光學纖維單元及內窺鏡的製作方法

2023-06-24 10:38:11

專利名稱：光學纖維單元及內窺鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學纖維單元及具備它的內窺鏡。
背景技術：
在電子內窺鏡中，為了對體腔內的觀察部位照明，從插入部的前端所設置的照明窗照射照明光。作為用於將該照明光從光源裝置導入到照明窗的光導使用光學纖維單元， 且與插入體腔內的插入部內插通。另外，在光纖鏡中，除光導外，作為傳遞觀察部位的圖像的像導也使用光學纖維單元。光學纖維單元具有將多根光學纖維綑紮成束的光學纖維束。各光學纖維是對於壓迫脆弱的部件，往往通過來自外部的壓迫等而折損。通常，在插入部內除了光學纖維單元外，為了插入鉗子其它的治療器具，還收納有治療器具通道等作為內置物。光學纖維在插入部彎曲時，有會與這些內置物衝抵被壓迫而斷線之虞。另外，插入部從前端側由硬質的前端部、用於改變前端部的方向的彎曲部、及可撓部構成。由於該彎曲部比其它部分產生很大的彎曲，所以光學纖維折損的危險性最高。當光學纖維折損時，照明光的光量下降，折損位置作為黑斑點反映到內窺鏡圖像中，在這種情況下，不能進行觀察。為了解決上述問題，在日本特開2004-298449號公報中記載的光導或像導中，在彎曲部內的光學纖維束的外周被覆具有彈性力的矽管，用熱縮管被覆該矽管的基端部即彎曲部、與同彎曲部連設的可撓部的邊界附近。這樣，通過彎曲部內由矽管被覆，由此來自其他內置物的壓迫由矽管的彈性力吸收。另一方面，在日本專利第2978295號公報中，在彎曲部內的光學纖維束的外周被覆金屬制螺旋管，在螺旋管及光學纖維束的外周被覆矽制的可撓性管。利用螺旋管進行保護，從而防止光學纖維因來自其他內置物的壓迫而折損。另外，在日本特開2004-89256號公報中記載的構成有，在光學纖維束的外周被覆通過編織金屬細線所形成的網狀管，再用合成樹脂制的可撓性管被覆網狀管，以保護光學纖維束。如上所述，在光學纖維束的外周被覆螺旋管或網狀管等金屬制保護管，再在金屬制保護管的外周被覆可撓性管的情況下，使用外徑比可撓性管的內徑大的金屬制保護管。 該金屬制保護管在通過扭轉等作業而縮小直徑的狀態下被覆在光學纖維束的外周。在該金屬制保護管的外周被覆可撓性管。通過這樣的被覆，金屬制保護管在其施力作用下，陷入到可撓性管的內面，由此，金屬制保護管和可撓性管密接，同時在金屬制保護管和光學纖維束之間產生間隙，所以金屬制保護管不會壓迫光學纖維束。近年來，插入部細徑化得以發展，市場經銷的有與經口內窺鏡及下部內窺鏡比較將插入部細化了的內窺鏡例如經鼻內窺鏡等。但是，在日本特開2004-298449號公報記載的光導或像導中，考慮插入部的細徑化而使矽管減薄時，則不能防止在壓迫未吸收的狀態下光學纖維破損。因此，在由具有足夠厚度的矽管被覆以應對壓迫的情況下，該矽管妨礙插入部的細徑化。另一方面，在日本特開2004-298449號公報、日本專利第2978295號公報的構成中，考慮細徑化而使用壁厚薄的金屬制保護管，也可以充分地保護光學纖維。但是，在可撓性管的剛性低的情況下，使彎曲部彎曲時，光學纖維往往在插入部內扭移(範圍大地移動)。該情況下，受到來自其它內置物的壓迫，光學纖維往往折損。另外認 為，為了提高光學纖維單元的剛性，採用代替日本特開2004-298449號公報、日本專利第2978295號公報記載的可撓性管，而使用日本特開2004-298449號公報記載的熱收縮管被覆金屬制保護管的外周的構成。但是，熱收縮管由於具有比矽制可撓性管等高的剛性，所以可以抑制光學纖維束整體的扭曲，但需要按照不壓迫光學纖維束的方式在螺旋管和光學纖維束之間確保間隙。這樣，在該間隙內移動的光學纖維束與金屬制保護管內徑後端的內周緣接觸的情況下，光學纖維會折損。另外，在金屬制保護管的外周被覆可撓性管的情況下，為了在可撓性管的內面陷入金屬制保護管而使之密接，所以在扭轉金屬制保護管減小直徑的狀態下進行被覆的工序就變得複雜，且需要時間，所以製造不合理。

發明內容
本發明的主要目的在於，提供一種能夠防止在金屬制保護管內光學纖維束或光學纖維移動時光學纖維的折損的光學纖維單元及內窺鏡。本發明的其他目的在於，提供可以使製造合理性提高的光學纖維單元及內窺鏡。為了實現上述目的、其它目的，本發明的光學纖維單元具備金屬制保護管、和熱收縮管。所述金屬制保護管，被配設在光學纖維或光學纖維束的一部分的、所彎曲的部分的外周。所述熱收縮管，具有被覆所述金屬制保護管的外周的第一部分、從所述金屬制保護管的後端向後方延伸並被覆所述光學纖維束或所述光學纖維的第二部分。所述熱收縮管中，至少在第一部分和第二部分的邊界附近，第二部分的內徑比所述金屬制保護管的內徑小。所述金屬制保護管優選是通過卷繞帶狀片所形成的螺旋管，或是通過編織細線所形成的網狀管。所述熱收縮管優選由聚烯烴或PTFE構成。作為優選，將所述光學纖維的可彎曲的最小半徑設為RM，將所述金屬制保護管的後端和所述熱收縮管的第二部分的前端的間隔設為L時，滿SL < 2Rm。另外，作為優選，將所述金屬制保護管的內周半徑和在所述第二部分的所述熱收縮管的內周半徑的段差設為d 時，滿足L ^d(4RM-d) ο一種用於觀察體腔內的內窺鏡，具備插入所述體腔內的插入部、用於操作該插入部的操作部、配置於所述插入部內的光學纖維單元。所述插入部具有前端部、彎曲部、可撓部。前述光學纖維單元具備光學纖維或將多根光學纖維綑紮成束的光學纖維束、配設於所述彎曲部內所述光學纖維或所述光學纖維束的外周的金屬制保護管、熱收縮管。該熱收縮管具有被覆所述金屬制保護管的外周的第一部分、從所述金屬制保護管的後端向後方延伸並被覆所述光學纖維或所述光學纖維束的第二部分。所述熱收縮管中，至少在第一部分和第二部分的邊界附近，第二部分的內徑比所述金屬制保護管的內徑小。根據本發明，熱收縮管的第二部分的內徑比金屬制保護管的內徑小，所以抑制在金屬制保護管內的光學纖維束或光學纖維的移動，能夠防止光學纖維與金屬保護管的內周緣接觸。因此，可以防止光學纖維的折損。另外，熱收縮管能夠容易地被覆金屬制保護管， 所以光學纖維單元的製造合理性得以提高。


圖1是本發明的內窺鏡的外觀圖；圖2是表示插入部的前端部的端面的平面圖；圖3是表示插入部的構成的要部剖面圖；圖4是表示光導的構成的要部剖面圖；圖5A是表示光學纖維束與螺旋管的內周緣未接觸的狀態的說明，圖5B表示接觸的狀態的說明圖；圖6是表示光學纖維束與螺旋管的內周緣未接觸的另外的構成的說明圖；圖7A是表示熱收縮管以最小的彎曲半徑彎曲的狀態的說明圖，圖7B是表示熱收縮管扭結的狀態的說明具體實施例方式圖1中，本發明的內窺鏡2具備插入體腔內的插入部3、及與插入部3的基端部分連設的操作部5。另外，萬向塞繩7從操作部5伸出、且經由連接器6與處理裝置及光源裝置(均未圖示)連接。插入部3形成為管狀，從前端順次由前端部11、連接多個彎曲件的彎曲部12、及可撓部13構成。在操作部5上設置有用於將彎曲部12向上下左右方向彎曲而使前端部11 的方向變化的角旋鈕21、22、治療器具插通的鉗子插入口 23等。如圖2及圖3所示，前端部11的端面Ila為圓形，設置有攝像窗30、照明窗31、鉗子出口 32、及送氣、送水用噴嘴33。將攝像窗30配置於端面Ila的中央上部。兩個照明窗31以夾著攝像窗30的方式配置。在照明窗31的背後配置有導入來自光源裝置的照明光的光導34的出射端。照明窗31將由光導34導入的照明光照射到體腔內的被觀察部位。光導34經由固定於其前端的圓筒狀的接頭35與穿過前端部11的孔 14b嵌合安裝。眾所周知，在攝像窗30的裡面設置有攝影光學系、及CXD等固體攝像元件(未圖示)。固體攝像元件將通過攝像窗30由攝影光學系成像的觀察部位的圖像轉換為攝像信號。來自固體攝像元件的攝像信號經由插通插入部3及操作部5的信號線向與萬向塞繩7 連接的處理裝置傳送，在監視器內作為內窺鏡圖像顯示。鉗子出口 32經由配設於插入部3 內的鉗子通道38，與鉗子插入口 23連接。插通鉗子插入口 23的治療器具的前端部從鉗子出口 32露出。如圖4所示，本發明的光學纖維單元作為光導34使用。該光導34由具有多條光學纖維40a的光學纖維束40、嵌入有其前端部的接頭35、作為金屬制保護管的螺旋管36、 熱收縮管37構成。光學纖維40a例如使用石英制光纖維。螺旋管36是將不鏽鋼等金屬制的帶狀片卷繞成圓形的部件，並被安裝在光學纖維束40的一部分的、且在插入部3的彎曲部12內存在的部分外周。該螺旋管36的前端部在接頭35的後端部外周由例如粘接劑及卷絲等固定。熱收縮管37是通過加熱而收縮的所周知的熱收縮管，例如，由聚烯烴或PTFR製作。該熱收縮管37具有從接頭35的後端部至軟性部13內的位置連續的長度。具體地說，熱收縮管37具有被覆螺旋管36的外周的第一部分37a、從螺旋管36的後端向後方延伸並被覆光學纖維束40的第二部分37b。熱收縮管37通過加熱特別是直徑方向縮小(變細)。本發明中利用該特性以提高製造合理性。即，由螺旋管36及熱收縮管37被覆光學纖維束40的情況下，作為熱收縮前的熱收縮管37使用內徑比螺旋管36的外徑大的熱收縮管。螺旋管36及熱收縮管37的被覆工序中，不需要扭轉螺旋管36來收縮直徑或者擴大熱收縮管37的直徑。因此，由通常狀態的螺旋管36包覆光學纖維 束40、且再由熱收縮前的熱收縮管37包覆螺旋管36的外周的作業，就能夠容易地進行。而且，被覆工序後，通過進行加熱在直徑方向收縮的熱收縮工序， 使熱收縮管37和螺旋管35密接即可。另外，這時，為了防止向光學纖維束40的壓迫，按照成為螺旋管36和光學纖維束40具有適當的間隙的狀態的方式使熱收縮管37熱收縮。就熱收縮管37而言，利用熱收縮在直徑方向收縮，從而在第一部分37a及第二部分37b的邊界附近，第二部分37b的內徑Dt比螺旋管36的內徑Ds小。通過這樣使收縮管 37熱收縮，抑制螺旋管36內部的光學纖維束40的移動，就可以使光學纖維束40與螺旋管 36後端的內周緣36a不接觸。由此，可以防止光學纖維束40折損。如上所述，通過將熱收縮管37的第二部分37b的內徑Dt縮減得比螺旋管36的內徑仏小，可以減少螺旋管36的內周緣36a和光學纖維束40的接觸。但是，由於在內窺鏡的使用中彎曲部12被反覆彎曲，與此相對應，光學纖維束40也被反覆彎曲。另外，因為光學纖維束40中多根光學纖維束40a被綑紮成一束，所以各光學纖維40a彎曲成各種各樣的狀態。下面，對各光學纖維40a與螺旋管36的內周緣(角)36a未接觸的條件進行說明。 在圖5A及圖5B所示的光學纖維40a的彎曲狀態下，在與螺旋管36的內周面大致平行的前端側部分41、和與第二部分37b的內周面大致平行的基端側部分42之間，形成有彎曲部分 43。該彎曲部分43位於第一部分37a的後端部，且第二部分37b的前端部附近，並且從外側朝向內側彎曲的第一彎曲部分43a、和從內側向外側彎曲的第二彎曲部分43b相連接，光學纖維40a的前端側部分41位於比基端側部分42更靠外側。由此，光學纖維40a的前端側部分41與螺旋管36的內周緣36a易接觸。光學纖維40a是與螺旋管36相比脆弱的部件，所以如果與內周緣36a接觸就會折損。因此，在這樣彎曲狀態的情況下，要使光學纖維40a與螺旋管36a的內周緣36a不接觸，只要使螺旋管36的後端36b、和熱收縮管37的第二部分37b的前端的間隔L變窄即可。在此，將光學纖維40a可彎曲的最小半徑設為Rm時，上述的彎曲部分43是使兩個四分之一圓弧(第一及第二彎曲部分43a、43b)相連接的形狀，所以軸向的長度至少為2Rm。彎曲部分43如上所述在第一部分37a的後端部且第二部分37b的前端部附近折彎。因此，如圖5A所示，螺旋管36的後端36b位於比彎曲部分43的前端更靠後方即可。根據以上說明， 螺旋管36的內周緣36a與光學纖維40a不接觸的條件為間隔L ^ 2RM。另外，為了滿足上述的螺旋管36的內周緣36a與光學纖維40a不接觸的條件即間隔2RM，根據光學纖維40a的特性(可彎曲的最小的半徑)及熱收縮管37的特性(加熱前後的收縮率)，適當地決定熱收縮管的壁厚、熱收縮工序的加熱條件(溫度、時間)等即可。或者，進行熱收縮工序時，使用夾入位於螺旋管36的後方的熱收縮管37的夾具，利用該夾具使熱收縮管37朝向螺旋管36的後端壓緊，使間隔L變窄也可。
另外，不滿足上述條件(L ( 2Rm)的情況，如圖5B所示，因螺旋管36的後端36b位於比彎曲部分43的前端更靠前方，所以螺旋管36的內周緣36a與光學纖維40a前端側部分41接觸，就有折損之虞存在。圖6表示在上述的條件(L彡2Rm)下，螺旋管36的內周緣36a與光學纖維40a易接觸的彎曲狀態。該彎曲狀態下，螺旋管36的內周半徑Rs和熱收縮管37的第二部分37b 的內周半徑Rt的段差 d小。該情況下，將光學纖維40a的前端側部分41和基端側部分42 連接的彎曲部分45在內周半徑的段差d的範圍內彎曲，所以彎曲部分45的直徑方向的變位(前端側部分41和基端側部分42的位置的偏移)等於內周半徑的段差d。因此，光學纖維40a的彎曲部分45是由比四分之一圓弧短的圓弧的第一彎曲部分45a及第二彎曲部分45b在相互的觸點彼此連接的形狀。為了在該彎曲狀態下光學纖維40a與螺旋客36的內周緣36a不接觸，螺旋管36的後端36b、和熱收縮管37的第二部分37b的前端的間隔L 比彎曲部分45的軸方向的長度Ll小即可。在此，彎曲部分45的軸方向的長度Li，根據上述的內周半徑的段差d及光學纖維 40a的最小彎曲半徑Rm決定。即，在內周半徑的段差d中，將第一彎曲部分45a及第二彎曲部分45b可彎曲的彎曲角度設為θ (θ <90° )時，內周半徑的段差d和彎曲部分45的軸方向的長度Ll用下式表示d = 2Rm(1-cos θ )Ll = 2RMsin θ在三角函數公式sin2 θ +cos2 θ = 1代入它們時，得到下式(1)。(l-d/2RM)2+(Ll/2RM)2 = 1...... (1)對該式⑴變形時，得到下式(2)。
權利要求
1.一種光學纖維單元，具備金屬制保護管，其被配設在光學纖維束或光學纖維的一部分的、所彎曲的部分的外周；熱收縮管，其具有被覆所述金屬制保護管的外周的第一部分、從所述金屬制保護管的後端向後方延伸並被覆所述光學纖維束或所述光學纖維的第二部分，其特徵在於，所述熱收縮管中，至少在第一部分和第二部分的邊界附近，第二部分的內徑比所述金屬制保護管的內徑小。
2.如權利要求1所述的光學纖維單元，其特徵在於， 所述金屬制保護管是通過卷繞帶狀片所形成的螺旋管。
3.如權利要求1所述的光學纖維單元，其特徵在於， 所述金屬制保護管是通過編織細線所形成的網狀管。
4.如權利要求1所述的光學纖維單元，其特徵在於， 所述熱收縮管由聚烯烴或PTFE構成。
5.如權利要求1 4中任一項所述的光學纖維單元，其特徵在於，將所述光學纖維的可彎曲的最小半徑設為RM，將所述金屬制保護管的後端和所述熱收縮管的第二部分的前端的間隔設為L時，滿足下式L ^ 2Rm。
6.如權利要求5所述的光學纖維單元，其特徵在於，將所述金屬制保護管的內周半徑和在所述第二部分的所述熱收縮管的內周半徑的段差設為d時，滿足下式
7.一種內窺鏡，用於觀察體腔內，其特徵在於，具備插入所述體腔內的插入部、用於操作該插入部的操作部、配置於所述插入部內的光學纖維單元，並且，所述插入部具有前端部、彎曲部、可撓部， 所述光學纖維單元包含光學纖維或將多根光學纖維綑紮成束的光學纖維束；金屬制保護管，其配設於所述彎曲部內所述光學纖維或所述光學纖維束的外周； 熱收縮管，其具有被覆所述金屬保護管的外周的第一部分、從所述金屬制保護管的後端向後方延伸並被覆所述光學纖維或所述光學纖維束的第二部分，並且，所述熱收縮管中，至少在第一部分和第二部分的邊界附近，第二部分內徑比所述金屬制保護管的內徑小。
8.如權利要求7所述的內窺鏡，其特徵在於，在所述第一部分及第二部分的邊界附近，將在所述彎曲部及所述可撓部彎曲按照為最小半徑的方式折彎時所述熱收縮管的彎曲半徑設為Rc,則所述熱收縮管在彎曲半徑為Re以上具有抗紐結性。
9.如權利要求7所述的內窺鏡，其特徵在於， 所述金屬制保護管是通過卷繞帶狀片所形成的螺旋管。
10.如權利要求7所述的內窺鏡，其特徵在於，所述金屬制保護管是通過編織細線所形成的網狀管。
11.如權利要求7所述的內窺鏡，其特徵在於， 所述熱收縮管由聚烯烴或PTFE構成。
12.如權利要求7所述的內窺鏡，其特徵在於，將所述光學纖維的可彎曲的最小半徑設為RM，將所述金屬制保護管的後端和所述熱收縮管的第二部分的前端的間隔設為L時，滿足下式L ^ 2Rm。
13.如權利要求12所述的內窺鏡，其特徵在於，將所述金屬制保護管的內周半徑和在所述第二部分的所述熱收縮管的內周半徑的段差設為d時，滿足下式
全文摘要
本發明提供一種光學纖維單元及內窺鏡。其中，光導由光學纖維束、該光學纖維束的前端部嵌入的接頭、螺旋管、熱收縮管構成。螺旋管配設於插入部的彎曲部內光學纖維束的外周。熱收縮管具有被覆螺旋管的外周的第一部分、和從螺旋管的後端向後方延伸並被覆光學纖維束的第二部分。為了防止在光學纖維束彎曲時光學纖維的折斷，在第一部分及第二部分的邊界附近，第二部分的內徑DT比螺旋管的內徑DS小。
文檔編號A61B1/07GK102197988SQ20111003282
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月26日 優先權日2010年3月23日
發明者森本雄矢 申請人:富士膠片株式會社