JP6379047B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、体腔内に挿入される挿入部可撓管と湾曲部を備える内視鏡に関する。

体腔内に挿入された挿入部分（挿入部可撓管や湾曲部）の形状を検出するためのコイルが備えられた内視鏡が知られている。例えば特許文献１〜３に、この種の内視鏡の具体的構成が記載されている。

特許文献１に記載の内視鏡では、コイルは、芯材となるコアに巻回された銅線によって形成されており、信号線を介して内視鏡の挿入部分の形状を検出するための電気回路と接続されている。コイルは、機械的強度を向上させるため、全体が絶縁材で被覆されている。コイルと信号線は、絶縁材に埋設される位置で半田付けされることによって接続されている。

特許文献２に記載の内視鏡では、コイルは、芯材となるコアに巻回されたリード線によって形成されており、芯材と端面同士で接着された基板のランドに半田付けされている。ランドには、内視鏡の挿入部分の形状を検出するための電気回路と接続された信号線も半田付けされている。コイルを内視鏡内に取り付ける際、接着剤がランド周辺に充填されて硬質化する。内視鏡の挿入部分は、硬質化された接着剤によってランド周辺部分では屈曲しないため、ランドとの半田付け部付近では信号線に負荷が掛からない。そのため、信号線は、ランドとの半田付け部付近で断線し難くなる。

特許文献３に記載の内視鏡では、コイルは、信号線を介して内視鏡の挿入部分の形状を検出するための電気回路と接続されている。コイルと信号線との隙間には、シリコンと溶剤との混合剤が充填されている。コイルは、挿入部可撓管内だけでなく湾曲部内にも配置されている。これにより、湾曲部の湾曲形状を検出することが可能となる。

特許第３２６０９３０号公報 特許第３５８６１８０号公報 特開２００１−３８７公報

湾曲部は、挿入部可撓管と比べて大きい曲率（小さい曲率半径）で湾曲する。そのため、湾曲部内に配置されたコイルには、湾曲部の湾曲時に他の部品と干渉して機械的負荷が掛かりやすい。例えば特許文献３に記載の構成では、湾曲部の湾曲時に、コイルとの半田付け部付近で信号線に引張荷重が集中しやすいため、信号線が断線する虞がある。

また、特許文献１、２に記載の構成のコイルを湾曲部内に配置する場合を考える。特許文献１に記載の構成を採用した場合、信号線がコイルとの半田付け部付近で絶縁材に埋設される。そのため、コイルとの半田付け部付近では信号線に引張荷重が集中しない。しかし、絶縁材から露出する信号線の根元部分（絶縁材に埋設されている部分と埋設されていない部分との境界）に引張荷重が集中しやすいため、この根元部分において信号線が断線する虞がある。

一方、特許文献２に記載の構成を採用した場合、湾曲部は、ランド周辺部分では硬質化した接着剤の作用により屈曲しない。そのため、湾曲部が湾曲した際にもランドとの半田付け部付近で信号線が断線する虞がない。しかし、硬質な部分が湾曲部の軸線方向に長いため、湾曲部が湾曲し難くなるという弊害がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湾曲部にセンサが搭載された内視鏡において、湾曲部が湾曲し難いという問題を避けつつ信号線の断線を防ぐのに好適なものを提供することである。

本発明の一実施形態に係る内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部可撓管と、挿入部可撓管の先端と連結された湾曲部と、湾曲部内に配置される少なくとも１つのセンサと、センサを所定の電気回路と接続する信号線とを備える。センサの端子は、挿入部可撓管内まで延びており、該挿入部可撓管内で信号線と接続されている。

挿入部可撓管が湾曲したり捻じれたりしても、その湾曲や捻じれの程度は湾曲部と比べて緩い。そのため、挿入部可撓管内では湾曲時や捻じれ時にも各構成要素の機械的干渉が少なく、センサの端子との接続部付近でも信号線に大きい引張荷重が掛かり難い。すなわち、本発明の一実施形態によれば、特許文献２に例示される硬質な接着部等を湾曲部内に備えないことで湾曲部の湾曲し易さを担保しつつ、センサの端子との接続部付近における信号線の断線が防がれる。

また、本発明の一実施形態において、センサは、例えば、湾曲部内で軸線方向に沿って間隔を空けて複数配置されている。この場合、各センサの端子は、信号線との接続部分が他のセンサの端子と該信号線との接続部分と機械的に干渉しないように、挿入部可撓管内で軸線方向の異なる位置まで延びて、該位置で該信号線と接続されている。

また、本発明の一実施形態において、センサは、例えば、挿入部可撓管内であって、他のセンサの端子と信号線との接続部分と機械的に干渉しない位置にも配置されている。

また、本発明の一実施形態において、センサの端子と信号線との接続部分は、例えば、湾曲部が湾曲することによりセンサが該湾曲部内に引き込まれる場合にも、挿入部可撓管内に位置するように、該湾曲部と該挿入部可撓管との境界から所定の距離以上空けて、該挿入部可撓管内に配置されている。

センサは、例えばコイルである。

センサの端子と信号線は、例えば、撚り合わせた状態又は重ね合わせた状態で半田付けされている。

本発明の一実施形態によれば、湾曲部にセンサが搭載された内視鏡において、湾曲部が湾曲し難いという問題を避けつつ信号線の断線を防ぐのに好適なものが提供される。

本発明の実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。 本発明の実施形態の位置検出用プローブの内部構成を示す図である。 本発明の実施形態の位置検出用プローブに備えられる保護チューブからコイル及びその周辺の構成を取り出して示す図である。 本発明の実施形態の電子スコープ内における各コイルの位置を示す図（上欄図）、及び上欄図の電子スコープに対応させた位置でコイルを拡大して示す図（下欄図）である。 本発明の実施形態の電子スコープ内における各コイルの位置を示す図（上欄図）、及び上欄図の電子スコープの湾曲部が湾曲したときの状態を示す図（下欄図）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。

図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の外観図である。図１に示されるように、本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子スコープ１０、内視鏡用プロセッサ２０、外部コイル装置３０、形状検出用プロセッサ４０、第一モニタＭ１及び第二モニタＭ２を備えている。図１では、図面を簡潔に示す便宜上、装置同士の接続を矢印で示している。

図１に示されるように、電子スコープ１０は、可撓性を有するシースによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端には、湾曲部１２の基端が連結されている。湾曲部１２は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作に応じて湾曲する。湾曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、手元操作部１３の湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１２を湾曲させる。湾曲部１２の先端面の方向が湾曲操作ノブの回転操作による湾曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１０による撮影領域が移動する。手元操作部１３からはユニバーサルケーブル１４が延びており、その基端にコネクタ部（不図示）が接続されている。電子スコープ１０は、そのコネクタ部が内視鏡用プロセッサ２０のフロントパネル面に設けられたコネクタ部２１と接続されることにより、内視鏡用プロセッサ２０と接続される。

内視鏡用プロセッサ２０は、電子スコープ１０より入力される撮影画像データを処理して映像信号を生成して、第一モニタＭ１に出力する。これにより、第一モニタＭ１に電子スコープ１０による撮影画像が表示される。

図１では、説明の便宜上、挿入部可撓管１１の一部を透過させることによって挿入部可撓管１１内の構造を示している。これによれば、挿入部可撓管１１内には、その軸線方向に沿って位置検出用プローブ１００が配置されている。より詳細には、位置検出用プローブ１００は、挿入部可撓管１１内だけでなく湾曲部１２内にも延びて配置されている。

図２は、位置検出用プローブ１００の内部構成を示す図である。図２に示されるように、位置検出用プローブ１００は、可撓性を有する保護チューブ１０２を備えている。保護チューブ１０２内には、コイル１０４（センサ）が互いに機械的に干渉しない程度の間隔を空けて複数配置されている。一例として、コイル１０４は、湾曲部１２内では５０ｍｍピッチで配置されており、挿入部可撓管１１内では１００ｍｍピッチで配置されている。コイル１０４同士の間隔は、スペーサ１０６によって規定されている。コイル１０４は、芯材（磁性コア）にコイル線材を巻回することによって形成されている。コイル１０４は、熱収縮チューブ１０８によって被覆されている。

図３（ａ）に、保護チューブ１０２からコイル１０４及びその周辺の構成を取り出した図を示す。図３（ａ）に示されるように、コイル１０４の各端子（巻線部分から引き出されたコイル線材の端部であって、以下、「コイル端子」と記す。）１０４ａは、信号線１１０の端部と撚り合わせた状態で半田付けされている。なお、図３をはじめとする各図においては、図面を簡潔に示す便宜上、コイル端子１０４ａと信号線１１０との半田付け部の図示を省略する。また、図３をはじめとする各図においては、説明の便宜上、半田付けされる箇所に符番１１２を記す。信号線１１０は、電子スコープ１０のコネクタ部を介して形状検出用プロセッサ４０と接続されている。

なお、コイル端子１０４ａと信号線１１０との接続態様は、図３（ａ）に例示されるものに限らない。図３（ｂ）に、コイル端子１０４ａと信号線１１０との別の接続態様を示す。図３（ｂ）の例では、各コイル端子１０４ａは、信号線１１０の端部と重ね合わせた状態で半田付けされている。

外部コイル装置３０は、内蔵アンテナから交流磁界を発生させる。内蔵アンテナから発生された交流磁界により、位置検出用プローブ１００に配置された各コイル１０４に起電力が発生して誘導電流が流れる。各コイル１０４を流れる誘導電流は、信号線１１０を介して形状検出用プロセッサ４０に入力される。

形状検出用プロセッサ４０は、電子スコープ１０の挿入部分を検出するための電気回路（図示略）を有しており、各コイル端子１０４ａと接続された信号線１１０より入力される誘導電流に基づいて各コイル１０４の位置を検出し、検出された各コイル１０４の位置を線で繋ぐことにより、電子スコープ１０の挿入部分（より正確には、位置検出用プローブ１００が配置された部分）の軸線を推定する。形状検出用プロセッサ４０は、電子スコープ１０を模したモデルを上記軸線に沿って貼り付けたものを第二モニタＭ２に出力する。これにより、第二モニタＭ２に、患者の体腔内に挿入された電子スコープ１０の推定形状画像が表示される。

図４は、電子スコープ１０内における各コイル１０４の位置を示す図である。図４の上欄には、電子スコープ１０が示されており、図４の下欄には、同図上欄の電子スコープ１０に対応させた位置でコイル１０４が拡大して示されている。図４では、湾曲部１２内に配置されたコイル１０４Ａ及び１０４Ｂ並びに挿入部可撓管１１内に配置されたコイル１０４Ｃ及び１０４Ｄの位置が示されている。

図５の上欄は、図４の上欄と同様の図を示し、図５の下欄は、同図上欄に示される電子スコープ１０の湾曲部１２が湾曲したときの状態を示す。図５の下欄に示されるように、湾曲部１２は、挿入部可撓管１１と比べて大きい曲率（小さい曲率半径）で湾曲する。そのため、湾曲部１２内に配置されている構成要素には、湾曲部１２の湾曲時に他の構成要素と干渉して機械的負荷が掛かりやすい。半田付け部付近のコイル端子１０４ａ及び信号線１１０は、機械的強度が弱いにも拘わらず引張荷重が集中しやすい。そのため、湾曲部１２の湾曲時に、半田付け部付近のコイル端子１０４ａや信号線１１０に引張荷重が繰り返し掛かると、コイル端子１０４ａや信号線１１０が断線する虞がある。

そこで、本実施形態では、コイル端子１０４ａは、湾曲部１２の全長よりも長く形成されている。そのため、図４に示されるように、湾曲部１２内に配置されたコイル１０４Ａ、１０４Ｂのコイル端子１０４ａは、挿入部可撓管１１内まで延びており、挿入部可撓管１１内で信号線１１０と半田付けされている。挿入部可撓管１１は、湾曲部１２ほど湾曲せず、緩やかに湾曲したり捻じれたりする程度である。挿入部可撓管１１が湾曲したり捻じれたりしても、挿入部可撓管１１内の各構成要素の機械的干渉が少ないため、半田付け部付近のコイル端子１０４ａや信号線１１０に大きい引張荷重が掛かり難い。また、コイル端子１０４ａと信号線１１０との半田付け部が挿入部可撓管１１内に位置することから、湾曲部１２内における硬性部分の長さが短く抑えられる。すなわち、本実施形態に係る電子スコープ１０は、湾曲部１２が湾曲し難いという問題を避けつつ、湾曲部１２が湾曲した場合にも信号線１１０が断線し難い構成となっている。

各コイル１０４は、電子スコープ１０の挿入部内（挿入部可撓管１１内及び湾曲部１２内）を軸線方向に沿って互いに機械的に干渉しない程度の間隔を空けて配置されており、且つ、全てのコイル１０４は、コイル端子１０４ａが同一の長さに設定されている。そのため、各コイル１０４に対応する半田付け部も、挿入部可撓管１１内を軸線方向に沿って互いに機械的に干渉しない程度の間隔を空けて配置されている。別の観点によれば、各コイル端子１０４ａは、信号線１１０との半田付け部が他のコイル１０４に対応する半田付け部と機械的に干渉しない程度に間隔が空く位置まで延びて、該位置で信号線１１０と半田付けされている。附言するに、挿入部可撓管１１内に配置されたコイル１０４と他のコイル１０４に対応する半田付け部も、挿入部可撓管１１内を軸線方向に沿って互いに機械的に干渉しない程度の間隔を空けて配置されている。

図５の下欄に示されるように、コイル１０４Ｃは、湾曲部１２と挿入部可撓管１１との境界近傍に配置されていることから、湾曲部１２が湾曲されたときに湾曲部１２内に引き込まれる。一方、コイル１０４Ｃのコイル端子１０４ａと信号線１１０との半田付け部は、湾曲部１２が最も湾曲された場合にも挿入部可撓管１１内に位置するように、湾曲部１２と挿入部可撓管１１との境界から所定の距離以上空けて、挿入部可撓管１１内に配置されている。湾曲部１２が最も湾曲された場合にも、該半田付け部付近のコイル端子１０４ａや信号線１１０に大きい引張荷重が掛からないため、コイル端子１０４ａや信号線１１０の断線が防がれる。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。

電子スコープ１０の挿入部分の形状を検出するため、上記の実施形態では、外部コイル装置３０より発生された交流磁界を該挿入部分内に配置された各コイル１０４で検出する構成が採用されているが、別の実施形態では、該挿入部分内に配置された各コイル１０４より発生された交流磁界を外部コイル装置３０で検出する構成が採用されてもよい。

１ 電子内視鏡システム
１０ 電子スコープ
１１ 挿入部可撓管
１２ 湾曲部
１３ 手元操作部
１４ ユニバーサルケーブル
２０ 内視鏡用プロセッサ
２１ コネクタ部
３０ 外部コイル装置
４０ 形状検出用プロセッサ
１００ 位置検出用プローブ
１０２ 保護チューブ
１０４ コイル（センサ）
１０４ａ コイル端子
１０６ スペーサ
１０８ 熱収縮チューブ
１１０ 信号線
Ｍ１ 第一モニタ
Ｍ２ 第二モニタ

Claims (6)

1. 体腔内に挿入される挿入部可撓管と、
   前記挿入部可撓管の先端と連結された湾曲部と、
   前記湾曲部内に配置される少なくとも１つのセンサと、
   前記センサを所定の電気回路と接続する信号線と、
   を備え、
   前記センサの端子は、
   前記挿入部可撓管内まで延びており、該挿入部可撓管内で前記信号線と接続されており、
   前記端子と前記信号線との接続部分は、
   前記湾曲部が湾曲することにより前記センサが該湾曲部内に引き込まれる場合にも、前記挿入部可撓管内に位置するように、該湾曲部と該挿入部可撓管との境界から所定の距離以上空けて、該挿入部可撓管内に配置されている、
   内視鏡。
2. 体腔内に挿入される挿入部可撓管と、
   前記挿入部可撓管の先端と連結された湾曲部と、
   前記湾曲部内に配置される少なくとも１つのセンサと、
   前記センサを所定の電気回路と接続する信号線と、
   を備え、
   前記センサの端子は、
   前記挿入部可撓管内まで延びており、該挿入部可撓管内で前記信号線と接続されており、
   前記センサは、コイルである、
   内視鏡。
3. 前記センサは、
   前記湾曲部内で軸線方向に沿って間隔を空けて複数配置されており、
   各前記センサの端子は、
   前記信号線との接続部分が他の前記センサの端子と該信号線との接続部分と機械的に干渉しないように、前記挿入部可撓管内で軸線方向の異なる位置まで延びて、該位置で該信号線と接続されている、
   請求項１又は請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記センサは、
   前記挿入部可撓管内であって、他の前記センサの端子と前記信号線との接続部分と機械的に干渉しない位置にも配置されている、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡。
5. 前記端子と前記信号線は、
   撚り合わせた状態で半田付けされている、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡。
6. 前記端子と前記信号線は、
   重ね合わせた状態で半田付けされている、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡。

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