JP2013192798A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】挿入部の先端部にフードを装着したときに、フードによって観察対象の観察可能範囲が狭められることがない内視鏡システムを提供する。
【解決手段】挿入部１２の先端面１７に光軸が先端面の中心点１８に対して偏心する観察光学系１９を設け、長方形をなす撮像面２２の中心が光軸上に位置し、かつ、光軸方向に見たときに長方形の一対の長辺の中央点が中心点から放射方向に延びる一本の直線上に位置する撮像素子２１を挿入部内に設けた内視鏡１０と、挿入部の先端部に着脱可能で環状突出部２８を有する筒状のフード２５と、を備え、中心点から一方の長辺の中央点までの上記直線方向の距離が、中心点から他方の長辺の中央点までの上記直線方向の距離より長く、環状突出部を、フードを上記挿入部の先端部に装着したときに観察光学系の観察視野外に位置する形状とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、内視鏡、及び、該内視鏡の挿入部の先端部に着脱可能なフードを備える内視鏡システムに関する。

一般的に内視鏡は、操作部と、操作部から前方に延び可撓性を有する挿入部と、を備えており、挿入部の先端面にはズーミング機能を持った観察光学系（対物レンズ）が設けてあり、挿入部の先端近傍部には観察光学系の直後に位置する撮像素子が設けてある。
内視鏡は、画像処理装置（プロセッサ）を介してモニタに接続されるため、撮像素子が撮像した撮像データ（観察像）は画像処理装置によって画像処理された上でモニタに表示される。

この内視鏡の挿入部の先端部に対しては、両端が開口した筒状部材であるフードを着脱可能である。
挿入部の先端部にフードを装着した場合は、挿入部を患者の体腔内に挿入したときに観察したい体腔壁にフードの先端部を押し付けることにより、観察光学系と体腔壁との位置関係を固定できる。従って、この状態で観察光学系の焦点距離を長くすれば、術者はフードを利用した拡大観察を行うことができる。

特許第３６８６８７６号公報

挿入部の先端部にフードを装着すると、フードの先端部が挿入部の先端面より前方に位置する。そのため、フードの先端部が観察光学系を透過した観察像として撮像素子によって撮像されるので、モニタには体腔壁と共にフードが映し出される。
しかしモニタにフードが映り込むと、体腔壁の観察可能範囲がフード（の先端部）によって狭められてしまうので、体腔壁の観察及び患部の処置が難しくなってしまう。

本発明は、挿入部の先端部にフードを装着したときに、フードによって観察対象の観察可能範囲が狭められることがない内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、挿入部の先端面に、自身の光軸を中心とする回転対称体でかつ該光軸が該先端面の中心点に対して偏心する観察光学系を設け、長方形をなす撮像面の中心が上記光軸上に位置し、かつ、該光軸方向に見たときに上記長方形の一対の長辺の中央点が上記中心点から放射方向に延びる一本の直線上に位置する撮像素子を上記挿入部内に設けた内視鏡と、該内視鏡の上記挿入部の先端部に着脱可能で、装着したときに上記先端面より観察対象側に位置する環状突出部を有する筒状のフードと、を備え、上記中心点から一方の上記長辺の中央点までの上記直線方向の距離が、上記中心点から他方の上記長辺の中央点までの上記直線方向の距離より長い内視鏡システムにおいて、上記環状突出部を、上記フードを上記挿入部の上記先端部に装着したときに上記観察光学系の観察視野外に位置する形状としたことを特徴としている。

上記環状突出部の下記の各部の上記先端面からの観察対象側への突出量が、上記一方の上記長辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＡ、上記他方の上記長辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＢ、上記一方の上記長辺と上記長方形の短辺の間の角部に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＣ、上記他方の上記長辺と上記長方形の短辺の間の角部に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＤ、上記短辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＥ、であるときに、Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ａ＜Ｂの関係が成立するようにしてもよい。

上記環状突出部の内周面に指標を設けてもよい。

本発明によれば、フードを挿入部の先端部に装着したときに環状突出部が観察光学系の観察視野外に位置するので、環状突出部が撮像面（撮像素子）によって撮像されることがない。そのため、観察対象（例えば体腔壁）の観察可能範囲がフードによって狭められることがないので、観察対象の観察を確実に行うことが可能である。

請求項２記載の発明によれば、撮像面の各エリアに応じて（従来のフードを装着した場合の各エリアにおける該フードの映り込み量に応じて）環状突出部の各エリアと対向する部位の突出量を変化させているので、環状突出部全体が必要以上に短くなることがない。そのためフードの先端部を体腔壁に押し付けたときに、挿入部の先端面と観察対象の間の隙間を十分な距離だけ確保することが可能である。

請求項３記載の発明によれば、フードを内視鏡の先端部に対して所望の相対回転方向位置（周方向位置）となるように装着できるようになる。

本発明の一実施形態の内視鏡の挿入部の先端部にフードを装着したときの内視鏡システムの全体図である。 挿入部の先端部と、該先端部に装着したフードの拡大斜視図である。 撮像素子を正面から見たときの模式図である。 中央部の図はフード及び挿入部の先端部の正面図であり、（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）（ｉｖ）（ｖ）は各一点鎖線Ｌｉ、Ｌｉｉ、Ｌｉｉｉ、Ｌｉｖ、Ｌｖ方向に見たときのフード及び挿入部の先端部の外周側から見た側面図である。 フード及び挿入部の先端部の拡大正面図である。 変形例の挿入部の先端部にフードを装着したときのフード及び挿入部の先端部の正面図である。

以下、図１から図５を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。以下の説明中の前後方向（内視鏡１０の挿入部１２の先端側を「前方」、ユニバーサルチューブ１３の先端側（コネクタ部１４側）を「後方」と定義している）、上下方向、及び、左右方向は図中の矢印方向を基準としている。
医療用の内視鏡１０は、硬質樹脂からなる操作部１１と、操作部１１から前方に延びる挿入部１２と、操作部１１から後方に延びるユニバーサルチューブ１３と、ユニバーサルチューブ１３の後端に固定したコネクタ部１４と、を備えている。

挿入部１２は、操作部１１から前方に延びかつ可撓性を有する可撓管部１５と、可撓管部１５の前方に位置し、かつ、操作部１１に設けた湾曲操作レバーの操作に応じて湾曲する湾曲部１５ａと、湾曲部１５ａより前方に位置する部分を構成する先端硬質部１６と、を具備している。先端硬質部１６は実質的に弾性変形不能な硬質樹脂材料（例えば、ＡＢＳ、変性ＰＰＯ、ＰＳＵなど）によって構成してある。先端硬質部１６の平面からなる先端面１７には、先端硬質部１６をその軸線方向に貫通する断面円形の貫通孔が、先端面１７の中心点１８から上方に偏心させた位置に形成してあり、該貫通孔には互いに同軸をなす複数枚のレンズからなる観察光学系１９が設けてある。観察光学系１９を構成する各レンズは、観察光学系１９の光軸ＯＡを中心とする回転対称体である。観察光学系１９は、最も前方に位置する正面視円形の固定レンズである対物レンズ２０と、対物レンズ２０の後方に位置する可動レンズ群（図示略）と、を備えており、可動レンズ群が光軸ＯＡ方向（前後方向）に移動することにより観察光学系１９の焦点距離が変化する（ズーミング動作を行う）。

さらに当該貫通孔には観察光学系１９の直後に位置する撮像素子２１が設けてある。図３〜図５に示すように撮像素子２１の撮像面２２の正面形状は長方形であり、撮像面２２の中心２２ａが観察光学系１９（対物レンズ２０）の光軸ＯＡ上に位置している。先端面１７を正面から見たときに（観察光学系１９の光軸ＯＡ方向に見たときに）、上記長方形（撮像面２２）の一対の（左右方向に延びる）長辺の中央点が共に中心点１８から径方向（放射方向）に延びる径方向直線Ｌ（図５参照）上に位置する（一対の長辺が共に径方向直線Ｌに対して直交する）。また、先端面１７を正面から見たときの中心点１８から一方（図４、図５では上側）の上記長辺の中央点までの上記径方向（直線方向）の距離が、中心点１８から他方（図４、図５では下側）の上記長辺の中央点までの上記径方向（直線方向）の距離より長い。
また撮像素子から後方に延びる画像信号用ケーブル（図示略）の後端部が、挿入部１２、操作部１１、及び、ユニバーサルチューブ１３の内部空間を通り抜けてコネクタ部１４に接続している。

図２、図３に示すように先端面１７には先端硬質部１６をその軸線方向に貫通する一対の貫通孔が形成してあり、各貫通孔の前端部には照明光学系２３（照明レンズ）がそれぞれ固定してある（図２に一方の照明光学系のみ図示し、他方の図示は省略）。挿入部１２、操作部１１、ユニバーサルチューブ１３、及び、コネクタ部１４の内部空間には可撓性を有する一対のライトガイドファイバ（図示略）が配設してあり、各ライトガイドファイバの前端は先端硬質部１６（貫通孔）の内部において各照明光学系２３にそれぞれ接続しており、各ライトガイドファイバの後端は挿入部１２、操作部１１、及び、ユニバーサルチューブ１３の内部空間を通り抜けてコネクタ部１４に接続している。

コネクタ部１４を図示を省略したプロセッサ（画像処理装置兼光源装置）に接続して、該プロセッサに内蔵した光源が射出した光をコネクタ部１４内のライトガイドファイバの後端面に供給すると、先端硬質部１６の先端面１７に設けた一対の照明光学系２３が照明光を前方に向けて照射する。
さらに観察光学系１９（対物レンズ２０）を透過した（観察対象の）観察像が撮像素子２１によって撮像される。但し、観察光学系１９は光束径を徐々に減少させながら撮影光束を撮像素子２１（撮像面２２）に導くので、撮像面２２と同一平面上における撮影光束の外形は図３に仮想線で示す形状（円形）となり、撮像面２２の四隅部分（黒く塗りつぶした部分）は観察対象（観察像）を撮像しない。撮像素子２１によって生成された撮像データは、上記画像信号用ケーブルを介してプロセッサの画像処理装置に送られ、画像処理装置によって処理された画像データは、プロセッサに接続するモニタ（図示略）に表示される。

先端硬質部１６の前端部に対して着脱可能なフード２５は、ゴム、エラストマー、又は樹脂材料からなる一体成形品であり、適度な弾性と硬度を有している。フード２５は、自身の軸線を中心とする筒状体であり、その前後両端が共に開口している。フード２５の内周面は、その前部を構成する内周側反射面２６と、内周側反射面２６より後方に位置する部分を構成する内周側反射面２６より大径の嵌合面２７と、を有している（図２、図４参照）。内周側反射面２６は先端硬質部１６より小径であり、嵌合面２７は先端硬質部１６と略同径である。フード２５の前部（内周側反射面２６が形成された部分）を構成する環状突出部２８には、環状突出部２８を厚み方向に貫通する断面円形の貫通孔２５ａ（図４（ｉｖ）参照）が形成してある。
フード２５の環状突出部２８の先端面には凹凸が形成してある。別言すると、環状突出部２８の先端面は形状が異なる８つの領域に区分してある。即ち、一つの第一平面２９と、一つの第二平面３０と、左右一対の第三平面３１と、第二平面３０と第三平面３１の間に位置する左右一対の第一凹部３２と、第一平面２９と第三平面３１の間に位置する左右一対の第二凹部３３と、を具備している。第一平面２９、第二平面３０、及び、第三平面３１は前後方向（フード２５の軸線方向）に対して直交する平面であり、第一平面２９と第二平面３０はフード２５の軸線を挟んで互いに反対側に位置している（両者の回転位相は１８０°である）。第一平面２９、第二平面３０、第三平面３１、第一凹部３２、及び、第二凹部３３からなるフード２５の先端面の凹凸形状は、第一平面２９の中心点と第二平面３０の中心点を通る上記径方向直線Ｌ（図５参照）に関して左右対称である。
図２、図４、図５に示すように第一平面２９は第三平面３１より（僅かに）前方に位置しており、第二平面３０は第一平面２９より前方に位置している。第一凹部３２は第三平面３１より後方まで凹んでおり、第二凹部３３は第一凹部３２より後方まで凹んでいる。そのため、環状突出部２８の（嵌合面２７の前端からの）前方への突出量（前後長）は周方向位置によって異なる。即ち、環状突出部２８の中で先端に第一平面２９が形成された部分の突出量をＡ、先端に第二平面３０が形成された部分の突出量をＢ、先端に第三平面３１が形成された部分の突出量をＥ、先端に第一凹部３２が形成された部分の突出量をＤ、先端に第二凹部３３が形成された部分の突出量をＣとすると、
Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ａ＜Ｂ
の関係が成立する。
さらに環状突出部２８の前方への突出量は従来のフードより小さくしてある。即ち、フード２５は、先端硬質部１６に装着したときに環状突出部２８（の先端部）が観察光学系１９（対物レンズ２０）の観察視野外に位置する形状としてある。

フード２５は、前方から先端面１７に近づけることにより、先端硬質部１６に対して装着可能である。このとき術者は上記モニタに表示されたフード２５を視認しながら作業を行い、貫通孔２５ａを環状突出部２８の下端に位置させながらフード２５を先端硬質部１６に対して着脱可能に装着する。
先端硬質部１６の先端部に対してフード２５を装着すると、先端面１７の前方に環状突出部２８（内周側反射面２６）が位置する。さらに第一平面２９、第二平面３０、第三平面３１、第一凹部３２、及び、第二凹部３３と先端面１７が図４、図５に示す位置関係となる。即ち、正面から見たときに、撮像面２２の外形を構成する長方形の一方の長辺（図４、図５では上側）に対して（撮像面２２の中心２２ａから延びる放射直線方向に）対向する位置に第一平面２９が位置し、上記長方形の他方の長辺（図４、５では下側）に対して（撮像面２２の中心２２ａからから延びる放射直線方向に）対向する位置に第二平面３０が位置し、上記長方形の上記一方の長辺と上記長方形の（上下方向に延びる）短辺の間の角部（図４、５では上側の２つの角部）に対して（撮像面２２の中心２２ａから延びる放射直線方向に）対向する位置に第二凹部３３が位置し、上記長方形の上記他方の長辺と上記長方形の短辺の間の角部（図４、５では下側の２つの角部）に対して（撮像面２２の中心２２ａから延びる放射直線方向に）対向する位置に第一凹部３２が位置し、上記長方形の短辺に対して（撮像面２２の中心２２ａから延びる放射直線方向に）対向する位置に第三平面３１が位置する。

フード２５を装着した挿入部１２を患者（図示略）の体腔内に挿入し、患部がある体腔壁に対してフード２５の前端面を押し付けると、当該患部と対物レンズ２０の（光軸ＯＡ方向の）間隔が一定距離に保持される。さらに照明光学系２３が出射した照明光の一部が直接患部（体腔壁）を照明し、残りの照明光が内周側反射面２６によって反射された後に患部（体腔壁）を照明する。従って術者は、この状態で操作部１１に設けたズーム操作手段を操作して観察光学系１９の焦点距離を長くすることにより、フード２５を利用した拡大観察を行うことができる。

そして、上記のように環状突出部２８の前方への突出量を従来のフードより小さくすることにより、フード２５を先端硬質部１６に装着したときに環状突出部２８（の先端部）を観察光学系１９（対物レンズ２０）の観察視野外に位置させているので、環状突出部２８（の先端部）が撮像面２２によって撮像されモニタに表示されることがない（従来のフードを先端硬質部１６に装着した場合は、図３に仮想線で示したようにフードの先端部が撮像面２２によって撮像され、フードの先端部がモニタに表示されてしまう）。そのため、体腔壁の観察可能範囲がフード２５（環状突出部２８）によって狭められることがないので、術者は体腔壁の観察及び患部の処置を確実に行うことが可能である。

さらに本実施形態のフード２５は以下に説明する効果も発揮可能である。
図３に示すように従来のフードを先端硬質部１６に装着した場合の撮像面２２によるフードの撮像範囲は、撮像面２２の位置に応じて異なる。具体的には、撮像面２２の中心２２ａ（光軸ＯＡ）から一方（図３では上側）の角部に延びる直線上に位置する部分（エリアＡｃ）、撮像面２２の中心２２ａ（光軸ＯＡ）から他方（図３では下側）の角部に延びる直線上に位置する部分（エリアＡｄ）、撮像面２２の中心２２ａ（光軸ＯＡ）から長方形の短辺に延びる直線上に位置する部分（エリアＡｅ）、撮像面２２の中心２２ａ（光軸ＯＡ）から一方（図３では上側）の長辺に延びる直線上に位置する部分（エリアＡａ）、撮像面２２の中心２２ａ（光軸ＯＡ）から他方（図３では下側）の長辺に延びる直線上に位置する部分（エリアＡｂ）の順に大きく映り込む（エリアＡｃに最も大きく映り込み、エリアＡｂに最も小さく映り込む）。
例えば、第二凹部３３の中央部（最も大きく後方に凹んだ部分）上に位置しかつ光軸ＯＡに対して直交する平面に沿ってフードの環状突出部２８を切断した場合も、当該フードは撮像面２２によって撮像されない（モニタに表示されない）。しかし、この場合はフードの環状突出部全体の前後長が短くなるので、体腔壁にフードの先端部を押し付けたときの先端面１７と体腔壁の間の隙間を十分な距離だけ確保できなくなる。
これに対して本実施形態のフード２５は、撮像面２２の各エリアＡｃ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ、Ａｅに応じて（従来のフードを装着した場合の各エリアＡｃ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ、Ａｅにおけるフードの映り込み量に応じて）、環状突出部２８の各エリアＡｃ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ、Ａｅと対向する部位の突出量を変化させているので、環状突出部２８全体が必要以上に短くなることがない（エリアＡｂと対向する第二平面３０やエリアＡａと対向する第一平面２９は、従来のフードとほぼ同じ前後長になる）。そのためフード２５の先端部を体腔壁に押し付けたときの先端面１７と体腔壁の間の隙間を十分な距離だけ確保することが可能である。

以上、上記実施形態を利用して本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
本発明は、自身の光軸を中心とする回転対称体である観察光学系１９を先端面１７の中心点に対して偏心させた上で設け、長方形をなす撮像面２２の中心が観察光学系１９の光軸ＯＡ上に位置し、かつ、光軸ＯＡ方向に見たときに上記長方形の一対の長辺の中央点が上記中心点から放射方向に延びる一本の直線上に位置する撮像素子２１を備え、さらに、上記中心点から一方の上記長辺の中央点までの直線方向の距離が、上記中心点から他方の上記長辺の中央点までの直線方向の距離より長い構造の内視鏡に対して適用可能である。そのため、この要件をみたす内視鏡であれば、観察光学系１９及び撮像素子２１の先端面１７に対する取付位置が上記実施形態とは異なる内視鏡にも本発明は適用可能である。
図６はその一例であり、この変形例では観察光学系１９及び撮像素子２１の先端面１７に対する取付位置を上記実施形態の内視鏡１０に比べて（正面視で反時計方向に）９０°回転させてある。そのため、フード２５を上記実施形態の場合に比べて（正面視で反時計方向に）９０°回転させた上で先端硬質部１６に装着している。

また貫通孔２５ａとは異なる形状の指標をフード２５に形成してもよい（例えば、環状突出部２８の内周面やフード２５の外周面に図形等からなる指標をプリントしてもよい）。

１０ 内視鏡
１１ 操作部
１２ 挿入部
１３ ユニバーサルチューブ
１４ コネクタ部
１５ 可撓管部
１６ 先端硬質部
１７ 先端面
１８ 先端面の中心点
１９ 観察光学系
２０ 対物レンズ
２１ 撮像素子
２２ 撮像面
２２ａ 撮像面の中心
２３ 照明光学系（照明レンズ）
２５ フード
２５ａ 貫通孔（指標）
２６ 内周側反射面
２７ 嵌合面
２８ 環状突出部
２９ 第一平面
３０ 第二平面
３１ 第三平面
３２ 第一凹部
３３ 第二凹部
ＯＡ 観察光学系の光軸

Claims (3)

1. 挿入部の先端面に、自身の光軸を中心とする回転対称体でかつ該光軸が該先端面の中心点に対して偏心する観察光学系を設け、長方形をなす撮像面の中心が上記光軸上に位置し、かつ、該光軸方向に見たときに上記長方形の一対の長辺の中央点が上記中心点から放射方向に延びる一本の直線上に位置する撮像素子を上記挿入部内に設けた内視鏡と、
   該内視鏡の上記挿入部の先端部に着脱可能で、装着したときに上記先端面より観察対象側に位置する環状突出部を有する筒状のフードと、
   を備え、
   上記中心点から一方の上記長辺の中央点までの上記直線方向の距離が、上記中心点から他方の上記長辺の中央点までの上記直線方向の距離より長い内視鏡システムにおいて、
   上記環状突出部を、上記フードを上記挿入部の上記先端部に装着したときに上記観察光学系の観察視野外に位置する形状としたことを特徴とする内視鏡システム。
2. 請求項１記載の内視鏡システムにおいて、
   上記環状突出部の下記の各部の上記先端面からの観察対象側への突出量が、
   上記一方の上記長辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＡ、
   上記他方の上記長辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＢ、
   上記一方の上記長辺と上記長方形の短辺の間の角部に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＣ、
   上記他方の上記長辺と上記長方形の短辺の間の角部に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＤ、
   上記短辺に対して、上記撮像素子の上記中心から延びる放射直線方向に対向する部位がＥ、
   であるときに、
   Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜Ａ＜Ｂ
   の関係が成立する内視鏡システム。
3. 請求項１または２記載の内視鏡システムにおいて、
   上記環状突出部の内周面に指標を設けた内視鏡システム。

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