きを把握する目安となる角度目盛６５が略等間隔で設けられている。
本体６２には切欠きが設けられていないが、先端側の一定範囲は透明性を有する材料６６で形成されているため、ガイドパイプ６３およびワイヤ４４は、材料６６越しに内視鏡で観察可能である。指標部は、ワイヤ４４の基端側外周面に形成された図示しない目盛と、ガイドパイプ６３の基端とで構成されている。

計測用治具６１を用いて測定を行う際は、使用者がツマミ６４を保持してガイドパイプ６３を回転させることで、ワイヤ４４が突出する方向を所望の向きに変更することができる。ガイドパイプ６３が本体６２に対して回転すると、ガイドパイプ６３の先端６３ｂとワイヤ４４が突出する方向に位置する本体６２の外周面との位置関係が変化する。したがって、ワイヤ４４の突出量から当該変化量を減じることで、外周面からワイヤ４４の先端までの距離を特定することができる。

各回転角度におけるガイドパイプ６３の先端６３ｂと本体６２の外周面との位置関係については、使用者が演算部等を備えた内視鏡本体に都度入力してもよいし、内視鏡本体に都度計算させてもよい。さらに、テーブル等の形にして予め内視鏡本体に記憶させておいてもよい。このとき、ツマミの回転角度をエンコーダ等により検出し、検出値を内視鏡本体に送信可能に構成することで、自動的に対応する位置関係が選択されるように構成してもよい。

本実施形態の計測用治具６１においても、上述の各実施形態と同様に、ステレオ計測を用いずに簡便に凹部等の内面形状の測定を行うことができる。
また、突没部材の突出向きを変化させることができるため、本体の周方向に離間した複数個所の計測を簡便に行うことができる。

本実施形態においては、ワイヤ４４の基端側に、周方向にわたって目盛が形成され、ガイドパイプ６３に進入可能な径を有する指標部が取り付けられてもよい。このようにすると、ワイヤの進退量をより見やすくすることができる。このような変更は第三実施形態においても有効である。

また、ガイドパイプ６３を本体６２に対して進退可能としてもよい。このようにすると、本体６２を動かさずに計測用治具６１の長手方向において複数の位置の計測を行うことができる。
このとき、図９に示す変形例のように、ガイドパイプ６３の基端側に、周方向にわたって目盛が形成された補助パイプ１６３を設けてもよい。このようにすると、ガイドパイプ６３が回転されても補助パイプ１６３の目盛を読み取ることでガイドパイプ６３の進退量を容易に把握することができる。
さらに、透明性を有する材料で補助パイプ１６３を形成すると、ワイヤ４４の基端に進退操作をしやすくするための持ち手１６４を付けた場合も、補助パイプ１６３内に進入した持ち手１６４の位置がわかりやすくなる。その結果、持ち手１６４の位置と補助パイプ１６３の目盛りとに基づいてワイヤ４４の進退量を容易に把握することができる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、複数の突没部材を、本体の周方向において同一かつ本体の軸線方向において異なる複数個所から突出するように構成すると、本体の周方向の所定の位相における被検物の二次元形状を比較的容易に計測することができる。このように組み付けられた複数の突没部材を、第四実施形態のごとく本体に対して回転可能に構成すれば、三次元形状の簡易計測も可能となる。

また、上述した各実施形態では、直視の内視鏡と組み合わせる場合を説明したが、本発明の計測用治具の用途はこれに限られない。すなわち、突没部材の突出態様を組み合わせる内視鏡の視野方向に合わせて適宜変更することにより側視の内視鏡用や斜視の内視鏡用の計測用治具とすることができる。

また、突没部材をワイヤ等で形成し、本体の基端側に引きだして突没部材の表面に指標部を形成する場合は、基端側のみ大径化して、指標部を見やすく構成してもよい。
さらに、上述の各実施形態では、主に凹部の計測を行う場合を例にとり説明したが、本体と被検物内面との距離を充分にとることにより、本発明の計測用治具を用いて凸部の計測を行うことも十分可能であるし、公知の演算等を組み合わせれば、配管の内径を計測することも可能である。

１、４１、５１、６１ 計測用治具
１０、４２、６２ 本体
２０ ピン（突没部材）
２２ 弾性部材
４４、５７ ワイヤ（突没部材）
３０ 指標部
４２Ａ 外筒
４２Ｂ 内筒
４５ 目盛（指標部）

Claims (3)

1. 管状の本体と、
   先端が前記本体の外周面上に突出した位置と前記外周面上または前記外周面の延長面上の位置との間で移動可能に、前記本体に取り付けられた突没部材と、
   前記突没部材の前記外周面からの突出量を示す指標部と、
   を備え、
   前記指標部は、前記本体に挿入した内視鏡装置で観察可能な位置に設けられていることを特徴とする計測用治具。
2. 前記突没部材は、弾性部材により前記外周面上に突出する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の計測用治具。
3. 前記本体は、外筒と、前記外筒に進退可能に挿入された内筒とを有し、
   前記突没部材が前記内筒に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の計測用治具。

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