WO2021176530A1 - 内視鏡フード、および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

内視鏡の先端部のかかる力量を正確に検出することができる内視鏡フード、および内視鏡システムを提供する。本発明の内視鏡フードは、内視鏡の挿入部の先端部に取り付けられる内視鏡フードであって、前記挿入部よりも先端側に位置するフード部と、前記挿入部の外周に嵌合する取付け部と、有する本体部と、前記取付け部に設けられている圧力センサと、を備える。

Description

内視鏡フード、および内視鏡システム

　本発明は、内視鏡フード、および内視鏡システムに関する。

　従来、内視鏡は、挿入部を患者等の被検体内に挿入することによって、撮像装置による被検体内の画像データの取得や、処置具等による治療を行っている。被検体への内視鏡の挿入時や治療時には、内視鏡の先端部を管腔内に押し付けた状態で挿入または治療を行うが、先端部の押し付け量は、被検体の画像データや内視鏡を操作する手の感触から総合的に判断している。

　しかしながら、画像データでは管腔の位置で押し付け量に差が生じる場合があり、内視鏡の挿入部の形状によっても手の感触が変化するため、内視鏡先端部を押し付ける際の正確な力量の取得が希求されている。

　これに対し、内視鏡の吸引・送気ポートから二酸化炭素ガスを供給して胃等の臓器を膨らませて観察、治療を行う際に、圧力センサを備えた内視鏡フードにより臓器内の圧力を測定し、送気量を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、挿入部の先端に設けられた力検出部により体内組織との接触圧力を検出する内視鏡のロボット支援型手術システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第６２３００４９号公報 特許第６０３３４４４号公報

　しかしながら、特許文献１の技術は、臓器内の気圧を測定するものであって、臓器と内視鏡先端部との接触圧力を測定するものではない。また、圧力センサが取り付けられる本体部もポリ塩化ビニル等の軟質の樹脂のみで構成されているため、臓器と内視鏡先端部との接触により本体部が変形し正確な力量の測定を行うことができない。一方、特許文献２の技術では、力センサを備えた内視鏡先端部の周囲をキャップを被せた状態で接触圧力を測定しているが、キャップの材料に関する記載はなく、軟質の材料であると特許文献１と同様な問題を有し、硬質の材料であると内視鏡先端部への固定力が不安定となり、その結果接触圧力の正確な測定ができなくなる。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡の先端部に加わる力量を正確に検出することができる内視鏡フード、および内視鏡システムを提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡フードは、内視鏡の挿入部の先端部に取り付けられる内視鏡フードであって、硬質の材料から形成され、前記挿入部よりも先端側に位置するフード部と、軟質の材料から形成され、前記挿入部の外周に嵌合する取付け部と、を有する本体部と、前記取付け部に設けられている圧力センサと、を備える。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記フード部に比べ、前記取付け部の硬度が低くなっている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記取付け部は、少なくともポリ塩化ビニル、シリコンゴム、フッ素ゴムで構成されている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記フード部と前記取付け部は、一体成形されている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記圧力センサは、前記取付け部に全体が埋め込まれている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記取付け部は、前記挿入部の先端面を押し当てて位置決めする当接部を有し、前記当接部は前記フード部から離間した位置に設けられている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記取付け部はスリットを有する。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記取付け部は、前記圧力センサの周囲を被覆する第１取付け部と、前記第１取付け部より軟質の材料から形成される第２取付け部と、から構成されている。

　また、本発明に係る内視鏡フードは、上記発明において、前記圧力センサは、取得した信号を外部に無線送信する信号送信部を備える。

　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記に記載の内視鏡フードが取り付けられた内視鏡と、前記圧力センサで取得された力量が所定範囲内であるか判定し、前記力量が所定範囲内でない場合に警告信号を出力する情報処理装置と、上記警告信号に基づいて警告を表示する表示装置と、を備えている。

　また、本発明に係る内視鏡システムは、前記情報処理装置は、前記力量が所定範囲内であるか判定する力量判定装置と、前記力量が所定範囲内でない場合に警告信号を出力する制御部を備える。

　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記力量判定装置は、前記内視鏡挿入部を被検体内に挿入する際の力量範囲と、被検体を処置する際の力量範囲の２つの閾値を有し、前記内視鏡挿入部の挿入位置に応じて前記２つの閾値をそれぞれ使用する。

　本発明によれば、被検体への内視鏡先端部の接触圧力を正確に検出することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。 図２Ｂは、内視鏡フードを取り付けた先端部の平面図である。 図３は、内視鏡フードの圧力検知を説明する図である。 図４は、図２Ａおよび図２Ｂに示す圧力センサを含むシステムのブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。 図８は、本発明の実施の形態４に係る内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。 図９は、本発明の実施の形態５に係る内視鏡フードの側面図である。 図１０は、本発明の実施の形態６に係る内視鏡フードを取り付けた先端部の側面図である。

　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、内視鏡フードを使用する内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。さらに、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらにまた、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システム１００の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる内視鏡システム１００は、被検体内に導入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡２０と、内視鏡２０が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム１００の各部を制御する情報処理装置３０と、内視鏡２０の照明光を生成する光源装置４０と、情報処理装置３０による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置５０と、を備える。

　内視鏡２０は、被検体内に挿入される挿入部６０と、挿入部６０の基端部側であって術者が把持する操作部７０と、操作部７０から延伸する可撓性のユニバーサルコード８０と、を備える。

　挿入部６０は、照明ファイバからなるライトガイド、電気ケーブルまたは光ファイバ等を用いて実現される。挿入部６０は、後述する内視鏡フードを取り付ける先端部６１と、湾曲自在な湾曲部６２と、湾曲部６２の基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部６３と、を有する。先端部６１には、照明レンズを経由して被検体内を照明する照明部、被検体内を撮像する観察部、処置具用チャンネルを連通する開口部および送気・送水用ノズル（図示せず）が設けられている。

　操作部７０は、湾曲部６２を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ７１と、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部７２と、情報処理装置３０、光源装置４０、送気装置、送水装置、送ガス装置および湾曲管等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部７３と、を有する。処置具挿入部７２から挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部６０先端の開口部から表出する。

　ユニバーサルコード８０は、照明ファイバからなるライトガイド、ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード８０は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ８１であり、他方の基端がコネクタ８２である。コネクタ８１は、情報処理装置３０のコネクタに対して着脱自在である。コネクタ８１は、光源装置４０に対して着脱自在である。ユニバーサルコード８０は、光源装置４０から出射された照明光を、コネクタ８２、および照明ファイバからなるライトガイドを経由して先端部６１に伝播する。また、ユニバーサルコード８０は、撮像装置が撮像した画像信号を、ケーブルおよびコネクタ８１を経由して情報処理装置３０に伝送する。

　情報処理装置３０は、コネクタ８１から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１００全体を制御する。

　光源装置４０は、光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置４０は、情報処理装置３０の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ８２およびユニバーサルコード８０の照明ファイバからなるライトガイドを経由して接続された内視鏡２０へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。

　表示装置５０は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置５０は、映像ケーブル５１を経由して情報処理装置３０によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置５０が表示する画像（体内画像）を見ながら内視鏡２０を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および症状を判定することができる。

　次に、内視鏡システム１００で使用する内視鏡フードについて詳細に説明する。図２Ａは、内視鏡フード１を取り付けた先端部６１の側面図である。図２Ｂは、内視鏡フード１を取り付けた先端部６１の平面図（圧力センサ３の取付け側）である。

　内視鏡フード１は、内視鏡２０の挿入部６０の先端部６１に取り付けられ、硬質の材料から形成され、挿入部６０よりも先端側に位置するフード部２ａと、軟質の材料から形成され、挿入部６０の外周に嵌合する取付け部２ｂと、を有する本体部２と、取付け部２ｂに埋め込まれている圧力センサ３と、を備える。

　内視鏡フード１は、フード部２ａと取付け部２ｂとが一体成型されており、フード部２ａ内の開口部２ｃと、取付け部２ｂ内の開口部２ｄとが連通している。取付け部２ｂ側の開口部２ｄから内視鏡２０の挿入部６０を挿入することにより、先端部６１に内視鏡フード１が取り付けられる。開口部２ｄの径を先端部６１の外径よりわずかに小さくすることにより、水密性を保った状態で、内視鏡フード１を先端部６１に取り付けることができる。

　内視鏡２０の挿入部６０の先端面には、図示しない観察窓や照明窓、処置具用チャンネル、送気・送水用ノズル等の開口が設けられており、被検体に照明窓からの照明を照射し、観察窓からの観察を可能とするために、フード部２ａは透明な材料から形成されることが好ましい。また、フード部２ａは、先端側の径が小さいテーパ状をなしているが、開口部２ｃの先端側の径は、処置具の挿脱が可能な範囲で適宜設計されている。取付け部２ｂは、透明な材料でも、着色された材料でもよい。

　圧力センサ３は、圧力感応部３ａと、圧力感応部３ａが検出した圧力信号を情報処理装置３０に送信するケーブル３ｂと、を備える。圧力感応部３ａとケーブル３ｂは、配線を備えた基板に実装することにより接続されていてもよく、ケーブル３ｂとしてフラットケーブル等を採用し、圧力感応部３ａとケーブル３ｂとを直接接続してもよい。

　圧力感応部３ａとしては、内部の金属の収縮による抵抗の変化を測定し、ひずみ度合を検知するひずみセンサや、３軸方向を検知できるピエゾ抵抗方式の加速度センサ等を使用することができる。

　圧力センサ３は、取付け部２ｂ内に埋め込まれ、本体部２と一体化している。圧力センサ３は、取付け部２ｂ内に完全に埋め込まれていることが好ましいが、圧力感応部３aが本体部２と一体化されていれば、取付け部２ｂの内壁面から突出していてもよい。本体部２は、フード部２ａを射出成型等により形成した後、取付け部２ｂを成型する際、圧力感応部３ａを埋め込むことにより製造することができる。

　本体部２は、フード部２ａが硬質の材料、取付け部２ｂが軟質の材料で形成されている。図３は、内視鏡フード１の圧力検知を説明する図である。内視鏡２０の先端部６１を被検体に接触させて挿入、または治療を行う際、図３（ａ）に示すように、まず先端側のフード部２ａが被検体５に接触する。硬質の材料から形成されているフード部２ａは、被検体５との接触により変形することはないが、接触した際の圧力が取付け部２ｂに伝達される。この伝達された圧力により、図３（ｂ）に示すように、軟質の材料から形成される取付け部２ｂがひずむことにより、圧力感応部３ａに伝達されて、微小な力量を正確に検知することができる。フード部２ａを形成する硬質の材料は、例えば、ポリカーボネート等を例示することができる。また、取付け部２ｂを形成する軟質の材料は、例えば、ポリ塩化ビニル、シリコンゴム、フッ素ゴム等を例示することができる。

　図４は、図２Ａおよび図２Ｂに示す圧力センサを含むシステムのブロック図である。図３に示すように、情報処理装置３０は、力量判定部３１と、制御部３２と、を備える。圧力感応部３ａが検出した圧力信号は、ケーブル３ｂおよび力量判定部３１を介して制御部３２に送信され、送信された圧力信号は力量として表示装置５０に表示される。

　力量判定部３１は、内視鏡フード１の取付け部２ｂに埋め込まれた圧力センサ３が検出した被検体と挿入部６０との接触の際の力量が所定範囲内であるか判定をする。挿入部６０を被検体内に挿入する際の好適な力量範囲と、被検体を治療する際の好適な力量範囲は異なるため、力量判定部３１は、挿入部６０を被検体内に挿入する際の力量範囲と、被検体を治療する際の力量範囲の２つの閾値を有し、挿入部６０の挿入位置、すなわち内視鏡を挿入中であるか、患部を治療中であるか応じて閾値をそれぞれ使い分けすることが好ましい。

　制御部３２は、力量判定部が力量が所定範囲外であると判定した場合、表示装置５０に警告画像を表示、またはアラート音を出力するよう制御する。

　本実施の形態１に係る内視鏡システム１００では、内視鏡２０の挿入部６０を挿入する際や治療する際に、被検体と先端部６１との接触の際の力量を正確に検出することができるため、内視鏡に熟練していない術者でも力量を容易に把握することができ、内視鏡による治療を行いやすくなるという利点を有している。

　また、力量判定部３１が被検体と先端部６１との接触による力量が所定範囲であるかを判定し、範囲外の場合警告が出力されるため、事故の防止を図ることができる。また、力量判定部３１が、挿入部６０を被検体内に挿入する際の力量範囲と、被検体を治療する際の力量範囲の２つの閾値を有する場合、力量が挿入または治療の場面に応じた適正範囲内であるか、否かを術者に周知することができるため、術者は、挿入、治療の各場面に応じて、適正な力量（押し付け量）となるよう内視鏡２０を操作することができる。

　上記の実施の形態１では、テーパ状のフード部２ａを有する内視鏡フード１を使用しているが、これに限定するものではなく、フード部２ａは、筒状であってもよく、また、図４に示す形状であってもよい。図４は、本発明の実施の形態１の変形例に係る内視鏡フード１Ａを取り付けた内視鏡の側面図である。内視鏡フード１Ａのフード部２ａは、側面視が三角形状をなしている。内視鏡フード１Ａは、フード部２ａの形状が異なる以外は実施の形態１の内視鏡フード１と同様の構成を有している。

（実施の形態２）
　図６は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡フード１Ｂを取り付けた先端部６１の側面図である。以下、実施の形態２について説明するが、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

　内視鏡フード１Ｂは、取付け部２ｂのフード部２ａ側に当接部２ｅを備えている。内視鏡フード１Ｂを挿入部６０に取り付ける際、先端面が当接部２ｅに突き当たり、取付け部２ｂ内で挿入部が位置決めされる。当接部２ｅは、フード部２ａからわずかに離間した位置に設けられ、挿入部６０の先端面もフード部２ａから離間した位置に位置決めされる。フード部２ａと挿入部６０の先端部６１とを話すことで、両社の間に存在する取付け部２ｂがより変形しやすくなり、圧力感応部３ａの感度を向上することができる。

（実施の形態３）
　図７は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡フード１Ｅを取り付けた内視鏡の側面図である。以下、実施の形態３について説明するが、実施の形態１等と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

　内視鏡フード１Ｅは、取付け部２ｂの圧力感応部３ａの周囲の厚さｒ１より、それ以外の部分の厚さｒ２が大きい偏肉構造である。実施の形態１等の内視鏡フード１では、取付け部２ｂの圧力感応部３ａの周囲の厚さｒ１と、それ以外の部分の厚さｒ２が等しいが、取付け部２ｂは偏肉構造としてもよい。取付け部２ｂの圧力感応部３ａの埋め込み部分と反対側の厚さが厚い偏肉構造とすることにより、挿入部６０の被検体への挿入が容易となる。

（実施の形態４）
　図８は、本発明の実施の形態４に係る内視鏡フード１Ｆを取り付けた先端部６１の側面図である。以下、実施の形態４について説明するが、実施の形態１等と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

　内視鏡フード１Ｆにおいて、取付け部２ｂは、圧力感応部３ａの周囲を覆う第１取付け部２ｂ－１と、第１取付け部２ｂ－１より軟質の材料から形成される第２取付け部２ｂ－２と、から構成されている。圧力の伝達に最適な材料の硬さと、先端部６１の周囲に取り付ける最適な材料の硬さに相違があるため、取付け部２ｂを異なる硬さの材料で構成することにより、力量の検出と、挿入部６０への取付け性がともに優れる内視鏡フード１Ｆとすることができる。実施の形態５では、第１取付け部２ｂ－１は、取付け部２ｂの先端側から基端側まで延在するが、圧力感応部３ａの周囲のみ、すなわち先端側の一部のみを第１取付け部２ｂ－１としてもよい。

（実施の形態５）
　図９は、本発明の実施の形態５に係る内視鏡フード１Ｇの側面図である。以下、実施の形態５について説明するが、実施の形態１等と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

　内視鏡フード１Ｇは、取付け部２ｂにスリット２ｆを有する。取付け部２ｂがスリット２ｆを有することにより、挿入部６０への取付けが容易となる。実施の形態５では、４つのスリット２ｆを等間隔に形成しているが、これに限定するものではなく、２つ、４つ、８つ等のスリット２ｆを形成してもよい。

（実施の形態６）
　図１０は、本発明の実施の形態６に係る内視鏡フード１Ｈを取り付けた先端部６１の側面図である。以下、実施の形態６について説明するが、実施の形態１等と同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

　内視鏡フード１Ｈにおいて、圧力感応部３ａは、センサ基板３ｃに実装され、センサ基板３ｃには、さらに圧力感応部３ａが取得した圧力信号を情報処理装置３０に無線送信する無線ＩＣ３ｄと、ボタン電池３ｅが実装されている。内視鏡フード１Ｈでは、情報処理装置３０に信号を送信するケーブルを不要とするため、取り回しがよくなり、断線による故障を防止することができる。

（その他の実施の形態）
　上述した実施の形態１～６に係る内視鏡フードに搭載された圧力センサ３～３Ｇは、取り付け部２ｂに設けられているが、その具体例として、圧力センサ３～３Ｇ全体が取り付け部２ｂに埋め込まれているものがある。それは、圧力センサ３～３Ｇと取り付け部２ｂが一体成型されていても良い。また、圧力センサ３～３Ｇの一部である圧力感応部３ａが取り付け部２ｂに埋め込まれているものがある。それは、圧力感応部３ａが取り付け部２ｂにはめ込まれていても、接着により固定されていても良い。

　本発明に係る内視鏡フードおよび内視鏡システムは、内視鏡的粘膜下層剥離術等の治療に使用される内視鏡に好適に用いることができる。

　１　内視鏡フード
　２　本体部
　２ａ　フード部
　２ｂ　取付け部
　２ｃ、２ｄ　開口部
　３　圧力センサ
　３ａ　圧力感応部
　３ｂ　ケーブル
　２０　内視鏡
　３０　情報処理装置
　４０　光源装置
　５０　表示装置
　６０　挿入部
　６１　先端部
　６２　湾曲部
　６３　可撓管部
　７０　操作部
　７１　湾曲ノブ
　７２　処置具挿入部
　７３　スイッチ部
　８０　ユニバーサルコード
　８１、８２　コネクタ
　１００　内視鏡システム

Claims (12)

1. 　内視鏡の挿入部の先端部に取り付けられる内視鏡フードであって、
   　前記挿入部よりも先端側に位置するフード部と、前記挿入部の外周に嵌合する取付け部と、有する本体部と、
   　前記取付け部に設けられている圧力センサと、
   　を備える内視鏡フード。
2. 　前記フード部に比べ、前記取付け部の硬度が低くなっている、請求項１に記載の内視鏡フード。
3. 　前記取付け部は、少なくともポリ塩化ビニル、シリコンゴム、フッ素ゴムのいずれかで構成されている、請求項２に記載の内視鏡フード。
4. 　前記フード部と前記取付け部は、一体成形されている請求項１に記載の内視鏡フード。
5. 前記圧力センサは、前記取付け部に全体が埋め込まれている請求項１に記載の内視鏡フード。
6. 　前記取付け部は、前記挿入部の先端面を押し当てて位置決めする当接部を有し、
   　前記当接部は前記フード部から離間した位置に設けられている請求項１に記載の内視鏡フード。
7. 　前記取付け部はスリットを有する請求項１に記載の内視鏡フード。
8. 　前記取付け部は、前記圧力センサの周囲を被覆する第１取付け部と、前記第１取付け部より軟質の材料から形成される第２取付け部と、から構成されている請求項１に記載の内視鏡フード。
9. 　前記圧力センサは、取得した信号を外部に無線送信する信号送信部を備える請求項１に記載の内視鏡フード。
10. 　請求項１に記載の内視鏡フードが取り付けられた内視鏡と、
    　前記圧力センサで取得された力量が所定範囲内であるか判定し、前記力量が所定範囲内でない場合に警告信号を出力する情報処理装置と、
    　上記警告信号に基づいて警告を表示する表示装置と、
    　を備えている内視鏡システム。
11. 　前記情報処理装置は、前記力量が所定範囲内であるか判定する力量判定装置と、前記力量が所定範囲内でない場合に警告信号を出力する制御部を備える、請求項１０に記載の内視鏡システム。
12. 　前記力量判定装置は、前記内視鏡挿入部を被検体内に挿入する際の力量範囲と、被検体を処置する際の力量範囲の２つの閾値を有し、前記内視鏡挿入部の挿入位置に応じて前記２つの閾値を使用する請求項１１に記載の内視鏡システム。

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