WO2020070862A1

WO2020070862A1 - 内視鏡の先端部

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Publication number: WO2020070862A1
Application number: PCT/JP2018/037218
Authority: WO
Inventors: 前田　忠昭
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2021-04-04

Abstract

先端硬質部材（１１ｋ）と、孔（１１ｈ）において、先端側に設けられた撮像素子（３１）と、孔（１１ｈ）において撮像素子（３１）よりも基端側に所定の間隔（Ｍ）を有して設けられた、光照射部（２１）を有する光照射装置（２０）と、光照射部（２１）に対向配置される光入射部（５１）と、光出射部（５２）と、径方向（Ｋ）において撮像素子（３１）の側方に設けられた導光部（５３）とを有する導光部材（５０）と、を具備する。

Description

内視鏡の先端部

　本発明は、管状部材の孔に、撮像素子と光照射装置とが設けられた内視鏡の先端部に関する。

　近年、内視鏡は、医療分野及び工業用分野において広く利用されている。内視鏡は、細長い挿入部を被検体内に挿入することにより、挿入部における先端部が具備する撮像ユニットにより被検体内を観察することができる。

　また、既知の直視型の内視鏡においては、撮像ユニットは、先端部を構成する管状部材である先端硬質部材に対し、該先端硬質部材の長手方向に貫通するよう形成された孔に嵌入されて配置されているとともに、対物光学系を具備している。

　対物光学系は、１つまたは複数の光学系から構成されており、上述した長手方向において最も先端側に位置する光学系が先端部の先端面に露出されるよう孔に配置されている。

　また、撮像ユニットは、対物光学系に対して上述した長手方向の後方に、対物光学系を介して被検体内を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を具備している。

　さらに、撮像ユニットは、撮像素子に電気的に接続されるとともに電子部品が実装された接続部材である基板や、該基板に対して電気的に接続されるとともに基板に対して電気信号の授受を行うケーブル等を具備している。

　また、先端硬質部材に形成された該先端硬質部材を長手方向に貫通する他の孔に、被検体内に照明光を照射する光照射装置が設けられた構成が周知である。尚、光照射装置としては、ＬＥＤや光源ランプ等が挙げられる。

　さらに、先端硬質部材に、該先端硬質部材を長手方向に貫通するとともに、被検体内に流体や処置具等を供給したり被検体内から流体や固体を吸引したりする際に用いられる既知のチャンネルが形成された構成も周知である。

　このように、内視鏡の先端部において、撮像ユニット、光照射装置、チャンネルが先端部の径方向に並設された構成は一般的であり、例えば日本国特開昭６０－５４５８８号公報に開示されている。

　ここで、例えばディスポーザブル式の尿管鏡のような挿入部の小径化を図った内視鏡においては、内視鏡の先端部において、長手方向の同じ位置に、上述したように撮像ユニット、光照射装置、チャンネルの３つを並設することは、径方向におけるスペース上難しいといった問題があった。

　具体的には、高精細な被検体像を得るため、撮像ユニットにおける撮像素子の撮像面を出来るだけ大きく確保しようとすると、長手方向における撮像素子が配置された位置においては、先端部の径方向において光照射装置、チャンネルを配置するスペースが小さくなってしまう。

　よって、先端部において、例えば長手方向における撮像ユニットが設けられた位置に光照射装置を径方向に並設してしまうと、チャンネル径を機能的に充分な大きさに確保出来なくなってしまうといった問題があった。

　このような問題に鑑み、光照射装置が、例えば内視鏡の操作部に設けられ、挿入部内に設けられた導光部材によって、光照射装置の光出射部から出射された光を挿入部の先端部の先端面まで導光することにより、先端部においてチャンネル径を機能的に充分な大きさに確保する構成も考えられる。

　しかしながら、この構成では、光出射部から挿入部の先端部の先端面までの導光部材を用いた導光距離が長いため、導光部材を通過する間における光量ロスが大きくなってしまうといった問題があった。

　本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、挿入部の小径化を図っても、撮像面を大きく確保した撮像素子や光照射装置を配置でき、さらに、大きなチャンネル径を確保できる構成を具備する内視鏡の先端部を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため本発明の一態様による内視鏡の先端部は、管状部材と、前記管状部材に対し該管状部材の長手方向の先端から基端まで貫通するよう形成された孔において、前記長手方向の先端側に設けられた撮像素子と、前記孔において前記撮像素子よりも前記長手方向の基端側に所定の間隔を有して設けられた、光照射部を有する光照射装置と、前記光照射部に対向配置される光入射部と、前記光入射部から入射された光を前記管状部材の前記先端から出射させる光出射部と、前記管状部材の径方向において前記撮像素子の側方に設けられるとともに前記光入射部から前記光出射部まで前記光を導光する導光部とを有する導光部材と、を具備する。

本実施の形態の先端部を具備する内視鏡を示す部分斜視図図１の先端部の先端面を、図１中のII方向からみた正面図図２中のIII-III線に沿う先端部の部分断面図図３の光照明装置が先端硬質部材に載置された変形例を、導光部材を除いて示す先端部の部分断面図図３の光照明装置の光照射部が、長手方向に対して光軸が鋭角に交差する方向を指向するよう設けられた変形例を示す先端部の部分断面図図３の光照明装置の光照射部が、長手方向の先端側を指向するよう設けられた変形例を示す先端部の部分断面図図３の導光部材と先端硬質部材とが一体的に形成された変形例を概略的に示す斜視図図３の光照明装置が、撮像素子が電気的に接続された基板とは異なる基板に電気的に接続された変形例を示す先端部の部分断面図

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

　図１は、本実施の形態の先端部を具備する内視鏡を示す部分斜視図である。　

　図１に示すように、内視鏡１は、長手方向Ｎに沿って細長で可撓性を有するとともに被検体に挿入される挿入部２と、該挿入部２の長手方向Ｎの基端側（以下、単に基端側と称す）に設けられた操作部３と、該操作部３から延出されたユニバーサルコード５と、該ユニバーサルコードの延出端に設けられた、図示しない画像処理装置及び光源装置等に接続される図示しないコネクタとにより主要部が構成されている。

　挿入部２は、長手方向Ｎの先端側（以下、単に先端側と称す）から順に、硬質な先端部１１と、該先端部１１の基端側に設けられた、挿入部２の先端側を複数方向、例えば上下の２方向に湾曲自在な湾曲部１２と、該湾曲部１２の基端側に設けられた、可撓性を有する柔軟な可撓管部１３とにより主要部が構成されており、小径に形成されている。尚、小径の挿入部２を有する内視鏡１としては、例えば腎盂尿管鏡が挙げられる。

　また、操作部３の基端側には、フリーズ、レリーズなどの画像制御指示等を行う用のリモートスイッチ１４や、湾曲部１２の湾曲操作用の湾曲操作レバー１５や、吸引操作を行う用の吸引ボタン１６や、挿入部２及び操作部３内に挿通された後述するチャンネル４０（図２参照）に連通する吸引口金１７等が設けられている。　

　さらに、操作部３の先端側には、処置具をチャンネル４０に挿入する用の処置具挿入口１８が設けられており、該処置具挿入口１８には、鉗子栓１９が着脱自在となっている。

　次に、先端部１１について、図２、図３を用いて説明する。図２は、図１の先端部の先端面を、図１中のII方向からみた正面図、図３は、図２中のIII-III線に沿う先端部の部分断面図である。

　図３に示すように、先端部１１は、管状部材である先端硬質部材１１ｋを具備している。尚、先端硬質部材１１ｋは、金属または樹脂から長手方向Ｎに沿って細長かつ長手方向Ｎに沿った複数の孔１１ｈ、１１ｖを有する管状に構成されている。

　先端硬質部材１１ｋに、該先端硬質部材１１ｋの先端１１ｋａから基端１１ｋｂまで長手方向に貫通する孔１１ｈが形成されている。

　さらに、図２に示すように、先端硬質部材１１ｋに、該先端硬質部材１１ｋの径方向Ｋに並設して先端１１ｋａから基端１１ｋｂまで長手方向に貫通する他の孔１１ｖが形成されている。

　他の孔１１ｖには、チャンネル４０の先端側が形成されており、チャンネル４０の長手方向Ｎの先端（以下、単に先端と称す）は、先端面１１ｓに開口されている。

　孔１１ｈにおいて、長手方向Ｎの先端側に、撮像ユニット３０が設けられている。撮像ユニット３０は、撮像素子３１と、対物光学系３２と、接続部材である基板６０とを具備して主要部が構成されている。

　対物光学系３２は、例えば１つの光学系から構成されており、図２、図３に示すように、先端部１１の先端面１１ｓに露出されている。即ち、本実施の形態の内視鏡１は、既知の直視型の内視鏡である。

　尚、対物光学系３２は、複数の光学系から構成されていても構わない。また、撮像ユニット３０は、対物光学系３２を有さず、撮像素子３１が先端面１１ｓに直接露出される構成であっても構わない。

　撮像素子３１は、孔１１ｈにおいて、対物光学系３２よりも長手方向Ｎの後方Ｎ２側に位置するとともに対物光学系３２によって観察された被検体が結像される撮像面３１ｆを有している。尚、撮像素子３１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成されている。

　基板６０は、撮像素子３１に電気的に接続されているとともに、撮像素子３１よりも径方向Ｋにおける外周１１ｇ側において、具体的には方向Ｋ２側において、後方Ｎ２側に延出されている。

　尚、延出部位には、図示しない電子部品や、該基板６０に対して電気信号の授受を行うケーブル等が電気的に接続されている。

　また、孔１１ｈにおいて、撮像素子３１よりも後方Ｎ２側に、長手方向Ｎに所定の間隔Ｍを有して、光照射部２１を有する光照射装置２０が設けられている。

　光照射装置２０は、図３に示すように、例えば基板６０に電気的に接続されて搭載されている。尚、光照射装置２０としては、ＬＥＤや、レーザ照射装置等が挙げられる。

　また、光照射装置２０は、図２に示すように、先端部１１の先端面１１ｓを長手方向Ｎにおける前方Ｎ１側から平面視した際、少なくとも一部が撮像素子３１に重なる位置に設けられている。

　さらに、図３に示すように、光照射部２１は、径方向Ｋにおいて、先端硬質部材１１ｋの中心軸Ｃから先端硬質部材１１ｋの外周１１ｇ側を指向するよう、具体的には、外周１１ｇの後述する切り欠き部１１ｃ側となる径方向Ｋの方向Ｋ１側を指向するよう設けられており、方向Ｋ１側に光Ｌを照射する。

　ここで、図２に示すように、先端硬質部材１１ｋは、外周１１ｇにおける方向Ｋ１側の一部が切り欠かれることにより、方向Ｋ１側の一部に切り欠き部１１ｃが形成されており、該切り欠き部１１ｃに、長手方向Ｎに沿って導光部材５０が設けられている。尚、導光部材５０は、先端硬質部材１１ｋ内に設けられていても構わない。

　導光部材５０は、光入射部５１と、光出射部５２と、導光部５３と、光屈折部材５４とを具備して主要部が構成されている。尚、導光部材５０は、透明樹脂、ガラス、光ファイバ等の透明部材から構成されている。

　光入射部５１は、光照射部２１に径方向Ｋにおいて対向配置されており、光照射部２１から照射された光Ｌが導光部材５０に入光される部位となっている。

　光出射部５２は、先端硬質部材１１ｋの先端１１ｋａと略面一致する面であるとともに、光入射部５１から導光部材５０に入射された光Ｌを出射させるものであり、先端面１１ｓに露出するよう設けられている。

　導光部５３は、図３に示すように、径方向Ｋにおいて撮像素子３１よりも側方となる方向Ｋ１側において長手方向Ｎに沿って設けられるとともに、光入射部５１から光出射部５２まで光Ｌを導光するものである。

　尚、導光部５３の外周に、光入射部５１から光出射部５２まで複数回光Ｌを反射させて伝達させるために、反射塗料が塗布されていたり、銀が蒸着されていたり、銀テープが巻回されていたり、アルミパイプが嵌合されていたりしても構わない。

　また、導光部５３の先端側に、光出射部５２から出射される光Ｌを拡散させる光拡散部材が設けられていても構わない。この場合における光拡散部材としては、導光部５３の先端側に設けられた光を拡散するレンズ等の部材や、先端側に施された砂目や着色等の加工が挙げられる。また、光拡散部材と導光部５３とは２色成形などにより一体的に成形されてもよい。

　さらに、導光部５３全体が、光拡散部材から構成されていても構わない。この場合、導光部５３は、例えばユニカルファイバから構成されていたり、白濁樹脂や曇ガラス等から構成されていたりすれば良い。

　光屈折部材５４は、光照射部２１から照射され、光入射部５１から導光部材５０に入射された光Ｌの方向を、径方向Ｋにおける方向Ｋ１から長手方向Ｎの先端側へと変更するものであり、ミラーやプリズム等から構成されている。

　尚、光照射部２１から照射される光Ｌの光量が大きければ、光屈折部材５４を用いなくても、光Ｌは径方向Ｋにおける方向Ｋ１から長手方向Ｎの先端側へと変更できるため、光屈折部材５４は、導光部材５０の必須構成ではないことは勿論である。

　尚、その他の先端部１１の構成は、従来と同じであるため、その説明は省略する。

　このように、本実施の形態においては、先端硬質部材１１ｋの孔１１ｈにおいて、光照射装置２０は、撮像素子３１よりも後方Ｎ２側に所定の間隔Ｍだけ離間して設けられていると示した。

　このことによれば、先端部１１内において、長手方向Ｎにおける同じ位置に、撮像素子３１と光照射装置２０とが径方向Ｋに並設されることがない。

　このため、先端部１１内における長手方向Ｎの同じ位置において、撮像素子３１、光照射装置２０、チャンネル４０の３つが径方向Ｋに並設されないため、挿入部２の小径化を図っても、先端硬質部材１１ｋにおいて、チャンネル４０を機能的に充分な大きさに確保することができる。

　また、光照射装置２０は、撮像素子３１よりも長手方向Ｎにおいて所定の間隔Ｍだけ後方Ｎ２側に離間して位置していることから、光照射装置２０の熱が撮像素子３１に伝わり難くなるため、撮像素子３１に光照射装置２０からの熱影響が付与されてしまうことを防ぐことができる。

　また、上述した本実施の形態においては、光照射装置２０は、先端面１１ｓを前方Ｎ１側から平面視した際、少なくとも一部が撮像素子３１に重なる位置に設けられていると示した。

　これは、光照射装置２０が撮像素子３１よりも後方Ｎ２側に設けられていたとしても、撮像素子３１と非重畳するよう設けられてしまうと、先端部１１の径が大径化してしまうためである。

　しかしながら、本実施の形態のように、光照射装置２０の一部が撮像素子３１と重畳するよう設けられていれば、径方向Ｋにおける重畳部位だけ、先端部１１の小径化を図ることができる。

　以上から、挿入部２の小径化を図っても、撮像面３１ｆを大きく確保した撮像素子３１や光照射装置２０を配置でき、さらに、チャンネル４０の大きな径を確保できる構成を具備する内視鏡の先端部１１を提供することができる。

　尚、以下、変形例を、図４を用いて示す。図４は、図３の光照明装置が先端硬質部材に載置された変形例を、導光部材を除いて示す先端部の部分断面図である。

　上述した本実施の形態においては、光照射装置２０は、基板６０に載置され電気的に接続されていると示した。

　しかしながら、基板６０は、撮像素子３１にも電気的に接続されているため、基板６０に撮像素子３１及び光照射装置２０が電気的に接続されていると、光照射装置２０の熱が基板６０を介して撮像素子３１に伝熱されてしまう可能性があった。

　そこで、図４に示すように、光照射装置２０が、孔１１ｈにおいて先端硬質部材１１ｋに接続された構成であっても構わない。

　このような構成によれば、光照射装置２０の熱は、先端硬質部材１１ｋに伝熱されることから、撮像素子３１には伝熱され難くなるため、撮像素子３１への熱影響が少なくなる。尚、その他の構成、効果は、上述した本実施の形態と同じである。

　また、光照射装置２０の放熱に関する別の変形例を、図８を用いて示す。図８は、図３の光照明装置が、撮像素子が電気的に接続された基板とは異なる基板に電気的に接続された変形例を示す先端部の部分断面図である。

　図８に示すように、光照射装置２０は、先端硬質部材１１ｋの基端に接続された他の管状部材であるとともに湾曲部１２を構成する湾曲管１２ｋ内において、基板６０とは異なる他の接続部材である他の基板６１に電気的に接続されていても構わない。尚、基板６１は、光照射装置２０から基端側に延出されている。

　基板６１は、光照射装置２０の熱Ｈを、湾曲管１２ｋに伝熱する機能を有している。

　このような構成によれば、光照射装置２０と撮像素子３１とは、それぞれ異なる基板に電気的に接続されていることから、基板を介して光照射装置２０の熱Ｈが撮像素子３１に伝熱されてしまうことを防ぐことができる。

　また、光照射装置２０の熱Ｈは、基板６１を介して湾曲管１２ｋに伝熱されることから、熱Ｈが撮像素子３１に伝熱され難くなるため、撮像素子３１への熱影響が少なくなる。尚、その他の構成、効果は、上述した本実施の形態と同じである。

　また、以下、他の変形例を、図５を用いて示す。図５は、図３の光照明装置の光照射部が、長手方向に対して光軸が鋭角に交差する方向を指向するよう設けられた変形例を示す先端部の部分断面図である。

　図５に示すように、光照射装置２０は、光照射部２１が、長手方向Ｎに対して光軸が鋭角θに交差する方向を指向するよう設けられていても構わない。この場合においても、導光部材５０は、光入射部５１が光照射部２１に対向するよう設けられる。また、光照射装置２０は、上述したように、少なくとも一部が撮像素子３１に重畳するよう設けられる。尚、その他の構成は、上述した本実施の形態と同じである。

　このような構成によっても上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

　さらに、以下、他の変形例を、図６を用いて示す。図６は、図３の光照明装置の光照射部が、長手方向の先端側を指向するよう設けられた変形例を示す先端部の部分断面図である。

　図６に示すように、光照射装置２０は、光照射部２１が、長手方向Ｎの先端側となる前方Ｎ１側を指向するよう設けられていても構わない。この場合においても、導光部材５０は、光入射部５１が光照射部２１に対向するよう設けられる。また、光照射装置２０は、上述したように、少なくとも一部が撮像素子３１に重畳するよう設けられる。尚、その他の構成は、上述した本実施の形態と同じである。

　また、以下、他の変形例を、図７を用いて示す。図７は、図３の導光部材と先端硬質部材とが一体的に形成された変形例を概略的に示す斜視図である。

　図７に示すように、導光部材５０は、先端硬質部材１１ｋと一体的に形成されていても構わない。

　この際、先端硬質部材１１ｋは、透明部材から構成され、先端硬質部材１１ｋの外周に、遮光用の筒体が嵌合されていればよい。なお、先端硬質部材１１ｋは、可視光を透過する部材であればよく、透明部材に限らない。

　さらに、このような構成において、先端硬質部材１１ｋの先端側に上述した拡散部材が設けられていても構わない。また、拡散部材は、白色などに着色された部材でもよいし、凹レンズが形成された光学部材であってもよい。

　このような構成によれば、上述した本実施の形態と同様の効果を得られる他、導光部材５０と先端硬質部材１１ｋとを一体化することにより先端部１１をより小径化することが可能となる。

　また、上述した本実施の形態の構成は、腎盂尿管鏡のような小径の挿入部を有する内視鏡の先端部に限らず、どのような内視鏡の先端部にも適用可能であることは勿論である。

Claims

　管状部材と、
　前記管状部材に対し該管状部材の長手方向の先端から基端まで貫通するよう形成された孔において、前記長手方向の先端側に設けられた撮像素子と、
　前記孔において前記撮像素子よりも前記長手方向の基端側に所定の間隔を有して設けられた、光照射部を有する光照射装置と、
　前記光照射部に対向配置される光入射部と、前記光入射部から入射された光を前記管状部材の前記先端から出射させる光出射部と、前記管状部材の径方向において前記撮像素子の側方に設けられるとともに前記光入射部から前記光出射部まで前記光を導光する導光部とを有する導光部材と、
　を具備することを特徴とする内視鏡の先端部。
　前記光照射部は、前記径方向において前記管状部材の中心軸から前記管状部材の外周側を指向するよう設けられているとともに、前記中心軸から前記外周側に前記光を照射することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記光照射部は、前記長手方向に対して光軸が鋭角に交差する方向を指向するよう設けられているとともに、前記交差する方向側に前記光を照射することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記光照射部は、前記長手方向において前記先端側を指向するよう設けられているとともに、前記先端側に前記光を照射することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記光照射装置は、前記管状部材の前記長手方向の前記先端を該先端よりも前記長手方向の前方から平面視した際、少なくとも一部が前記撮像素子に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記導光部材は、前記光照射部から照射された前記光の方向を前記長手方向の前記先端側へと変更する光屈折部材をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡の先端部。
　前記導光部材は光ファイバであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡の先端部。
　前記導光部材は、前記光を拡散する光拡散部材を有することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡の先端部。
　前記光拡散部材は、前記光出射部から出射される前記光を拡散させることを特徴する請求項８に記載の内視鏡の先端部。
　前記導光部材は、前記管状部材の前記外周の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記導光部材は、前記管状部材と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記撮像素子に電気的に接続されて前記長手方向の基端側に延出されるとともに、前記撮像素子よりも前記径方向における前記外周側に設けられた接続部材をさらに具備し、
　前記接続部材に、前記光照射装置が載置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記撮像素子に電気的に接続されて前記長手方向の基端側に延出されるとともに、前記撮像素子よりも前記径方向における前記外周側に設けられた接続部材と、
　前記光照射装置に電気的に接続されて前記長手方向の基端側に延出された、前記接続部材とは異なる他の接続部材と、
　をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の先端部。
　前記光照射装置に対し、前記他の接続部材は、前記管状部材の前記長手方向の基端側に接続された他の管状部材内において電気的に接続されており、
　前記他の接続部材は、前記光照射装置の熱を前記他の管状部材に伝熱することを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡の先端部。