(57)【要約】【課題】  既存の内視鏡の挿入形状を検出する。【解決手段】  内視鏡挿入形状検出プローブはプローブ本体２０、モジュール３０、およびコネクタを有する。プローブ本体２０の外径を内視鏡の鉗子チャンネルの内径未満に形成する。プローブ本体２０は光供給用ファイバ２１、曲率検出用ファイバ２２、ミラー２３、およびシース２４を有する。曲率検出用ファイバ２２を光供給用ファイバ２１に沿って延ばす。光供給用ファイバ２１の一端と曲率検出用ファイバ２２の一端とをミラー２３によって覆う。光供給用ファイバ２１、曲率検出用ファイバ２２、およびミラー２３をシース２４によって覆う。曲率検出用ファイバ２２とミラー２３とをシース２４に接着する。曲率検出用ファイバ２２の所定の位置の所定の方向に光損失部２５を設ける。光供給用ファイバ２１と光源を接続する。曲率検出ファイバ２２と受光素子とを接続する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し、光を前記供給用入射部から前記供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、
前記供給用光伝達手段に沿って延び、光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し、光を前記検出用入射部から前記検出用出射部まで伝達し、曲がり角度に応じて光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、
前記供給用出射部と前記検出用入射部とを一体的に覆い、前記供給用出射部から出射される光を反射するミラーと、
前記供給用光伝達手段、前記検出用光伝達手段、および前記ミラーを一体的に包むシースとを備え、
前記シースに包まれる前記供給用光伝達手段、前記検出用光伝達手段、および前記ミラーによって、内視鏡の吸引チャンネルあるいは鉗子チャンネルに挿入可能な挿入部が形成される
ことを特徴とする内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項２】
前記ミラー、前記供給用光伝達手段、または前記検出用光伝達手段と前記シースとを接着していることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項３】
前記ミラーおよび前記供給用光伝達手段または前記検出用光伝達手段と前記シースとを接着することにより、前記ミラーが前記供給用出射部と前記検出用入射部を覆う形態を保持することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項４】
前記検出用光伝達手段は第１の光ファイバを有し、
前記第１の光ファイバに、伝達する光を損失させる光損失部を、前記検出用入射部からの所定の距離だけ離れた位置の、前記第１の光ファイバの中心から所定の径方向に形成することにより、曲がり角度に応じて光の伝達量が変化する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項５】
前記第１の光ファイバと前記シースとを前記光損失部が設けられる位置において接着することにより、前記第１の光ファイバの前記シースの内部で回転または長手方向への移動を防止することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項６】
前記光損失部は前記第１の光ファイバを形成するクラッドを前記所定の位置の前記所定の径方向において欠損させることによって形成され、前記光損失部と前記シースとを光を吸収する接着剤により接着することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項７】
前記供給用入射部に入射させる光を発する光源を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【請求項８】
前記検出用出射部から出射する光の光量を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡挿入形状検出プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の使用時の挿入管の形状を検知し得る内視鏡挿入形状検出プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内視鏡の使用時の挿入管の形状を検出することが求められている。側面に光吸収部を設けた光ファイバを用いた姿勢検出センサ（特許文献１参照）などを利用して、内視鏡の挿入管の姿勢を検出することが、本件出願人などにより提案されている（特許文献２〜特許文献４参照）。
【０００３】
しかし、このような内視鏡は製造時に姿勢検出センサを内視鏡の挿入管に組み込む必要があるため、既存の内視鏡の形状を検出することが出来ない点で問題であった。
【特許文献１】米国特許第６１２７６７２号明細書
【特許文献２】特開２００２−２５３４８１号公報
【特許文献３】特開２００３−０５２６１４号公報
【特許文献４】特開２００１−１６９９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明では既存の内視鏡の挿入管の形状の検出が可能な内視鏡挿入形状検出プローブの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内視鏡挿入形状検出プローブは、光を出射するための供給用出射部と光を入射するための供給用入射部とを有し光を供給用入射部から供給用出射部へ伝達する供給用光伝達手段と、供給用光伝達手段に沿って延び光を入射するための検出用入射部と光を出射するため検出用出射部とを有し光を検出用入射部から検出用出射部まで伝達し曲がり角度に応じて光の伝達量が変化する検出用光伝達手段と、供給用出射部と検出用入射部とを一体的に覆い供給用出射部から出射される光を反射するミラーと、供給用光伝達手段、検出用光伝達手段、およびミラーを一体的に包むシースとを備え、シースに包まれる供給用光伝達手段、検出用光伝達手段、およびミラーによって、内視鏡の吸引チャンネルあるいは鉗子チャンネルに挿入可能な挿入部が形成されることを特徴としている。
【０００６】
なお、ミラー、供給用光伝達手段、または検出用光伝達手段とシースとを接着していることが好ましい。さらには、ミラーおよび供給用光伝達手段または検出用光伝達手段とシースとを接着することによりミラーが供給用出射部と検出用入射部を覆う形態を保持することが好ましい。
【０００７】
また、出用光伝達手段は第１の光ファイバを有し、第１の光ファイバに伝達する光を損失させる光損失部を検出用入射部からの所定の距離だけ離れた位置の第１の光ファイバの中心から所定の径方向に形成することにより曲がり角度に応じて光の伝達量が変化することが好ましい。
【０００８】
また、第１の光ファイバとシースとを光損失部が設けられる位置において接着することにより第１の光ファイバのシースの内部で回転または長手方向への移動を防止することが好ましい。
【０００９】
また、光損失部は第１の光ファイバを形成するクラッドを所定の位置の所定の径方向において欠損させることによって形成され、光損失部とシースとを光を吸収する接着剤により接着することが好ましい。
【００１０】
また、供給用入射部に入射させる光を発する光源を備えることが好ましい。
【００１１】
また、検出用出射部から出射する光の光量を検出する検出手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、既存の内視鏡の挿入形状を検出することが可能となる。また、挿入形状を出来るだけ正確に検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
まず、内視鏡挿入形状検出プローブ１０の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を適用した内視鏡挿入形状検出プローブの外観図である。
【００１５】
内視鏡挿入形状検出プローブ１０は、プローブ本体２０、モジュール３０、およびコネクタ４０によって構成される。プローブ本体２０はモジュール３０に接続される。また、モジュール３０は、ケーブル１１を介してコネクタ４０に接続される。
【００１６】
図２に示すように、プローブ本体２０が、内視鏡５０の鉗子チャンネル５１に挿入される。内視鏡５０の使用時に、プローブ本体２０は内視鏡５０の挿入管５２とともに体内などに挿入される。体内に挿入されるときに挿入管５２に沿って、プローブ本体２０の形状は変化する。
【００１７】
プローブ本体２０の形状が、モジュール３０によって検出される。モジュール３０に検出された形状に相当する信号は、コネクタ４０を介して信号処理装置６０に送られる。信号処理装置６０において、入力された信号に対して所定の信号処理が行われる。所定の信号処理が行われた信号がモニタ６１に送られ、プローブ本体２０の形状が表示される。
【００１８】
次にプローブ本体２０の構成について図３を用いて説明する。図３は、プローブ本体２０の透視図である。プローブ本体２０は、光供給用ファイバ２１、曲率検出用ファイバ２２、ミラー２３、およびシース２４によって構成される。プローブ本体２０の外径は、使用が予定される内視鏡の鉗子チャンネルの内径より細くなるように設計される。
【００１９】
光供給用ファイバ２１および曲率検出用ファイバ２２は光ファイバであり、一端から入射された光を他端まで伝達することが可能である。光供給用ファイバ２１の一端は、モジュール３０の内部に設けられる光源（図示せず）光学的に接続される。光源から出射される光が光供給用ファイバ２１の一端に入射され、他端から出射される。
【００２０】
曲率検出用ファイバ２２は光供給用ファイバ２１に沿って延ばされる。また、図４に示すように、複数の曲率検出用ファイバ２２が光供給用ファイバ２１を芯にして取り囲むように配置される。
【００２１】
光供給用ファイバ２１の一端と複数の曲率検出用ファイバ２２の一端は、ともに単一のミラー２３によって覆われる。したがって、光供給用ファイバ２１から出射される光はミラー２３によって反射され、曲率検出用ファイバ２２に入射される。
【００２２】
光供給用ファイバ２１、曲率検出用ファイバ２２、およびミラー２３は、シース２４によって覆われる。シース２４は生体適合性を有する部材によって形成される。
【００２３】
曲率検出用ファイバ２２は、ミラー２３側の端部付近（図３符合Ａ参照）においてミラー２３とともにシース２４に接着される。また、曲率検出用ファイバ２２は後述するように光損失部２５が設けられる付近（図３符合Ｂ参照）においてシース２４に接着される。なお、シース２４と曲率検出用ファイバ２２との接着、およびシース２４とミラー２３との接着には、光を吸収可能な接着剤が用いられる。
【００２４】
曲率検出用ファイバ２２には、光損失部２５が設けられる。光損失部２５について図５を用いて説明する。曲率検出用ファイバ２２は、コア２６にクラッド２７を被膜することによって形成される。クラッド２７の一部を欠損させることにより、光損失部２５が形成される。
【００２５】
クラッド２７を欠損させた箇所、すなわち光損失部２５にはシース２４との接着に用いられる接着剤が充填される。したがって、光損失部２５に入射する光の一部または全部が吸収されるので、曲率検出用ファイバ２２によって伝達される光は光損失部２５において損失する。
【００２６】
光損失部２５が設けられる位置と方向とは、曲率検出用ファイバ２１ごとに定められているなお、光損失部２５が設けられる位置は、モジュール３０からの距離あるいはミラー２３からの距離がそれぞれの曲率検出用ファイバ２２に定められた長さとなるように定められる。
【００２７】
また、光損失部２５が設けられる方向は、曲率検出用ファイバ２２の長手方向に平行な断面において、曲率検出用ファイバ２２の中心から第１の径方向、または曲率検出用ファイバ２２の中心から第１の径方向とは９０°傾いた第２の径方向のいずれかである。
【００２８】
光損失部の設けられる位置と方向について、図６、図７を用いてさらに説明する。図６は、光供給用ファイバ２１の周囲の複数の曲率検出用ファイバ２２における光損失部２５の位置を示すための図である。図７は、光供給用ファイバ２２の周囲の複数の曲率検出用ファイバ２２における光損失部２５の方向を示すための図である。
【００２９】
図６に示すように、第１、第２の曲率検出用ファイバ２２ａ、２２ｂにおいては、同じ位置に光損失部２５が設けられる。また、第３、第４の曲率検出用ファイバ２２ｃ、２２ｄにおいては、同じ位置に光損失部２５が設けられる。ただし、第１、第３の曲率検出用ファイバ２２ａ、２２ｃにおける光損失部２５が設けられる位置は異なっている。
【００３０】
このように、一つの組を形成する２本の曲率検出用ファイバ２２には、光損失部２５が同じ位置に設けられる。ただし、光損失部２５の設けられる位置は、組毎に異なるように定められる。
【００３１】
また図７に示すように、第１、第３の曲率検出用ファイバ２２ａ、２２ｃでは、ファイバの中心から第１の径方向Ｄ１に光損失部２５が設けられる。一方、第２、第４の曲率検出用ファイバ２２ｂ、２２ｄでは、ファイバの中心から第２の径方向Ｄ２に光損失部２５が設けられる。
【００３２】
このように、光損失部２５の設けられる方向は、一つの組を形成する２本の曲率検出用ファイバ２２の一方においてはファイバの中心から第１の径方向Ｄ１に定められ、他方においてはファイバの中心から第２の径方向Ｄ２に定められる。
【００３３】
曲率検出用ファイバ２２の出射端から出射される光の光量に基づいて、光損失部２５における曲率検出用ファイバ２２の曲げ角度を求めることが可能である。以下に、その原理について簡単に説明する。
【００３４】
光ファイバに入射される光は、コアとクラッドの界面において全反射されることにより光量が実質的に損失されること無く、入射端から出射端まで伝達される。一方、曲率検出用ファイバ２２においては、光損失部２５に入射する光の一部または全部が吸収される。したがって、光損失部２５に入射する光が多くなるほど、光の損失が大きくなる。
【００３５】
図８に示すように、光損失部２５が設けられる方向と逆の方向（図８において下方向）に曲率検出用ファイバ２２が曲がるほど、光損失部２５に入射する光Ｌは多くなる。一方、図９に示すように、光損失部２５が設けられる方向に曲率検出用ファイバ２２が曲がるほど、光損失部２５に入射する光Ｌは少なくなる。
【００３６】
一定の光量の光を曲率検出用ファイバ２２に入射するとき、出射端からの光の出射量と光損失部２５における曲げ角度とは一定の対応関係を有する。したがって、出射端における光の受光量を検出することにより、光損失部２５における曲率検出用ファイバ２２および挿入管５２の曲げ角度が求められる。
【００３７】
例えば、光損失部２５の設けられる位置の異なる６本の曲率検出用ファイバ２２を用いると、光損失部２５が設けられる６箇所におけるプローブ本体２０の曲げ角度が求められる。図１０に示すように、それぞれの光損失部２５が設けられるポイントＰにおける曲げ角度と隣合うポイントＰの距離とによってプローブ本体２０の形状を検知することが可能になる。
【００３８】
なお、第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２に光損失部２５が設けられた曲率検出用ファイバ２２からは、それぞれ第１、第２方向Ｄ１、Ｄ２への曲げ角度が検出される。したがって、両方向への曲げ角度から、光損失部２５の曲がる方向と曲げ角度とを求めることが可能である。
【００３９】
曲率検出用ファイバ２２の出射端は、モジュール３０の内部に設けられる受光素子（図示せず）に光学的に接続される。受光素子は例えばフォトダイオードであって、受光量を検知可能である。すなわち、受光量に応じた電気信号が曲率信号として出力される。
【００４０】
前述のように、それぞれの曲率検出用ファイバ２２からの出射光量に基づく曲率信号がコネクタ４０を介して信号処理装置６０に送られる。複数の曲率信号に対して信号処理装置６０において所定の信号処理が施され、モニタ６１に、プローブ本体２０の形状、すなわち内視鏡５０の挿入管５２の形状が表示される。
【００４１】
したがって、以上のような本実施形態の内視鏡挿入形状検出プローブによれば、プローブ本体２０を吸引チャンネルまたは鉗子チャンネルに挿入可能なので、これらのチャンネルを備える内視鏡の挿入形状を検出することが可能となる。したがって、既存の内視鏡の挿入形状も検出することが可能になる。
【００４２】
なお、内視鏡の正確な挿入形状の検出のためには、曲率検出用ファイバ２２の位置および方向のずれを防ぐことが求められる。本実施形態では、シース２４と曲率検出用ファイバ２２を接着することによって、位置および方向のずれが防がれる。
【００４３】
また、内視鏡の正確な挿入形状の検出のためには、曲率検出用ファイバ２２に入射する光の光量が一定であることが求められる。本実施形態では、曲率検出用ファイバ２２とミラー２３とをシース２４に接着することによって、曲率検出用ファイバ２２の入射端をミラー２３に対して固定させる。この結果、曲率検出用ファイバ２２とミラー２３との境界からの光の漏れが防がれ、曲率検出用ファイバ２２に入射する光の光量が一定に保たれる。
【００４４】
また、クラッドを欠損させることにより光損失部２５を形成した場合に、曲率検出用ファイバ２２から漏れた光が、他の曲率検出用ファイバ２２の光損失部２５に入射することが考えられる。このような場合も、内視鏡の正確な挿入形状を検出することが困難となる。これに対して本実施形態では、光損失部２５に光吸収性を有する接着剤を充填させるので、曲率検出用ファイバ２２の外部への光の漏れが防がれる。
【００４５】
また、本実施形態ではクラッド２７を欠損させた箇所に接着剤を充填するので、プローブ本体２０の外径を大きくすることを防がれている。詳細な形状の検出のためには曲率検出用ファイバ２２の数が多いことが望まれる。その一方、プローブ本体２０の外径は設計により定められている。したがって、定められた外径の中で曲率検出用ファイバ２２の本数を増やすことが可能である。
【００４６】
なお、本実施形態では、第１、第２の曲率検出ファイバ２２ａ、２２ｂにおいて光損失部２５が設けられる方向は互いに垂直であるが、方向が異なっていれば垂直でなくてもよい。モジュール３０またはミラー２３側から同じ位置に設けられる光損失部２５の方向が異なっていれば、プローブ本体２０の光損失部２５における曲がり方向を求めることが可能である。ただし、光損失部２５が設けられる方向を互いに垂直にすることにより、２つの曲がり方向から合成される実際の曲がり方向の精度を高めることが可能になる。
【００４７】
また、本実施形態では、第１、第３の曲率検出ファイバ２２ａ、２２ｃにおいて光損失部２５が設けられる方向は互いに同じであるが、異なっていてもよい。ただし、同じ方向に定めることにより、信号処理装置６０において行なわれる信号処理の負担を軽くすることが可能である。
【００４８】
また、本実施形態において、モジュール３０に受光素子を設ける構成であるが、コネクタ４０に設けられる構成であってもよい。曲率検出用ファイバ２２と光学的に接続されていれば、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、本実施形態において、モジュール３０に光源を設ける構成であるが、コネクタ４０に設けられる構成であってもよいし、内視鏡挿入形状検出プローブ１０の外部の光源であってもよい。光供給用ファイバ２１と光源とが光学的に接続されていれば、本実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態を適用した内視鏡挿入形状検出プローブの外観図である。
【図２】内視鏡挿入形状検出プローブの使用形態を説明するための図である。
【図３】プローブ本体の透視図である。
【図４】光供給用ファイバおよび曲率検出用ファイバの長手方向に垂直な断面図である。
【図５】光損失部における曲率検出用ファイバの長手方向に垂直な断面図である。
【図６】光供給用ファイバの周囲の複数の曲率検出用ファイバにおける光損失部の位置を示すための図である。
【図７】光供給用ファイバの周囲の複数の曲率検出用ファイバにおける光損失部の方向を示すための図である。
【図８】曲率検出用ファイバの曲げ方向による光の伝達量の変化を説明するための第１の図である。
【図９】曲率検出用ファイバの曲げ方向による光の伝達量の変化を説明するための第２の図である。
【図１０】それぞれの光損失部における曲げ角度によって挿入管の形状を検出可能であることを示すための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  内視鏡挿入形状検出プローブ
２０  プローブ本体
２１  光供給用ファイバ
２２  曲率検出用ファイバ
２３  ミラー
２４  シース
２５  光損失部
２６  コア
２７  クラッド
３０  モジュール
４０  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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