JPH04259438A - 内視鏡の挿入状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡検査時に挿入部
の挿入状態を知ることのできる内視鏡の挿入状態検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内視鏡は、体腔内の管腔である
被検部に外部から細長で可撓性を有する挿入部を挿入し
て被検部を観察したり、必要とする処置が行なえるよう
になっている。ところで、前記体腔内の管腔は、大腸や
小腸に見られる如く曲りくねっており、挿入した内視鏡
の挿入部がどの位置まで挿入されているか、あるいは、
どのような形状になっているのかは術者にとっては容易
にはわからない。

【０００３】このため、従来、内視鏡の挿入部を挿入し
た被検体に外部からＸ線を照射し、挿入部の挿入状態を
透視する装置が利用されているが、このＸ線を用いた従
来技術では、装置が膨大なものとなってコストが非常に
高いものとなるばかりでなく、許容量を越えた被爆を避
けるため、使用が極めて限定されたものとなる。

【０００４】また、米国特許４１７６６６２号には、内
視鏡の先端近傍に電磁波あるいは超音波等を発振する発
振素子を設け、外部に設けた電磁波あるいは超音波検出
手段により発振信号を受信し、内視鏡の挿入状態を検出
する技術が開示されている。しかし、この従来技術にお
いては、内視鏡の先端位置は検出できるが挿入形状の確
認は困難であり、また、内視鏡が特殊なものとなって検
査の自由度が小さくなる。

【０００５】これに対処するに、人体外から磁界（交流
磁界）をかけて人体内の内視鏡挿入部の金属部分に交差
させ、金属部分に生じる鉄損（渦電流損、ヒステリシス
損）による磁界の変化を検出して挿入部の挿入状態を検
出する技術が案出されており、この技術によれば、人体
に及ぼす影響を軽微なものとして挿入部の挿入位置及び
挿入形状等を検出することができる。

【０００６】次に、この人体外から磁界をかけて内視鏡
挿入部の挿入状態を検出する従来の技術について、図１
２〜図１７を用いて説明する。

【０００７】図１２に示すように、従来の挿入状態検出
装置は、人体１００を挟んで配置された発振コイル１０
１及び受信コイル１０２、磁界発生手段１０６、信号処
理手段１０７、表示手段１０８から構成されており、前
記発振コイル１０１には、磁界発生手段１０６が接続さ
れ、また、前記受信コイル１０２には、信号処理手段１
０７が接続されている。さらに、前記信号処理手段１０
７にモニタ等の表示手段１０８が接続されている。

【０００８】そして、光源装置１０３が接続された内視
鏡１０４の挿入部１０５を人体１００の体内に挿入し、
前記磁界発生手段１０６により前記発振コイル１０１を
駆動して人体１００の外部から磁界をかけ、この磁界を
前記受信コイル１０２にて検出することにより、前記挿
入部１０５の挿入状態を検出することができる。

【０００９】すなわち、図１３に示すように、前記発振
コイル１０１からの磁界に、前記挿入部１０５外被部分
の金属網管（ブレード）１０５ａ、このブレード１０５
ａの内側の螺旋管（フレックス）１０５ｂ等の金属部分
が交差して鉄損（渦電流損、ヒステリシス損）を生じる
と、前記受信コイル１０２で検出する磁界が変化して前
記信号処理手段１０７に入力される磁界信号が変化する
。

【００１０】従って、この磁界信号を前記信号処理手段
１０７にて信号処理して画像信号に変換し、表示手段１
０８に前記挿入部１０５の挿入状態を表示することによ
り、挿入部１０５の挿入状態を知ることができるのであ
る。

【００１１】この際、前記発振コイル１０１及び受信コ
イル１０２の性能により、装置の検出能、分解能が影響
されるため、前記発振コイル１０１には、発生する磁界
が単一の指向性をもち、しかも、この挿入状態検出装置
に対する外部の磁界、金属等の影響を受けないよう、通
常の単相ソレノイドでなく、例えば、図１４及び図１５
に示すような、断面がＴ形で円筒状の形状をしたコア材
１０１ａにコイル１０１ｂを巻線したもの等が採用され
る。

【００１２】また、前記受信コイル１０２には、例えば
、図１６に示すような、円筒のコア材１０２ａにコイル
１０２ｂ，１０２ｃを巻線して差動トランスを構成した
ものが採用され、さらに、この円筒形の受信コイル１０
２に代えて、図１７に示すようなＥ形のコア材１０９ａ
にコイル１０９ｂ，１０９ｃを巻線して差動トランスを
構成した受信コイル１０９等も採用される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような、人体１００を挟んで発振コイル１０１と受信
コイル１０２とを配置する従来の装置では、必然的に大
きな空間的配置を必要とするばかりでなく、発振コイル
１０１からの磁界が、検出すべき挿入部１０５の金属部
分に交差する前に人体１００により減衰し、受信コイル
１０２での検出感度が低くなるという問題がある。

【００１４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、小型で、しかも検出感度に優れた内視鏡の挿入状態検
出装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡の挿
入状態検出装置は、内視鏡の挿入部を挿通可能な部材に
設けた発振コイルと、前記発振コイルを駆動し、磁界を
発生させる磁界発生手段と、前記発振コイルより発生す
る磁界を検出する受信コイルと、前記受信コイルからの
信号を処理し、画像信号に変換する信号処理手段とを備
えたものである。

【００１６】

【作用】前述した構成により、内視鏡の挿入部を発振コ
イルが設けられた部材に挿通し、磁界発生手段により前
記発振コイルから磁界を発生させると、この磁界が受信
コイルで検出され、この受信コイルからの信号が信号処
理手段で処理されて画像信号に変換され、被検体内部に
挿入した前記挿入部の挿入状態が検出される。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図７は本発明の第１実施例に係わり、図１
は上部内視鏡検査に適用した挿入状態検出装置の構成図
、図２及び図３は内視鏡の挿入部の構成を示す説明図、
図４及び図５は磁界発生回路の回路図、図６は磁界変位
検出回路の回路図、図７は電源の接続を示す説明図であ
る。

【００１８】本実施例は、図１に示すように、ファイバ
スコープによる内視鏡１と、この内視鏡１に照明光を供
給する光源装置２とから構成される内視鏡装置による上
部内視鏡検査に際し、この上部内視鏡検査の際の挿入補
助具であるマウスピース３に設けられた発振コイル４と
、この発振コイル４から磁界（交流磁界）を発生させる
ための磁界発生手段５と、磁界を検出する受信コイル６
と、この受信コイル６からの信号を処理し、画像信号に
変換する信号処理手段７と、この信号処理手段７からの
画像信号を表示する表示手段としてのモニタ８とから構
成される挿入状態検出装置を適用したものである。

【００１９】前記内視鏡１は、可撓性を有する細長の挿
入部９と、この挿入部９の手元側基部に連設された太径
の操作部１０と、この操作部１０の頂部に連設された肉
眼観察のための接眼部１１と、前記操作部１０の側部か
ら延設されたライトガイドケーブル１２と、このライト
ガイドケーブル１２の端部に設けられたコネクタ１３と
から構成されており、このコネクタ１３を介して前記内
視鏡１が前記光源装置２に接続される。

【００２０】前記内視鏡１の挿入部９は、硬性の先端部
と、この先端部に湾曲部を介して連設された可撓管部と
から構成され、その外被部分には、金属で形成された細
線を網状に編組した可撓性の網管（ブレード）が被覆さ
れている。

【００２１】さらに、前記可撓管部のブレードの内側に
は長尺の金属の薄板状部材を螺旋状に巻回して形成した
可撓性の螺旋管（フレックス）が設けられており、前記
挿入部９が挿通される前記マウスピース３の発振コイル
４から発生する磁界に、これらのブレード、フレックス
等の金属部分が交差して鉄損（渦電流損、ヒステリシス
損）が生じると、前記受信コイル６で検出する磁界が変
化し、この変化が前記信号処理手段７で検出されて信号
処理され、画像信号に変換されて前記モニタ８に表示さ
れるようになっている。

【００２２】また、前記挿入部９には、図２に示すよう
に、照明光を導くライトガイド１４、被写体像を伝達す
るイメージガイド１５、処置具挿通用チャンネル１６が
配設されている。前記ライトガイド１４は、前記挿入部
９、前記操作部１０内を挿通されて前記光源装置２内の
入射端面に照明光が供給され、前記挿入部９先端の出射
端面から被写体に照明光が照射されるようになっており
、前記イメージガイド１５は、入射端面が前記挿入部９
の先端部に配設された対物光学系の結像面に配設され、
出射端面が前記接眼部１１に配設された接眼光学系に対
向するように配設されている。

【００２３】照明光に照らされた被検体の被写体像は、
前記挿入部９の先端に配設された対物光学系により、前
記イメージガイド１５の入射端面に結像して出射端面に
伝達され、例えば接眼光学系を肉眼で見ることにより被
写体像が観察できるようになっている。

【００２４】尚、この内視鏡装置は、前記内視鏡１の接
眼部１１に着脱自在に接続され前記内視鏡１の観察像を
撮影する内視鏡用外付けテレビカメラ（ＴＶカメラ）、
このＴＶカメラに対する信号処理を行うカメラコントロ
ールユニット（ＣＣＵ）、及び、このＣＣＵから出力さ
れる映像信号を映しだすモニタ等を適宜付加することに
より、前記接眼光学系により観察される被写体像を前記
ＴＶカメラに内蔵される電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮
像手段により光電変換し、前記ＣＣＵにて信号処理して
前記モニタに映しだすことができる。さらに、フィアバ
ースコープによる前記内視鏡１に代えて、先端部にＣＣ
Ｄを配設した電子内視鏡を採用しても良い。

【００２５】そして、適用分野によって異なる前記内視
鏡１の挿入部９の径が細く、磁界が交差する金属の面積
が小さい場合、あるいは、内視鏡１の金属部分が、主と
して非磁性の金属、例えば、非磁性のステンレス等によ
り構成されている場合等には、前記処置具挿通用チャン
ネル１６に高透磁率の金属部材１７を挿入することによ
り、前記受信コイル６による磁界変化の検出能をより向
上させることができ、さらに、前記金属部材１７の材質
を適宜選択することにより、検出能を適切に設定するこ
とができる。

【００２６】また、図３に示すように、外被に金属部材
をコーティングしたライトガイド１８及びイメージガイ
ド１９、外被に磁性材料をコーティングした処置具挿通
用チャンネル２０を前記挿入部９に配設しても良く、同
様に、磁界変化の検出能を向上させることができる。 尚、この場合、前記内視鏡１の挿入部９の外装に、高透
磁率の磁性材料をコーティングしても良い。

【００２７】一方、前記マウスピース３に巻線が形成さ
れる発振コイル４は、磁界発生手段５により駆動され、
この磁界発生手段５には、具体的には、例えば、図４及
び図５に示す磁界発生回路２４，２５等が用いられる。

【００２８】磁界発生回路２４は、抵抗Ｒ１　を介して
電源ＶＣＣに接続される前記発振コイル４を駆動するト
ランジスタＱ１　と、発振器Ｓからの信号及び前記トラ
ンジスタＱ１　のエミッタに接続される電流センシング
用抵抗Ｒ２　からの信号が入力されるオペアンプＵ１　
と、このオペアンプＵ１　の出力信号により駆動され、
前記トランジスタＱ１　にベース電流を供給する電界効
果形トランジスタＱ２　とから構成されている。

【００２９】前記発振コイル４の駆動電流は、前記セン
シング抵抗Ｒ２　を介して前記オペアンプＵ１　の反転
入力端子に電圧信号として入力され、非反転端子に入力
される発振器Ｓからの信号に応じて前記オペアンプＵ１
　から前記電界効果形トランジスタＱ２　のゲートに信
号が出力されると、前記電界効果形トランジスタＱ２　
により前記トランジスタＱ１　のベース電流が制御され
、前記発振コイル４が定電流駆動されるようになってい
る。

【００３０】また、磁界発生回路２５は、発振器Ｓから
の信号を増幅するためのオペアンプＵ２　と、前記オペ
アンプＵ２　の出力端子に外付けされる正負両出力用電
流ブースタとしてのコンプリメンタリトランジスタＱ３
，Ｑ４　とから構成され、コンプリメンタリトランジス
タＱ３，Ｑ４　によって前記発振コイル４を駆動するこ
とにより、前記発振コイル４のコイル電流を増加させ、
多くの磁界を発生させるようになっている。

【００３１】尚、前記オペアンプＵ１，Ｕ２　、及び、
後述するオペアンプＵ３　〜Ｕ７　は、正負対称の電源
＋ＶＣＣ，−ＶＣＣによって駆動される。

【００３２】前記発振コイル４に発生する磁界は、前記
内視鏡１の挿入部９が挿入される被検体２１の外部に設
けられた受信コイル６で検出される。この受信コイル６
は、例えば、コイルＬ１，Ｌ２　を有し、コア材を通過
する磁界が変化しないときは出力がゼロである一方、磁
界が変化すると信号を出力する差動トランスから構成さ
れ、前述した従来の円筒形の受信コイル１０２（図１６
）あるいはＥ形の受信コイル１０９（図１７）等が利用
可能である。

【００３３】また、前記信号処理手段７は、磁界変位検
出回路２２と画像処理回路２３とから構成されており、
前記磁界変位検出回路２２は、例えば、図６に示すよう
に、前記受信コイル６の信号を増幅するためのオペアン
プＵ３，Ｕ４　からなる増幅部２２ａ、前記オペアンプ
Ｕ４　によって増幅された信号をオペアンプＵ５，Ｕ６
　からなる絶対値回路により直流に変換する直流変換部
２２ｂ、この直流変換部２２ｂからの直流出力電圧と基
準電圧との電位差に応じた直流信号を出力するオペアン
プＵ７　からなる差動増幅部２２ｃ等から構成されてい
る。

【００３４】尚、前記基準電圧は、電源ＶＣＣを抵抗Ｒ
３，Ｒ４　及び可変抵抗ＲＶ１により分圧し、差動トラ
ンスである前記受信コイル６の出力がゼロのときの前記
直流変換部２２ｂの出力電圧と同じ電圧になるよう調整
されている。

【００３５】尚、本発明の挿入状態検出装置は、各種の
内視鏡装置との組合わせによるシステムとしての使用が
可能であり、例えば、血管内視鏡装置を併用したシステ
ムにも適用可能である。この場合、本発明の挿入状態検
出装置は、マウスピース３等の挿入補助具が患者に直接
触れるため、漏れ電流を規制して安全を保つ必要がある
。同様に、血管内視鏡装置は、通常、心臓に直接適用す
るため、漏れ電流を規制して安全を保つ必要があり、特
に、患者が直接触れる可能性のある部分では、漏れ電流
が極めて厳しく規制される。

【００３６】従って、図７に示すように、システムを構
成する各機器には、直接、壁コンセント３０から電源が
供給されず、この壁コンセント３０に通常の電源プラグ
３１を介して接続される絶縁トランス３２から電源が供
給されるようになっており、挿入状態検出装置では磁界
発生手段５が、また、血管内視鏡装置では、挿入補助具
３３を併用する血管ファイバースコープ３４に接続され
る光源装置３５及びＣＣＵ３６、このＣＣＵ３６に接続
されるモニタ３７等が、前記絶縁トランス３２を介して
１次回路に接続される。

【００３７】この場合、前記磁界発生手段５、前記光源
装置３５、前記ＣＣＵ３６、前記モニタ３７には、それ
ぞれ、前記絶縁トランス３２に設けられた専用コンセン
ト３２ａにのみ接続可能な専用の電源プラグ３８が設け
られており、前記壁コンセント３０への誤接続を防止し
て未然に危険を回避するようになっている。

【００３８】次に、このように構成された挿入状態検出
装置の作用について説明する。まず、内視鏡１の挿入部
９をマウスピース３の中空部分に予め挿通しておき、前
記挿入部９を被検体２１内部の観察部位まで挿入する。 この際、前記マウスピース３は患者の口にくわえられる
。この状態において、前記マウスピース３に形成された
発振コイル４を磁界発生手段５により駆動して前記発振
コイル４から磁界を発生させると、この発振コイル４か
ら発生した磁界は、前記内視鏡１の挿入部９を通り、こ
の挿入部９の金属部分で交差して鉄損（渦電流損、ヒス
テリシス損）として消費され、体外の受信コイル６で磁
界変化が検出される。

【００３９】この際、前記発振コイル４がマウスピース
３に形成されているため、装置が小型であるにもかかわ
らず、前記発振コイル４からの磁界が前記挿入部９の金
属部分に交差する前に人体内で減衰することがなく、前
記受信コイル６での検出感度が大幅に向上する。

【００４０】そして、この磁界変化により、差動トラン
スから構成されてゼロバランスの状態にある前記受信コ
イル６から信号が出力され、磁界変位検出回路２２に入
力されると、この磁界変位検出回路２２では、前記受信
コイル６からの信号を増幅部２２ａにて増幅した後、直
流変換部２２ｂで直流信号に変換し、基準電圧に対する
前記直流信号の電位差を増幅して差動増幅部２２ｃから
出力する。

【００４１】前記差動増幅部２２ｃからの出力信号ＶＯ
ＵＴ　は、画像処理回路２３に入力され、画像信号に変
換されてモニタ８に出力される。その結果、被検体２１
内部での前記挿入部９の挿入状態が画像表示され、被検
体２１内部での前記挿入部９の挿入位置、挿入形状を確
実に把握することができる。

【００４２】この場合、前記受信コイル６を二次元（Ｘ
−Ｙ平面）的に走査することにより、あるいは、予め体
外のＸ−Ｙ平面上に配設した複数の受信コイル６を電気
的に選択して走査することにより、複数個のＸ−Ｙ座標
データを測定し、前記挿入部９の挿入形状を二次元的に
画像表示することができる。さらには、前記磁界変位検
出回路２２の出力の大きさのデータをＺ座標のデータと
して画像処理することにより、三次元の挿入形状画像を
作成することも可能である。

【００４３】［第２実施例］図８〜図１０は本発明の第
２実施例に係わり、図８は下部内視鏡検査に適用した挿
入状態検出装置の構成図、図９及び図１０は発振コイル
の構成を示す説明図である。

【００４４】尚、以下の各実施例において、前述した実
施例と同様のものについては同一の符号を用いて説明を
省略する。

【００４５】この第２実施例の挿入状態検出装置は、図
８に示すように、内視鏡１の挿入部９を、挿入補助具で
あるスライディングチューブ４０に挿通して人体４１に
挿入し、下部内視鏡検査を行なう際に適用されるもので
あり、発振コイルの構成が異なる他は、前述の第１実施
例と同様である。

【００４６】すなわち、図９に示すように、スライディ
ングチューブ４０の手元側の太径のヘッド４０ａと、チ
ューブ本体４０ｂとに、それぞれ、発振コイル４２，４
３の巻線が形成されている。これらの各発振コイル４２
，４３は、例えば、前述の磁界発生回路２４あるいは磁
界発生回路２５により駆動されて強さの異なる磁界が発
生するようになっており、前記挿入部９の挿入状態と前
記スライディングチューブ４０の挿入状態とを個別に知
ることができる。

【００４７】さらに、図１０に示すように、前記スライ
ディングチューブ４０に代えて、永久磁石からなるヘッ
ド４４ａを有し、チューブ本体４４ｂに複数の発振コイ
ル４５を配設したスライディングチューブ４４を採用し
ても良く、このスライディングチューブ４４では、チュ
ーブ本体４４ｂの各発振コイル４５が発振コイル切換手
段４６に接続され、磁界発生手段５からの信号を切換え
ることにより、任意の発振コイルを選択できるようにな
っている。

【００４８】この場合、前記スライディングチューブ４
４のヘッド４４ａからは直流磁界が発生する一方、前記
チューブ本体の発振コイル４５からは交流磁界が発生し
、例えば、複数個の受信コイル６を体外のＸ−Ｙ平面上
に配設して走査することにより、前記スライディングチ
ューブ４４の挿入形状及び挿入位置を容易に知ることが
できる。

【００４９】［第３実施例］図１１は本発明の第３実施
例に係わり、挿入状態検出装置の構成図である。

【００５０】本実施例は、前述の各実施例におけるマウ
スピース３，スライディングチューブ４０，４４等の挿
入補助具に発振コイルを設けることなく、内視鏡１の挿
入部９に着脱自在に挿通される磁界供給手段５０を使用
し、磁界を供給するものである。

【００５１】この実施例における作用・効果は前述の第
１実施例と同様であるが、前述の各実施例に対し、磁界
を発生させるための発振コイルを形成する際に、挿入補
助具の大きさ、形状等の制約を受けることがない。

【００５２】従って、前記磁界供給手段５０を使いやす
い形状のものとすることができ、検出感度をさらに向上
させることができるという利点がある。さらに、予め内
視鏡１に装着しておくことにより、セッティングの手間
を省いて操作性を向上することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置を小型化することができ、しかも、内視鏡挿入部の被
検体内部への挿入状態を感度良く検出できるという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わり、上部内視鏡検査
に適用した挿入状態検出装置の構成図

【図２】本発明の第１実施例に係わり、内視鏡の挿入部
の構成を示す説明図

【図３】本発明の第１実施例に係わり、内視鏡の挿入部
の構成を示す説明図

【図４】本発明の第１実施例に係わり、磁界発生回路の
回路図

【図５】本発明の第１実施例に係わり、磁界発生回路の
回路図

【図６】本発明の第１実施例に係わり、磁界変位検出回
路の回路図

【図７】本発明の第１実施例に係わり、電源の接続を示
す説明図

【図８】本発明の第２実施例に係わり、下部内視鏡検査
に適用した挿入状態検出装置の構成図

【図９】本発明の第２実施例に係わり、発振コイルの構
成を示す説明図

【図１０】本発明の第２実施例に係わり、発振コイルの
構成を示す説明図

【図１１】本発明の第３実施例に係わり、挿入状態検出
装置の構成図

【図１２】従来例に係わり、内視鏡検査における挿入状
態検出装置の説明図

【図１３】従来例に係わり、挿入状態検出の説明図

【図
１４】従来例に係わり、発振コイルによる磁界発生を示
す説明図

【図１５】従来例に係わり、発振コイルのコア材の外観
図

【図１６】従来例に係わり、受信コイルの説明図

【図１
７】従来例に係わり、受信コイルの説明図

【符号の説明】

１　　内視鏡 ３　　マウスピース ４　　発振コイル ５　　磁界発生手段 ６　　受信コイル ７　　信号処理手段 ９　　挿入部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内視鏡の挿入部を挿通可能な部材に設
   けた発振コイルと、前記発振コイルを駆動し、磁界を発
   生させる磁界発生手段と、前記発振コイルより発生する
   磁界を検出する受信コイルと、前記受信コイルからの信
   号を処理し、画像信号に変換する信号処理手段とを備え
   たことを特徴とする内視鏡の挿入状態検出装置。