JP2014530029A - 腹腔鏡デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、ハンドル部の遠位端に配置された内部光源と、光学系を備える中心コアと、中心コアに被せられる円筒管の形態の光ガイドとを備える、腹腔鏡デバイスである。光ガイドは、内部光源によって放射された光が腹腔鏡の遠位端において光ガイドから出るまで、その光を内部反射により光ガイドを通して伝播させるように構成される。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、医療機器の分野に関する。本発明は、特に、腹腔鏡デバイスの分野に関する。

内視鏡及び腹腔鏡は、観察、診断、及び例えばヒト又は動物の体内の生検又は焼灼といった治療を目的とした医学的用途において、また、例えばジェットエンジン内のタービンブレードの検査といった、手が届きづらい場所の検査を目的とした産業用途において使用されるデバイスである。これらは、通常、遠位端に位置する対物レンズ系と、収集した画像をデバイスの近位端まで送るための手段とを含み、その近位端で収集した画像を直接視認又は表示することができる。これにより、操作者が対物レンズの前方の空間を観察することが可能になる。対物レンズは、カメラの一部又は光学リレー系とすることができ、画像を観察者へ伝達する光ファイバケーブル上に画像の焦点を合わせることもできる。

従来の腹腔鏡デバイスでは、対物レンズの前方の領域を照らすために必要な光は、光ファイバによって挿入管の近位端から遠位端へ送られる。壊れやすい光ファイバが破損するのは珍しいことではなく、費用がかかる修理を行わない限り、器具は使用不能になる。

従来の腹腔鏡デバイスに関連する別の問題は、各処置間に実施しなければならない殺菌処理に関する費用及び「ダウン時間(downtime)」である。関連する問題は、特に光学及び電子部品の「損耗」である。これは、オートクレーブ処理の高温又は強い薬品に起因するものであり、デバイスの実用的な寿命を短くする。

本発明の目的の一つは、前記従来のデバイスの課題を解決する腹腔鏡デバイスを提供することである。

本発明のさらなる目的及び利点は、説明が進むにつれて明らかになるであろう。

本発明は、ハンドル部と、光学系を備える中心コアであって、該中心コアの遠位端に前記光学系が対物レンズを有する中心コアと、内部光源とを含む、腹腔鏡である。

本発明の前記腹腔鏡は、内部光源が前記ハンドル部の遠位端に配置されること、及び、前記腹腔鏡は、前記中心コアに被せられる円筒管の形態の光ガイドを備えることを特徴とする。前記光ガイドは、前記内部光源によって放出された光が前記腹腔鏡の遠位端において該光ガイドから出るまで、前記光を内部反射により該光ガイドを通して伝播させるように構成されている。前記光ガイドは、ガラス又はプラスチック製であってもよい。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態では、前記光ガイドの近位端は、レンズ状に形成され、該近位端を通して伝播された前記光を前記対物レンズの前方の所定の距離に集中させ、又は、前記光の照射範囲の大きさを調節し、又は、前記照射範囲の中心の角度位置を前記腹腔鏡の前記中心コアの長手方向対称軸に対して制御する。

前記腹腔鏡の実施形態は、金属又はエラストマーの外側保護管を備え、前記外側保護管は、光ガイドに被せられる。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態は、カラーを備え、前記カラーは、前記ハンドル部に対する前記光ガイドの堅固な取り付けを維持するために、前記光ガイド上に嵌合し且つ前記ハンドル部の遠位端に取り付けられるように構成される。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態は、前記光ガイド又は前記保護管の遠位端において密閉された透明な窓を含む。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態では、前記内部光源は、LED又は光ファイバである。本発明の前記腹腔鏡の実施形態では、前記内部光源は、リング形状の光ファイバである。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態では、以下の部品、すなわち、前記光ガイド、前記保護管、及び前記カラーのうちの少なくとも一つが、使い捨て式である。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態は、遠心レンズ保護ユニットを備えることができる。前記遠心レンズ保護ユニットは、使い捨て式であってもよい。

本発明の前記腹腔鏡の実施形態は、1以上のワーキングチャネルを備えることができる。

本発明のすべての上記及び他の特徴及び利点は、添付の図面を参照するとともに、以下の例示的且つ非限定的な本発明の実施形態の説明を通じて、さらに理解されるであろう。

本発明の腹腔鏡の第1の実施形態の各特徴を概略的に示す等角図である。 図1Aに示された本発明の実施形態の概略断面図である。 本発明の腹腔鏡の第2の実施形態を概略的に示す等角図である。 図2Aに示された本発明の実施形態の概略断面図である。 モータ組立体と回転円板を備える従来技術の遠心レンズ保護装置の断面図である。

図1Aの等角図及び図1Bの断面図に、本発明の腹腔鏡デバイス10の第1の実施形態が概略的に示されている。腹腔鏡10は、ハンドル部12と、長い中心コア16を含む挿入部14とからなる。中心コア16は、中心コア12の遠位端に、対物レンズ18を有する光学系を備える。光学系は、例えば、対物レンズ18によって収集された光を、接眼部20内の接眼レンズ22又は近位画像形成システム及び表示デバイス(図面には示されていない)への接続部に伝送するビデオカメラ又は光ファイバ束又は光学リレー系など、当技術分野で知られている任意のタイプの光学系とすることができるが、この光学系の正確な性質は本発明には関係しないので、本明細書では詳細には説明しない。

腹腔鏡10において、内部光源26は、挿入部14の遠位端に配置されず、ハンドル部12の遠位端に配置される。内部光源26は、例えば、ハンドル部12上のコネクタ32を通じて電力を受けるLEDか、又は、コネクタ24を介して外部光源からの光を伝える光ファイバとすることができる。図に示された実施形態では、内部光源26は、リング形状の光ファイバである。

内部光源26によって放射された光を腹腔鏡の遠位端に伝えて、そこでその光が対物レンズ18の前方の領域を照らせるように、中心コア16に透明な光ガイド28が被せられる。光ガイド28は、ガラス又はプラスチックで作られた円筒管である。光ガイドの近位端は、内部光源26に光学的に連結される。光ガイド28の製作に用いられる材料は、その材料がある屈折率、すなわち光が対物レンズの周囲で光ガイドから出るまで、内部反射によりガイドを通して光を伝播させる屈折率を有するように選択される。

本発明の実施形態では、光ガイド28の近位端は、レンズのような形状にすることができ、そこを通して伝播された光を対物レンズ18の前方の所定の距離に集中させ、又は、照射範囲の大きさを調整し、若しくは照射範囲の中心の角度位置を腹腔鏡10の中心コア16の長手方向対称軸に対して制御する。

光ガイドの側面を通して光が漏れるのを防ぐと共に、挿入部14に剛性を与えるために、必要に応じて光ガイドに金属又はエラストマーの外側保護管38を被せることができる。ハンドル部に対する光ガイドの堅固な取り付けを維持するために、カラー30が光ガイド28上に嵌合して、ハンドル部12の遠位端のねじ山に螺合される。

空気又は液体が通過するのを防ぐために、カラー30には、例えばOリング又は当技術分野で知られている他の手段などのシール材が取り付けられる。対物レンズ18を保護するために、光ガイド28又は保護管38のどちらかの遠位端において、透明窓を封止することができる。カラー30と遠位端に位置する窓でのシール材の連携は、中心コア16で埋められる光ガイド28内の空洞と、内部光源26を備えるハンドル部12とを、光ガイドの外部から密閉して隔絶する。

腹腔鏡10を用いた処置が行われた後、カラー30が緩められ、光ガイド28がハンドル部12から分離される。カラー30、光ガイド28、及び保護管38、すなわち体液又は他の汚染物質と接触する、腹腔鏡10の限定された構成要素は、廃棄することができる。

次の処置のために内視鏡10を準備するには、殺菌溶液で湿らせた布で中心コア16及びハンドル部12を拭い、殺菌した新しい光ガイド28及び保護管38を新しいカラー30を用いて取り付けるだけでよい。

本発明の実施形態では、光ガイド28、保護管38、及びカラー30のうちの少なくとも一つを、殺菌した後で再利用することができる。

腹腔鏡を使用する際に一般に発生する問題は、レンズ、又はレンズを保護する窓が、体液及び小片(particles)により少なくとも部分的に閉塞されることである。多くの場合、閉塞は、腹腔鏡が動作不能になるほどにひどくなる。そのような状況では、レンズを洗浄しなければならない。開発されてきたレンズ洗浄方法の一つは、レンズの外側表面に水、空気、又は他の気体の噴流を吹き付けることである。水又は気体は、器具の不可欠な部分であるチャネルを通じて、レンズに隣接した腹腔鏡の遠位端上の1以上のノズルに供給される。場合によっては、腹腔鏡は、洗浄のために身体から引き抜いて再挿入しなければならず、これは時間がかかり且つリスクを高める処置である。

この問題の別の解決法は、遠心レンズ保護装置である。遠心レンズ保護装置は、レンズの前方に配置された回転ガラス円板を備え、その結果、円板によりデブリが遮断される。円板の回転時に生じる遠心力は、デブリを円板の周辺に向けて排除し、そこでデブリは落下し、また、ときには堆積するが、いかなる場合においても、もはや画像に干渉することはない。

図3は、本発明の発明者の米国特許第7,104,657号で説明されている従来技術の遠心レンズ保護ユニット100の断面図である。この遠心レンズ保護装置は、モータ組立体34及び回転円板36からなる。

円板36は、軸方向に並んだ複数の磁石110を備える。各磁石の一端は、例えば接着剤を使用するか、又は磁石を取り囲むテンションリングを使用して、円板36に固定される。任意で、磁石は、例えば円板102に形成されたくぼみ内に保持されて、円板36に直接取り付けられる。磁石110は、円板102からハウジング140の内部空間内へと軸方向に延在する。円板36は、任意で、回転を可能にする複数のボール軸受又はシリンダ軸受150によって所定の位置に保持される。一部の実施形態では、軸受150の直径は、0.2ミリメートルである。代わりに、又は加えて、スリップリング軸受が使用される。モータ組立体34の基部には、例えばスリップリング軸受である第2の軸受160が任意に設けられる。

例示的な一実施形態では、磁石110は、任意的な摺動リング112及び114の対によって相互接続され、これらの摺動リングは、テンションリングとして機能して、回転による遠心力が磁石を円板36から分離させ又は過度の歪みを生じさせるのを防止する。摺動リング112及び114は、軸受160及び150と接触して摺動する。一部の実施形態では、レンズ保護ユニット100の寿命は比較的短いので、軸受の摩耗は重大なことではない。こうした摺動リングは、可動部分(例えば、円板)に取り付けることも、固定部分(例えば、ハウジング140)に取り付けることもできる。

ハウジング140の内側表面に又はそれに近接して、複数のコイル130がハウジング140の本体内に設けられる。一部の実施形態では、コイル130は、ハウジング140に特別に形成された空洞内に、例えば銅、銀、若しくは白金といった導電性材料、又は導電性プラスチックを堆積させる工程によって製作される。コイル130を製作するために、多くの異なるリソグラフィ法を使用することができる。代替として、硬い又は柔軟な基板上にコイルが堆積され、その基板がハウジング140に挿入される。代替として、又は追加で、コイル130は、コアに巻かれ、任意で強磁性のコアに巻かれる。それらのコア上のコイル130は、ハウジング140内の受容凹部に挿入される。

レンズ保護装置100のモータ組立体の異なる実施形態のさらなる説明が、典型的な寸法、回転速度、コイルの配列、等を含めて、米国特許第7,104,657号で提示されている。

図2Aの等角図および図2Bの断面図に、本発明の腹腔鏡デバイス10'の第2の実施形態が概略的に示されている。この実施形態は、腹腔鏡10'の遠位端に作られた凹部以外は、すべての点で第1の実施形態と同一である。遠心レンズ保護ユニットのモータ組立体34の中空の中央部は、中心コア16の遠位端に被せられるが、このときモータ組立体31は、光ガイド28と中心コア16との間にそれらと同軸に挿入されると共に、回転円板36が対物レンズ18の近くに配置される。モータ組立体34への電力供給のためのコネクタ32が、ハンドル部20の側部上に配置される。

本発明の腹腔鏡の実施形態では、遠心レンズ保護ユニットは、1回の処置にのみ使用され、次いで腹腔鏡の他の使い捨ての部品と共に廃棄される。

本発明の腹腔鏡の実施形態は、遠心レンズ保護ユニットの有無に関わらず、1以上のワーキングチャネルを備えることができる。

本発明の実施形態を例示として説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で、多くの変更、修正、及び適応とともに行われ得ることが理解されるであろう。

Claims (14)

1. a. ハンドル部と、
   b. 光学系を備える中心コアであって、該中心コアの遠位端に前記光学系が対物レンズを有する中心コアと、
   c. 内部光源と、
   を備える腹腔鏡であって、
   前記内部光源は、前記ハンドル部の遠位端に配置され、
   前記腹腔鏡は、前記中心コアに被せられる円筒管の形態の光ガイドを備え、
   前記光ガイドは、前記内部光源によって放出された光が前記腹腔鏡の遠位端において該光ガイドから出るまで、前記光を内部反射によって前記光ガイドを通して伝播させるように構成されていることを特徴とする、腹腔鏡。
2. 前記光ガイドは、ガラス又はプラスチック製である、請求項1に記載の腹腔鏡。
3. 前記光ガイドの近位端は、レンズ状に形成され、該近位端を通して伝播された前記光を前記対物レンズの前方の所定の距離に集中させ、又は、前記光の照射範囲の大きさを調節し、又は、前記照射範囲の中心の角度位置を前記腹腔鏡の前記中心コアの長手方向対称軸に対して制御する、請求項1に記載の腹腔鏡。
4. 金属又はエラストマーの外側保護管を備え、
   前記外側保護管は、前記光ガイドに被せられる、請求項1に記載の腹腔鏡。
5. カラーを備え、
   前記カラーは、前記ハンドル部に対する前記光ガイドの堅固な取付けを維持するために、前記光ガイド上に嵌合し且つ前記ハンドル部の前記遠位端に取り付けられるように構成される、請求項1に記載の腹腔鏡。
6. 前記光ガイド又は前記保護管の遠位端において密閉された透明な窓を備える、請求項1に記載の腹腔鏡。
7. 前記内部光源は、LED又は光ファイバである、請求項1に記載の腹腔鏡。
8. 前記内部光源は、リング形状の光ファイバである、請求項3に記載の腹腔鏡。
9. 前記光ガイドは、使い捨て式である、請求項1に記載の腹腔鏡。
10. 前記保護管は、使い捨て式である、請求項4に記載の腹腔鏡。
11. 前記カラーは、使い捨て式である、請求項5に記載の腹腔鏡。
12. 遠心レンズ保護ユニットを備える、請求項1に記載の腹腔鏡。
13. 前記遠心レンズ保護ユニットは、使い捨て式である、請求項12に記載の腹腔鏡。
14. 1以上のワーキングチャネルを備える、請求項1に記載の腹腔鏡。

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