JPH06261858A

JPH06261858A - 形状測定用プローブ装置

Info

Publication number: JPH06261858A
Application number: JP5054045A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Moriyama; 宏樹森山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、通常の内視鏡が使え、かつシンプル
な装置でありながら、患者の体内に挿入された内視鏡挿
入部の形状が測定できる形状測定用プローブ装置を提供
することを目的とする。【構成】内視鏡１の挿通用チャンネル１０に挿通可能で
可撓性を有するプローブ２と、このプローブ２の先端部
近傍に設けられた歪みセンサ３と、前記内視鏡１の挿通
用チャンネル１０に対する前記プローブ２の挿入量を検
出する読取りセンサ部１２と、前記プローブ２の挿入量
と歪み量の検出データより前記プローブ２の形状を構築
するパソコン１４と、前記形状を表示するモニタ１５と
を具備した形状測定用プローブ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、下部消化器官
に挿入される内視鏡の挿入部の挿入状態における形状を
測定する形状測定用プローブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大腸内視鏡検査を行う場合、屈曲した大
腸内に挿入部を盲目的に回盲部にまで到達させる操作は
難しく、高度に熟練した挿入操作技術が必要である。挿
入中、挿入部が複雑なループを形成すると、それ以上の
挿入が不可能になる。また、無理に押し込まないよう
に、術者にとっては多大な注意が必要であった。

【０００３】一般に、大腸に挿入される内視鏡の挿入部
の状態は、Ｘ線による透視で確認することが行われてい
るが、これによると、患者および術者が放射線を被爆す
るという問題がある。そこで、近年、内視鏡の挿入部に
複数の歪みセンサを設けて挿入状態における挿入部の形
状を検出する内視鏡装置が提案されている（特開昭 4−
146716号公報を参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内視鏡
の挿入部に複数のセンサを設けるものは、通常の内視鏡
が使えないばかりか、センサの配線が嵩むため、構造が
シンプルとはならない。

【０００５】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、通常の内視鏡が使え、か
つ、シンプルな装置でありながら、患者の体内に挿入さ
れた内視鏡挿入部の形状が知れる形状測定用プローブ装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】前記課題を解
決するために本発明は、内視鏡の挿通用チャンネルに挿
通可能で可撓性を有するプローブと、このプローブの先
端部近傍に設けられた曲げ量検出手段と、前記内視鏡の
挿通用チャンネルに対する前記プローブの挿入量を検出
する手段と、前記プローブの挿入量と曲げ量の検出デー
タより前記プローブの形状を構築する手段と、前記プロ
ーブの形状を表示する手段とを具備した形状測定用プロ
ーブ装置である。

【０００７】

【実施例】図１ないし図４は、本発明の第１の実施例を
示すものである。図１は使用状態の形状測定用プローブ
装置を示す。図２は、内視鏡１の挿通用チャンネル１０
に挿通可能で、可撓性を有するプローブ２を示してい
る。プローブ２の先端近傍の部分である先端部には、そ
の部分の曲げ歪量を検知するための複数の歪センサ３を
取り付け、その先端部の曲げを検出する曲げセンサ部
（曲げ量検出手段）４を構成している。

【０００８】前記曲げセンサ部４における各歪センサ３
は、互いに直交する方向の曲げ歪量が検知できるように
上面と左面の２個所に貼り付けてある。なお、上下左右
の４個所に設けてもよく、また、そのうちの３個所に設
けてもよいことはもちろんである。

【０００９】前記曲げセンサ部４より後方におけるプロ
ーブ２の外周面には、前記曲げセンサ部４からの長さが
既知である目盛５が複数個所にわたって付してある。プ
ローブ２の内部には図示しないルーメンが形成してあ
り、歪センサ３の配線はそのルーメン内を通して第１の
ケーブル６によって導かれ、計測装置７に接続されてい
る。

【００１０】一方、内視鏡１は、操作部８と挿入部９と
からなり、操作部８から挿入部９にわたって挿通用チャ
ンネル１０が形成されている。操作部８には前記挿通用
チャンネル１０のチャンネル口部１１が設けられてい
る。このチャンネル口部１１の口部端には、前記プロー
ブ２の各目盛５の通過を逐次読み取って検知する読取り
センサ部（プローブ挿入量検出手段）１２が設けられて
いる。この読取りセンサ部１２の信号は、第２のケーブ
ル１３によって演算部としてのいわゆるパソコン（パー
ソナルコンピュータ）１４に接続されている。

【００１１】また、計測装置７も第３のケーブル１６に
よってパソコン１４に接続されている。パソコン１４に
は、前記プローブ２の挿入量とその先端部の歪み量の検
出データより前記プローブ２の形状を構築する手段が組
み込まれている。また、パソコン１４には、前記形状を
表示するためのモニタ１５が接続されている。

【００１２】ところで、前記読取りセンサ部１２は、例
えば目盛５がプローブ２にプリントされた線で、それを
光学センサで読み取るものであってもよいし、目盛５が
金属で、その機械的接触を検知するものであってもよ
い。あるいは目盛５に磁気力を付し、それを磁気センサ
で読み取る方式のものであってもよい。

【００１３】次に、この形状測定用プローブ装置の作用
および機能を説明する。まず、図１で示すように、大腸
ａ内に内視鏡１の挿入部９を挿入する。この過程におい
て、大腸ａ内に挿入された挿入部９の形状を知りたい場
合、チャンネル口部１１から挿通用チャンネル１０にプ
ローブ２を挿入する。

【００１４】そして、プローブ２の複数の目盛５が、読
取りセンサ部１２で読み取られるごとに、プローブ２の
曲げセンサ部４において、その歪量を個別的に計測す
る。すなわち、各曲げセンサ部４はそのときのプローブ
２の先端部の湾曲する向き、およびその湾曲する大きさ
によって曲げセンサ部４の出力が異なる。

【００１５】そして、この計測された歪量のデータは、
計測装置７よりパソコン１１に送られる。また、間隔が
既知である目盛５を検知したことの信号も第２のケーブ
ル１３を通じてパソコン１４に送られる。つまり、プロ
ーブ２の挿通用チャンネル１０内への挿入量と、そのと
きのプローブ２の先端部の曲げ情報としての検出信号が
パソコン１４に入力される。

【００１６】ここで、プローブ２の挿入状況におけるそ
の形状を構築する手順を図３および図４を参照して説明
する。仮に、図３で示すように、プローブ２が下向きに
曲げられると、上側の歪センサ３が引き伸ばされる。そ
こで、歪センサ３が貼り付けてあるところの曲げセンサ
部４を曲げたときの曲げ半径Ｒ₁と、その上側の歪セン
サ３の出力との関係を予め測定してその関係を図示しな
いメモリに記憶しておけば、その歪センサ３の出力か
ら、その曲げ半径Ｒ₁が求められる。Ｏ₁はその円弧Ｓ
₁の中心である。

【００１７】今、図３で示す矢印Ａの向きにプローブ２
を挿入したとする。また、目盛５の間隔をＬとし、ある
時点での歪センサ３による歪み測定において、プローブ
２の中心軸上で歪センサ３の中間あたりに位置する点Ｐ
₁を中心として、長さＬ、半径Ｒ₁の円弧Ｓ₁を求める
ことができる。

【００１８】ついで、図４で示すように、プローブ２
が、さらに「Ｌ」の距離を進んだところで、再び、歪セ
ンサ３の出力を測定する。このとき、長さＬ、半径Ｒ₂
の円弧Ｓ₂が求まる。Ｏ₂はその円弧Ｓ₂の中心であ
る。また、円弧Ｓ₁と円弧Ｓ₂は、それらの端が共通の
接線を有するように接続する。このことをパソコン１４
内で次々に行うことにより、プローブ２の挿入状況の２
次元形状を構築できる。

【００１９】また、それに垂直な方向に付けてある他の
歪センサ３についても、同様に処理することにより、そ
の向きでのプローブ２の挿入状況の形状（２次元）を構
築できる。

【００２０】つまり、直交する２つの面のそれぞれの挿
入形状が得られるので、この２つの画像をモニタ１５の
画面上に同時にグラフィック表示する。例えば、図１に
あるように矢状面１５ａ、前額面１５ｂのそれぞれの２
次元形状の表示等が可能である。そして、術者はモニタ
１５の画面上の２次元画像の２つを見て、３次元の挿入
形状を把握する。この算出されたプローブ２の形状が内
視鏡１の挿入部９の形状に対応する。

【００２１】なお、複数の挿入量（位置）における個々
の２次元的な歪量の検出信号のデータをつなぎ合わせて
いくことで、プローブ２を挿入した挿入部９のおおまか
な３次元形状が算出することもできる。これによる挿入
部９の形状の把握が必要のない場合には、プローブ２及
び読取りセンサ部１２を外しておけば、内視鏡１を通常
の状態で使用できる。

【００２２】しかして、この実施例の構成によれば、通
常の内視鏡が使え、患者周辺に大掛かりな装置等を用意
することがなく、プローブ２のみで内視鏡１の挿入部９
の挿入状態における３次元的な形状を知ることができ
る。また、プローブ２の先端部のみに歪センサ３を設け
るだけでよい。

【００２３】図５は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。この実施例のほとんどの構成は前述した第１の実
施例のものと同様である。異なる点は内視鏡１のチャン
ネル口部１１の口部端には特別にセンサ部等を設けな
い。その代わり、プローブ２の外周面にその軸方向に沿
って間隔を設けて複数のスイッチ１７を設ける。この各
スイッチ１７は前述した第１の実施例における目盛５に
相当する。

【００２４】スイッチ１７の接片１８は、山形の形状を
した弾性導電性部材からなり、接片１８の一端はプロー
ブ２に固定され、接片１８の他端は接触部１９となって
いる。接片１８の接触部１９に対向してプローブ２の外
周面には、スイッチ１７の接点２０が設けられている。
そして、図３で示すように、自然な状態で接片１８はそ
の接触部１９が接点２０に向かい合って離れている。

【００２５】この実施例において、チャンネル口部１１
から挿通用チャンネル１０にプローブ２を挿入する際、
スイッチ１７の接片１８の背がチャンネル口部１１の開
口縁に押されて、接片１８の接触部１９が接点２０に接
触する。このことにより、スイッチ１７が閉成し、通電
によるスイッチングがなされる。各スイッチ１７によっ
てプローブ２の挿入位置が逐次検出され、そのときのプ
ローブ２の挿入量を検出できる。それ以外の機能および
作用は前述した第１の実施例と同じである。

【００２６】しかして、この実施例の構成によれば、内
視鏡側には全くセンサ部を取り付けずに挿通用チャンネ
ル１０に対するプローブ２の挿入位置および挿入量を計
測することができる。

【００２７】図６は本発明の第３の実施例を示すもので
ある。この実施例も全体的には第１の実施例と同様であ
るが、プローブ２の中に流体の放出・吸引ができるルー
メン２１を設けた点であり、つまり、プローブ２はカテ
ーテル状に形成されている。このルーメン２１とは別に
歪センサ３の配線を通すためのルーメン２２を設けてい
るが、このルーメン２２は先端面まではあけられていな
い。

【００２８】しかして、この実施例の構成では、プロー
ブ２にルーメン２１があるので、内視鏡１における挿入
部９の形状を計測中でも、大腸ａ内の流体（主に水）の
吸引、または放出が行える。場合によってはプローブ２
を内視鏡１の挿入時に内視鏡１内に入れたままにしてお
いて、必要時にプローブ２をチャンネル１０内で前後さ
せることで形状を計測してもよい。常に、プローブ２を
内視鏡１から抜かなくても大腸ａ内の水の吸引作業を行
うことができる。

【００２９】図７は本発明の第４の実施例を示すもので
ある。この実施例ではプローブ２に目盛等は設けない
が、その代わりに読取りセンサ部１２内に、内視鏡１の
チャンネル１０内に挿入するプローブ２の周面に転接す
るローラ２５を設け、これの回転数を読み取る検出器２
４を設ける。そして、検出器２４からの検出データはパ
ソコン１４に送られ、プローブ２の挿入量を算出するよ
うになっている。

【００３０】そこで、チャンネル口部１１から挿通用チ
ャンネル１０にプローブ２を挿入して、プローブ２を進
退させると、ローラ２５が回転する。検出器２４は常に
このローラ２５の回転量を検知し、パソコン１４にその
データを送る。一方、プローブ２ではこれの先端部にあ
る曲げセンサ部４においてある周波数（例えば１０Hz）
で曲げ歪量を検出し、そのデータを計測装置７からパソ
コン１４に送る。パソコン１４ではこれら２つのデータ
より、内視鏡１の挿入部９の形状を算出する。それ以外
は第１の実施例と同じである。この実施例の構成によれ
ば、前述した他の実施例のものよりも、より細かくデー
タがとれるので、精度の向上が図れる。

【００３１】なお、プローブ２の挿入量を検出する挿入
量読取り装置をチャンネル口部１１に着脱自在に取り付
けるように構成すれば、測定が必要な場合、それを取り
外しておける。

【００３２】図８ないし図９は前記内視鏡１の挿入部９
に挿入補助具を設けた例を示すものである。すなわち、
内視鏡１の挿入部９における先端部に、第１の伸縮チュ
ーブ２７と第２の伸縮チューブ２８を取り付け、その各
前端にはおもり（慣性体）２９を取り付ける。第１の伸
縮チューブ２７および第２の伸縮チューブ２８の後端は
まとめて挿入部９に固定されている。第１の伸縮チュー
ブ２７と第２の伸縮チューブ２８の先端側とおもり２９
は内視鏡１の挿入部９の軸方向に移動可能となってい
る。

【００３３】また、第１の伸縮チューブ２７と第２の伸
縮チューブ２８との間は密閉された空間となっており、
それらの固定部にはその空間内に通じる加圧チューブ３
０が接続されている。加圧チューブ３０の他端にはポン
プや手動シリンジ等の加圧装置３１が設けられている。

【００３４】次に、この挿入補助具を設けた内視鏡の作
用を説明する。図６，７に示すように、例えば大腸ａの
屈曲部において、内視鏡１の挿入部９における先端部を
湾曲させた状態で、加圧装置３１によって加圧チューブ
３０を介して、最初収縮状態にあった第１の伸縮チュー
ブ２７と第２の伸縮チューブ２８の間の空間を加圧し、
それらのチューブ２７，２８を図６の状態から図７で示
す状態まで急速に伸長させる。

【００３５】すると、おもり２９が勢いよく前方に飛び
出すが、やがて第１，２の伸縮チューブ２７，２８が伸
び切ったところで図７で示す伸長状態で止められるよう
になるが、おもり２９が急速に止まった慣性力で挿入部
９の先端部を引き、その先端面が向いている方向（図７
中矢印方向）にわずかに移動させられる。

【００３６】これを繰り返すことによって、挿入部９は
大腸ａ内の屈曲部を通過する。ここで、前述した各実施
例でのプローブ２を使えば、その挿入部９の先端が進む
様子を定量的に把握できる。これによれば、容易な構造
ながら、内視鏡に電気的手段を設けずに慣性力で内視鏡
１の挿入部９の先端をその向いている方向に誘導でき
る。また、プローブ２により、挿入部９の形状を見なが
ら、それを誘導することで、操作性および安全性が向上
する。

【００３７】なお、この慣性力を利用する挿入部９の誘
導方式において、第１の伸縮チューブ２７と第２の伸縮
チューブ２８の間の空間に急激に送り込む流体を比較的
質量が大きい、例えば水や油を使用すれば、その流体に
よる慣性力が比較的大きく、誘導補助力を高めることが
できる。また、これによると、慣性体としてのおもり２
９を設けなくてもある程度の誘導補助力を得ることがで
きる。

【００３８】また、第１の伸縮チューブ２７と第２の伸
縮チューブ２８、およびこれらの先端に取り付けるおも
り２９が挿入部９の先端部外周の範囲内で移動し、その
先端部の先端付近にストッパを設け、その先端のおもり
２９が挿入部９の先端から突き出ないようにしてもよ
い。

【００３９】また、上述した方式の場合、挿入部９の先
端部外周に、第１の伸縮チューブ２７と第２の伸縮チュ
ーブ２８を取り付けたが、一重の蛇腹チューブを被嵌
し、これと挿入部９の先端部外周との間に加圧用空間を
形成し、さらに、その蛇腹チューブの前端と挿入部９の
先端部との間に薄い筒状のゴムチューブを設け、前記空
間内に前述したと同様、加圧流体を急激に注入したと
き、蛇腹チューブを伸長させるとともに、ゴムチューブ
が弾性的に伸びるようにしたものである。この構成によ
れば、挿入部９の先端部外周には一重の蛇腹チューブを
被嵌すればよいので、細径化が図れる。

【００４０】図１０は内視鏡の挿入部を誘導するスライ
ディングチューブの例である。このスライディングチュ
ーブ４０は柔らかめのチューブ４１（密巻きコイルから
なるシースであってもよい。）からなり、この内部に内
視鏡の挿入部４２を挿入するようになっている。チュー
ブ４１の先端にはコイルばね４３が連結されている。コ
イルばね４３の先端は挿入部４２の先端に取り付けたば
ね受けリング部材４４に突き当たる。ばね受けリング部
材４４は挿入部先端に装着されるフードの代わりに例え
ばねじ止めされる。

【００４１】そこで、このスライディングチューブ４０
を使用する場合の作用を説明する。まず、（ａ）で示す
ように大腸ａの湾曲した部分において、それに沿って挿
入部４２の湾曲部４６を湾曲し、この湾曲状態に保持す
る。さらに、挿入部４２の全体が前方へ行かないように
保持したまま、チューブ４１を押し込む。すると、
（ｂ）で示すように挿入部４２の先端でコイルばね４３
が圧縮される。

【００４２】次に、チューブ４１を保持したまま、挿入
部４２を離すか、軽く押すと、圧縮されていたコイルば
ね４３が伸びるので、（ｃ）で示すように挿入部４２の
先端部が湾曲前方へ少し前進する。

【００４３】チューブ４１のＡ部は（ｂ）の段階で、湾
曲した湾曲部４６の部分に位置するために湾曲するが、
（ｃ）の段階で湾曲した湾曲部４６の部分が前方に行っ
ても、曲げられたままである。これはチューブ４１の先
端部が大腸壁に当たっており、また、そのチューブ４１
は柔らかめであるからである。

【００４４】なお、コイルばね４３の代わりに同じ作用
をなす板ばねを使用してもよい。また、前記チューブ４
１を従前のスライディングチューブの硬さのチューブの
先端に柔らかめのチューブを連結して構成してもよい。
この場合には挿入後、従前のスライディングチューブと
同様にそれを使用できる。

【００４５】図１１および図１２は前記コイルばね４３
の代わりに永久磁石を利用して弾発力を得るようにした
ものである。図１１で示すものはチューブ４１の先端と
挿入部４２の先端とのそれぞれに永久磁石５１，５２を
設けたものである。永久磁石５１，５２は軸方で対向す
るとともに対向する各極の極性を同じくしたものであ
る。

【００４６】図１２で示すものは挿入部４２の先端部に
おいて最先端とこれより手元側部分とに永久磁石５３，
５４を埋込み、一方、チューブ４１の先端には別の永久
磁石５５を取着する。永久磁石５３と永久磁石５５は互
いに吸引し合う関係に極性を設定し、永久磁石５４と永
久磁石５５は互いに反発し合う関係に極性を設定する。
この場合には挿入部４２の外周に突起物を形成しないで
済むため、挿入部４２を挿入しやすい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常の内視鏡が使用でき、患者周囲に大掛かりな装置を必
要とせずに、内視鏡挿入部の３次元形状を知ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置を示す説明図。

【図２】本発明の第１の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置のプローブの説明図。

【図３】本発明の第１の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置の測定原理の説明図。

【図４】本発明の第１の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置の測定原理の説明図。

【図５】本発明の第２の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置の要部の斜視図。

【図６】本発明の第３の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置のプローブの説明図。

【図７】本発明の第４の実施例に係る形状測定用プロー
ブ装置の要部の説明図。

【図８】内視鏡の挿入部に挿入補助具を設けた例の説明
図。

【図９】内視鏡の挿入部に挿入補助具を設けた他の例の
説明図。

【図１０】内視鏡の挿入部を誘導するスライディングチ
ューブの説明図。

【図１１】内視鏡の挿入部を誘導するスライディングチ
ューブの他の例の説明図。

【図１２】内視鏡の挿入部を誘導するスライディングチ
ューブのさらに他の例の説明図。

【符号の説明】

１…内視鏡、２…プローブ、３…歪センサ、４…センサ
部、７…計測装置、８…操作部、９…挿入部、１０…挿
通用チャンネル、１１…チャンネル口部、１２…読取り
センサ部、１４…パソコン、１５…モニタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内視鏡の挿通用チャンネルに挿通可能で可
撓性を有するプローブと、このプローブの先端部近くに
設けられた曲げ量検出手段と、前記内視鏡の挿通用チャ
ンネルに対する前記プローブの挿入量を検出する手段
と、前記プローブの挿入量と曲げ量の検出データより前
記プローブの形状を構築する手段と、前記形状を表示す
る手段とを具備したことを特徴とする形状測定用プロー
ブ装置。