JPWO2012153703A1 - 圧力センサー、内視鏡スコープ、内視鏡裝置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数の第二電極は、第一電極の周方向に互いに間隔を空けて配置される、圧力センサーが提供される。
また、腸管穿孔は、腸のひだの裏側部分を観察するために、内視鏡スコープの先端をJ字状に曲げたときに起こりやすい。このような原因による腸管穿孔を防ぐには、ひとつは内視鏡先端への圧力センサー搭載による印加圧力の客観表示を行う、別の方法では、内視鏡スコープの先端に設けられたレンズの視野角をできるだけ大きなものにすればよい。レンズの視野角の例としては、160、180、200、220、240、260、280、300、320、340、360度であり、ここで例示した何れか1つの値以上又は何れか2つの間の範囲内であってもよい。
本発明の圧力センサーは、好ましくは、第一電極と第二電極の間に、印加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧抵抗体をさらに備える。
好ましくは、前記感圧抵抗体は、導電材を含むエラストマーからなる。
好ましくは、前記感圧抵抗体は、第一電極又は第二電極の周方向に垂直な断面において第一電極又は第二電極の周囲を覆うように構成される。
好ましくは、前記支持部は、前記稜線部に環状の凹部を備え、第一電極と第二電極のうちの少なくとも一方と、前記感圧抵抗体は、前記凹部内に配置される。
好ましくは、前記感圧抵抗体は、前記稜線部の周方向に垂直な断面が円形であり、前記凹部は、前記稜線部の周方向に垂直な断面が円弧状である。
好ましくは、前記感圧抵抗体は、前記支持部の側方と前方の少なくとも一方からはみ出すように配置される。
好ましくは、第二電極が前記支持部上に配置され、前記感圧抵抗体は、隣接する2つの第二電極の間に設けられた接着剤又は粘着剤によって前記支持部に固定される。
好ましくは、第二電極は、第一電極の周方向に4つ以上が等間隔に配置される。
本発明は、別の観点では、上記記載の圧力センサーと、体内に挿入される挿入部とを備え、前記支持部は、前記挿入部の先端部である、内視鏡スコープを提供する。
本発明は、別の観点では、上記記載の圧力センサーと、体内に挿入される挿入部とを備え、前記支持部は、前記感圧部を前記挿入部に着脱可能に固定するアダプターである、内視鏡スコープを提供する。
本発明は、別の観点では、上記記載の内視鏡スコープと、前記感圧部からの信号に基づいて前記感圧部への印加圧力の大きさ及び圧力印加位置を取得する信号処理部と、前記内視鏡スコープが取得した画像を表示するモニターとを備える、内視鏡裝置を提供する。
好ましくは、前記信号処理部は、前記画像の周囲であって前記圧力印加位置に応じた位置に、前記印加圧力の大きさに基づく表示を行う。
好ましくは、前記モニターとは別の外部表示部をさらに備え、前記信号処理部は、前記外部表示部上であって前記圧力印加位置に応じた位置に、前記印加圧力の大きさに基づく表示を行う。
好ましくは、前記表示は、前記印加圧力の大きさに応じた色である。
図1は、本発明の一実施形態の内視鏡裝置1を示す。この実施形態の内視鏡裝置1は、内視鏡スコープ3と、信号処理部5と、内視鏡スコープ3が取得した画像を表示するモニター7とを備える。内視鏡スコープ3は、体内に挿入される挿入部9と、挿入部9の先端13を湾曲させる等の操作に用いる操作部11とを備える。挿入部9の先端13の稜線部には感圧部15が設けられている。
ここで、図1の領域Aの拡大図である、図2(a)〜(d)及び図3〜図7を用いて、挿入部9の先端13付近の部分(先端部)の構成について、さらに詳しく説明する。
図2(a)は、挿入部9を先端13側から見た図である。図2(b)は、挿入部9を側面から見た図である。図2(c)は、図2(b)中のA-A断面である。図2(d)は、図2(a)中のB-B断面である。図3は、図2(d)に対応した図であり、感圧部15の別の実施形態を示す。図4は、図2(d)に対応した図であり、感圧部15のさらに別の実施形態を示す。図5は、図2(c)に対応した図であり、第一電極25の別の実施形態を示す。図6及び図7は、図2(a)に対応した図であり、圧力印加部Pを示すための図である。なお、図2(a)、図6,図7以外では、投光部17と、画像取得部19の図示は省略している。
図2(d)に示すように、挿入部9の先端13の稜線部には、感圧部15が設けられている。先端13の稜線部とは、先端13の外周部分であり、言い換えると、挿入部9の側面と先端13とが交わる部分である。感圧部15は、第一電極25と、第二電極21と、これらの電極の間に設けられた感圧抵抗体23とを備える。本実施形態の感圧部15は、構成がシンプルであるので、製造コストが安いというメリットがある。
第一電極25は、図2(c)に示すように先端13の外周に沿って環状に配置されている。「環状に配置されている」には、図2(c)に示すように閉じた環の形状の1つの第一電極25が先端13の外周に沿って配置されている場合のみならず、図5に示すように、複数の第一電極25が全体として環の形状に配置されている場合も含まれる。「環」には、閉じた環のみならず、図5のように部分的に開いた部分がある環も含まれる。第一電極25は、図2(c)に示すように挿入部9の内部に設けられた信号線を介して、又は挿入部9の外側に沿って設けれた信号線等を介して信号処理部5に電気的に接続される。第一電極25が1つの場合、第一電極25から信号処理部5までの配線が、複数の場合よりも容易である。
第二電極21は、図2(c)及び図2(d)に示すように、第一電極25に対向するように配置されている。また、複数の第二電極21が第一電極の周方向(図2(c)の矢印Xの方向)に互いに間隔を空けて配置されている。第二電極21のそれぞれに別個の信号線が接続されており、各第二電極21と、第一電極の間の電圧が測定される。従って、第二電極21の数だけ圧力センサーが配置されていることになり、第二電極21の数が増えるほど、圧力印加位置の周方向の解像度が向上する。第二電極21の数は、2つ以上であればよく、好ましくは4つ以上であり、さらに好ましくは8つ以上である。第二電極21の数が4つの場合、第二電極21は、例えば、上下左右に1つずつ配置され、第二電極21の数が8つの場合、第二電極21は、例えば、上下左右に1つずつと、右上、右下、左上、左下に1つずつ配置される。
感圧抵抗体23は、印加圧力に応じて抵抗値が変化するものであり、その一例が導電材を含むエラストマーである。絶縁性のエラストマーはそのままでは抵抗値が極めて高いが、導電性を有する微粒子からなる導電材が混合されると、印加圧力に応じて抵抗値が低下するようになり、感圧センサーとして機能するようになる。導電材を含むエラストマー自体は、導電性エラストマーやエラストマー抵抗体という名称で市販されており、一例では、日本マイクロシステム社から入手可能である。エラストマー抵抗体の圧力−抵抗値の特性の一例は、図15に示すものであり、印加圧力が線形的に大きくなると、抵抗値が対数的に低下する。
挿入部9の先端13の稜線部には、図2(b)及び(d)に示すように、環状の凹部が形成されており、第二電極21及び感圧抵抗体23は、この凹部内に配置されている。これによって、第二電極21及び感圧抵抗体23が安定して配置される。凹部の形状としては、図2(d)に示すように周方向に垂直な断面がL字状であってもよく、図3に示すように周方向に垂直な断面が円弧状であってもよい。前者の場合、第二電極21と感圧抵抗体23の接触面積が小さく、感圧抵抗体に加わる圧力の方向によっては感圧抵抗体が適切に圧縮されず、その結果、圧力が正確に測定されない可能性がある。一方、後者の場合、第二電極21と感圧抵抗体23の接触面積が大きく、感圧抵抗体に加わる圧力の方向によらず、感圧抵抗体が適切に圧縮され、圧力が正確に測定されると考えられる。また、凹部の形状としては、図4に示すように、正八角形の隣接する三辺の形状であってもよい。このような形状の凹部は比較的形成するのが容易であり、このような凹部に沿って第二電極21を形成すると、側面に垂直に加わる圧力、先端側から加わる圧力、斜め方向から加わる圧力の何れも適切に検出することができる。
上記の通り、第一電極25と第二電極21の間に感圧抵抗体23が配置されており、感圧抵抗体23の抵抗値は印加圧力の大きさに応じて変化する。従って、第一電極25と第二電極21の間に定電流を流している状態で、第一電極25と第二電極21の間の電圧を測定することによって、印加圧力の大きさを電圧値として検出することができる。得られた電圧値は、信号線を通じて信号処理部5に送られる。定電流を流す方法としては、定電流ダイオードを用いる方法が挙げられる。
また、図7のPの位置に圧力が加わると、上側の第二電極21Aと左側の第二電極21Bの間において感圧抵抗体23が大きく圧縮され、その結果、第二電極21Aと第二電極21Bでの検出電圧が低下する。また、Pの位置は、若干、第二電極21A寄りであるので、第二電極21Aでの検出電圧の低下は、第二電極21Bよりも大きい。この結果から、信号処理部5は、第二電極21Aと第二電極21Bの間であって第二電極21A寄りの位置に圧力が印加されていると判断する。
上述したように、感圧部15は、印加圧力に応じた信号を出力し、この信号は、信号処理部5に送られる。信号処理部5は、感圧部15からの信号に基づいて感圧部15への印加圧力の大きさ及び圧力印加位置を取得する。上述したように、感圧部15は、挿入部9の先端13の稜線部のどの位置に圧力が加わっているのかを検出することができるので、感圧部15からの信号には、位置情報が含まれている。信号処理部5は、この位置情報を参照して、操作者に対して、圧力が加わっている位置を通知する。
ここまでは、感圧部15が挿入部9の先端13に取り付けられている場合を説明したが、感圧部15は、図10(a)〜(d)に示すように、挿入部9の先端13に着脱可能なアダプター37に取り付けてもよい。図10(a)〜(d)は、それぞれ、図2(a)〜(d)に対応した図である。内視鏡スコープ3の挿入部9は、アダプター37の内部空間39内に挿入される。このようなアダプター式にした場合、感圧部15を容易に交換できるというメリットがある。また、従来の内視鏡スコープの挿入部にも容易に取り付けることができるというメリットがある。アダプター37と外部表示部33を用いると、既に病院などに設置済みの内視鏡裝置に本発明を導入することが可能になる。アダプター37において、第一電極25及び第二電極21は、図示しない信号線を介して信号処理部5に電気的に接続される。この信号線は、挿入部9に沿って信号処理部5に接続させることができる。
ここまで、感圧抵抗体23の内部に第一電極25があり、挿入部9側に第二電極21がある実施形態を用いて説明を行ったが、図11(a)〜(d)に示すように、挿入部9側に第一電極25を環状に配置し、第一電極25に対向するように複数の第二電極21を配置してもよい。この実施形態では、感圧抵抗体23は、第二電極21の周方向に垂直な断面において、その周囲を覆うように構成される。
Claims (15)
- 支持部と、
前記支持部の先端の稜線部に設けられ且つ印加圧力に応じた信号を出力する感圧部とを備え、
前記感圧部は、環状に配置された第一電極と、第一電極に対向する複数の第二電極とを備え、
前記複数の第二電極は、第一電極の周方向に互いに間隔を空けて配置される、圧力センサー。 - 第一電極と第二電極の間に、印加圧力に応じて抵抗値が変化する感圧抵抗体をさらに備える、請求項1に記載の圧力センサー。
- 前記感圧抵抗体は、導電材を含むエラストマーからなる、請求項2に記載の圧力センサー。
- 前記感圧抵抗体は、第一電極又は第二電極の周方向に垂直な断面において、第一電極又は第二電極の周囲を覆うように構成される請求項3に記載の圧力センサー。
- 前記支持部は、前記稜線部に環状の凹部を備え、第一電極と第二電極のうちの少なくとも一方と、前記感圧抵抗体は、前記凹部内に配置される、請求項2〜請求項4の何れか1つに記載の圧力センサー。
- 前記感圧抵抗体は、前記稜線部の周方向に垂直な断面が円形であり、
前記凹部は、前記稜線部の周方向に垂直な断面が円弧状である、請求項5に記載の圧力センサー。 - 前記感圧抵抗体は、前記支持部の側方と前方の少なくとも一方からはみ出すように配置される、請求項2〜請求項6の何れか1つに記載の圧力センサー。
- 第二電極が前記支持部上に配置され、
前記感圧抵抗体は、隣接する2つの第二電極の間に設けられた接着剤又は粘着剤によって前記支持部に固定される、請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の圧力センサー。 - 第二電極は、第一電極の周方向に4つ以上が等間隔に配置される、請求項1〜請求項8の何れか1つに記載の圧力センサー。
- 請求項1〜請求項9の何れか1つに記載の圧力センサーと、
体内に挿入される挿入部とを備え、
前記支持部は、前記挿入部の先端部である、内視鏡スコープ。 - 請求項1〜請求項9の何れか1つに記載の圧力センサーと、
体内に挿入される挿入部とを備え、
前記支持部は、前記感圧部を前記挿入部に着脱可能に固定するアダプターである、内視鏡スコープ。 - 請求項10又は請求項11に記載の内視鏡スコープと、
前記感圧部からの信号に基づいて前記感圧部への印加圧力の大きさ及び圧力印加位置を取得する信号処理部と、
前記内視鏡スコープが取得した画像を表示するモニターとを備える、内視鏡裝置。 - 前記信号処理部は、前記画像の周囲であって前記圧力印加位置に応じた位置に、前記印加圧力の大きさに基づく表示を行う、請求項12に記載の内視鏡裝置。
- 前記モニターとは別の外部表示部をさらに備え、
前記信号処理部は、前記外部表示部上であって前記圧力印加位置に応じた位置に、前記印加圧力の大きさに基づく表示を行う、請求項12に記載の内視鏡裝置。 - 前記表示は、前記印加圧力の大きさに応じた色である、請求項13又は請求項14に記載の内視鏡裝置。
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