JPH10314971A - レーザープローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】面状の広い領域に精度良くレーザー光を照射
し、治療あるいは溶接を効率的に行うことができるレー
ザープローブを提供することにある。 【解決手段】挿入部２内にレーザー導光ファイバ２０を
有したレーザープローブの先端部にレーザー光反射ミラ
ー２２及び該反射ミラー２２を揺動する揺動運動手段と
しての積層型圧電素子２４ａ，２４ｂを設け、この積層
型圧電素子２４ａ，２４ｂを任意のパターンで制御する
制御回路１６を設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラント配管内
面や構造物の狭所での破損部分をレーザー溶接補修した
り、生体の体腔内で病変部に対してレーザー照射を行う
ことにより治療を行うレーザプローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント配管内面や構造物の狭所での破
損部分をレーザー溶接補修する溶接装置は、例えば特開
平１−１１２１４１号公報で知られている。また、生体
の体腔内で病変部に対してレーザー照射を行うことによ
り治療を行うレーザ内視鏡は、例えば特開平８−２１５
２０９号公報で知られている。

【０００３】前記特開平１−１１２１４１号公報は、溶
接すべき被溶接部を発見及び観察するための内視鏡と、
レーザー光を遠方に導くレーザープローブと、レーザー
光の出射口となるレーザープローブの先端を挿入部の先
端と共に前記被溶接部の位置まで誘導する移動手段とか
ら構成されている。

【０００４】前記特開平８−２１５２０９号公報は、レ
ーザー内視鏡の挿入部を構成する光学視管及びシースを
体腔内に挿入し、レーザー光を出射すると、レーザー光
はレーザープローブを伝播してレーザープローブの出射
端から出射される。出射されたレーザー光はレーザー光
はレーザー反射面により反射されて略直角に向きを変
え、生体組織へ供給されるようになっており、レーザー
反射面はワイヤにより任意の角度に調整でき、任意の方
向に照射できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平１−１１２１４１号公報のものは、広い溶接作業領
域にレーザー光を照射するためにはレーザープローブの
回転と、台車の前後進動作を組み合わせる必要があり、
溶接の精度は悪いという問題がある。

【０００６】前記特開平８−２１５２０９号公報のもの
は、レーザー光を線状にスキャンすることはできるが、
面状にはスキャンできないため、面状の広い領域にレー
ザー光を照射できない。

【０００７】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、面状の広い領域に精
度良くレーザー光を照射し、治療あるいは溶接が可能な
レーザープローブを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、挿入部内にレーザー導光手段を有した
レーザープローブにおいて、前記挿入部の先端部に設け
られたレーザー光反射ミラー及び該反射ミラーを揺動す
る揺動運動手段と、前記揺動運動手段を任意のパターン
で制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】制御手段によって揺動運動手段を制御する
ことにより、レーザー光反射ミラーを揺動させ、レーザ
ー導光手段によって導かれたレーザー光をレーザー光反
射ミラーによって目的とする面状の広い領域に照射させ
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１〜図７は第１の実施形態
を示し、図１は溶接用工業内視鏡１の全体構成を示す斜
視図であり、プラント等の配管１０の側面に設けた挿入
口１１に前記内視鏡１を挿入し、配管１０の内面を目視
観察検査しつつ、破損箇所を発見し、内視鏡１に設けた
レーザー溶接機能を用いて補修を行うものである。

【００１１】内視鏡１には挿入部２とこの挿入部２の先
端付近に設けた湾曲部３及び先端構成部４及び挿入部２
の手元側に設けられた操作部５とから構成されている。
操作部５には操作ノブ６が設けられ、操作ノブ６を回転
することにより、ワイヤを牽引して湾曲部３を任意の方
向に湾曲できるようになっている。先端構成部４には観
察光学系７と照明光学系８及び溶接窓９が設けられてい
る。また、操作部５には外部の照明光源１２及びカメラ
コントロールユニット１３が接続されており、カメラコ
ントロールユニット１３が観察光学系７に含まれるＣＣ
Ｄ信号を画像化し、モニタ１４に写し出すことができ
る。また、レーザー溶接系は外部の溶接装置１５に接続
されている。

【００１２】図２は内視鏡１の先端構成部４の断面図で
あり、ここでは、レーザー溶接系のみ図示してある。先
端構成部４には集光レンズ１８群がレンズ枠１９に固定
され、集光レンズ１８に向けてレーザー導光ファイバ２
０が開口している。レーザー導光ファイバ２０は口金２
１によって先端構成部４に固定されている。先端構成部
４には空間部４ａが設けられ、この空間部４ａには集光
レンズ１８に対向してレーザー光反射ミラー２２（以
下、単にミラーという）が配置されている。ミラー２２
の反射面２３が斜めにカットされており、裏面には３つ
の積層型圧電素子２４ａ〜２４ｃが周方向に１２０度間
隔で設けられている。圧電素子２４ａ〜２４ｃは先端構
成部４に固定された駆動回路２５に固定されている。

【００１３】駆動回路２５は信号線２６を介して内視鏡
１の外部の制御回路１６に電気的に接続されている。レ
ーザー導光ファイバ２０は内視鏡１の内部を通って外部
のレーザー光源１７に接続され、制御回路１６、レーザ
ー光源１７によって溶接装置１５を構成している。レー
ザー光源１７にはＹＡＧレーザーを使用しており、集光
レンズ１８及びミラー２２の反射面２３には無反射コー
ティングが施されている。

【００１４】図３（ａ）は揺動運動手段としての揺動ユ
ニット３０の斜視図である。揺動ユニット３０はミラー
２２と圧電素子２４ａ〜２４ｃ及び駆動回路２５とから
構成されている。圧電素子２４ａ〜２４ｃは電圧を印加
または解除することにより、積層方向に伸縮する。しか
も積層してあるので、変位も大きいという特徴を持つ。
３つの圧電素子２４ａ〜２４ｃを順次伸縮させることに
より、図３（ｂ）から図３（ｅ）の動作を行う。

【００１５】すなわち、図３（ｂ）は、３つの圧電素子
２４ａ〜２４ｃに電圧が印加されていない状態で、圧電
素子２４ａ〜２４ｃは全て等しい長さの状態にある。こ
こで、ミラー２２と駆動回路２５は分かりやすく示すた
めに平行の位置関係で表している。実際にはミラー２２
の反射面２３は斜めにカットしてあるので反射面２３は
駆動回路２５と平行ではない。

【００１６】図３（ｃ）は、圧電素子２４ｂのみ電圧を
印加して伸張させた状態を示す。ミラー２２は紙面前方
に傾く。図３（ｄ）は、圧電素子２４ａのみ電圧を印加
して伸張させた状態を示す。ミラー２２は紙面右側に傾
く。

【００１７】図３（ｅ）は、圧電素子２４ｃのみ電圧を
印加して伸張させた状態を示す。ミラー２２は紙面左方
に傾く。圧電素子２４ａ〜２４ｃに順次電圧を印加する
ことにより、ミラー２２は揺動運動を行う。このときの
印加電圧のタイムチャートを図４の（イ）に示す。ミラ
ー２２の反射面２３を反射して溶接窓９から出射される
レーザー光はミラー２２の揺動運動により、図４（ロ）
で示すように、円環の上を照射する。溶接領域は円環状
となる。

【００１８】図５（イ）のタイムチャートでは印加電圧
を時間と共に変化させている。これにより、ミラー２２
の揺動運動の傾き角が徐々に大きくなるのでレーザー光
が照射する領域は図５（ロ）に示すように円内の領域を
照射することができる。

【００１９】図６（イ）のタイムチャートでは圧電素子
２４ｂと圧電素子２４ａ、２４ｃの組を交互に伸長させ
るのでレーザー光は線上を照射することができる。次
に、図７を用いて更に原理を簡易に説明する。図７は２
次元モデルである。

【００２０】図７（ａ）は圧電素子２４ａ、２４ｂ共に
電圧印加されておらず、等しい長さである。レーザー光
は矢印の方向に反射する。このときの反射角をθ１とす
る。図７（ｂ）は圧電素子２４ａのみ電圧を印加して伸
張させる。ミラー２２は紙面右方に傾き、レーザー光は
矢印の方向に反射する。反射角はθ２とする。

【００２１】図７（ｃ）は圧電素子２８のみ電圧を印加
し、伸張させる。ミラー２２は紙面左方に傾く。レーザ
ー光は矢印の方向に反射する。このとき、反射角はθ３
とする。反射角の関係はθ３＜θ１＜θ２となる。した
がって、対象物のある領域をレーザー溶接することがで
きる。

【００２２】本実施形態によれば、圧電素子を色々なタ
イムチャートで制御することにより、溶接箇所の形状に
合わせて様々な制御パターンを作ることができる。した
がって、溶接箇所が点、面、線上である場合、それに合
わせたレーザー光の照射を実現できる。内視鏡自体の湾
曲機能及び内視鏡自体を前後させて溶接するのではな
く、内視鏡の先端構成部は固定したまま、揺動ユニット
を動作させることにより、溶接が可能である。したがっ
て、溶接領域は高精度で溶接できることになる。またレ
ンズ、ミラーに無反射コーティングを施しているので、
レンズ、ミラーにおけるレーザーの発熱を押さえること
ができる。

【００２３】図８及び図９は第２の実施形態を示し、基
本的構成は第１の実施形態と同じであり、同一構成部分
は同一番号を付して説明を省略する。図８は溶接用工業
内視鏡１の先端構成部４の断面図を示し、先端構成部４
の空間部４ａには集光レンズ１８と斜めの位置に対向し
てミラー２２が設けられている。ミラー２２は回転軸３
１を介して回転モータ３２に接続されている。回転モー
タ３２は外部のモータ駆動回路３３に電気的に接続され
ている。

【００２４】図９（ａ）は本実施形態でのミラー２２の
揺動運動動作を示している。ミラー２２の反射面２３は
回転軸３１に対してある傾きをもっている。また、レー
ザー光の入射方向に対して回転軸３１も傾きをもってい
る。回転軸３１の回転に伴ってミラー２２の反射面２３
は（ａ）の状態から（ｂ）の状態に徐々に変化し、この
位置変化を繰り返す。これが揺動運動となる。これに伴
ってレーザー光の反射光は（Ａ）から（Ｂ）に変化す
る。溶接領域は図９（ｂ）に示してあるように円環状に
なる。

【００２５】本実施形態によれば、溶接領域が円環状の
みであるが、回転モータの１個の制御により実現できる
ので、第１の実施形態に比べて信号線を少なくできる。
したがって、溶接プローブを細くできるという効果があ
る。回転軸に対するミラーの反射面の角度を予め任意に
設定しておくことで、溶接領域である円環状の大きさを
自由に設定できる。その他の効果は第１の実施形態と同
じである。

【００２６】図１０は第３の実施形態を示し、基本的構
成は第１の実施形態と同じであり、同一構成部分は同一
番号を付して説明を省略する。図１０（ａ）に溶接用工
業内視鏡１の先端構成部４の断面図を示し、図１０
（ｂ）は先端構成部４の斜視図を示す。集光レンズ１８
から出射されたレーザー光の光路上に第１のミラー３４
が対向し、かつ角度をつけて設けられている。集光レン
ズ１８と同じ面上には第１の実施形態の構成の揺動ユニ
ット３０が設けられている。また、溶接窓９は先端構成
部４の先端面に設けられている。

【００２７】したがって、集光レンズ１８から出射され
たレーザー光は第１のミラー３４に反射した後、揺動ユ
ニット３０のミラー２２に反射して溶接窓９より内視鏡
前方に出射される。揺動ユニット３０は第１の実施形態
と同様に制御されており、溶接領域は第１の実施形態と
同様である。

【００２８】本実施形態によれば、溶接用のレーザー光
を内視鏡前面に照射することができるので、直視型の溶
接内視鏡を実現できる。補修箇所の存在位置によって
は、第１、第２の実施形態のような側視型の内視鏡より
本実施形態で示す直視型内視鏡が有効な場面がある。

【００２９】図１１及び図１２は第４の実施形態を示
し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して
説明を省略する。図１１は全体構成図である。４１は工
業用内視鏡である。内視鏡４１の挿入部２の先端構成部
４には観察光学系７、照明光学系８が設けられ、更に処
置具類を挿通するために鉗子挿通口４２が設けられてい
る。図１１ではこの鉗子挿通口４２に溶接プローブ４３
を挿通した状態を示している。

【００３０】溶接プローブ４３の先端部における側面に
は溶接窓９が設けられている。この溶接プローブ４３の
先端部の構成は、第１の実施形態で説明した溶接用内視
鏡１から観察光学系、照明光学系、湾曲機構を削除し、
レーザー溶接系のみを搭載した細いプローブ形状であ
る。溶接プローブ４３の後端部は分岐部４５を経由して
導光ファイバー２０はレーザー光源１７へ、信号線２６
は制御回路１６へ接続されている。溶接プローブ４３は
自由に鉗子挿通口４２から抜き差しが可能である。

【００３１】図１２は探傷プローブ４７の構成を示す。
探傷プローブ４７は前述の内視鏡４１の鉗子挿通口４２
に挿通可能なサイズである。探傷プローブ４７の先端に
は渦電流検出型探傷デバイス４８を搭載している。探傷
デバイス４８の近傍でプローブ側面に開口部４９が設け
られ、開口部４９には探傷デバイス４８内に配置したチ
ューブ５０が接続されている。チューブ５０は外部のポ
ンプ５１に接続されている。ポンプは制御装置５２によ
り制御される。探傷デバイス４８は信号線５３を介して
探傷駆動表示装置５４に接続されている。ポンプ６２に
は予め塗料を貯めておき、必要に応じて塗料をチューブ
５９を経由して開口部６０より噴き出すことが可能であ
る。塗料は色素塗料、蛍光塗料、発光性物質な度、光学
的に確認できる物質であれば何でも良い。

【００３２】次に、本実施形態の作用について説明する
と、内視鏡４１には予め探傷プローブ４７を挿通させて
おき、この状態でパイプの中に内視鏡を侵入させる。こ
の時、探傷デバイス５８を用いて傷の存在を検査する。

【００３３】傷を発見すると、内視鏡４１の挿入をスト
ップし、傷に向けて塗料を噴出する。この時すぐに、溶
接等の補修は行わず、更に内視鏡４１を侵入させ、別の
傷の探傷を行う。一通り傷を発見し、塗料を塗布した
後、内視鏡４１を徐々に抜去していく。

【００３４】その時に、溶接プローブ４３をレーザープ
ローブに差し替える。塗料の存在位置を内視鏡４１の光
学系で確認し、その場で溶接プローブ４３を用いて溶接
補修を行う。

【００３５】本実施形態によれば、補修箇所を発見した
時に、その都度溶接を行うのではなく、塗料を塗布して
あるので補修箇所を後でまとめて内視鏡で確認しながら
補修することができる。したがって、検査、補修の効率
がアップする。塗料として蛍光塗料を使用した場合、照
明が十分に届かない大口径のパイプ内部でも補修箇所を
確認できる。

【００３６】なお、塗料の代わりに、塗料として感熱性
の塗料を補修部位に塗布することもできる。この場合、
溶接を行うと、感熱塗料が変色するので溶接後の溶接領
域の確認ができるというメリットがある。また、溶接を
する直前に、塗料の代わりに、溶剤を吹き付けて溶接部
位表面を予め洗浄することができる。

【００３７】前記実施形態によれば、次に構成が得られ
る。 （付記１）挿入部内にレーザー導光手段を有したレーザ
ープローブにおいて、前記挿入部の先端部に設けられた
レーザー光反射ミラー及び該反射ミラーを揺動する揺動
運動手段と、前記揺動運動手段を任意のパターンで制御
する制御手段とを具備したことを特徴とするレーザープ
ローブ。

【００３８】（付記２）揺動駆動手段は、ミラーの背面
に設けた複数の圧電素子であることを特徴とする付記１
記載のレーザープローブ。 （付記３）揺動駆動手段は、ミラーと接続した回転モー
タであることを特徴とする付記１記載のレーザープロー
ブ。 （付記４）レーザー光導光手段は、ファイバーであるこ
とを特徴とする付記１記載のレーザープローブ。 （付記５）溶接プローブは、観察光学系と照明光学系を
備えた内視鏡であることを特徴とする付記１記載のレー
ザープローブ。 （付記６）溶接プローブは、内視鏡のチャンネルに挿通
可能なプローブであることを特徴とする付記１記載のレ
ーザープローブ。 （付記７）レーザー光反射ミラーは、揺動運動装置を取
り付けた第１のミラーと、第１のミラーと組み合わせて
任意の出射方向を規定する第２のミラーとよりなること
を特徴とする付記１記載のレーザープローブ。

【００３９】図１３はプラント配管内面や構造物内部な
どの狭所の破損部分を経内視鏡的に補修する内視鏡用補
修装置の開示例を示し、内視鏡の先端構成部から突出し
た後に補修動作可能な状態となるために、作業者の誤操
作によって内視鏡を破損させる恐れのない内視鏡用補修
装置を示す。

【００４０】図中６１はプラント配管６２の内部を検査
する内視鏡装置である。プラント配管６２の側壁に設け
られた内視鏡挿入孔６３から内視鏡６４を挿入して検査
を行う。操作者はモニター装置６５上に映し出された画
像から傷や亀裂などの破損の有無を検査する。検出され
た傷や亀裂が微細な場合には、経内視鏡的に溶接補修装
置６６を用いて補修を行う。

【００４１】内視鏡装置６１は通常の工業用内視鏡シス
テムであり、内視鏡６４、光源装置６７、イメージプロ
セッサ６８、モニター装置６５から構成されている。図
１４は溶接補修装置６６を示す。溶接補修装置６６は、
レーザー光源とその制御回路からなる制御装置６９と、
レーザー光を導光するプローブ７０及び前記プローブ７
０の挿入量を検出する挿入量検出装置７１、レーザー光
の出射、停止と入力するフットスイッチ７２とから構成
されている。

【００４２】プローブ７０はレーザー光を導光するため
のファイバー（図示せず）と、ファイバーを保護する外
装チューブ７３とから構成されている。プローブ先端部
７４にはファイバーから出射されるレーザー光を集光す
るためのレンズ（図示せず）が内蔵されている。一方、
プローブ基端には前記制御装置６９と接続するためのコ
ネクター７５が設けられている。外装チューブ７３には
前記内視鏡６４の長さにあわせてバーコード７６が印刷
されている。詳細には、内視鏡処置具挿入口７７から内
視鏡６４の先端までの距離をＬとした場合、プローブ先
端部７４から長さＬの位置にバーコード７６が設けられ
ている。

【００４３】挿入量検出装置７１は筒状の形状をしてお
り、ケーブル７８を介して前記制御装置６９と接続され
ている。挿入量検出装置７１の内面にはバーコード読取
り部（図示せず）が設けられており、読取り部の信号は
ケーブル７８を介して前記制御装置６９に送信される。
挿入量検出装置７１の先端側端部７９は前記内視鏡６４
の処置具挿入口８８と嵌合する構造となっている。

【００４４】制御装置６９にはレーザー光の出力を制御
する制御回路が設けられており、前記バーコード読取り
信号が入力されるまでは、レーザー光を出力することが
できない仕組みとなっている。

【００４５】次に、前述のように構成された内視鏡用補
修装置の使用方法を説明する。プラント配管６２の側面
に設けられている内視鏡挿入孔６３から内視鏡６４を挿
入し、モニター装置６５に映し出された映像からプラン
ト配管６２の内部の状態を検査する。プラント配管６２
の内面に検出された傷や亀裂が数ｍｍ以下の微細なもの
である場合、本溶接補修装置が使用される。

【００４６】まず、挿入量検出装置７１を内視鏡６４の
処置具挿通口７７に取り付ける。次にプローブ７０を挿
入量検出装置７１を通し、内視鏡６４の処置具挿通チャ
ンネルを介して内視鏡先端に導く。

【００４７】プローブ７０を内視鏡先端に導く際、プロ
ーブ７０の先端が内視鏡先端から丁度突出する時に、前
記バーコード７６は挿入量検出装置７１を通過する。し
たがって、挿入量検出装置７１の内面に設けられている
バーコード読取り部がプローブ７０のバーコード７６を
読み取った時が、プローブ７０が内視鏡先端から突出し
た時である。バーコード読取り信号は、ケーブル７８を
介して制御装置６９に送信され、制御装置６９のレーザ
ー出射が可能な状態となる。

【００４８】操作者は、フットスイッチ７２を操作する
ことにより、補修する部位にレーザー光を照射して溶接
作業を行う。したがって、プローブ７０が内視鏡先端か
ら突出する前に、誤ってフットスイッチ７２が操作され
てもレーザー光は出射されないので、内視鏡６４などを
破損してしまう恐れがない。

【００４９】前記開示例によれば、次の構成が得られ
る。 （付記８）処置具などを挿通するためのチャンネルを有
する内視鏡装置と、傷部を補修するためのエネルギー発
生装置と、前記エネルギー発生装置の出力を制御する制
御部と、前記チャンネルに挿通可能な細長の挿入部を有
していて前記エネルギーを内視鏡先端に導くプローブ
と、前記プローブの前記内視鏡への挿入量を検出する装
置とを含む内視鏡補修装置において、前記プローブが前
記内視鏡に対してある一定長さ以上挿入されるまでは、
前記エネルギー発生装置が動作しないように制御するこ
とを特徴とする内視鏡用補修装置。

【００５０】（付記９）エネルギー発生装置は、レーザ
ー光源であることを特徴とする付記８記載の内視鏡用補
修装置。 （付記１０）挿入量検出装置は、バーコード読取り装置
であることを特徴とする付記８記載の内視鏡用補修装
置。

【００５１】図１５はプラント配管内面や構造物内部な
どの狭所を経内視鏡的に検査する装置であり、既に検査
が実施されている領域と、検査されていない領域とを検
査者にわかりやすく表示することによって、複雑な構造
の非検査対象をもれなく、かつ効率的に検査することが
できる内視鏡的配管内検査システムの開示例を示す。

【００５２】図１５は内視鏡的配管内検査システム８０
の外観を示す。前記検査システム８０は、内視鏡８１、
内視鏡用光源装置８２、コントロールセンター８３、第
１のモニター装置８４および第２のモニター装置８５と
から構成されている。

【００５３】内視鏡８１はＣＣＤ撮像素子（図示せず）
を搭載した電子内視鏡であり、先端内部に加速度を検出
するための加速度センサ（図示せず）と、角加速度を検
出するためのジャイロ（図示せず）とを搭載している加
速度センサおよびジャイロはｘ，ｙ，ｚ軸の３軸に対応
した信号を得ることができるものである。加速度センサ
およびジャイロは、配線によってコントロールセンター
８３と電気的に接続されており、それぞれの信号をコン
トロールセンター８３の内部で処理することが可能であ
る。その他に関しては通常の内視鏡と同等の機能を有し
ているが、説明は省略する。

【００５４】光源装置８２はキセノンランプまたはハロ
ゲンランプ等のランプを有する通常の内視鏡用光源であ
る。ライトガイドケーブル８６を介して内視鏡８１と接
続されており、内視鏡先端を照明することができる。

【００５５】図１６はコントロールセンター８３の内部
のブロック図を示す。コントロールセンター８３はユニ
バーサルケーブル８７を介して内視鏡８１と接続されて
いる。ユニバーサルケーブル８７は内視鏡先端に搭載さ
れているＣＣＤ８８、加速度センサ８９、ジャイロ９０
の信号をコントロールセンター８３に伝送する。

【００５６】コントロールセンター８３の内部には画像
生成回路９１、位置・姿勢演算回路９２、地図メモリー
９３が内蔵されている。画像生成回路９１は内視鏡先端
のＣＣＤ８８と接続されており、ＣＣＤ８８で撮像した
信号を画像化し、第１のモニター装置８４に表示され
る。位置・姿勢演算回路９２は内視鏡先端の加速度セン
サ８９、ジャイロ９０と接続されており、それらの信号
から内視鏡先端の位置および姿勢（向き）を演算する。
詳細には、加速度センサ８９からの加速度信号を２回積
分することによって内視鏡先端の移動量を知ることがで
きる。ジャイロ９０からの角加速度信号を２回積分する
ことによって内視鏡先端の向きを知ることができる。上
述のように、位置・姿勢演算回路９２によって内視鏡先
端の位置および向きを知ることが可能である。

【００５７】地図メモリー９３は検査対象である配管や
プラント内部の地図情報を記憶しておくためのメモリー
である。この地図メモリー９３には入力手段９４から地
図情報を入力することができる。

【００５８】地図メモリー９３に記憶されている地図情
報と、位置・姿勢演算回路９２から得られた内視鏡先端
の位置・姿勢を重ねて第２のモニター装置８５に表示さ
れる。このとき、検査対象の地図上に、内視鏡先端の通
った軌跡を表示していくことによって、検査済みの領域
と検査していない領域とを、検査者に認識させることが
可能である。検査済みと未検査領域とを色わけて表示し
てもよい。

【００５９】次に、前述のように構成された内視鏡的配
管内検査システム８０の作用について説明する。まず、
検査者は、検査対象であるプラント配管９５の地図情報
をコントロールセンター８３内に入力ておく。その地図
情報は、第２のモニター装置８５の画面上に表示されて
いる。次に、プラント配管９５の内視鏡挿通穴９６から
内視鏡８１を内部に挿入して検査を行う。内視鏡８１に
よって得られた画像は、第１のモニター装置８４の画面
上に表示されているので、その画像を観察することによ
って検査する。

【００６０】このとき、内視鏡先端の軌跡は、第２のモ
ニター装置８５上に表示されている。したがって、複雑
なプラント配管９５の内部においても、第２のモニター
装置８５の画像から検査済みである領域、未検査領域と
を認識することができる。

【００６１】検査者は第２のモニター装置８５の画像か
ら内視鏡８１を進ませる方向を決定し、第１のモニター
装置８４の画像からその領域の検査を行う。第２のモニ
ター装置８５において検査が必要な領域すべてを観察し
たことを確認して、検査が終了する。

【００６２】したがって、複雑な配管内部などにおいて
も、検査者は検査済み／未検査の領域を認識することが
できるので、検査もれの領域が存在することがない。ま
た重複して検査を行ってしまうこともなく、効率的に検
査を行うことができる。

【００６３】前述した開示例によれば、次のような構成
が得られる。 （付記１１）検査対象の地図情報を得る手段と、前記地
図情報に対する内視鏡の位置・姿勢を得る手段とを有す
る内視鏡装置において、前記地図情報に内視鏡の位置
（軌跡）を重ねて表示させることを特徴とする内視鏡装
置。

【００６４】（付記１２）位置・姿勢を検出する手段
は、内視鏡先端に搭載された加速度センサ、ジャィロ、
およびそれらの信号を演算処理する回路であることを特
徴とする付記１１記載の内視鏡装置。

【００６５】図１７及び図１８は、簡単な構造でありな
がら、例えば狭く複雑な体腔内でも、観察・処置等が確
実に行える湾曲部付可撓管装置の第１の開示例を示す。
図１７は湾曲部付可撓管の挿入部１０１の内部構造を示
す。挿入部１０１の先端部分には湾曲部１０２が設けら
れており、湾曲部１０２はその挿入部１０１の軸方向に
沿って複数の湾曲用関節駒（以下、湾曲駒と呼ぶ）１０
３を直列に配列し、各隣接する湾曲駒１０３は軸ピン１
０４を介して枢着させて構成されている。各湾曲駒１０
３はその前端と後端が隣接する湾曲駒１０３に対して各
々異なる方向に回転するように軸ピン１０４で連結され
ている。複数の湾曲駒１０３が連結されることにより湾
曲部１０２はあらゆる方向に湾曲できるようになってい
る。

【００６６】前記湾曲部１０２では連結された複数の湾
曲駒１０３の外周部が金属線材料からなる編み目管１０
５が被嵌され、その編み目管１０５の外周にはゴム等か
らなる弾性チューブ１０６が被覆されている。この湾曲
部１０２の前端には挿入部１０１の先端構成部材１０７
が接続され、湾曲部１０２の後端には挿入部１０１の可
撓管１０８が接続されている。

【００６７】湾曲部１０２の各湾曲駒１０３において先
端側に位置する複数の湾曲駒１０３ａの内周面の所定位
置（通常、その湾曲駒１０３の回転中心となる軸ピン１
０４から９０゜離れた位置）には環状部材からなるワイ
ヤーガイド１０９が設けられている。同じ上下左右の位
置にあるワイヤーガイド１０９は一つ置きの湾曲駒１０
３ａ毎に配設されている。

【００６８】図１７でのワイヤーガイド１０９は湾曲駒
１０３ａの内周面に別部材のものとして取付けられる
が、その湾曲駒１０３ａの壁部を内側に切り起こしてワ
イヤーガイドを形成するものであってもよい。

【００６９】一方、ワイヤーガイド１０９を設けた湾曲
駒１０３ａよりも後側に位置する複数の湾曲駒１０３ｂ
の内周面には、可撓シース１１０が配設されており、可
撓シース１１０は先端部で、最前部の湾曲駒１０３ｂに
固定されている。可撓シース１１０も、ワイヤガイド１
０９と同様の位置に上下左右４本配設されている。

【００７０】そして、先端側に位置する湾曲駒１０３ａ
にある上下左右の各位置に配列されたワイヤーガイド１
０９の各列と、それよりも後端側に位置する可撓シース
１１０の各列毎にアングルワイヤー１１１が個別に挿通
され、アングルワイヤー１１１の先端部は最先端部の湾
曲駒１０３ａに固定されている。

【００７１】アングルワイヤー１１１には、最後部のワ
イヤーガイド１０９と可撓シース１１０の間に、可撓シ
ース１１０外径とほぼ同じ外径の球体１１２が固定され
ている。湾曲部１０２が直線状態のときの球体１１２と
可撓シース１１０先端部との距離は、湾曲駒１０３ａが
湾曲しきるのに要するストローク以下である。さらに、
最後部のワイヤーガイド１０９と球体１１２の距離は、
球体１１２と可撓シース１１０の先端部間の距離以上あ
いていなくてはならない。なお、図１７には各アングル
ワイヤ、ワイヤガイド、可撓シースは左右列は図示され
ておらず、上下列のみ図示してある。

【００７２】次に、前述のように構成された湾曲部付可
撓管装置の作用について説明する。図１８は上下左右４
列あるアングルワイヤーのうち、上列の一つのみ示して
いる。図１８（ａ）において、手元側からアングルワイ
ヤー１１１を図示していない牽引手段によって牽引する
と、まず、アングルワイヤー１１１の先端が固定されて
いる最先端部の湾曲駒１０３ａが後方に引っ張られる。

【００７３】湾曲部１０２内の各湾曲駒１０３は軸ピン
１０４を軸に回転しようとし、結果、湾曲部１０２全体
として所定方向に湾曲する。しかしなから、アングルワ
イヤー１１１を牽引しても、アングルワイヤー１１１上
の球体１１２と可撓シース１１０の先端部が接触するま
では、可撓シース１１０が湾曲の抵抗となり、可撓シー
ス１１０の存在しない部分のみが図１８（ｂ）のように
湾曲する。図１８（ｂ）のようにアングルワイヤー１１
１をさらに牽引すると、球体１１２が可撓シース１１０
の先端部を押すことになり、可撓シース１１０はアング
ルワイヤー１１１とともに後方ヘ牽引されることにな
る。

【００７４】可撓シース１１０が後方へ牽引されると、
可撓シース１１０の先端部の固定してある湾曲駒１０３
ｂが後方に引っ張られ、湾曲駒１０３ａと同様に所定方
向に湾曲する。また、球体１１２の位置次第で先端部分
の湾曲角が調整できる。

【００７５】したがって、湾曲部１０２の湾曲動作がそ
の先端側部分から始められ、体腔内の観察・処置が容易
で、良好な観察像を得ることが可能となる。なお、球体
１１２は球体に限らず、可撓シース１１０の内径よりも
最大径が大きければ、特に球体である必要はない。可撓
シース１１０はチューブ状に限らず、コイル状でもよ
い。

【００７６】図１９及び図２０は湾曲部付可撓管装置の
第２の開示例を示す。図１９は湾曲部付可撓管の挿入部
１０１の内部構造を示す。挿入部１０１の先端部分には
湾曲部１０２が設けられており、挿入部１０１は可撓性
のチューブで形成されている。このチューブは、壁内に
複数のサブルーメン１１３が設けられているマルチルー
メンチューブ構造になっている。中心の大き目のメイン
ルーメン１１４の中には、図示しないイメージガイドや
ライトガイドや、送気・送水チューブなどの機能部品が
内蔵されている。挿入部１０１には、３つのサブルーメ
ン１１３が均等間隔で開けられており、各サブルーメン
１１３内にはアングルワイヤー１１１と第１の可撓シー
ス１１５と第２の可撓シース１１６が軸方向に沿って配
設されている。アングルワイヤー１１１は第１の可撓シ
ース１１５に挿通されており、第１の可撓シース１１５
はアングルワイヤー１１１とともに第２の可撓シース１
１６に挿通されている。アングルワイヤー１１１は先端
部で湾曲部１０２の先端部と固定されており、第１の可
撓シース１１５の先端部はその後方でサブルーメン１１
３に固定されている。また、第２の可撓シース１１６の
先端部は、さらにその後方でサブルーメン１１３に固定
されている。各アングルワイヤー１１１、第１の可撓シ
ース１１５は接着剤１１７によってサブルーメン１１３
内に固定されている。

【００７７】挿入部１０１のマルチルーメンチューブは
湾曲部１０２とそれより手元側では可撓性が変わってお
り、手元側の可撓管１０８は湾曲部１０２のチューブよ
り硬くなっている。

【００７８】アングルワイヤー１１１には、第１の可撓
シース１１５とサブルーメン１１３との固定部よりも手
前の位置に第１の球体１１８が設けられている。また、
第１の可撓シース１１５には、第２の可撓シース１１５
とサブルーメン１１３との固定部よりも手前の位置に第
２の球体１１９が設けられている。アングルワイヤ１１
１の手元側には図示しない牽引手段が設けられている。

【００７９】図２０は動作の概要を示す図である。図２
０（ａ）は３列あるアングルワイヤーのうち、上列の一
つのみ示している。図２０（ａ）において、手元側から
アングルワイヤー１１１を図示していない牽引手段によ
って牽引すると、まず、アングルワイヤー１１１の先端
が固定されている湾曲部１０２の最先端部が後方に引っ
張られる。湾曲部１０２の最先端部が後方に牽引される
と、湾曲部１０２全体として所定方向に湾曲しようとす
る。しかしながら、アングルワイヤー１１１を牽引して
も、アングルワイヤー１１１上の第１の球体１１８と第
１の可撓シース１１５の先端部が接触するまでは、可撓
シース１１５、１１６が湾曲の抵抗となり、可撓シース
１１５、１１６の存在しない部分のみが図２０（ｂ）の
ように湾曲する。

【００８０】図２０（ｃ）のようにアングルワイヤー１
１１をさらに牽引すると、第１の球体１１８が第１の可
撓シース１１５の先端部を押すことになり、第１の可撓
シース１１５はアングルワイヤー１１１とともに後方へ
牽引されることになる。第１の可撓シース１１５が後方
へ牽引されると、第２の可撓シース１１６の存在しない
部分のみが湾曲する。さらにアングルワイヤー１１１を
牽引すると、図２０（ｄ）のように第１の可撓シース１
１５上の第２の球体１１９が第２の可撓シース１１６の
先端部に当り、第２の可撓シース１１６を押すことにな
り、第２の可撓シース１１６の存在する部分も湾曲す
る。また、球体１１８、１１９を固定する位置によっ
て、湾曲角が調整できる。

【００８１】したがって、湾曲部の湾曲動作がその湾曲
部の先端側部分から始められ、体腔内の観察・処置が容
易で、良好な観察像を得ることが可能となる。なお、球
体１１８、１１９は球体に限らず、対応する可撓シース
１１５、１１６の内径よりも最大径が大きければ、特に
球体である必要はない。可撓シース１１５、１１６はチ
ューブ状に限らず、コイル状でもよい。さらに、湾曲は
３段階に限らず、もっと多くてもよい。

【００８２】前記開示例によれば、次のような構成が得
られる。 （付記１３）挿入部に湾曲操作させられる湾曲部を有し
た湾曲部付可撓管装置において、前記湾曲部内長手方向
に沿って設けられ、先端側端部が前記湾曲部の先端より
手元側に係着されたシースと、前記シースにスライド自
在に挿通され、先端側端部が前記湾曲部先端に係着され
たワイヤと、前記ワイヤを牽引する手段と、前記シース
から湾曲部先端側に延出している前記ワイヤの一部に固
定されており、外径が前記シースの内径よりも大きい係
止手段とからなることを特徴とする湾曲部付可撓管装
置。

【００８３】（付記１４）前記シースがチューブ状であ
る付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。 （付記１５）前記シースがコイル状である付記１３記載
の湾曲部付可撓管装置。 （付記１６）前記シースが超弾性合金製である付記１３
記載の湾曲部付可撓管装置。（付記１７）前記シースが
樹脂製である付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。

【００８４】（付記１８）前記ワイヤが形状記憶合金製
である付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。 （付記１９）前記係止手段が球体である付記１３記載の
湾曲部付可撓管装置。 （付記２０）前記係止手段が円柱状である付記１３記載
の湾曲部付可撓管装置。 （付記２１）前記係止手段がガラス製である付記１３記
載の湾曲部付可撓管装置。

【００８５】（付記２２）前記係止手段が金属製である
付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。 （付記２３）前記係止手段が樹脂製である付記１３記載
の湾曲部付可撓管装置。 （付記２４）前記牽引手段が形状記憶合金アクチュエー
タである付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。 （付記２５）前記牽引手段が手動操作するアングルノブ
である付記１３記載の湾曲部付可撓管装置。 （付記２６）前記牽引手段がモーターである付記１３記
載の湾曲部付可撓管装置。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、挿入部内にレーザー導光手段を有したレーザープロ
ーブの先端部にレーザー光反射ミラー及び該反射ミラー
を揺動する揺動運動手段を設け、この揺動運動手段を任
意のパターンで制御する制御手段を設けることにより、
面状の広い領域に精度良くレーザー光を照射し、治療あ
るいは溶接を効率的に行うことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示すレーザープロ
ーブの使用状態の斜視図。

【図２】同実施形態の内視鏡の先端構成部の縦断側面
図。

【図３】同実施形態の揺動ユニットの作用説明図。

【図４】同実施形態の積層型圧電素子に印加する電圧の
タイムチャート図。

【図５】同実施形態の積層型圧電素子に印加する電圧の
タイムチャート図。

【図６】同実施形態の積層型圧電素子に印加する電圧の
タイムチャート図。

【図７】同実施形態の揺動ユニットの作用説明図。

【図８】この発明の第２の実施形態を示す内視鏡の先端
構成部の縦断側面図。

【図９】同実施形態の作用説明図。

【図１０】この発明の第３の実施形態を示し、（ａ）は
内視鏡の先端構成部の縦断側面図、（ｂ）は同斜視図。

【図１１】この発明の第４の実施形態を示す内視鏡の斜
視図。

【図１２】同実施形態の探傷プローブの縦断側面図。

【図１３】内視鏡用補修装置の開示例を示す全体構成
図。

【図１４】同開示例の溶接補修装置の斜視図。

【図１５】内視鏡用装置の開示例を示す全体構成図。

【図１６】同開示例のコントロールセンターのブロック
図。

【図１７】湾曲部付可撓管装置の第１の開示例を示す挿
入部の縦断側面図。

【図１８】（ａ）〜（ｃ）は同開示例の作用説明図。

【図１９】湾曲部付可撓管装置の第２の開示例を示す挿
入部の斜視図。

【図２０】（ａ）〜（ｄ）は同開示例の作用説明図。

【符号の説明】

１…内視鏡 ２…挿入部 ４…先端構成部 １６…制御回路 ２０…レーザー導光ファイバ ２２…ミラー ２４ａ〜２４ｃ…積層型圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入部内にレーザー導光手段を有したレ
   ーザープローブにおいて、前記挿入部の先端部に設けら
   れたレーザー光反射ミラー及び該反射ミラーを揺動する
   揺動運動手段と、前記揺動運動手段を任意のパターンで
   制御する制御手段とを具備したことを特徴とするレーザ
   ープローブ。