JP2014184060A - 内視鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】 先端部の構成を小型化しつつ、後方観察が可能な内視鏡を提供する。
【解決手段】挿入部と、先端部と、接続部とを有する内視鏡である。挿入部は、被検体内に挿入される。先端部は、被検体内を照明するための第1の照明光学系、被検体内を撮像する第1の撮像素子、及び第1の撮像素子の前面に設けられる第1の対物レンズを含む第1の撮像光学系を有する。接続部は、先端部と挿入部とを接続する。また、第1の撮像素子は、その撮像面が挿入部側を向くよう配置されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、内視鏡に関する。
内視鏡は、被検体内を観察するために用いられる医療装置である。固体撮像素子(CCDセンサ、CMOSセンサ等)の小型化・高性能化に伴い、挿入部の先端に固体撮像素子が実装された内視鏡(所謂、電子内視鏡)が普及している。
電子内視鏡は、たとえば、可撓性のある長尺の挿入部を有する。挿入部の先端には、対物レンズ、固体撮像素子等が配置されている。このような電子内視鏡は、被検体内に挿入され、挿入部前方の領域を観察することができる。
ところで、電子内視鏡を用いて、襞が多い臓器(たとえば、小腸)を観察する場合や隆起状の病変(たとえば、ポリープ)を観察する場合等、挿入部前方の領域を観察するだけでは死角(たとえば、襞やポリープの裏側)が生じる可能性がある。
このような問題を解決できる構成として、前方観察と後方観察を切り換え可能な内視鏡が提案されている(特許文献1、2参照)。ここで、特許文献1に記載された内視鏡は、前方観察と後方観察を反射鏡20aの切り換えにより実現している。
特開2011−160998 特開2012−40078
しかし、特許文献1、2の構成の場合、後方観察を行うために専用の部材(たとえば、特許文献1の反射鏡20a)を設ける必要がある。従って、挿入部先端の構成が大型化するという問題がある。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、先端部の構成を小型化しつつ、後方観察が可能な内視鏡を提供することを目的とする。
主たる本発明は、挿入部と、先端部と、接続部とを有する内視鏡である。挿入部は、被検体内に挿入される。先端部は、被検体内を照明するための第1の照明光学系、被検体内を撮像する第1の撮像素子、及び第1の撮像素子の前面に設けられる第1の対物レンズを含む第1の撮像光学系を有する。接続部は、先端部と挿入部とを接続する。また、第1の撮像素子は、その撮像面が挿入部側を向くよう配置されている。本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
本発明の内視鏡は、先端部の構成を小型化しつつ、後方観察が可能となる。
第1実施形態に係る内視鏡を示す図である。 第1実施形態に係る内視鏡を示す図である。 第1実施形態に係る内視鏡を示す図である。 第1実施形態に係る内視鏡の説明を補足する図である。 第2実施形態に係る内視鏡を示す図である。 第2実施形態に係る内視鏡の説明を補足する図である。 第3実施形態に係る内視鏡を示す図である。 第3実施形態に係る内視鏡を示す図である。
(開示の概要)
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
すなわち、被検体内に挿入される挿入部と、被検体内を照明するための第1の照明光学系、被検体内を撮像する第1の撮像素子、及び第1の撮像素子の前方に設けられる第1の対物レンズを含む第1の撮像光学系を有する先端部と、先端部と挿入部とを接続する接続部と、を有する内視鏡であって、第1の撮像素子は、その撮像面が挿入部側を向くよう配置されていることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、先端部の構成を小型化しつつ、後方観察が可能となる。
また、先端部は、挿入部の長軸方向に対して傾斜していることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、視野を広く確保することができる。
また、挿入部の長軸方向に対する先端部の傾斜角は、第1の対物レンズの視野角に接続部及び挿入部が入らない角度であることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、視野を広く確保することができる。
また、接続部は、形状記憶合金を含んで構成されることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、たとえば、先端部に力が加わることにより接続部が変形した場合であっても元の形に戻すことができる。
また、先端部の径は、挿入部の径よりも小さいことを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、被検体等への挿入を容易に行うことができる。
また、第1の撮像素子は、CMOSセンサであることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、先端部の更なる小型化が可能となる。
また、先端部は、被検体内を照明するための第2の照明光学系、被検体内を撮像する第2の撮像素子、及び第2の撮像素子の前方に設けられる第2の対物レンズを含む第2の撮像光学系を有し、第2の撮像素子は、その撮像面が第1の撮像素子の撮像面と逆側を向くよう配置されていることを特徴とする内視鏡が明らかとなる。
このような内視鏡は、後方観察に加え、前方観察も可能となる。
(第1実施形態)
図1〜図4を参照して、第1実施形態に係る内視鏡1の構成について説明を行う。図1は、内視鏡1の全体を示す外観図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、図2のB−B断面図である。図4は、本実施形態に係る内視鏡1の使用例を示す模式図(断面図)である。
<構成>
内視鏡1は、被検体内を観察するために用いられる医療装置である。内視鏡1は、挿入部2と、先端部3と、接続部4と、把持部5と、コネクタ6とを含んで構成される(図1参照)。本実施形態に係る内視鏡1は、少なくとも挿入部2、先端部3及び接続部4を有する。
挿入部2は、被検体に挿入される長尺且つ円筒状の部材である。挿入部2は可撓性を有する。挿入部2は、たとえば、円筒状に形成された金属部材を樹脂(ポリウレタン、ポリエチレン、フッ素系樹脂等)で被覆して構成される。挿入部2の径は、たとえば、3.0mmである。
先端部3は、内視鏡1の先端を構成する。先端部3は円筒状の硬質な部材である。先端部3は、たとえば、ステンレス鋼(SUS304等)により形成される。先端部3の径は、たとえば、2.7mmである。本実施形態において、先端部3は、挿入部2よりも細径に形成されている。よって、被検体等に挿入する際に先端部3の引掛りが起き難くなるため、内視鏡1を挿入し易くなる。
先端部3内には、撮像光学系7が配置される(図2及び図3参照)。撮像光学系7は、撮像素子7aと、対物レンズ7bと、照明光学系としてのLED光源7cと、ケーブル部7dとを含んで構成される(図2及び図3参照)。撮像光学系7は、先端部3内において、樹脂接着剤等により固定されている。本実施形態における撮像光学系7は、少なくとも撮像素子7a、対物レンズ7b及び照明光学系(LED光源7c)を有する。本実施形態における撮像光学系7は、「第1の撮像光学系」の一例である。
撮像素子7aは、被検体内を撮像する素子である。先端部3内において、本実施形態における撮像素子7aは、撮像面が挿入部2側を向くように配置されている(図3参照)。撮像素子7aとしては、たとえば、CMOSセンサやCCDセンサを用いることができる。CMOSセンサは、CCDセンサに比べ先端部3の小型化に適している。本実施形態における撮像素子7aは、「第1の撮像素子」の一例である。
対物レンズ7bは、先端部3内において、撮像素子7aの撮像面の前方に設けられる。本実施形態において、対物レンズ7bは、一方のレンズ面(撮像面と対向するレンズ面とは逆側の面)が先端部3の後端面と面一になるよう配置される。撮像素子7aは、対物レンズ7bを介して先端部3後方の像を撮像する(所謂、後方観察)。対物レンズ7bは、たとえば、GRINレンズを用いることができる。或いは、対物レンズ7bは、複数のレンズ(ガラス、プラスチック等)を組み合わせたレンズ群として構成されてもよい。対物レンズ7bの視野角は、たとえば、95度〜120度である。また、本実施形態において、撮像素子7a及び対物レンズ7bは、先端部3断面の中心に対し、偏った位置に配置されている(図3参照)。本実施形態における対物レンズ7bは、「第1の対物レンズ」の一例である。
LED光源7cは、先端部3内に設けられ、被検体に光を照射する。先端部3内において、LED光源7cは、光の出射面が対物レンズ7bの近傍に位置するよう配置されている(すなわち、LED光源7cは、その出射面が挿入部2側を向くよう配置されている)。LED光源7cは、ケーブル部7dを介して駆動電力が供給されることにより光を照射する。照明光学系としてLED光源7cを用いることにより、挿入部2の細径化を図ることができる。
なお、照明光学系としては、LED光源7cに限られない。照明光学系としてライトガイドファイバを用いることも可能である。ライトガイドファイバは、光源(図示なし)からの光を被検体内に導く。先端部3内において、ライトガイドファイバは、その出射面が挿入部2側を向くよう配置される。ライトガイドファイバの基端側は、接続部4及び挿入部2内に挿通され、被検体外に設けられる光源(図示なし)と接続される。ライトガイドファイバは、複数設けられていてもよい。ライトガイドファイバを用いる場合には、被検体内に照射される光量を稼ぐことができる。
ケーブル部7dは、複数本の撮像素子用ケーブル70d及びLED用ケーブル71dを含んで構成される。撮像素子用ケーブル70d及びLED用ケーブル71dは、たとえば、極細の同軸ケーブルを用いることができる。撮像素子用ケーブル70dは、撮像素子7aを駆動させるための駆動信号(及び駆動電力)や、撮像素子7aからの撮像信号(撮像された像を電気信号に変換した信号)を伝送するための線である。撮像素子用ケーブル70dの先端は、撮像素子7aに接続される。LED用ケーブル71dは、LED光源7cを駆動させるための駆動信号(及び駆動電力)を伝送するための線である。LED用ケーブル71dの先端は、LED光源7cに接続される。ケーブル部7d(撮像素子用ケーブル70d及びLED用ケーブル71d)の基端側は、接続部4及び挿入部2内を挿通し、コネクタ6を介してプロセッサ(図示なし)と接続される。プロセッサ(図示なし)は、被検体の外部に配置される装置である。プロセッサ(図示なし)は、撮像信号を処理して画像を形成する機能や、撮像素子7a及びLED光源7cの駆動電力を供給する機能を有する。なお、ケーブル部7dと撮像素子7aの間にFPC基板等を介して電気的に接続することも可能である。
接続部4は、先端部3と挿入部2とを接続する円筒状の部材である。接続部4は、一端が先端部3内に配置され、他端が挿入部2内に配置される。接続部4は、先端部3及び挿入部2に対して接着剤等により固定されている。接続部4は、先端部3及び挿入部2よりも細径に構成されている。接続部4の内部には、ケーブル部7dが挿通されている。本実施形態において、先端部3、挿入部2及び接続部4は、直線状に配置されている(図1参照)。但し、撮像光学系7における視野をある程度確保するために、先端部3は、その中心軸CL1(長軸方向)が挿入部2の中心軸CL2(長軸方向)とずれるように配置されている(図3参照)。
接続部4は、たとえば、ポリイミドやフッ素系樹脂により形成される。或いは、接続部4を形状記憶合金で形成することも可能である。具体的には、接続部4全体を形状記憶合金で形成することも可能であるし、樹脂で形成した円筒状の接続部4内にワイヤー状の形状記憶合金を挿通することでもよい。この場合、先端部3等に力が加わることにより、接続部4の形状が変形した場合(挿入部2に対して先端部3が曲がった場合)であっても、元の形(たとえば、図1の直線状の形)に戻すことができる。
把持部5は、被検体に対して内視鏡1を操作(挿抜)する際に把持する部分である。医師等は、片手で把持部5を把持しながら、もう一方の手で挿入部2を医用チューブや内視鏡のチャンネルに対して押し込む。或いは、医師等は、把持部5を捻ることにより、内視鏡1(挿入部2)を回転させる。
コネクタ6は、プロセッサ(図示なし)と内視鏡1とを電気的に接続する部分である。把持部5からコネクタ6までのケーブル部7dは、たとえば、ポリエチレン製のチューブPEで覆われている(図1参照)。
<内視鏡1の使用例>
上述の構成を有する内視鏡1は被検体の様々な部位で使用することができる。なお、使用する部位によって、少なくとも挿入部2の長さは異なる。
たとえば、経口的に食事を摂取できない患者に対し、胃に直接栄養を投与する方法(経皮内視鏡的胃瘻造設術。Percutaneous Endoscopic Gastrostomy。以下、「PEG」という)がある。
具体的に、PEGは、内視鏡を用いて被検体の腹部B(胃G)に穴を開ける方法である。その後、PEGにより形成された穴に胃瘻チューブGTを挿入・固定する。胃瘻チューブGTは、ストッパSを先端部に有する中空の部材である(図4参照)。ストッパSは、胃G内で拡張することにより、胃壁に対して胃瘻チューブGTを固定する。このようにして、看護師等は、胃瘻チューブGTを介して被検体の胃Gに直接栄養を投与することができる。
ここで、胃瘻チューブGTを胃G内に固定するためには、ストッパSが確実に広がっている必要がある。また、胃瘻チューブGTが詰まった場合、栄養を供給することができない。このような状態を確認するために、従来は、経口的或いは経鼻的に内視鏡を挿入していた。一方、本実施形態に係る内視鏡1は、小型の先端部3をはじめとして、全体が細径に構成されている。よって、内視鏡1は、胃瘻チューブGTを介して被検体内に挿入することができる。つまり、経口的或いは経鼻的に内視鏡を挿入する場合に比べ、被検体の負担が少なくなる。
また、内視鏡1を胃瘻チューブGTに挿入した場合、ストッパSは、先端部3の後方に位置する(図4参照)。ここで、本実施形態に係る内視鏡1は、後方観察が可能な撮像光学系7を有する。よって、たとえば、挿入部2を介して先端部3を回転させることにより(図4の矢印は内視鏡1の回転方向を示す)、撮像光学系7(対物レンズ7b)の視野F内でストッパSの状態を確認できる(図4参照)。
なお、内視鏡1は、胃瘻チューブGTに限らず、被検体に対して使用される各種の医用チューブ(気管チューブ、イレウスチューブ等)に用いることができる。或いは、内視鏡1は、一般的な内視鏡(たとえば、消化管用の内視鏡)のチャンネルを介して被検体内に挿入することができる。すなわち、本実施形態に係る内視鏡1は、一般的な内視鏡に対するサブスコープとしての役割を果たすことも可能である。また、内視鏡1は、被検体に対して医用チューブ等を介し間接的に挿入するだけでなく、直接的に挿入することも当然に可能である。
このように、本実施形態に係る内視鏡1によれば、後方観察が可能となる。従って、内視鏡1は、一般的な内視鏡とは異なる用途(或いは一般的な内視鏡による観察の補助用途)に用いることができる。また、撮像素子7a(撮像素子7aの撮像面)の向きを後側(挿入部2側)にすることで後方観察を可能としている。従って、後方観察用の特別な構成(たとえば、ミラー)を設ける必要がないため、内視鏡1は、先端部3を小型化することができ、且つ製造コストを低く抑えることも可能となる。
(第2実施形態)
図5及び図6を参照して、第2実施形態に係る内視鏡1の構成について説明を行う。本実施形態では、先端部3が挿入部2の長軸方向に対して傾斜している例について述べる。図5は、本実施形態に係る内視鏡1(挿入部2の一部、先端部3及び接続部4)の断面図である。図6は、本実施形態に係る内視鏡1の使用例を示す模式図(断面図)である。なお、第1実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。
<構成>
本実施形態における先端部3は、挿入部2の長軸方向に対して所定の角度(傾斜角θ)で傾斜している。また、対物レンズ7bの一方のレンズ面(撮像面と対向するレンズ面とは逆側の面)は、先端部3の後端面から距離dだけ突出している。
傾斜角θは、対物レンズ7bの視野Fに挿入部2及び接続部4が入らない角度である。このような傾斜角θは、挿入部2及び接続部4の径及び挿入部2から先端部3までの距離が一定の値とすると、先端部3の後端面から対物レンズ7bの一方のレンズ面までの距離dと対物レンズ7bの視野角θとの関係で決定することができる。
たとえば、視野角θが広い対物レンズ7bを用いる場合、先端部3に対物レンズ7bを固定する際に距離dを長くとることにより、挿入部2及び接続部4が視野F(視野角θ)に入らないようにすることができる。
接続部4は、先端部3の傾斜に伴い、一部が屈曲した構成となっている。なお、接続部4が形状記憶合金等で構成されている場合、先端部3に力が加わることにより接続部4が変形したとしても元の形(傾斜角θの状態)に戻すことができる。また、対物レンズ7bは、接続部4の屈曲する方向とは異なる側(屈曲した接続部4の外側)に配置されている。
<内視鏡1の使用例>
図6は、本実施形態に係る内視鏡1を胃瘻チューブGTに対して用いる例を示している。
第1実施形態と同様、本実施形態に係る内視鏡1は、小型の先端部3をはじめとして、全体が細径に構成されている。よって、内視鏡1は、胃瘻チューブGTを介して被検体内に挿入することができる。つまり、経口的或いは経鼻的に内視鏡を挿入する場合に比べ、被検体の負担が少なくなる。
また、第1実施形態と同様、本実施形態に係る内視鏡1は、後方観察が可能な撮像光学系7を有する。よって、たとえば、挿入部2を介して先端部3を回転させることにより(図6の矢印は内視鏡1の回転方向を示す)、撮像光学系7(対物レンズ7b)の視野F内でストッパSの状態を確認できる(図6参照)。
更に、本実施形態に係る内視鏡1は、先端部3が挿入部2の長軸方向に対して傾斜している。よって、内視鏡1によりストッパSの状態を確認する際に、対物レンズ7bの視野F内に挿入部2及び接続部4が入ることがない。
このように、本実施形態に係る内視鏡1によれば、対物レンズ7bの視野F内に挿入部2及び接続部4が入ることがないため、視野を広く確保することができる。従って、内視鏡1による観察の効率を高めることができる。
(第3実施形態)
図7及び図8を参照して、第3実施形態に係る内視鏡1の構成について説明を行う。本実施形態では、後方観察用の撮像光学系7に加え、前方観察用(撮像光学系7と逆側の観察用)の撮像光学系8を有する例について述べる。図7は、本実施形態に係る内視鏡1の先端部3の先端面を示す。図8は、図7のC−C断面である。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。また、第1実施形態〜3実施形態の構成は適宜、組み合わせることが可能である。
<構成>
本実施形態に係る先端部3は、撮像光学系7に加え、撮像光学系8が配置される。撮像光学系8は、撮像素子8aと、対物レンズ8bと、照明光学系としてのLED光源8cと、ケーブル部8dとを含んで構成される(図7及び図8参照)。撮像光学系8は、先端部3内において、樹脂接着剤等により固定されている。本実施形態における撮像光学系8は、少なくとも撮像素子8a、対物レンズ8b及び照明光学系(LED光源8c)を有する。本実施形態における撮像光学系8は、「第2の撮像光学系」の一例である。
先端部3内において、撮像素子8aは、撮像面が撮像素子7aの撮像面と逆側を向くよう配置されている(図8参照)。すなわち、撮像素子8aの撮像面は、挿入部2と逆側(先端部3の先端側)を向くよう配置されている。本実施形態における撮像素子8aは、「第2の撮像素子」の一例である。
対物レンズ8bは、先端部3内において、撮像素子8aの撮像面の前方に設けられる。対物レンズ8bは、一方のレンズ面(撮像面と対向するレンズ面とは逆側の面)が先端部3の先端面と面一になるよう配置される。撮像素子8aは、対物レンズ8bを介して先端部3前方の像を撮像する(前方観察)。また、本実施形態において、撮像素子8a及び対物レンズ8bは、先端部3断面の中心に対し、偏った位置に配置されている(図8参照)。本実施形態における対物レンズ8bは、「第2の対物レンズ」の一例である。
先端部3内において、LED光源8cは、光の出射面が対物レンズ8bの近傍に位置するよう配置されている(すなわち、LED光源8cは、その出射面が挿入部2側とは反対側を向くよう配置されている)。LED光源8cは、ケーブル部8dを介して駆動電力が供給されることにより光を照射する。
ケーブル部8dは、撮像素子8a及びLED光源8cに対応する複数本の撮像素子用ケーブル80d及びLED用ケーブル81dを含んで構成される。撮像素子用ケーブル80dは、撮像素子8aを駆動させるための駆動信号(及び駆動電力)や、撮像素子8aからの撮像信号(撮像された像を電気信号に変換した信号)を伝送するための線である。撮像素子用ケーブル80dの先端は、撮像素子8aに接続される。LED用ケーブル81dは、LED光源8cを駆動させるための駆動信号(及び駆動電力)を伝送するための線である。LED用ケーブル81dの先端は、LED光源8cに接続される。ケーブル部8dの基端側は、ケーブル部7dと共に接続部4及び挿入部2内を挿通し、コネクタ6を介してプロセッサ(図示なし)と接続される。
なお、撮像光学系7と撮像光学系8とは、異なる構成であってもよい。たとえば、撮像素子7aをCMOSセンサとし、撮像素子8aをCCDセンサにしてもよい。或いは、対物レンズ7b及び対物レンズ8bとして、視野角θの異なるレンズを用いてもよい。
本実施形態に係る内視鏡1によれば、後方観察に加え、前方観察も可能となる。よって、たとえば、胃瘻チューブGTを介して内視鏡1を被検体に挿入する場合に、挿入方向の状況を確認しながら(たとえば、胃瘻チューブが閉塞していないか)挿入することができる。或いは、内視鏡のチャンネルを介して、一般的な消化管用の内視鏡が観察できない部位(たとえば、胆管や小腸)の観察も可能となる。このように本実施形態に係る内視鏡1は、様々な観察用途に用いることができる。
1 内視鏡
2 挿入部
3 先端部
4 接続部
5 把持部
6 コネクタ
7 撮像光学系
7a 撮像素子
7b 対物レンズ
7c LED光源
7d ケーブル部

Claims (7)

  1. 被検体内に挿入される挿入部と、
    被検体内を照明するための第1の照明光学系、前記被検体内を撮像する第1の撮像素子、及び前記第1の撮像素子の前方に設けられる第1の対物レンズを含む第1の撮像光学系を有する先端部と、
    前記先端部と前記挿入部とを接続する接続部と、
    を有する内視鏡であって、
    前記第1の撮像素子は、その撮像面が前記挿入部側を向くよう配置されていることを特徴とする内視鏡。
  2. 前記先端部は、前記挿入部の長軸方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1記載の内視鏡。
  3. 前記挿入部の前記長軸方向に対する前記先端部の傾斜角は、前記第1の対物レンズの視野角に前記接続部及び前記挿入部が入らない角度であることを特徴とする請求項2記載の内視鏡。
  4. 前記接続部は、形状記憶合金を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の内視鏡。
  5. 前記先端部の径は、前記挿入部の径よりも小さいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の内視鏡。
  6. 前記第1の撮像素子は、CMOSセンサであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の内視鏡。
  7. 前記先端部は、被検体内を照明するための第2の照明光学系、前記被検体内を撮像する第2の撮像素子、及び前記第2の撮像素子の前方に設けられる第2の対物レンズを含む第2の撮像光学系を有し、
    前記第2の撮像素子は、その撮像面が前記第1の撮像素子の撮像面と逆側を向くよう配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の内視鏡。
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