JP2013248326A - 内視鏡の放熱構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡の放熱構造80は、挿入部の先端部に配設され、軸方向に貫通している貫通口部203を有する中空部材である本体部201と、接続管231aと、貫通口部203の内部に配設され、本体部201によって保持される撮像ユニット50と照明ユニット60とを含む発熱部と、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも高く、熱伝導の方向に異方性を有する熱伝導材81とを有する。熱伝導材81の先端部81a側は、本体部201の外周面と接続管231aの外周面との少なくとも一方に固定されている。
【選択図】図3B
Description
照明ユニットは、観察対象物に照明光を照明し、照明に伴い発熱する。この発熱量は、光電変換の損失のため発光光量に比例して、増加する。この熱は、例えば照明ユニットの寿命や、光量の低下に影響を与える。
撮像ユニットは、観察対象物を撮像し、撮像に伴い発熱する。この熱は、例えば撮像ユニットの寿命や、撮像ユニットの性能に影響を与える。
このような熱伝導材は、挿入部の内部に配設されており、挿入部の先端部から挿入部の基端部まで配設されている。特に、熱伝導材の一端部は、発熱部であり、挿入部の先端部に配設されている照明ユニットに取り付けられている。また熱伝導材の他端部は、挿入部の基端部側に配設されている。
[第1の実施形態]
[構成]
図1と図2と図3Aと図3Bと図3Cと図3Dとを参照して第1の実施形態について説明する。
図1に示すように内視鏡10は、例えば体腔に挿入される中空の細長い挿入部20と、挿入部20の基端部と連結し、内視鏡10を操作する操作部30とを有している。
挿入部20は、挿入部20の先端部側から挿入部20の基端部側に向かって、先端硬質部21と、湾曲部23と、可撓管部25とを有している。先端硬質部21の基端部は湾曲部23の先端部と連結し、湾曲部23の基端部は可撓管部25の先端部と連結している。
先端硬質部21は、挿入部20の先端部であり、硬く、曲がらない。
湾曲部23は、後述する湾曲操作部37の操作によって、例えば上下左右といった所望の方向に湾曲する。湾曲部23が湾曲することにより、先端硬質部21の位置と向きとが変わり、図示しない照明光が観察対象物に照明され、観察対象物が観察視野内に捉えられる。この観察対象物とは、例えば、被検体(例えば体腔)内における患部や病変部等である。
可撓管部25は、所望な可撓性を有している。よって可撓管部25は、外力によって曲がる。可撓管部25は、操作部30における後述する本体部31から延出されている管状部材である。
先端硬質部21と湾曲部23と可撓管部25とを含む挿入部20の詳細な構成については、後述する。
操作部30は、可撓管部25が延出している本体部31と、本体部31の基端部と連結し、内視鏡10を操作する操作者によって把持される把持部33と、把持部33と接続しているユニバーサルコード41とを有している。
本体部31は、処置具挿入口35aを有している。処置具挿入口35aは、図3Cと図3Dとに示す処置具挿通チャンネル35cの基端部と連結している。処置具挿通チャンネル35cは、挿入部20の内部に配設され、可撓管部25から先端硬質部21に渡って配設されている。処置具挿通チャンネル35cの先端部は、図3Aに示すように先端硬質部21に配設されている先端開口部35bと連通している。処置具挿入口35aは、図示しない内視鏡用処置具を処置具挿通チャンネル35cに挿入するための挿入口である。図示しない内視鏡用処置具は、処置具挿入口35aから処置具挿通チャンネル35cに挿入され、先端硬質部21側まで押し込まれる。そして内視鏡用処置具は、先端開口部35bから突出される。
把持部33は、湾曲部23を湾曲操作する湾曲操作部37と、スイッチ部39とを有している。
湾曲操作部37は、湾曲部23を左右に湾曲操作させる左右湾曲操作ノブ37aと、湾曲部23を上下に湾曲操作させる上下湾曲操作ノブ37bと、湾曲した湾曲部23の位置を固定する固定ノブ37cとを有している。
スイッチ部39は、吸引スイッチ39aと、送気・送水スイッチ39bと、内視鏡撮影用の各種スイッチ39cとを有している。吸引スイッチ39aと送気・送水スイッチ39bと各種スイッチ39cとは、把持部33が操作者に把持された際に、操作者の手によって操作される。
吸引スイッチ39aは、吸引開口部を兼ねる前記した先端開口部35bから吸引チャンネルを兼ねる処置具挿通チャンネル35cを介して、粘液や流体等を内視鏡10が吸引するときに操作される。
送気・送水スイッチ39bは、先端硬質部21において撮像ユニット50の観察視野を確保するために、図示しない送気チューブと図3Cと図3Dとに示す送気・送水チューブ203fとから流体を送気するときと、図示しない送水チューブと送気・送水チューブ203fとから流体を送水するときに操作される。流体は、水や気体を含む。
送気チューブと、送水チューブと、送気・送水チューブ203fとは、内視鏡10の内部において、挿入部20から本体部31と把持部33とを介してユニバーサルコード41にまで配設されている。
ユニバーサルコード41は、制御装置14に着脱自在な接続コネクタ41aを有している。制御装置14は、内視鏡10を制御する。また制御装置14は、後述する撮像ユニット50によって撮像された画像を処理する画像処理部を有している。また制御装置14は、撮像ユニットによって撮像された画像を表示する表示部であるモニタ16と接続している。
図2と図3Aと図3Bと図3Cと図3Dとを参照して、可撓管部25と湾曲部23と先端硬質部21との構成をそれぞれ、説明する。
図2に示すように、可撓管部25は、例えば、中空形状を有している。詳細には、可撓管部25は、例えば、螺旋管25aと、この螺旋管25aの外側に配設され、螺旋管25aに積層するように螺旋管25aをカバーする網状の網状管25bと、この網状管25bの外側に配設され、網状管25bに積層するように網状管25bをカバーする外皮25cとを有している。
このように可撓管部25は、螺旋管25aと網状管25bと外皮25cとによって構成される3層構造を有している。
図2に示すように、湾曲部23は、複数の略円筒(環状)形状の節輪231が挿入部20の長手方向に沿って並設されていることで、構成されている。隣り合う(挿入部20の長手方向に沿って前後に位置する)節輪231は、例えばピンなどの連結部材233によって回動可能に連結されている。このように隣り合う節輪231同士が互いに回動可能に連結されることで、上述したように湾曲(回動)可能な湾曲部23が形成される。
このように湾曲部23は、節輪231と網状管23bと外皮23cとによって構成される3層構造を有している。
図3Aと図3Bとに示すように、先端硬質部21は、例えば金属などの硬質部材によって形成されている本体部201と、例えば樹脂などの軟質部材によって形成され、本体部201の先端部をカバーするカバー部211とによって形成されている。
本体部201は、接続管231aを介して湾曲部23の最も先端部に配設されている節輪231と連結する。図3Aと図3Cとに示すように、本体部201は、撮像ユニット50と、1対の照明ユニット60と、処置具挿通チャンネル35cと、送気・送水チューブ203fとを保持する保持部材である。
詳細には、本体部201は、挿通部材をそれぞれ保持するため、挿入部20の長手軸方向に本体部201を貫通している個別の貫通口部203を有している。
貫通口部203は、図3Aと図3Bと図3Cとに示すように、撮像ユニット50が挿入される撮像挿入孔部203aと、照明ユニット60が挿入される1対の照明挿入孔部203bと、先端開口部35bと連通し、処置具挿通チャンネル35cが嵌り込むチャンネル挿入口部203cと、送気・送水ノズル203dと送気・送水チューブ203fとが互いに連通するように嵌り込む送気・送水貫通孔部203eとを有している。
撮像挿入孔部203aと照明挿入孔部203bとチャンネル挿入口部203cと送気・送水貫通孔部203eとは、それぞれ別体である。またこれらは、それぞれに挿入される内蔵物の形状に対応する形状を有している。つまり、例えば、照明挿入孔部203bは、照明ユニット60に対応する形状を有しており、詳細には照明ユニット60が嵌合するような形状を有している。
図3Aと図3Bとに示すように、カバー部211は、撮像挿入孔部203aと照明挿入孔部203bと送気・送水チューブ203fとチャンネル挿入口部203cとの先端部と本体部201の先端面とを含む本体部201の先端部をカバーする。カバー部211は、透明な材料によって形成されていてもよい。
図3Aに示すように、照明窓211bは、観察窓51を挟み込むように配設されている。つまり照明窓211bは、観察窓51を中心に対称に配設されている。照明窓211bは、レンズを有していても良い。
図2Bと図2Cとに示すように、送気・送水開口部211eは、本体部201の径方向において、観察窓51と隣り合うように配設されている。
図3Bに示すように、撮像ユニット50は、観察窓51と、所定の像面歪曲を有する対物レンズ群である対物光学系53(レンズ系)と、対物光学系53の結像位置に配設されているCCD等の撮像素子55と、接続回路基板57とを有している。
図3Bに示すように、照明ユニット60は、例えばLEDなどの照明光を出射する照明部61を有している。照明部61が照明する照明光は、例えば白色光である。照明部61は、信号線などの照明用ケーブル69と接続している。照明用ケーブル69は、湾曲部23と可撓管部25と操作部30とユニバーサルコード41とを介して接続コネクタ41aまで内視鏡10を挿通している。接続コネクタ41aが制御装置14と接続することで、照明用ケーブル69は制御装置14と接続し、制御装置14によって照明を制御される。照明用ケーブル69は、照明ユニット60と挿通部材(内蔵物)とに含まれている。
図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、放熱構造80は、貫通口部203を有する中空部材である本体部201と、節輪231を本体部201に接続する接続管231aと、貫通口部203の内部に配設され、本体部201によって保持され、撮像ユニット50や照明ユニット60を含み、発熱する発熱部と、熱伝導の方向に異方性を有する熱伝導材81とを具備している。
熱伝導材81は、例えば、熱異方性を有するシート状の部材である。この部材は、例えば、グラファイトシートである。熱伝導材81において、面方向(軸方向)の熱伝導率は、厚み方向の熱伝導率よりも高い。このため、熱は、厚み方向よりも平面方向に伝達される。
詳細には、図3Bに示すように、熱伝導材81の先端部81aは、本体部201の外周面に固定されている。また熱伝導材81の基端部81bは、本体部201に対して本体部201から操作部30側に延出されており、例えば湾曲部23の先端部である接続管231aにまで配設されている。
このように、熱伝導材81は、挿入部20の長手軸方向において、本体部201の先端部から湾曲部23の先端部である接続管231aまで配設されている。
また図3Bと図3Cとに示すように、前記したように配設されている熱伝導材81は、本体部201と熱的に接続しており、本体部201を介して撮像ユニット50と照明ユニット60とに対して熱的に接続している。また図3Bと図3Dとに示すように、熱伝導材81は、接続管231aに対して熱的に接続している。なお接続管231aは節輪231と連結しているため、接続管231aは節輪231と熱的に接続し、熱伝導材81は接続管231aを介して節輪231と熱的に接続することとなる。
照明ユニット60の照明部61が照明光を出射し、撮像ユニット50が観察対象物を撮像すると、発熱部である照明ユニット60と撮像ユニット50とは、発熱する。
すなわち、熱伝導材81の先端部81aは、本体部201の外周面に固定され、熱伝導材81の基端部81bは、外皮23cに内接するように摺動自在に配設されている。このため、発熱部から発生した熱は、挿入部20の内側から外側に伝達する。この場合、熱が挿入部20の内部側に伝達される場合に比べて、放熱するための表面積が広く、放熱性能が高く、発熱部は効率的に冷却される。
図3Bと図3Cとに示すように、熱伝導材81の先端部81aは、本体部201の外周面に固定されており、さらに外皮23cによって本体部201の外周面に押圧されている。これにより、熱伝導材81の先端部81aは、本体部201からの脱落及び本体部201に対するずれを防止されている。このため、熱は、確実に本体部201から熱伝導材81に伝達される。
また図3Cと図3Dとに示すように、熱伝導材81の基端部81bは、接続管231aの外周面に載置されており、外皮23cによって接続管231aの外周面に押圧されている。これにより、基端部81bは、湾曲部23からの脱落及び湾曲部23に対するずれを防止されている。またこれにより熱伝導材81は、熱的に接続管231aと接続することとなる。よって、本体部201から熱伝導材81に伝達された熱は、熱伝導材81から接続管231aに伝達される。
また熱伝導材81は接続管231aに対して熱的に接続しており、接続管231aは節輪231に対して熱的に接続している。このため、熱は、熱伝導材81から接続管231aに伝達され、接続管231aから節輪231に伝達され、操作部30側に伝達される。
また図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、熱伝導材81は、発熱部である照明ユニット60と撮像ユニット50とにそれぞれ直接的に配設されているのではない。本実施形態では、図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、熱伝導材81は、照明ユニット60と撮像ユニット50とにまとめて対応し、照明ユニット60と撮像ユニット50とに対して熱的にまとめて接続するように、照明ユニット60と撮像ユニット50とを保持する本体部201に配設されている。
また湾曲部23を含む挿入部20が湾曲している際においても、前記したように、照明ユニット60は照明光を出射し、撮像ユニット50は観察対象物を撮像し、発熱部である照明ユニット60と撮像ユニット50とは発熱する。
ただしこの状況においても、本実施形態の熱伝導材81は、図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに配設されている。よって、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲しても、熱伝導材81は、内蔵物と当接及び干渉することを防止され、さらに挿入部20の内周面である貫通口部203の周面や接続管231aの内周面に当接及び干渉することを防止される。また熱伝導材81は、捻じれたり、内蔵物に対して擦れたり、撓んだり、曲がったり、内蔵物同士によって挟持されたりすることを防止される。
これにより、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲しにくくなることが防止され、湾曲性能が低下することが防止される。また熱伝導材81は、湾曲によって前記した干渉等が生じ、干渉等によって劣化及び破損することを防止される。また熱伝導材81は本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに配設され、基端部が自由端として機能する。このため、熱伝導材81は、前記したように湾曲によって劣化及び破損することを防止される。これらにより放熱効率の低下は防止される。
またグラファイトシートのような熱伝導材81の伸縮性は、熱伝導材81の特性によって乏しい。このため、熱伝導材81は、本体部201の内部と湾曲部23の内部とに配設され、内蔵物として機能すると、熱伝導材81は、湾曲部23を含む挿入部20が様々な方向に湾曲した場合に応力によって劣化及び破損する虞が生じる。特に、劣化及び破損は、曲率の小さい2方向以上の複合曲げによって生じる虞がある。
しかしながら、図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、本実施形態では、前記したように熱伝導材81は、本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに配設されており、内蔵物として機能しない。よって、湾曲部23を含む挿入部20が様々な方向に湾曲しても、熱伝導材81は、応力の影響をほとんど受けることがなく、湾曲によって劣化及び破損することを防止される。
また図3Bと図3Cとに示すように、前記したように熱伝導材81の先端部81aは、本体部201の外周面に固定されている。また図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、前記したように熱伝導材81は、外皮23cによって本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに押圧されている。また前記したように熱伝導材81は、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲しても、熱伝導材81は、捻じれたり、内蔵物に対して擦れたり、撓んだり、曲がったり、内蔵物同士によって挟持されたりすることを防止される。よって、湾曲部23を含む挿入部20が直線状態や湾曲状態であっても、また湾曲部23を含む挿入部20が直線状態から湾曲状態に切り替わったり、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲状態から直線状態に切り替わった時であっても、熱伝導材81は変形を防止される。よって、熱伝導材81は本体部201を介して撮像ユニット50と照明ユニット60とに対して熱的に接続し続けるため、放熱効率の低下が防止される。
また熱伝導材81が本体部201の内部と湾曲部23の内部とに配設され内蔵物として機能すると、熱は、本体部201の内部と湾曲部23の内部とに溜まり、これら内部に配設されている撮像ユニット50と照明ユニット60にダメージを与える虞が生じる。また熱伝導材81が内蔵物と干渉した際に、熱が内蔵物に伝達されてしまう虞が生じる。
しかしながら、図3Bと図3Cと図3Dとに示すように、本実施形態では、前記したように熱伝導材81は、本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに配設されており、内蔵物として機能せず、熱的に接続管231aと接続している。このため、熱は、接続管231aに伝達されるため、内部に溜まることを防止され、内部に配設されている撮像ユニット50と照明ユニット60とにダメージを与えることを防止される。また熱が内蔵物に伝達されることが防止される。
また熱伝導材81が本体部201の内部と湾曲部23の内部とに配設され内蔵物として機能すると、内部の充填率が向上し、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲しにくくなり、湾曲性能が低下する虞が生じる。
本実施形態では、作用1,2によって、熱伝導材81によって発熱部である照明ユニット60と撮像ユニット50とを冷却できる。
また本実施形態では、作用4によって、湾曲部23を含む挿入部20が湾曲しにくくなることを防止でき、湾曲性能が低下することを防止できる。また本実施形態では、熱伝導材81が、湾曲によって前記した干渉等が生じ、干渉等によって劣化及び破損することを防止できる。また本実施形態では、熱伝導材81は本体部201の外周面と接続管231aの外周面とに配設され、基端部が自由端として機能する。このため本実施形態では、熱伝導材81が前記したように湾曲によって劣化及び破損することを防止できる。これらにより本実施形態では、放熱効率の低下を防止できる。
また本実施形態では、基端部81bは、摺動自在に配設されているが、これに限定する必要はない。基端部81b側は、外皮23cと節輪231と接続管231aとに対して摺動自在に配設されてもよい。
また本実施形態では、可撓管部25において、網状管25bは螺旋管25aをカバーし、外皮25cが網状管25bをカバーしている。しかし、網状管25bと外皮25cとが螺旋管25aをカバーしていれば、特に限定されない。例えば、内視鏡10は例えば工業用として用いられることを鑑みて、樹脂層である外皮25cが螺旋管25aをカバーし、網状管25bが外皮25cをカバーしていても良い。
図4Aと図4Bと図4Cと図4Dとを参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、以下に、第1の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
[熱伝導材81]
図4Aと図4Bとに示すように、熱伝導材81全体は、短冊形状を有している。熱伝導材81は、挿入部20の長手軸方向において、本体部201から、操作部30側、詳細には湾曲部23の基端部側まで配設されている。熱伝導材81は、湾曲部23において、接続管231aの外周面と、節輪231をカバーする網状管23bの外周面と、口金235の外周面とに載置されている。熱伝導材81は、湾曲部23において、自由端として形成される。熱伝導材81は、本体部201と接続管231aと網状管23bと口金235とに対して熱的に接続している。
本実施形態では、第1の実施形態の効果をさらに促進させることができる。
これにより本実施形態では、本体部201から熱伝導材81に伝達された熱を熱伝導材81から網状管23bと口金235とに素早く伝達できる。また本実施形態では、熱を、口金235を介して螺旋管25aと網状管25bとにも伝達できる。これにより本実施形態では、熱伝導材81によって発熱部である照明ユニット60と撮像ユニット50とをさらに冷却できる。
また内視鏡10が例えば工業用として用いられることを鑑みられると、熱伝導材81は、可撓管部25において、例えば、外皮25cに載置され、網状管25bによってカバーされると同時に、網状管25bによって外皮25cの外周面に向かって押圧される。
図5Aと図5Bとを参照して、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、以下に、第1の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
[熱伝導材81]
図5Aに示すように、本実施形態の熱伝導材81は、第1の実施形態の熱伝導材81の形状と、第2の実施形態の熱伝導材81の形状とが組み合わさった形状を有している。本実施形態の熱伝導材81の先端部81a側は第1の実施形態のような円筒形状を有しており、熱伝導材81の基端部81b側は第2の実施形態のような短冊形状を有している。熱伝導材81は、挿入部20の長手軸方向において、本体部201から、操作部30側、詳細には湾曲部23の基端部側まで配設されている。
円筒部85aは第1の実施形態の熱伝導材81に該当し、短冊部85bは第2の実施形態の熱伝導材81に該当する。短冊部85bは、円筒部85aと連接している。
本実施形態では、第1の実施形態の効果と、第2の実施形態の効果と同様の効果をえることができる。
図6を参照して、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、以下に、第1の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
[熱伝導材81]
図6に示すように、熱伝導材81は、帯形状を有している。また熱伝導材81は、螺旋形状を有しており、本体部201の中心軸と節輪231の中心軸とを巻回するように挿入部20の長手軸方向において、本体部201から、操作部30側、詳細には湾曲部23の基端部側まで配設されている。熱伝導材81は、接続管231aの外周面と節輪231の外周面とに配設されている。
本実施形態では、熱伝導材81が螺旋形状を有した状態で配設されている。このため、挿入部20の長手軸方向において、先端部から基端部までの熱伝導材81自体の長さを抑制できる。
このため、本実施形態では、湾曲部23が湾曲する際に、熱伝導材81が湾曲によって幅方向において変形することを抑制できる。
図7を参照して、第5の実施形態について説明する。本実施形態では、以下に、第1の実施形態の構成とは異なる構成のみ説明する。
[保護材87]
熱伝導材81の表面と裏面との少なくとも一方は、少なくとも一方を保護する保護材87によってカバーされている。保護材87は、熱伝導材81に積層するように配設される。
本実施形態では、保護材87によって、熱伝導材81が、変形することを抑制でき、湾曲に伴う変形によって破損することを防止でき、摩耗することを防止できる。
Claims (8)
- 内視鏡の挿入部の先端部に配設され、軸方向に貫通している貫通口部を有する中空部材と、
隣り合う節輪同士が互いに回動可能に連結されることで湾曲するように形成される湾曲部に配設され、前記節輪を前記中空部材に接続する接続管と、
前記貫通口部の内部に配設され、中空部材によって保持される発熱部と、
面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率よりも高く、熱伝導の方向に異方性を有する熱伝導材と、
を具備し、
前記熱伝導材の先端部側は、前記中空部材の外周面と、前記接続管の外周面との少なくとも一方に固定されていることを特徴とする内視鏡の放熱構造。 - 前記熱伝導材の基端部側は、前記挿入部の外形形成部材に内接するよう摺動自在に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記熱伝導材は、短冊形状を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記熱伝導材の先端部側は、筒形状を有することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記熱伝導材の短冊部分は、前記節輪の周方向において、隣り合う前記節輪同士を連結する連結部材同士の間に配設されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記熱伝導材は、螺旋形状を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記熱伝導材は、保護材によってカバーされていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の内視鏡の放熱構造。
- 前記保護材は、摩擦軽減材として機能することを特徴とする請求項7に記載の内視鏡の放熱構造。
Priority Applications (1)
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