JP2013034720A - Endoscope and method for controlling temperature of endoscope distal end member - Google Patents

Endoscope and method for controlling temperature of endoscope distal end member Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope achieving both a function of cooling a distal end part and an anti-fog function of a lens of the distal end part.SOLUTION: This endoscope includes: an endoscope distal end member; a heat exchanger thermally connected to the endoscope distal end member; an imaging element lens disposed inside the endoscope distal end member; a going path tube having one end connected to the heat exchanger and the inside through which a fluid passes; a heating mechanism thermally connected to the going path tube; and a liquid feed mechanism connected with the other end of the going path tube, and feeding out the fluid. At least before introduction of the endoscope into an object and during the introduction, the imaging element lens can be heated by the fluid heated by the heating mechanism. At least when the endoscope is present inside the object, the liquid feed mechanism circulates the fluid inside the going path tube to cool the endoscope distal end member.

Description

本発明は、内視鏡及び内視鏡先端部材の温度制御方法に関するものである。   The present invention relates to an endoscope and a temperature control method for an endoscope tip member.

熱源を効果的に冷却できる内視鏡装置として、特許文献1記載の内視鏡装置は、複数の熱源と、これらの熱源のそれぞれに対して設けられた熱交換器と、熱量が低い順に熱交換器を連通して流体が内部を流れるチューブと、を備える。   As an endoscope apparatus capable of effectively cooling a heat source, an endoscope apparatus described in Patent Document 1 includes a plurality of heat sources, a heat exchanger provided for each of these heat sources, and heat in the order of decreasing heat quantity. A tube in fluid communication with the exchanger.

また、特許文献2は、体腔内の多湿環境下で生体から発生する水蒸気に対し、防曇効果を有する曇り防止装置として、内視鏡の挿入部の先端部に配置される観察光学系の先端位置の光学部材の表面に親水性処理を施した表面処理部と、光学部材を加熱して曇り止め処理を行う加熱手段と、を具備する。   Patent Document 2 discloses a distal end of an observation optical system arranged at the distal end portion of an insertion portion of an endoscope as an antifogging device having an antifogging effect against water vapor generated from a living body in a humid environment in a body cavity. A surface treatment unit in which the surface of the optical member at the position is subjected to a hydrophilic treatment, and a heating unit that heats the optical member to perform the anti-fogging treatment.

特開2010−253090号公報JP 2010-253090 A 特開2006−282号公報JP 2006-282 A

しかしながら、特許文献1の内視鏡装置では、先端部を冷却することが可能だが、先端部のレンズの曇り止めも行えることが望ましい。一方、特許文献2では、先端部の冷却と同時にレンズの曇り止めを行う機構を導入できるほど内視鏡の先端部にはスペースがない。   However, in the endoscope apparatus of Patent Document 1, it is possible to cool the distal end portion, but it is desirable that the lens at the distal end portion can be fogged. On the other hand, in Patent Document 2, there is not enough space at the distal end portion of the endoscope to introduce a mechanism for preventing the lens from fogging at the same time as cooling the distal end portion.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡の先端部の冷却と先端部のレンズの曇り止めの両機能を備えた内視鏡を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an endoscope having both functions of cooling the distal end portion of the endoscope and preventing fogging of the lens at the distal end portion.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡は、内視鏡先端部材と、内視鏡先端部材に熱的に結合される熱交換器と、内視鏡先端部材内に配置された撮像素子レンズと、熱交換器に一端が結合され内部を流体が通る往路チューブと、往路チューブに熱的に結合された加熱機構と、往路チューブの他端が結合され流体を送り出す送液機構と、を備えた内視鏡であって、少なくとも内視鏡の対象物内への導入前及び導入中において、加熱機構により加熱された流体で撮像素子レンズを加熱可能であり、かつ、少なくとも内視鏡が対象物内にあるときに、送液機構が往路チューブ中の流体を循環させることにより内視鏡先端部材を冷却可能であることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an endoscope according to the present invention includes an endoscope tip member, a heat exchanger thermally coupled to the endoscope tip member, and an endoscope. The imaging element lens arranged in the tip member, the forward tube that is coupled to one end of the heat exchanger and through which the fluid passes, the heating mechanism that is thermally coupled to the forward tube, and the other end of the forward tube are coupled. An endoscope provided with a fluid delivery mechanism for delivering fluid, and the imaging element lens can be heated by the fluid heated by the heating mechanism at least before and during introduction of the endoscope into the object. In addition, at least when the endoscope is in the object, the liquid feeding mechanism can cool the endoscope distal end member by circulating the fluid in the forward tube.

本発明に係る内視鏡は、送液機構に結合されるリザーバータンクを備え、送液機構から搬出される流体は内視鏡先端部材から内視鏡の外側へ排出されることが好ましい。   The endoscope according to the present invention preferably includes a reservoir tank coupled to the liquid feeding mechanism, and the fluid carried out from the liquid feeding mechanism is preferably discharged from the endoscope tip member to the outside of the endoscope.

本発明に係る内視鏡は、一端が熱交換器に、他端が送液機構に、それぞれ結合される復路チューブを備え、往路チューブと復路チューブを通じて、流体が内視鏡の先端部、シャフト部、及び操作部内で循環することが好ましい。   The endoscope according to the present invention includes a return tube coupled to one end of the heat exchanger and the other end to the liquid feeding mechanism, and the fluid passes through the forward tube and the return tube, and fluid flows through the distal end portion of the endoscope and the shaft. It is preferable to circulate in the unit and the operation unit.

本発明に係る内視鏡においては、送液機構が操作部内に配置されることが好ましい。   In the endoscope according to the present invention, it is preferable that the liquid feeding mechanism is disposed in the operation unit.

本発明に係る内視鏡においては、加熱機構がシャフト部内に配置されることが好ましい。   In the endoscope according to the present invention, it is preferable that the heating mechanism is disposed in the shaft portion.

本発明に係る内視鏡においては、内視鏡を対象物内に導入する前に加熱機構で流体加熱を行い、内視鏡の対象物内への導入後に加熱機構での流体加熱を停止することが好ましい。   In the endoscope according to the present invention, the fluid heating is performed by the heating mechanism before the endoscope is introduced into the object, and the fluid heating by the heating mechanism is stopped after the introduction of the endoscope into the object. It is preferable.

本発明に係る内視鏡においては、内視鏡先端部材に熱的に結合される熱電対で測定された温度に基づいて送液機構の駆動条件を変更することが好ましい。   In the endoscope according to the present invention, it is preferable to change the driving condition of the liquid feeding mechanism based on the temperature measured by a thermocouple that is thermally coupled to the endoscope tip member.

本発明に係る内視鏡においては、熱電対で測定された温度に基づいて加熱機構の駆動をオン、オフすることが好ましい。   In the endoscope according to the present invention, it is preferable to turn on / off the driving of the heating mechanism based on the temperature measured by the thermocouple.

本発明に係る内視鏡先端部材の温度制御方法は、内視鏡先端部材に結合されたチューブに熱的に結合した加熱機構により、チューブ内を流れる流体を加熱することによって、内視鏡先端部材を所定温度以上に加熱する加熱工程と、加熱工程において内視鏡先端部材が加熱された内視鏡を対象物の内部へ導入する導入工程と、導入工程において内視鏡を対象物の内部へ導入した後に、チューブ内の流体を循環させることによって、内視鏡先端部材を所定温度未満に冷却する冷却工程と、を備えることを特徴としている。   An endoscope tip member temperature control method according to the present invention includes a heating mechanism thermally coupled to a tube coupled to an endoscope tip member to heat a fluid flowing in the tube, thereby A heating step for heating the member to a predetermined temperature or more, an introduction step for introducing the endoscope with the endoscope tip member heated in the heating step into the object, and an endoscope in the object in the introduction step. And a cooling step of cooling the endoscope distal end member below a predetermined temperature by circulating the fluid in the tube after introduction into the tube.

本発明に係る内視鏡は、先端部を冷却する機能と先端部のレンズの曇り止め機能の両機能を実現できる、という効果を奏する。   The endoscope according to the present invention has an effect that both the function of cooling the distal end portion and the function of preventing fogging of the lens at the distal end portion can be realized.

本発明の第1実施形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope system including an endoscope according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る内視鏡及び光源装置の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the endoscope and light source device which concern on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る内視鏡の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the endoscope which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る内視鏡の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the endoscope which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る内視鏡のフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the feedback control system of the endoscope which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態の内視鏡における加熱機構のフィードバックの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the feedback of the heating mechanism in the endoscope of 3rd Embodiment.

以下に、本発明に係る内視鏡の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る内視鏡1を含む内視鏡システムの構成を示す図である。以下、図1を用いて内視鏡システムについて説明する。
内視鏡システムは被検体の体内を観察する観察装置である。
Hereinafter, an embodiment of an endoscope according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an endoscope system including an endoscope 1 according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the endoscope system will be described with reference to FIG.
An endoscope system is an observation apparatus that observes the inside of a subject.

内視鏡1は、対象物としての被検体の体内に入り、体内画像の取得や生細胞取得、治療を行なう手段を持つ装置である。
内視鏡操作部2は、内視鏡使用者が手で把持し、内視鏡先端の方向を操作する機構が配置された部材である。
The endoscope 1 is a device having means for entering into the body of a subject as an object and performing in-vivo image acquisition, live cell acquisition, and treatment.
The endoscope operation unit 2 is a member in which a mechanism for operating the direction of the distal end of the endoscope, which is held by an endoscope user by hand, is arranged.

ユニバーサルコード3、光源装置4、ビデオプロセッサ5、及びモニター6は、内視鏡1と電気的、機械的に繋がり、各役割を果たす。
ユニバーサルコード3は、内視鏡操作部2と光源装置4を結ぶコードである。ユニバーサルコード3の内部には、電気的、機械的な接続を果たすための配線が多数配置されている。光源装置4は、内視鏡先端から放射される光を駆動させる装置である。ビデオプロセッサ5は、内視鏡1から送られる画像の処理や各回路の同期や処理を行なう。モニター6は、内視鏡1の画像を出力、表示する。
The universal cord 3, the light source device 4, the video processor 5, and the monitor 6 are electrically and mechanically connected to the endoscope 1 and play various roles.
The universal cord 3 is a cord that connects the endoscope operation unit 2 and the light source device 4. A large number of wires for electrical and mechanical connection are arranged inside the universal cord 3. The light source device 4 is a device that drives light emitted from the endoscope tip. The video processor 5 performs processing of images sent from the endoscope 1 and synchronization and processing of each circuit. The monitor 6 outputs and displays an image of the endoscope 1.

図2を用いて、先端部9のレンズの曇り止め、先端部9の冷却のための構成について説明する。図2は、第1実施形態に係る内視鏡1及び光源装置4の内部構造を示す断面図である。図2においては、内視鏡操作部2の図示は省略している。   A configuration for preventing fogging of the lens at the front end portion 9 and cooling the front end portion 9 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the endoscope 1 and the light source device 4 according to the first embodiment. In FIG. 2, illustration of the endoscope operation unit 2 is omitted.

内視鏡1は、先端部9、シャフト部10、及び操作部11を備える。
先端部9は、内視鏡1の先端に当たる部分であって、電気素子や体内画像を撮像するためのレンズ系が多数含まれる。先端部9の内部には、多数の部材が配置されるが、サイズが小さいため、あまりスペースがない状態になっている。先端部9内には内視鏡先端部材13が設けられ、撮像素子レンズ7を含むレンズ及び電気素子は、内視鏡先端部材13内に配置されている。内視鏡先端部材13内に導入されている電気素子としては、例えば撮像素子8があり、レンズとしては、例えば撮像素子レンズ7がある。
The endoscope 1 includes a distal end portion 9, a shaft portion 10, and an operation portion 11.
The distal end portion 9 is a portion that hits the distal end of the endoscope 1 and includes many electric elements and lens systems for capturing in-vivo images. A large number of members are arranged inside the distal end portion 9, but since the size is small, there is not much space. An endoscope distal end member 13 is provided in the distal end portion 9, and a lens and an electric element including the imaging element lens 7 are disposed in the endoscope distal end member 13. An example of the electric element introduced into the endoscope distal end member 13 is the imaging element 8, and an example of the lens is the imaging element lens 7.

操作部11は、先端部9を機械的に操作する部分、かつ、内視鏡使用者が手で把持する部分となる。シャフト部10は先端部9と操作部11の間に位置する部分で、柔軟性を持ち、曲げることができる。なお、手術用硬性鏡では、このシャフト部10を硬性材料で構成し、柔軟性を持たせない場合もある。   The operation unit 11 is a part that mechanically operates the distal end part 9 and a part that the endoscope user grips with a hand. The shaft portion 10 is a portion located between the tip portion 9 and the operation portion 11 and has flexibility and can be bent. In the surgical rigid endoscope, the shaft portion 10 is made of a hard material and may not be flexible.

内視鏡先端部材13は、内部に配置された電気素子の駆動による熱が伝わり、温度が上昇していることが多い。第1実施形態の内視鏡においては、内視鏡先端部材13内に熱交換器14を熱的に結合させ、この熱交換器14の中に流体を流すことによって熱交換を行い内視鏡先端部材13ひいては先端部9を冷却又は加熱する。以下、流体は液体として説明を行う。内視鏡では内部に余りスペースがないため、小さな領域で大きな熱交換効果をあげたい場合、流体は液体を使用する方が効率が良い。   In many cases, the endoscope tip member 13 is heated due to the heat transmitted by the electric elements disposed therein. In the endoscope according to the first embodiment, the heat exchanger 14 is thermally coupled to the endoscope tip member 13, and heat is exchanged by flowing a fluid through the heat exchanger 14. The tip member 13 and thus the tip portion 9 is cooled or heated. Hereinafter, the fluid will be described as a liquid. Since there is not much space inside the endoscope, it is more efficient to use liquid as the fluid when a large heat exchange effect is desired in a small area.

熱交換器14は、往路チューブ15の一端と結合され、内部を液体が通る。この液体は、光源装置4内に配置したリザーバータンク18に保管されている。往路チューブ15の他端は、光源装置4内に配置した送液機構17に結合されている。この送液機構17は、リザーバータンク18中の液体を送り出し、この液体は、内視鏡1の先端部9へ輸送され、先端部9から外に排出される。ここで、少なくとも内視鏡1が対象物内にあるときに、送液機構17が往路チューブ15中で流体を流すことにより内視鏡先端部材13を冷却可能である。
送液機構17としては、例えばピエゾポンプを用いる。往路チューブ15内を通す液体としては、生体に悪影響を及ぼさない水や食塩水等を使用することが好ましい。
光源装置4内は、内視鏡1内と違い、スペースが多くあるために送液機構17やリザーバータンク18を配置できる。また送液機構17として大型で高圧力のポンプを選択できるため、多くの流量を送ることが可能となる。
The heat exchanger 14 is coupled to one end of the forward tube 15, and the liquid passes through the inside. This liquid is stored in a reservoir tank 18 disposed in the light source device 4. The other end of the forward tube 15 is coupled to a liquid feeding mechanism 17 disposed in the light source device 4. The liquid feeding mechanism 17 delivers the liquid in the reservoir tank 18, and the liquid is transported to the distal end portion 9 of the endoscope 1 and discharged from the distal end portion 9. Here, at least when the endoscope 1 is in the object, the endoscope feeding member 17 can cool the endoscope distal end member 13 by flowing a fluid in the forward tube 15.
For example, a piezo pump is used as the liquid feeding mechanism 17. As the liquid passing through the outward tube 15, it is preferable to use water or saline that does not adversely affect the living body.
In the light source device 4, unlike the endoscope 1, there are many spaces, so that the liquid feeding mechanism 17 and the reservoir tank 18 can be arranged. Moreover, since a large-sized and high-pressure pump can be selected as the liquid feeding mechanism 17, a large flow rate can be sent.

また、往路チューブ15には、シャフト部10内の所定位置において、加熱機構12が熱的に結合されている。この加熱機構12は、例えばヒーターであって、往路チューブ15内の液体を加熱することができる。なお、加熱機構12の駆動を制御する制御部については図示を省略している。加熱機構12により、少なくとも内視鏡の対象物内への導入前及び導入中において、往路チューブ15内の液体が加熱され、加熱された液体により撮像素子レンズを加熱可能である。   Further, the heating mechanism 12 is thermally coupled to the forward tube 15 at a predetermined position in the shaft portion 10. The heating mechanism 12 is a heater, for example, and can heat the liquid in the forward tube 15. In addition, illustration is abbreviate | omitted about the control part which controls the drive of the heating mechanism 12. FIG. The heating mechanism 12 heats the liquid in the forward tube 15 at least before and during the introduction of the endoscope into the object, and the imaging element lens can be heated by the heated liquid.

次に、レンズの曇り止め及び先端部9の冷却の方法を具体的に説明する。
内視鏡1は、体内に導入される際に、室温から温度の高い体内環境に晒される。体内導入前の先端部9及び内視鏡先端部材13の温度は室温と同程度であるため、室温より高温である体内に導入されると、内視鏡先端部材13内の撮像素子レンズ7が曇ってしまい視界が遮られることがある。この曇りを回避するためには、撮像素子レンズ7の温度をあらかじめ高くした状態で内視鏡1を体内に導入することが効果的である。
Next, a method for preventing the lens from fogging and cooling the tip 9 will be described in detail.
When the endoscope 1 is introduced into the body, the endoscope 1 is exposed to a high-temperature internal environment from room temperature. Since the temperatures of the distal end portion 9 and the endoscope distal end member 13 before introduction into the body are approximately the same as the room temperature, the image sensor lens 7 in the endoscope distal end member 13 is introduced into the body at a temperature higher than room temperature. It may be cloudy and your view may be blocked. In order to avoid this fogging, it is effective to introduce the endoscope 1 into the body with the temperature of the imaging element lens 7 raised in advance.

一方、撮像素子レンズ7の温度を上昇させると、撮像素子レンズ7の周辺の部材も伝熱により温度上昇する。撮像素子レンズ7の周辺に配置される電気素子は、温度が上昇することによって特性の低下などの悪影響が出るものが多い。このため、レンズの曇り止め及び先端部9の冷却という両方の問題を同時に解決することが望まれる。   On the other hand, when the temperature of the imaging element lens 7 is increased, the temperature of the members around the imaging element lens 7 is also increased by heat transfer. Many of the electric elements arranged around the imaging element lens 7 are adversely affected by a decrease in characteristics due to an increase in temperature. For this reason, it is desirable to solve both the problems of preventing the lens from fogging and cooling the tip 9 simultaneously.

そこで、第1実施形態の内視鏡においては、次の手順により内視鏡先端部材13の温度を制御することにより、撮像素子レンズ7の曇り止め及び先端部9の冷却の両機能を実現している。
まず、加熱工程として、内視鏡1を体内に導入する前に加熱機構12を駆動させ、往路チューブ15内の液体を加熱する。加熱された液体は熱交換器14を通ることによって熱交換される。温められた熱交換器14は、熱的に結合されている内視鏡先端部材13を温める。さらに、内視鏡先端部材13と熱的に結合されている電気素子やレンズに伝熱することで先端部9の温度は上昇する。このようにして、撮像素子レンズ7も間接的に温められ、体温以上の温度になった状態で体内に挿入される(導入工程)。このように撮像素子レンズ7の温度を上げた状態で体内へ導入することとしているため、曇りを防止することができる。
Therefore, in the endoscope of the first embodiment, by controlling the temperature of the endoscope tip member 13 by the following procedure, both functions of preventing fogging of the imaging element lens 7 and cooling of the tip portion 9 are realized. ing.
First, as a heating process, before introducing the endoscope 1 into the body, the heating mechanism 12 is driven to heat the liquid in the forward tube 15. The heated liquid is heat exchanged by passing through the heat exchanger 14. The warmed heat exchanger 14 warms the endoscope tip member 13 that is thermally coupled. Furthermore, the temperature of the distal end portion 9 rises by transferring heat to an electrical element or lens that is thermally coupled to the endoscope distal end member 13. In this way, the imaging element lens 7 is also indirectly warmed and inserted into the body at a temperature equal to or higher than the body temperature (introduction process). Thus, since it is supposed to introduce into the body in the state where temperature of image sensor lens 7 was raised, cloudiness can be prevented.

加熱機構12は、シャフト部10の内視鏡先端部材13に近い位置に配置されることが望ましい。仮に加熱機構12と内視鏡先端部材13までの距離が長いと、加熱された液体は周囲環境と熱交換を行い、環境温度にまで温度低下してしまうためである。   It is desirable that the heating mechanism 12 is disposed at a position near the endoscope tip member 13 of the shaft portion 10. This is because if the distance between the heating mechanism 12 and the endoscope tip member 13 is long, the heated liquid exchanges heat with the surrounding environment, and the temperature drops to the environmental temperature.

次に、先端部9を冷却する冷却工程を実行する。
上述のように加熱されて体内に導入された内視鏡1は体温とほぼ同じ温度になっている。内視鏡1の体内導入後、先端部9は、その内部の電気素子の駆動により、体温よりも電気素子の発熱分だけ温度が上昇している。この状態で熱交換器14内を液体が通ると、先端部9との間で熱交換が行われる。
先端部9の冷却を行うには、加熱機構12の駆動を停止した状態で、往路チューブ15内の液体の循環を継続する。これにより、往路チューブ15内の液体の温度は環境温度としての体温と同じになるまで低下する。この間、熱交換は、上述の加熱工程とは逆の方向に起こり、内視鏡先端部材13の熱が熱交換器14を介し液体に伝わり内視鏡先端部材13が冷却される。
Next, a cooling process for cooling the tip portion 9 is performed.
The endoscope 1 heated and introduced into the body as described above has a temperature substantially equal to the body temperature. After the endoscope 1 is introduced into the body, the distal end portion 9 is heated by an amount of heat generated by the electric element rather than the body temperature by driving the electric element inside the endoscope 9. When the liquid passes through the heat exchanger 14 in this state, heat exchange is performed with the tip 9.
In order to cool the distal end portion 9, the circulation of the liquid in the forward tube 15 is continued in a state where the driving of the heating mechanism 12 is stopped. Thereby, the temperature of the liquid in the outward tube 15 is lowered until it becomes the same as the body temperature as the environmental temperature. During this time, heat exchange takes place in the opposite direction to the heating step described above, and the heat of the endoscope tip member 13 is transmitted to the liquid via the heat exchanger 14 to cool the endoscope tip member 13.

以上の構成及び工程により、共通の構成において、レンズ曇り止め及び冷却の両機能を実現することができる。これにより、レンズ曇りによって視野を遮られることによる内視鏡検査や治療への悪影響を回避でき、かつ、熱による電気素子への悪影響、例えば内視鏡画像に写る熱ノイズを軽減することができる。   With the above-described configuration and process, both the lens anti-fogging function and the cooling function can be realized in a common configuration. As a result, it is possible to avoid adverse effects on the endoscopy and treatment due to the field of view being blocked by the cloudy lens, and to reduce adverse effects on the electrical elements due to heat, for example, thermal noise appearing in the endoscope image. .

(第2実施形態)
図3を用いて第2実施形態について説明する。図3は、第2実施形態に係る内視鏡の内部構造を示す断面図である。
第2実施形態に係る内視鏡101では、送液機構117が操作部11内に配置され、熱交換器14に復路チューブ116が接続されて液体が循環するシステム(液体循環機構119)になっている点が第1実施形態に係る内視鏡と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る内視鏡と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the endoscope according to the second embodiment.
In the endoscope 101 according to the second embodiment, a liquid feeding mechanism 117 is disposed in the operation unit 11, and a return tube 116 is connected to the heat exchanger 14 so that a liquid circulates (liquid circulation mechanism 119). This is different from the endoscope according to the first embodiment. Other configurations are the same as those of the endoscope according to the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members, and detailed descriptions thereof are omitted.

復路チューブ116は、送液機構117と熱交換器14に熱的に結合されており、往路チューブ15と同様に内部に液体が流れる。液体は、送液機構117から、往路チューブ15、加熱機構12、熱交換器14、復路チューブ116の順に流れて送液機構117にもどるように循環する。この循環システムを液体循環機構119と呼ぶ。   The return tube 116 is thermally coupled to the liquid feeding mechanism 117 and the heat exchanger 14, and the liquid flows in the same manner as the forward tube 15. The liquid circulates from the liquid feeding mechanism 117 in the order of the forward path tube 15, the heating mechanism 12, the heat exchanger 14, and the backward path tube 116 to return to the liquid feeding mechanism 117. This circulation system is called a liquid circulation mechanism 119.

往路チューブ15内を液体が流れるときの熱交換については、第1実施形態の内視鏡の場合と同様であるため、その説明は省略し、以下、復路チューブ116での熱交換について説明する。
往路チューブ15から熱交換器14を通った液体は、加熱工程においては環境温度よりも温度が上昇した状態で、冷却工程においては環境温度よりも温度が低下した状態で、復路チューブ116内に導入される。復路チューブ116内を通った液体は、復路チューブ116内でその周囲環境と熱交換が起こる。つまり、液体は、復路チューブ116内を進み、再度、送液機構117や往路チューブ15内に入る際には環境温度と同じ温度になる。したがって、液体が循環を何度繰り返しても熱的なサイクルは毎回同じになるため、液体循環機構119として問題なく動かし続けることができる。
The heat exchange when the liquid flows in the forward tube 15 is the same as in the case of the endoscope of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Hereinafter, the heat exchange in the return tube 116 will be described.
The liquid that has passed through the heat exchanger 14 from the forward tube 15 is introduced into the return tube 116 in a state where the temperature is higher than the environmental temperature in the heating process and in a state where the temperature is lower than the environmental temperature in the cooling process. Is done. The liquid passing through the return tube 116 undergoes heat exchange with the surrounding environment in the return tube 116. That is, the liquid travels through the return tube 116 and reaches the same temperature as the environmental temperature when entering the liquid feeding mechanism 117 and the forward tube 15 again. Therefore, since the thermal cycle is the same every time the liquid circulates many times, the liquid circulation mechanism 119 can continue to operate without problems.

ここで、内視鏡101は、内部に部材が多数配置されるため、新規構成要素を導入するのがスペースの問題で難しい。先端部9には部材が多数配置されるため新たな構成要素を導入するスペースがあまりないが、操作部11内は先端部9と比較するとスペースがあるため、送液機構117を配置することができる。なお、送液機構117は操作部11の内部に配置されるため、光源装置4内に配置される第1実施形態の送液機構17よりもサイズが小さいことが好ましい。   Here, since a large number of members are arranged inside the endoscope 101, it is difficult to introduce new components due to space problems. Since a large number of members are arranged at the distal end portion 9, there is not much space for introducing new components, but there is a space in the operation portion 11 compared to the distal end portion 9, so a liquid feeding mechanism 117 can be disposed. it can. In addition, since the liquid feeding mechanism 117 is disposed inside the operation unit 11, it is preferable that the liquid feeding mechanism 117 is smaller in size than the liquid feeding mechanism 17 of the first embodiment disposed in the light source device 4.

また、第2実施形態の内視鏡では、液体循環機構119内を循環する液体が内視鏡外に排出されないため、第1実施形態の内視鏡のようにリザーバータンク18に液体を追加する必要がなく、メンテナンスフリーとなる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
Further, in the endoscope of the second embodiment, the liquid circulating in the liquid circulation mechanism 119 is not discharged outside the endoscope. Therefore, the liquid is added to the reservoir tank 18 as in the endoscope of the first embodiment. No need for maintenance.
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 1st Embodiment.

(第3実施形態)
図4及び図5を用いて、第3実施形態に係る内視鏡について説明する。図4は、第3実施形態に係る内視鏡の内部構造を示す断面図である。図5は、第3実施形態に係る内視鏡のフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
(Third embodiment)
An endoscope according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the endoscope according to the third embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an endoscope feedback control system according to the third embodiment.

第3実施形態に係る内視鏡201は、第2実施形態に係る内視鏡に熱電対220を含むフィードバック制御系を加えた構成を備える。熱電対220以外の構成は第2実施形態に係る内視鏡と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。   An endoscope 201 according to the third embodiment includes a configuration in which a feedback control system including a thermocouple 220 is added to the endoscope according to the second embodiment. The configuration other than the thermocouple 220 is the same as that of the endoscope according to the second embodiment, and the same reference numerals are used for the same members, and detailed descriptions thereof are omitted.

熱電対220は、内視鏡先端部材13の温度を測定し、送液量をフィードバックする。図5に示すフィードバック制御系は、熱電対220が測定した、内視鏡先端部材13の温度が所望の温度(目標温度)でない場合、送液量を変化させることにより、内視鏡先端部材13の温度を調整する。熱電対220は、例えば先端の細いシース型熱電対が適する。   The thermocouple 220 measures the temperature of the endoscope distal end member 13 and feeds back the liquid feeding amount. The feedback control system shown in FIG. 5 changes the feeding amount of the endoscope tip member 13 when the temperature of the endoscope tip member 13 measured by the thermocouple 220 is not a desired temperature (target temperature). Adjust the temperature. As the thermocouple 220, for example, a sheath type thermocouple having a thin tip is suitable.

熱電対220を用いた、内視鏡先端部材13を冷却制御するためのフィードバック制御について図5を用いて説明する。図5に示すように、フィードバック制御系は、熱電対220、実測温度算出部221、温度比較部223、目標温度格納部222(メモリ)、送液機構駆動ドライバ224、加熱機構12、及び送液機構117を備える。さらに、送液機構駆動ドライバ224は、電圧制御部225及び電圧発生部226を備える。熱電対220は内視鏡先端部材13に熱的に結合され、実測温度算出部221、温度比較部223、目標温度格納部222、及び送液機構駆動ドライバ224は、例えば光源装置4内に配置される。   Feedback control using the thermocouple 220 for cooling control of the endoscope distal end member 13 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the feedback control system includes a thermocouple 220, an actually measured temperature calculation unit 221, a temperature comparison unit 223, a target temperature storage unit 222 (memory), a liquid supply mechanism drive driver 224, a heating mechanism 12, and a liquid supply. A mechanism 117 is provided. Further, the liquid feeding mechanism drive driver 224 includes a voltage control unit 225 and a voltage generation unit 226. The thermocouple 220 is thermally coupled to the endoscope distal end member 13, and the measured temperature calculation unit 221, the temperature comparison unit 223, the target temperature storage unit 222, and the liquid feeding mechanism drive driver 224 are disposed in the light source device 4, for example. Is done.

熱電対220が取得した電圧値のデータは実測温度算出部221に送られ、その電圧値から内視鏡先端部材13の温度が算出される。一方、メモリ機能を持つ目標温度格納部222には、内視鏡先端部材13の目標温度があらかじめ保存されている。温度比較部223は、目標温度格納部222に保存された目標温度データと実測温度算出部221が算出した温度を比較し、温度の値に相違がある場合は送液機構117から搬送される流量を変更する。   The voltage value data acquired by the thermocouple 220 is sent to the measured temperature calculation unit 221, and the temperature of the endoscope distal end member 13 is calculated from the voltage value. On the other hand, the target temperature storage unit 222 having a memory function stores the target temperature of the endoscope distal end member 13 in advance. The temperature comparison unit 223 compares the target temperature data stored in the target temperature storage unit 222 with the temperature calculated by the actually measured temperature calculation unit 221, and when there is a difference in temperature value, the flow rate conveyed from the liquid feeding mechanism 117. To change.

温度比較部223による比較結果を受けた送液機構駆動ドライバ224は、流量の変更のために送液機構117の駆動条件を変更する。送液機構117としてピエゾポンプを想定している場合、流量を変更するには送液機構117を駆動する電圧値を変更する。例えば、温度比較部223での温度比較の結果、目標温度が実測温度より低い場合は駆動電圧値を上昇させて送液機構117から搬送される流量を増加させる。温度比較部223の比較結果は、送液機構駆動ドライバ224の電圧制御部225に送られ、電圧制御部225は、比較結果に応じて電圧の昇降又は維持の判断を行う。この判断に基づいて、電圧制御部225は、所望電圧値を電圧発生部226に伝え、電圧発生部226は送液機構117に対して電圧を発信する。
以上のような動作を繰り返すことにより、内視鏡先端部材13の温度をフィードバックして送液機構117による流量を制御し、これにより内視鏡先端部材13の温度を目標温度に維持することができる。
The liquid feeding mechanism drive driver 224 that has received the comparison result by the temperature comparison unit 223 changes the driving condition of the liquid feeding mechanism 117 in order to change the flow rate. When a piezo pump is assumed as the liquid feeding mechanism 117, the voltage value for driving the liquid feeding mechanism 117 is changed to change the flow rate. For example, when the target temperature is lower than the actually measured temperature as a result of the temperature comparison in the temperature comparison unit 223, the drive voltage value is increased to increase the flow rate conveyed from the liquid feeding mechanism 117. The comparison result of the temperature comparison unit 223 is sent to the voltage control unit 225 of the liquid feeding mechanism drive driver 224, and the voltage control unit 225 determines whether to increase or decrease the voltage according to the comparison result. Based on this determination, the voltage control unit 225 transmits a desired voltage value to the voltage generation unit 226, and the voltage generation unit 226 transmits a voltage to the liquid feeding mechanism 117.
By repeating the operation as described above, the temperature of the endoscope tip member 13 is fed back to control the flow rate by the liquid feeding mechanism 117, thereby maintaining the temperature of the endoscope tip member 13 at the target temperature. it can.

この構成で流量にフィードバックをかけることにより、次の2つの効果が得られる。
1つ目の効果は、内視鏡先端部材13内に配置される電気素子、例えば撮像素子8を冷却して一定の温度に保つことができ、画像の熱ノイズを一定に保ち画像の再現性を良くすることができる点である。
2つ目の効果は、送液機構117を過剰な流量条件で駆動することがなくなるため、各チューブ、熱交換器14、及び送液機構117自身が加過圧状態となることが減り、これらの寿命を長くすることができる点である。
By applying feedback to the flow rate with this configuration, the following two effects can be obtained.
The first effect is that the electric element, for example, the image pickup element 8 disposed in the endoscope distal end member 13 can be cooled and kept at a constant temperature, and the thermal noise of the image can be kept constant and the image reproducibility can be maintained. It is a point that can improve.
The second effect is that the liquid feeding mechanism 117 is not driven under an excessive flow rate condition, so that each tube, the heat exchanger 14, and the liquid feeding mechanism 117 itself are reduced to an overpressure state. It is a point which can lengthen the life of.

つづいて、内視鏡1の加熱制御(加熱工程)について、図5、図6を参照しつつ説明する。図6は、第3実施形態の内視鏡における加熱機構12のフィードバックの手順を示すフローチャートである。
上述のように、内視鏡1を体内に挿入する際には、撮像素子レンズ7の温度を体温と同じ又は体温より高い状態とする。ここでは体温を39°Cとし、内視鏡先端部材13を目標温度39°Cに維持して内視鏡1を体内に導入する場合を説明する。
なお、この加熱制御は、第1及び第2実施形態の内視鏡においても、熱電対220、実測温度算出部221、目標温度格納部222、温度比較部223、送液機構駆動ドライバ224と同様の機能を備えた部材を設けることにより、適用可能である。
Next, heating control (heating process) of the endoscope 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing a feedback procedure of the heating mechanism 12 in the endoscope of the third embodiment.
As described above, when the endoscope 1 is inserted into the body, the temperature of the imaging element lens 7 is set equal to or higher than the body temperature. Here, a case where the body temperature is 39 ° C. and the endoscope tip member 13 is maintained at the target temperature 39 ° C. and the endoscope 1 is introduced into the body will be described.
This heating control is the same as that of the thermocouple 220, the actually measured temperature calculation unit 221, the target temperature storage unit 222, the temperature comparison unit 223, and the liquid feeding mechanism drive driver 224 in the endoscopes of the first and second embodiments. This is applicable by providing a member having the above function.

熱電対220が温度測定している内視鏡先端部材13は撮像素子レンズ7と熱的に結合しているため、内視鏡先端部材13の温度が39°Cになっていれば撮像素子レンズ7の温度も39°Cになっている。ここで、熱電対220で測定された温度が39°C以下の場合は加熱機構12をオンにして内視鏡先端部材13を加熱して温度を上昇させる。測定温度が39°Cより高い場合は、加熱したままでは内視鏡先端部材13が加過熱の状態となるため、加熱機構12をオフにする。   Since the endoscope tip member 13 whose temperature is measured by the thermocouple 220 is thermally coupled to the imaging element lens 7, the imaging element lens is required if the temperature of the endoscope tip member 13 is 39 ° C. The temperature of 7 is also 39 ° C. Here, when the temperature measured by the thermocouple 220 is 39 ° C. or less, the heating mechanism 12 is turned on to heat the endoscope distal end member 13 to increase the temperature. When the measured temperature is higher than 39 ° C., the endoscope distal end member 13 is overheated while being heated, so the heating mechanism 12 is turned off.

より具体的な例として、図6を用いて説明する。
まず、制御が始まると、送液機構117の駆動がオンとされる(ステップS101)。次に、温度比較部223は、熱電対220が測定した温度が目標温度である39°Cよりも高いか否か判断する(ステップS102)。
測定温度が39°C以下である場合(ステップS102でNO)、温度比較部223は、加熱機構12の駆動をオンにして内視鏡先端部材13の加熱を行う(ステップS103)。これに対して、測定温度が39°Cより高い場合(ステップS102でYES)、温度比較部223は、加熱機構12の駆動をオフにして内視鏡先端部材13を加熱しない(ステップS104)。
A more specific example will be described with reference to FIG.
First, when the control starts, the liquid feeding mechanism 117 is turned on (step S101). Next, the temperature comparison unit 223 determines whether or not the temperature measured by the thermocouple 220 is higher than the target temperature of 39 ° C. (step S102).
When the measured temperature is 39 ° C. or lower (NO in step S102), the temperature comparison unit 223 turns on the heating mechanism 12 to heat the endoscope distal end member 13 (step S103). In contrast, when the measured temperature is higher than 39 ° C. (YES in step S102), the temperature comparison unit 223 turns off the heating mechanism 12 and does not heat the endoscope distal end member 13 (step S104).

内視鏡1を体内へ導入するまで、及び内視鏡1を用いた体内の観察が続いている間(ステップS105でNO)、温度比較部223は、熱電対220の測定温度が39°Cより高いか否かを判断して、判断結果に応じて12をオン又はオフする処理(ステップS102〜S104)を繰り返す。また、観察中は、上述のような、送液機構117からの流量を制御することによる冷却制御も実行する。   Until the endoscope 1 is introduced into the body and while the inside of the body using the endoscope 1 continues (NO in step S105), the temperature comparison unit 223 has a measured temperature of the thermocouple 220 of 39 ° C. It is determined whether or not it is higher, and the process of turning on or off 12 (steps S102 to S104) is repeated according to the determination result. During observation, cooling control is also performed by controlling the flow rate from the liquid feeding mechanism 117 as described above.

内視鏡1を用いた体内の観察が終了すると(ステップS105でYES)、温度比較部223は、送液機構117の駆動をオフ(ステップS106)にした後に、加熱機構12の駆動をオフ(ステップS107)にして制御を終了する。   When the observation inside the body using the endoscope 1 is completed (YES in step S105), the temperature comparison unit 223 turns off the driving of the liquid feeding mechanism 117 (step S106) and then turns off the driving of the heating mechanism 12 (step S106). In step S107), the control is terminated.

このようなフィードバックをかけることにより、内視鏡先端部材13の温度を39°Cに保つことができ、内視鏡1を体内に導入することができる。体内に内視鏡1が導入された後は、環境温度が39°Cとなるため、内視鏡先端部材13は、電気素子から加熱されることによって39°C以上の状態になる。そのため、体内では加熱機構12は常時オフとなる。
内視鏡1の体内導入後は、上述の冷却工程又はフィードバック制御により、送液機構117による流量を制御し、これにより内視鏡先端部材13内に配置した電気素子を冷却して一定の温度に保つ。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。
By applying such feedback, the temperature of the endoscope distal end member 13 can be maintained at 39 ° C., and the endoscope 1 can be introduced into the body. After the endoscope 1 is introduced into the body, the environmental temperature becomes 39 ° C., so that the endoscope tip member 13 is heated to 39 ° C. or more by being heated from the electric element. Therefore, the heating mechanism 12 is always off in the body.
After the introduction of the endoscope 1 into the body, the flow rate by the liquid feeding mechanism 117 is controlled by the above-described cooling process or feedback control, thereby cooling the electric element disposed in the endoscope distal end member 13 to a certain temperature. Keep on.
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of 1st Embodiment or 2nd Embodiment.

以上のように、本発明に係る内視鏡は、内視鏡の先端部の冷却と先端部のレンズの曇り止めの両機能の実現に有用である。   As described above, the endoscope according to the present invention is useful for realizing both functions of cooling the distal end portion of the endoscope and preventing fogging of the lens at the distal end portion.

1 内視鏡
2 内視鏡操作部
3 ユニバーサルコード
4 光源装置
5 ビデオプロセッサ
6 モニター
7 撮像素子レンズ
8 撮像素子
9 先端部
10 シャフト部
11 操作部
12 加熱機構
13 内視鏡先端部材
14 熱交換器
15 往路チューブ
17 送液機構
18 リザーバータンク
101 内視鏡
116 復路チューブ
117 送液機構
119 液体循環機構
201 内視鏡
220 熱電対
221 実測温度算出部
222 目標温度格納部
223 温度比較部
224 送液機構駆動ドライバ
225 電圧制御部
226 電圧発生部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endoscope 2 Endoscope operation part 3 Universal code 4 Light source device 5 Video processor 6 Monitor 7 Imaging element lens 8 Imaging element 9 Tip part 10 Shaft part 11 Operation part 12 Heating mechanism 13 Endoscope tip member 14 Heat exchanger DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Outward tube 17 Liquid supply mechanism 18 Reservoir tank 101 Endoscope 116 Return path tube 117 Liquid supply mechanism 119 Liquid circulation mechanism 201 Endoscope 220 Thermocouple 221 Actual temperature calculation part 222 Target temperature storage part 223 Temperature comparison part 224 Liquid supply mechanism Drive driver 225 Voltage control unit 226 Voltage generation unit

Claims (9)

内視鏡先端部材と、
前記内視鏡先端部材に熱的に結合される熱交換器と、
前記内視鏡先端部材内に配置された撮像素子レンズと、
前記熱交換器に一端が結合され内部を流体が通る往路チューブと、
前記往路チューブに熱的に結合された加熱機構と、
前記往路チューブの他端が結合され前記流体を送り出す送液機構と、
を備えた内視鏡であって、
少なくとも前記内視鏡の対象物内への導入前及び導入中において、前記加熱機構により加熱された前記流体で、前記撮像素子レンズを加熱可能であり、かつ、
少なくとも前記内視鏡が前記対象物内にあるときに、前記送液機構が前記往路チューブ中の流体を循環させることにより前記内視鏡先端部材を冷却可能であることを特徴とする内視鏡。
An endoscope tip member;
A heat exchanger thermally coupled to the endoscope tip member;
An imaging element lens disposed in the endoscope tip member;
An outward tube having one end coupled to the heat exchanger and through which the fluid passes;
A heating mechanism thermally coupled to the forward tube;
A liquid feed mechanism that is coupled to the other end of the forward tube and sends out the fluid;
An endoscope comprising:
The imaging element lens can be heated with the fluid heated by the heating mechanism at least before and during introduction into the object of the endoscope, and
An endoscope characterized in that the endoscope tip member can be cooled by circulating the fluid in the forward tube when the liquid feeding mechanism circulates at least when the endoscope is in the object. .
前記送液機構に結合されるリザーバータンクを備え、前記送液機構から搬出される流体は前記内視鏡先端部材から前記内視鏡の外側へ排出されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。   The reservoir tank coupled to the liquid feeding mechanism is provided, and the fluid carried out from the liquid feeding mechanism is discharged from the endoscope distal end member to the outside of the endoscope. Endoscope. 一端が前記熱交換器に、他端が前記送液機構に、それぞれ結合される復路チューブを備え、前記往路チューブと前記復路チューブを通じて、流体が前記内視鏡の先端部、シャフト部、及び操作部内で循環することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。   One end of the endoscope is connected to the heat exchanger, and the other end is connected to the liquid feeding mechanism, and the fluid passes through the forward tube and the return tube. The endoscope according to claim 1, wherein the endoscope circulates within the section. 前記送液機構が前記操作部内に配置されることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 3, wherein the liquid feeding mechanism is disposed in the operation unit. 前記加熱機構が前記シャフト部内に配置されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の内視鏡。   The endoscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating mechanism is disposed in the shaft portion. 前記内視鏡を前記対象物内に導入する前に前記加熱機構で流体加熱を行い、前記内視鏡の前記対象物内への導入後に前記加熱機構での流体加熱を停止することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡。   Fluid heating is performed by the heating mechanism before the endoscope is introduced into the object, and fluid heating by the heating mechanism is stopped after the endoscope is introduced into the object. The endoscope according to any one of claims 1 to 5. 前記内視鏡先端部材に熱的に結合される熱電対で測定された温度に基づいて前記送液機構の駆動条件を変更することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の内視鏡。   The driving condition of the liquid feeding mechanism is changed based on a temperature measured by a thermocouple thermally coupled to the endoscope distal end member. The endoscope according to 1. 前記熱電対で測定された温度に基づいて前記加熱機構の駆動をオン、オフすることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の内視鏡。   The endoscope according to any one of claims 1 to 7, wherein driving of the heating mechanism is turned on and off based on a temperature measured by the thermocouple. 内視鏡先端部材に結合されたチューブに熱的に結合した加熱機構により、前記チューブ内を流れる流体を加熱することによって、前記内視鏡先端部材を所定温度以上に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程において前記内視鏡先端部材が加熱された内視鏡を対象物の内部へ導入する導入工程と、
前記導入工程において前記内視鏡を前記対象物の内部へ導入した後に、前記チューブ内の流体を循環させることによって、前記内視鏡先端部材を所定温度未満に冷却する冷却工程と、
を備えることを特徴とする内視鏡先端部材の温度制御方法。
A heating step of heating the endoscope tip member to a predetermined temperature or higher by heating a fluid flowing in the tube by a heating mechanism thermally coupled to a tube coupled to the endoscope tip member;
An introducing step of introducing the endoscope in which the endoscope tip member is heated into the object in the heating step;
A cooling step of cooling the endoscope tip member below a predetermined temperature by circulating the fluid in the tube after introducing the endoscope into the object in the introduction step;
An endoscope tip member temperature control method comprising:
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