WO2015093278A1 - 挿入装置 - Google Patents

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WO2015093278A1
WO2015093278A1 PCT/JP2014/081798 JP2014081798W WO2015093278A1 WO 2015093278 A1 WO2015093278 A1 WO 2015093278A1 JP 2014081798 W JP2014081798 W JP 2014081798W WO 2015093278 A1 WO2015093278 A1 WO 2015093278A1
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displacement
optical fiber
core
detected
unit
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PCT/JP2014/081798
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良 東條
藤田　浩正
山本　英二
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オリンパス株式会社
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Publication date
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    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings

Definitions

  • the present invention relates to an insertion device incorporating a curved shape detection sensor.
  • a bending shape detection sensor is incorporated into an insertion device (for example, an endoscope) having an elongated insertion portion to be inserted into an inserted body to detect the bending shape (bending angle or bending direction).
  • Patent Document 1 discloses an endoscope in which a curved shape detection sensor provided with a plurality of detected portions for detecting a curved shape is incorporated.
  • the curved shape detection sensor has an optical fiber in which a light absorber is formed only in a predetermined direction on a core exposed from a clad.
  • the bending shape of the endoscope is detected based on a change in the amount of light guided through the optical fiber in accordance with the bending angle and the bending direction of the optical fiber.
  • the bending direction which a to-be-detected part detects is determined by the predetermined direction in which the light absorber was formed.
  • the optical fiber is not fixed on the proximal end side of the endoscope but is gently waved and extended.
  • a curved shape detection sensor in which a light absorber is formed only in a predetermined direction like the insertion device described in Patent Document 1, the curved direction detected by the curved shape detection sensor is matched with the curved direction to be detected. I have to leave. Therefore, when the curved shape detection sensor is incorporated into the insertion device, the curved shape detection sensor is fixed to the insertion device so that the position of the detected portion of the curved shape detection sensor with respect to the insertion device does not change due to movement of the insertion device. There is a need.
  • Patent Document 1 does not mention how to incorporate the curved shape detection sensor into the insertion device, and there is a concern that the detection accuracy of the curved shape may be reduced due to a change in the position of the detected portion with respect to the insertion device. .
  • an object of the present invention is to provide an insertion device that can suppress the displacement of the position of the detected portion relative to the insertion device and improve the detection accuracy of the curved shape.
  • One embodiment of the present invention includes a flexible insertion portion that is inserted into a body to be inserted, and a curved shape detection sensor that detects a curved shape of the insertion portion, and the curved shape detection sensor includes at least An optical fiber comprising a core, a clad covering the core, a coating covering the clad, and a detected portion that is mechanically attached to the core and detects the curved shape, An optical fiber is disposed at least in the insertion portion, and the optical fiber includes one or more displacement suppression portions that directly or indirectly suppress relative displacement of the detected portion with respect to the insertion portion. It is.
  • an insertion device capable of suppressing the displacement of the position of the detected portion relative to the insertion device and improving the detection accuracy of the curved shape.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an endoscope apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the insertion portion of the endoscope.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical fiber constituting the curved shape detection sensor.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an example of light that passes through the vicinity of the detected portion of the optical fiber.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of light passing near the detected portion of the optical fiber.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an example of light passing near the detected portion of the optical fiber.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 6 is a radial cross-sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 7 is a radial cross-sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the positional relationship between the displacement suppressing portion and the detected portion in the longitudinal direction of the optical fiber.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an optical fiber fixed to a channel tube by a plurality of displacement suppressing portions.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an optical fiber provided with a detected portion having a thickness equal to or less than the thickness of the clad.
  • FIG. 11 is a radial cross-sectional view showing an optical fiber provided with a detected portion having a thickness equal to or less than the thickness of the clad.
  • FIG. 12A is a schematic longitudinal sectional view showing an optical fiber fixed to a channel tube by a displacement suppressing portion.
  • FIG. 12B is a schematic longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 12C is a schematic longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 14 is a radial cross-sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 16A is a longitudinal sectional view showing an optical fiber fixed to a channel tube by a displacement suppressing portion.
  • FIG. 16B is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 17 is a radial cross-sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion.
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing the positional relationship between two displacement suppressing portions in the longitudinal direction of the optical fiber.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing an optical fiber fixed to a channel tube by a plurality of displacement suppressing portions.
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing an optical fiber in which the detected part and the displacement suppressing part are integrated.
  • FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing an optical fiber in which the detected part and the displacement suppressing part are integrated.
  • FIG. 23 is a radial cross-sectional view showing an optical fiber in which the detected portion and the displacement suppressing portion are integrated.
  • FIG. 24 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion at the end portion on the distal end side of the optical fiber.
  • FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion at the end portion on the front end side of the optical fiber.
  • FIG. 26 is a longitudinal sectional view showing the optical fiber fixed to the channel tube by the displacement suppressing portion at the end portion on the front end side of the optical fiber.
  • FIG. 27 is a side view in the longitudinal direction showing the optical fiber that is bent between the detected portion and the corresponding displacement suppression portion.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing a displacement suppression mechanism using a liner tube and a top.
  • an endoscope will be described as an example of an insertion device.
  • the insertion device is not limited to an endoscope, and includes a catheter, forceps, a treatment tool, and the like that are inserted into an insertion target.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an endoscope apparatus 1.
  • the endoscope apparatus 1 includes an endoscope 10 in which a curved shape detection sensor 100 is incorporated, an apparatus main body 20 connected to the endoscope 10, and a display unit 30 connected to the apparatus main body 20.
  • the apparatus main body 20 includes a light emitting unit 21 that supplies light to the curved shape detection sensor 100, a light receiving unit 22 that receives light returning from the curved shape detection sensor 100, and an amount of light received by the light receiving unit 22.
  • a calculation unit 23 for calculating a bending shape of the bending unit 14 described later.
  • the apparatus main body 20 includes a control unit that controls predetermined functions of peripheral devices connected to the apparatus main body 20 including the endoscope 10.
  • the endoscope 10 extends from a flexible insertion portion 11 to be inserted into the inserted body 200, an operation portion main body 12 connected to the proximal end side of the insertion portion 11, and the operation portion main body 12, and will be described later.
  • the optical fiber 101, the illumination light optical fiber 18, and the cord portion 13 including the imaging element wiring 19 are included.
  • the endoscope 10 is detachably connected to the apparatus main body 20 via the cord portion 13 and communicates with the apparatus main body 20.
  • the insertion portion 11 is an elongated tubular portion on the distal end side of the endoscope.
  • the insertion portion 11 has a bending portion 14 on the distal end side and a long flexible tube portion 15 on the proximal end side.
  • an observation optical system including an objective lens, an imaging element that forms an optical image obtained from the observation optical system and converts it into an electrical signal, an illumination optical system including an illumination lens, and the like Is built-in.
  • the bending portion 14 is bent in a desired direction when the operator manually operates the operation knob 16 provided on the operation portion main body 12.
  • the flexible tube portion 15 is curved along the curved shape of the inserted body 200.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the insertion portion 11.
  • a cylindrical channel tube 17 through which a treatment instrument such as an ultrasonic probe or forceps is passed, an optical fiber 18 for illumination light that transmits illumination light to the illumination optical system, a wiring 19 for an image sensor, etc. Things are built in.
  • a bending shape detection sensor 100 for detecting the bending shape of the insertion portion 11 is incorporated in the insertion portion 11.
  • the curved shape detection sensor 100 has a plurality of optical fibers 101, and these optical fibers 101 are disposed at least in the insertion portion 11. In the present embodiment, these optical fibers 101 are fixed to the outer peripheral surface of the channel tube 17 by a displacement suppression unit 106 described later.
  • the channel tube 17 has the largest cross-sectional area in the built-in object of the insertion portion 11, it is less likely to twist than other built-in objects.
  • the position of a detection unit 105 (to be described later) of the optical fiber 101 is shifted and the detection accuracy of the curved shape is deteriorated. It is desirable that the built-in material for fixing the screw is not easily twisted. Therefore, in this embodiment, the optical fiber 101 is fixed to the channel tube 17.
  • the built-in thing that fixes the optical fiber 101 is not limited to the channel tube 17, but is displaced along the curve of the insertion portion 11 such as the illumination light optical fiber 18 or the imaging element wiring 19, that is, Anything that bends together with the insertion portion 11 may be used.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical fiber 101 constituting the curved shape detection sensor 100.
  • the curved shape detection sensor 100 includes an optical fiber 101 including a core 102, a clad 103, and a coating 104.
  • the optical fiber 101 has one detected portion 105 for each optical fiber 101 as shown in FIG.
  • the detected part 105 removes the coating 104 covering the outer peripheral surface of the clad 103 and a part of the clad 103 covering the outer peripheral surface of the core 102 to expose the core 102. It is formed by applying a light absorber on the exposed core 102.
  • the light absorber absorbs part of the light guided through the core 102 of the optical fiber 101.
  • the detected part 105 may be formed by other than the application of the light absorber.
  • the outer peripheral surface in the radial direction between the covering 104 and the detected part 105 is flush, but the radial thickness of the detected part 105 may be less than the radial thickness of the covering 104. Good (see FIG. 5 and FIG. 6).
  • a light emitting unit 21 that emits light guided through the optical fiber 101 and a light receiving unit 22 that receives light guided through the optical fiber 101 are connected.
  • the light emitting unit 21 and the light receiving unit 22 are arranged in the apparatus main body 20, but other arrangements such as arranging the light emitting part 21 and the light receiving unit 22 separately from the apparatus main body 20 or in the endoscope 10 are possible. May be.
  • a mirror 107 is disposed at the tip of the optical fiber 101 (see FIGS. 24 to 26).
  • two optical fibers 101a and 101b of the plurality of optical fibers 101 have two directions perpendicular to the longitudinal direction (insertion direction) and perpendicular to each other, that is, shown in FIG.
  • a pair of detected portions 105a and 105b facing the X-axis direction and the Y-axis direction are formed.
  • a plurality of optical fibers 101 are arranged so that the pair of detected portions 105 a and 105 b are at the same position in the longitudinal direction of the insertion portion 11.
  • FIG. 4A to 4C are schematic diagrams showing light passing through the vicinity of the detected portion 105 of the optical fiber 101.
  • FIG. 4A When the optical fiber 101 is straight, a part of the light guided through the optical fiber 101 is absorbed by the light absorber of the detected part 105 (FIG. 4A).
  • FIG. 4B When the detected part 105 is curved so as to be inward, the light hitting the detected part 105 decreases, so that the amount of light absorbed by the detected part 105 is reduced (FIG. 4B). That is, the transmission amount of light guided through the optical fiber 101 is increased.
  • FIG. 4C On the other hand, if the detected part 105 is curved so as to come outside, the amount of light hitting the detected part 105 increases, so that the amount of light absorbed by the detected part 105 increases (FIG. 4C). That is, the transmission amount of light guided through the optical fiber 101 is reduced. In this way, the detected part 105 detects the amount of bending based on the change in the amount of light transmitted
  • the light that has passed through the detected part 105 is reflected by the mirror 107 at the tip of the optical fiber 101, guided in the reverse direction through the optical fiber 101, and received by the light receiving part 22.
  • the light receiving unit 22 outputs the amount of received light to the calculation unit 23.
  • the bending shape of the insertion portion 11 is calculated from the amount of bending in each detected portion 105 and the known interval data of each detected portion 105.
  • the display unit 30 is detachably connected to the apparatus main body 20.
  • the display unit 30 displays an image in the insertion target 200 captured by the endoscope 10 and a curved shape of the insertion unit 11 calculated by the calculation unit 23.
  • 5 and 6 are a longitudinal sectional view and a radial sectional view showing the optical fiber 101 fixed to the channel tube 17.
  • the core 102 and the clad 103 are in close contact with each other so as not to move, but the movement between the clad 103 and the coating 104 may be allowed. Therefore, even if only the coating 104 is fixed to the channel tube 17, the core 102 and the clad 103 may move relative to the channel tube 17. Therefore, for example, when the core 102 rotates, the detected part 105 integrated with the core 102 also rotates, and the detection accuracy of the bending amount may be lowered.
  • a portion of the coating 104 and the clad 103 on the side facing the detected part 105 is removed to provide an opening, and the opening in which the core 102 is exposed is filled with an adhesive to thereby displace the displacement suppressing part. 106 is formed. That is, the displacement suppression unit 106 suppresses relative displacement of the core 102 by adhesion to the channel tube 17. Thus, the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 is directly suppressed.
  • the adhesive forming the displacement suppressing portion 106 that contacts the core 102 has a refractive index higher than that of the core 102 so as to totally reflect the light guided through the core 102, that is, to perform an alternative function of the removed cladding.
  • the adhesive is preferably a soft material so as not to hinder the bending of the optical fiber 101.
  • the displacement suppressing portion 106 is formed only in one narrow position in the longitudinal direction of the optical fiber 101 within a range in which the adhesive strength can be maintained.
  • the displacement suppression unit 106 directly suppresses the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 that is displaced along the curvature of the insertion unit 11. That is, the displacement suppression unit 106 directly suppresses the relative displacement of the detected unit 105 integrated with the core 102 with respect to the insertion unit 11. Therefore, the detected portion 105 is displaced along the curvature of the insertion portion 11 without moving or rotating in the longitudinal direction with respect to the insertion portion 11, and the detection accuracy of the curved shape of the insertion portion 11 is improved. Can do.
  • the opening formed by removing the coating 104 and the clad 103 is a relatively small opening having a width of, for example, about 100 ⁇ m by the displacement suppressing unit 106 suppressing the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 by adhesion, Displacement of the core 102 and the channel tube 17 can be suppressed.
  • the displacement suppressing unit 106 suppressing the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 by adhesion.
  • Displacement of the core 102 and the channel tube 17 can be suppressed.
  • the light that guides the core 102 can be totally reflected by using a material having a lower refractive index than that of the core 102 as the material of the adhesive constituting the displacement suppressing unit 106. Thereby, the loss by the displacement suppression part 106 of the light which guides the core 102 can be prevented.
  • the displacement suppression part 106 is not limited to the adhesion
  • the channel tube 17 and the covering 104 are not in contact with each other except where the displacement suppression unit 106 is provided, but the core 102 is fixed to the channel tube 17 by the displacement suppression unit 106 and the channel If the displacement of the core 102 with respect to the tube 17 is directly suppressed, these may contact.
  • the position of the displacement suppression unit 106 around the central axis of the optical fiber 101 with respect to the position of the detected unit 105 is not limited to a position different by 180 °, but the positional relationship between the optical fiber 101 and the built-in object of the insertion unit 11 Determined by.
  • the positional relationship between the detected unit 105 and the displacement suppression unit 106 may be an arrangement shifted from the facing position as shown in FIG.
  • the detected part 105 may be at a different position in the longitudinal direction of the optical fiber 101 with respect to the displacement suppressing part 106.
  • the position of the displacement suppression unit 106 is within the range in which the detected unit 105 and the displacement suppression unit 106 are in the same position in the longitudinal direction of the optical fiber 101 or within a range where rotation of the detected unit 105 due to twisting is allowed. It is desirable to be in the vicinity of the detection unit.
  • the vicinity of the detected part is the length from the end of the displacement suppressing part 106 on the detected part side to the end different from the displacement suppressing part side of the detected part 105, as shown in FIG.
  • L 1 is a range of L 1 that satisfies the following expression 2 when the outer diameter of the clad 103 is d.
  • the detection accuracy of the bending amount can be improved by setting the position of the displacement suppressing unit 106 with respect to the detected unit 105 within a range in which the detected unit 105 can be allowed to rotate due to the twist of the optical fiber 101.
  • the displacement suppression unit 106 is formed only at one position with respect to the detected unit 105. However, if the optical fiber 101 is not damaged even if a tension is applied, a plurality of displacement suppression units are provided as shown in FIG. Unit 106 may be provided.
  • the thickness of the light absorber of the detected part 105 may be equal to or less than the thickness of the clad 103.
  • FIG. 12A to 12C are schematic longitudinal sectional views showing the optical fiber 101 fixed to the channel tube 17.
  • a part of the coating 104 and the cladding 103 is removed and opened, the core 102 and the channel tube 17 are directly bonded by the displacement suppressing portion 106, and the core with respect to the channel tube 17.
  • the displacement of 102 is suppressed, as shown in FIG. 12B, only a part of the coating 104 is left open while leaving the cladding 103, and an adhesive is filled in the opening to displace the displacement suppression unit 106.
  • attaches the clad 103 and the channel tube 17 by forming may be sufficient.
  • the coating 104 As shown in FIG. 12B, it may be difficult to open only the coating 104 as shown in FIG. 12B. In such a case, as shown in FIGS. 13 and 14, a part of the covering 104 is opened, and a part of the clad 103 is also shaved in the radial direction from the opening to form the displacement suppressing portion 106. May be. As a result, the difficulty of manufacturing the displacement suppression unit 106 decreases, and it can be easily manufactured.
  • the displacement suppressing portion 106a is formed between the coating 104 and the channel tube 17 without opening the coating 104, and further, for example, by injecting an adhesive with a syringe, the longitudinal direction
  • the displacement suppressing portion 106b may be formed between the cladding 103 and the covering 104 at substantially the same position as the displacement suppressing portion 106a.
  • the core 102 and the clad 103 are in close contact with each other so as not to move, and the clad 103 and the covering 104 are bonded together by the displacement suppressing portion 106b, and the channel tube 17 and the covering 104 are Is bonded by the displacement suppressing portion 106 a, the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 can be indirectly suppressed via the cladding 103 and the coating 104.
  • the opening is formed in the coating 104 or the clad 103, the strength of the optical fiber 101 is reduced.
  • the opening is not formed, so that the displacement suppressing portions 106a and 106b are not reduced without reducing the strength of the optical fiber 101. Can be formed.
  • the adhesive is injected by a syringe or the like, as shown in FIG. 15, an opening is provided in the coating 104 at a location different from the location where the channel tube 17 and the coating 104 are bonded, and the viscosity is low from the opening.
  • the clad 103 and the coating 104 may be bonded together by injecting an adhesive so as to penetrate between the clad 103 and the coating 104.
  • the coating 104 is opened by applying external energy by laser or heating, and the cladding 103 is further opened. A part is cut and the coating 104 and the clad 103 are fused. Thus, the displacement suppressing portion 108 by fusion is formed, and the coating 104 and the clad 103 are integrated. Then, the covering 104 and the channel tube 17 are bonded together by the displacement suppressing portion 106a. Thereby, the coating 104 and the clad 103 can be bonded without using an adhesive as the displacement suppressing portion 106b.
  • the coating 104 and the clad 103 may be fused without forming an opening in the coating 104.
  • the displacement suppressing portion 108 and the channel tube 17 by fusion may be directly bonded.
  • the displacement suppression unit 106 a (displacement suppression unit 106) between the channel tube 17 and the coating 104 and the displacement suppression unit 106 b (displacement suppression unit 108) between the clad 103 and the coating 104 are in the longitudinal direction of the optical fiber 101.
  • the positions may be different from each other or may partially overlap each other as long as the rotation of the detected part 105 due to the twist of the optical fiber 101 is allowable.
  • L 2 is a range that satisfies the following expression 3 when the thickness of the coating 104 is t.
  • the displacement suppressing unit 106 is provided separately from the detected unit 105 .
  • the detected unit 105 and the displacement suppressing unit 106 are integrated, that is, the detected unit 105 is displaced.
  • the structure which serves as the suppression part 106 may be sufficient.
  • a part of the coating 104 and the clad 103 is removed to provide an opening, and the opening is filled with a light absorber having adhesive force.
  • the core 102 of the opening and the channel tube 17 are directly bonded to suppress the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17.
  • the detected part 105 and the displacement suppressing part 106 are integrated, as shown in FIGS. 22 and 23, a part of the coating 104 and the clad 103 is removed and opened, and further, the core is radially formed from the opening. A part of 102 may be shaved to form the detected part 105 and the displacement suppression part 106. Thereby, since more light is absorbed by the detected part 105, the detection sensitivity with respect to the amount of bending can be improved.
  • the displacement suppression unit 106 is formed in the middle of the optical fiber 101.
  • the location where the displacement suppression unit 106 is formed is not limited to this, and as shown in FIG. You may form so that the one part or all may be included in the front end side edge part.
  • the distal end portion of the optical fiber 101 is a range from the distal end portion of the coating 104 to the distal end portions of the cladding 103 and the core 102.
  • the clad 103 and the channel tube 17 are bonded by the displacement suppression unit 106, but the clad 103 is removed and the core 102 and the channel tube 17 are bonded with a low refractive index adhesive or the like. Also good.
  • a displacement suppressing portion 106 for adhering the clad 103 and the coating 104 is formed at the end of the optical fiber 101, and further, the coating 104 and the channel tube 17 are located at different positions. Displacement suppressing portion 106 may be formed.
  • a mirror 107 for reflecting the light guided through the core 102 is disposed at the end of the optical fiber 101 on the front end side. Since the mirror 107 is easily peeled off or damaged by an external force, it is desirable to protect the mirror 107 with a resin or the like. Therefore, as shown in FIG. 26, the clad 103 and the covering 104 are bonded by applying an adhesive so as to cover the mirror 107 to form the displacement suppressing portion 106, and further covering at a different position. You may form the displacement suppression part 106 which adhere
  • a plurality of detected portions 105 may be provided in one optical fiber 101.
  • the light amounts of different wavelengths change based on the curved state of each detected portion 105. Then, it is possible to detect a change in the amount of light of each wavelength and calculate the amount of bending of the corresponding detected portion 105.
  • the optical fiber 101 When a plurality of detected portions 105 are provided in one optical fiber 101, if a plurality of displacement suppression portions 106 are provided corresponding to each detected portion 105, the optical fiber 101 is fixed at a plurality of locations. Therefore, when the channel tube 17 is bent together with the insertion portion 11, the optical fiber 101 is tensioned and may be damaged. Therefore, as shown in FIG. 27, the optical fiber 101 in the range sandwiched between the plurality of displacement suppressing portions 106 is slackened to the extent that no tension is applied to the optical fiber 101 even when the channel tube 17 is bent, thereby suppressing displacement on both sides. Bonding by the portion 106 suppresses the displacement of the core 102 with respect to the channel tube 17 that is displaced along the curvature of the insertion portion 11. Thereby, even if the position of the optical fiber 101 is fixed by the plurality of displacement suppressing portions 106, the optical fiber 101 is not tensioned by the bending, and can be made difficult to be damaged.
  • the displacement suppression unit 106 directly or indirectly suppresses the displacement of the core or the like with respect to the channel tube 17, the illumination light optical fiber 18, the imaging element wiring 19, etc. However, it may be suppressed by using the frame 111 as shown in FIG.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing a displacement suppression mechanism using the liner tube 110 and the top 111.
  • FIG. Two pieces 111 are arranged one by one before and after the detected part 105, and the displacement of the one piece 111 with respect to the core 102 is directly or indirectly suppressed by the displacement suppressing unit 106.
  • the displacement suppression unit 106 may have any structure shown in FIGS. 12A to 12C.
  • the other frame 111 is not provided with the displacement suppressing portion 106 so as not to apply tension to the optical fiber 101 by bending, and the optical fiber 101 is slidable with respect to the frame 111.
  • the top 111 is screwed to the liner tube 110, which is a spiral metal tube, with a screw 112.
  • the curved shape detection sensor 100 can be unitized, and handling becomes easy.
  • the liner tube 110 incorporating the optical fiber 101 is attached to a structure in the bending portion 14, for example. Or you may make it the structure inserted in the inside of the channel tube 17 and can be integrated.

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Abstract

　本発明の一実施形態は、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出センサとを具備し、湾曲形状検出センサは、少なくとも、コアと、クラッドと、被覆と、コアに機械的に取り付けられ湾曲形状を検出する被検出部とを備えた光ファイバを有する挿入装置である。光ファイバは、少なくとも、挿入部に配置されている。また、光ファイバは、挿入部に対する被検出部の相対的な変位を直接的又は間接的に抑制する１以上の変位抑制部を有する。

Description

挿入装置
　本発明は、湾曲形状検出センサが組み込まれた挿入装置に関する。
　被挿入体に挿入される細長い挿入部を備えた挿入装置（例えば、内視鏡）に湾曲形状検出センサを組み込んでその湾曲形状（湾曲角度や湾曲方向）を検出することが知られている。
　例えば、特許文献１は、湾曲形状を検出する複数の被検出部を設けた湾曲形状検出センサが組み込まれた内視鏡を開示している。湾曲形状検出センサは、クラッドから露出したコア上に、所定の方向にのみ光吸収体が形成された光ファイバを有している。この湾曲形状検出センサでは、光ファイバの湾曲角度や湾曲方向に応じて光ファイバを導光する光量が変化することに基づいて内視鏡の湾曲形状を検出する。また、光吸収体が形成された所定の方向により、被検出部が検出する湾曲方向が決定される。光ファイバは、繰り返しの湾曲によっても破損しにくくするために、内視鏡基端側で固定されずに緩く波打って延出している。
特開２００３－５２６１２号公報
　特許文献１に記載された挿入装置のような、所定の方向にのみ光吸収体が形成された湾曲形状検出センサでは、湾曲形状検出センサが検出する湾曲方向と検出したい湾曲方向とを一致させておかなければならない。従って、湾曲形状検出センサを挿入装置に組み込む際、挿入装置の動きなどで挿入装置に対する湾曲形状検出センサの被検出部の位置が変化しないように、湾曲形状検出センサを挿入装置に対して固定する必要がある。
　しかしながら、特許文献１では、挿入装置に対して湾曲形状検出センサをどのように組み込むのか言及されておらず、挿入装置に対する被検出部の位置の変化により湾曲形状の検出精度が低下する虞がある。
　そこで、本発明は、挿入装置に対する被検出部の位置の変位を抑制し、湾曲形状の検出精度を向上させることができる挿入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、被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出センサと、を具備し、前記湾曲形状検出センサは、少なくとも、コアと、前記コアを覆っているクラッドと、前記クラッドを覆っている被覆と、前記コアに機械的に取り付けられ前記湾曲形状を検出する被検出部とを備えた光ファイバを有し、前記光ファイバは、少なくとも、前記挿入部に配置され、前記光ファイバは、前記挿入部に対する前記被検出部の相対的な変位を、直接又は間接的に抑制する１以上の変位抑制部を有する挿入装置である。
　本発明によれば、挿入装置に対する被検出部の位置の変位を抑制し、湾曲形状の検出精度を向上させることができる挿入装置を提供することができる。
図１は、内視鏡装置を示す全体構成図である。 図２は、内視鏡の挿入部の内部を示す斜視図である。 図３は、湾曲形状検出センサを構成している光ファイバの横断面図である。 図４Ａは、光ファイバの被検出部付近を通る光の一例を示す図である。 図４Ｂは、光ファイバの被検出部付近を通る光の一例を示す図である。 図４Ｃは、光ファイバの被検出部付近を通る光の一例を示す図である。 図５は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図６は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図７は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図８は、光ファイバの長手方向における変位抑制部と被検出部との位置関係を示す長手方向の断面図である。 図９は、複数の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１０は、クラッドの厚さ以下の被検出部が設けられた光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１１は、クラッドの厚さ以下の被検出部が設けられた光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図１２Ａは、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す概略的な長手方向の断面図である。 図１２Ｂは、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す概略的な長手方向の断面図である。 図１２Ｃは、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す概略的な長手方向の断面図である。 図１３は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１４は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図１５は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１６Ａは、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１６Ｂは、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１７は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図１８は、変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図１９は、光ファイバの長手方向における２つの変位抑制部の位置関係を示す長手方向の断面図である。 図２０は、複数の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２１は、被検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２２は、被検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２３は、被検出部と変位抑制部とが一体の光ファイバを示す径方向の横断面図である。 図２４は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２５は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２６は、光ファイバ先端側端部の変位抑制部によりチャンネルチューブに固定された光ファイバを示す長手方向の断面図である。 図２７は、被検出部と対応する変位抑制部との間が撓んでいる光ファイバを示す長手方向の側面図である。 図２８は、ライナーチューブ及びコマによる変位抑制機構を概略的に示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下では、挿入装置の一例として内視鏡を説明するが、挿入装置は内視鏡に限定されるものではなく、被挿入体に挿入されるカテーテル、鉗子、処置具等を含む。
　図１は、内視鏡装置１を示す全体構成図である。内視鏡装置１は、湾曲形状検出センサ１００が組み込まれた内視鏡１０と、内視鏡１０に接続される装置本体２０と、装置本体２０に接続される表示部３０とを有している。装置本体２０は、湾曲形状検出センサ１００に光を供給する発光部２１と、湾曲形状検出センサ１００から戻る光を受光する受光部２２と、受光部２２での受光量に基づいて内視鏡１０の後述する湾曲部１４の湾曲形状を演算する演算部２３とを有している。また、図示しないが、装置本体２０は、内視鏡１０を始めとして装置本体２０に接続される周辺機器の所定の機能を制御する制御部等を有している。
　［内視鏡］　
　内視鏡１０は、被挿入体２００に挿入される可撓性の挿入部１１と、挿入部１１の基端側に連結された操作部本体１２と、操作部本体１２から延出し、後述する光ファイバ１０１、照明光用光ファイバ１８及び撮像素子用配線１９を含むコード部１３とを有している。内視鏡１０は、コード部１３を介して装置本体２０に着脱可能に接続され、装置本体２０と通信する。
　挿入部１１は、内視鏡先端側の細長い管状部分である。挿入部１１は、先端側の湾曲部１４と、基端側の長尺な可撓管部１５とを有している。挿入部１１の先端には、図示しないが、対物レンズを含む観察光学系、観察光学系から得られた光学像を結像して電気信号に変換する撮像素子、照明レンズを含む照明光学系等が内蔵されている。湾曲部１４は、操作部本体１２に設けられた操作ノブ１６を操作者が手動で操作することにより所望の方向に湾曲する。可撓管部１５は、被挿入体２００の湾曲形状に沿って湾曲する。
　図２は、挿入部１１の内部を示す斜視図である。挿入部１１の内部には、超音波プローブや鉗子等の処置具を通す円筒状のチャンネルチューブ１７、照明光学系に照明光を伝達する照明光用光ファイバ１８、撮像素子用配線１９等の内蔵物が組み込まれている。さらに、挿入部１１の内部には、挿入部１１の湾曲形状を検出するための湾曲形状検出センサ１００が組み込まれている。湾曲形状検出センサ１００は、複数の光ファイバ１０１を有し、これら光ファイバ１０１は、少なくとも、挿入部１１に配置される。本実施形態では、これら光ファイバ１０１は、後述する変位抑制部１０６によってチャンネルチューブ１７の外周面に固定されている。
　チャンネルチューブ１７は、挿入部１１の内蔵物において断面積が最も大きいため、他の内蔵物よりも捻れにくい。また、光ファイバ１０１を固定する内蔵物に捻れが発生すると光ファイバ１０１の後述する被検出部１０５の位置がずれて湾曲形状の検出精度が低下してしまうため、挿入部１１内において光ファイバ１０１を固定する内蔵物は捻れにくいことが望ましい。従って、本実施形態では、光ファイバ１０１がチャンネルチューブ１７に固定される。しかしながら、光ファイバ１０１を固定する内蔵物はチャンネルチューブ１７に限定されるものではなく、照明光用光ファイバ１８、あるいは撮像素子用配線１９等、挿入部１１の湾曲に沿って変位するもの、即ち、挿入部１１と一緒に湾曲するものであればよい。
　［湾曲形状検出センサ］　
　図３は、湾曲形状検出センサ１００を構成している光ファイバ１０１の横断面図である。湾曲形状検出センサ１００は、コア１０２と、クラッド１０３と、被覆１０４とを備えた光ファイバ１０１を有している。また、光ファイバ１０１は、図２に示されるように、１本の光ファイバ１０１につき１箇所の被検出部１０５を有している。被検出部１０５は、図３に示されるように、クラッド１０３の外周面を覆っている被覆１０４及びコア１０２の外周面を覆っているクラッド１０３の一部を除去してコア１０２を露出させて、露出したコア１０２上に光吸収体を塗布することにより形成されている。光吸収体は、光ファイバ１０１のコア１０２を導光する光の一部を吸収する。被検出部１０５は、コア１０２と一体となるようにコア１０２に機械的に取り付けられていれば、光吸収体の塗布以外により形成されてもよい。
　なお、図３では被覆１０４と被検出部１０５との径方向の外周面が面一であるが、被検出部１０５の径方向の厚さは被覆１０４の径方向の厚さ未満であってもよい（図５並びに図６等参照）。
　光ファイバ１０１の基端には、光ファイバ１０１を導光する光を出射する発光部２１と、光ファイバ１０１を導光した光を受光する受光部２２とが接続される。なお、本実施形態では、装置本体２０に発光部２１及び受光部２２を配置しているが、装置本体２０とは別体とする、あるいは内視鏡１０に配置するなど、その他の配置であってもよい。また、光ファイバ１０１の先端には、ミラー１０７が配置されている（図２４乃至図２６参照）。
　再び図２を参照すると、複数の光ファイバ１０１のうちの２本の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂには、長手方向（挿入方向）に直交し、かつ、互いに垂直な２方向、即ち、図２に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向の湾曲形状を検出するために、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に向いている１対の被検出部１０５ａ、１０５ｂが形成されている。そして、１対の被検出部１０５ａ、１０５ｂが挿入部１１の長手方向において同じ位置となるように、複数の光ファイバ１０１が配置されている。
　図４Ａ乃至図４Ｃは、光ファイバ１０１の被検出部１０５付近を通る光を示す模式図である。光ファイバ１０１が真っ直ぐの状態では、光ファイバ１０１を導光する光の一部が被検出部１０５の光吸収体に吸収される（図４Ａ）。被検出部１０５が内側にくるように湾曲すると、被検出部１０５に当たる光が減少するため、被検出部１０５による光の吸収量が小さくなる（図４Ｂ）。即ち、光ファイバ１０１内を導光する光の伝達量が大きくなる。一方、被検出部１０５が外側にくるように湾曲すると、被検出部１０５に当たる光が増加するため、被検出部１０５による光の吸収量が大きくなる（図４Ｃ）。即ち、光ファイバ１０１内を導光する光の伝達量が小さくなる。このように、被検出部１０５は、光ファイバ１０１の湾曲に応じてファイバ内を導光する光の伝達量が変化することに基づいて湾曲量を検出する。
　被検出部１０５を通過した光は、光ファイバ１０１の先端のミラー１０７で反射されて、光ファイバ１０１を逆向きに導光して受光部２２で受光される。受光部２２は、受光量を演算部２３に出力する。
　［演算部］　
　演算部２３は、受光部２２から出力された受光量に基づいて、湾曲形状検出センサ１００が組み込まれた内視鏡１０の挿入部１１の湾曲形状を演算する。例えば、光ファイバ１０１の光伝達量の変化（発光部２１から出射された光量と受光部２２で受光した光量との差）Δ１と、被検出部１０５の湾曲量φとの関係式を予め求めておく。　
　φ＝f（Δ１）　　　・・・式１　
　式１から、各被検出部１０５における湾曲量が演算される。そして、各被検出部１０５における湾曲量と既知である各被検出部１０５の間隔のデータとから、挿入部１１の湾曲形状を演算する。なお、式１から直接計算しなくても、演算部２３に同等の変換テーブルを記憶させておき、変換テーブルから呼び出して湾曲量を求めてもよい。
　［表示部］　
　表示部３０は、装置本体２０に着脱可能に接続される。表示部３０は、内視鏡１０が撮像した被挿入体２００内の画像や演算部２３で演算した挿入部１１の湾曲形状を表示する。
　次に、チャンネルチューブ１７への光ファイバ１０１の固定について説明する。　
　図５並びに図６は、チャンネルチューブ１７に固定された光ファイバ１０１を示す長手方向の断面図並びに径方向の横断面図である。光ファイバ１０１において、コア１０２とクラッド１０３とは互いに動かないように密着しているが、クラッド１０３と被覆１０４との間の動きは許容するように構成されている場合がある。そのため、被覆１０４のみをチャンネルチューブ１７に固定しても、コア１０２及びクラッド１０３がチャンネルチューブ１７に対して動くことがある。従って、例えば、コア１０２が回転するとコア１０２と一体の被検出部１０５も回転し、湾曲量の検出精度が低下しうる。
　そこで、本実施形態では、被検出部１０５と対向する側の被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口を設け、コア１０２が露出したその開口に接着剤を充填することにより変位抑制部１０６を形成する。即ち、変位抑制部１０６は、チャンネルチューブ１７への接着によりコア１０２の相対的な変位を抑制する。かくして、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位が直接抑制される。
　コア１０２に接触する変位抑制部１０６を形成する接着剤は、コア１０２を導光する光を全反射するように、即ち、除去したクラッドの代替機能を果たすように、コア１０２よりも屈折率の低い材料を使用する。また、接着剤は、光ファイバ１０１の湾曲を阻害しないように、軟らかい材料が望ましい。
　光ファイバ１０１の長手方向における変位抑制部１０６の長さが長かったり広い範囲で複数箇所接着したりすると、挿入部１１と共にチャンネルチューブ１７が湾曲したときに光ファイバ１０１にテンションがかかり破損する虞がある。従って、変位抑制部１０６は、接着強度を保てる範囲内で、光ファイバ１０１の長手方向に狭く１箇所のみ形成されている。
　本実施形態によれば、変位抑制部１０６が、挿入部１１の湾曲に沿って変位するチャンネルチューブ１７に対して、コア１０２の変位を直接抑制する。即ち、変位抑制部１０６により、挿入部１１に対して、コア１０２と一体の被検出部１０５の相対的な変位が直接抑制される。従って、被検出部１０５が挿入部１１に対して長手方向に移動したり回転したりすることなく、挿入部１１の湾曲に沿って変位し、挿入部１１の湾曲形状の検出精度を向上させることができる。
　また、変位抑制部１０６が接着によりチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制することによって、被覆１０４及びクラッド１０３を除去して形成した開口が例えば幅１００μｍ程度の比較的小さな開口であっても、コア１０２及びチャンネルチューブ１７の変位を抑制することが可能となる。また、挿入部内部の限られた空間でも、省スペースでコア１０２及びチャンネルチューブ１７の変位を抑制することが可能となる。
　また、変位抑制部１０６を構成する接着剤の材料をコア１０２よりも屈折率の低い材料とすることで、コア１０２を導光する光を全反射させることができる。これにより、コア１０２を導光する光の変位抑制部１０６による損失を防ぐことができる。
　なお、変位抑制部１０６は接着剤による接着に限定されるものではなく、２つの部材が化学的に結合するものであれば、コア１０２及びチャンネルチューブ１７の材料に由来して形成される混合層による接着であってもよい。あるいは、接着以外であっても、押圧、吸着又は後述する融着等、コア１０２とチャンネルチューブ１７とが機械的に固定されてコア１０２の変位が抑制されるものであればよい。また、図５並びに図６では、変位抑制部１０６が設けられた箇所以外ではチャンネルチューブ１７と被覆１０４とは接触していないが、変位抑制部１０６によりコア１０２がチャンネルチューブ１７に固定されてチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位が直接抑制されていればこれらが接触していてもよい。
　また、被検出部１０５の位置に対する変位抑制部１０６の光ファイバ１０１の中心軸回りの位置は１８０°異なる位置に限定されるものではなく、光ファイバ１０１と挿入部１１の内蔵物との位置関係により決定される。例えば、被検出部１０５と変位抑制部１０６との位置関係は、図７に示されるように、対向位置からずれた配置であってもよい。　
　また、被検出部１０５が変位抑制部１０６に対して光ファイバ１０１の長手方向において異なる位置にあってもよい。
　ただし、変位抑制部１０６の位置から光ファイバ１０１の長手方向に離れた位置に被検出部１０５があると、光ファイバ１０１が捩れて、被検出部１０５が変位抑制部１０６に対して回転する可能性がある。即ち、挿入部１１に対して被検出部１０５が回転する可能性があり、回転すると湾曲量の検出精度が悪くなる。そのため、変位抑制部１０６の位置は、光ファイバ１０１の長手方向において、被検出部１０５と変位抑制部１０６とが同じ位置にあるか、捩れによる被検出部１０５の回転が許容できる範囲内の被検出部近傍にあることが望ましい。
　ここで、被検出部近傍とは、図８に示されるように、変位抑制部１０６の被検出部側の端部から被検出部１０５の変位抑制部側とは異なる端部までの長さをＬ１、クラッド１０３の外径をｄとしたときに以下の式２を満たすＬ１の範囲である。　
　Ｌ１≦２４０×ｄ　［ｍｍ］・・・式２
　このように、被検出部１０５に対する変位抑制部１０６の位置を光ファイバ１０１の捩れによる被検出部１０５の回転が許容できる範囲内にすることで湾曲量の検出精度を向上させることができる。
　以上の説明では、変位抑制部１０６は被検出部１０５に対して１箇所のみ形成するとしたが、光ファイバ１０１にテンションがかかっても破損しなければ、図９に示されるように複数の変位抑制部１０６が設けられてもよい。
　図１０並びに図１１に示されるように、被検出部１０５の光吸収体の厚さをクラッド１０３の厚さ以下にしてもよい。これにより、被覆１０４がコア１０２及びクラッド１０３に対して変位しても、被検出部１０５が被覆１０４による外力を受けなくなる。従って、被検出部１０５の位置がずれたり剥がれたりする可能性が低くなり、安定した湾曲量の検出が可能となる。
　図１２Ａ乃至図１２Ｃは、チャンネルチューブ１７に固定された光ファイバ１０１を示す概略的な長手方向の断面図である。上述した構成では、図１２Ａに示されるように、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口させ、コア１０２とチャンネルチューブ１７とを変位抑制部１０６により直接接着し、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制しているが、図１２Ｂに示されるように、クラッド１０３を残して被覆１０４の一部のみを除去して開口させ、その開口に接着剤を充填して変位抑制部１０６を形成することによりクラッド１０３とチャンネルチューブ１７とを接着する構成であってもよい。
　このような構成であっても、コア１０２とクラッド１０３とが密着しているため、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位をクラッド１０３を介して間接的に抑制することができる。また、このような構成にあっては、クラッド１０３が除去されていないため、変位抑制部１０６付近を通過することによる光の損失はない。従って、変位抑制部１０６となる接着剤の屈折率に対する制限をなくすことができる。
　クラッド１０３の材質によっては、図１２Ｂのように被覆１０４のみを開口させる加工が困難な場合がある。そのような場合には、図１３並びに図１４に示されるように、被覆１０４の一部を開口させ、さらにその開口から径方向にクラッド１０３の一部も削ることにより変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、変位抑制部１０６の作製の難易度が下がり、容易に作製可能となる。
　また、図１２Ｃに示されるように、被覆１０４を開口せずに被覆１０４とチャンネルチューブ１７との間に変位抑制部１０６ａを形成し、さらに、例えば注射器で接着剤を注入することにより、長手方向において変位抑制部１０６ａと略同一位置であってクラッド１０３と被覆１０４との間に変位抑制部１０６ｂを形成する構成としてもよい。
　このような構成であっても、コア１０２とクラッド１０３とは互いに動かないように密着しており、クラッド１０３と被覆１０４とが変位抑制部１０６ｂにより接着され、かつ、チャンネルチューブ１７と被覆１０４とが変位抑制部１０６ａにより接着されているので、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を、クラッド１０３及び被覆１０４を介して間接的に抑制することができる。被覆１０４やクラッド１０３に開口を形成すると光ファイバ１０１の強度が低下するが、このような構成にあっては開口を形成しないので、光ファイバ１０１の強度を低下させることなく変位抑制部１０６ａ、１０６ｂを形成することができる。
　なお、注射器等で接着剤を注入するとしたが、図１５に示されるように、チャンネルチューブ１７と被覆１０４とを接着する箇所とは異なる箇所の被覆１０４に開口を設け、その開口から粘度の低い接着剤を注入してクラッド１０３と被覆１０４との間に浸透させることによりクラッド１０３と被覆１０４とを接着してもよい。
　あるいは、図１６Ａに示されるように、被覆１０４とクラッド１０３との間の変位抑制部１０８を形成するために、例えば、レーザや加熱による外部エネルギを与えて被覆１０４を開口させ、さらにクラッド１０３の一部を削り、被覆１０４とクラッド１０３とを融着する。かくして、融着による変位抑制部１０８が形成されて被覆１０４とクラッド１０３とが一体となる。そして、被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを変位抑制部１０６ａにより接着する。これにより、変位抑制部１０６ｂとして接着剤を用いることなく、被覆１０４とクラッド１０３との接着を行うことができる。
　また、図１６Ｂに示されるように、例えばレーザの焦点を被覆１０４とクラッド１０３の接触面に合わせてレーザのエネルギ密度を高め、一方、他の箇所でのレーザのエネルギ密度を低くすることで、被覆１０４に開口を作ることなく被覆１０４とクラッド１０３を融着するようにしてもよい。
　なお、図１７並びに図１８に示されるように、融着による変位抑制部１０８とチャンネルチューブ１７とを直接接着してもよい。
　チャンネルチューブ１７と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ａ（変位抑制部１０６）と、クラッド１０３と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ｂ（変位抑制部１０８）とは、光ファイバ１０１の長手方向に対して同じ位置になくてもよく、光ファイバ１０１の捩れによる被検出部１０５の回転が許容できる範囲内であれば、互いに異なる位置や一部重なるような位置であってもよい。
　ここで、光ファイバ１０１の捩れによる被検出部１０５の回転が許容できる範囲内とは、図１９に示されるように、変位抑制部１０６ａ、１０６ｂのそれぞれの内側の端部間の長さをＬ２、被覆１０４の厚さをｔとしたときに以下の式３を満たすＬ２の範囲である。　
　Ｌ２≦４００×ｔ　［ｍｍ］・・・式３
　このように、被検出部１０５に対する変位抑制部１０６の位置を光ファイバ１０１の捩れによる被検出部１０５の回転が許容できる範囲内にすることで湾曲量の検出精度を向上させることができる。
　また、図２０に示されるように、チャンネルチューブ１７と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ａは、光ファイバ１０１にテンションがかかることにより破損しなければ、複数あってもよい。クラッド１０３と被覆１０４との間の変位抑制部１０６ｂもまた、複数あってもよい。さらに、変位抑制部１０６ａ、１０６ｂの両方が複数あってもよい。
　被検出部１０５とは別に変位抑制部１０６を設ける構成を説明してきたが、図２１に示されるように、被検出部１０５と変位抑制部１０６とが一体の構成、即ち被検出部１０５が変位抑制部１０６を兼ねている構成であってもよい。このような構成にあっては、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口を設け、その開口に接着力を有する光吸収体を充填する。そして、開口のコア１０２とチャンネルチューブ１７とを直接接着し、チャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制する。これにより、１つの開口で被検出部１０５と変位抑制部１０６との機能を持たせることが可能となり、構成をより簡素化することができる。
　被検出部１０５と変位抑制部１０６とが一体である場合、図２２並びに図２３に示されるように、被覆１０４及びクラッド１０３の一部を除去して開口させ、さらにその開口から径方向にコア１０２の一部を削り、被検出部１０５及び変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、被検出部１０５に吸収される光が多くなるため、湾曲量に対する検出感度を向上させることができる。
　以上の説明では、変位抑制部１０６は光ファイバ１０１の途中に形成するとしたが、変位抑制部１０６を形成する箇所はこれに限定されるものではなく、図２４に示されるように、光ファイバ１０１の先端側端部にその一部又は全部を含むように形成してもよい。ここでの光ファイバ１０１の先端側端部とは、被覆１０４の先端側端部からクラッド１０３及びコア１０２の先端側端部までの範囲とする。なお、図２４では、変位抑制部１０６によりクラッド１０３とチャンネルチューブ１７とを接着しているが、クラッド１０３を除去してコア１０２とチャンネルチューブ１７とを低屈折率の接着剤等で接着してもよい。
　また、図２５に示されるように、光ファイバ１０１の先端側端部にクラッド１０３と被覆１０４とを接着する変位抑制部１０６を形成し、さらに、これとは異なる位置に被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを接着する変位抑制部１０６を形成してもよい。
　光ファイバ１０１の先端側端部には、コア１０２を導光した光を反射させるためのミラー１０７が配置されている。ミラー１０７は外力などを受けて剥離したり破損したり易いため、樹脂などで保護することが望ましい。従って、図２６に示されるように、ミラー１０７を覆うように接着剤を塗布して変位抑制部１０６を形成することによりクラッド１０３と被覆１０４とを接着し、さらに、これとは異なる位置に被覆１０４とチャンネルチューブ１７とを接着する変位抑制部１０６を形成してもよい。これにより、変位抑制部１０６の接着による変位抑制機能とミラー保護機能とを同時に満たすことができる。
　１本の光ファイバ１０１につき１箇所の被検出部１０５を設けた構成を説明してきたが、１本の光ファイバ１０１に複数の被検出部１０５を設けてもよい。例えば、異なる波長特性を有する光吸収体を塗布することによって複数の被検出部１０５を形成することにより、各被検出部１０５の湾曲状態に基づいて異なる波長の光量が変化する。そして、各波長の光量変化を検出して、対応する被検出部１０５の湾曲量を算出することができる。
　１本の光ファイバ１０１に複数の被検出部１０５を設けた場合、各被検出部１０５に対応させて変位抑制部１０６を複数設けると、光ファイバ１０１が複数箇所で固定されることとなる。そのため、挿入部１１と共にチャンネルチューブ１７が湾曲したときに光ファイバ１０１にテンションがかかり、破損する虞がある。そこで、図２７に示されるように、複数の変位抑制部１０６に挟まれる範囲の光ファイバ１０１を、チャンネルチューブ１７が湾曲しても光ファイバ１０１にテンションがかからない程度にたるませて両側の変位抑制部１０６により接着し、挿入部１１の湾曲に沿って変位するチャンネルチューブ１７に対するコア１０２の変位を抑制する。これにより、複数の変位抑制部１０６により光ファイバ１０１の位置を固定しても、湾曲により光ファイバ１０１にテンションがかかることがなく、破損しにくくすることができる。
　以上の説明では、挿入部１１の内蔵物であるチャンネルチューブ１７、照明光用光ファイバ１８、撮像素子用配線１９等に対して変位抑制部１０６によりコア等の変位を直接又は間接的に抑制するとしてきたが、図２８に示されるようなコマ１１１を使って抑制してもよい。
　図２８は、ライナーチューブ１１０及びコマ１１１による変位抑制機構を概略的に示す図である。２つのコマ１１１が、被検出部１０５の前後に１つずつ配置され、一方のコマ１１１のコア１０２に対する変位を変位抑制部１０６により直接又は間接的に抑制する。変位抑制部１０６は、図１２Ａ乃至図１２Ｃのいずれの構造であってもよい。他方のコマ１１１には、湾曲により光ファイバ１０１にテンションをかけないように変位抑制部１０６は設けず、コマ１１１に対して光ファイバ１０１が摺動可能なようにしておく。コマ１１１は、螺旋形状をした金属製のチューブであるライナーチューブ１１０にネジ１１２でネジ止めされる。
　このような変位抑制機構を採用することにより、湾曲形状検出センサ１００をユニット化することができ、取り扱いが容易になる。光ファイバ１０１を組み込んだライナーチューブ１１０は、例えば、湾曲部１４内の構造物に取り付けられる。あるいは、チャンネルチューブ１７の内部に挿入して組み込める構造にしてもよい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、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ことが当業者に明らかである。
　１…内視鏡装置、１０…内視鏡、１１…挿入部、１２…操作部本体、１３…コード部、１４…湾曲部、１５…可撓管部、１６…操作ノブ、１７…チャンネルチューブ、１８…照明光用光ファイバ、１９…撮像素子用配線、２０…制御部本体、２１…発光部、２２…受光部、２３…演算部、３０…表示部、１００…湾曲形状検出センサ、１０１…光ファイバ、１０２…コア、１０３…クラッド、１０４…被覆、１０５…被検出部、１０６，１０６ａ，１０６ｂ…変位抑制部、１０７…ミラー、１０８…変位抑制部、１１０…ライナーチューブ、１１１…コマ、１１２…ネジ。

Claims (9)

  1. 　被挿入体に挿入される可撓性の挿入部と、
    　前記挿入部の湾曲形状を検出する湾曲形状検出センサと、を具備し、
    　前記湾曲形状検出センサは、少なくとも、コアと、前記コアを覆っているクラッドと、前記クラッドを覆っている被覆と、前記コアに機械的に取り付けられ前記湾曲形状を検出する被検出部とを備えた光ファイバを有し、
    　前記光ファイバは、少なくとも、前記挿入部に配置され、
    　前記光ファイバは、前記挿入部に対する前記被検出部の相対的な変位を直接又は間接的に抑制する１以上の変位抑制部を有する挿入装置。
  2. 　前記変位抑制部は、前記被覆及び前記クラッドの一部を除去した開口に形成されており、
    　前記変位抑制部は、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に対する前記コアの変位を直接抑制する請求項１に記載の挿入装置。
  3. 　前記被検出部は、前記光ファイバの前記コアを導光する光の一部を吸収する光吸収体を有し、
    　前記光吸収体は、接着力を有し、
    　前記被検出部が前記変位抑制部を兼ねている請求項２に記載の挿入装置。
  4. 　前記変位抑制部は、前記被覆の一部を除去した開口に形成されており、
    　前記変位抑制部は、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に対する前記クラッドの変位を抑制することにより、前記挿入部に対する前記被検出部の変位を前記クラッドを介して間接的に抑制する請求項１に記載の挿入装置。
  5. 　前記変位抑制部は、前記被覆と前記クラッドとの間と、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物と前記被覆との間に形成されており、
    　前記変位抑制部は、前記被覆に対する前記クラッドの変位と、前記内蔵物に対する前記被覆の変位を抑制することにより、前記挿入部に対する前記被検出部の変位を前記クラッド及び前記被覆を介して間接的に抑制する請求項１に記載の挿入装置。
  6. 　前記変位抑制部は、前記内蔵物への接着により変位を抑制する請求項２、４又は５に記載の挿入装置。
  7. 　前記変位抑制部は、前記光ファイバの長手方向において前記被検出部と同じ位置又は近傍にある請求項２、４又は５に記載の挿入装置。
  8. 　前記コアに接触する前記変位抑制部の材料は、前記コアよりも屈折率が低い請求項２又は４に記載の挿入装置。
  9. 　複数の変位抑制部を有し、
    　前記複数の変位抑制部に挟まれる範囲の前記光ファイバをたるませて、前記挿入部の湾曲に沿って変位する前記挿入部の内蔵物に、前記コアの変位を抑制する請求項２、４又は５に記載の挿入装置。
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