内視鏡及び内視鏡システム
【課題】内視鏡の挿入部を大径化することなく、その先端部に２つの磁気素子を設け、挿入部の先端部の位置及び向きを検知する。
【解決手段】内視鏡１０の挿入部１２の先端部１４に２つの磁気素子６０を非同軸に設ける。先端部１４における占有面積が最も大きいチャンネルチューブ４１を挿入部１２の軸心に対し一側に偏心して配置する。２つの磁気素子６０と、小埋設物の照明光出射部２３と対物光学系３１とを、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並べて配置する。２つの磁気素子６０どうしの間に小埋設物２３，３１のうち少なくとも１つを挟む。
【解決手段】内視鏡１０の挿入部１２の先端部１４に２つの磁気素子６０を非同軸に設ける。先端部１４における占有面積が最も大きいチャンネルチューブ４１を挿入部１２の軸心に対し一側に偏心して配置する。２つの磁気素子６０と、小埋設物の照明光出射部２３と対物光学系３１とを、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並べて配置する。２つの磁気素子６０どうしの間に小埋設物２３，３１のうち少なくとも１つを挟む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に挿入して診断、治療等を行なう内視鏡及び内視鏡システムに関し、特に挿入部の位置等を検知する機能を付けた内視鏡及び内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、本体部から挿入部が延びている（特許文献１等参照）。挿入部を被検体の内部に挿入して、診断、治療等を行なう。挿入部の先端部分には湾曲部が設けられている。本体部のノブにて湾曲部を遠隔的に湾曲させることができる。挿入部の内部には、一般にチャンネルチューブとイメージガイドとライトガイドが設けられている。イメージガイド及びライトガイドは、例えば光ファイバーにて構成されている。チャンネルチューブとライトガイドとは、挿入部の先端面に達している。更に、挿入部の先端には対物光学系が設けられており、この対物光学系にイメージガイドが光学的に接続されている。照明光が、ライトガイドを伝って挿入部の先端から出射し、観察対象を照明する。観察対象の像が、対物光学系に入射し、イメージガイドを伝って本体部に伝送され、接眼レンズやモニタで観察できる。チャンネルチューブには、鉗子等の施術器具が通される。通常、チャンネルチューブは、光ファイバーからなるイメージガイド及びライトガイドよりもかなり大径であり、挿入部に占める割合が大きい。
【０００３】
被検体内に挿入した挿入部の位置や形状を検知する技術は公知である。
例えば、特許文献２に記載の検知システムでは、内視鏡等のプローブにコイルからなる磁気素子を設ける。外部には複数のコイルからなる磁界源を含む検知手段を設置する。磁界源の複数のコイルは、互いに異なる所定の方向に向けられている。磁界源の各コイルから磁界を発生させる。各磁界に応じて磁気素子に起電力が誘起される。誘起起電力に応じた検知信号が上記検知手段のコントローラに送られる。コントローラは、この検知信号に基づいてプローブの位置及び向きを解析する。位置は、三次元直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表示できる。向きは、プローブの軸の伸び方向と、軸まわりの角度とを含む。軸の伸び方向は、極座標（φ，θ）で表示できる。更に軸まわりの角度（ψ）をも検知するには、プローブ内に２つの磁気素子を互いに非同軸上に設ける。
磁気素子を構成するコイルに通電して磁気素子から磁界を発生させてもよい。この場合、外部の磁界源は磁界検出器になる。この磁界検出器の複数のコイルによって上記磁気素子からの磁界が検出される。
【０００４】
特許文献３に記載の検知システムでは、磁気素子を挿入部の長手方向に間隔を置いて複数設け、各磁気素子の位置データから挿入部の形状を検知している。
【０００５】
特許文献４には、内視鏡を例えば気管支内の目的点まで挿入する際、被検体の複数の断層像に基づいてコンピュータにて上記被検体の三次元の画像データを作成し、この三次元の画像上で気管支の管路に沿って目的点までの経路を求め、案内画像をモニタ表示することが記載されている。モニタには、内視鏡で撮影したライブ画像と共に上記案内画像が表示される。術者は、内視鏡の先端が気管支の分岐点に達した度に何れの分岐路に進むべきかを上記案内画像に基づいて判断できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０６６９９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００３／００１２４４
【特許文献３】特開平０６−２８５０４３号公報
【特許文献４】特開２０００−１３５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、脳内病変の治療に内視鏡を用いる場合、脳組織を損傷しないようにしながら挿入部を脳内の目的点まで挿入することが求められる。そのためには、挿入部の先端が脳室内のどこに位置し、どこを向いているかを的確に把握することが重要になる。挿入部の向きについては、挿入部の伸び方向だけでなく、軸まわりの角度をも把握できたほうが好ましい。すなわち、例えば挿入部の先端の湾曲部を遠隔操作するとき、挿入部の軸まわりの角度が不確定では、湾曲部が意図せぬ向きに湾曲して、脳組織を損傷するおそれがある。挿入部の軸まわりの角度をも検出するためには、特許文献２に記載の通り、挿入部に磁気素子を２つ設ける必要がある。しかし、２つの磁気素子を互いに近傍に配置すると、これら磁気素子の配置スペースが嵩張り、挿入部全体の径が大きくなってしまう。挿入部が大径であると患者の負担が大きい。
そこで、本発明は、内視鏡の挿入部を大径化することなく、その先端部に磁気素子を２つ設け、挿入部の先端部の位置並びに伸び方向及び軸まわりの角度を検知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明に係る内視鏡は、条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち何れか一方の占有面積が小埋設物よりも大きい内視鏡において、
磁界を検出又は発生させることで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知するための２つの磁気素子を上記挿入部の先端に非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする。
また、本発明に係る内視鏡システムは、条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち何れか一方の占有面積が小埋設物よりも大きい内視鏡と、
磁界を発生又は検出することで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知する検知手段と、
を備え、上記挿入部の先端には、上記検知手段に接続されて磁界を検出又は発生させる２つの磁気素子を非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、内視鏡の挿入部の先端部に、照明光出射部と像伝達系の対物部とチャンネルチューブの先端部に加えて、２つの磁気素子を更に収容することにしても、挿入部が大径化するのを抑えることができる。よって、患者の負担を軽減できる。２つの磁気素子を非同軸に配置することで、挿入部の先端部の位置及び伸び方向だけでなく、挿入部の軸まわりの角度をも検知できる。２つの磁気素子どうしの間に照明光出射部を含む小埋設物の少なくとも１つを挟むことで、２つの磁気素子をなるべく離して配置することができる。これにより、挿入部の軸まわりの角度の解析精度を高めることができる。よって、挿入部の湾曲部を湾曲操作する際、その湾曲方向を的確に判断することができる。この結果、例えば脳内病変の治療に際し、脳組織を損傷しないようにしながら、挿入部を例えば脳室の目的点まで挿入していくことができる。
【００１０】
上記２つの磁気素子どうしの間に、上記小埋設物の全部が挟まれていることがより好ましい。これにより、２つの磁気素子を確実に離して配置でき、挿入部の軸まわりの角度の解析精度を確実に高めることができる。
上記最大埋設物の外径は、上記挿入部の外径の例えば２分の１以上であることが好ましい。
上記最大埋設物は、例えばチャンネルチューブである。
上記像伝達系の対物部は、例えば対物レンズ等からなる対物光学系を含む。好ましくは、像伝達系は、上記対物光学系と、この対物光学系に入射した光学像を伝送するイメージガイドを含む。この場合、対物部の占有面積をチャンネルチューブの先端部より小さくできる。上記像伝達系の対物部が、対物光学系と、撮像素子を含んでいてもよい。撮像素子を含む対物部は、占有面積がチャンネルチューブの先端部より大きくなることもあり、この場合、対物部が上記最大埋設物になる。
上記照明光出射部が、上記挿入部の先端に複数配置されていてもよい。例えば２つの照明光出射部が上記対物光学系を挟むように配置されていてもよい。これにより、観察対象を確実に照明できる。上記２つの磁気素子が上記２つの照明光出射部及び上記対物光学系を挟むように配置されていてもよい。
【００１１】
上記２つの磁気素子どうしが、上記挿入部の周方向に上記挿入部の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れていることが好ましく、約６０°以上１８０°未満離れていることがより好ましく、約９０°以上１８０°未満離れていることが一層好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内視鏡の挿入部を大径化することなく、挿入部の先端部の位置並びに伸び方向及び軸まわりの角度を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内視鏡を正面から見た、内視鏡システムの概略構成図である。
【図２】上記内視鏡の平面図である。
【図３】上記内視鏡の挿入部の先端面を、先端キャップを省いて正視した図である。
【図４】図３の階段状のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記内視鏡の挿入部の先端部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、内視鏡システムＳの概観構成を示したものである。内視鏡システムＳは、内視鏡１０と、検知手段５０を備えている。図１及び図２に示すように、内視鏡１０は、本体部１１と、この本体部１１の中間部から延びるケーブル１９と、本体部１１の先端部（図１において右）から条状に延びるフレキシブルな挿入部１２とを有している。ケーブル１９は、途中でライトケーブル２９と、磁気検知ケーブル６９とに分岐されている。
【００１５】
挿入部１２は柔軟な樹脂チューブにて構成されている。挿入部１２の先端部分には、湾曲部１３が設けられ、更にその先端側には先端硬性部１４が設けられている。先端硬性部１４の先端すなわち挿入部１２の最先端には先端キャップ１５が設けられている。図４に示すように、キャップ１５には複数のフック１５ａが設けられている。このフック１５ａが先端硬性部１４の外壁の内周面の係合凹部１４ａに取り外し可能に引っ掛けられている。これにより、キャップ１５が着脱可能になっている。
【００１６】
図示は省略するが、湾曲部１３内には複数の関節輪が設けられている。これら関節輪が一列に並べられ、操作ワイヤにて連ねられている。操作ワイヤは、挿入部１２及び本体部１１の内部に通され、基端部が本体部１１の湾曲操作部１６に連繋されている。湾曲操作部１６によって、図１及び図２の二点鎖線に示すように、湾曲部１３を遠隔的に湾曲操作できる。
【００１７】
図１に示すように、ケーブル２９，１９、本体部１１及び挿入部１２の内部にはライトガイド２２（照明光伝送手段、図２では省略）が収容されている。ライトガイド２２は、光ファイバーの束にて構成されている。ライトガイド２２の基端部は、ケーブル２９の端部のプラグ２１を介して光源２０に光学的に接続されている。ライトガイド２２の先端部は、先端硬性部１４に達し、照明光出射部２３を構成している。図３に示すように、照明光出射部２３の先端面が先端キャップ１５から露出している。光源２０から発せられた照明光が、ライトガイド２２にて伝送され、ライトガイド２２の先端面から出射され、観察対象を照明する。
【００１８】
図２に示すように、本体部１１及び挿入部１２の内部には、像伝達系３０が収容されている。像伝達系３０は、対物光学系３１（対物部）と、イメージガイド３２と、アイピース３３を含む。対物光学系３１は、対物レンズ等を含み、先端硬性部１４に埋設されている。図３に示すように、対物光学系３１の先端面が先端キャップ１５から露出されている。イメージガイド３２は、１又は複数の光ファイバーにて構成され、本体部１１及び挿入部１２の内部に収容されている。イメージガイド３２の先端部が、対物光学系３１に光学的に接続されている。イメージガイド３２の基端部は、本体部１１の基端部に設けられたアイピース３３に光学的に接続されている。観察対象の像が、対物光学系３１に入射し、イメージガイド３２にてアイピース３３へ伝送される。この光学像が、図示しない信号変換部にて電気信号に変換され、更にビデオ信号に変換され、モニタ表示される。勿論、施術者がアイピース３３を覗くことにより観察対象の像を直接的に観察することもできる。
【００１９】
図２に示すように、更に、本体部１１及び挿入部１２の内部には、樹脂製のチャンネルチューブ４１（図１では省略）が収容されている。チャンネルチューブ４１の基端部は、本体部１１の鉗子口４０に連なっている。チャンネルチューブ４１の先端部は先端硬性部１４に達し、その先端面が先端キャップ１５から露出している。鉗子等の施術器具を鉗子口４０からチャンネルチューブ４１内に挿通し、挿入部１２の先端から突出させて、所望の手術を施す。図３に示すように、チャンネルチューブ４１の外径は、挿入部１２の外径の２分の１より大きく、ライトガイド２２、イメージガイド３２及び対物光学系３１の外径と比べるとかなり大きい。挿入部１２の先端におけるチャンネルチューブ４１の先端部の占有面積は、照明光出射部２３及び対物光学系３１の各占有面積より十分に大きい。
チャンネルチューブ４１の先端部と照明光出射部２３と対物光学系３１は、挿入部１２の先端部における埋設物を構成する。チャンネルチューブ４１の先端部は、最大埋設物を構成し、照明光出射部２３及び対物光学系３１は、それぞれ小埋設物を構成する。
【００２０】
内視鏡システムＳは、挿入部１２の先端部の位置及び向きを検知する機能を具備している。詳述すると、図１に示すように、内視鏡１０に検知手段５０が接続されている。検知手段５０は、コントローラ５１と、このコントローラ５１に接続された磁界源５２を含む。図示は省略するが、磁界源５２には、互いに異なる位置に複数の磁界コイルが設けられている。これら磁界コイルの軸線は、互いに異なる所定方向に向けられている。これら磁界コイルに順次通電することにより、磁界源５２から所定の複数方向に磁界が発生する。磁界源５２は、内視鏡１０の挿入部１２の先端部分ひいては被検体の数十ｃｍ以内に設置することが好ましい。
【００２１】
さらに、図１に示すように、内視鏡１０の挿入部１２の先端硬性部１４には、２つの磁気素子６０，６０が設けられている。図４に示すように、各磁気素子６０は細い棒状になっている。磁気素子６０の外直径は例えば０．５ｍｍ程度であり、磁気素子６０の長さは８ｍｍ程度である。各磁気素子６０は、１つの磁界コイル６３を有している。磁界コイル６３が樹脂製のハウジング６４内に埋め込まれている。各磁気素子６０の磁界コイル６３の軸線は挿入部１２の軸線と平行になっている。２つの磁気素子６０，６０が、挿入部１２の軸線に沿って平行に配置されている。磁気素子６０，６０どうしは、挿入部１２の周方向及び挿入部１２の軸線と直交する方向のうち少なくとも１つの方向にずれ、互いに非同軸になっている。この実施形態では、磁気素子６０，６０どうしは、挿入部１２の周方向にずれて非同軸に配置されている。上記磁界源５２からの磁界に応じて磁界コイル６３に誘導起電力が生じる。これにより、磁気素子６０にて磁界を検知できる。
【００２２】
図１に示すように、各磁気素子６０の基端部から磁気信号線６５が延び出ている。磁気信号線６５は、挿入部１２、本体部１１、及びケーブル１９，６９内に通され、ケーブル６９の端部の磁気検知コネクタ６７に接続されている。磁気検知コネクタ６７がコントローラ５１に接続されている。ひいては、各磁気素子６０がコントローラ５１に接続されている。
【００２３】
各磁界素子６０で検知した磁界信号が、信号線６５を経、更に所定の信号変換を施されてコントローラ５１に入力される。コントローラ５１（解析手段）は、磁気素子６０の検出信号に基づいて挿入部１２の先端の位置及び向きを解析する。挿入部１２の先端の位置は、例えば三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表される。挿入部１２の先端の向きは、挿入部１２の先端の伸び方向と、挿入部１２の軸心まわりの角度を含む。挿入部１２の先端の伸び方向は、例えば極座標（φ，θ）で表される。挿入部１２の軸心まわりの角度は、例えば上記伸び方向（極座標ベクトル）と直交する所定方向に対する挿入部１２の外周上の基準点のずれ角（ψ）で表される。
【００２４】
コントローラ５１にはパーソナルコンピュータ５３が接続されている。コンピュータ５３にコントローラ５１の解析結果が自動入力される。コンピュータ５３は、上記解析結果（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）に基づいて挿入部１２の先端の位置及び向きを画像にしてディスプレイ表示する。もちろん、上記解析結果（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）をそのまま数値で表示してもよい。画像と数値を１つのディスプレイ画面上に同時に表示してもよい。
【００２５】
磁気素子６０は、次のようにして内視鏡１０に格納されている。
図４に示すように、挿入部１２にガイドチューブ６６が収容されている。ガイドチューブ６６は、柔軟な樹脂にて構成されている。ガイドチューブ６６の先端部分は少し大径になっている。このガイドチューブ６６の先端の大径部６６ａに磁気素子６０が嵌め込まれている。大径部６６ａより基端側のガイドチューブ６６内に磁気信号線６５が収容されている。
【００２６】
図３及び図４に示すように、挿入部１２の先端硬性部１４の内部にはホルダー１７が設けられている。ホルダー１７は、樹脂にて構成され、円柱状になっている。ホルダー１７には、大きさの異なる複数の収容穴１７ａ〜１７ｄが形成されている。これら収容穴１７ａ〜１７ｄは、円柱状ホルダー１７の軸方向（すなわち挿入部１２の軸方向）に貫通している。収容穴１７ｄは、２つ設けられている。各収容穴１７ｄにガイドチューブ６６の大径部６６ａが嵌め込まれ、ひいては磁気素子６０が収容されて保持されている。これにより、磁気素子６０が、先端硬性部１４内に位置固定されている。磁気素子６０の断面積は、ガイドチューブ６６の大径部６６ａの断面積と合わせても、挿入部１２の先端におけるチャンネルチューブ４１の先端部の占有面積より十分に小さい。
【００２７】
図３に示すように、ホルダー１７の最も大きな収容穴１７ａには、チャンネルチューブ４１の先端部が収容されて保持されている。
ホルダー１７の収容穴１７ｂの数は、２つである。各収容穴１７ｂに、ライトガイド２２の先端部すなわち照明光出射部２３が収容されて保持されている。
収容穴１７ｃには、対物光学系３１が収容されて保持されている。
【００２８】
図３に示すように、先端硬性部１４すなわち挿入部１２の先端において、チャンネルチューブ４１の先端部が、挿入部１２の軸心に対し一側（図３において左）に偏心して配置されている。２つの磁気素子６０，６０と２つの照明光出射部２３，２３と対物光学系３１は、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置されている。具体的には、対物光学系３１が、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは１８０°反対側に配置されている。２つの照明光出射部２３，２３が、対物光学系３１を挟むように配置されている。そして、２つの磁気素子６０，６０が、上記照明光出射部２３，２３及び対物光学系３１を挟むように、それらの外側に配置されている。
【００２９】
２つの磁気素子６０，６０は、挿入部１２の周方向に挿入部１２の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れている。この実施形態では、２つの磁気素子６０は、挿入部１２の軸心を中心にして１２０°程度離れている。チャンネルチューブ４１の軸心を中心にすると、２つの磁気素子６０，６０は、チャンネルチューブ４１の周方向に９０°程度離れている。
【００３０】
内視鏡システムＳの使用方法の一例を説明する。
内視鏡システムＳは、例えば人体の脳室の観察、治療に使用される。予め、ＭＲＩ（磁気共鳴画像診断装置）やＣＴ（コンピューター断層撮影装置）によって被験者の頭部を断層撮影する。その撮影データに基づいて、コンピュータ５３により頭部の三次元画像データを作成する。そして、三次元画像データ上で目的点までの経路を決めておく。
【００３１】
内視鏡１０を用いて実際に被験者の脳室を観察、治療するときは、上記の三次元画像データ上の経路を参照しながら挿入部１２を脳内に挿入していく。このとき、磁界源５２から磁界を発生させる。この磁界を２つの磁気素子６０，６０がそれぞれ検出する。すなわち、各磁気素子６０のコイル６３には、磁界源５２に対する位置及び向きに応じた大きさの起電力が生じ、これが検出信号として出力される。磁界コイル６３の径を小さくし、かつ軸長を長くすることで、コイル６３を横断する磁束密度が該コイル６３の向きに応じて大きく変化するようにできる。よって、向きに対する感度を高めることができる。各磁気素子６０の検出信号が磁気信号線６５を介してコントローラ５１に入力される。コントローラ５１は、検出信号に基づいて、挿入部１２の先端部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び向き（φ，θ，ψ）を求める。２つの磁気素子６０，６０を非同軸に配置することで、挿入部１２の先端部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び伸び方向（φ，θ）だけでなく、挿入部１２の軸心まわりの角度（ψ）をも検知することができる。２つの磁気素子６０，６０を、間に対物光学系３１及び照明光出射部２３，２３を挟んで、出来るだけ離して配置することで、挿入部１２の角度（ψ）の解析精度を高めることができる。
【００３２】
挿入部１２の先端部の位置及び向きの演算結果は、コントローラ５１からコンピュータ５３に送られる。コンピュータ５３では、挿入部１２の先端部の位置及び向きを上記三次元画像データ上にリアルタイムで表示する。これにより、術者は、表示画面を参照することで、挿入部１２を所期の経路に沿って的確に挿入していくことができる。挿入部１２の先端部の位置及び伸び方向だけでなく、軸心まわりの角度をも検知できるため、例えば湾曲部１３を湾曲操作するとき、意図する向きに確実に湾曲させることができる。これにより、脳組織を損傷することなく、挿入部１２を目的点まで確実かつ容易に到達させることができる。
【００３３】
挿入部１２の先端部に、照明光出射部２３と対物光学系３１とチャンネルチューブ４１に加えて、２つの磁気素子６０，６０を更に収容することにしても、これら要素２３，３１，４１，６０どうしのレイアウトを工夫することで、挿入部１２の大径化を抑えることができる。よって、患者の負担を軽減できる。
【００３４】
内視鏡１０のメンテナンス時には、磁気信号線６５の基端部をコネクタ６７から切断し、かつ挿入部１２の先端からキャップ１５を外す。すると、磁気素子６０の先端面が露出する。この磁気素子６０を挿入部１２の先端側から引き抜く。これにより、内視鏡１０から磁気素子６０を容易に分離することができる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において種々の態様を採用できる。
例えば、内視鏡１０の磁気素子６０を構成するコイル６３に通電して磁気素子６０から磁界を発生させ、コイル群装置５２を磁界源に代えて磁界検出器とし、この磁界検出器５２の複数のコイルによって上記磁気素子からの磁界を検出することにしてもよい。
挿入部１２に設ける磁気素子６０の数は３つ以上であってもよい。
磁気素子６０は、磁気コイル６３を含むコイルセンサーに限られず、ホールセンサーでもよく、磁束ゲートセンサーでもよい。
２つの磁気素子６０は、非同軸かつ非平行に配置されていてもよい。
２つの磁気素子６０，６０どうしの間に、照明光出射部２３，２３と対物光学系３１の必ずしも全部が挟まれている必要はなく、照明光出射部２３，２３と対物光学系３１のうち少なくとも１つが挟まれていればよい。例えば、２つの磁気素子６０，６０どうしの間に、対物光学系３１が挟まれ、２つの磁気素子６０，６０の外側に照明光出射部２３，２３が配置されていてもよい。
【００３６】
像伝達系として、先端硬性部１４にＣＣＤ等の撮像素子を設け、かつ挿入部１２及び本体部１１内に光ファイバー３２に代えて電気信号線を収容し、対物光学系３１に入射した光学像を撮像素子で電気信号に変換して伝送することにしてもよい。この場合、対物光学系３１及び撮像素子が、像伝達系の対物部を構成し、かつ挿入部１２の先端部における埋設物の１つを構成する。撮像素子は比較的大径である。そこで、挿入部１２の外径増大を避けるためにチャンネルチューブ４１を小径にし、その結果、撮像素子ひいては対物部が、チャンネルチューブ４１より大径になり、最大埋設物になることがある。その場合、挿入部１２の先端において、対物光学系３１及び撮像素子からなる対物部（最大埋設物）を挿入部１２の軸心に対し一側に偏心して配置し、２つの磁気素子６０，６０と、小埋設物である照明光出射部２３及びチャンネルチューブ４１を上記対物光学系３１及び撮像素子からなる対物部（最大埋設物）の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並べて配置し、かつ２つの磁気素子６０，６０どうしの間に上記小埋設物２３，４１のうち少なくとも１つを配置する。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ 本体部
１２ 挿入部
１３ 湾曲部
１４ 先端硬性部（挿入部の先端部）
１５ 先端キャップ
１６ 湾曲操作部
１７ ホルダー
１７ａ チャンネルチューブ収容穴
１７ｂ 照明光出射部収容穴
１７ｃ 対物光学系収容穴
１７ｄ 磁気素子収容穴
１９ ケーブル
２０ 光源
２１ プラグ
２２ ライトガイド（照明光伝送手段）
２３ 照明光出射部（小埋設物）
２９ ライトケーブル
３１ 対物光学系（対物部、小埋設物）
３０ 像伝達系
３２ イメージガイド
３３ アイピース
４０ 鉗子口
４１ チャンネルチューブ（最大埋設物）
５０ 検知手段
５１ コントローラ（解析手段）
５２ 磁界源
５３ コンピュータ
６０ 磁気素子
６３ 磁界コイル
６４ ハウジング
６５ 磁気信号線
６６ ガイドチューブ
６７ 磁気検知コネクタ
６９ 磁気検知ケーブル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に挿入して診断、治療等を行なう内視鏡及び内視鏡システムに関し、特に挿入部の位置等を検知する機能を付けた内視鏡及び内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、本体部から挿入部が延びている（特許文献１等参照）。挿入部を被検体の内部に挿入して、診断、治療等を行なう。挿入部の先端部分には湾曲部が設けられている。本体部のノブにて湾曲部を遠隔的に湾曲させることができる。挿入部の内部には、一般にチャンネルチューブとイメージガイドとライトガイドが設けられている。イメージガイド及びライトガイドは、例えば光ファイバーにて構成されている。チャンネルチューブとライトガイドとは、挿入部の先端面に達している。更に、挿入部の先端には対物光学系が設けられており、この対物光学系にイメージガイドが光学的に接続されている。照明光が、ライトガイドを伝って挿入部の先端から出射し、観察対象を照明する。観察対象の像が、対物光学系に入射し、イメージガイドを伝って本体部に伝送され、接眼レンズやモニタで観察できる。チャンネルチューブには、鉗子等の施術器具が通される。通常、チャンネルチューブは、光ファイバーからなるイメージガイド及びライトガイドよりもかなり大径であり、挿入部に占める割合が大きい。
【０００３】
被検体内に挿入した挿入部の位置や形状を検知する技術は公知である。
例えば、特許文献２に記載の検知システムでは、内視鏡等のプローブにコイルからなる磁気素子を設ける。外部には複数のコイルからなる磁界源を含む検知手段を設置する。磁界源の複数のコイルは、互いに異なる所定の方向に向けられている。磁界源の各コイルから磁界を発生させる。各磁界に応じて磁気素子に起電力が誘起される。誘起起電力に応じた検知信号が上記検知手段のコントローラに送られる。コントローラは、この検知信号に基づいてプローブの位置及び向きを解析する。位置は、三次元直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表示できる。向きは、プローブの軸の伸び方向と、軸まわりの角度とを含む。軸の伸び方向は、極座標（φ，θ）で表示できる。更に軸まわりの角度（ψ）をも検知するには、プローブ内に２つの磁気素子を互いに非同軸上に設ける。
磁気素子を構成するコイルに通電して磁気素子から磁界を発生させてもよい。この場合、外部の磁界源は磁界検出器になる。この磁界検出器の複数のコイルによって上記磁気素子からの磁界が検出される。
【０００４】
特許文献３に記載の検知システムでは、磁気素子を挿入部の長手方向に間隔を置いて複数設け、各磁気素子の位置データから挿入部の形状を検知している。
【０００５】
特許文献４には、内視鏡を例えば気管支内の目的点まで挿入する際、被検体の複数の断層像に基づいてコンピュータにて上記被検体の三次元の画像データを作成し、この三次元の画像上で気管支の管路に沿って目的点までの経路を求め、案内画像をモニタ表示することが記載されている。モニタには、内視鏡で撮影したライブ画像と共に上記案内画像が表示される。術者は、内視鏡の先端が気管支の分岐点に達した度に何れの分岐路に進むべきかを上記案内画像に基づいて判断できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０６６９９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００３／００１２４４
【特許文献３】特開平０６−２８５０４３号公報
【特許文献４】特開２０００−１３５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、脳内病変の治療に内視鏡を用いる場合、脳組織を損傷しないようにしながら挿入部を脳内の目的点まで挿入することが求められる。そのためには、挿入部の先端が脳室内のどこに位置し、どこを向いているかを的確に把握することが重要になる。挿入部の向きについては、挿入部の伸び方向だけでなく、軸まわりの角度をも把握できたほうが好ましい。すなわち、例えば挿入部の先端の湾曲部を遠隔操作するとき、挿入部の軸まわりの角度が不確定では、湾曲部が意図せぬ向きに湾曲して、脳組織を損傷するおそれがある。挿入部の軸まわりの角度をも検出するためには、特許文献２に記載の通り、挿入部に磁気素子を２つ設ける必要がある。しかし、２つの磁気素子を互いに近傍に配置すると、これら磁気素子の配置スペースが嵩張り、挿入部全体の径が大きくなってしまう。挿入部が大径であると患者の負担が大きい。
そこで、本発明は、内視鏡の挿入部を大径化することなく、その先端部に磁気素子を２つ設け、挿入部の先端部の位置並びに伸び方向及び軸まわりの角度を検知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明に係る内視鏡は、条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち何れか一方の占有面積が小埋設物よりも大きい内視鏡において、
磁界を検出又は発生させることで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知するための２つの磁気素子を上記挿入部の先端に非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする。
また、本発明に係る内視鏡システムは、条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち何れか一方の占有面積が小埋設物よりも大きい内視鏡と、
磁界を発生又は検出することで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知する検知手段と、
を備え、上記挿入部の先端には、上記検知手段に接続されて磁界を検出又は発生させる２つの磁気素子を非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、内視鏡の挿入部の先端部に、照明光出射部と像伝達系の対物部とチャンネルチューブの先端部に加えて、２つの磁気素子を更に収容することにしても、挿入部が大径化するのを抑えることができる。よって、患者の負担を軽減できる。２つの磁気素子を非同軸に配置することで、挿入部の先端部の位置及び伸び方向だけでなく、挿入部の軸まわりの角度をも検知できる。２つの磁気素子どうしの間に照明光出射部を含む小埋設物の少なくとも１つを挟むことで、２つの磁気素子をなるべく離して配置することができる。これにより、挿入部の軸まわりの角度の解析精度を高めることができる。よって、挿入部の湾曲部を湾曲操作する際、その湾曲方向を的確に判断することができる。この結果、例えば脳内病変の治療に際し、脳組織を損傷しないようにしながら、挿入部を例えば脳室の目的点まで挿入していくことができる。
【００１０】
上記２つの磁気素子どうしの間に、上記小埋設物の全部が挟まれていることがより好ましい。これにより、２つの磁気素子を確実に離して配置でき、挿入部の軸まわりの角度の解析精度を確実に高めることができる。
上記最大埋設物の外径は、上記挿入部の外径の例えば２分の１以上であることが好ましい。
上記最大埋設物は、例えばチャンネルチューブである。
上記像伝達系の対物部は、例えば対物レンズ等からなる対物光学系を含む。好ましくは、像伝達系は、上記対物光学系と、この対物光学系に入射した光学像を伝送するイメージガイドを含む。この場合、対物部の占有面積をチャンネルチューブの先端部より小さくできる。上記像伝達系の対物部が、対物光学系と、撮像素子を含んでいてもよい。撮像素子を含む対物部は、占有面積がチャンネルチューブの先端部より大きくなることもあり、この場合、対物部が上記最大埋設物になる。
上記照明光出射部が、上記挿入部の先端に複数配置されていてもよい。例えば２つの照明光出射部が上記対物光学系を挟むように配置されていてもよい。これにより、観察対象を確実に照明できる。上記２つの磁気素子が上記２つの照明光出射部及び上記対物光学系を挟むように配置されていてもよい。
【００１１】
上記２つの磁気素子どうしが、上記挿入部の周方向に上記挿入部の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れていることが好ましく、約６０°以上１８０°未満離れていることがより好ましく、約９０°以上１８０°未満離れていることが一層好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内視鏡の挿入部を大径化することなく、挿入部の先端部の位置並びに伸び方向及び軸まわりの角度を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内視鏡を正面から見た、内視鏡システムの概略構成図である。
【図２】上記内視鏡の平面図である。
【図３】上記内視鏡の挿入部の先端面を、先端キャップを省いて正視した図である。
【図４】図３の階段状のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記内視鏡の挿入部の先端部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、内視鏡システムＳの概観構成を示したものである。内視鏡システムＳは、内視鏡１０と、検知手段５０を備えている。図１及び図２に示すように、内視鏡１０は、本体部１１と、この本体部１１の中間部から延びるケーブル１９と、本体部１１の先端部（図１において右）から条状に延びるフレキシブルな挿入部１２とを有している。ケーブル１９は、途中でライトケーブル２９と、磁気検知ケーブル６９とに分岐されている。
【００１５】
挿入部１２は柔軟な樹脂チューブにて構成されている。挿入部１２の先端部分には、湾曲部１３が設けられ、更にその先端側には先端硬性部１４が設けられている。先端硬性部１４の先端すなわち挿入部１２の最先端には先端キャップ１５が設けられている。図４に示すように、キャップ１５には複数のフック１５ａが設けられている。このフック１５ａが先端硬性部１４の外壁の内周面の係合凹部１４ａに取り外し可能に引っ掛けられている。これにより、キャップ１５が着脱可能になっている。
【００１６】
図示は省略するが、湾曲部１３内には複数の関節輪が設けられている。これら関節輪が一列に並べられ、操作ワイヤにて連ねられている。操作ワイヤは、挿入部１２及び本体部１１の内部に通され、基端部が本体部１１の湾曲操作部１６に連繋されている。湾曲操作部１６によって、図１及び図２の二点鎖線に示すように、湾曲部１３を遠隔的に湾曲操作できる。
【００１７】
図１に示すように、ケーブル２９，１９、本体部１１及び挿入部１２の内部にはライトガイド２２（照明光伝送手段、図２では省略）が収容されている。ライトガイド２２は、光ファイバーの束にて構成されている。ライトガイド２２の基端部は、ケーブル２９の端部のプラグ２１を介して光源２０に光学的に接続されている。ライトガイド２２の先端部は、先端硬性部１４に達し、照明光出射部２３を構成している。図３に示すように、照明光出射部２３の先端面が先端キャップ１５から露出している。光源２０から発せられた照明光が、ライトガイド２２にて伝送され、ライトガイド２２の先端面から出射され、観察対象を照明する。
【００１８】
図２に示すように、本体部１１及び挿入部１２の内部には、像伝達系３０が収容されている。像伝達系３０は、対物光学系３１（対物部）と、イメージガイド３２と、アイピース３３を含む。対物光学系３１は、対物レンズ等を含み、先端硬性部１４に埋設されている。図３に示すように、対物光学系３１の先端面が先端キャップ１５から露出されている。イメージガイド３２は、１又は複数の光ファイバーにて構成され、本体部１１及び挿入部１２の内部に収容されている。イメージガイド３２の先端部が、対物光学系３１に光学的に接続されている。イメージガイド３２の基端部は、本体部１１の基端部に設けられたアイピース３３に光学的に接続されている。観察対象の像が、対物光学系３１に入射し、イメージガイド３２にてアイピース３３へ伝送される。この光学像が、図示しない信号変換部にて電気信号に変換され、更にビデオ信号に変換され、モニタ表示される。勿論、施術者がアイピース３３を覗くことにより観察対象の像を直接的に観察することもできる。
【００１９】
図２に示すように、更に、本体部１１及び挿入部１２の内部には、樹脂製のチャンネルチューブ４１（図１では省略）が収容されている。チャンネルチューブ４１の基端部は、本体部１１の鉗子口４０に連なっている。チャンネルチューブ４１の先端部は先端硬性部１４に達し、その先端面が先端キャップ１５から露出している。鉗子等の施術器具を鉗子口４０からチャンネルチューブ４１内に挿通し、挿入部１２の先端から突出させて、所望の手術を施す。図３に示すように、チャンネルチューブ４１の外径は、挿入部１２の外径の２分の１より大きく、ライトガイド２２、イメージガイド３２及び対物光学系３１の外径と比べるとかなり大きい。挿入部１２の先端におけるチャンネルチューブ４１の先端部の占有面積は、照明光出射部２３及び対物光学系３１の各占有面積より十分に大きい。
チャンネルチューブ４１の先端部と照明光出射部２３と対物光学系３１は、挿入部１２の先端部における埋設物を構成する。チャンネルチューブ４１の先端部は、最大埋設物を構成し、照明光出射部２３及び対物光学系３１は、それぞれ小埋設物を構成する。
【００２０】
内視鏡システムＳは、挿入部１２の先端部の位置及び向きを検知する機能を具備している。詳述すると、図１に示すように、内視鏡１０に検知手段５０が接続されている。検知手段５０は、コントローラ５１と、このコントローラ５１に接続された磁界源５２を含む。図示は省略するが、磁界源５２には、互いに異なる位置に複数の磁界コイルが設けられている。これら磁界コイルの軸線は、互いに異なる所定方向に向けられている。これら磁界コイルに順次通電することにより、磁界源５２から所定の複数方向に磁界が発生する。磁界源５２は、内視鏡１０の挿入部１２の先端部分ひいては被検体の数十ｃｍ以内に設置することが好ましい。
【００２１】
さらに、図１に示すように、内視鏡１０の挿入部１２の先端硬性部１４には、２つの磁気素子６０，６０が設けられている。図４に示すように、各磁気素子６０は細い棒状になっている。磁気素子６０の外直径は例えば０．５ｍｍ程度であり、磁気素子６０の長さは８ｍｍ程度である。各磁気素子６０は、１つの磁界コイル６３を有している。磁界コイル６３が樹脂製のハウジング６４内に埋め込まれている。各磁気素子６０の磁界コイル６３の軸線は挿入部１２の軸線と平行になっている。２つの磁気素子６０，６０が、挿入部１２の軸線に沿って平行に配置されている。磁気素子６０，６０どうしは、挿入部１２の周方向及び挿入部１２の軸線と直交する方向のうち少なくとも１つの方向にずれ、互いに非同軸になっている。この実施形態では、磁気素子６０，６０どうしは、挿入部１２の周方向にずれて非同軸に配置されている。上記磁界源５２からの磁界に応じて磁界コイル６３に誘導起電力が生じる。これにより、磁気素子６０にて磁界を検知できる。
【００２２】
図１に示すように、各磁気素子６０の基端部から磁気信号線６５が延び出ている。磁気信号線６５は、挿入部１２、本体部１１、及びケーブル１９，６９内に通され、ケーブル６９の端部の磁気検知コネクタ６７に接続されている。磁気検知コネクタ６７がコントローラ５１に接続されている。ひいては、各磁気素子６０がコントローラ５１に接続されている。
【００２３】
各磁界素子６０で検知した磁界信号が、信号線６５を経、更に所定の信号変換を施されてコントローラ５１に入力される。コントローラ５１（解析手段）は、磁気素子６０の検出信号に基づいて挿入部１２の先端の位置及び向きを解析する。挿入部１２の先端の位置は、例えば三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表される。挿入部１２の先端の向きは、挿入部１２の先端の伸び方向と、挿入部１２の軸心まわりの角度を含む。挿入部１２の先端の伸び方向は、例えば極座標（φ，θ）で表される。挿入部１２の軸心まわりの角度は、例えば上記伸び方向（極座標ベクトル）と直交する所定方向に対する挿入部１２の外周上の基準点のずれ角（ψ）で表される。
【００２４】
コントローラ５１にはパーソナルコンピュータ５３が接続されている。コンピュータ５３にコントローラ５１の解析結果が自動入力される。コンピュータ５３は、上記解析結果（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）に基づいて挿入部１２の先端の位置及び向きを画像にしてディスプレイ表示する。もちろん、上記解析結果（ｘ，ｙ，ｚ，φ，θ，ψ）をそのまま数値で表示してもよい。画像と数値を１つのディスプレイ画面上に同時に表示してもよい。
【００２５】
磁気素子６０は、次のようにして内視鏡１０に格納されている。
図４に示すように、挿入部１２にガイドチューブ６６が収容されている。ガイドチューブ６６は、柔軟な樹脂にて構成されている。ガイドチューブ６６の先端部分は少し大径になっている。このガイドチューブ６６の先端の大径部６６ａに磁気素子６０が嵌め込まれている。大径部６６ａより基端側のガイドチューブ６６内に磁気信号線６５が収容されている。
【００２６】
図３及び図４に示すように、挿入部１２の先端硬性部１４の内部にはホルダー１７が設けられている。ホルダー１７は、樹脂にて構成され、円柱状になっている。ホルダー１７には、大きさの異なる複数の収容穴１７ａ〜１７ｄが形成されている。これら収容穴１７ａ〜１７ｄは、円柱状ホルダー１７の軸方向（すなわち挿入部１２の軸方向）に貫通している。収容穴１７ｄは、２つ設けられている。各収容穴１７ｄにガイドチューブ６６の大径部６６ａが嵌め込まれ、ひいては磁気素子６０が収容されて保持されている。これにより、磁気素子６０が、先端硬性部１４内に位置固定されている。磁気素子６０の断面積は、ガイドチューブ６６の大径部６６ａの断面積と合わせても、挿入部１２の先端におけるチャンネルチューブ４１の先端部の占有面積より十分に小さい。
【００２７】
図３に示すように、ホルダー１７の最も大きな収容穴１７ａには、チャンネルチューブ４１の先端部が収容されて保持されている。
ホルダー１７の収容穴１７ｂの数は、２つである。各収容穴１７ｂに、ライトガイド２２の先端部すなわち照明光出射部２３が収容されて保持されている。
収容穴１７ｃには、対物光学系３１が収容されて保持されている。
【００２８】
図３に示すように、先端硬性部１４すなわち挿入部１２の先端において、チャンネルチューブ４１の先端部が、挿入部１２の軸心に対し一側（図３において左）に偏心して配置されている。２つの磁気素子６０，６０と２つの照明光出射部２３，２３と対物光学系３１は、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置されている。具体的には、対物光学系３１が、チャンネルチューブ４１の上記偏心側とは１８０°反対側に配置されている。２つの照明光出射部２３，２３が、対物光学系３１を挟むように配置されている。そして、２つの磁気素子６０，６０が、上記照明光出射部２３，２３及び対物光学系３１を挟むように、それらの外側に配置されている。
【００２９】
２つの磁気素子６０，６０は、挿入部１２の周方向に挿入部１２の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れている。この実施形態では、２つの磁気素子６０は、挿入部１２の軸心を中心にして１２０°程度離れている。チャンネルチューブ４１の軸心を中心にすると、２つの磁気素子６０，６０は、チャンネルチューブ４１の周方向に９０°程度離れている。
【００３０】
内視鏡システムＳの使用方法の一例を説明する。
内視鏡システムＳは、例えば人体の脳室の観察、治療に使用される。予め、ＭＲＩ（磁気共鳴画像診断装置）やＣＴ（コンピューター断層撮影装置）によって被験者の頭部を断層撮影する。その撮影データに基づいて、コンピュータ５３により頭部の三次元画像データを作成する。そして、三次元画像データ上で目的点までの経路を決めておく。
【００３１】
内視鏡１０を用いて実際に被験者の脳室を観察、治療するときは、上記の三次元画像データ上の経路を参照しながら挿入部１２を脳内に挿入していく。このとき、磁界源５２から磁界を発生させる。この磁界を２つの磁気素子６０，６０がそれぞれ検出する。すなわち、各磁気素子６０のコイル６３には、磁界源５２に対する位置及び向きに応じた大きさの起電力が生じ、これが検出信号として出力される。磁界コイル６３の径を小さくし、かつ軸長を長くすることで、コイル６３を横断する磁束密度が該コイル６３の向きに応じて大きく変化するようにできる。よって、向きに対する感度を高めることができる。各磁気素子６０の検出信号が磁気信号線６５を介してコントローラ５１に入力される。コントローラ５１は、検出信号に基づいて、挿入部１２の先端部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び向き（φ，θ，ψ）を求める。２つの磁気素子６０，６０を非同軸に配置することで、挿入部１２の先端部の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び伸び方向（φ，θ）だけでなく、挿入部１２の軸心まわりの角度（ψ）をも検知することができる。２つの磁気素子６０，６０を、間に対物光学系３１及び照明光出射部２３，２３を挟んで、出来るだけ離して配置することで、挿入部１２の角度（ψ）の解析精度を高めることができる。
【００３２】
挿入部１２の先端部の位置及び向きの演算結果は、コントローラ５１からコンピュータ５３に送られる。コンピュータ５３では、挿入部１２の先端部の位置及び向きを上記三次元画像データ上にリアルタイムで表示する。これにより、術者は、表示画面を参照することで、挿入部１２を所期の経路に沿って的確に挿入していくことができる。挿入部１２の先端部の位置及び伸び方向だけでなく、軸心まわりの角度をも検知できるため、例えば湾曲部１３を湾曲操作するとき、意図する向きに確実に湾曲させることができる。これにより、脳組織を損傷することなく、挿入部１２を目的点まで確実かつ容易に到達させることができる。
【００３３】
挿入部１２の先端部に、照明光出射部２３と対物光学系３１とチャンネルチューブ４１に加えて、２つの磁気素子６０，６０を更に収容することにしても、これら要素２３，３１，４１，６０どうしのレイアウトを工夫することで、挿入部１２の大径化を抑えることができる。よって、患者の負担を軽減できる。
【００３４】
内視鏡１０のメンテナンス時には、磁気信号線６５の基端部をコネクタ６７から切断し、かつ挿入部１２の先端からキャップ１５を外す。すると、磁気素子６０の先端面が露出する。この磁気素子６０を挿入部１２の先端側から引き抜く。これにより、内視鏡１０から磁気素子６０を容易に分離することができる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において種々の態様を採用できる。
例えば、内視鏡１０の磁気素子６０を構成するコイル６３に通電して磁気素子６０から磁界を発生させ、コイル群装置５２を磁界源に代えて磁界検出器とし、この磁界検出器５２の複数のコイルによって上記磁気素子からの磁界を検出することにしてもよい。
挿入部１２に設ける磁気素子６０の数は３つ以上であってもよい。
磁気素子６０は、磁気コイル６３を含むコイルセンサーに限られず、ホールセンサーでもよく、磁束ゲートセンサーでもよい。
２つの磁気素子６０は、非同軸かつ非平行に配置されていてもよい。
２つの磁気素子６０，６０どうしの間に、照明光出射部２３，２３と対物光学系３１の必ずしも全部が挟まれている必要はなく、照明光出射部２３，２３と対物光学系３１のうち少なくとも１つが挟まれていればよい。例えば、２つの磁気素子６０，６０どうしの間に、対物光学系３１が挟まれ、２つの磁気素子６０，６０の外側に照明光出射部２３，２３が配置されていてもよい。
【００３６】
像伝達系として、先端硬性部１４にＣＣＤ等の撮像素子を設け、かつ挿入部１２及び本体部１１内に光ファイバー３２に代えて電気信号線を収容し、対物光学系３１に入射した光学像を撮像素子で電気信号に変換して伝送することにしてもよい。この場合、対物光学系３１及び撮像素子が、像伝達系の対物部を構成し、かつ挿入部１２の先端部における埋設物の１つを構成する。撮像素子は比較的大径である。そこで、挿入部１２の外径増大を避けるためにチャンネルチューブ４１を小径にし、その結果、撮像素子ひいては対物部が、チャンネルチューブ４１より大径になり、最大埋設物になることがある。その場合、挿入部１２の先端において、対物光学系３１及び撮像素子からなる対物部（最大埋設物）を挿入部１２の軸心に対し一側に偏心して配置し、２つの磁気素子６０，６０と、小埋設物である照明光出射部２３及びチャンネルチューブ４１を上記対物光学系３１及び撮像素子からなる対物部（最大埋設物）の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並べて配置し、かつ２つの磁気素子６０，６０どうしの間に上記小埋設物２３，４１のうち少なくとも１つを配置する。
【符号の説明】
【００３７】
Ｓ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ 本体部
１２ 挿入部
１３ 湾曲部
１４ 先端硬性部（挿入部の先端部）
１５ 先端キャップ
１６ 湾曲操作部
１７ ホルダー
１７ａ チャンネルチューブ収容穴
１７ｂ 照明光出射部収容穴
１７ｃ 対物光学系収容穴
１７ｄ 磁気素子収容穴
１９ ケーブル
２０ 光源
２１ プラグ
２２ ライトガイド（照明光伝送手段）
２３ 照明光出射部（小埋設物）
２９ ライトケーブル
３１ 対物光学系（対物部、小埋設物）
３０ 像伝達系
３２ イメージガイド
３３ アイピース
４０ 鉗子口
４１ チャンネルチューブ（最大埋設物）
５０ 検知手段
５１ コントローラ（解析手段）
５２ 磁界源
５３ コンピュータ
６０ 磁気素子
６３ 磁界コイル
６４ ハウジング
６５ 磁気信号線
６６ ガイドチューブ
６７ 磁気検知コネクタ
６９ 磁気検知ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち一方（以下「最大埋設物」と称す）の占有面積が当該最大埋設物以外の何れの埋設物（以下「小埋設物」と称す）よりも大きい内視鏡において、
磁界を検出又は発生させることで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知するための２つの磁気素子を上記挿入部の先端に非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
上記２つの磁気素子どうしが、上記挿入部の周方向に上記挿入部の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
上記最大埋設物の外径が、上記挿入部の外径の２分の１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡。
【請求項４】
条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち一方（以下「最大埋設物」と称す）の占有面積が当該最大埋設物以外の何れの埋設物（以下「小埋設物」と称す）よりも大きい内視鏡と、
磁界を発生又は検出することで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知する検知手段と、
を備え、上記挿入部の先端には、上記検知手段に接続されて磁界を検出又は発生させる２つの磁気素子を非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１】
条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち一方（以下「最大埋設物」と称す）の占有面積が当該最大埋設物以外の何れの埋設物（以下「小埋設物」と称す）よりも大きい内視鏡において、
磁界を検出又は発生させることで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知するための２つの磁気素子を上記挿入部の先端に非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
上記２つの磁気素子どうしが、上記挿入部の周方向に上記挿入部の軸心を中心にして３０°以上１８０°未満離れていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
上記最大埋設物の外径が、上記挿入部の外径の２分の１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡。
【請求項４】
条状に延びるフレキシブルな挿入部を有し、上記挿入部の先端に埋設物としてチャンネルチューブの先端部と像伝達系の対物部と照明光出射部とが埋設され、かつ上記挿入部の先端における上記チャンネルチューブの先端部及び上記対物部のうち一方（以下「最大埋設物」と称す）の占有面積が当該最大埋設物以外の何れの埋設物（以下「小埋設物」と称す）よりも大きい内視鏡と、
磁界を発生又は検出することで上記挿入部の先端の位置及び向きを検知する検知手段と、
を備え、上記挿入部の先端には、上記検知手段に接続されて磁界を検出又は発生させる２つの磁気素子を非同軸に設け、各磁気素子の断面積が上記占有面積より小さく、上記挿入部の先端において上記最大埋設物が上記挿入部の軸心に対し一側に偏心して配置され、上記２つの磁気素子と上記小埋設物とが、上記最大埋設物の上記偏心側とは反対側の半周部分の周方向に並んで配置され、かつ上記２つの磁気素子どうしの間に上記小埋設物のうち少なくとも１つが挟まれていることを特徴とする内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４６０５（Ｐ２０１１−２４６０５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７００５８（Ｐ２００９−１７００５８）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００１５０５８９）株式会社町田製作所 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（０００１５０５８９）株式会社町田製作所 (9)
【Ｆターム（参考）】
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