JP6230049B2 - 内視鏡フード、内視鏡および内視鏡用圧力センサ - Google Patents
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Description
第1発明の内視鏡フードは、内視鏡に取り付けられる内視鏡フードであって、軸方向の両端が開口した筒状の本体部と、該本体部に取り付けられた圧力センサと、を備えており、前記圧力センサは、その表面に光を反射する光反射層を備えていることを特徴とする。
第2発明の内視鏡フードは、内視鏡に取り付けられる内視鏡フードであって、軸方向の両端が開口した筒状の本体部と、該本体部に取り付けられた圧力センサと、を備えており、前記本体部内面に、該内面から凹んだ、前記圧力センサが収容される収容凹みが設けられており、該収容凹みは、その深さが圧力センサの厚さと同等以上であることを特徴とする。
第3発明の内視鏡フードは、第1または第2発明において、前記圧力センサは、圧力を検出するセンサ部がMEMSセンサによって形成されていることを特徴とする。
第4発明の内視鏡フードは、第1、第2または第3発明において、前記本体部に、前記圧力センサの信号を外部に無線送信する信号発信部を備えていることを特徴とする。
(内視鏡用圧力センサ)
第5発明の内視鏡用圧力センサは、内視鏡および/または内視鏡フードに取り付けられる気圧を検出するセンサであって、該センサにおける圧力検出部がMEMSセンサであり、前記センサにおける圧力検出部の表面が光反射層を備えていることを特徴とする。
第6発明の内視鏡フードは、第5発明において、前記本体部に、前記圧力センサの信号を外部に無線送信する信号発信部を備えていることを特徴とする。
(内視鏡)
第7発明の内視鏡は、シャフトの先端面および/または側面に消化管腔等内の気圧を検出する圧力センサが設けられており、前記圧力センサが、第5または第6発明の内視鏡用圧力センサであることを特徴とする。
第2発明によれば、内視鏡のシャフトの先端に本体部を取り付ければ、消化管腔等内や腹腔内(以下、消化管腔等内等という)に内視鏡のシャフトとともに本体部を挿入できるので、消化管腔等内等に圧力センサを配置することができる。すると、圧力センサによって消化管腔等内等の圧力を直接測定することができる。したがって、圧力センサが測定した消化管腔等内等の圧力に基づいて、消化管腔等内に供給する二酸化炭素ガスの量や消化管腔等内から吸引するガスの量を自動または手動で調整すれば、過送気の状態となることを防ぐことができる。また、収容凹み内に圧力センサを配置すれば、圧力センサが本体部内面から突出する量を少なくできるので、圧力センサを設けても内視鏡の視野を広く維持できるし、鉗子などと圧力センサが干渉することを防ぐことができる。しかも、本体部内面にセンサ部を設けているので、消化管腔等の内面に圧力センサが接触しても、圧力を誤検出することを防止できる。また、本体部をつけた内視鏡のシャフトを消化管腔等内等に挿入する際に、圧力センサが障害となることを防止することができる。
第3発明によれば、圧力センサのセンサ部がMEMSセンサによって形成されているから、圧力センサを小型化薄型化することができる。すると、圧力センサを本体部内面に設けても、圧力センサによって内視鏡の視野が狭くなることを防ぐことができる。また、本体部が消化管腔等の内面と接触して曲げや押圧する力が加わっても、センサ部の圧力測定に与える影響を小さくできるので、消化管腔等内の圧力をより精度よく測定することができる。
第4発明によれば、信号発信部から圧力センサの信号が外部に無線送信されるので、従来から使用されているフードを使用する場合と同じ作業をするだけで、本体部を内視鏡のシャフトに着脱することができる。しかも、内視鏡のシャフトの側面に導線等を配置する必要がないので、従来のフードを取り付けた場合と同等の操作性を維持することができる。
(内視鏡用圧力センサ)
第5発明によれば、圧力検出部がMEMSセンサによって形成されているので、圧力センサを非常に小型化することができる。すると、圧力センサを内視鏡フードに取り付けても、内視鏡による観察や施術の邪魔にならない。また、内視鏡のシャフトは、先端面の狭い領域に鉗子口やカメラ、光源などが配置されており余剰スペースが小さいが、圧力センサが非常に小さいので、この内視鏡のシャフトの先端面にも圧力センサを取り付けることが可能となる。また、内視鏡のシャフトは屈曲させることできるようになっているが、圧力センサが非常に小さいので、圧力センサを内視鏡のシャフトの側面に取り付けても、圧力センサがシャフトを操作する際の抵抗とならない。また、光反射層によって内視鏡の光源から放射される光を反射するので、内視鏡の光源が当たる位置に圧力センサを設けても、内視鏡の光源から放射される光に起因して圧力センサの温度が上昇したり半導体の光電効果で誤差電流が生じたりすることを防止することができる。したがって、フード等に取り付けても、内視鏡の光源から放射される光に起因する測定誤差が生じることを抑制することができる。
第6発明によれば、信号発信部から圧力センサの信号が外部に無線送信されるので、内視鏡のシャフトの側面に導線等を配置する必要がない。したがって、圧力センサをフードや内視鏡のシャフトに取り付けても、内視鏡の操作性を維持することができる。
(内視鏡)
第7発明によれば、シャフトの先端面および/または側面に圧力センサを設けているので、シャフトを消化管腔等内等に挿入すれば、消化管腔等内等に圧力センサを配置することができる。すると、圧力センサによって消化管腔等内等の圧力を直接測定することができる。したがって、圧力センサによって測定された消化管腔等内等の圧力に基づいて、消化管腔等内に供給する二酸化炭素ガスの量や消化管腔等内から吸引するガスの量を調整すれば、過送気の状態となることを防ぐことができる。また、圧力検出部がMEMSセンサによって形成されているので、内視鏡による観察や施術の邪魔にならないし、シャフトの操作性も低下しない。また、圧力センサの表面に光反射層を設ければ、内視鏡の光源から放射される光に起因する測定誤差を抑制することができる。さらに、信号発信部を設ければ、圧力センサの信号が外部に無線送信されるので、シャフトの側面に導線等を配置する必要がないから、内視鏡の操作性を維持することができる。
本発明の内視鏡フードは、軟性内視鏡を使用した手術(例えば、経管腔的内視鏡手術(以下、NOTESという))や軟性内視鏡による検査において使用される器具であって、軟性内視鏡の先端が配置されている空間の圧力を測定できるようにしたことに特徴を有している。
まず、本発明の内視鏡フードを説明する前に、本発明の内視鏡フードが取り付けられる軟性内視鏡の形状について簡単に説明する。
軟性内視鏡は、生体の消化管に挿入されるシャフトSと、このシャフトSを操作する図示しない操作部と、シャフトSの先端に光を供給する光源本体に接続する部位等を備えている。この軟性内視鏡のシャフトSの径は、5〜15mm程度であり、一般的な軟性内視鏡では10mm程度である。
吸引・送気ポートは、シャフトSの基端において送排機器に連通されている。送排機器とは、切替弁などを介して、吸引・送気ポートを、二酸化炭素ガスを供給する送気機構と真空ポンプ等の気体を吸引する装置を備えた排気機構との間で切り替えて、いずれか一方に連通し得るようになっている機器である。
そして、内視鏡医が軟性内視鏡の操作部の吸引・送気ボタンを操作すると、吸引・送気ポートに送気機構と排気機構とを切り替えて接続できるようになっている。
逆に、消化管腔等を適切に収縮させれば、軟性内視鏡と消化管腔等の内面との距離を調整できるし、ナイフなどによる消化管腔等の切除等を実施しやすくすることもできる。
図1に示すように、本実施形態の内視鏡フード1は、シャフトSの先端に取り付けて使用するものであり、本体部2と、圧力センサ5と、この圧力センサ5と外部の測定機器とを電気的に接続する導線10と、を備えている。
具体的には、図1および図2に示すように、本体部2は、中空であってその両端が開口した略円筒状の部材である。この本体部2は、その一端(図1および図2では右端、以下基端という)からシャフトSの先端を挿入することによって、シャフトSの先端に固定できるような構造を有している。そして、本体部2の基端をシャフトSの先端に固定した状態において、シャフトSの先端のカメラによって本体部2の先端開口から外部を撮影することができるように、本体部2は形成されている。
なお、本体部2の素材も、市販されている内視鏡用フードと同等の素材を使用することができる。例えば、ポリ塩化ビニルや、シリコーンゴムなどのゴム材を、本体部2の素材として使用することができる。
また、導線10が太い場合、導線10を取り付けた状態のシャフトSの外径が太くなってしまい、消化管腔等に挿入しにくくなるなど、取り扱い性が悪化する。したがって、導線10の外径は、0.02〜0.2mm程度が好ましく、0.02〜0.05mmがより好ましい。
また、上記例では、導線によって圧力センサ2の信号を外部に伝達する場合を説明したが、信号発信部6を設けて、圧力センサ2の信号を無線で送信できるようにしてもよい。この場合には、シャフトSの側面に導線を配線する必要がないので、通常使用されているフードを使用する場合と同じ作業で、本実施形態の内視鏡フード1をシャフトSの先端に着脱することができる。つまり、本実施形態の内視鏡フード1の着脱作業を迅速かつ簡単に行えるようになる。しかも、シャフトSの側面に導線がないので、本実施形態の内視鏡フード1を取り付けても、従来のフードを取り付けた場合と同等の操作性を維持することができる。
圧力センサ5において、圧力を検出するセンサ部20の構造や機構はとくに限定されないが、センサ部20がMEMSセンサによって形成されていることが好ましい。
MEMSセンサとは、このMEMS技術(微小電気機械素子を創製する技術)によって形成されたセンサのことであるが、同等の大きさと,必要な圧力感度等を実現するものであれば,その製法や材料については既存の技術に限定されない。
本明細書において、「圧力センサ5のセンサ部がMEMSセンサによって形成されている」とは、圧力センサ5のセンサ部20がMEMS技術によって圧力を測定できる構造に形成されたものであることを意味している。
一方、測定部21の裏面には、例えばガラス製の板であるベース板23が設けられており、このベース板23によって測定部21の裏面側の開口は塞がれている。つまり、ベース板23によって、基準孔21bは気密に密閉された空間となっているのである。なお、ベース板23によって密閉された状態における基準孔21bの内部の圧力についてとくに制限はないが、通常は大気圧の状態となる。
MEMS技術によって圧力センサ5のセンサ部20を製造する場合、種々の方法を採用することができるが、例えば、以下のようにして製造することができる。
ついで、圧力に応答するダイアフラムとなる部分を形成するために,半導体シリコンの一部を選択的に薄化する。
その後、基準となる圧力を設定するための気密室を設け、基準圧力(例えば大気圧等)で封止すれば、圧力センサ5のセンサ部20を形成することができる。
ところで、内視鏡では、胃内を撮像するための明るさを確保するために、シャフトSの端面に光源からの光を照射するライトを備えている。このライトからの光が、圧力センサ5に照射されると、その光のエネルギーによって圧力センサ5の各部(とくに、センサ部20の膜状部22やその周辺の固定部分)の温度が上昇する可能性がある。圧力センサ5の各部の温度が上昇すると、同じ差圧差でも発信される信号が変化して、測定誤差が生じる可能性がある。
センサ部20をMEMSセンサによって形成した場合、圧力センサ5の全体の大きさを縦0.5〜1.5mm程度、横0.8〜2.0mm程度に形成することも可能である。かかるサイズであれば、本体部2の直径や本体部2の軸方向の長さに比べて、圧力センサ5が十分に小さくなる。すると、本体部2の外面等を消化管腔等の内面と接触させたときに、市販のフードと同程度の柔軟性で変形させることも可能となる。
さらに、MEMSセンサの場合、圧力を検出する部分に直接力が加わらなければ、圧力を検出しない。例えば、MEMSセンサの圧力を検出する部分が本体部2の中空な空間2h側に向いた状態となるように、圧力センサ5を配置する。この場合、本体部2の外面等が消化管腔等の内面と接触して、本体部2に曲げや押圧する力が加わっても、その曲げや押圧する力は検出する圧力にほとんど影響しない。内視鏡のフードは、通常、消化管腔等の内面に沿って移動させたり消化管腔等の内面に押し当てたりされるのであるが、かかる状態となっても、センサ部20にMEMSセンサを採用した圧力センサ5を使用し、かつ圧力センサ5を本体2の内面に取り付けた場合には、本体部2の空間の圧力、つまり、消化管腔等の内部の圧力を精度よく測定することができる。
消化管腔等内では胃酸などが存在しているので、圧力センサ5は、胃酸などによって損傷しないように形成する必要がある。例えば、耐酸性を有する素材で圧力センサ5全体を形成する。すると、圧力センサ5に胃酸などが接触しても、圧力センサ5の損傷を防ぐことができるので、圧力の測定精度の低下や測定不能になるなどの不具合が生じることを防ぐことができる。
また、圧力センサ5を胃酸等から保護するのであれば、カバー2cを設けてもよい。
例えば、図2に示すように、本体部2の内面に、収容凹み2sに収容された圧力センサ5を覆うように、柔軟な樹脂等のカバー2cを設ける。この場合、カバー2cによって圧力センサ5が胃酸などと接触することを防止できるので、胃酸などによる圧力センサ5の損傷を防止できる。
上述したように、圧力センサ5は、本実施形態の内視鏡フード1に取り付けてもよいが、内視鏡のシャフトSに直接取り付けてもよい。この場合、圧力センサ5を内視鏡のシャフトS内に配線された導線などと接続すれば、この導線を通して、圧力センサ5に電力供給したり圧力センサ5が検出した信号を外部に伝達したりすることができる。そして、圧力センサ5に導線10を設ける必要がなくなり、内視鏡のシャフトSの表面に導線等を配置する必要がなくなる。すると、圧力センサ5をシャフトSに設けても、圧力センサ5を設けていない場合と同様の操作性を維持することができる。そして、上述した信号発信部6を備えた圧力センサ5を使用すれば、既存の内視鏡のシャフトSに後から圧力センサ5を取り付けても、導線10等をシャフトSに取り付けなくてもよいので、好ましい。もちろん、既存の内視鏡のシャフトSに後から取り付ける圧力センサとして、導線10を有する圧力センサ5を使用してもよい。この場合でも、上述したような柔軟性のある細い導線10を使用し、この導線10をシャフトSに沿って配置すれば、圧力センサ5を設けていない場合と同様の操作性を維持することができる。
上述したように、圧力センサ5を備えた本実施形態の内視鏡フード1や内視鏡を使用すると、以下のような消化管腔等内等の内面の組織(例えば腫瘍など)のサイズを正確に測定することが可能となる。
なお、以下では、本実施形態の内視鏡フード1をシャフトSの先端に取り付けて、胃内面の組織のサイズを測定する場合を代表として説明する。
そして、胃内圧力測定値が測定基準圧力となるようにすれば、胃壁の状態はほぼ毎回同じ状態となるので、ほぼ毎回同じ状態で組織を測定することができる。つまり、組織の測定の再現性を高くすることができる。すると、組織のサイズの時系列変化を観察する場合に、組織のサイズの変化等を適切に把握することができるので、組織の診断を正確に行うことができる。
ここで、胃内面の組織のサイズを測定する際に、胃内面に複数箇所マーキングを行い、マーキングした箇所間の距離を測定することが望ましい。かかるマーキングを行っておけば、組織を切除して胃壁から除去した場合に、胃内のサイズを測定した状態と同じ状態を体外で再現することができる。つまり、切除した組織において、マーキングした箇所間の距離を、胃内で測定したマーキングした箇所間の距離と一致するようにすれば、胃内で組織のサイズを測定した状態と同じ張力を組織に加えることができる。すると、切除した組織でも(言い換えれば、体外でも)、組織のサイズを測定したときにおける胃内の状態と同じ状態に再現することができるのである。
なお、本発明の組織サイズ測定方法は、消化管腔等内の圧力を測定しながら消化管腔等の内部に気体を供給して消化管を膨らませることができる場合であれば、採用することができる。
素材 :半導体シリコン
サイズ :幅2mm、長さ1.3mm、厚さ約1mm
孔径 :直径0.7mm
ダイアフラム :シリコン(厚さ5μm)
光反射層 :クロムメッキ(厚さ0.1μm)
図8(B)に示すように、送気吸引を実施することによって、圧力センサによる測定値が変動することが確認された。しかも、測定値が変動が、圧力計と一致していることが確認された。
しかも、圧力計の0値(大気圧)と、圧力センサの出力値が0mVの場合(差圧差なし)の場合を合わせると、圧力計の測定値と圧力センサの測定値がほぼ一致している。
本発明の組織サイズ測定方法は、胃などの消化管内面の組織のサイズを測定する方法に適している。
2 本体部
2s 収容凹み
2g 導線収容溝
5 圧力センサ
6 信号発信部6
10 導線
20 センサ部
21 測定部
22 膜状部
23 ベース板
S シャフト
Claims (7)
- 内視鏡に取り付けられる内視鏡フードであって、
軸方向の両端が開口した筒状の本体部と、
該本体部に取り付けられた圧力センサと、を備えており、
前記圧力センサは、
その表面に光を反射する光反射層を備えている
ことを特徴とする内視鏡フード。 - 内視鏡に取り付けられる内視鏡フードであって、
軸方向の両端が開口した筒状の本体部と、
該本体部に取り付けられた圧力センサと、を備えており、
前記本体部内面に、
該内面から凹んだ、前記圧力センサが収容される収容凹みが設けられており、
該収容凹みは、
その深さが圧力センサの厚さと同等以上である
ことを特徴とする内視鏡フード。 - 前記圧力センサは、
圧力を検出するセンサ部がMEMSセンサによって形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の内視鏡フード。 - 前記本体部に、
前記圧力センサの信号を外部に無線送信する信号発信部を備えている
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の内視鏡フード。 - 内視鏡および/または内視鏡フードに取り付けられる気圧を検出するセンサであって、
該センサにおける圧力検出部がMEMSセンサによって形成されており、
前記センサにおける圧力検出部の表面が光反射層を備えている
ことを特徴とする内視鏡用圧力センサ。 - 前記本体部に、
前記圧力センサの信号を外部に無線送信する信号発信部を備えている
ことを特徴とする請求項5記載の内視鏡用圧力センサ。 - シャフトの先端面および/または側面に消化管腔等内の気圧を検出する圧力センサが設けられており、
前記圧力センサが、
請求項5または6記載の内視鏡用圧力センサである
ことを特徴とする内視鏡。
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