WO2021181616A1 - 導光ユニット、内視鏡システム - Google Patents

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WO2021181616A1
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light
light guide
guide unit
diffusing
optical fiber
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PCT/JP2020/010868
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田中　良典
聡 大原
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オリンパス株式会社
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the disclosure of this specification relates to a light guide unit and an endoscope system.
  • endoscopic systems that enable early detection and treatment of lesions is expanding, especially in the medical field.
  • an endoscope system that can enter the inside of a device through a small gap and enable various inspections is widely used as a great contribution to the safety and security of society.
  • lamp light sources such as xenon lamps and LED light sources have been mainly used, but in recent years, endoscope systems using laser light sources have begun to be introduced.
  • Laser light sources have many merits such as high brightness, low power consumption, compactness, and quick start-up, and are expected to be used more and more in the future.
  • the videoscope When using a laser as a light source, the videoscope is required to have a structure that prevents high-power laser light from leaking out of the protective tube.
  • the protective tube of the videoscope As a situation where light leaks from the protective tube of the videoscope, it is basically assumed that the optical fiber is damaged, so by suppressing the damage of the optical fiber inside the protective tube, the protective tube It is possible to suppress the leakage of light from the outside.
  • a technique for suppressing breakage of an optical fiber is described in, for example, Patent Document 1.
  • an object of one aspect of the present invention is to provide a light guide unit in which measures are taken against damage to light guide members such as optical fibers.
  • the light guide unit includes a light guide member that guides narrow-band light and a protective member that surrounds the light guide member, which is made of a material having heat resistance to the narrow-band light.
  • a protective member having flexibility due to the distribution of gaps smaller than the diameter of the light guide member, and a light diffusing member that covers the protective member from the outside, and diffuses the narrow band light. It includes a diffusion member.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the endoscope system 1.
  • the configuration of the endoscope system 1 common to each embodiment will be described with reference to FIG.
  • the endoscope system 1 includes a videoscope 10 which is an endoscope having an image pickup element, and a video processor 20.
  • the endoscope system 1 may further include a light source device 30 and a display device 40.
  • the videoscope 10 is not particularly limited, but is, for example, a flexible endoscope.
  • the videoscope 10 may be, for example, a videoscope used for examination or treatment of a respiratory system such as a bronchus, or a videoscope used for examination or treatment of a digestive system. Further, the videoscope 10 is not limited to the medical videoscope, and may be an industrial videoscope.
  • the videoscope 10 is connected to an operation unit 11 operated by an operator, an insertion unit 12 to be inserted into an object, a video processor 20 extending from the operation unit 11, and a light source device 30.
  • the universal cord 13 and the connector portion 14 provided at the end of the universal cord 13 are provided.
  • the videoscope 10 outputs an electric signal obtained by imaging the subject in a state where the operation unit 11 is inserted into the body cavity of the subject to the video processor 20.
  • the video processor 20 is a control device that controls the operation of the endoscope system 1.
  • the video processor 20 converts, for example, a signal from the videoscope 10 into a video signal and displays an image of the test object on the display device 40. Further, the video processor 20 may control the light source device 30 based on, for example, a video signal, or may perform processing related to automatic dimming control.
  • the light source device 30 is a device that supplies narrow-band light to the videoscope 10, and specifically includes a laser light source that emits laser light as narrow-band light.
  • the laser light source included in the light source device 30 is not particularly limited, but emits, for example, a blue laser beam.
  • the endoscopic system 1 is provided with a phosphor that is excited by a blue laser beam and emits yellow light at the tip of the videoscope 10, so that the test is performed with white light in which blue and yellow light are mixed. You may illuminate an object.
  • the blue laser beam is illustrated here, the light source device 30 may emit the laser beam of another wavelength, or may switch or simultaneously emit the laser beam of a plurality of different wavelengths.
  • the wavelength of the laser light emitted from the light source device 30 may be any wavelength within the visible light region (about 380 nm to 780 nm). Further, the wavelength of the laser light emitted from the light source device 30 may be outside the visible light region, and may be, for example, a wavelength in the ultraviolet region or the infrared region.
  • the light source device 30 may further include a semiconductor light source for NBI (Narrow Band Imaging) observation, and the endoscope system 1 appropriately switches between normal observation with white light and NBI observation. You may.
  • NBI Near Band Imaging
  • the display device 40 is, for example, a liquid crystal display, but may be another type of display device such as an organic EL display, a plasma display, a CRT display, an LED matrix panel, electronic paper, or a projector.
  • the endoscope system 1 may further include an endoscope hanger (not shown), or the videoscope 10 may be suspended and stored on the endoscope hanger.
  • the videoscope 10 and the video processor 20 are connected by a universal cord 13, but the endoscope system described in the present specification is, for example, as shown in FIG. It may be a wireless endoscope system 2 in which a video scope 50 and a video processor 21 are wirelessly connected to each other so as to be able to communicate with each other.
  • the videoscope 50 included in the endoscope system 2 includes an operation unit 51 operated by the operator and an insertion unit 52 to be inserted into the subject, and is further placed on the endoscope rack.
  • a light source device 53 may be provided.
  • the videoscope 50 may operate by the electric power supplied from the battery provided in the videoscope 50 instead of receiving the electric power from the commercial power source by wire.
  • the laser light emitted from the light source device 30 is guided by an optical fiber to the universal cord 13, the operation unit 11, and the insertion unit 12 of the videoscope 10 in this order, and the video is transmitted.
  • the subject is irradiated from the tip of the scope 10. That is, the insertion portion 12 of the videoscope 10 is an example of a light guide unit that guides the laser beam to the subject.
  • the insertion unit 12 is a portion to be inserted into the test object, it is usually designed to have a diameter as small as possible. ..
  • the optical fiber is generally easily broken in the insertion portion 12 having a relatively thin structure surrounding the optical fiber as compared with the universal cord 13 and the operation unit 11, and if the optical fiber is broken.
  • the laser light emitted from the optical fiber easily breaks through the relatively thin surrounding structure and leaks to the outside.
  • the light guide unit (videoscope) according to each embodiment described below prevents strong laser light from leaking to the outside even if the optical fiber is broken by devising the structure of the insertion portion. doing.
  • videoscope videoscope
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the light guide unit 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the protective member 102.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the light diffusing member 103.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the light guide unit 100.
  • the structure of the insertion portion of the light guide unit 100 will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
  • the insertion portion of the light guide unit 100 covers the optical fiber 101, which is a light guide member for guiding narrow-band light, the protective member 102 surrounding the optical fiber 101, and the protective member 102 from the outside.
  • the light diffusing member 103 is included.
  • the narrow band light is a laser beam in the present embodiment.
  • the optical fiber 101 is, for example, a multimode optical fiber, but may be a bundled optical fiber in which a plurality of optical fibers are bundled.
  • the material of the optical fiber 101 is, for example, glass, but other materials such as plastic, which is harder to break than glass, may be used.
  • the optical fiber 101 has a columnar shape, more preferably a cylindrical shape.
  • a case where the optical fiber 101 has an outer diameter D will be described as an example.
  • the protective member 102 is a member that protects a member arranged outside the protective member 102 from a member housed inside the protective member 102. Even if the optical fiber 101 is broken and damaged, the protective member 102 plays a role of confining the optical fiber 101 so that the broken optical fiber 101 does not break through the insertion portion and jump out to the outside. Therefore, the protective member 102 is not a material that is easily melted by a laser beam such as rubber, but is formed of at least a material that has heat resistance to the laser beam guided by the optical fiber 101. Specifically, it is desirable that the protective member 102 is, for example, a metal material that does not easily melt off even when irradiated with a laser beam.
  • the metal material used for the protective member 102 preferably has a high absorption rate for the laser light guided by the optical fiber 101, and specifically, has a higher absorption rate for the white light. Is desirable. This is because the protective member 102 can play a role of confining the optical fiber 101 and a role of weakening the laser beam emitted from the broken optical fiber 101. More specifically, as the material of the protective member 102, stainless steel (SUS) having a high absorption rate for blue light is desirable.
  • the laser beam guided by the optical fiber 101 is not limited to blue. Therefore, when the wavelength of the laser beam to be guided is a color different from blue, the light guide unit includes a protective member made of a material having a high absorption rate for a wavelength of a color different from blue. It is desirable to have.
  • the protective member 102 is configured to have flexibility even when it is made of a material that is relatively hard to be deformed, such as metal.
  • the protective member 102 has flexibility due to the distribution of small gaps, and preferably has a net-like structure formed by knitting a metal material as shown in FIG. 4, for example. doing.
  • the gaps are distributed along the axial direction of the optical fiber 101, and as shown in FIG. 4, in the axial direction. It is more desirable that the gap G exists periodically along the gap.
  • the protective member 102 is formed with a gap smaller than the outer diameter of the optical fiber 101.
  • the diagonal length of the rectangular gap G formed by the network structure is smaller than the outer diameter D of the optical fiber 101. Is desirable.
  • the two diagonal lengths (diagonal length D1 and diagonal length D2) of the rectangle are different, it is desirable that the longer diagonal length D2 is smaller than the outer diameter D of the optical fiber 101, and at least, It is desired that the shorter diagonal length D1 is smaller than the outer diameter D of the optical fiber 101. As shown in FIG.
  • the cross-sectional shape of the metal material 102b constituting the protective member 102 is a flat shape.
  • the light diffusing member 103 is a member that diffuses the light incident on the light diffusing member 103 inside or on the surface of the light diffusing member 103 and emits the diffused light from the light diffusing member 103. Even if the optical fiber 101 is broken and damaged, the light diffusing member 103 plays a role of surely and sufficiently weakening the light intensity per unit area of the laser beam emitted from the broken optical fiber 101. In order to achieve the object of reliably and sufficiently weakening the light intensity, the light diffusing member 103 uses a light diffusing member that diffuses the laser light instead of a light blocking member that blocks the light by absorbing the laser light. This is because the light diffusing member that diffuses light has a lower risk of being destroyed by the laser beam than the light blocking member that absorbs light.
  • the light diffusing member 103 may contain fine particles such as silica as the light diffusing particles 104, or the light diffusing particles 104 may diffuse the laser beam.
  • the light diffusing particles are not particularly limited. Any light diffusing particles can be used for the light diffusing member 103.
  • the laser light L1 emitted from the broken optical fiber 101 is diffused by the light diffusing particles 104, and the diffused light L2 whose light intensity per unit area is weakened is emitted from the light diffusing member 103. Therefore, it is possible to prevent strong laser light from leaking from the insertion portion.
  • the light guide unit 100 configured as described above, even if the optical fiber 101 is damaged, it is possible to prevent strong light from leaking to the outside from the light guide unit 100. Therefore, even when the diameter of the insertion portion is restricted as in the endoscope system 1, it is possible to adopt a laser light source as the light source of the endoscope system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the light diffusing member 113.
  • the light guide unit 100 may include the light diffusing member 113 shown in FIG. 8 instead of the light diffusing member 103 containing the light diffusing particles.
  • the light diffusing member 113 is a light diffusing member that diffuses laser light with irregular irregularities 114 formed on the surface. Even when the light diffusing member 113 is provided instead of the light diffusing member 103, it is possible to prevent strong laser light from leaking from the insertion portion, as in the case where the light diffusing member 103 is provided.
  • the structure in which the light diffusing member diffuses light may be the light diffusing particles contained in the light diffusing member or the unevenness formed on the surface of the light diffusing member, and in any case.
  • the light diffusing member is configured to be translucent in order to transmit light. This feature also enjoys the manufacturing merit in that it is possible to cure the adhesive applied inside the light diffusing member with ultraviolet rays irradiated from the outside in the manufacturing process of the light guide unit. Make it possible.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the light guide unit 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the light guide unit 200.
  • the structure of the insertion portion of the light guide unit 200 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the light guide unit 200 is different from the light guide unit 100 in that it includes a friction mitigation member 201 that covers the protective member 102 from the inside.
  • the optical fiber 101 is housed inside the friction mitigation member 201.
  • Other points are the same as those of the light guide unit 100.
  • the friction mitigation member 201 is a member provided between the members for the purpose of alleviating the frictional force, and specifically, is smaller than the frictional force generated between the members when the friction mitigation member 201 is not provided. It is a member that generates a frictional force between the friction relaxation member 201 and each member.
  • the friction mitigation member 201 prevents a large frictional force from being generated due to the side surface of the optical fiber 101 coming into contact with the protective member 102 during normal use of the light guide unit 200, and instead, the side surface of the optical fiber 101 It plays a role of preventing the optical fiber 101 from being damaged by friction with the protective member 102 by coming into contact with the friction mitigating member 201 having a friction coefficient lower than that of the protective member 102.
  • the protective member 102 has a network structure made of, for example, a metal material. Therefore, when the optical fiber 101 comes into direct contact with the protective member 102, a large amount of friction is generated between the optical fiber 101 and the protective member 102, and the surface (side surface) of the optical fiber 101 made of glass or plastic is damaged.
  • the protective member 102 covers the protective member 102 from the inside to prevent such a large friction from occurring. It is desirable, but not limited to, a material having a low coefficient of friction to be used for the protective member 102, and for example, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE: Poly Tetra Fluoro Ethylene) may be used.
  • PTFE Poly Tetra Fluoro Ethylene
  • the friction mitigation member 201, the protection member 102, and the light diffusion member 103 are integrally formed without a gap.
  • a blade tube 202 The specific manufacturing method of the blade tube 202 is not particularly limited, but for example, a protective member 102 having a network structure is formed by winding a metal material around the friction mitigating member 201, and a light diffusing member 103 is further formed above the protective member 102.
  • the blade tube 202 may be formed by crimping the blade tube 202.
  • the light guide unit 200 configured as described above can prevent strong light from leaking to the outside from the light guide unit 200 even if the optical fiber 101 is damaged. .. Further, according to the light guide unit 200, it is possible to prevent damage to the optical fiber 101 during normal use, so that the performance of the light guide unit 200 can be maintained for a long period of time. Further, since it is possible to prevent the optical fiber 101 from being damaged in the process of inserting the optical fiber 101 into the blade tube 202 at the time of manufacturing, it is expected that the yield is improved and the initial defect rate is reduced.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the light guide unit 300 according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the light guide unit 300.
  • the structure of the insertion portion of the light guide unit 300 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the light guide unit 300 is different from the light guide unit 200 in that it includes a light shielding member 301 that surrounds the light diffusing member 103 and blocks the light diffused by the light diffusing member 103. .. Other points are the same as those of the light guide unit 200.
  • the light-shielding member 301 is a member that prevents light from passing through the light-shielding member 301 by absorbing the light incident on the light-shielding member 301.
  • the light-shielding member 301 plays a role of preventing the laser beam from leaking to the outside of the insertion portion by absorbing the laser beam having a weakened light intensity diffused by the light diffusing member 103.
  • the light-shielding member 301 has a cylindrical shape made of an elastic member such as rubber, and the optical fiber 101 and the blade tube 202 are housed in a hollow portion thereof. The thickness of the light-shielding member 301 may be adjusted so that the insertion portion can be accommodated in an allowable diameter and the laser beam can be light-shielded.
  • the light guide unit 300 configured as described above, it is possible to prevent light from leaking to the outside from the light guide unit 300 even if the optical fiber 101 is damaged. Further, it is the same as the light guide unit 200 in that damage to the optical fiber 101 can be prevented during normal use and manufacturing.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the light guide unit 400 according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the light guide unit 400.
  • the structure of the insertion portion of the light guide unit 400 will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
  • the light guide unit 400 is different from the light guide unit 300 in that it includes a distance holding member 401 that keeps the distance between the light diffusing member 103 and the light shielding member 301 within a predetermined range. There is. Other points are the same as those of the light guide unit 300.
  • the interval holding member 401 is a member provided between the members to maintain the interval between the members within a predetermined range.
  • the intensity of the laser beam diffused by the light diffusing member 103 changes greatly depending on the distance from the light diffusing member 103, and is attenuated as the distance from the light diffusing member 103 increases.
  • the light-shielding member 301 is a member made of rubber or the like that blocks light by absorbing light. Therefore, if the light-shielding member 301 is too close to the light-diffusing member 103, a laser emitted from the light-diffusing member 103 is emitted. When the light intensity is strong, the light-shielding member 301 may melt down.
  • the space holding member 401 keeps the distance between the light diffusing member 103 and the light shielding member 301 within a predetermined range to prevent the insertion portion from becoming excessively thick.
  • it plays a role of adjusting the intensity of the laser beam incident on the light-shielding member 301 within a range that the light-shielding member 301 can withstand.
  • the interval holding member 401 is inevitably irradiated with a laser beam stronger than that of the light shielding member 301. Therefore, unlike the light-shielding member 301, the space-holding member 401 is preferably made of a material that does not melt off even when irradiated with a relatively strong laser beam. Therefore, like the protective member 102, for example, a metal, for example. Etc. are desirable.
  • the spacing member 401 also plays a role of maintaining the overall shape of the insertion portion. Therefore, it is desirable that the material has a certain degree of hardness, and it is also desirable that the spacing member 401 is made of metal. Since the insertion portion moves in the test object while deforming according to the shape of the test object, the space-holding member 401, which plays a decisive role in the overall shape of the insertion part, has a certain degree of hardness and flexibility. It is required to have both sexes. In order to satisfy such a requirement with the space holding member 401 made of metal, it is desirable that the space holding member 401 includes a serpentine tube. Since the interval holding member 401 includes the serpentine tube, the insertion portion can be formed without being too soft and not too hard, so that a light guide unit that is easy to handle can be realized.
  • the risk of the light-shielding member 301 being destroyed by the laser beam can be further reduced, so that even if the optical fiber 101 is damaged, the light from the light guide unit 400 Can be more reliably prevented from leaking to the outside.
  • the interval holding member 401 has both appropriate hardness and flexibility, it is possible to obtain a light guide unit that is easy to handle. It is the same as the light guide unit 200 and the light guide unit 300 in that the optical fiber 101 can be prevented from being damaged during normal use and manufacturing.
  • the light guide unit is a videoscope including an image sensor, but the light guide unit does not have to include an image sensor.
  • the light guide unit may include a light guide member that guides the laser beam, and may be used only for lighting.

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Abstract

導光ユニット（１００）は、レーザ光を導光する光ファイバ（１０１）と、レーザ光に対して耐熱性を有する材料で形成された光ファイバ（１０１）を取り囲む保護部材（１０２）と、保護部材（１０２）を外側から被覆する光拡散部材（１０３）とを備える。保護部材（１０２）は、光ファイバ（１０１）の外径（Ｄ）よりも小さな隙間が分布することによって可撓性を有する。光拡散部材（１０３）は、レーザ光を拡散する。

Description

導光ユニット、内視鏡システム
　本明細書の開示は、導光ユニット、内視鏡システムに関する。
　病変の早期発見、早期治療が可能な内視鏡システムは、医療分野を中心に、ますますその利用が拡大している。また、工業分野においても、わずかな隙間から機器の内部に入り込み、様々な検査を可能とする内視鏡システムは、社会の安心・安全に大きく貢献するものとして、広く利用されている。
　内視鏡システムの光源としては、これまで、主に、キセノンランプなどのランプ光源、ＬＥＤ光源などが利用されてきたが、近年では、レーザ光源を利用した内視鏡システムも導入され始めている。レーザ光源は、高輝度、低消費電力、コンパクト、起動が速いなどの、多くのメリットを備えており、今後ますますの利用が期待されている。
　光源にレーザを用いる場合、ビデオスコープには、高出力なレーザ光が保護チューブから外に漏れ出ないような構造が求められる。ビデオスコープの保護チューブから光が漏れ出す状況としては、基本的には、光ファイバが破損していることが想定されるため、保護チューブ内での光ファイバの破損を抑制することで、保護チューブから外に光が漏れ出すことを抑制することが可能である。光ファイバの破損を抑制する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
特開２０１９－５１０２２号公報
　一方で、光ファイバの破損を完全に防止することは容易ではない。例えば、光ファイバが外力によって破損しないように光ファイバを保護する構造を厚くするにしても、ビデオスコープの挿入部の径には制限があるため、このような対応には限界がある。特に、経口内視鏡、経鼻内視鏡などの細径の内視鏡システムにおいては、光ファイバの破損を完全に防止することは難しい。
　以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、光ファイバなどの導光部材の破損への対策が施された導光ユニットを提供することである。
　本発明の一態様に係る導光ユニットは、狭帯域光を導光する導光部材と、前記狭帯域光に対して耐熱性を有する材料で形成された、前記導光部材を取り囲む保護部材であって、前記導光部材の径よりも小さな隙間が分布することによって可撓性を有する保護部材と、前記保護部材を外側から被覆する光拡散部材であって、前記狭帯域光を拡散する光拡散部材と、を備える。
　上記の態様によれば、光ファイバなどの導光部材の破損への対策が施された導光ユニットを提供することができる。
内視鏡システム１の構成を例示した図である。 内視鏡システム２の構成を例示した図である。 第１の実施形態に係る導光ユニット１００の構成を例示した図である。 保護部材１０２の構成を説明するための図である。 図４の線Ｖ－Ｖにおける断面図である。 光拡散部材１０３の構成を例示した図である。 導光ユニット１００の作用について説明するための図である。 光拡散部材１１３の構成を例示した図である。 第２の実施形態に係る導光ユニット２００の構成を例示した図である。 導光ユニット２００の作用について説明するための図である。 第３の実施形態に係る導光ユニット３００の構成を例示した図である。 導光ユニット３００の作用について説明するための図である。 第４の実施形態に係る導光ユニット４００の構成を例示した図である。 導光ユニット４００の作用について説明するための図である。
　図１は、内視鏡システム１の構成を例示した図である。以下、図１を参照しながら、各実施形態に共通する内視鏡システム１の構成について説明する。
　内視鏡システム１は、図１に示すように、撮像素子を有する内視鏡であるビデオスコープ１０と、ビデオプロセッサ２０と、を備えている。内視鏡システム１は、さらに、光源装置３０と、表示装置４０を備えてもよい。
　ビデオスコープ１０は、特に限定しないが、例えば、軟性内視鏡である。ビデオスコープ１０は、例えば、気管支などの呼吸器系の検査や治療に用いられるビデオスコープであってもよく、消化器系の検査や治療に用いられるビデオスコープであってもよい。さらに、ビデオスコープ１０は、医療用のビデオスコープに限らず、工業用のビデオスコープであってもよい。
　ビデオスコープ１０は、図１に示すように、術者が操作する操作部１１と、被検物に挿入される挿入部１２と、操作部１１から延出しビデオプロセッサ２０及び光源装置３０に接続されたユニバーサルコード１３と、ユニバーサルコード１３の端部に設けられたコネクタ部１４と、を備えている。ビデオスコープ１０は、操作部１１を被検物の体腔内に挿入した状態で被検物を撮像することで得られた電気信号を、ビデオプロセッサ２０へ出力する。
　ビデオプロセッサ２０は、内視鏡システム１の動作を制御する制御装置である。ビデオプロセッサ２０は、例えば、ビデオスコープ１０からの信号を映像信号に変換して表示装置４０に被検物の画像を表示する。また、ビデオプロセッサ２０は、例えば、映像信号に基づいて光源装置３０を制御してもよく、自動調光制御に関連する処理を行ってもよい。
　光源装置３０は、ビデオスコープ１０に狭帯域光を供給する装置であり、具体的には、狭帯域光としてレーザ光を出射するレーザ光源を含んでいる。光源装置３０に含まれるレーザ光源は、特に限定しないが、例えば、青色のレーザ光を出射する。この場合、内視鏡システム１は、ビデオスコープ１０の先端に青色のレーザ光によって励起されて黄色の光を放射する蛍光体を設けることで、青色と黄色の光が混じった白色光で被検物を照明してもよい。ここでは、青色のレーザ光を例示したが、光源装置３０は、他の波長のレーザ光を出射してもよく、また、複数の異なる波長のレーザ光を切り替えて又は同時に出射してもよい。光源装置３０から出射するレーザ光の波長は、具体的には、例えば、可視光領域（約３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）内の任意の波長であってよい。また、光源装置３０から出射するレーザ光の波長は、可視光領域外であってもよく、例えば、紫外領域や赤外領域の波長であってもよい。なお、光源装置３０は、さらに、ＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）観察のための半導体光源を含んでもよく、内視鏡システム１は、白色光での通常観察と、ＮＢＩ観察と、を適宜切り替えて行ってもよい。
　表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイであるが、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、ＬＥＤマトリクスパネル、電子ペーパー、プロジェクタなど他の種類の表示装置であってもよい。内視鏡システム１は、さらに、図示しない内視鏡ハンガーを備えてもよく、内視鏡ハンガーにビデオスコープ１０を吊り下げて保管してもよい。
　図１に示す内視鏡システム１では、ビデオスコープ１０とビデオプロセッサ２０がユニバーサルコード１３で接続されているが、本明細書に記載する内視鏡システムは、例えば、図２に示すような、ビデオスコープ５０とビデオプロセッサ２１が無線で通信可能に接続されるワイヤレス内視鏡システム２であってもよい。この場合、内視鏡システム２に含まれるビデオスコープ５０は、術者が操作する操作部５１と、被検物に挿入される挿入部５２とを備え、さらに、内視鏡ラックに置かれた光源装置３０の代わりに、光源装置５３を備えてもよい。また、ビデオスコープ５０は、商用電源から有線で電力供給を受ける代わりに、ビデオスコープ５０内に設けられたバッテリから供給された電力によって動作してもよい。
　以上のように構成された内視鏡システム１では、光源装置３０から出射したレーザ光は光ファイバによってビデオスコープ１０のユニバーサルコード１３、操作部１１、挿入部１２へと順番に導光され、ビデオスコープ１０の先端から被検物に照射される。即ち、ビデオスコープ１０の挿入部１２は、レーザ光を被検物に導光する導光ユニットの一例である。
　ビデオスコープ１０では、ユニバーサルコード１３と操作部１１とは異なり、挿入部１２は被検物内に挿入される部分であるため、可能な限り小さな径を有するように設計されるのが通常である。このため、ビデオスコープ１０では、概して、ユニバーサルコード１３や操作部１１にくらべて、光ファイバを取り囲む構造が比較的薄い挿入部１２において、光ファイバが折れやすく、また、仮に光ファイバが折れた場合には、光ファイバから出射したレーザ光が比較的薄い周囲の構造を突き破って外に漏れ出しやすい。
　そこで、以降で説明する各実施形態に係る導光ユニット（ビデオスコープ）は、挿入部の構造を工夫することで、仮に光ファイバが折れたとしても、強いレーザ光が外部に漏れ出ることを防止している。以下、各実施形態について具体的に説明する。
［第１の実施形態］
　図３は、本実施形態に係る導光ユニット１００の構成を例示した図である。図４は、保護部材１０２の構成を説明するための図である。図５は、図４の線Ｖ－Ｖにおける断面図である。図６は、光拡散部材１０３の構成を例示した図である。図７は、導光ユニット１００の作用について説明するための図である。以下、図３から図７を参照しながら、導光ユニット１００の挿入部の構造について説明する。
　導光ユニット１００の挿入部は、図３に示すように、狭帯域光を導光する導光部材である光ファイバ１０１と、光ファイバ１０１を取り囲む保護部材１０２と、保護部材１０２を外側から被覆する光拡散部材１０３を含んでいる。なお、狭帯域光は、本実施形態では、レーザ光である。
　光ファイバ１０１は、例えば、マルチモード光ファイバであるが、複数の光ファイバが束ねられたバンドル光ファイバであってもよい。光ファイバ１０１の材料は、例えば、ガラスであるが、ガラスよりも折れにくいプラスティックなどの他の材料であってもよい。光ファイバ１０１は、柱形状、より望ましくは、円柱形状を有する。以降では、光ファイバ１０１が外径Ｄを有する場合を例に説明する。
　保護部材１０２とは、保護部材１０２の外側に配置された部材を、保護部材１０２の内側に収容した部材から保護する部材のことである。保護部材１０２は、仮に光ファイバ１０１が折れて破損した場合であっても、折れた光ファイバ１０１が挿入部を突き破って外部に飛び出さないように、光ファイバ１０１を閉じ込める役割を担っている。そのため、保護部材１０２は、ゴムなどのレーザ光によって容易に溶けてしまう材料ではなく、少なくとも光ファイバ１０１が導光するレーザ光に対して耐熱性を有する材料で形成されている。具体的には、保護部材１０２は、例えば、レーザ光が照射されても溶け落ちにくい金属材料であることが望ましい。
　さらに、保護部材１０２に用いられる金属材料は、光ファイバ１０１が導光するレーザ光に対して高い吸収率を有することが望ましく、具体的には、白色光に対してよりも高い吸収率を有することが望ましい。これにより、保護部材１０２は光ファイバ１０１を閉じ込める役割と共に、折れた光ファイバ１０１から出射したレーザ光を弱める役割を担うことができるからである。より具体的には、保護部材１０２の材料としては、青い光に対する高い吸収率するステンレス鋼（ＳＵＳ）が望ましい。なお、光ファイバ１０１が導光するレーザ光は青色に限らない。このため、導光されるレーザ光の波長が青色とは異なる色である場合には、導光ユニットは、その青色とは異なる色の波長に対して高い吸収率を有する材料からなる保護部材を有することが望ましい。
　また、挿入部には、被検物内で被検物の形状に合わせて変形することが求められる。そのため、保護部材１０２は、金属のような比較的変形しにくい材料で形成されている場合であっても、可撓性を有するように構成される。具体的には、保護部材１０２は、小さな隙間が分布することによって可撓性を有していて、望ましくは、例えば、図４に示すような金属材料を編み込むことで形成された網状構造を有している。金属材料からなる網状構造を有することで、レーザ光が照射されても溶け落ちないだけではなく、光ファイバ１０１との接触により大きな力が保護部材１０２に局所的に加わったとしても、保護部材１０２が破れてしまうことを回避することが可能となる。なお、保護部材１０２が軸方向の任意の位置で変形自在に構成されるためには、隙間は光ファイバ１０１の軸方向に沿って分布することが望ましく、図４に示すように、軸方向に沿って周期的に隙間Ｇが存在することがより望ましい。
　また、保護部材１０２に形成された隙間が大きすぎると、折れた光ファイバ１０１が隙間をすり抜けてしまう可能性がある。このため、保護部材１０２には、光ファイバ１０１の外径よりも小さな隙間が形成されている。具体的には、例えば、図４に示すような網状構造が形成されている場合であれば、網状構造が形成する矩形の隙間Ｇの対角長は、光ファイバ１０１の外径Ｄよりも小さいことが望ましい。また、矩形が有する２つの対角長（対角長Ｄ１、対角長Ｄ２）が異なる場合には、より長い対角長Ｄ２が光ファイバ１０１の外径Ｄよりも小さいことが望ましく、少なくとも、より短い対角長Ｄ１が光ファイバ１０１の外径Ｄよりも小さいことが望まれる。なお、保護部材１０２を構成する金属材料１０２ｂの断面形状は、図５に示すように、扁平な形状であることが望ましい。このような扁平な線状部材である金属材料を、その厚さの薄い方向に曲げることによって編み込むことで、断面形状が円柱状の金属材料を編み込む場合と比較して、小さな隙間と高い可撓性とを両立することが容易になるからである。
　光拡散部材１０３とは、光拡散部材１０３に入射した光を光拡散部材１０３の内部又は表面で拡散し、拡散した光を光拡散部材１０３から出射する部材のことである。光拡散部材１０３は、仮に光ファイバ１０１が折れて破損した場合であっても、折れた光ファイバ１０１から出射したレーザ光の単位面積当たりの光強度を確実かつ十分に弱める役割を担っている。確実且つ十分に光強度を弱めるという目的を達成するために、光拡散部材１０３には、レーザ光を吸収することで遮光する遮光部材ではなく、レーザ光を拡散する光拡散部材が用いられる。これは、光を吸収する遮光部材よりも光を拡散する光拡散部材の方がレーザ光によって破壊されるリスクが少ないからである。
　具体的には、光拡散部材１０３は、例えば、図６に示すように、シリカなどの微粒子を光拡散粒子１０４として含有してもよく、光拡散粒子１０４でレーザ光を拡散してもよい。なお、光拡散粒子については、特に限定しない。光拡散部材１０３には、任意の光拡散粒子が採用し得る。これにより、図７に示すように、折れた光ファイバ１０１から出射したレーザ光Ｌ１が光拡散粒子１０４で拡散し、単位面積当たりの光強度が弱まった拡散光Ｌ２が光拡散部材１０３から出射するため、強いレーザ光が挿入部から漏れ出ることを防止することができる。
　以上のように構成された導光ユニット１００によれば、たとえ光ファイバ１０１が破損したとしても導光ユニット１００から強い光が外部に漏れ出ることを防止することができる。従って、内視鏡システム１のように挿入部の径に対して制約が課せられた場合であっても、内視鏡システムの光源にレーザ光源を採用することが可能となる。
　図８は、光拡散部材１１３の構成を例示した図である。導光ユニット１００は、光拡散粒子を含有する光拡散部材１０３の代わりに、図８に示す光拡散部材１１３を備えてもよい。光拡散部材１１３は、表面に形成された不規則な凹凸１１４でレーザ光を拡散する光拡散部材である。光拡散部材１０３の代わりに光拡散部材１１３を備える場合であっても、光拡散部材１０３を備える場合と同様に、強いレーザ光が挿入部から漏れ出ることを防止することができる。
　このように、光拡散部材が光を拡散する構造は、光拡散部材が含有する光拡散粒子であっても光拡散部材表面に形成された凹凸であってもよく、いずれの場合であっても、光拡散部材は光を透過するために半透明に構成される。この特徴は、導光ユニットの製造過程において外部から照射した紫外線で光拡散部材よりも内側に塗布された接着材を硬化させることが可能であるという点で、製造上のメリットを併せて享受することを可能とする。
［第２の実施形態］
　図９は、本実施形態に係る導光ユニット２００の構成を例示した図である。図１０は、導光ユニット２００の作用について説明するための図である。以下、図９及び図１０を参照しながら、導光ユニット２００の挿入部の構造について説明する。
　導光ユニット２００は、図９及び図１０に示すように、保護部材１０２を内側から被覆する摩擦緩和部材２０１を備える点が、導光ユニット１００とは異なっている。なお、光ファイバ１０１は、摩擦緩和部材２０１の内部に収容される。その他の点は、導光ユニット１００と同様である。
　摩擦緩和部材２０１とは、摩擦力を緩和する目的で部材間に設けられる部材のことであり、具体的には、摩擦緩和部材２０１が設けられなかった場合に部材間に生じる摩擦力よりも小さな摩擦力を、摩擦緩和部材２０１とそれぞれの部材との間に生じさせる部材のことである。摩擦緩和部材２０１は、導光ユニット２００の通常使用時において、光ファイバ１０１の側面が保護部材１０２に接触することによって大きな摩擦力が発生することを回避し、代わりに、光ファイバ１０１の側面が保護部材１０２よりも摩擦係数が低い摩擦緩和部材２０１に接触することによって、光ファイバ１０１が保護部材１０２との摩擦によって傷つくことを防止する役割を担っている。保護部材１０２は、第１の実施形態において上述したとおり、例えば金属材料からなる網状構造を有している。そのため、光ファイバ１０１が保護部材１０２に直接接触すると、光ファイバ１０１と保護部材１０２の間に大きな摩擦が生じて、ガラスやプラスティックからなる光ファイバ１０１の表面（側面）が傷ついてしまう。保護部材１０２は、保護部材１０２を内側から被覆することで、このような大きな摩擦が生じることを防止するものである。保護部材１０２には、摩擦係数が低い材料が用いられることが望ましく、限定しないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙ　Ｔｅｔｒａ　Ｆｌｕｏｒｏ　Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）などのフッ素樹脂であってもよい。
　なお、図１０に示すように、摩擦緩和部材２０１と保護部材１０２と光拡散部材１０３は隙間なく一体に形成されることが望ましい。以降では、これらをブレードチューブ２０２と総称する。ブレードチューブ２０２の具体的な製造方法は特に限定しないが、例えば、摩擦緩和部材２０１上に金属材料を巻きつけることで網状構造を有する保護部材１０２を形成し、さらに、その上から光拡散部材１０３を圧着することで、ブレードチューブ２０２を形成してもよい。
　以上のように構成された導光ユニット２００によっても、導光ユニット１００と同様に、たとえ光ファイバ１０１が破損したとしても導光ユニット２００から強い光が外部に漏れ出ることを防止することができる。また、導光ユニット２００によれば、通常使用時における光ファイバ１０１の損傷を防止することもできるため、導光ユニット２００の性能を長期間に渡って維持することが可能となる。また、製造時における光ファイバ１０１をブレードチューブ２０２内に挿入する工程において光ファイバ１０１が損傷することも防止することができるため、歩留まりの改善や、初期不良率の低減も期待できる。
［第３の実施形態］
　図１１は、本実施形態に係る導光ユニット３００の構成を例示した図である。図１２は、導光ユニット３００の作用について説明するための図である。以下、図１１及び図１２を参照しながら、導光ユニット３００の挿入部の構造について説明する。
　導光ユニット３００は、図１１及び図１２に示すように、光拡散部材１０３を取り囲み、光拡散部材１０３で拡散した光を遮る遮光部材３０１を備える点が、導光ユニット２００とは異なっている。その他の点は、導光ユニット２００と同様である。
　遮光部材３０１とは、遮光部材３０１に入射した光を吸収することによって遮光部材３０１を光が通過することを防止する部材のことである。遮光部材３０１は、光拡散部材１０３で拡散した、光強度の弱まったレーザ光を吸収することで、挿入部の外部にレーザ光が漏れ出ることを防止する役割を担っている。遮光部材３０１は、例えば、ゴムなどの弾性部材からなる円筒形状を有し、その中空部分に、光ファイバ１０１とブレードチューブ２０２を収容する。遮光部材３０１の厚さは、挿入部が許容される径に収まる範囲で、かつ、レーザ光を遮光できる程度の厚さに調整すればよい。
　以上のように構成された導光ユニット３００によれば、たとえ光ファイバ１０１が破損したとしても導光ユニット３００から光が外部に漏れ出ることを防止することができる。また、通常使用時及び製造時における光ファイバ１０１の損傷を防止することができる点については、導光ユニット２００と同様である。
［第４の実施形態］
　図１３は、本実施形態に係る導光ユニット４００の構成を例示した図である。図１４は、導光ユニット４００の作用について説明するための図である。以下、図１３及び図１４を参照しながら、導光ユニット４００の挿入部の構造について説明する。
　導光ユニット４００は、図１３及び図１４に示すように、光拡散部材１０３と遮光部材３０１の間隔を所定範囲内に保持する間隔保持部材４０１を備える点が、導光ユニット３００とは異なっている。その他の点は、導光ユニット３００と同様である。
　間隔保持部材４０１とは、部材間に設けられることでそれらの部材間の間隔を所定範囲内に保持する部材のことである。光拡散部材１０３で拡散したレーザ光の強度は、光拡散部材１０３からの距離に応じて大きく変化し、光拡散部材１０３から離れるほど減衰する。遮光部材３０１は、上述したように、光を吸収することで光を遮蔽するゴムなどからなる部材であるため、遮光部材３０１が光拡散部材１０３に近づきすぎると、光拡散部材１０３から出射するレーザ光の強度が強い場合に遮光部材３０１が溶け落ちてしまう可能性がある。間隔保持部材４０１は、そのような事態が発生することを回避するため、光拡散部材１０３と遮光部材３０１との間隔を所定範囲内に保持することで、挿入部が過度に太くなることを防ぎながら、遮光部材３０１に入射するレーザ光の強度を遮光部材３０１が耐え得る範囲に調整する役割を担っている。間隔保持部材４０１には、必然的に遮光部材３０１よりも強いレーザ光が照射されることになる。このため、間隔保持部材４０１は、遮光部材３０１とは異なり、比較的強いレーザ光が照射されても溶け落ちないような材料であることが望ましく、従って、保護部材１０２と同様に、例えば、金属などが望ましい。
　また、間隔保持部材４０１は、挿入部の全体的な形状を維持する役割も担っている。このため、ある程度の硬さを有する材料からなることが望ましく、その点においても間隔保持部材４０１が金属であることは望ましい。挿入部が被検物内を被検物の形状に合わせて変形しながら移動するため、挿入部の全体的な形状に決定的な役割を果たす間隔保持部材４０１には、ある程度の硬さと可撓性を両立することが求められる。このような要求を金属からなる間隔保持部材４０１で満たすためには、間隔保持部材４０１は蛇管を含むことが望ましい。間隔保持部材４０１が蛇管を含むことで、挿入部を、柔らかすぎず且つ硬すぎずに構成することができるため、扱いやすい導光ユニットを実現することができる。
　以上のように構成された導光ユニット４００によれば、遮光部材３０１がレーザ光によって破壊されるリスクをさらに低減することができるため、たとえ光ファイバ１０１が破損したとしても導光ユニット４００から光が外部に漏れ出ることをより確実に防止することができる。また、間隔保持部材４０１によって適度な硬さと柔軟性が両立されるため、扱いやすい導光ユニットを得ることができる。なお、通常使用時及び製造時における光ファイバ１０１の損傷を防止することができる点については、導光ユニット２００及び導光ユニット３００と同様である。
　上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。導光ユニット、内視鏡システムは、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
　例えば、上述した実施形態では、導光ユニットが撮像素子を含むビデオスコープである場合を想定したが、導光ユニットは、撮像素子を含まなくてもよい。導光ユニットは、レーザ光を導光する導光部材を含むものであればよく、照明のためにのみ利用されるものであってもよい。
１、２・・・内視鏡システム
１０、５０・・・ビデオスコープ
１２、５２・・・挿入部
３０、５３・・・光源装置
１００、２００、３００、４００・・・導光ユニット
１０１・・・光ファイバ
１０２・・・保護部材
１０３、１１３・・・光拡散部材
１０４・・・光拡散粒子
１１４・・・凹凸
２０１・・・摩擦緩和部材
２０２・・・ブレードチューブ
３０１・・・遮光部材
４０１・・・間隔保持部材

Claims (13)

  1. 　狭帯域光を導光する導光部材と、
    　前記狭帯域光に対して耐熱性を有する材料で形成された、前記導光部材を取り囲む保護部材であって、前記導光部材の外径よりも小さな隙間が分布することによって可撓性を有する保護部材と、
    　前記保護部材を外側から被覆する光拡散部材であって、前記狭帯域光を拡散する光拡散部材と、を備える
    ことを特徴とする導光ユニット。
  2. 　請求項１に記載の導光ユニットにおいて、さらに、
    　前記保護部材を内側から被覆する摩擦緩和部材であって、内部に前記導光部材を収容する摩擦緩和部材を備える
    ことを特徴とする導光ユニット。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の導光ユニットにおいて、さらに、
    　前記光拡散部材を取り囲み、前記光拡散部材で拡散した光を遮る遮光部材を備える
    ことを特徴とする導光ユニット。
  4. 　請求項３に記載の導光ユニットにおいて、さらに、
    　前記光拡散部材と前記遮光部材との間隔を所定範囲内で保持する間隔保持部材を備える
    ことを特徴とする導光ユニット。
  5. 　請求項４に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記間隔保持部材は、前記導光ユニットの形状を保持する蛇管を含む
    ことを特徴とする導光ユニット。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記保護部材は、金属材料を編み込むことで形成された網状構造を有する
    ことを特徴とする導光ユニット。
  7. 　請求項６に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記金属材料は、
    　　扁平な線状部材からなり、
    　　前記線状部材の厚さの薄い方向に前記線状部材が曲げられることによって、編み込まれる
    ことを特徴とする導光ユニット。
  8. 　請求項６に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記金属材料は、白色光に対してよりも、前記狭帯域光に対して高い吸収率を有する
    ことを特徴とする導光ユニット。
  9. 　請求項６に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記網状構造が形成する矩形の隙間の対角長は、前記導光部材の外径よりも小さい
    ことを特徴とする導光ユニット。
  10. 　請求項６に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記光拡散部材は、表面に形成された凹凸で前記狭帯域光を拡散する
    ことを特徴とする導光ユニット。
  11. 　請求項６に記載の導光ユニットにおいて、
    　前記光拡散部材は、前記光拡散部材が含有する光拡散粒子で前記狭帯域光を拡散する
    ことを特徴とする導光ユニット。
  12. 　請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の導光ユニットを備える内視鏡システムであって、さらに、
    　前記狭帯域光を出射するレーザ光源を備える
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  13. 　請求項１２に記載の内視鏡システムにおいて、さらに、
    　内視鏡を備え、
    　前記内視鏡は、前記導光ユニットと前記レーザ光源と、を含む
    ことを特徴とする内視鏡システム。
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