WO2016121166A1

WO2016121166A1 - 磁気センサーユニット及びこの磁気センサーユニットを備えた内視鏡

Info

Publication number: WO2016121166A1
Application number: PCT/JP2015/078307
Authority: WO
Inventors: 正規谷島
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2016-08-04

Abstract

本発明は、簡単な構成で良好な湾曲操作性と必要な強度を維持し得る構成を備えた磁気センサーユニットとこれを備えた内視鏡を提供することを目的とし、そのために長手方向に柱状に形成され先端側に信号入出力部３３ａを有する磁気センサー３３と、先端部が磁気センサーの先端部に並設され磁気センサーへと接続される少なくとも２つの導体３４ａ，３４ｂを一纏めにしたケーブル３４と、ケーブルの先端部に設けられ少なくとも２つの導体と信号入出力部とをケーブルの先端側で接続する配線接続部３５とを備えて構成する。

Description

磁気センサーユニット及びこの磁気センサーユニットを備えた内視鏡

　この発明は、磁気センサーを有する磁気センサーユニットと、この磁気センサーユニットを挿入部の先端部内部に備えた内視鏡に関するものである。

　従来、生体や構造物等の内部等の直接目視観察を行うことが困難な部位を観察するために、生体や構造物の外部から内部に向けて導入可能に形成され、光学像を形成し又はその光学像を撮像し得る構成を備えた内視鏡が、医療分野または工業分野において広く利用されている。

　このような内視鏡においては、柔軟で細長に構成された可撓管部と、その先端部近傍に設けた湾曲部とを備えた挿入部を備えており、この挿入部を生体内部や構造物の内部に導入することで管腔臓器内部や構造物の内部の観察や処置等を行い得るように構成されている。そして、この種の内視鏡を用いる際には、直接目視し得ない管腔臓器内へと挿入部先端部を挿入し、当該挿入部先端部を観察，処置等を所望する部位にまで確実に導く必要がある。そのためには、使用者（ユーザ）は内視鏡操作の熟練を必要としていた。

　そこで、内視鏡挿入部先端部を被検体内部の所望の部位へと導入する際に、その導入操作の補助を行うための構成上の工夫について、例えば日本国特許公開２００５－３１２９２４号公報，日本国特許公開２０１４－１９８１６６号公報等によって、従来より種々の構成のものが提案されている。

　上記日本国特許公開２００５－３１２９２４号公報によって開示されている手段は、内視鏡挿入部の体腔内への挿通に先立ってプローブを挿入し、当該プローブの挿入性の向上を測ることによって、内視鏡の体腔内への挿入を容易に行い得るというものである。上記プローブには、磁界を発生させるコイルを設け、このコイルから発生する磁界を検出することで、被検体内部に挿入されている挿入部先端部の位置を検出し、外部モニタ等に表示し得るように構成している。

　また、上記日本国特許公開２０１４－１９８１６６号公報によって開示されている手段は、金属製配管内における内視鏡挿入部先端部の位置を、壁外から検出し得るように構成したものである。

　一方、近年においては、例えば尿管等の細い管腔を介して膀胱や腎臓等の管腔臓器内へと挿入部を導いて、当該臓器内部の観察，処置等を行う膀胱鏡，腎盂尿管鏡等と呼ばれる泌尿器分野に対応した細径の内視鏡等も実用化されている。

　このような細径の内視鏡においては、挿入部を経尿道的に挿入した後、腎臓の腎杯等、複雑に分岐した管腔臓器内へと挿入部先端部をさらに挿入し、観察，処置等を行う所望の部位にまで当該挿入部先端部を確実に導く必要がある。そのために、この種の細径の内視鏡においても、体腔内に導入した挿入部先端部の位置を検出する等によって、導入操作の補助を行う構成的工夫は有効である。

　しかしながら、上述したような従来の細径の内視鏡においては、挿入部が極めて細い構成としているため、湾曲操作等の良好な操作性や必要な強度を維持しながら、挿入部先端部の位置を検出するための構成物等を。当該挿入部の内部にさらに配置することは挿入部自体が太径化してしまう等の問題が生じ困難なことであった。

　本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成で、良好な湾曲操作性と、必要な強度を維持し得る構成を備えた磁気センサーユニット及びこの磁気センサーユニットを備えた内視鏡を提供することである。

　上記目的を達成するために、本発明の一態様の磁気センサーユニットは、長手方向に柱状に形成され先端側に信号入出力部を有する磁気センサーと、先端部が前記磁気センサーの先端部に並設され前記磁気センサーへと接続される少なくとも２つの導体を一纏めにしたケーブルと、前記ケーブルの前記先端部に設けられ前記少なくとも２つの導体と前記信号入出力部とを前記ケーブルの先端側で接続する配線接続部とを備えた。

　また、本発明の一態様の内視鏡は、上記磁気センサーユニットを備えている。

　本発明によれば、簡単な構成で、良好な湾曲操作性と、必要な強度を維持し得る構成を備えた磁気センサーユニット及びこの磁気センサーユニットを備えた内視鏡を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡の外観を示す外観斜視図図１の内視鏡の挿入部の先端部近傍の挿入軸に沿う断面を示す縦断面図本発明の第２の実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡において、挿入部の先端部近傍の挿入軸に沿う断面を示す縦断面図図３の［４］－［４］線に沿う断面図図３の内視鏡から磁気センサーユニットを取り出して、その断面を拡大して示す要部拡大縦断面図

　以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識可能な程度に示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これら各図面に記載された構成要素の数量，構成要素の形状，構成要素の大きさの比率，各構成要素の相対的な位置関係等に関し、図示の形態のみに限定されるものではない。

　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡の外観を示す外観斜視図である。図２は、図１の内視鏡の挿入部の先端部近傍の挿入軸に沿う断面を示す縦断面図である。

　まず、本実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡の概略構成を、図１を用いて以下に簡単に説明する。

　図１に示すように、本実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡１０は、例えば尿管を介して腎臓等の管腔臓器内へと挿入部を導いて、当該臓器内部の観察，処置等を行う腎盂尿管鏡と呼ばれる細径の内視鏡である。

　内視鏡１０は、挿入部１１と、操作部１２と、接眼部１３等によって主に構成されている。

　接眼部１３は、光学的な内視鏡画像を観察するための接眼光学系を有して構成される観察光学系である。接眼部１３は、操作部１２の基端側に設けられている。

　操作部１２の側部にはライトガイド接続口（不図示）が設けられている。このライトガイド接続口には、接続コネクタ１４ｃが着脱自在に設けられている。この接続コネクタ１４ｃからはライトガイド１４が延出している。

　操作部１２には、漏水検知口金１９と、処置具挿通口２０と、湾曲操作レバー２１等が設けられている。湾曲操作レバー２１は、操作部１２に対して回動自在に軸支されている。この湾曲操作レバー２１は、後述する湾曲部１６を湾曲操作するための操作部材である。なお、図１には図示されていないが、操作部１２には、本実施形態の磁気センサーユニット３２（詳細後述）から延出し挿入部１１内を挿通するケーブル３４の基端が延出している。このケーブル３４の基端（不図示）は、外部機器である制御ユニットに電気的に接続されている。

　挿入部１１は、先端側から順に硬質部材からなる先端硬質部１５と、上下方向に湾曲するように構成された湾曲部１６と、可撓性を備えたチューブ体である可撓管部１７とを連設して構成されている。換言すると、内視鏡１０は、先端硬質部１５と、この先端硬質部１５の手元側に連結された湾曲部１６とを備えた長尺な挿入部１１を有して構成されているとも言える。

　可撓管部１７は、細長の柔軟性を有するチューブ状部材である。この可撓管部１７の基端側には、予め定めた弾性力を有する折れ止め部１８が設けられている。折れ止め部１８は、可撓管部１７の基端部を覆うように設けられて、可撓管部１７の座屈を防止すると共に、可撓管部１７と操作部１２の先端側との水密性を保持して固設されている。

　湾曲部１６は、上記湾曲操作レバー２１の回動操作に応じて上下２方向に湾曲するように構成されている。そのために、上記操作部１２の内部から上記可撓管部１７，湾曲部１６の内部に湾曲操作用ワイヤー（不図示）が挿通されており、この湾曲操作用ワイヤーの一端は湾曲操作レバー２１に連結され、他端は湾曲部１６に連結されている。そして、湾曲操作レバー２１を回動操作すると、上記湾曲操作用ワイヤーが牽引弛緩され、これによって、湾曲部１６の湾曲動作が実現し得るように構成されている。

　このように、本実施形態の内視鏡１０は、湾曲部１６及び可撓管部１７を有し柔軟で細長に構成された挿入部１１を有して構成されている。

　一方、挿入部１１の先端硬質部１５の先端面には、不図示の観察窓，照明窓，処置具開口等が設けられている。また、上記先端硬質部１５の内部には、図２に示すように、観察光学系３１と、本実施形態の磁気センサーユニット３２等が配設されている。

　そして、挿入部１１の内部には、上記照明窓（不図示）に照明光を伝送する照明用バンドル（ライトガイド１４）と、上記観察窓（不図示）を通して観察される観察像を伝送する観察用バンドルと、上記処置具開口と上記処置具挿通口２０とを連通する処置具チャンネル用チューブと、上下用湾曲操作用ワイヤー等のほか、本実施形態の磁気センサーユニット３２のケーブル３４（後述する）が挿通配置されている（図２参照）。

　また、図１において、符号２２で示す部位は、受動湾曲部である。この受動湾曲部２２は、例えば外力を受けることによって容易に湾曲するように構成されている。

　上記観察光学系３１は、先端硬質部１５の先端面に設けられる観察窓や上記観察用バンドル等を含んで構成される観察に寄与する構成部材である。

　本実施形態の磁気センサーユニット３２は、図２に示すように、また上述したように、挿入部１１の先端硬質部１５の内部において、長軸方向に沿わせて配設されている。

　磁気センサーユニット３２は、コイル３３と、ケーブル３４と、外皮３６等によって構成されている。

　コイル３３は、挿入部１１の長手方向に長軸を有する柱状に形成されており、一端に信号入出力部３３ａを有して構成される磁気センサーである。このコイル３３は、例えば極めて細い導線等をコイル状に巻回して形成されており、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂが上記信号入出力部３３ａとして、当該コイル３３の一端に配置されている。そして、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂは、後述のケーブル３４の複数の導体（３４ａ，３４ｂ）のそれぞれに接続している。

　ケーブル３４は、コイル３３（磁気センサー）の入出力信号を伝送する信号線である。このケーブル３４は、上記コイル３３に接続される複数（本例では２つとしている）の導体３４ａ，３４ｂを一纏めにして形成され、電気信号を伝達するための線状部材である。なお、ケーブル３４における複数の導体としては、少なくとも２つあればよい。本実施形態では、ケーブル３４において、２つの導体３４ａ，３４ｂを有する例を示している。

　具体的には、ケーブル３４は、上記２つの導体３４ａ，３４ｂと、これら２つの導体３４ａ，３４ｂの間に挟まるように配置され両者間の導通を遮断し絶縁する絶縁チューブ３４ｃと、上記２つの導体３４ａ，３４ｂの一方であり外側に配置される導体３４ｂの外面を覆い上記２つの導体３４ｂの一方と外部との導通を遮断し絶縁する外皮絶縁体３４ｄ等によって構成されるいわゆる同軸ケーブルである。このケーブル３４は、可撓性を有し柔軟に形成された線状部材であって、挿入部１１の先端部近傍から当該挿入部１１を挿通して上記操作部１２の内部にまで到達している。そして、ケーブル３４の基端は、上記操作部１２の外部へと延出し、上述したように最終的には上記制御ユニット（不図示）に接続されている。なお、上記ケーブル３４の適用例としては、上記同軸ケーブルに限らず、他の形態のケーブル線、例えばツイストペアケーブル等を適用することも可能である。

　そして、上記コイル３３の一端とケーブル３４の先端部との間には、上記２つの導体３４ａ，３４ｂと上記信号入出力部３３ａ（の導線の両端３３ａａ，３３ａｂ）とを接続する配線接続部３５が配設されている。

　即ち、コイル３３の信号入出力部３３ａの導線の両端３３ａａ，３３ａｂのそれぞれは、ケーブル３４の２つの導体３４ａ，３４ｂの先端部のそれぞれに、例えば半田付け等の接合手段を用いて接続されている。そして、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂと上記２つの導体３４ａ，３４ｂの先端部とを含む配線接続部３５は、例えば接着剤３７等が充填された形態で固定されている。

　外皮３６は、上記コイル３３（磁気センサー）と、上記ケーブル３４の先端部と、上記配線接続部３５とを囲繞するように配設され、これらの部位を覆い保護する部材である。この外皮３６としては、例えば熱収縮チューブ等が適用されている。

　このように構成された本実施形態の磁気センサーユニット３２は、上記制御ユニット（不図示）を用いて、コイル３３に電流を流すことによって、当該コイル３３近傍に磁気が発生する。このとき発生した磁気を、不図示の検出手段によって検出することにより、挿入部１１の先端部近傍の位置を検出することができる。したがって、内視鏡１０の使用中において、挿入部１１を被検体としての体腔内に導入した状態にあっても、上述のようにして、挿入部１１の先端部近傍の位置を検出することが容易にできる。

　上記第１の実施形態の磁気センサーユニット３２を挿入部１１の先端硬質部１５の内部に備えた内視鏡１０においては、磁気センサーユニット３２が先端硬質部１５の内部において長軸方向に沿うように延出して配設されていることから、コイル３３，配線接続部３５，ケーブル３４がほぼ直線上に並んで配置されている。そして、図示の例では、例えば配線接続部３５の一部が湾曲部１６の領域にまで配設されている。

　この場合において、配線接続部３５には、上述したように接着剤３７を充填することによって固定している。したがって、湾曲部１６が湾曲操作されたとき、当該配線接続部３５の一部に湾曲負荷がかかりはするが、接着剤３７の固化によって充分な強度が保たれている。

　しかしながら、このような構成部位、即ち湾曲に適さない構造物となる磁気センサーユニット３２の一部（配線接続部３５の一部）が、湾曲部１６の領域にかかっているような構成とした場合、湾曲部１６の操作性に悪影響を与える可能性が考えられる。そこで、湾曲部１６の湾曲操作性を考慮した磁気センサーユニットの形態及び配置について、次の第２の実施形態によって例示する。

　［第２の実施形態］
　図３は、本発明の第２の実施形態の磁気センサーユニットを備えた内視鏡において、挿入部の先端部近傍の挿入軸に沿う断面を示す縦断面図である。図４は、図３の［４］－［４］線に沿う断面図である。なお、この図４は、挿入部の挿入軸に直交する断面を示している。図５は、図３の内視鏡から磁気センサーユニットを取り出して、その断面を拡大して示す要部拡大縦断面図である。

　本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａを備えた内視鏡の基本的な構成は、上述の第１の実施形態と略同様であり、挿入部１１Ａの先端硬質部１５の内部に配設される磁気センサーユニット３２Ａの構成が異なるのみである。したがって、内視鏡の全体構成については、図１を参照して、同じ構成部材には同じ符号を付して、その説明は省略し、以下に異なる部分のみを説明する。

　本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａを備えた内視鏡は、上述の第１の実施形態の内視鏡１０と略同様に腎盂尿管鏡である。この内視鏡は、挿入部１１Ａと、操作部１２（図１参照）と、接眼部１３（図１参照）等によって主に構成されている点も、上述の第１の実施形態と同様である。

　挿入部１１Ａの先端硬質部１５の内部には、図４に示すように、照明用バンドル（ライトガイド１４）と、観察用バンドル等を含む観察光学系３１と、処置具チャンネル用チューブ２３と、上下用湾曲操作用ワイヤー（不図示）等のほか、本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａのケーブル３４が挿通配置されている。

　本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａは、主に図３に示すように、挿入部１１Ａの先端硬質部１５の内部において長軸方向に沿わせて配設されている。この磁気センサーユニット３２Ａは、コイル３３と、ケーブル３４と、外皮３６等によって構成されている。

　コイル３３は、挿入部１１の長手方向に長軸を有する柱状に形成された磁気センサーである点においては上述の第１の実施形態と同様である。本実施形態におけるコイル３３の信号入出力部３３ａは先端側に設けられている点において、上述の第１の実施形態と異なる。

　また、本実施形態におけるコイル３３は、極細の導線等をコイル状に巻回して形成されており、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂが上記信号入出力部３３ａとして、当該コイル３３の先端側に配置されている。そして、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂは、ケーブル３４の２つの導体３４ａ，３４ｂのそれぞれに接続している。

　ケーブル３４は、コイル３３（磁気センサー）の入出力信号を伝送する信号線であって、その形態は上述の第１の実施形態と同様に、コイル３３に接続される２つの導体３４ａ，３４ｂを一纏めにして形成され、絶縁チューブ３４ｃ，外皮絶縁体３４ｄ等によって構成される同軸ケーブルである。

　そして、当該ケーブル３４は、先端部が上記コイル３３（磁気センサー）の先端部に並設されていて、挿入部１１の先端部近傍から当該挿入部１１を挿通して上記操作部の内部にまで到達し、さらに、ケーブル３４の基端は操作部の外部へと延出して、最終的に制御ユニット（不図示）に接続されている。

　そして、ケーブル３４の先端部には、上記２つの導体３４ａ，３４ｂと上記信号入出力部３３ａ（の導線の両端３３ａａ，３３ａｂ）とを接続する配線接続部３５が配設されている。

　即ち、コイル３３の信号入出力部３３ａの導線の両端３３ａａ，３３ａｂのそれぞれは、ケーブル３４の２つの導体３４ａ，３４ｂの先端部のそれぞれに、例えば半田付け等の接合手段を用いて接続されている。そして、上記導線の両端３３ａａ，３３ａｂと上記２つの導体３４ａ，３４ｂの先端部とを含む配線接続部３５は、例えば接着剤３７等によって固定されている。

　そして、上記第１の実施形態と同様に、上記コイル３３（磁気センサー）の先端部と、上記ケーブル３４の先端部と、上記配線接続部３５とを囲繞するように、例えば熱収縮チューブ等によって形成されるチューブ状の外皮３６が配設されて、これらの部位を覆い保護している。

　このように構成された本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａの作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

　以上説明したように上記第２の実施形態によれば、磁気センサーユニット３２Ａにおけるケーブル３４の先端部とコイル３３の先端部とを、先端硬質部１５の内部において並設するように形成したので、当該磁気センサーユニット３２Ａのコイル３３，配線接続部３５を先端硬質部１５の内部に納まるように配設することができる。

　したがって、当該磁気センサーユニット３２Ａの一部が湾曲部１６の領域にまで配設されることはなく、湾曲部１６の領域には、可撓性を有し柔軟なケーブル３４のみが挿通配置されている。このような構成から、本実施形態においては、磁気センサーユニット３２Ａが湾曲部１６の操作性に悪影響を与えるといった虞は全く無く、常に良好な湾曲操作性を確保することができる。

　また、本実施形態の内視鏡においては、挿入部１１Ａの先端硬質部１５内の各種構成部材の配置について、以下のような工夫をしている。即ち、図４に示すように、挿入部１１Ａの先端硬質部１５内において、湾曲部１６の湾曲操作を行った時の移動量が比較的少なくなる軸中心部の領域に、比較的曲がりづらく比較的大型の構成部材、例えば処置具チャンネル用チューブ２３や観察光学系３１等を配置する一方、同じ先端硬質部１５内において、上述の構成部材の隙間空間であって、軸中心から離れた部位に、比較的湾曲し易い柔軟な可撓性を有する構成部材、即ち照明用バンドル（ライトガイド１４）や、磁気センサーユニット３２Ａのケーブル３４を配置している。このような配置の工夫を施すことによって、本実施形態の磁気センサーユニット３２Ａを備えた内視鏡においては、湾曲操作の操作性を阻害することなく、かつ湾曲耐性に優れた構成とすることができる。

　そして、本実施形態の構成によれば、内視鏡挿入部の先端部の位置を検出するための磁気センサーユニット３２Ａを先端硬質部１５内において効率的に配置することにより、コイル３３とケーブル３４との配線接続部３５の強度を向上させることができる。つまり、コイル３３とケーブル３４との配線接続部３５が先端側に配置されるように構成したので、当該配線接続部３５を先端硬質部１５内に納めることができ、よって湾曲操作時においてかかる湾曲外力は、可撓性を有し柔軟なケーブル３４にかかるのみであって、同外力が配線接続部３５等にかかる心配がなく、よって、外力の影響を回避して湾曲耐性に優れ高強度な磁気センサーユニット３２Ａとすることができる。

　さらに、本実施形態の構成によれば、上述の第１の実施形態の構成に比べて、配線接続部３５の強度を高くすることができ、よって組立時等に破損し難い構成とすることができる。つまり、本実施形態の構成においては、配線接続部３５より先端側の寸法を短くすることができるので、意図しない外力等が加わった場合の配線接続部３５に生じる曲げモーメントが小さくなり、よって組立時や、又は組立後の状態においても破損し難い構成とすることができる。

　なお、上述の各実施形態においては、本発明を適用した磁気センサーユニットを備えた内視鏡として、腎盂尿管鏡を例に挙げて説明しているが、本発明を適用し得る内視鏡の形態としては、これに限定されるものではない。例えば、湾曲部１６と可撓管部１７とを備え、可撓性を有して構成される挿入部１１を備えた内視鏡の形態であれば、他の用途や他の形態のものであっても、同様に本発明を適用できる。

　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。

　本出願は、２０１５年１月２９日に日本国に出願された特許出願２０１５－０１５８６５号を優先権主張の基礎として出願するものである。上記基礎出願により開示された内容は、本願の明細書と請求の範囲と図面に引用されているものである。

　本発明は、医療分野の内視鏡制御装置だけでなく、工業分野の内視鏡制御装置にも適用することができる。

Claims

　長手方向に柱状に形成され、先端側に信号入出力部を有する磁気センサーと、
　先端部が前記磁気センサーの先端部に並設され、前記磁気センサーへと接続される少なくとも２つの導体を一纏めにしたケーブルと、
　前記ケーブルの前記先端部に設けられ、前記少なくとも２つの導体と前記信号入出力部とを前記ケーブルの先端側で接続する配線接続部と、
　を備えたことを特徴とする磁気センサーユニット。
　前記磁気センサーと前記ケーブルの先端部と前記配線接続部とを囲繞する外皮を、
　さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサーユニット。
　前記外皮は、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサーユニット。
　前記ケーブルは、前記磁気センサーの入出力信号を伝送する信号線であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサーユニット。
　請求項１～請求項４のうちのいずれか一つに記載の磁気センサーユニットを備えた内視鏡。