JP2007229155A - 内視鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の内視鏡2は、挿入部9の先端部12内に設けられ、レンズ29を移動レンズ枠22移動可能に収容するとともに、接地可能に構成された導電性を有する収容部材である第3レンズ枠23、円柱部材14、及び外装部材16と、一端部が前記収容部材に電気的に接続され、他端部が通電するための信号ケーブル53に接続されたものであって、信号ケーブル53を介する通電によって収縮する特性を有し、前記収容部材を接地電位にして、信号ケーブル53を介して通電することによって収縮して前記移動レンズ枠22を移動させるための形状記憶合金ワイヤ(SMAワイヤ)42と、を有している。
【選択図】 図2
Description
この特許文献1では、レンズが取り付けられたレンズ枠に一体成形された突起部に、形状記憶合金 ( Shape Memory Alloys で、以下、SMAと称す)材料によって形成されたコイルばねの一端を固定し、このコイルばねの他端をアクチュエータユニットの移動体に固定し、このコイルばねに接続された2本のリード線を介して通電又は非通電することにより、レンズ枠を移動させることができる技術が開示されている。
図1から図5は本発明の内視鏡の実施例1を示し、図1は内視鏡を有する内視鏡システムの全体構成を示す構成図、図2は図1の内視鏡の先端部の断面図、図3は図2のC矢印方向からみた場合の先端部の平面図、図4、及び図5は内視鏡のアクチュエータの作用を説明するための撮像ユニットの断面図であり、図4はSMAワイヤの非通電時にばねの付勢力により移動レンズ枠が先端部方向に移動した状態を示し、図5はSMAワイヤの通電時にSMAワイヤが縮んで移動レンズ枠が基端側方向に移動した状態をそれぞれ示している。
また、このライトガイドファイバの先端部分は、先端部12内において固定されている。尚。先端部12の先端部分には、照明光学系である照明ユニットの照明窓61、62(図3参照)が配設され、ライトガイドファイバから照明窓61、62を介して照明光が出射される。また、先端部12の先端面には先端カバー13が設けてある。
この処置具チャンネル18は、挿入部9の基端側において分岐し、一方は操作部10に配設される処置具挿入口10Bまで挿通している。また他方は、挿入部9及びユニバーサルコード11内を通って吸引チャンネルに連通し、その基端がコネクタ部11aを介して、図示しない吸引手段に接続される。このことにより、処置具チャンネル18は、処置具を挿通したり、又は、先端面12aの開口を介して体腔内の液体を吸引したりすることができるようになっている。
モニタ5は、前記ビデオプロセッサ4にて処理された映像信号が出力されて内視鏡画像を表示する。
図2に示すように、内視鏡2の先端部12内部には、撮像ユニット20が配設されている。この撮像ユニット20は、撮像素子32の撮像面に光学像を結像させる複数の光学レンズ群28〜31を配置して対物光学系を構成する対物光学系ユニット12Aと、前記撮像素子32等を有して撮像光学系を構成する撮像光学系ユニット12Bと、アクチュエータであるアクチュエータユニット12Cとを有して構成されている。
本実施例においては、先端レンズ(観察窓に相当)27を含む4つの対物レンズからなる第1レンズ群28が第1レンズ枠21に保持されており、1つの対物レンズからなる第2レンズ29が第2レンズ枠22に保持されている。また、2つの対物レンズからなる第3レンズ群30が第3レンズ枠23に保持され、3つの対物レンズからなる第4レンズ群31が第4レンズ枠24に保持されている。
いま、撮像ユニット20を先端部12に設けられた内視鏡2を用いて、体腔内の被検体を観察を行うものとする。
そして、術者は、内視鏡2の挿入部9を体腔内に挿入後、湾曲操作ノブ10Fを操作することにより、湾曲部9Aを湾曲させて先端部12が被検体に対して所望の方向となるように移動させる。
このとき、図4に示すように、内視鏡2の撮像ユニット20において、移動レンズ枠22が第3レンズ枠23の第3レンズ群30よりも最も離れる位置にある状態を初期状態(TeLe端位置ともいう)とすると、撮像ユニット20が初期状態、又は術者が操作部10のアクチュエータ駆動用のスイッチであるリモートスイッチ10bを操作した場合には、撮像ユニット20内のSMAワイヤ42には通電がなされてない状態である。
このとき、SMAワイヤ42の先端側は、リング44、第3レンズ枠23、及び円柱部材14を介して、基準電位となるように接地された外装部材16と電気的に接続しているので、その結果、SMAワイヤ42には駆動信号が流れて通電状態となる。
次に、本発明に係る内視鏡の実施例2について、図6から図8を参照しながら説明する。
そこで、実施例2の内視鏡2では、簡単な構成にて移動レンズ枠22を、TeLe端とWide端との位置以外の任意の中間位置に保持させるようにしてより細かなズーミング操作を行えるように構成している。このような実施例2について図6から図8に示す。
その他の構成は、実施例1と同様である。
この場合、術者は、実施例1と同様に操作部10のアクチュエータ駆動用のスイッチであるリモートスイッチ10bを操作する。このことにより、ビデオプロセッサ4の制御によってSMAワイヤ42には駆動信号が供給され、その結果、SMAワイヤ42の通電による収縮により、移動レンズ枠22がTeLe端位置(図4参照)からWiDE端位置(図5、又は図6参照)へと移動される。
尚、移動レンズ枠22を任意の位置で停止させたい場合には、リモートスイッチ10cを用いてSMAリング44Aの通電タイミングを指示することにより可能である。
尚、実施例2においては、前記保持手段を、後述する変形例1、2に示すように構成しても良い。このような変形例1、2を下記に示す。
次に、実施例2の保持手段の変形例1について、図9から図11を参照しながら説明する。図9から図11は実施例2の保持手段の変形例1を説明するもので、図9は内視鏡の先端部内の撮像ユニットの断面図、図10、及び図11は図9の撮像ユニット内に設けられた保持手段の構成、及び作用を説明するための側面図を示し、図10は保持手段がオフ状態のときの状態を示し、図11は保持手段がオン状態のときの状態を示している。尚、図9から図11は実施例2の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
その他の構成は、実施例2と同様である。
この場合、術者は、実施例1と同様に操作部10のアクチュエータ駆動用のスイッチであるリモートスイッチ10bを操作する。このことにより、ビデオプロセッサ4の制御によってSMAワイヤ42には駆動信号が供給され、その結果、SMAワイヤ42の通電による収縮により、ガイドバー69を介して移動レンズ枠22がTeLe端位置(図4参照)からWiDE端位置(図5、又は図6参照)へと移動される。
次に、実施例2の保持手段の変形例2について、図12から図15を参照しながら説明する。図12から図15は実施例2の保持手段の変形例2を説明するもので、図12は内視鏡の先端部内の撮像ユニットの断面図、図13は図1の撮像ユニットに設けられたイオン伝導アクチュエータの動作原理を説明する図、図14、及び図15は図12の撮像ユニット内に設けられた保持手段の構成、及び作用を説明するための拡大断面図を示し、図14は保持手段がオフ状態のときの状態を示し、図15は保持手段がオン状態のときの状態を示している。尚、図12から図15は変形例1の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
また、このコイルバネ47内、及びコイルバネ47の基端側の構成は、変形例1と同様である。
その他の構成は、変形例1と同様である。
この場合、術者は、実施例1と同様に操作部10のアクチュエータ駆動用のスイッチであるリモートスイッチ10bを操作する。このことにより、ビデオプロセッサ4の制御によってSMAワイヤ42には駆動信号が供給され、その結果、SMAワイヤ42の通電による収縮により、SMAバネ42Bを介して移動レンズ枠22がTeLe端位置(図4参照)からWiDE端位置(図5、又は図6参照)へと移動される。
したがって、変形例2によれば、変形例1と同様の効果が得られる。
また、変形例2においても、変形例1と同様に、SMAワイヤ42、及びSMAバネ42Bの収縮を開始する温度(例えば45℃)をSMAパイプ83の収縮を開始する温度(例えば100℃)以下となるようにSMAワイヤ42、SMAバネ42B、及びSMAパイプ83を構成した場合には、内視鏡2をオートクレーブなどの滅菌処理を行うとすると、SMAワイヤ42、及びSMAバネ42Bは、過熱によって例えば45℃くらいから収縮を開始することになるが、SMAパイプ83は、例えば100℃から収縮することなる。このことにより、SMAワイヤ42、及びSMAバネ42Bの張力を緩和することができるので、オートクレーブ等の滅菌処理時におけるSMAワイヤ42、及びSMAバネ42Bの断線を防止することができるといった効果も得る。
次に、本発明に係る内視鏡の実施例3について、図16から図18を参照しながら説明する。
図16から図18は本発明の内視鏡の実施例3を示し、図16は内視鏡の先端部内の撮像ユニットの構成図、図17、及び図18は実施例3の内視鏡のアクチュエータの作用を説明するための一部破断した撮像ユニット主要部の断面図であり、図17はSMAバネの通電時にこのSMAバネが縮んで移動レンズ枠が基端側方向に移動した状態を示し、図18はSMAバネの非通電時にその付勢力により移動レンズ枠が先端部方向に移動した状態をそれぞれ示している。尚、図16から図18は実施例1の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
具体的には、図16〜図18に示すように、第3レンズ枠23の連通孔23bには、この連通孔23bの後方側に突出するようにパイプ86が挿通されて固定されている。このパイプ86の基端部には、実施例1の駆動信号ケーブル53が接着部50によって固定されている。そして、パイプ86の基端側内部において、駆動信号ケーブル53の信号線52がSMAバネ42Cに、例えばかしめて半田等で電気的に接続し固定されている。
いま、術者は、モニタ5に表示された内視鏡画像を見ながら内視鏡2の撮像ユニット20の例えばズーミング操作を行うものとする。
このとき、図18に示すように、撮像ユニット20Dの移動レンズ枠22がTeLe端位置にある状態、又は術者が操作部10のアクチュエータ駆動用のスイッチであるリモートスイッチ10bを操作した場合には、撮像ユニット20内のSMAバネ42Cには通電がなされてない状態である。
すると、ビデオプロセッサ4は、リモートスイッチ10aの操作信号に基づき、駆動信号ケーブル53を介してSMAバネ42Cに駆動信号を供給する。
図19から図21は本発明の内視鏡の実施例4を示し、図19は内視鏡の先端部内の撮像ユニットの構成図、図20、及び図21は実施例4の内視鏡のアクチュエータの作用を説明するための一部破断した撮像ユニット主要部の断面図であり、図20はオートクレーブ等の滅菌処理を行ってない通常時の状態を示し、図21はオートクレーブ等の滅菌処理を行った場合の過熱によりSMAパイプが縮んだ状態をそれぞれ示している。尚、図19から図21は実施例1の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
具体的には、図19〜図21に示すように、アクチュエータユニット12Cを構成する第3レンズ枠23の連通孔23bには、実施例3と同様にこの連通孔23bの後方側に突出するようにSMAパイプ86Aが挿通されて固定されている。このSMAパイプ86Aの基端側の構成は、実施例3と略同様であるが、SMAパイプ86Aの基端側内部において、駆動信号ケーブル53の信号線52がSMAワイヤ42の基端部に、例えばかしめて半田等で電気的に接続され接着部50によって固定されている。
その他の構成は、実施例1と同様である。
アクチュエータユニット12Cを構成するSMAパイプ86Aは、熱により収縮するが、収縮を開始する温度が例えば100℃と高いので、前記したような通常の使用状態では変形することはない。
2…内視鏡、
9…挿入部、
10…操作部、
10C…把持部、
10D…送気送水操作ボタン、
10E…吸引操作ボタン、
10F…湾曲操作ノブ、
10a〜10c…リモートスイッチ、
11a…コネクタ部、
11…ユニバーサルコード、
12C…アクチュエータユニット、
12B…撮像光学系ユニット、
12…先端部、
12a…先端面、
12A…対物光学系ユニット、
13…先端カバー、
14…円柱部材、
16…外装部材、
17…補強環、
20、20A〜E…撮像ユニット、
22…第2レンズ枠(移動レンズ枠)、
22a…連通孔、
23…第3レンズ枠、
23b…連通孔、
27…観察窓(先端レンズ)、
29…第2レンズ、
32a…カバーレンズ、
32…撮像素子、
36…信号ケーブル、
40…ボール係止部、
41…外装部材、
42…SMAワイヤ、
43…バネ、
44…ガイドリング、
46…絶縁パイプ、
47…コイルバネ、
52…信号線、
53…駆動信号ケーブル。
Claims (11)
- 内視鏡挿入部の先端部内に設けられ、レンズを移動可能に収容するとともに、接地可能に構成された導電性を有する収容部材と、
一端部が前記収容部材に電気的に接続され、他端部が通電するための信号ケーブルに接続されたものであって、前記信号ケーブルを介する通電によって収縮する特性を有し、前記収容部材を接地電位にして、前記信号ケーブルを介して通電することによって収縮して前記レンズを移動させるための形状記憶合金部材と、
を具備したことを特徴とする内視鏡。 - 前記収容部材は、
前記レンズを保持して前記収容部材に対して移動可能に設けられ、前記収容部材に電気的に接続された導電性を有する移動部材を有し、
前記形状記憶合金部材の前記一端部は、前記移動部材に固定されることにより前記移動部材を介して前記収容部材に電気的に接続したことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 - 前記移動部材を前記固定部材に対して前記先端部の前方に付勢する付勢部材を有していることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡。
- 前記形状記憶合金部材は、形状記憶合金ワイヤであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の内視鏡。
- 前記形状記憶合金ワイヤの先端部は、前記移動部材を前記収容部材に対して前記先端部の前方に付勢するバネ部を有していることを特徴とする請求項4に記載の内視鏡。
- 導電性を有し、一端部が前記移動部材に固定され、他端部が通電するための信号ケーブルに接続されたものであって、前記信号ケーブルを介する通電によって変形する特性を有し、この通電による変形によって、前記移動部材が移動する場合に、前記移動部材を前記収容部材に対して任意の位置に保持するための保持手段を設けたことを特徴とする請求項5に記載の内視鏡。
- 前記保持手段は、イオン伝導アクチュエータであることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡。
- 前記形状記憶合金部材は、前記移動部材を移動させるための第1の形状記憶合金部と、前記第1の形状記憶合金部のひずみ量を制御する第2の形状記憶合金部とを有していることを特徴とする請求項2、又は請求項3に記載の内視鏡。
- 前記第1の形状記憶合金部は、形状記憶合金ワイヤであり、
前記第2の形状記憶合金部は、前記形状記憶合金ワイヤを移動自在に挿通可能な孔を有し、通電により前記孔を収縮させることによって前記形状記憶合金ワイヤを保持する形状記憶合金リングであることを特徴とする請求項8に記載の内視鏡。 - 前記第1の形状記憶合金部は、形状記憶合金ワイヤであり、この形状記憶合金ワイヤの先端部に導電性を有するパイプが接続されたものであって、
前記第2形状記憶合金部材は、前記パイプを移動自在に挿通可能なコイル状のコイル部を有し、通電により前記コイル部を収縮させることによって前記パイプを固定して前記形状記憶合金ワイヤを保持する形状記憶合金コイルであることを特徴とする請求項8に記載の内視鏡。 - 前記1の形状記憶合金部の通電により収縮を開始する温度が、前記第2の形状記憶合金部の通電により収縮を開始する温度以下の温度となるように、前記第1、及び第2の形状記憶合金部を構成したことを特徴とする請求項8に記載の内視鏡。
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