JP6188564B2

JP6188564B2 - 挿入装置

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Publication number: JP6188564B2
Application number: JP2013262617A
Authority: JP
Inventors: 良東條; 藤田　浩正; 浩正藤田; 山本　英二; 英二山本
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Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2017-08-30
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Description

本発明は、湾曲形状検出センサが組み込まれた挿入装置に関する。

被挿入体に挿入される細長い挿入部を備えた挿入装置（例えば、内視鏡）に湾曲形状検出センサを組み込んでその湾曲形状（湾曲角度や湾曲方向）を検出することが知られている。

例えば、特許文献１は、湾曲形状を検出する複数の検出部を設けた湾曲形状検出センサが組み込まれた内視鏡を開示している。湾曲形状検出センサは、クラッドから露出したコア上に、所定の方向にのみ光吸収体が形成された光ファイバを有している。この湾曲形状検出センサでは、光ファイバの湾曲角度や湾曲方向に応じて光ファイバを導光する光量が変化することに基づいて内視鏡の湾曲形状を検出する。また、光吸収体が形成された所定の方向により、検出部が検出する湾曲方向が決定される。光ファイバは、繰り返しの湾曲によっても破損しにくくするために、内視鏡基端側で固定されずに緩く波打って延出している。

特開２００３−５２６１２号公報

特許文献１に記載の挿入装置のような、所定の方向にのみ光吸収体が形成された湾曲形状検出センサでは、湾曲形状検出センサが検出する湾曲方向と検出したい湾曲方向とを一致させておかなければならない。従って、湾曲形状検出センサを挿入装置に組み込む際、挿入装置の動きなどで挿入装置に対する湾曲形状検出センサの検出部の位置が変化しないように固定する必要がある。

しかしながら、特許文献１では、挿入装置に対して湾曲形状検出センサをどのように組み込むのか言及されておらず、挿入装置に対する検出部の位置の変化により湾曲形状の検出精度が低下する虞がある。

そこで、本発明は、挿入装置に対する検出部の位置の変位を抑制し、湾曲形状の検出精度を向上させることができる挿入装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出センサと、を具備し、前記湾曲形状検出センサは、少なくとも、コアと、前記コアを覆っているクラッドと、前記クラッドを覆っている被覆と、前記コアに機械的に取り付けられ前記湾曲形状を検出する検出部とを備えた光ファイバを有し、前記光ファイバは、少なくとも、前記挿入部に配置され、前記光ファイバは、前記挿入部に対する前記検出部の相対的な変位を、直接又は間接的に抑制する変位抑制部を有する挿入装置である。

本発明によれば、挿入装置に対する検出部の位置の変位を抑制し、湾曲形状の検出精度を向上させることができる挿入装置を提供することができる。

図１は、内視鏡装置を示す全体構成図である。図２は、内視鏡の挿入部の内部を示す斜視図である。図３は、湾曲形状検出センサを構成している光ファイバの横断面図である。図４（ａ）乃至（ｃ）は、光ファイバの検出部付近を通る光を示す模式図である。図５は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図６は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。図７は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。図８は、光ファイバの長手方向における変位抑制部と検出部との位置関係を示す長手方向の断面図である。図９は、複数の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１０は、クラッドの厚さ以下の検出部が設けられた光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１１は、クラッドの厚さ以下の検出部が設けられた光ファイバを示す径方向の横断面図である。図１２（ａ）乃至（ｃ）は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す概略的な長手方向の断面図である。図１３は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１４は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。図１５は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１６（ａ）並びに（ｂ）は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１７は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。図１８は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図１９は、光ファイバの長手方向における２つの変位抑制部の位置関係を示す長手方向の断面図である。図２０は、複数の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２１は、検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２２は、検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２３は、検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す径方向の横断面図である。図２４は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２５は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２６は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。図２７は、検出部と対応する変位抑制部との間が撓んでいる光ファイバを示す長手方向の側面図である。図２８は、ライナーチューブ及びコマによる変位抑制機構を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下では、挿入装置の一例として内視鏡を説明するが、挿入装置は内視鏡に限定されるものではなく、被挿入体に挿入されるカテーテル、鉗子、処置具等を含む。

図１は、内視鏡装置１を示す全体構成図である。内視鏡装置１は、湾曲形状検出センサ１００が組み込まれた内視鏡１０と、内視鏡１０に接続される装置本体２０と、装置本体２０に接続される表示部３０とを有している。装置本体２０は、湾曲形状検出センサ１００に光を供給する発光部２１と、湾曲形状検出センサ１００から戻る光を受光する受光部２２と、受光部２２での受光量に基づいて内視鏡１０の後述する湾曲部１４の湾曲形状を演算する演算部２３とを有している。また、図示しないが装置本体２０は、内視鏡１０を始めとして装置本体２０に接続される周辺機器の所定の機能を制御する制御部等を有している。

［内視鏡］
内視鏡１０は、被挿入体２００に挿入される可撓性の挿入部１１と、挿入部１１の基端側に連結された操作部本体１２と、操作部本体１２から延出し、後述する光ファイバ１０１、照明光用光ファイバ１８及び撮像素子用配線１９を含むコード部１３とを有している。内視鏡１０は、コード部１３を介して装置本体２０に着脱可能に接続され、装置本体２０と通信する。

挿入部１１は、内視鏡先端側の細長い管状部分である。挿入部１１は、先端側の湾曲部１４と、基端側の長尺な可撓管部１５とを有している。挿入部１１の先端には、図示しないが、対物レンズを含む観察光学系、観察光学系から得られた光学像を結像して電気信号に変換する撮像素子、照明レンズを含む照明光学系等が内蔵されている。湾曲部１４は、操作部本体１２に設けられた操作ノブ１６を操作者が手動で操作することにより所望の方向に湾曲する。可撓管部１５は、被挿入体２００の湾曲形状に沿って湾曲する。

図２は、挿入部１１の内部を示す斜視図である。挿入部１１の内部には、超音波プローブや鉗子等の処置具を通す円筒状のチャンネルチューブ１７、照明光学系に照明光を伝達する照明光用光ファイバ１８、撮像素子用配線１９等の内蔵物が組み込まれている。さらに、挿入部１１の内部には、挿入部１１の湾曲形状を検出するための湾曲形状検出センサ１００が組み込まれている。湾曲形状検出センサ１００は、複数の光ファイバ１０１を有し、これら光ファイバ１０１は、少なくとも、挿入部１１に配置される。本実施形態では、これら光ファイバ１０１は、後述する変位抑制部１０６によってチャンネルチューブ１７の外周面に固定されている。

チャンネルチューブ１７は、挿入部１１の内蔵物において断面積が最も大きいため、他の内蔵物よりも捻れにくい。また、光ファイバ１０１を固定する内蔵物に捻れが発生すると光ファイバ１０１の後述する検出部１０５の位置がずれて湾曲形状の検出精度が低下してしまうため、挿入部１１内において光ファイバ１０１を固定する内蔵物は捻れにくいことが望ましい。従って、本実施形態では、光ファイバ１０１がチャンネルチューブ１７に固定される。しかしながら、光ファイバ１０１を固定する内蔵物はチャンネルチューブ１７に限定されるものではなく、照明光用光ファイバ１８、あるいは撮像素子用配線１９等、挿入部１１の湾曲に沿って変位するもの、即ち、挿入部１１と一緒に湾曲するものであればよい。

［湾曲形状検出センサ］
図３は、湾曲形状検出センサ１００を構成している光ファイバ１０１の横断面図である。湾曲形状検出センサ１００は、コア１０２と、クラッド１０３と、被覆１０４とを備えた光ファイバ１０１を有している。また、光ファイバ１０１は、図２に示すように、１本の光ファイバ１０１につき１箇所の検出部１０５を有している。検出部１０５は、図３に示すように、クラッド１０３の外周面を覆っている被覆１０４及びコア１０２の外周面を覆っているクラッド１０３の一部を除去してコア１０２を露出させて、露出したコア１０２上に光吸収体を塗布することにより形成されている。光吸収体は、光ファイバ１０１のコア１０２を導光する光の一部を吸収する。検出部１０５は、コア１０２と一体となるようにコア１０２に機械的に取り付けられていれば、光吸収体の塗布以外により形成されてもよい。

なお、図３では被覆１０４と検出部１０５との径方向の外周面が面一であるが、検出部１０５の径方向の厚さは被覆１０４の径方向の厚さ未満であってもよい（図５並びに図６等参照）。

光ファイバ１０１の基端には、光ファイバ１０１を導光する光を出射する発光部２１と、光ファイバ１０１を導光した光を受光する受光部２２とが接続される。なお、本実施形態では、装置本体２０に発光部２１及び受光部２２を配置しているが、装置本体２０とは別体とする、あるいは内視鏡１０に配置するなど、その他の配置であってもよい。また、光ファイバ１０１の先端には、ミラー１０７が配置されている（図２４乃至図２６参照）。

再び図２を参照すると、複数の光ファイバ１０１のうちの２本の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂには、長手方向（挿入方向）に直交し、かつ、互いに垂直な２方向、即ち、図２に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向の湾曲形状を検出するために、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に向いている１対の検出部１０５ａ、１０５ｂが形成されている。そして、１対の検出部１０５ａ、１０５ｂが挿入部１１の長手方向において同じ位置となるように、複数の光ファイバ１０１が配置されている。

図４（ａ）乃至（ｃ）は、光ファイバ１０１の検出部１０５付近を通る光を示す模式図である。光ファイバ１０１が真っ直ぐの状態では、光ファイバ１０１を導光する光の一部が検出部１０５の光吸収体に吸収される（図４（ａ））。検出部１０５が内側にくるように湾曲すると、検出部１０５に当たる光が減少するため、検出部１０５による光の吸収量が小さくなる（図４（ｂ））。即ち、光ファイバ１０１内を導光する光の伝達量が大きくなる。一方、検出部１０５が外側にくるように湾曲すると、検出部１０５に当たる光が増加するため、検出部１０５による光の吸収量が大きくなる（図４（ｃ））。即ち、光ファイバ１０１内を導光する光の伝達量が小さくなる。このように、検出部１０５は、光ファイバ１０１の湾曲に応じてファイバ内を導光する光の伝達量が変化することに基づいて湾曲量を検出する。

検出部１０５を通過した光は、光ファイバ１０１の先端のミラー１０７で反射されて、光ファイバ１０１を逆向きに導光して受光部２２で受光される。受光部２２は、受光量を演算部２３に出力する。

［演算部］
演算部２３は、受光部２２から出力された受光量に基づいて、湾曲形状検出センサ１００が組み込まれた内視鏡１０の挿入部１１の湾曲形状を演算する。例えば、光ファイバ１０１の光伝達量の変化（発光部２１から出射された光量と受光部２２で受光した光量との差）Δ１と、検出部１０５の湾曲量φとの関係式を予め求めておく。
φ＝f（Δ１）・・・式１
式１から、各検出部１０５における湾曲量が演算される。そして、各検出部１０５における湾曲量と既知である各検出部１０５の間隔のデータとから、挿入部１１の湾曲形状を演算する。なお、式１から直接計算しなくても、演算部２３に同等の変換テーブルを記憶させておき、変換テーブルから呼び出して湾曲量を求めてもよい。

［表示部］
表示部３０は、装置本体２０に着脱可能に接続される。表示部３０は、内視鏡１０が撮像した被挿入体２００内の画像や演算部２３で演算した挿入部１１の湾曲形状を表示する。

次に、チャンネルチューブ１７への光ファイバ１０１の固定について説明する。
図５並びに図６は、チャンネルチューブ１７に固定された光ファイバ１０１を示す長手方向の断面図並びに径方向の横断面図である。光ファイバ１０１において、コア１０２とクラッド１０３とは互いに動かないように密着しているが、クラッド１０３と被覆１０４との間の動きは許容するように構成されている場合がある。そのため、被覆１０４のみをチャンネルチューブ１７に固定しても、コア１０２及びクラッド１０３がチャンネルチューブ１７に対して動くことがある。従って、例えば、コア１０２が回転するとコア１０２と一体の検出部１０５も回転し、湾曲量の検出精度が低下しうる。

そこで、検出部１０５と対向する側の被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口を設け、コア１０２が露出したその開口に接着剤を充填することにより変位抑制部１０６を形成する。即ち、変位抑制部１０６は、チャンネルチューブ１７への接着によりコア１０２の相対的な変位を抑制する。かくして、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位が直接抑制される。

コア１０２に接触する変位抑制部１０６を形成する接着剤は、コア１０２を導光する光を全反射するように、即ち、除去したクラッドの代替機能を果たすように、コア１０２よりも屈折率の低い材料を使用する。また、接着剤は、光ファイバ１０１の湾曲を阻害しないように、軟らかい材料が望ましい。

光ファイバ１０１の長手方向における変位抑制部１０６の長さが長かったり広い範囲で複数箇所接着したりすると、挿入部１１と共にチャンネルチューブ１７が湾曲したときに光ファイバ１０１にテンションがかかり破損する虞がある。従って、変位抑制部１０６は、接着強度を保てる範囲内で、光ファイバ１０１の長手方向に狭く１箇所のみ形成されている。

本実施形態によれば、変位抑制部１０６が、挿入部１１の湾曲に沿って変位するチャンネルチューブ１７に対して、コア１０２の変位を直接抑制する。即ち、変位抑制部１０６により、挿入部１１に対して、コア１０２と一体の検出部１０５の相対的な変位が直接抑制される。従って、検出部１０５が挿入部１１に対して長手方向に移動したり回転したりすることなく、挿入部１１の湾曲に沿って変位し、挿入部１１の湾曲形状の検出精度を向上させることができる。

また、変位抑制部１０６が接着によりチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制することによって、被覆１０４及びクラッド１０３を除去して形成した開口が例えば幅１００μｍ程度の比較的小さな開口であっても、コア１０２及びチャンネルチューブ１７の変位を抑制することが可能となる。また、挿入部内部の限られた空間でも、省スペースでコア１０２及びチャンネルチューブ１７の変位を抑制することが可能となる。

また、変位抑制部１０６を構成する接着剤の材料をコア１０２よりも屈折率の低い材料とすることで、コア１０２を導光する光を全反射させることができる。これにより、コア１０２を導光する光の変位抑制部１０６による損失を防ぐことができる。

なお、変位抑制部１０６は接着剤による接着に限定されるものではなく、２つの部材が化学的に結合するものであれば、コア１０２及びチャンネルチューブ１７の材料に由来して形成される混合層による接着であってもよい。あるいは、接着以外であっても、押圧、吸着又は後述する融着等、コア１０２とチャンネルチューブ１７とが機械的に固定されてコア１０２の変位が抑制されるものであればよい。また、図５並びに図６では、変位抑制部１０６が設けられた箇所以外ではチャンネルチューブ１７と被覆１０４とは接触していないが、変位抑制部１０６によりコア１０２がチャンネルチューブ１７に固定されてチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位が直接抑制されていればこれらが接触していてもよい。

また、検出部１０５の位置に対する変位抑制部１０６の光ファイバ１０１の中心軸回りの位置は１８０°異なる位置に限定されるものではなく、光ファイバ１０１と挿入部１１の内蔵物との位置関係により決定される。例えば、検出部１０５と変位抑制部１０６との位置関係は、図７に示すように、対向位置からずれた配置であってもよい。
また、検出部１０５が変位抑制部１０６に対して光ファイバ１０１の長手方向において異なる位置にあってもよい。

ただし、変位抑制部１０６の位置から光ファイバ１０１の長手方向に離れた位置に検出部１０５があると、光ファイバ１０１が捩れて、検出部１０５が変位抑制部１０６に対して回転する可能性がある。即ち、挿入部１１に対して検出部１０５が回転する可能性があり、回転すると湾曲量の検出精度が悪くなる。そのため、変位抑制部１０６の位置は、光ファイバ１０１の長手方向において、検出部１０５と変位抑制部１０６とが同じ位置にあるか、捩れによる検出部１０５の回転が許容できる範囲内の検出部近傍にあることが望ましい。

ここで、検出部近傍とは、図８に示すように、変位抑制部１０６の検出部側の端部から検出部１０５の変位抑制部側とは異なる端部までの長さをＬ_１、クラッド１０３の外径をｄとしたときに以下の式２を満たすＬ_１の範囲である。
Ｌ_１≦２４０×ｄ［ｍｍ］・・・式２
このように、検出部１０５に対する変位抑制部１０６の位置を光ファイバ１０１の捩れによる検出部１０５の回転が許容できる範囲内にすることで湾曲量の検出精度を向上させることができる。

以上の説明では、変位抑制部１０６は検出部１０５に対して１箇所のみ形成するとしたが、光ファイバ１０１にテンションがかかっても破損しなければ、図９に示すように複数の変位抑制部１０６が設けられてもよい。

図１０並びに図１１に示すように、検出部１０５の光吸収体の厚さをクラッド１０３の厚さ以下にしてもよい。これにより、被覆１０４がコア１０２及びクラッド１０３に対して変位しても、検出部１０５が被覆１０４による外力を受けなくなる。従って、検出部１０５の位置がずれたり剥がれたりする可能性が低くなり、安定した湾曲量の検出が可能となる。

図１２（ａ）乃至（ｃ）は、チャンネルチューブ１７に固定された光ファイバ１０１を示す概略的な長手方向の断面図である。上述した構成では、図１２（ａ）に示すように、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口させ、コア１０２とチャンネルチューブ１７とを変位抑制部１０６により直接接着し、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制しているが、図１２（ｂ）に示すように、クラッド１０３を残して被覆１０４の一部のみを除去して開口させ、その開口に接着剤を充填して変位抑制部１０６を形成することによりクラッド１０３とチャンネルチューブ１７とを接着する構成であってもよい。

このような構成であっても、コア１０２とクラッド１０３とが密着しているため、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位をクラッド１０３を介して間接的に抑制することができる。また、このような構成にあっては、クラッド１０３が除去されていないため、変位抑制部１０６付近を通過することによる光の損失はない。従って、変位抑制部１０６となる接着剤の屈折率に対する制限をなくすことができる。

クラッド１０３の材質によっては、図１２（ｂ）のように被覆１０４のみを開口させる加工が困難な場合がある。そのような場合には、図１３並びに図１４に示すように、被覆１０４の一部を開口させ、さらにその開口から径方向にクラッド１０３の一部も削ることにより変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、変位抑制部１０６の作製の難易度が下がり、容易に作製可能となる。

また、図１２（ｃ）に示すように、被覆１０４を開口せずに被覆１０４とチューブ１７との間に変位抑制部１０６ａを形成し、さらに、例えば注射器で接着剤を注入することにより、長手方向において変位抑制部１０６ａと略同一位置であってクラッド１０３と被覆１０４との間に変位抑制部１０６ｂを形成する構成としてもよい。

このような構成であっても、コア１０２とクラッド１０３とは互いに動かないように密着しており、クラッド１０３と被覆１０４とが変位抑制部１０６ｂにより接着され、かつ、チャンネルチューブ１７と被覆１０４とが変位抑制部１０６ａにより接着されているので、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を、クラッド１０３及び被覆１０４を介して間接的に抑制することができる。被覆１０４やクラッド１０３に開口を形成すると光ファイバ１０１の強度が低下するが、このような構成にあっては開口を形成しないので、光ファイバ１０１の強度を低下させることなく変位抑制部１０６ａ、１０６ｂを形成することができる。

なお、注射器等で接着剤を注入するとしたが、図１５に示すように、チャンネルチューブ１７と被覆１０４とを接着する箇所とは異なる箇所の被覆１０４に開口を設け、その開口から粘度の低い接着剤を注入してクラッド１０３と被覆１０４との間に浸透させることによりクラッド１０３と被覆１０４とを接着してもよい。

あるいは、図１６（ａ）に示すように、被覆１０４とクラッド１０３との間の変位抑制部１０８を形成するために、例えば、レーザや加熱による外部エネルギを与えて被覆１０４を開口させ、さらにクラッド１０３の一部を削り、被覆１０４とクラッド１０３とを融着する。かくして、融着による変位抑制部１０８が形成されて被覆１０４とクラッド１０３とが一体となる。そして、被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを変位抑制部１０６ａにより接着する。これにより、変位抑制部１０６ｂとして接着剤を用いることなく、被覆１０４とクラッド１０３との接着を行うことができる。

また、図１６（ｂ）に示すように、例えばレーザの焦点を被覆１０４とクラッド１０３の接触面に合わせてレーザのエネルギ密度を高め、一方、他の箇所でのレーザのエネルギ密度を低くすることで、被覆１０４に開口を作ることなく被覆１０４とクラッド１０３を融着するようにしてもよい。

なお、図１７並びに図１８に示すように、融着による変位抑制部１０８とチャンネルチューブ１７とを直接接着してもよい。

チャンネルチューブ１７と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ａ（変位抑制部１０６）と、クラッド１０３と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ｂ（変位抑制部１０８）とは、光ファイバ１０１の長手方向に対して同じ位置になくてもよく、光ファイバ１０１の捩れによる検出部１０５の回転が許容できる範囲内であれば、互いに異なる位置や一部重なるような位置であってもよい。

ここで、光ファイバ１０１の捩れによる検出部１０５の回転が許容できる範囲内とは、図１９に示すように、変位抑制部１０６ａ、１０６ｂのそれぞれの内側の端部間の長さをＬ_２、被覆１０４の厚さをｔとしたときに以下の式３を満たすＬ_２の範囲である。
Ｌ_２≦４００×ｔ［ｍｍ］・・・式３
このように、検出部１０５に対する変位抑制部１０６の位置を光ファイバ１０１の捩れによる検出部１０５の回転が許容できる範囲内にすることで湾曲量の検出精度を向上させることができる。

また、図２０に示すように、チャンネルチューブ１７と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ａは、光ファイバ１０１にテンションがかかることにより破損しなければ、複数あってもよい。クラッド１０３と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ｂもまた、複数あってもよい。さらに、変位抑制部１０６ａ、１０６ｂの両方が複数あってもよい。

検出部１０５とは別に変位抑制部１０６を設ける構成を説明してきたが、図２１に示すように、検出部１０５と変位抑制部１０６とが一体の構成、即ち検出部１０５が変位抑制部１０６を兼ねている構成であってもよい。このような構成にあっては、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口を設け、その開口に接着力を有する光吸収体を充填する。そして、開口のコア１０２とチャンネルチューブ１７とを直接接着し、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制する。これにより、１つの開口で検出部１０５と変位抑制部１０６との機能を持たせることが可能となり、構成をより簡素化することができる。

検出部１０５と変位抑制部１０６とが一体である場合、図２２並びに図２３に示すように、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口させ、さらにその開口から径方向にコア１０２の一部を削り、検出部１０５及び変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、検出部１０５に吸収される光が多くなるため、湾曲量に対する検出感度を向上させることができる。

以上の説明では、変位抑制部１０６は光ファイバ１０１の途中に形成するとしたが、変位抑制部１０６を形成する箇所はこれに限定されるものではなく、図２４に示すように、光ファイバ１０１の先端側端部にその一部又は全部を含むように形成してもよい。ここでの光ファイバ１０１の先端側端部とは、被覆１０４の先端側端部からクラッド１０３及びコア１０２の先端側端部までの範囲とする。なお、図２４では、変位抑制部１０６によりクラッド１０３とチャンネルチューブ１７とを接着しているが、クラッド１０３を除去してコア１０２とチャンネルチューブ１７とを低屈折率の接着剤等で接着してもよい。

また、図２５に示すように、光ファイバ１０１の先端側端部にクラッド１０３と被覆１０４とを接着する変位抑制部１０６を形成し、さらに、これとは異なる位置に被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを接着する変位抑制部１０６を形成してもよい。

光ファイバ１０１の先端側端部には、コア１０２を導光した光を反射させるためのミラー１０７が配置されている。ミラー１０７は外力などを受けて剥離したり破損したり易いため、樹脂などで保護することが望ましい。従って、図２６に示すように、ミラー１０７を覆うように接着剤を塗布して変位抑制部１０６を形成することによりクラッド１０３と被覆１０４とを接着し、さらに、これとは異なる位置に被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを接着する変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、変位抑制部１０６の接着による変位抑制機能とミラー保護機能とを同時に満たすことができる。

１本の光ファイバ１０１につき１箇所の検出部１０５を設けた構成を説明してきたが、１本の光ファイバ１０１に複数の検出部１０５を設けてもよい。例えば、異なる波長特性を有する光吸収体を塗布することによって複数の検出部１０５を形成することにより、各検出部１０５の湾曲状態に基づいて異なる波長の光量が変化する。そして、各波長の光量変化を検出して、対応する検出部１０５の湾曲量を算出することができる。

１本の光ファイバ１０１に複数の検出部１０５を設けた場合、各検出部１０５に対応させて変位抑制部１０６を複数設けると、光ファイバ１０１が複数箇所で固定されることとなる。そのため、挿入部１１と共にチャンネルチューブ１７が湾曲したときに光ファイバ１０１にテンションがかかり、破損する虞がある。そこで、図２７に示すように、複数の変位抑制部１０６に挟まれる範囲の光ファイバ１０１を、チャンネルチューブ１７が湾曲しても光ファイバ１０１にテンションがかからない程度にたるませて両側の変位抑制部１０６により接着し、挿入部１１の湾曲に沿って変位するチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制する。これにより、複数の変位抑制部１０６により光ファイバ１０１の位置を固定しても、湾曲により光ファイバ１０１にテンションがかかることがなく、破損しにくくすることができる。

以上の説明では、挿入部１１の内蔵物であるチャンネルチューブ１７、照明光用光ファイバ１８、撮像素子用配線１９等に対して変位抑制部１０６によりコア等の変位を直接又は間接的に抑制するとしてきたが、図２８に示されるようなコマ１１１を使って抑制してもよい。

図２８は、ライナーチューブ１１０及びコマ１１１による変位抑制機構を概略的に示す図である。２つのコマ１１１が、検出部１０５の前後に１つずつ配置され、一方のコマ１１１のコア１０２に対する変位を変位抑制部１０６により直接又は間接的に抑制する。変位抑制部１０６は、図１２（ａ）乃至（ｃ）のいずれの構造であってもよい。他方のコマ１１１には、湾曲により光ファイバ１０１にテンションをかけないように変位抑制部１０６は設けず、コマ１１１に対して光ファイバ１０１が摺動可能なようにしておく。コマ１１１は、螺旋形状をした金属製のチューブであるライナーチューブ１１０にネジ１１２でネジ止めされる。

このような変位抑制機構を採用することにより、湾曲形状検出センサ１００をユニット化することができ、取り扱いが容易になる。光ファイバ１０１を組み込んだライナーチューブ１１０は、例えば、湾曲部１４内の構造物に取り付けられる。あるいは、チャンネルチューブ１７の内部に挿入して組み込める構造にしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能であることが当業者に明らかである。

１…内視鏡装置、１０…内視鏡、１１…挿入部、１２…操作部本体、１３…コード部、１４…湾曲部、１５…可撓管部、１６…操作ノブ、１７…チャンネルチューブ、１８…照明光用光ファイバ、１９…撮像素子用配線、２０…制御部本体、２１…発光部、２２…受光部、２３…演算部、３０…表示部、１００…湾曲形状検出センサ、１０１…光ファイバ、１０２…コア、１０３…クラッド、１０４…被覆、１０５…検出部、１０６，１０６ａ，１０６ｂ…変位抑制部、１０７…ミラー、１０８…変位抑制部、１１０…ライナーチューブ、１１１…コマ、１１２…ネジ。

Claims

被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、
前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出センサと、を具備し、
前記湾曲形状検出センサは、少なくとも、コアと、前記コアを覆っているクラッドと、前記クラッドを覆っている被覆と、前記コアに機械的に取り付けられ前記湾曲形状を検出する検出部とを備えた光ファイバを有し、
前記光ファイバは、少なくとも、前記挿入部に配置され、
前記光ファイバは、前記挿入部に対する前記検出部の相対的な変位を直接又は間接的に抑制する変位抑制部を有する挿入装置。
前記変位抑制部は、前記被覆及び前記クラッドの一部を除去した開口に形成されており、
前記変位抑制部は、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に対する前記コアの変位を直接抑制する請求項１に記載の挿入装置。
前記検出部は、前記光ファイバの前記コアを導光する光の一部を吸収する光吸収体を有し、
前記光吸収体は、接着力を有し、
前記検出部が前記変位抑制部を兼ねている請求項２に記載の挿入装置。
前記変位抑制部は、前記被覆の一部を除去した開口に形成されており、
前記変位抑制部は、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に対する前記クラッドの変位を抑制することにより、前記挿入部に対する前記検出部の変位を前記クラッドを介して間接的に抑制する請求項１に記載の挿入装置。
前記変位抑制部は、前記被覆と前記クラッドとの間と、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物と前記被覆との間に形成されており、
前記変位抑制部は、前記被覆に対する前記クラッドの変位と、前記内蔵物に対する前記被覆の変位を抑制することにより、前記挿入部に対する前記検出部の変位を前記クラッド及び前記被覆を介して間接的に抑制する請求項１に記載の挿入装置。
前記変位抑制部は、前記内蔵物への接着により変位を抑制する請求項２、４又は５に記載の挿入装置。
前記変位抑制部は、前記光ファイバの長手方向において前記検出部と同じ位置又は近傍にある請求項２、４又は５に記載の挿入装置。
前記コアに接触する前記変位抑制部の材料は、前記コアよりも屈折率が低い請求項２又は４に記載の挿入装置。
複数の前記変位抑制部を有し、
複数の前記変位抑制部に挟まれる範囲の前記光ファイバをたるませて、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に、前記コアの変位を抑制する請求項２、４又は５に記載の挿入装置。