JPH07111969A - 内視鏡挿入状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湾曲操作や挿入操作に対する機械的な強度を
高めかつ、挿入形状検出のための機能の安定を図ること
ができる内視鏡挿入状態検出装置を提供すること。 【構成】 コイル１０と該コイル１０の銅線１９と接続
される接続銅線２１の一部を絶縁材２０により被覆し、
且つ絶縁材２０の外表面を曲面に形成することによっ
て、湾曲操作や挿入操作による内視鏡内臓物とコイル１
０との干渉による互いの破損を防いでいる。この構成に
より、機械的な強度が高められ、挿入形状検出のための
機能が損なわれることがなく安定である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡挿入部の被検部
への挿入状態がわかるようにした内視鏡挿入状態検出装
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
て該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がりくねっており、挿入した内
視鏡挿入部がどの位置まで挿入されているのか、或はど
のような形状になっているのかは術者にとって容易には
わからない。

【０００３】その為、従来は内視鏡挿入部を挿入した被
検部に外部からＸ線を照射して挿入部の管腔への挿入位
置、挿入形状等の挿入状態を検出している。

【０００４】しかしながら、前記Ｘ線は人体に対し無害
なわけではなく、しかも照射場所も限られており、内視
鏡挿入部の挿入状態を検出する手段としては必ずしも好
ましいものではない。

【０００５】そこで、人体への生理的な悪影響を及ぼす
ことなく内視鏡挿入部の体腔内管腔への挿入状態を検出
できるようにした内視鏡やカテーテルの挿入状態検出装
置が各種提案されている。

【０００６】ＵＳＰ４，１７３，２２８号公報に示され
るように、カテーテルの位置確認のため、外部コイルよ
り磁界を与え、カテーテル内のコイルの信号出力の大小
を利用してカテーテルの位置を検出するものがある。

【０００７】ＵＳＰ４，１７６，６６２号公報には、外
部からの電磁波を内視鏡内で受けて位置を検出する装置
が開示されている。

【０００８】ＵＳＰ４，８２１，７３１号公報に示され
るように直交コイルを体外で回転させ、それに応じた体
内センサーの出力により位置を求めるものがある。ある
いは、カテーテルの先端に音響学的に画像データを検出
する装置を設けると共に、画像データの検出装置の空間
的位置を画像データ検出軸の空間的な位置を判定する位
置検出装置を設けたものが記載されている。

【０００９】さらに、特開平３−２９５５３０号公報に
示されるように、挿入部内に設けられ且つ外部からの電
磁波を受けて発生する誘導起電圧により、挿入部の挿入
状態を検出するための検出手段である受信空中線が設け
られたものがある。

【００１０】一方、特開昭６３−５９９７０号公報に示
されるように、ねじり弾性や耐曲げクリープの向上のた
めに、カテーテル内にゴムを充填したものが提案されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、内視鏡
内に形状導出のための検出手段を内蔵するものが提案さ
れているが、被覆や絶縁方法が考慮されていなかった。
このため、内視鏡の患者への挿入時の湾曲等の操作で移
動する内視鏡内蔵物が移動し、その摩擦で前記検知手段
にストレスがかかり機能の低下や破損が発生する可能性
もあり、改良する余地がある。

【００１２】本発明は前記事情にかんがみてなされたも
ので、内視鏡の湾曲やねじり等による内視鏡内臓物と検
出手段等の干渉による該検出手段や内臓物の破損を防
ぐ、すなわち、湾曲操作や挿入操作に対する機械的な強
度を高めかつ、挿入形状検出のための機能の安定を図る
ことができる内視鏡挿入状態検出装置を提供することを
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡挿入状態
検出装置は、内視鏡の挿入状態を検出するために、高周
波信号を受けて電磁波を放射する磁界発生手段と、前記
電磁波を受信し、その受信電磁波の磁界情報を検出する
磁界検出手段と、前記磁界検出手段が検出した検出信号
を基に、前記内視鏡の位置を求め、挿入部の挿入状態を
検出する挿入状態検出手段と、前記磁界検出手段により
検出された検出信号を前記挿入状態検出手段へ伝達する
か、あるいは前記磁界発生手段へ供給する高周波信号を
伝達するか、いずれか一方を伝達するための伝達手段と
を備えている。

【００１４】また、本発明の内視鏡挿入状態検出装置
は、前記磁界検出手段または前記磁界発生手段のいずれ
か一方と前記伝達手段とが前記内視鏡の挿入部に設けら
ていると共に、前記伝達手段の少なくとも一部と前記磁
界検出手段または前記磁界発生手段のいずれか一方とを
含めて、少なくとも外表面の一部が曲面をなすように絶
縁手段により被覆し且つ内視鏡挿入部に固定してある。

【００１５】

【作 用】前記発明の構成によれば、磁界検出手段また
は前記磁界発生手段のいずれか一方とこれと接続される
伝達手段の一部を絶縁手段により被覆し、且つ絶縁手段
の外表面の一部を曲面に形成することによって、湾曲操
作や挿入操作による内視鏡内臓物と磁界検出手段または
磁界発生手段との干渉による互いの破損を防いでいる。
前記構成では、機械的な強度が高められ、挿入形状検出
のための機能が損なわれることがなく安定である。

【００１６】

【実施例】図を参照して本発明の実施例について、以下
に説明する。以下、第１実施例について説明する。図１
に、内視鏡内に磁界検出用のコイルを内蔵させた内視鏡
の挿入状態検出装置の全体的な構成図を示す。

【００１７】図１に示す内視鏡挿入状態検出装置３０
は、内視鏡１と、光源装置９と、挿入状態検出部１２
と、ループコイル１４とを備えている。

【００１８】前記内視鏡１は、手元側の把持部を兼ね且
つ接眼部２を後部に有する操作部３の前方に細長な挿入
部４を連設して構成されている。この内視鏡１は、挿入
部４を口経的或は肛経的等に体腔内の管腔に挿入して被
検部を観察し検査したり、必要な各種処置を行うように
なっている。前記挿入部４は、先端が和賀ら順に、照明
光学系の出射窓５及び観察光学系の観察窓６を有する先
端部４ａと、湾曲可能な湾曲部４ｂと、可撓性を有する
長尺な可撓管部４ｃとを有している。前記操作部３に設
けたアングルノブ７を回動操作することにより、前記湾
曲部４ｂを湾曲させ、先端部４ａを術者が望む方向に向
けることができるようになっている。

【００１９】また、前記操作部３の側部からはユニバー
サルコード８が延出され、照明光を供給する光源装置９
に接続されるようになっている。尚、図示例の内視鏡１
は観察窓６後方の対物光学系が結像した観察像をイメ―
ジ伝達手段で接眼部２まで伝達し、この接眼部２で像を
直接観察する光学式の内視鏡であるが、本発明では、こ
れに限ることなく前記対物光学系が結像した観察像を固
体撮像素子で光電変換して撮像信号を得て、この信号を
外部のビデオプロセッサに伝送して信号処理し、モニタ
に観察像を表示する電子内視鏡にも当然適用される。

【００２０】前記内視鏡挿入部４には、磁界検出手段と
しての受信用空中線であるコイル１０が複数個、少なく
とも各コイル１０同士が干渉しない間隔で配置されてい
る。従って、各コイル１０の共振周波数を変えておけば
コイル１０の間隔を狭ばめることが可能となり、より精
度の高い位置情報が得られる。前記コイル１０はケーブ
ル１１が接続されており、これらケーブル１１は挿入部
４、操作部３、ユニバーサルコード８を経て挿入状態検
出部１２の受信器１３に接続されるようになっている。
前記コイル１０は電磁波を受信することにより誘導起電
圧を発生し、この発生した電圧信号がケーブル１１を介
して、挿入状態検出部１２の受信器１３に供給されるよ
うになっている。

【００２１】前記挿入状態検出部１２は、コイル１０に
電磁波を放射する送信用空中線としての例えばループ状
のアンテナ１４に高周波を供給する発振器１５を有して
いる。前記各コイル１０は、ループコイル１４により放
射された交流磁界の中にあって、前記誘導起電圧を発生
する。尚、前記アンテナ１４は、ループに限ることな
く、方形アンテナ、ダイポールアンテナ等でもよく複数
個を同一位置に設けてもよい。

【００２２】前記挿入状態検出部１２は、内視鏡挿入部
の形状導出のための信号処理部１７を有している。この
信号処理部１７は、アンテナ１４のコイル１０に対する
方向により変化する誘導起電圧の強度情報を前記受信器
１３より入力し、発信器１５の出力に対するコイル１０
の出力信号振幅、位相により、各コイル１０の位置と傾
きを求め、得られた座標の情報を数値的に補間して、挿
入部の形状をモニタ１６に表示するようになっている。
尚、前記形状の表示は、本実施例のごとく専用のモニタ
を用いてもよいし、観察される内視鏡画像を表示するモ
ニタ上に合成して表示してもよい。

【００２３】次に、内視鏡挿入状態検出装置の別の構成
例を図２に示す。この装置３１は、図１に示す装置とは
異なり、前記内視鏡１に内蔵されるコイル１０′を磁界
発生源とし、内視鏡外部に設けた磁界検出手段を用い
て、内視鏡挿入状態を検出するものである。図２に示す
ように、装置３１は、前記発信器１５の信号が、磁界発
生手段としての送信用空中線である各コイル１０′に印
加され、内視鏡外のループコイル１４と挿入状態検出部
１２Ａ内の受信器１３によって磁界強度を検出し、この
値を基に信号処理部１７が前記同様に内視鏡形状を導出
するようになっている。その他、図１の装置と同様の構
成及び作用については、同じ符号を付して説明を省略す
る。この構成によっても、内視鏡挿入状態をモニタ１６
に表示できる。

【００２４】続いて、前記内視鏡１内に設けられるコイ
ル１０（及び１０′）の一例を図３に示す。この例で
は、前記コイル１０は円筒状の単芯ソレノイド形状であ
り、基材となるコア１８は例えばフェライトや、パーマ
ロイ等の磁性材を用いる。このコア１８上に銅線１９を
所望の回数巻回して、コイル１０が作成されている。こ
の場合、銅線１９には所定の絶縁被覆が形成されている
ので密着して巻回することが一般的には可能である。

【００２５】しかしながら、被覆にはピンホールやクラ
ック等が存在する可能性も否定できない。図１に示す構
成のように、内視鏡１に内蔵するコイル１０が微小な磁
界を検出するセンサーとして用いられる場合には、コイ
ルの両端に生じる電圧も微小なため、絶縁耐力は低い値
でよい。しかし、内視鏡１に内蔵されるコイルを磁界発
生源とし、内視鏡外部の磁界検出手段を用いる図２の構
成では、内視鏡の寸法上の制約から小さいコイルを用い
ざるを得ず、電流値を上げることで発生する磁界強度を
上げて、所望の距離で充分な磁界が形成されるようにす
る必要がある。すると、前記コイル１０′の両端には、
当然それに応じた電圧が印加されることになる。そのた
め、コイル単体に要求される絶縁耐力は高くなる。この
ようにコア材１８と銅線１９間の絶縁耐力も必要となる
ため、図２に示す装置に使用するコイル１０′には、マ
イラフィルム等の絶縁材をコアに巻いた後に、銅線１９
を巻回してもよい。このようにセンサー、もしくは磁界
発生源としてのコイルを内蔵する場合、内視鏡に信号が
漏れないように確実な絶縁が必要となる。また逆に生体
からの信号が重畳してノイズになることを防止すること
もできる。

【００２６】また、内視鏡に組み込み固定するために、
組み込まれた内視鏡を患者に挿入する場合には、湾曲、
ねじり等で内蔵されている光ファイバーや鉗子チャンネ
ル等が動くため、これと干渉してコイル１０，１０′が
破損することがないように、機械的な強度も要求され
る。これは逆のことも言える。すなわち、コイルの構造
体に光ファイバー等が接触することで、光ファイバーの
折れ等が発生しないようにしておくことも必要となる。

【００２７】そこで、本実施例のコイル１０，１０′
は、図４に示すようにコア材１８の周囲に銅線１９を巻
回し、全体を絶縁材２０で外形が曲面をなすように被覆
する。この際、コイル１０（または１０′）と挿入状態
検出部１２（または１２Ａ）間を接続手段としての接続
銅線２１にて接続する場合は、符号Ｓで示す半田付け部
が互いに離間して、絶縁材２０の中に埋設するように構
成することで、両銅線２１間の絶縁が保たれつつ機械的
な補強をすることが可能となる。

【００２８】この絶縁材２０はシリコン等で構成すれば
よく、さらに補強をはかるため全体に高分子材料のチュ
ーブ、例えば熱収縮チューブにより被覆するようにして
もよい。また、寸法的におおよそ接続銅線２１の径分コ
イルが太くなるが、挿入部形状検出部１２（または１２
Ａ）とは逆方向の位置に、半田付け部Ｓ，Ｓを配置し図
５のようにコイル１０，１０′を構成してもよい。これ
により接続銅線２１に加わる引っ張りに対し、絶縁材２
０全体で対抗できるため、より機械的な強度を向上させ
ることができる。尚、図５のコイルにおいても絶縁材２
０は、図４と同様に曲面をもたせて成形する、また、同
様にチューブをかぶせてもよく、あるいはチューブで充
分な絶縁耐力が得られればチューブのみをかぶせてもよ
い。

【００２９】内視鏡内部のコイル以外の構造物に対し、
機械的な損傷を与えないために曲面で構成する部分は、
他の構造物に当接する可能性がある部分のみとし、当接
する可能性のない部分、内視鏡と接続される部分は平面
や内視鏡側に応じた面の構成にしてもよい。勿論、絶縁
材は全面的に滑らかな曲面に形成しても良い。

【００３０】本実施例の内視鏡挿入状態検出装置３０
（及び３１）は、図４または図５に示すコイル１０（及
び１０′）を複数個、内視鏡挿入部４に配置されてい
る。

【００３１】本実施例では、前記各コイル及びコイルの
銅線に接続される接続導線の一部を絶縁材で被覆し、こ
の絶縁材の外周を曲面に形成即ち突出した部分や角のあ
る部分を無くすることにより、湾曲やねじり等による内
視鏡内臓物と複数コイルとの干渉によるコイルあるいは
内臓物の破損を防ぐことができる。このように、本実施
例は、内視鏡の湾曲等の操作に対しても機械的な強度を
高めた構成となっており、挿入状態検出のための機能及
び構造を安定にすることができる。

【００３２】図６には、絶縁材で被覆されたコイルの変
形例を示してある。同図（ａ）は、いままで詳述した形
状のコイルである。

【００３３】図６（ｂ）は、２方向に銅線１９を巻回し
たコイルを絶縁材２０で被覆したものである。図６
（ｃ）は、３方向に銅線１９を巻回したコイルを絶縁材
２０で被覆したものである。

【００３４】一方、コイルのみでなく、コイルと挿入状
態検出部との間の信号伝達用の接続銅線２１も同様に内
視鏡内の他の構造物と機械的に干渉する可能性もある。
そのため銅線１９に施されている絶縁被覆のみでなく、
接続銅線２１もコイルと同様にシリコン等で全長に渡っ
て絶縁を強化してもよい。また、同様に絶縁チューブを
用いて、接続銅線２１の被覆の保護・強化を図ってもよ
い。

【００３５】図７ないし図９には、前記コイルを複数個
使用したイメージングプローブを内視鏡先端構成部に固
定する構成を示してある。

【００３６】図７に示すイメージングプローブ４０は、
前記内視鏡挿入部４に挿通され保持されており、前記挿
入状態検出部１２（または１２Ａ）に電気的に接続され
ている。

【００３７】前記イメージングプローブ４０は、プロー
ブ先端部材４１、磁界検出手段または磁界発生手段とし
ての複数のコイル４２、可撓性を有する材料で形成され
る芯線４３、接続手段としての信号線４４、及び外装チ
ューブ４５から構成されている。前記コイル４２は、そ
れぞれ芯線４３に予め設定された間隔で接着等で固定さ
れている。また、前記芯線４３は、その先端が、前記挿
入部４の先端部４ａ内に設けられたプローブ先端部材４
６に固定されている。

【００３８】前記複数のコイル４２の外側には、コイル
信号線等の保護のために前記外装チューブ４５が被覆さ
れていて、外装チューブ４５の先端側は、プローブ先端
部材４６に固定されている。

【００３９】前記プローブ先端部材４６は、内視鏡先端
部４ａに設けられた装着孔４７に挿入され、固定手段と
しての止めビス４８によって、径方向に押圧され固定さ
れている。さらに、プローブ先端部材４６の外周中途に
設けられた溝４９には、Ｏリング等のシール部材５０が
外嵌され、液密的にシールされている。この構成によっ
て、内視鏡１に内蔵されたイメージングプローブ４０
は、内視鏡検査時に内視鏡挿入部４が曲げられても挿入
部と相対的な軸方向の位置関係に変化がないので、コイ
ルの位置検出によって内視鏡挿入部の挿入形状を正確に
求めることができる。

【００４０】図８及び図９は、イメージングプローブの
別の構成を示す図である。これらの構成は、プローブ先
端部材の内視鏡先端構成部に対する固定手段の変形例で
ある。

【００４１】図８では、前記プローブ先端部材４６外周
に設けられた保持溝５１に対して、バネ５２等で付勢さ
れたボール５３による、いわゆるボールクリックによっ
て固定する構成である。図９では、内視鏡に設けられた
鉗子チャンネル５３にイメージングプローブを挿通した
構成例である。図９に示すぷプローブは、プローブ先端
部材４６の外周に取り付けた板状の複数のバネ部材５４
により、内視鏡先端部４ａ内に形成されたストッパー溝
５５に係合するようにして、固定するものである。これ
ら固定手段は、図７及び図８の構成のようにイメージン
グプローブをスコープに直接組み込んだものでも、図９
の構成のように、鉗子チャンネル５３に挿通して組み込
んだものでも、同じように適用できる。また、プローブ
先端部材を内視鏡先端部に固定する手段は、前記図示例
に限定されるものではない。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、内視鏡の湾曲やねじり
等による内視鏡内臓物と検出手段等の干渉による該検出
手段や内臓物の破損を防いで機械的な強度を高め、かつ
挿入状態検出のための機能の安定を図ることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は内視鏡挿入状態検出装置の全体的な構成
図。

【図２】図２は内視鏡挿入状態検出装置の別の構成図。

【図３】図３はコイルの構成図。

【図４】図４は絶縁材で封止されたコイルの断面図。

【図５】図５は図４とは別の構成に係るコイルの断面
図。

【図６】図６はコイルの変形例に係る構成図。

【図７】図７はイメージングプローブの内視鏡先端側に
おける固定に関する構成図。

【図８】図８は図７とは別の固定に関する構成図。

【図９】図９は図７とはさらに別の固定に関する構成
図。

【符号の説明】

１…内視鏡 ４…挿入部 ４ａ…先端部 １０…コイル １１…ケーブル １３…受信器 １４…アンテナ １５…発振器 １７…信号処理部 １８…コア材 １９…銅線 ２０…絶縁材 ２１…接続銅線 Ｓ…半田づけ部

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】前記内視鏡１は、手元側の把持部を兼ね且
つ接眼部２を後部に有する操作部３の前方に細長な挿入
部４を連設して構成されている。この内視鏡１は、挿入
部４を口経的或は肛経的等に体腔内の管腔に挿入して被
検部を観察し検査したり、必要な各種処置を行うように
なっている。前記挿入部４は、先端側から順に、照明光
学系の出射窓５及び観察光学系の観察窓６を有する先端
部４ａと、湾曲可能な湾曲部４ｂと、可撓性を有する長
尺な可撓管部４ｃとを有している。前記操作部３に設け
たアングルノブ７を回動操作することにより、前記湾曲
部４ｂを湾曲させ、先端部４ａを術者が望む方向に向け
ることができるようになっている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】前記イメージングプローブ４０は、プロー
ブ先端部材４６、磁界検出手段または磁界発生手段とし
ての複数のコイル４２、可撓性を有する材料で形成され
る芯線４３、接続手段としての信号線４４、及び外装チ
ューブ４５から構成されている。前記コイル４２は、そ
れぞれ芯線４３に予め設定された間隔で接着等で固定さ
れている。また、前記芯線４３は、その先端が、前記挿
入部４の先端部４ａ内に設けられたプローブ先端部材４
６に固定されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内視鏡の挿入状態を検出するために、高
   周波信号を受けて電磁波を放射する磁界発生手段と、 前記電磁波を受信しその受信電磁波の磁界情報を検出す
   る磁界検出手段と、 前記磁界検出手段が検出した検出信号を基に、前記内視
   鏡の位置を求め、挿入部の挿入状態を検出する挿入状態
   検出手段と、 前記磁界検出手段により検出された検出信号を前記挿入
   状態検出手段へ伝達するか、あるいは前記磁界発生手段
   へ供給する高周波信号を伝達するか、いずれか一方を伝
   達するための伝達手段とを備え、 前記磁界検出手段または前記磁界発生手段のいずれか一
   方と前記伝達手段とが前記内視鏡の挿入部に設けらてい
   ると共に、 前記伝達手段の少なくとも一部と前記磁界検出手段また
   は前記磁界発生手段のいずれか一方とを含めて、少なく
   とも外表面の一部が曲面をなすように絶縁手段により被
   覆し且つ内視鏡挿入部に固定したことを特徴とする内視
   鏡挿入状態検出装置。