形状传感器和管状插入系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用来检测被测量物的形状的形状传感器和搭载形状传感器的管状插入系统。
【背景技术】
[0002]被向具有弯曲部分的体腔内插入的内窥镜插入部沿着体腔内的弯转而曲折。例如，在专利文献1中，记载有一种组装在内窥镜的插入部中、与插入部一体地曲折而检测其弯折形状的形状检测探头(以下称作形状传感器)。这里，从光源射出的用来检测曲率的检测光经由光供给用光纤向前端侧传递。
[0003]在光供给用光纤的射出端设有反射镜，被反射镜反射后的作为检测光的反射光向曲率检测用光纤入射，该反射光被受光元件接收。并且，在曲率检测用光纤的表面附近，设有将反射光的一部分吸收的多个光损失部。由光损失部带来的反射光的吸收量根据设置光损失部的部位的光纤束(fiber bundle)的曲率而不同。因此，示出基于在经过光损失部前后的反射光的强度来计算光纤束的曲率的结构。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第4714570号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]上述专利文献1的形状传感器可拆装地装配到作为被测量物的挠性管的露出的内周面等以供使用。在将形状传感器向挠性管装配的情况下，有仅能在形状传感器的前端或后端这样的有限的范围中将形状传感器和挠性管保持并固定的情况。在这样的情况下，在从保持固定部沿轴向离开的地方，形状传感器有可能扭转。如果形状传感器扭转则挠性管的弯曲轴与形状传感器的弯曲轴变得不一致，所以难以正确地测量作为被测量物的挠性管的形状。
[0009]特别是，以作为被测量物的挠性管的中心轴为中心的、对于哪个方向都具有均匀的挠性的构造的被测量物可以认为是容易扭转的构造。在这样的构造的被测量物的测量中，难以直接采用专利文献1所示的形状传感器。
[0010]用于解决课题的手段
[0011 ] 本发明的一技术方案，是一种形状传感器，具有形状传感器主体，该形状传感器主体具有:光源；光纤，能够传输从上述光源照射的所希望的检测光；被检测部，配置于上述光纤的一部分；以及光检测部，检测经由上述光纤传输的上述检测光；在上述光纤弯曲时，对应于上述光纤的曲率变化，经上述被检测部检测的光的特性变化，利用这一点，上述形状传感器主体能够测量被测量物的形状；沿着上述光纤的光轴方向，至少在一部分具备弯曲方向限制部，该弯曲方向限制部将上述光纤的可弯曲方向限制为所希望的方向；上述弯曲方向限制部沿着上述光纤的光传输方向而设置于上述形状传感器主体的至少一部分，是主要的弯曲方向被限制的芯部件。
[0012]发明效果
[0013]本发明提供一种不易受到扭转等的影响的、能够测量仅希望的弯曲方向的弯曲形状的形状传感器和管状插入系统。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第1实施方式的形状传感器的整体的概略结构的纵剖视图。
[0015]图2是图1所示的P0 - P0线的剖视图。
[0016]图3是用来说明第1实施方式的形状传感器的原理的概略结构图。
[0017]图4是图3的形状传感器的被检测部的横剖视图。
[0018]图5A是本发明的第2实施方式的形状传感器的被检测部的P1- P1线的横剖视图。
[0019]图5B是本发明的第3实施方式的形状传感器的被检测部的P2— P2线的横剖视图。
[0020]图6是表示本发明的第4实施方式的形状传感器的整体的概略结构的纵剖视图。
[0021]图7是图6所示的P3 — P3线的剖视图。
[0022]图8是表示本发明的第5实施方式的形状传感器的整体的概略结构的纵剖视图。
[0023]图9是图8所示的P4 — P4线的剖视图。
[0024]图10是表示本发明的第6实施方式的形状传感器的整体的概略结构的纵剖视图。
[0025]图11是图10所示的P5 - P5线的剖视图。
[0026]图12是表示本发明的第7实施方式的内窥镜的前端插入管的前端部分的内部结构的纵剖视图。
[0027]图13是图12所示的P6 — P6线的剖视图。
【具体实施方式】
[0028][第1实施方式]
[0029]图1是表示本实施方式的有关本发明的第1实施方式的形状传感器1的整体的概略结构的纵剖视图，图2是图1的P0 — P0线的剖视图。本实施方式的形状传感器1具备形状传感器主体4，该形状传感器主体4具有1根光纤2和弯曲方向限制部3，该1根光纤2能够将具有所希望的特性的检测光进行导波，该弯曲方向限制部3将该光纤2的可弯曲方向限制为希望的方向。此外，图3、图4是用来说明上述形状传感器1的原理的示意图。
[0030]首先，参照图3、图4说明形状传感器1的原理。
[0031]形状传感器1主要由射出光的光源5、将从光源5射出的光进行导光的光纤2、被检测部6、检测经由上述光纤2传输的检测光的受光传感器等受光部(光检测部)7构成。光源5例如是发光二极管(LED)或激光源。
[0032]作为导光路径部件的光纤2为在親合部(光親合器)8处向3方分支的Y形状，从1根检测用光纤2a分支为光供给用光纤2b及受光用光纤2c这两根而构成。
[0033]在检测用光纤2a的前端，设有将被导光来的光反射的反射部9。这里，光纤2如图4所示，由芯10和将芯10的外周覆盖的包覆层11构成。也可以还在最外具有覆盖部件(护套)12。
[0034]光供给用光纤2b是光导入路径，将从设在端部的光源5射出的光向耦合部8导光。耦合部8具有将从光供给用光纤2b入射的光的大部分向检测用光纤2a导光、将由反射部9反射的光的至少一部分向受光用光纤2c导光的功能。
[0035]本实施方式的形状传感器1以沿着作为被测量物的例如长尺寸的挠性弯曲构造物的方式一体地装配于检测用光纤2a，检测挠性弯曲构造物的弯折状态及弯折方向。这里，当向被测量物装配形状传感器1时，通过将被测量物的弯转部分对位于形状传感器1的被检测部6，设置在被测量物的恰当的位置。检测用光纤2a追随于被测量物的柔性动作，将从光供给用光纤2b入射的光用前端的反射部9反射，使光往来。S卩，将经过了耦合部8的来自光供给用光纤2b的光导光至反射部9，将由该反射部9反射后的反射光导光以使其返回至親合部8。
[0036]受光用光纤2c将被反射部9反射并在耦合部8分支的反射光向设在端部的受光部7导光。检测用光纤2a具有至少1个被检测部6。
[0037]如图4所示，被检测部6具有被从检测用光纤2a的外周除去包覆层11的一部分而芯10的一部分露出的开口部13、和配置在开口部13的光特性变换部件14。另外，被检测部6即使芯10不露出，也只要在导光路径中通过的光到达开口部13就可以。
[0038]光特性变换部件14具有将被导光的光的特性进行变换的功能。光特性变换部件14例如是导光损失部件或波长变换部件等。例如，如果是导光损失部件则是光吸收体，或者，如果是波长变换部件则可以举出荧光体等。在本实施方式中，光特性变换部件作为导光损失部件处置。
[0039]对于从光源5照射的光而言，作为去路，经光供给用光纤2b、耦合部8及检测用光纤2a而被导光，被反射部9反射。被反射后的反射光是检测光，作为回路，在親合部8被分支，在受光用光纤2c中导光而到达受光部7。受光部7将接收到的检测光进行光电变换，输出表不光量的电信号。
[0040]上述结构的形状传感器1中，在光纤2内被导光的光入射到光特性变换部件14中的情况下发生损失。该导光损失量根据受光用光纤2c的弯折及摆动的方向和弯曲量而变化。检测用光纤2a即使是直线状的状态，也按照开口部13的宽度而在光特性变换部件14中损失某种程度的光量。
[0041]在以该光的损失量为基准的情况下，例如，如果将光特性变换部件14配置到弯折的检测用光纤2a的弯折方向的外周面上，则发生比作为基准的导光损失量多的导光损失量。相反，如果将光特性变换部件14配置在弯折的检测用光纤2a的弯折方向的内周面上，则发生比作为基准的导光损失量少的导光损失量。该导光损失量的变化被反映到由受光部7接收的检测光量中。即，被反映到受光部7的输出信号中。
[0042]因而，通过受光部7的输出信号，能够检测形状传感器1的被检测部6的位置、SP被测量物在光特性变换部件14的设置位置处的弯折方向及弯折量(角度)。此外，弯曲方向限制部3具有在形状传感器主体4的至少一部分、例如检测用光纤2a处沿着光纤2的光传输方向设置的大致平板状的芯部件15。
[0043]该芯部件15由例如金属或树脂制的弹性部件形成。金属制弹性部件例如优选的是弹簧用单芯钢线材或板簧材(SUS)。此外，树脂制弹性部件优选的是聚碳酸酯、聚缩醛(polyacetal)或 PEEK。
[0044]芯部件15通过接合部件16粘接固定在检测用光纤2a的外周面上的与被检测部6的方向相反侧的侧面。接合部件16例如优选的是环氧或硅树脂的弹性粘接剂。这里，接合部件16既可以遍及光纤2的轴向的全长连续地涂敷，也可以具有希望的间隔而不连续地(带点)涂敷。
[0045]该芯部件15的与光纤2的轴向(光传输方向)正交的平面方向的截面形状形成为向特定方向的弯曲刚性变高那样的平板形状的截面构造。这里，在图2中，设光纤2的轴向(光传输方向)为Z轴方向，与该Z轴正交的平面中的被检测部6的方向为X轴方向，与X轴正交的方向为Y轴方向。在图2所示的例子中，芯部件15的截面构造形成为X轴方向的长度L1较短、Y轴方向的长度L2较长的长方形。
[0046]通过平板形状，形状传感器1成为容易向以Y轴为中心的绕轴方向(以下，绕轴方向是指与轴正交的环绕方向)弯转、且难以向以X轴为中心的绕轴方向弯转的状态，主要的可弯曲方向被限制。即，形状传感器1容易向芯部件15的长边侧弯转，不易向短边侧转动。
[0047]在本实施方式中，形状传感器1的被检测部6的方向是检测灵敏度方向，光纤2的检测用光