JP6461343B2 - 形状検出装置 - Google Patents

形状検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6461343B2
JP6461343B2 JP2017528017A JP2017528017A JP6461343B2 JP 6461343 B2 JP6461343 B2 JP 6461343B2 JP 2017528017 A JP2017528017 A JP 2017528017A JP 2017528017 A JP2017528017 A JP 2017528017A JP 6461343 B2 JP6461343 B2 JP 6461343B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
insertion portion
curved shape
shape detection
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017528017A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017009906A1 (ja
Inventor
久保井　徹
徹 久保井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Publication of JPWO2017009906A1 publication Critical patent/JPWO2017009906A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6461343B2 publication Critical patent/JP6461343B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/0011—Manufacturing of endoscope parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/009—Flexible endoscopes with bending or curvature detection of the insertion part
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0669—Endoscope light sources at proximal end of an endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A61B2090/306—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A61B2090/309—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using white LEDs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A61B2090/3614—Image-producing devices, e.g. surgical cameras using optical fibre

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Description

本発明は、挿入部の湾曲形状を測定可能な湾曲形状検出センサを備えた形状検出装置に関する。
被検体に挿入される可撓性の挿入部を備えた挿入装置、例えば内視鏡装置において、挿入部に湾曲形状検出センサを設けて挿入部の湾曲形状を検出することが知られている。例えば、特許文献１には、曲げられた角度の大きさに応答して光の伝達量が変化する複数の被検出部を有する複数の曲がり検出用光ファイバを、被検出部が挿入部の軸方向に位置をずらして配置されるように挿入部の管壁に埋設した内視鏡装置が開示されている。この内視鏡装置では、各曲がり検出用光ファイバの光伝達量から各被検出部が位置する部分における挿入部の湾曲状態が検出される。
特開２００２−３４５７３０号公報
特許文献１に記載の内視鏡装置では、曲がり検出用光ファイバは、挿入部の管壁に埋設されている。挿入部は太さを持っているため、挿入部が被検体内に挿入されて湾曲すると、挿入部の中心軸よりも外側にある曲がり検出用光ファイバには引張応力が発生する。また、挿入部の中心軸よりも内側にある曲がり検出用光ファイバには圧縮応力が発生する。したがって、曲がり検出用光ファイバは伸縮性を有している必要がある。
しかしながら、特許文献１に望ましい光ファイバとして記載された石英ガラス製の光ファイバは、一般的には伸縮しにくい。このため、このような光ファイバが挿入部の湾曲を妨げるか、曲がり検出用光ファイバ及び管壁の信頼性が損なわれる可能性がある。
例えば、曲がり検出用光ファイバとして伸縮性が良好なプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いた場合、上述の課題は発生しにくくなる。しかしながら、管壁の成形時に管壁に高温の熱が加わるため、一般的に耐熱性の低いＰＯＦの使用は曲がり検出用光ファイバの信頼性を損なう可能性がある。したがって、従来は、曲がり検出用光ファイバの検出結果が正確であるという保証はなかった。
そこで、本発明は、挿入部の湾曲形状及び湾曲方向を正確に検出することができる形状検出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、先端と基端とを有し、被検体に挿入される長尺中空部材を含む、可撓性の挿入部と、前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、前記挿入部の前記長尺中空部材内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記長尺中空部材とは別体であって前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、を具備し、前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されている、形状検出装置である。
本発明によれば、光ファイバの信頼性を損なうことがないので、挿入部の湾曲形状及び湾曲方向を正確に検出することができる形状検出装置を提供することができる。
図１は、湾曲形状検出センサの原理を説明するための概略図である。 図２は、検出光用光ファイバの径方向の断面図である。 図３は、湾曲形状検出センサが組み込まれた内視鏡装置を概略的に示す図である。 図４は、第１の実施形態における挿入部の径方向の断面図である。 図５は、図４のＢ−Ｏ−Ｂ線における挿入部の長手方向の断面図である。 図６は、第１の実施形態における挿入部の径方向の断面図である。 図７は、第２の実施形態における図５に対応する挿入部の長手方向の断面図である。 図８は、第３の実施形態における外装筒状部材の径方向の断面図である。 図９は、第４の実施形態における外装筒状部材の一例の径方向の断面図である。 図１０は、第４の実施形態におけるキャップ部材の一例を示す正面図並びに側面図である。 図１１は、第４の実施形態における外装筒状部材の他の例の径方向の断面図である。 図１２は、第５の実施形態における挿入部の一例の径方向の断面図である。 図１３は、第５の実施形態における挿入部の他の例のチャンネルチューブ及び外装筒状部材の径方向の断面図である。 図１４は、第６の実施形態における挿入部の径方向の断面図である。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態による形状検出挿入装置である内視鏡装置１には、湾曲形状検出センサ１０１が組み込まれている。まず、湾曲形状検出センサ１０１の構成及び動作について説明する。
図１は、湾曲形状検出センサ（以下では単にセンサと称する）１０１の原理を説明するための概略図である。センサ１０１は、光源１０２と、光ファイバ１０３と、光検出部１０５とを有している。光ファイバ１０３は、光源１０２及び光検出部１０５に接続されている。光源１０２は、例えばＬＥＤ光源又はレーザ光源であり、所望の波長特性を有する検出光を出射する。光ファイバ１０３は、光源１０２から出射された検出光を伝搬する湾曲形状測定用の光ファイバである。光検出部１０５は、光ファイバ１０３を通して伝搬された検出光を検出する。
光ファイバ１０３は、可撓性を有し、結合部（光カプラ）１０６で３方に分岐された、検出光用光ファイバ１０３ａと、光供給用光ファイバ１０３ｂと、受光用光ファイバ１０３ｃとにより構成されている。つまり、光ファイバ１０３は、結合部１０６によって光供給用光ファイバ１０３ｂ及び受光用光ファイバ１０３ｃを検出光用光ファイバ１０３ａに接続することにより形成されている。光供給用光ファイバ１０３ｂの基端は、光源１０２に接続されている。また、検出光用光ファイバ１０３ａの先端には、伝搬された光を反射する反射部１０７が設けられている。反射部１０７は、例えば鏡である。受光用光ファイバ１０３ｃの基端は、光検出部１０５に接続されている。
光供給用光ファイバ１０３ｂは、光源１０２から出射された光を伝搬して結合部１０６に導光する。そして、結合部１０６は、光供給用光ファイバ１０３ｂから入射した光の大部分を検出光用光ファイバ１０３ａに導光して、反射部１０７で反射された光の少なくとも一部を受光用光ファイバ１０３ｃに導光する。さらに、受光用光ファイバ１０３ｃからの光を光検出部１０５が受光する。光検出部１０５は、受光した検出光を光電変換し、検出光量を示す電気信号を出力する。
図２は、検出光用光ファイバ１０３ａの径方向の断面図である。検出光用光ファイバ１０３ａは、コア１０８と、コア１０８の外周面を覆っているクラッド１０９と、クラッド１０９の外周面を覆っている被覆１１０とを有している。また、検出光用光ファイバ１０３ａの側面には、少なくとも１つの被検出部１０４が設けられている。被検出部１０４は、検出光用光ファイバ１０３ａの外周の一部にのみ設けられており、これを通過する検出光の特性を検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲形状の変化に応じて変化させる。
被検出部１０４は、被覆１１０及びクラッド１０９の一部を除去してコア１０８が露出された光開口部１１２と、光開口部１１２に形成された光特性変換部材１１３とを有している。なお、光開口部１１２として必ずしもコア１０８を露出させる必要はなく、検出光用光ファイバ１０３ａを通る光が光開口部１１２に到達しさえすればコア１０８を露出させなくてもよい。光特性変換部材１１３は、検出光用光ファイバ１０３ａを導光された光の特性（光量、波長など）を変換させる部材であり、例えば、導光損失部材（光吸収体）又は波長変換部材（蛍光体）などである。以下の説明では、光特性変換部材は導光損失部材であるとする。
センサ１０１において、光源１０２から供給された光は上述のようにして検出光用光ファイバ１０３ａを伝搬するが、被検出部１０４の光特性変換部材１１３に光が入射するとその光の一部が光特性変換部材１１３に吸収されることにより導光する光の損失が生じる。この導光損失量は、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲量によって変化する。
例えば、検出光用光ファイバ１０３ａが直線状態であっても、光開口部１１２の幅、長さなどに従い、ある程度の光量が光特性変換部材１１３で損失される。この直線状態での光の損失量を基準として、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲状態において光特性変換部材１１３が曲率半径の比較的大きい外側に配置されていれば、基準とした導光損失量よりも多い導光損失量が生じる。また、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲状態において光特性変換部材１１３が曲率半径の比較的小さい内側に配置されていれば、基準とした導光損失量よりも少ない導光損失量が生じる。
この導光損失量の変化は、光検出部１０５で受光される検出光量、すなわち光検出部１０５の出力信号に反映される。したがって、光検出部１０５の出力信号によって、センサ１０１の被検出部１０４の位置、すなわち光特性変換部材１１３が設けられた位置における湾曲形状が求められる。
なお、図１並びに図２には１つの被検出部１０４のみが示されるが、１本の検出光用光ファイバ１０３ａに軸方向に間隔を空けて配置された複数の被検出部１０４が設けられてもよい。これにより、軸方向において複数の位置で湾曲形状が求められる。あるいは、１本の検出光用光ファイバ１０３ａの軸方向において略同一の位置であって径方向において異なる位置（例えば互いに直交する位置）に２つの被検出部１０４が設けられてもよい。これにより、互いに直交する２方向における湾曲形状が求められる。１本の検出光用ファイバ１０３ａに複数の被検出部１０４が設けられる場合、各光特性変換部材１１３が互いに異なる波長を損失させるなど、各被検出部１０４における検出結果が識別可能なようになっている。
センサ１０１の検出光用光ファイバ１０３ａは、被測定物である長尺な可撓湾曲体に、本実施形態では後述するスコープ部１０の挿入部１１に沿わせて一体的に装着される。装着する際には、挿入部１１の所望の検出位置をセンサ１０１の被検出部１０４と位置合わせすることにより、センサ１０１が挿入部１１の適正な位置に装着される。そして、検出光用光ファイバ１０３ａが挿入部１１のフレキシブルな動作に追従して湾曲し、センサ１０１が上述のようにして挿入部１１の湾曲形状を検出する。すなわち、センサ１０１は、光ファイバ１０３の湾曲時に検出光用光ファイバ１０３ａの曲率の変化に応じて光開口部１１２を経て検出される光の特性が変化することを利用して挿入部１１の湾曲形状を検出する。
次に、内視鏡装置１の構成について説明する。
図３は、内視鏡装置１を概略的に示す図である。内視鏡装置１は、センサ１０１の少なくとも検出光用光ファイバ１０３ａが内部に組み込まれたスコープ部１０と、本体部２０とを有している。本体部２０は、制御装置２１と、形状検出装置２２と、ビデオプロセッサ２３と、表示装置２４とを有している。制御装置２１は、スコープ部１０、形状検出装置２２及びビデオプロセッサ２３を始めとしてこれに接続される周辺装置の所定の機能を制御する。図３にはセンサ１０１は示されていないが、内視鏡装置１は、図１に示されるセンサ１０１を含んでいる。すなわち、本実施形態における内視鏡装置１は、湾曲形状検出センサ１０１を備えた形状検出挿入装置である。
スコープ部１０は、被検体に挿入される可撓性の挿入部１１と、挿入部１１の基端側に設けられた操作部１２とを有している。操作部１２からは、コード部１３が延びている。スコープ部１０は、コード部１３を介して本体部２０に着脱可能に接続され、本体部２０と通信する。操作部１２には、挿入部１１を少なくとも特定の２方向（例えば上下方向）に所望の曲率で湾曲させるための操作を入力する操作ダイヤル１４が設けられている。コード部１３は、後述するカメラケーブル３４、ライトガイドファイバ３５等を収容している。
内視鏡装置１は、センサ１０１を有しており、挿入部１１の内部にセンサ１０１の検出光用光ファイバ１０３ａが配置されている。センサ１０１は、上述したように、検出光用光ファイバ１０３ａの湾曲時にその湾曲形状の変化に応じて被検出部１０４を経た検出光の特性（本実施形態では光量）が変化することに基づいて挿入部１１の湾曲形状を検出する。
形状検出装置２２は、センサ１０１の光検出部１０５に接続されている。形状検出装置２２は、光検出部１０５からの出力信号を受信し、この出力信号に基づいて挿入部１１の湾曲形状を算出する。算出された湾曲形状は、形状検出装置２２から表示装置２４に送信されて、表示装置２４に表示される。
ビデオプロセッサ２３は、スコープ部先端の不図示の撮像素子から後述するカメラケーブル３４、制御装置２１を介して取得される電気信号を画像処理する。表示装置２４は、ビデオプロセッサ２３により処理された被検体内の画像を表示する。
図４は、第１の実施形態における挿入部１１の径方向の断面図である。図５は、図４のＢ−Ｏ−Ｂ線における挿入部１１の長手方向の断面図である。なお、図４と図５とは互いにスケール合わせされていないことに注意する。挿入部１１は、湾曲自在な長尺コイル３１の外周面に可撓性を有する被覆チューブ３２を被せた長尺中空部材３３の中に、カメラケーブル３４と、ライトガイドファイバ３５と、チャンネルチューブ３６と、ガイドワイヤ３７と、外装筒状部材３８に挿入されたセンサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａとが内蔵されることにより構成されている。
カメラケーブル３４は、スコープ部先端の不図示の撮像素子と制御装置２１とに接続されており、電気信号を伝達する電気配線である。ライトガイドファイバ３５は、スコープ部先端の不図示の照明部と制御装置２１内の不図示の光源とに接続されており、光源から照明部に照明光を導光する導光部材である。チャンネルチューブ３６は、例えば超音波プローブ又は鉗子等の処置具を通すための円筒状のチューブである。
ガイドワイヤ３７は、挿入部１１を所望の方向及び曲率で湾曲させる操作を行うために挿入部１１内に軸方向に沿って設けられている。長尺コイル３１の内周面には例えば略半円形状の空間をもつワイヤ受け３９が取り付けられており、ガイドワイヤ３７がワイヤ受け３９と長尺コイル３１との間の前記空間に挿通されている。ガイドワイヤ３７の先端は、挿入部１１の先端に固定されており、また、ガイドワイヤ３７の基端は、操作部１２の操作ダイヤル１４に連結されている。操作者が操作ダイヤル１４を操作してガイドワイヤ３７が動かされると、挿入部１１の先端が湾曲される。
本実施形態では、図４に示されるように、４本のガイドワイヤ３７が上下左右（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＬＥＦＴ／ＲＩＧＨＴ）の４方向に１本ずつ配置されるため、これに対応する４つのワイヤ受け３９が設けられている。例えば、ＵＰ方向のガイドワイヤ３７が操作ダイヤル１４の回転操作により引かれると、挿入部１１の先端が上方向に湾曲し、ＤＯＷＮ方向のガイドワイヤ３７が操作ダイヤル１４の回転操作により引かれると、挿入部１１の先端が下方向に湾曲する。このように、それぞれの方向のガイドワイヤ３７を操作ダイヤル１４の回転によって所望の量だけ引くことにより、挿入部１１の先端の湾曲方向及び曲率が制御される。
また、図５に示されるように、挿入部１１の先端には、不図示の撮像素子、照明部等を含む硬質な先端保持部材４１が配置されている。カメラケーブル３４及びライトガイドファイバ３５（図５には示されない）、チャンネルチューブ３６、ガイドワイヤ３７及び外装筒状部材３８は、先端保持部材４１によって少なくともそれらの先端を保持されている。
外装筒状部材３８は、長尺中空部材３３の径方向において略中心に配置されている。例えば、外装筒状部材３８の中心軸と長尺中空部材３３の中心軸とは略一致している。外装筒状部材３８は、センサ１０１の少なくとも一部、ここでは検出光用光ファイバ１０３ａを内包しており、検出光用光ファイバ１０３ａもまた、挿入部１１（長尺中空部材３３）の径方向において略中心に配置されている。センサ１０１（検出光用光ファイバ１０３ａ）の中心軸と挿入部１１（長尺中空部材３３）の中心軸もまた略一致している。外装筒状部材３８は可撓性を有し、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の可撓性を有するフッ素樹脂系チューブ又は金属製の密着巻コイル（例えばステンレス鋼材（ＳＵＳ）のバネ材）が適している。
センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａは、軸方向において被検出部１０４よりも基端側（スコープ部１０の操作部１２側）であって被検出部１０４の近傍で、被覆１１０の外周面と外装筒状部材３８の内周面とが弾性接着剤４２によって１箇所のみ保持固定されることにより、外装筒状部材３８に取り付けられている。なお、１本の検出光用ファイバ１０３ａに複数の被検出部１０４が設けられている場合には、センサ１０１は、複数の被検出部１０４のうち最も基端側にある被検出部１０４よりも基端側であってその被検出部１０４の近傍で弾性接着剤４２によって１箇所のみを保持固定されることにより、外装筒状部材３８に取り付けられる。このように、外装筒状部材３８は、１箇所のみの保持固定により、センサ１０１の少なくとも一部、ここでは検出光用光ファイバ１０３ａの動きを拘束している。
外装筒状部材３８には、その一部が切り取られた切り欠き開口部４５が設けられている。切り欠き開口部４５は、外装筒状部材３８とセンサ１０１とを弾性接着剤４２で接着する位置の近傍に、すなわち被検出部１０４の基端側であって被検出部１０４の近傍に形成されている。この切り欠き開口部４５から弾性接着剤４２が供給されて、センサ１０１が外装筒状部材３８に１箇所のみで保持固定される。
センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａの被覆１１０又は外装筒状部材３８の切り欠き開口部４５の少なくとも一方にはマイクロ波プラズマ処理が施される。これにより、被覆１１０又は外装筒状部材３８の材質であるＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）の表面改質を行い、センサ１０１と外装筒状部材３８との接着性を向上させて保持固定する。
なお、外装筒状部材３８がフッ素樹脂系のチューブであり、センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａの被覆１１０も同様のフッ素樹脂であれば、外装筒状部材３８とセンサ１０１とが融着によって保持固定されていてもかまわない。
また、外装筒状部材３８が密着巻コイル（コイル部材）である場合、切り欠き開口部４５は、外装筒状部材３８の一部を切り取って形成した隙間だけでなく、軸方向にコイルを伸ばして塑性変形させて形成した隙間であってもよい。
外装筒状部材３８とセンサ１０１との間には、外装筒状部材３８内をセンサ１０１が軸方向にスムーズに摺動可能であるように、適度な空間４３が形成されている。すなわち、外装筒状部材３８の内径は、センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａの被覆１１０の外径よりも大きいように設定されている。必要があれば、二硫化モリブデン又はカーボンパウダーのような固体潤滑剤４４が空間４３に充填されていてもよい。
なお、図６に示されるように、挿入部１１が複数の外装筒状部材３８を有し、これら外装筒状部材３８にそれぞれセンサ１０１が挿入されてもよい。この場合であっても、複数の外装筒状部材３８のうち１つの外装筒状部材３８は、挿入部１１（長尺中空部材３３）の径方向において略中心に配置されている。すなわち、１つのセンサ１０１の検出光用光ファイバ１０３ａが、挿入部１１（長尺中空部材３３）の径方向において略中心に配置されている。
次に、内視鏡装置１の湾曲形状検出に関する動作及び作用効果について説明する。
スコープ部１０の挿入部１１が操作ダイヤル１４の回転操作によって、又は被検体内で押圧されて湾曲すると、挿入部１１に内蔵された外装筒状部材３８も挿入部１１と相似形に湾曲する。湾曲によって、例えば隣接するチャンネルチューブ３６によって外装筒状部材３８が押されて挿入部１１の略中心から外れると、センサ１０１には湾曲による曲げ応力（圧縮力又は引張力）が発生する。しかしながら、本実施形態では、センサ１０１は、外装筒状部材３８に対して１箇所のみで保持固定されているため、外装筒状部材３８内では保持固定されている箇所以外でその動きを拘束されていない。つまり、センサ１０１は、外装筒状部材３８内でこれとの接着位置以外において軸方向に移動可能になっている。したがって、センサ１０１に圧縮力及び引張力はかからず、センサ１０１も外装筒状部材３８とともに挿入部１１と相似形に湾曲し、挿入部１１の湾曲形状及び湾曲方向を検出することが可能になる。
また、外装筒状部材３８の内周面と被覆１１０との間の空間４３に固体潤滑剤４４を充填していることにより、これらの間に発生する摺動摩擦抵抗が低減される。
また、センサ１０１は、軸方向において最も基端側にある被検出部１０４の基端側であってその被検出部１０４の近傍の１箇所で外装筒状部材３８に保持固定されている。このため、保持固定されている箇所よりも基端側の光ファイバ１０３がねじれたとしても、そのねじれは被検出部１０４には伝わらない。したがって、そのようなねじれがセンサ１０１による湾曲形状検出に影響しない。
このように、本実施形態によれば、挿入部１１の湾曲形状及び湾曲方向を正確に検出することが可能な形状検出挿入装置を提供することができる。特に、従来技術と比較して、湾曲形状検出センサ１０１に対し圧縮力もしくは引張力がかかりにくい、すなわち信頼性の高い形状検出挿入装置を提供することが可能になる。
以下、本発明の第２乃至第６の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と同様の構成部材には同様の参照符号を付してその説明は省略し、第１の実施形態と異なる部分のみを説明する。
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態における図５に対応する挿入部１１の長手方向の断面図である。本実施形態では、センサ１０１は、検出光用ファイバ１０３ａの先端のみを先端保持部材４１内で接着剤４６によって固定保持されている。接着剤４６は、外装筒状部材３８の先端開口付近で、センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａと外装筒状部材３８とを、及びセンサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａと先端保持部材４１とを接着している。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態における外装筒状部材３８の切り欠き開口部４５は設けられておらず、被検出部１０４よりも基端側でセンサ１０１と外装筒状部材３８とを接着する弾性接着剤４２も不要である。接着剤４６は、第１の実施形態のような弾性接着剤である必要はなく、より高い接着強度が期待できるエポキシ系接着剤等であることが好ましい。なお、センサ１０１（検出光用光ファイバ１０３ａ）は、外装筒状部材３８に内包されて少なくとも一部の動きが拘束されていれば、その先端で接着剤４６によって先端保持部材４１にのみ接着されて保持固定されていてもよい。
本実施形態においても、センサ１０１は、外装筒状部材３８に対してその先端のみで保持固定されているため、外装筒状部材３８内では先端以外でその動きを拘束されていない。つまり、センサ１０１は、外装筒状部材３８内で先端以外において軸方向に移動可能になっている。したがって、挿入部１１が湾曲したとしてもセンサ１０１に圧縮力及び引張力はかからず、外装筒状部材３８及びセンサ１０１が挿入部１１と相似形に湾曲し、挿入部１１の湾曲形状及び湾曲方向を検出することができる。
また、本実施形態によれば、センサ１０１を外装筒状部材３８の先端で接着固定するため、外装筒状部材３８に切り欠き開口部４５を形成する必要がない。接着剤４６は、例えば外装筒状部材３８の先端開口から供給可能である。このため、第１の実施形態と比較して接着剤の供給を容易に実施することができる。
また、センサ１０１が接着される先端保持部材４１は、撮像素子、照明部等を含む硬質な部分であり、非湾曲部材である。このため、より硬度が高く接着強度も高い（曲がりにくい）接着剤４６を使用することが可能になる。
［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態における外装筒状部材５１の径方向の断面図である。ここでは、外装筒状部材５１及びこれに挿入されたセンサ１０１のみが示されるが、この外装筒状部材５１が第１及び第２の実施形態と同様に挿入部１１の長尺中空部材３３の中に内蔵されている。
外装筒状部材５１は、挿入部１１内に配置される他の内蔵物（カメラケーブル３４、ライトガイドファイバ３５、チャンネルチューブ３６など）とは独立（分離）した、少なくとも２つの小ルーメン（内腔）５２を有するマルチルーメンチューブである。図８には、一例として、８つの小ルーメン５２を有する外装筒状部材５１が示されている。例えば、これら小ルーメン５２のうち１つの小ルーメン５２が外装筒状部材５１の中心にあり、中心の１つの小ルーメン５２のまわりに他の小ルーメン５２が円弧上に均等に配置されている。なお、小ルーメン５２の数及び配置はこれに限定されるものではなく、さまざまな数及び配置が可能である。
これら小ルーメン５２には、それぞれ、センサ１０１が挿入されている。各小ルーメン５２の径方向断面の外形は円形であり、挿入されるセンサ１０１の被覆１１０の径方向断面の外形も小ルーメン５２の径方向断面の外形に相似な円形である。各小ルーメン５２と各センサ１０１との間には、第１の実施形態と同様に、小ルーメン５２内をセンサ１０１が軸方向にスムーズに摺動可能であるように空間が形成されている。
なお、外装筒状部材５１は、複数のコイルを接着剤で接着して束ねた、あるいはバンドで束ねた構造であってもよい。また、センサ１０１は、第１の実施形態のように被検出部１０４よりも基端側であってその近傍で小ルーメン５２に接着されてもよいし、第２の実施形態のように先端で先端保持部材４１及び小ルーメン５２に接着されてもよい。例えば、外装筒状部材５１の略中心に位置された小ルーメン５２に挿入されたセンサ１０１は、先端保持部材４１と外装筒状部材５１との少なくとも一方で保持固定され、略中心以外に位置された小ルーメン５２に挿入されたセンサ１０１は、外装筒状部材５１で１箇所のみを保持固定されている。
本実施形態によれば、１つの外装筒状部材５１に複数の小ルーメン５２が設けられていることにより、１つの外装筒状部材５１に複数のセンサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａを配置可能になる。したがって、これらセンサ１０１のそれぞれの被検出部１０４が軸方向において異なる位置に配置されれば、検出箇所の多点化が容易に実施可能になる。つまり、挿入部１１が長尺であっても挿入部１１の湾曲形状及び湾曲方向を高精度に検出可能な形状検出挿入装置を提供することができる。
［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態における外装筒状部材６１の一例の径方向の断面図である。ここでは、外装筒状部材６１及びこれに挿入されたセンサ１０１ａのみが示されるが、この外装筒状部材６１が第１及び第２の実施形態と同様に挿入部１１の長尺中空部材３３の中に内蔵されている。
本実施形態では、外装筒状部材６１の径方向断面の外形が非円形（例えば、三角形、四角形、多角形、楕円等）である。以下では、一例として正方形の横断面を有する外装筒状部材６１について説明する。
外装筒状部材６１には、４つの小ルーメン６２が形成されている。これら小ルーメン６２も正方形の横断面を有している。例えば、４つの小ルーメン６２は、外装筒状部材６１の横断面の正方形の中心に対して回転対称に配置されている。しかしながら、小ルーメン６２の数及び配置はこれに限定されるものではなく、さまざまな数及び配置が可能である。例えば、外装筒状部材６１の径方向断面の略中心に小ルーメン６２が設けられてもよい。
これら小ルーメン６２には、それぞれ、センサ１０１ａの検出光用ファイバ１０３ａａが挿入されている。本実施形態では、各小ルーメン６２に挿入される各センサ１０１ａの被覆１１０ａの径方向断面の外形もまた、小ルーメン６２の径方向断面の外形に相似な正方形である。小ルーメン６２とセンサ１０１ａとの間には、第１の実施形態と同様に、小ルーメン６２内をセンサ１０１ａが軸方向にスムーズに摺動可能であるように空間が形成されている。
あるいは、図１０に示されるように、センサ１０１の検出光用ファイバ１０３ａの被覆１１０の横断面形状は円形であるが、小ルーメン６２の横断面形状と相似の横断面形状を有する湾曲可能なキャップ部材６３がセンサ１０１の先端に着脱可能に取り付けられてもよい。図１０には、正方形の横断面を有する小ルーメン６２に挿入されるセンサ１０１の円形の被覆１１０に取り付けられる、正方形の横断面を有するキャップ部材６３が示されている。キャップ部材６３の材質は、被覆１１０と同じであることが好ましく、例えばＥＴＦＥである。
センサ１０１ａは、第１の実施形態のように被検出部１０４よりも基端側であってその近傍で小ルーメン６２に接着されてもよいし、第２の実施形態のように先端で先端保持部材４１及び小ルーメン６２に接着されてもよい。センサ１０１にキャップ部材６３ａが設けられている場合も同様である。
図１１は、第４の実施形態における外装筒状部材６１ｂの他の例の径方向の断面図である。外装筒状部材６１ｂは、内面に凸部６４を有する非円形の横断面形状を有している。また、センサ１０１ｂの被覆１１０ｂは、外装筒状部材６１ｂの凸部６４に対応する凹部１１４を有している。挿入の際には、外装筒状部材６１ｂの凸部６４と被覆１１０ｂの凹部１１４とが嵌合するように位置合わせされ、センサ１０１ｂが外装筒状部材６１ｂに挿入される。
本実施形態によれば、挿入部１１の湾曲時に、外装筒状部材６１と例えば他の内蔵物が干渉して外装筒状部材６１をねじろうとするトルクが発生しても、外装筒状部材６１の外径断面形状が非円形であるので、ねじれにくい。したがって、ねじれがセンサ１０１ａ、１０１ｂによる湾曲形状検出に影響しにくい。
また、挿入部１１の中心に配置されていないセンサ１０１ａには挿入部１１の湾曲時に曲げ応力が発生し、かつセンサ１０１ａは軸方向の１点でのみ保持固定されているため、挿入部１１の湾曲時にセンサ１０１ａは外装筒状部材６１の小ルーメン６２内を保持固定されている箇所以外において軸方向に摺動する。この摺動時に、センサ１０１ａをねじろうとするトルクが発生する可能性があるが、本実施形態ではセンサ１０１ａの被覆１１０ａの断面形状が非円形であるため、小ルーメン６２内でセンサ１０１ａがねじれにくい。
また、被覆１１０が細径（概ねφ１ｍｍ以下）のセンサ１０１の場合、被覆１１０の断面形状を非円形に成型することが困難になる可能性がある。このような場合には、横断面形状が円形の被覆１１０であっても横断面形状が非円形であるキャップ部材６３をその先端に取り付けることにより、ねじれにくくすることが可能になる。
本実施形態においても、１つの外装筒状部材６１に複数の小ルーメン６２が設けられていることにより、１つの外装筒状部材６１に複数のセンサ１０１ａを配置可能になる。したがって、検出箇所の多点化が可能であり、挿入部１１が長尺であっても挿入部１１の湾曲形状及び湾曲方向を高精度に検出可能な形状検出挿入装置を提供することができる。
［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態における挿入部１１の一例の径方向の断面図である。第１乃至第４の実施形態では、チャンネルチューブ３６と外装筒状部材３８、５１、６１とは別体であったが、本実施形態では、チャンネルチューブ３６と外装筒状部材７１とが一体成型されている。外装筒状部材７１には、第３の実施形態の外装筒状部材５１と同様に複数のセンサ１０１がそれぞれ挿入される複数の小ルーメン７２が形成されている。図１２には５つの小ルーメン７２及びこれらに挿入された５つのセンサ１０１が示される。外装筒状部材７１の少なくとも１つの小ルーメン７２は、チャンネルチューブ３６の外周よりも外側に設けられた凸部７３に形成されている。また、これら小ルーメン７２のうち１つの小ルーメン７２は、挿入部１１の径方向において略中心に配置されている。すなわち、これら小ルーメン７２に挿入されたセンサ１０１のうち１つのセンサ１０１が、挿入部１１の径方向において略中心に配置されている。
図１３は、第５の実施形態における挿入部１１の他の例のチャンネルチューブ３６及び外装筒状部材８１の径方向の断面図である。チャンネルチューブ３６と外装筒状部材８１とは一体成形されており、外装筒状部材８１には１つのルーメン８２が形成されている。ルーメン８２には、第３の実施形態で示される外装筒状部材５１のようなマルチルーメンチューブ１２０に束ねられた複数のセンサ１０１からなるセンサ群１２１が挿入されている。すなわち、１つのルーメン８２に複数のセンサ１０１が挿入されている。
なお、チャンネルチューブ３６と外装筒状部材７１、８１とが一体成型される以外にも、外装筒状部材７１、８１がチャンネルチューブ３６に図示しない弾性接着剤又はバンド等で保持固定された構造であってもよい。
本実施形態によれば、外装筒状部材７１、８１が曲げ剛性の高いチャンネルチューブ３６と一体成型されているため、外装筒状部材７１、８１の小ルーメン７２、ルーメン８２に挿入されたセンサ１０１、センサ群１２１は挿入部１１を湾曲させてもねじれにくい。また、外装筒状部材７１、８１が曲げ剛性の高いチャンネルチューブ３６と一体であるため、他の内蔵物と絡まりにくい構造となっている。したがって、第３及び第４の実施形態と比較して、より安定した湾曲形状検出が可能で、かつ信頼が高い形状検出挿入装置を提供することができる。また、第１の実施形態と比較してより信頼性の高い形状検出挿入装置を提供することが可能になる。
［第６の実施形態］
図１４は、第６の実施形態における挿入部１１の径方向の断面図である。本実施形態では、センサ１０１が挿入される１以上の小ルーメン９２が、チャンネルチューブ９１の肉厚部分内に形成されている。すなわち、本実施形態では、長尺中空部材３３内に独立した外装筒状部材は設けられていないが、チャンネルチューブ９１の肉厚部分９３が外装筒状部材の機能を兼ね備えている。図１２では、チャンネルチューブ９１の肉厚部分９３に５つの小ルーメン９２が均等に配置されており、それぞれの小ルーメン９２にセンサ１０１が挿入されている。これら小ルーメン９２のうち１つの小ルーメン９２は、挿入部１１の径方向において略中心に配置されている。すなわち、これら小ルーメン９２に挿入されたセンサ１０１のうち１つのセンサ１０１が、挿入部１１の径方向において略中心に配置されている。
なお、小ルーメン９２が形成されるのはチャンネルチューブ９１に限定されず、小ルーメンを形成することが可能であれば、長尺中空部材３３内においてスコープ部１０としての機能を果たすために必要な既存の他の内蔵物に設けられてもよい。
本実施形態では、チャンネルチューブ９１の横断面形状が略対称形であるため、挿入部１１がいずれの方向に湾曲しても、チャンネルチューブ９１は挿入部１１の湾曲形状に対して均等に追従性よく湾曲可能になる。また、チャンネルチューブ９１の外周に第５の実施形態のような凸部が存在しないため、他の内蔵物との干渉が発生しにくく、挿入部１１の湾曲によってセンサ１０１の信頼性が低下しにくい。したがって、第３及び第４の実施形態と比較して、より安定した湾曲形状検出が可能で、かつ信頼が高い形状検出挿入装置を提供することができる。
以上、本発明のさまざまな実施形態について説明してきたが、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。例えば、当業者は、各実施形態を組み合わせた形状検出挿入装置を想到することができる。
１…内視鏡装置、１０…スコープ部、１１…挿入部、１２…操作部、１３…コード部、１４…操作ダイヤル、２０…本体部、２１…制御装置、２２…形状検出装置、２３…ビデオプロセッサ、２４…表示装置、３１…長尺コイル、３２…被覆チューブ、３３…長尺中空部材、３４…カメラケーブル、３５…ライトガイドファイバ、３６…チャンネルチューブ、３７…ガイドワイヤ、３８…外装筒状部材、３９…ワイヤ受け、４１…先端保持部材、４２…弾性接着剤、４３…空間、４４…固体潤滑剤、４５…切り欠き開口部、５１…外装筒状部材、５２…小ルーメン、６１…外装筒状部材、６２…小ルーメン、６３…キャップ部材、６４…凸部、７１…外装筒状部材、７２…小ルーメン、８１…外装筒状部材、８２…ルーメン、９１…チャンネルチューブ、９２…小ルーメン、９３…肉厚部分、１０１…湾曲形状検出センサ、１０２…光源、１０３…光ファイバ、１０４…被検出部、１０５…光検出部、１０６…結合部、１０７…反射部、１０８…コア、１０９…クラッド、１１０…被覆、１１２…光開口部、１１３…光特性変換部材、１２０…マルチルーメンチューブ、１２１…センサ群。

Claims (22)

  1. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される長尺中空部材を含む、可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部の前記長尺中空部材内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記長尺中空部材とは別体であって前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されている、形状検出装置。
  2. 前記外装筒状部材の先端は、前記挿入部の先端に設けられた先端保持部材によって保持固定されている、請求項１に記載の形状検出装置。
  3. 前記湾曲形状検出センサは、前記被検出部よりも基端側の位置で、前記外装筒状部材に１箇所のみで保持固定されている、請求項１に記載の形状検出装置。
  4. 前記光ファイバには、複数の被検出部が設けられ、
    前記湾曲形状検出センサは、前記複数の被検出部の中で最も基端側にある被検出部よりも基端側の位置で、前記外装筒状部材に１箇所のみで保持固定されている、請求項１に記載の形状検出装置。
  5. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記外装筒状部材の先端は、前記挿入部の先端に設けられた先端保持部材によって保持固定され、
    前記湾曲形状検出センサの先端は、前記外装筒状部材の先端と前記先端保持部材とに接着されている、形状検出装置。
  6. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記外装筒状部材の先端は、前記挿入部の先端に設けられた先端保持部材によって保持固定され、
    前記湾曲形状検出センサは、前記湾曲形状検出センサの先端において、前記先端保持部材にのみ固定されている、形状検出装置。
  7. 前記湾曲形状検出センサは、前記挿入部の径方向の略中心に位置している、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の形状検出装置。
  8. 前記外装筒状部材は、樹脂製のチューブである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の形状検出装置。
  9. 前記外装筒状部材は、コイル部材である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の形状検出装置。
  10. 前記湾曲形状検出センサは、前記光ファイバを覆っている被覆部材を有し、
    前記外装筒状部材に挿入された前記光ファイバの前記被覆部材と、前記外装筒状部材との間に形成される空間に固体潤滑剤が充填され、これにより、前記外装筒状部材と前記被覆部材との間に発生する摺動摩擦抵抗を低減させる、請求項１に記載の形状検出装置。
  11. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されており、
    前記湾曲形状検出センサを複数備え、
    前記外装筒状部材には、複数の小ルーメンが形成され、前記小ルーメンには、それぞれ、前記湾曲形状検出センサが挿入されており、
    前記複数の小ルーメンのうちの１つの小ルーメンは、前記挿入部の径方向の略中心に位置しており、
    前記略中心に位置された小ルーメンに挿入された湾曲形状検出センサは、前記挿入部の先端に設けられた先端保持部材と前記外装筒状部材との少なくとも一方で保持固定され、前記略中心以外に位置された小ルーメンに挿入された湾曲形状検出センサ以外の湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材で１箇所のみを保持固定されている、形状検出装置。
  12. 前記湾曲形状検出センサは、前記光ファイバを覆っている被覆部材を有し、
    前記外装筒状部材の径方向の断面形状及び前記被覆部材の径方向の断面形状は、非円形であり、前記光ファイバに前記外装筒状部材内において長手方向の軸を中心としたねじれが発生しにくい、請求項１に記載の形状検出装置。
  13. 前記湾曲形状検出センサは、前記光ファイバを覆っている被覆部材を有し、
    前記小ルーメンの径方向の断面形状及び前記被覆部材の径方向の断面形状は、非円形であり、前記光ファイバに前記外装筒状部材内において長手方向の軸を中心としたねじれが発生しにくい、請求項１１に記載の形状検出装置。
  14. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されており、
    前記外装筒状部材には、複数の小ルーメンが形成され、前記小ルーメンには、それぞれ、前記湾曲形状検出センサが挿入されており、
    前記光ファイバに、前記小ルーメンの径方向の断面形状と相似形で非円形の断面を有し、前記挿入部と同等の曲率で湾曲可能なキャップ部材が取り付けられている、形状検出装置。
  15. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されており、
    前記外装筒状部材には、複数の小ルーメンが形成され、前記小ルーメンには、それぞれ、前記湾曲形状検出センサが挿入されており、
    前記外装筒状部材は、前記挿入部内の既存の内蔵物である、形状検出装置。
  16. 前記内蔵物は、チャンネルチューブであり、前記複数の小ルーメンが前記チャンネルチューブの肉厚部分に設けられている、請求項１５に記載の形状検出装置。
  17. 前記チャンネルチューブと前記外装筒状部材とは、一体成型されており、
    前記小ルーメンは、前記チャンネルチューブの外周よりも外側に設けられた凸部に設けられている、請求項１６に記載の形状検出装置。
  18. 前記凸部に設けられた前記小ルーメンのうちの１つの小ルーメンは、前記挿入部の径方向の略中心に位置している、請求項１７に記載の形状検出装置。
  19. 先端と基端とを有し、被検体に挿入される可撓性の挿入部と、
    前記挿入部の長手方向に沿って配置され、光源から出射される光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの側面に配置され、前記光ファイバの湾曲形状に応じて前記光ファイバに伝搬されている光の特性を変化させる１以上の被検出部と、前記被検出部を経て前記光ファイバを伝搬した光を検出する光検出部とを有する湾曲形状検出センサと、
    前記挿入部内に前記光ファイバの少なくとも一部を内包するように配置され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記挿入部の湾曲形状と相似する相似形状に湾曲する、可撓性の外装筒状部材と、
    を具備し、
    前記湾曲形状検出センサは、前記外装筒状部材に１箇所のみを保持固定されており、
    前記挿入部内のチャンネルチューブと前記外装筒状部材とが、一体成型されており、
    前記外装筒状部材には、１つのルーメンが形成され、前記ルーメンに挿入された前記湾曲形状検出センサは、複数の湾曲形状検出センサがそれぞれ挿入された複数の小ルーメンを有するマルチルーメンチューブで束ねられた湾曲形状検出センサ群である、形状検出装置。
  20. 前記保持固定は、マイクロ波プラズマによる表面改質によって行われる、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の形状検出装置。
  21. 前記湾曲形状検出センサは、前記光ファイバを覆っている被覆部材を有し、
    前記外装筒状部材は、切り欠き開口部を有し、
    前記切り欠き開口部と前記被覆部材との少なくとも一方が、前記マイクロ波プラズマによる表面改質によって接着性が改善されている、請求項２０に記載の形状検出装置。
  22. 前記マイクロ波プラズマによる表面改質が行われる部材の材質は、ＥＴＦＥである、請求項２０又は２１に記載の形状検出装置。
JP2017528017A 2015-07-10 2015-07-10 形状検出装置 Active JP6461343B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/069933 WO2017009906A1 (ja) 2015-07-10 2015-07-10 形状検出挿入装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017009906A1 JPWO2017009906A1 (ja) 2018-04-19
JP6461343B2 true JP6461343B2 (ja) 2019-01-30

Family

ID=57757080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017528017A Active JP6461343B2 (ja) 2015-07-10 2015-07-10 形状検出装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10813537B2 (ja)
JP (1) JP6461343B2 (ja)
CN (1) CN107920716B (ja)
WO (1) WO2017009906A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6188564B2 (ja) * 2013-12-19 2017-08-30 オリンパス株式会社 挿入装置
WO2017122330A1 (ja) * 2016-01-14 2017-07-20 オリンパス株式会社 形状測定筒状可撓体装置
WO2020138091A1 (ja) 2018-12-28 2020-07-02 Hoya株式会社 内視鏡および内視鏡システム

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840024A (en) * 1993-10-18 1998-11-24 Olympus Optical Co., Ltd. Endoscope form detecting apparatus in which coil is fixedly mounted by insulating member so that form is not deformed within endoscope
US6127672A (en) * 1997-05-23 2000-10-03 Canadian Space Agency Topological and motion measuring tool
JP3684025B2 (ja) * 1997-04-14 2005-08-17 オリンパス株式会社 内視鏡形状検出装置
JP4454747B2 (ja) * 1999-12-21 2010-04-21 オリンパス株式会社 内視鏡挿入形状検出装置
US6563107B2 (en) * 2001-01-11 2003-05-13 Canadian Space Agency Topological and motion measuring tool
JP3917391B2 (ja) * 2001-08-17 2007-05-23 ペンタックス株式会社 可撓性内視鏡装置
JP2003102677A (ja) * 2001-09-28 2003-04-08 Pentax Corp 可撓性内視鏡装置
JP3943355B2 (ja) * 2001-08-17 2007-07-11 ペンタックス株式会社 可撓性内視鏡装置
US6846286B2 (en) * 2001-05-22 2005-01-25 Pentax Corporation Endoscope system
JP3881526B2 (ja) 2001-05-22 2007-02-14 ペンタックス株式会社 可撓性内視鏡装置
JP2004251779A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Fuji Photo Optical Co Ltd 長尺可撓部材の三次元形状検出装置
CA2747236C (en) * 2004-06-25 2013-08-20 059312 N.B. Inc. Shape-acceleration measurement device and method
US7772541B2 (en) * 2004-07-16 2010-08-10 Luna Innnovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US7710552B2 (en) * 2005-03-01 2010-05-04 Exfo Inc. Method and apparatus for extracting light from an optical waveguide
JP4714570B2 (ja) * 2005-11-24 2011-06-29 Ｈｏｙａ株式会社 内視鏡形状検出プローブ
US8989528B2 (en) * 2006-02-22 2015-03-24 Hansen Medical, Inc. Optical fiber grating sensors and methods of manufacture
JP2008230244A (ja) * 2007-02-22 2008-10-02 Tokai Rubber Ind Ltd 燃料ホースの製法
WO2008131303A2 (en) * 2007-04-20 2008-10-30 Hansen Medical, Inc. Optical fiber shape sensing systems
CN101099657A (zh) * 2007-07-13 2008-01-09 上海大学 细长柔性杆的空间形状检测装置和方法
WO2009049038A1 (en) * 2007-10-11 2009-04-16 Tufts University Systems, devices, and methods employing fiber optic shape tracking
US20090208143A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 University Of Washington Efficient automated urothelial imaging using an endoscope with tip bending
US7720322B2 (en) * 2008-06-30 2010-05-18 Intuitive Surgical, Inc. Fiber optic shape sensor
EP2351509A4 (en) * 2008-10-28 2018-01-17 Olympus Corporation Medical device
US8773650B2 (en) * 2009-09-18 2014-07-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Optical position and/or shape sensing
JP5144623B2 (ja) * 2009-10-28 2013-02-13 Ｓｅｉオプティフロンティア株式会社 光コネクタの組立方法
CN102103228B (zh) * 2011-01-26 2012-08-22 武汉长盈通光电技术有限公司 一种双波导并列式保偏光纤及其制造方法
US9387048B2 (en) * 2011-10-14 2016-07-12 Intuitive Surgical Operations, Inc. Catheter sensor systems
US10238837B2 (en) * 2011-10-14 2019-03-26 Intuitive Surgical Operations, Inc. Catheters with control modes for interchangeable probes
JP5851204B2 (ja) * 2011-10-31 2016-02-03 オリンパス株式会社 管状挿入装置
JP6234005B2 (ja) * 2012-01-25 2017-11-22 オリンパス株式会社 ファイバセンサ
US20140240713A1 (en) * 2012-12-21 2014-08-28 Volcano Corporation Apparatuses and methods for imaging inside a vessel
JP6188564B2 (ja) * 2013-12-19 2017-08-30 オリンパス株式会社 挿入装置
US9494416B2 (en) * 2014-02-06 2016-11-15 Baker Hughes Incorporated Fiber optic shape sensing system using anchoring points
JP6278848B2 (ja) * 2014-06-26 2018-02-14 オリンパス株式会社 形状推定装置、それを備えた内視鏡システム及び形状推定のためのプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US10813537B2 (en) 2020-10-27
CN107920716A (zh) 2018-04-17
US20180160882A1 (en) 2018-06-14
WO2017009906A1 (ja) 2017-01-19
JPWO2017009906A1 (ja) 2018-04-19
CN107920716B (zh) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6205176B2 (ja) 湾曲形状センサ
JP6307333B2 (ja) 内視鏡装置
US10178945B2 (en) Shape sensor and tubular insertion system
US10436578B2 (en) Endoscope apparatus
JP2015119839A (ja) 内視鏡
US10064542B2 (en) Bending apparatus with bending direction restriction mechanism
JP6461343B2 (ja) 形状検出装置
JPWO2017191685A1 (ja) 形状センサシステム
US11116388B2 (en) Shape measuring cylindrical flexible body apparatus
WO2015093278A1 (ja) 挿入装置
JP5973794B2 (ja) 内視鏡
CN106061352B (zh) 内窥镜
WO2017208402A1 (ja) 形状検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171226

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181108

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181225

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6461343

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250