JP2005506865A - 画像化用ファイーバーシステムを有する小型内視鏡 - Google Patents

Abstract

内視鏡は、末端から手元側端部に画像を伝達す光ファイバー導波路であって外径が３ｍｍ以下の前記導波路を持つ。光ファイバー導波路の末端にレンズ系が位置決めされる。画像化装置は光ファイバー導波路の手元側端部と選択的に結合される。使捨てシースが、滅菌バリヤを提供するように光ファイバー導波路を周りを伸び、そして好ましい実施例においては、シースは照明用チャンネルを備える。好ましい実施例においては、レンズ系は、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを持つ。

Description

【技術分野】
【０００１】
内視鏡は、腔内構造の目視検査を可能とする。医学の分野においては、内視鏡の使用により診断目的の器官の検査、外科処置部位の観察、組織の採取、又は別の外科器具の安全な操作の容易化が可能である。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、特許文献１に一部継続出願である。この出願の全内容が、ここに参考文献として組み入れられる。
【０００３】
例えば、腹腔鏡は、特に腹部器官の検査に使用される。腹腔鏡は、典型的に、被観察域の照明用ライトパイプ、照明された対象の画像の焦点合わせ用及び中継用の少なくも１個のレンズ組立体、及び外科処置中の組織の損傷を最小にするように作られた全組立体用のハウジングを備える。ライトパイプは、該当部位の照明のための光ファイバーを持つことができる。腹腔鏡ハウジングは、腹腔内に挿入し得る末端部分、及び末端を外科部位の近くに位置決めするために使用者が握るハンドルを備え得る手元側部分を備える。
【特許文献１】
米国特許出願第１０／０４２，１２６号 明細書 ２００１年１０月１９日
【特許文献２】
米国ＰＣＴ出願第００／２５１０７号 明細書 ２０００年９月１３日
【特許文献３】
米国特許出願第０９／５１８，９５４号 明細書 ２０００年３月６日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現存の内視鏡は、電荷結合素子（ＤＤＣ）のような画像化装置を持つことができる。この装置は、観察している対象の画像を獲得し、これをモニターのようなディスプレイ装置に送ることができる。腹腔鏡システムの機能的な特徴と取扱い可能性について、画像化の能力を改良しかつ患者の危険を減らすという改良に対する継続した要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、改良された耐久性、解像力、及び視野を有する小直径の画像化用プローブ又は内視鏡に関する。本発明の好ましい実施例においては、深捨てシースを有するプローブの末端は、これを被検査組織内に挿入することができる。プローブは、挿入点における外傷を小さくし、これにより内視鏡処置以外では不可能な部位へのアクセスを提供するために、直径は３ｍｍ以下、好ましくは直径２ｍｍ以下である。
【０００６】
好ましい実施例においては、内視鏡は、画像を末端側の端部から手元側の端部に伝達する光ファイバー導波路を持つ。光ファイバー導波路の末端にレンズシステムが置かれる。光ファイバー導波路の手元側端部に画像化装置が光学的に結合される。光ファイバー導波管を囲んで、照明用ファイバーを有するシースが伸びる。好ましい実施例は、外径２ｍｍ以下のプローブ及びシース組立体を使用するが、ある種の用途では、より高い解像力を提供するためにより多数の光ファイバーを有するより大きい直径の装置が適用されるであろう。これらの用途では、２−４ｍｍの範囲の外径を使用することができる。
【０００７】
一実施例においては、レンズ系は、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを持っている。このレンズ系は、レンズ系の長手方向軸線に関する角度の関数として光の開口数が変動するように、対象上の任意の与えられた点からの光を複数の光ファイバーに組み合わせる。これが、ファイバー開口へのより有効な結合を抵抗する。
【０００８】
レンズ系の好ましい実施例は、１対のレンズと開口絞りとを備える。レンズは、末端のレンズの周辺部の付近の光の収集を改善する。これが、装置の全視野にわたる明瞭な画像を提供する。開口絞りは、ファイバーのアレイへの効果的な結合を提供するように位置決めされる。
【０００９】
画像化装置は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳ画像化装置、又は画素の２次元アレイを有するその他の固体画像化用センサーとすることができる。画像化用センサーは、ハンドル組立体内の回路板上に取り付けられる。センサーが、観察対象として画像を獲得し、この画像データを、回路板に取り付けられた画像処理回路が、ビデオケーブル上で、記憶、処理及び／又はディスプレイ用のコンピューターに転送する。
【００１０】
小型内視鏡システムは、例えば、整形外科、リウマチ科、一般腹腔鏡科、婦人科、又は耳鼻咽喉科用として使用することができる。多くの用途では外傷を小さくするために小さい直径を要求するが、ある種の用途ではより大きい直径を受け入れることができる。プローブは、流体により特定部位を洗浄し、光又はその他のエネルギーを処置部位に向け、又は組織標本を取り出すために、或いはその他の手術器具を挿入するために、シース又は画像化用プローブに開口通路を設けることができる。
【００１１】
シース組立体は、シースハブ組立体上のコネクターに伸びる照明用ファイバーの同心状のアレイを持つことができる。或いは、照明用ファイバーは、ハンドルから光源ハウジングに伸びている光ファイバーケーブルを介して直結されたプローブ組立体内のファイバーコネクターと結合することができる。ハウジングは、ディスクにビデオを書き込むビデオディスクレコーダーを備えることができる。ある種の用途については、シースがより薄く又はより大きい作動用チャンネルを収容できるように、照明用のバンドルをプローブ内におくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の以上及びその他の目的、特徴、及び利点は、種々の図面を通じて同じ部品に同じ記号が与えられた付属図面に示される以下の本発明の好ましい実施例のより特別な説明から明らかであろう。図面は必ずしも縮尺によらず、本発明の原理を示す際に誇張されている。
【００１３】
本発明の実施例が、小型内視鏡２０を示す図１に示される。内視鏡２０は、画像化ユニット２２及びシース／照明器ユニット２４を持つ。内視鏡２０は、図１１及び１２のファイバー１４６において最もよく見られるような複数の光ファイバー２６のような光伝達経路を、検査すべき対象の観察に使用されるロッドチップ２９の延長チューブ２８内に持つ。光ファイバー２６は、ハンドル３２内の、図９に見られるような電荷結合素子又はその他の画素に分解された平パネルセンサーのような画像化装置３０と光学的に結合される。シース／照明ユニット２４の使捨てシース３４が、光ファイバー２６を収容するロッドチップ２９の延長チューブ２８の上に置かれる。使捨てシース３４は、手元側端部に、ハンドル３２に固定するための取付け用機構３６のあるベース３５を持つ。一実施例においては、シース／照明ユニットの使捨てシース３４は、使捨てシース３４の末端及び末端プローブ２９に光を伝達するために複数の光ファイバーを持つ。シース／照明ユニット２４の末端は光源４０に接続するためにコネクター３８を持つ。
【００１４】
ハンドル３２は、内視鏡２０への電力の提供のために使用される電力入力部４１を収容することができる。光源４０及び／又は電源をハンドル２０内に取り付け得ることが認められる。
【００１５】
ハンドル３２は、画像出力部４２も収容できる。画像出力部４２は、内視鏡２０の画像化ユニット２２内の画像化装置と電子式記憶装置及び／又はディスプレイ装置との間の接続を提供する。一実施例においては、記憶装置はコンピューター４４であり、これはモニター４６に接続される。制御ユニット２５０は、図１９に関連して極めて詳細に説明される。
【００１６】
以下より詳細に説明されるように、画像化ユニット２２は、身体に接触せず又は身体に直接暴露されないため、画像化ユニット２２を滅菌する必要はない。シース／照明ユニット２４は使捨てシース３４を有し、これは、画像化ユニット２２に固定されたベース３５により支持され、滅菌されたバリヤを作るように延長チューブ２８上を覆う。加えて、シース／照明ユニット２４は、シース／照明ユニット２４のベース３５に取り付けられかつ滅菌環境を作るために画像化ユニット２２のその他の部分の上に掛かるように位置決めされた滅菌布５２を持つ。
【００１７】
内視鏡及び使捨てシースを有する内視鏡は、特許文献２及び特許文献３に説明される。上記文献の全内容が参考文献としてここに取り入れられる。
【００１８】
内視鏡２０について更に詳細に説明する前に、内視鏡２０は、内視鏡２０の使用のため、希望位置を観察するように身体内に位置決めされねばならない。かかる方法の一つは身体内にカニューレ６０を挿入し、そしてカニューレ６０を通して内視鏡２０を装着することである。身体内にカニューレ６０を挿入し次いでカニューレ６０を使用して身体内に内視鏡２０を挿入する一つの方法が以下説明される。
【００１９】
挿入処置中、図２に示されたようなカニューレ６０が、身体内のある部位にまず挿入される。カニューレ６０は、ベース６２とチューブ６４とを持つ。チューブ６４は、末端６８からベース６２内の空洞部７０に伸びるシャフト６６を持つ。一実施例においては、チューブ６４は、プラスチック又は薄壁のステンレス鋼にような可撓性材料から作られる。カニューレ６０は、薬品又は流体の挿入のため、又は吸引器具の取付けのためにルエル７２を持つ。
【００２０】
カニューレ６０を身体内に挿入するために、図３に見られるように、トロカール７６の強固なシャフト７８がカニューレ６０のシャフト６６内に受け入れられるようにして、トロカール７６がカニューレ６０内に挿入される。トロカール７６の強固なシャフト７８は、カニューレ６０のチューブ６４の末端より先に幾分か伸び、かつ必要ならば外科部位の組織に切り込むためにスタイレット８０を持つ。カニューレ６０が外科部位に位置決めされると、トロカール７６がカニューレ６０から取り出され、そして内視鏡２０が挿入される。カニューレ６０は、位置を感ずる術者の手により位置決めされる。
【００２１】
カニューレ６０とトロカール７６とは費用が比較的最小のものであり、滅菌後、再使用されるか、或いは画像化ユニット２２内の構成要素のような内視鏡２０内の幾つかの構成要素のため、使用後に廃棄されるが、内視鏡２０全部を廃棄することは望ましくない。内視鏡２０は、滅菌環境の維持を支援しかつ再使用の前の滅菌の必要性を減らし又は無くすために使捨てのスリーブ又はシース３４を使用する。
【００２２】
内視鏡２０の末端を正確な位置に置くようにカニューレ６０内に内視鏡２０を挿入する方法が以上説明されたので、内視鏡２０を更に詳細に説明する。図４を参照すれば、内視鏡２０の斜視図が示される。内視鏡２０は、再使用可能な画像化ユニット２２と使捨てのシース／照明ユニット２４とを持つ。使捨てのシース／照明ユニット２４は、画像化ユニット２２の延長チューブ２８の上に重なりこれを取り囲むための延長チューブを持つ。シース／照明ユニット２４の延長チューブは、封鎖された末端８４を有し、幾つかの実施例は、図１に示されるような外部光源４０からの照明を末端８４に伝達する光ファイバーを備える。シース／照明ユニット２４の手元側端部は、内視鏡２０の画像化ユニット２２に固定するための取付け機構３６のあるベース３５である。光ピグテール８８がベース３５から突き出て光源４０に接続する。加えて、シース／照明ユニット２４は滅菌布５２を有し、これはベース３５に取り付けられ、そして画像化ユニット２２のハンドル３２上に延ばされる。画像化ユニット２２のハンドル３２は、光学系及び画像化装置３２を収容し、図９−１１に関して以下更に詳細に説明されるような画像化ユニット２２の延長チューブ２８内に置かれた光ファイバー２６を通って伝達された画像を受け取る。
【００２３】
図５は、小型内視鏡２０の断面図であり、この内視鏡は、光ファイバー２６を画像化する再使用可能な画像化ユニット２２と使捨てのシース／照明ユニット２４とを備える。カニューレ６０は、画像化ユニット２２のプローブ２９を覆うシース／照明ユニット２４の使捨てシース３４上に重なって図示される。
【００２４】
図５に見られるように、内視鏡２０の再使用可能な画像化ユニット２２は、使捨ての滅菌シース／照明ユニット２４により囲まれる。使捨てのシース／照明ユニット２４は末端８４が封鎖され、更に画像化ユニット２２の光ファイバー２６を支持している延長チューブ２８の周りを囲んでいる使捨てのシース４４である。シース／照明ユニット２４のベース３５上の取付け機構３６は、画像化ユニット２２上の取付け機構９２に確保される。
【００２５】
使捨てのシース／照明ユニット２４は、画像化ユニット２２のハンドルを囲む滅菌布５２を持つ。加えて、シース／照明ユニット２４は、図１に見られるように光源４０に連結している照明用ピグテールを持つ。照明用ピグテール８８は、以下更に詳細に説明されるようにシース内の光ファイバーに光学的に結合される。
【００２６】
図６Ａを参照すれば、シース／照明ユニット２４の側面図が示される。シースユニット２４は、ベース３５から末端８４に伸びる延長シース９８のある使捨てシース３４である。照明用ピグテール８８がベースから伸びて、図７Ａに見られるようなシース３４内の照明用フィラメントに光学的に結合される。滅菌布５２がシース／照明ユニット２４のベース３５により支持され、２個のユニット２２と２４とが組み合わせられたとき、画像化ユニット２２のハンドル３５の上を覆う。
【００２７】
図６Ｂは、シース／照明ユニット２４の使捨てシース３４の末端８４の拡大図である。使捨てシース３４は、図６Ａに見られるように、ベース３５内から伸びて保護カバーとして作用する外側シース９８、及びシースユニット２４用の滅菌バリヤを持つ。外側シース９８から間隔を空けかつ同一軸線上の使捨てシース３４の内側チューブ１００がある。内側チューブ１００は、画像化ユニット２２のプローブ２９の延長チューブ２８を受け入れるために空間１０２に円柱状に空洞を定める。内側チューブ１００は、同様に、使捨てシース３４の末端８４からシース／照明ユニット２２のベース３５に伸びる。内側チューブ１００は、外側チューブ９８を越えて伸び、図６Ａ及び７Ａに最もよく見られるように複数の照明用ファイバー１０８を受け入れる通路１０６を作る。内側チューブ１００の末端には、内側チューブ１００に固定された窓１１０が置かれ、画像化ユニット２２の延長チューブ２８を受け入れるための空間１０２と身体に接触するシース／照明ユニット２４の外側部分との間の滅菌バリヤ８４を作る。
【００２８】
好ましい実施例においては、シース／照明ユニット２４の使捨てシース３４の外側シース９８はステンレス鋼で作られ、そして約０．９６５ｍｍ（約０．０３８インチ）の外径を持つ。内側チューブ１００も、同様にステンレス鋼で作られる。照明用ファイバー１０８は、ガラス又はプラスチックのファイバーで作られる。通路１０６を満たすために、装置の寸法に応じて最大数の照明用ファイバー１０８が使用される。一例では、使捨てシース３４は、シース／照明ユニット２４のベース３５から５７．０４８ｍｍ（２．２４６インチ）伸びる。
【００２９】
外側シース９８と内側チューブとの間に複数の照明用ファイバー１０８が配置され、これらは、図７Ａ及び７Ｂに最もよく見られるように内側チューブ１００を取り巻く。図７Ａは使捨てシース２４のベース３５を通る断面図である。外側シース９８は、図７Ａの下半分に示され、これは図７Ａの上半分の断面にされた部分の前で終わる。しかし、画像化ユニット２２の延長チューブ２８を受け入れるために空間１０２を定める内側チューブ１００は、図６Ａに見られるように受入れ室１１４に伸び、従って図７Ａの上下の部分の双方に示される。光は図６Ａに見られるように、照明ピグテール８８からファイバー１０８を通り、図７Ａの上半分に見られる伝送ユニット１１８に伝えられる。この伝送ユニットは、シース／照明ユニット２４の使捨てシース３４の外側チューブ９８と内側チューブ１００との間に置かれた照明用ファイバー１０８に接触する。
【００３０】
図７Ｂは、使捨てシース／照明ユニット２４の末端８４を示す。窓１１０が、画像化ユニット２２を受け入れかつ内側チューブ１００により囲まれた空間１０２を覆いかつこれを封鎖する。外側シース９８と内側シース１００との間に複数の照明用ファイバー１０８が挿入される。図示実施例においては、照明用ファイバー１０８の末端は保護されずに身体に対して露出している。
【００３１】
図８は図６Ａと同様な図であり、これは使捨てシース／照明ユニット２４を示す。加えて、図８は、図６Ａでは取り去られた照明用ピグテールの全体を示す。
【００３２】
照明用ピグテール８８は、光源４０のコネクターに連結するための連結部３８を持つ。照明用ピグテール８８は、連結部３８からファイバー１０８に走る複数の光ファイバーを有し、これは光源４０から受け取った光を図７Ａに示された伝送ユニット１１８に伝え、この光は８４から出る。
【００３３】
図９を参照すれば、内視鏡２０の画像化ユニットの断面図が示される。画像化ユニット２２は、ハンドル３２から伸びる延長チューブ２８のあるプローブ２９を持つ。ハンドル３２の手元側端部に画像化装置がある。この実施例においては、光学的画像を電気的信号に変換する電荷結合素子（ＣＣＤ）３０Ｂが、ハンドル３２の着脱可能なハウジング１２０Ａ内に支持される。延長チューブ２８内を伸びる光ファイバー２６とＣＣＤ３０Ｂとの間に複数のレンズ１２２Ａが置かれ、光ファイバー２６の手元側端部１２４の画像をＣＣＤ３０Ｂに投影する。ハウジング１２０Ｂにガラス窓１２２Ｂが取り付けられ、内視鏡に対する封鎖を提供する。これも、レンズを汚染から保護する。
【００３４】
画像化ユニット２２が光ファイバー２６の端部からの画像を拡大し、これを電荷結合素子３０Ｂに結合させる。上に示されるように、電荷結合素子は、図１に見られるようにモニター４６に接続されたコンピューター４４のような電子式記憶及び／又はディスプレイ装置に接続される。
【００３５】
画像化ユニット２２のハンドル３２は、シース照明用ユニット２４の取付け機構と結合するための取付け機構１２８を持つ。取付け機構１２８は、取付け機構３６に置かれたピンを受け入れるためのスロット１３０を持つ。加えて、取付け機構１２８は突出部１３４を有し、プローブ２９がここから突き出て、図６Ａに見られるようにシース／照明ユニット２４の受入れ室１１４に受け入れられる。
【００３６】
画像化ユニット２２の末端部の拡大図が図１０Ａに示される。画像化ユニット２２のロッドチップ２９は延長チューブ２８を有し、このチューブは末端部１２６からハンドル３２のハウジング１２０に伸びる。ロッドチップ２９の末端部１２６には、更にチューブ１３８があり、これは末端部１２６から僅かの距離を伸びて光ファイバー又は画像ファイバー２６の端部を僅かに越えて伸びる。チューブ１３８は、通常は長チューブと呼ばれ、この長チューブ１３８内に長チューブ１３８と同一軸線上の短くて小直径のチューブ１４０を受け入れ、そして末端１２６のレンズ系１４２に伸びる。延長又は外側のチューブ１２８、長チューブ１３８、及び小チューブ１４０は、末端部が同一面上にありかつ医薬品等級のエポキシのような接着剤により固定されるように取り付けられる。画像化ユニット２２の延長チューブ２８の端部にレンズ系１４２があり、これは以下更に詳細に説明される。画像化ユニット２２の延長チューブ２８は、使捨てのシース／照明ユニット２４内に受け入れられ、従って最初の使用前に滅菌する必要がない。
【００３７】
図１０Ｂは、画像化ユニット２２の末端１２６の端面図である。レンズ系１４２、小チューブ１４０、長チューブ１３８、及び外側又は延長チューブ２８が示され、これらはすべて同一軸線上にある。
【００３８】
図１１を参照すれば、内視鏡２０の画像化ユニット２２の断面図が示される。画像化ユニット２２のプローブ２９は、画像をロッドチップ２９の末端１２６からハンドル３２に伝送するための複数のファイバー１４６を持つ。長チューブ１３８がロッドチップ２９の末端部でファイバー１４６を囲み、画像ファイバー２６のファイバー１４６を定位置に保持する。外側又は延長チューブ２８が長チューブ１３８を囲み、画像ファイバー２６のファイバー１４６を、ロッドチップ２９の末端１２６の近くの始点からハンドル３２内の他方の端部まで保護する。図１１に示されるようにファイバー１４６は典型的に数千本あり一緒にに溶着される。ファイバー内への画像のローディングは、以下説明されるように画像ファイバーのバンドル２６の位置に関する画像の光レベルを配列する末端のレンズ系１４２によりなされる。
【００３９】
更に、ファイバーは不規則パック方法である。この不規則パック方法は、画像ファイバーのバンドル２６が画像化ユニット２２の末端部１２６の付近からハンドル３２内に置かれたファイバーの手元側端部に向かって伸びるとき、画像／光の伝送を、一方のレンズ１４２から他方へと限定する。ファイバーの不規則なパッキングは、検査すべき領域であるファイバーのドーピングを変えることにより達成される。
【００４０】
図１２を参照すれば、シース／照明ユニット２４の使捨てシース３４内の画像化ユニット２２のロッドチップ２９の末端部の断面図が示される。使捨てシース３４は、内側チューブ１００と同一軸線上の外側シース９８を持つ。図解用の図７Ｂに最もよく見られるように、外側シース９８と内側チューブ１００との間に複数の照明ファイバー１０８が配置される。使捨てシースの末端部に、接着によるなどで窓が固定され、画像化ユニット２２のロッドチップ２９を受け入れる空間又は内側通路１０２に対する境界を作る。画像化ユニット２２は、図９に示されるように、末端１２６からハンドル３２内に伸びる延長又は外側のチューブ２８を持つ。ロッドチップ２９の末端１２６に、２個の追加のチューブ又はスリーブが置かれ、小チューブ１４０と呼ばれる短い方の内側スリーブが、末端のレンズ系１４２のレンズ素子を確保し保持する。長チューブ１３８と呼ばれる大きくて長い方のスリーブは、チューブ１４０、及び画像ファイバー２６のファイバー１６４の始点を囲む。
【００４１】
図１２に示された末端のレンズ系１４２は、１対のレンズ１５０と１５２及び開口絞り１５４を有するアクロマチックレンズ系である。レンズ１５０及び１５２の各は、互いに向かい合った凸面１５６を持つ。末端部１２６に近い方の第２のレンズ１５２は、光学的開口絞り１５４に当たる平面１５８を持つ。開口絞り１５４及びレンズ１５０と１５２は、最大光線角度のサインが、Ｎ．Ａ．（開口数）においてファイバーに近いように設計される。
【００４２】
図１２の光線のトレース１６０は適正焦点長における右に紙面から離れる方向の画像の投影及びこの画像が開口絞り１５４を通り更にレンズ１５２と１５０とを通って画像ファイバー２６の複数のファイバー１４６に如何に伝達されるかを示す。このレンズ系は非テレセントリックである。
【００４３】
図１３を参照すれば、従来技術のレンズ系を含んだ３種の異なるレンズ系についての最大光線角度のサイン対正規化された画像高さのグラフが示される。以下説明されるように、視野はレンズ構成に依存する。図１３のグラフは、５０゜レンズ系についての光線角度の最大サインについての線、及び７０゜レンズ系についての光線角度の最大サインについての第２の線を示す。７０゜系においては、最大サインは約０．３２である。従って、ファイバーのＮ．Ａ．（開口数）は、これに近い。対照的に、５０゜視野のシステムは、ほぼ０．２５の最大光線角度のサインを持つ。このため、ファイバーはこの開口数を持つ。システムは、例えば３０゜−８０゜から選定された適宜のレベルの視野を提供するころができる。
【００４４】
一実施例においては、内視鏡２０は１万本のファイバー素子を持つ。この実施例においては、各ファイバー素子１６４は１．４μｍの直径を持つ。ファイバー２６の全直径は０．４６取付け機構である。画像化ユニットの延長又は外側のチューブ２８は、ステンレス鋼で作られる。内視鏡は種々の寸法で形成できることが認められる。次の表は種々の中間寸法の内視鏡の単なる説明に過ぎない。
【００４５】
【表１】

【００４６】
上の表から分かるように図１２及び１３に関して上に説明されたアクロマチックレンズに代わるものとして、セルフォックグリンレンズがある。図１４は、グリンレンズ１６８を有する内視鏡２０の画像化ユニット２２のロッドチップ２９の別の実施例を示す。図１４に示されるグリンレンズ１６８は、単一素子の勾配屈折率レンズである。図１４に示された画像化ユニット２２のロッドチップ２９は、末端部１２６から図１４においては図示されていないハンドル３２に伸びる延長又は外側のチューブ２８を持つ。加えて、図１０Ａと同様に、チューブ１３８が末端部１２６から僅かに伸びる。このチューブ１３８は、普通、長チューブと呼ばれ、これは、光画像ファイバー２６の端部を僅かに越えて伸びる。図１０Ａに示された実施例と比較して、レンズ１７０が単一のレンズであるこの例では、レンズ系の素子を保持するための小チューブ１４０は不要である。
【００４７】
グリンレンズ１６８は、一般に、上述されたアクロマチックレンズ系１４２のような良好な画質は提供しない。これは、この画像においては、画像の縁に向かって明確でなくなる（即ちボケ又は歪む）ためである。更に、波長の関数としての色補正、強度の変化がアクロマチックレンズ系におけるように良好ではない。しかし、グリンレンズ系１６８は、総合画質よりも費用がより重要な要因である状況において望ましいことがある。更に、グリンレンズ１７０は単一素子のレンズであるため、被写界深度が限定される。僅か２種の自由度しか示されないが、別の視野を有するレンズ系を作り得ることが認められる。
【００４８】
図１５は、別の内視鏡１７０の断面図である。内視鏡１７０のこの実施例においては、照明用ピグテール１７２は画像化ユニット１７６のハンドル１７４の部品であり、従って、使捨てのシース／照明ユニット１７８の部品ではない。ピグテール１７２からハンドル１８４のハンドルインターフェース１８２に照明光を伝達するために光ファイバーのバンドル１８０が使用され、光はここでシース／照明ユニット１７８の光インターフェース１８４に移され、ハンドル１８４から使捨てシース１８６に伝えられる。
【００４９】
図１６Ａは、インターフェースを示している断面図である。図１６Ａは、使捨てのシース／照明ユニット１７８のベース１８８の断面図である。図１６Ａの上方部分は、ベース１８８から間隔を空けられた滅菌布５２を示す。ベース１８８は、ハンドル１７４に支持されたハンドルインターフェース１８２から光を受け取る光インターフェース１８４を持つ。
【００５０】
図１６Ａ−１６Ｃに示された内視鏡１７０の実施例に加えて、シース／照明ユニット１７８の照明用ファイバー１９０の１個が、チューブ又は通路１９２により置き換えられる。図１５及び１６Ａ−１６Ｃに見られるチューブ１９２は、レーザーファイバーを受け入れることができる。使用者が画像化ファイバー及びＣＣＤを通して画像を観察しながら、レーザーファイバーを使用して処置を完了することができるように、使用者は、図１５に見られるベース１８８内の照明ユニット１７８の末端部から照明ユニットの末端部にチューブ１９０を通してレーザーファイバーを通過させる。
【００５１】
図１６Ａの下半分はシース／照明ユニット１７８のベース１８８を通る断面図を示し、この図は、チューブ１９２が、ベースを通って照明用ファイバー１９０を収容している環状リング内に伸びていることを示す。図７Ａに示されると同様に、図１６Ａは、周りに照明用ファイバー１９０が置かれた内側チューブ１９４を示す。内側チューブ１９４は、内視鏡１７０の画像化ユニット１７６のプローブ２９が通過する空間を定める。
【００５２】
図１６Ｂは、使捨てシース１８６の外側チューブ１９６及び照明用ファイバー１９０と信号ハイポチューブ（ｈｙｐｏｔｕｂｅ）１９２との循環を示している使捨てシース１８６の断面図である。内側チューブ１９４が、画像化ユニット１７６のプローブ２９を受け入れる空間１０２を取り囲む。図１６Ｃは、内側チューブ１９４と外側チューブ１９６との間に照明用ファイバー１９０を収容している環状光線内のレーザーファイバー受入れ用の開口を有するハイパーチューブ（ｈｙｐｅｒｔｕｂｅ）１９２を示している拡大図である。
【００５３】
図１５−１６Ｃは、カニューレ６０を示さないが、内視鏡２０又は１７０の大多数の用途において内視鏡２０又は１７０の特別な保護のために使用し得ることが認められる。
【００５４】
図１７Ａを参照すれば、別の内視鏡２００の断面図が示される。内視鏡２００は、画像化ユニット２０２とシースユニット２０４とを持つ。先行実施例と対照的に、使捨てでないシース２０４は、照明ユニットのいかなる部品も含む。図１７Ａを参照すれば、光源４０は、図１５Ｃに示されたものと同様な照明用ピグテール２０８により、画像化ユニット２０２のハンドル２０６に接続される。然し、逆に、光を使捨てシース２０４に伝達するような結合はない。図１７Ａに示されるように、照明用ピグテール２０８は画像化ユニット２０２のハンドル２０６の部分である。ピグテール２０８からハンドル２０６のインターフェース２１２に照明光を伝えるために光ファイバー２１０が使用される。インターフェース２１２はハンドル２０６内に置かれ、そして複数の照明用ファイバー２１６の環状リング２１４に光を伝送する。
【００５５】
図１７Ｂを参照すれば、プローブ２１８は、外側チューブ２２０と内側チューブ２２２とを持つ。チューブ２２０と２２２との間に、複数の照明用ファイバー２１６を受け入れるための環状の空間が置かれる。第１の実施例の延長チューブ２８と同様な内側チューブ２２２内に画像ファイバーのバンドル２６が置かれる。ファイバーバンドル２６は内側チューブ２２２から間隔を空けられる。画像ファイバーのバンドル２６の端部を僅か越えるように末端部１２６から僅かな距離を伸びる長チューブ２２４が、ファイバー２６と内側チューブ２２２との間に置かれる。
【００５６】
図１７Ｂに示された実施例におけるロッドチップ２１８の末端部に照明光を送るためのシースが不要な例においては、シース２０４は１個の外側層２２６を持つ。再起反射を避けるために湾曲にされた窓が、１個の外側層２２６の末端部に固定される。
【００５７】
図１８を参照すれば、２部品式の使捨てシース／照明ユニット２３０が示される。内視鏡は、２部品式の使捨てシース／照明ユニット２３０の第１のユニット２３２、即ち、取付け及びカバーユニット２３２が、画像化ユニット２２のハンドル３２に取り付けられる。取付け及びカバーユニット２３２は、使用時に、画像化ユニット２２のハンドル３２と照明用ピグテール８８の上に広がる滅菌布５２を持つ。滅菌布５２は、ハンドル３２の上に置かれるまで滅菌布５２を保持するために、使捨てスリーブ２３４上に確保される。使捨てシース／照明ユニット２３０の第２のユニット２３６、即ち、使捨てシース２３６は、プローブ２９を覆う延長チューブを収容する。この第２のユニット２３６は、第１のユニット２３２に固定するための取付け機構２３８を持つ。従って、取付け及びカバーユニット２３２に取り付けられた滅菌布５２をハンドル上に保った状態で、使捨てシース、即ち第２のユニット２３６を外して新しいものと置換することができる。
【００５８】
図１９は、内視鏡用の制御ユニット２５０の略図である。制御ユニット２５０は、電源出力２５２、ＣＣＤからの画像の入力２５４、及び光源２５６を持つ。制御ユニットは、画像データの処理用の処理ユニット２６０に加えて、患者に対する基線量にようなデータを保持するために記憶可能な媒体を作るために、ＣＤ書込み装置のような記録装置２５８を持つ。
【００５９】
内視鏡は、図２０の処理シーケンス２７０において一般に示されるように使用される。患者が、使用者／医師の診療室に行く。医師又は技術者は、その手の各に２個の滅菌済み手袋を装着する二重手袋法を使用する。医師は一方の手で滅菌されないハンドル／照明ユニットを取り、他方の手で滅菌済みのシース／照明ユニットを確保する。次いで、医師は、照明用コードを取って、これを使捨てのシース／照明ユニットのピグテールに確保する。電源及び画像出力が、同様に制御ユニットに接続される。内視鏡が制御ユニットに接続された状態で、シース組立体の滅菌布をハンドル上に広げ２７２、そして滅菌域を提供するような長さにコードを下げる。これが完了すると、医師は手袋の第１の対を外し、そして処置を開始するための待機状態となる。
【００６０】
当該部位の薬剤処理の後、医師の手による標準的なプローブ技術により、トロカロール付きのカニューレを身体の中に挿入する。カニューレが定位置に来ると、トロカールを除去し２７４、そして内視鏡の先端部をカニューレ内に置く。内視鏡は、ネジその他の取付け機構を使用してカニューレに確保される。システムが作動され２７６、そして、医師が、希望の部位又はモニターを観察するためにプローブを位置決めするようにカニューレを出入させたりあちこち動かすことができるようにビデオ記録が開始される。医師は、レーザー刀又はレーザー焼灼器、又は電気外科器具及び／又はプローブ又はシース組立体内の手術用通路のようなその他の器具を使用して当該部位において手順を実行することができる２７８。検査又は手術の全手順を、ビデオディスク又はその他の記憶装置に記録することができる２８０。この手順が終了し、シース組立体は、廃棄することができ２８２、別の手順のために別の滅菌されたシース組立体をプローブに取り付けることができる２８４。
【００６１】
特許請求の範囲は、その効果を説明しない限り、説明された順序又は要素を限定すると読み取るべきではない。従って、特許請求の範囲内にくるすべての実施例及びこれに相当するものは本発明として請求される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による小型内視鏡システムの略図を示す。
【図２】カニューレの断面図である。
【図３】カニューレ内のトロカールの断面図である。
【図４】小型内視鏡の斜視図である。
【図５】使捨てシーズを重ねられたカニューレを有する小型内視鏡の断面図である。
【図６Ａ】使捨てシーズ／照明ユニットの断面図である。
【図６Ｂ】使捨てシーズの末端の拡大断面図である。
【図７Ａ】図６の線７Ａ−７Ａに沿って得られた使捨てシーズ／照明ユニットの手元側端部の断面図である。
【図７Ｂ】図６Ａ及び図６Ｂの図７Ａ−７Ｂに沿って得られた使捨てシーズの末端の正面図である。
【図８】照明用ピグテールを示す使捨てシーズ／照明ユニットの側面図である。
【図９】小型内視鏡の画像化ユニットの断面図である。
【図１０Ａ】図９の定められた部分１０Ａにより示される画像化ユニットの末端の拡大図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの線１０Ｂ−１０Ｂに沿って得られる画像化ユニットの末端の正面図である。
【図１１】図１０Ａの線１１−１１に沿って得られる画像化ユニットの拡大された部分断面図である。
【図１２】末端レンズ系の拡大図である。
【図１３】内視鏡末端の種々のレンズ系についての最大光線角度のサイン対正規化された画像高さのグラフである。
【図１４】末端レンズ系の別の実施例の拡大図である。
【図１５】内視鏡の別の実施例の断面図である。
【図１６Ａ】図１５の線１６Ａ−１６Ａに沿って得られた内視鏡の断面図である。
【図１６Ｂ】図１５の線１６Ｂ−１６Ｂに沿って得られた内視鏡の断面図である。
【図１６Ｃ】図１６の１０Ｃで定められた部分により示された画像化ユニットの拡大断面図である。
【図１７Ａ】内視鏡の別の実施例の断面図である。
【図１７Ｂ】図１７の線１７Ｂ−１７Ｂに沿って得られる内視鏡の断面図である。
【図１８】２部品式の使捨てシーズ／照明ユニットの側面図である。
【図１９】本発明の好ましい実施例のための制御ユニットの略図である。
【図２０】本発明を使用する好ましい方法を示す。

Claims (40)

1. 末端から手元側端部に画像を伝達す光ファイバー導波路であって３ｍｍ未満の外径を有する前記光ファイバー導波路、
   光ファイバー導波路の末端に位置決めされたレンズ、
   光ファイバー導波路の手元側端部に光学的に結合された画像化装置、及び
   光ファイバー導波路の周りを伸びているシースであって、照明用チャンネルを含んでいる前記シース
   を備える内視鏡。
2. レンズが、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを備えた請求項１の内視鏡。
3. ある位置から各ファイバーに入る光の開口数が角度の関数として変化するように、レンズがレンズの末端側の面上の任意の位置における光を導波路内の複数の光ファイバーに結合する請求項１の内視鏡。
4. 光ファイバー導波路が、異なった開口数を有する複数のグレーデッド型屈折率分布の光ファイバーを備える請求項１の内視鏡。
5. 照明用チャンネルが、導波路を囲んでいる環状チャンネルよりなる請求項１の内視鏡。
6. 画像化装置からの電気ケーブルに接続する入力部を有する制御ユニット、光源、画像プロセッサー、及びメモリを更に備える請求項１の内視鏡。
7. 制御ユニットが、記録装置、及び光源と内視鏡内の照明用チャンネルとの間の光ファイバー接続を有する請求項６の内視鏡。
8. 環状のチャンネルが複数の光ファイバーを備える請求項５の内視鏡。
9. ハンドル、ハンドルの周りを伸びかつハンドルの末端に連結されたシースを更に備える請求項１の内視鏡。
10. 画像を伝達す光ファイバー導波路であって２ｍｍ未満の直径を有する前記光ファイバー導波路、
    導波路の末端に結合された光学系、
    導波路の手元側端部に光学的に結合されたレンズ系、
    光ファイバー導波路から画像を受ける画像化装置、及び
    光導波路上で伸びている使捨てシース
    を備えた内視鏡。
11. 光ファイバー導波路が複数の光ファイバーである請求項１０の内視鏡。
12. 導波路が少なくも３０００本の画像化用ファイバーを有する請求項１０の内視鏡。
13. 導波路の末端の光学系が、開口絞りを有するアクロマティックレンズ系である請求項１０の内視鏡、
14. レンズ系の開口数が導波路と相関関係にある請求項１３の内視鏡。
15. 使捨てシースが末端上の窓を有する請求項１０の内視鏡。
16. 使捨てシースが末端にレンズを有する請求項１０の内視鏡。
17. 光学系が非テレセントリックであり、かつ第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを有する請求項１０の内視鏡。
18. 使捨てシースが、内視鏡の末端に光を伝達する請求項１０の内視鏡。
19. 光を伝達するために光ファイバー導波路を囲んでいる環状の照明用チャンネル、及び１個の密閉された外側チューブを有するシースを更に備える請求項１０の内視鏡。
20. 使捨てシースが、器具を内視鏡の末端に通過させるためのチューブを有する請求項１０の内視鏡。
21. 作業用チャンネルを更に備える請求項１０の内視鏡。
22. シースが、ハンドルを経て光源に結合された照明用光ファイバーシステムを備える請求項１０の内視鏡。
23. シースを通って伸びている照明用ファイバーが、コネクターにより光源に結合される請求項１０の内視鏡。
24. 画像化装置が画像プロセッサーに接続される請求項１０の内視鏡。
25. 末端から手元側端部に画像を伝達す光ファイバー導波路であって３ｍｍ未満の外径を有する前記光ファイバー導波路に連結されたハンドル、光ファイバー導波路の周りを伸びているシースを提供し、
    光ファイバー導波路の末端に位置決めされたレンズを提供し、
    光ファイバー導波路の手元側端部に光学的に結合された画像化装置を提供し、更に
    画像化装置をケーブルで制御ユニットに接続する
    ことを含んだ内視鏡の組立て方法。
26. レンズを提供する段階が、第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを提供することよりなる請求項２５の方法。
27. ある位置から各ファイバーに入る光の開口数が角度の関数として変化するように、レンズの末端側の面上のいかなる位置の光も導波路内の複数の光ファイバーに結合することを更に含んだ請求項２５の方法。
28. 光ファイバー導波路が複数の光ファイバーである請求項２５の方法。
29. 光ファイバー導波路が少なくも３０００本の画像化ファイバーを有する請求項２５の方法。
30. 導波路の末端の光学レンズが、開口絞りを有するアクロマティックレンズ系である請求項２５の方法。
31. 末端に窓を有する使捨てシースをハンドルの末端に連結することを更に含む請求項２５の方法。
32. 使捨てシースが、末端にレンズを有する請求項３１の方法。
33. 導波路の末端にレンズを有する光学系であって、非テレセントリックでありかつ第１のレンズ素子、第２のレンズ素子、及び開口絞りを有する前記光学系を更に備える請求項２７の方法。
34. 光を伝達するために光ファイバー導波路を囲んでいる環状の照明用チャンネル、及び１個の密閉された外側チューブを有するシースを更に備える請求項２５の方法。
35. 使捨てシースが、器具を内視鏡の末端に通過させるためのチューブを有する請求項３１の方法。
36. 作業用チャンネルを更に備える請求項２５の方法。
37. シースが、ハンドルを経て光源に結合される照明用光ファイバーシステムを備え、ハンドルが電荷結合素子と複数のレンズとを有する請求項２５の方法。
38. シースを通って伸びている照明用ファイバーが、コネクターにより制御ユニット内の光源に結合される請求項２５の方法。
39. 画像化装置が、制御ユニット内の画像プロセッサーに接続される請求項２５の方法。
40. ハンドルが、シース上の取付け装置に連結する連結用ハブを備え、この装置はハンドルの周りを伸びる滅菌バリヤを提供しているスリーブを有し、装置はルエルと取外し可能なトロカールとを有するカニューレに連結可能である請求項２５の方法。

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