JP2015204973A - 超拡大観察用内視鏡 - Google Patents

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Abstract

【課題】噴門の壁を容易に超拡大観察することが可能な超拡大観察用内視鏡を提供する。【解決手段】操作部から前方に延びる挿入部内に設けた、その光軸OA1が挿入部の軸線と平行な共焦点光学系31と、挿入部内に設けた、光を共焦点光学系に入射させる第一ライトガイド34と、挿入部の周面に設けた、光が透過可能な観察窓25と、挿入部内に設けた、共焦点光学系が出射した光を軸線と直交する方向に反射させながら観察窓の表面又は観察窓の外側の該表面近傍に設定した第一集光点に集光する直角プリズム33又はミラー61と、直角プリズムとミラーのいずれか一方と第一集光点が反射しかつ共焦点光学系が出射した光を第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点で受光し、光を共焦点画像用プロセッサ50に送る第二ライトガイド34と、を備える。【選択図】図3

Description

本発明は共焦点光学系を利用した超拡大観察用内視鏡に関する。
図8は共焦点光学系を利用した超拡大観察用内視鏡を示している。
この内視鏡は、術者が手で把持する操作部と、操作部から延びる挿入部と、を備えている。挿入部の先端部内に共焦点光学系が配設してあり、該先端部の先端面には共焦点光学系と対向する拡大観察用窓が設けてある。さらに操作部及び挿入部の内部には、その一端面が共焦点光学系と対向し、その他端面がレーザ光源と光電子増倍管に接続する光学ファイバが配設してある。
レーザ光源で発生したレーザ光は光学ファイバの他端面から光学ファイバの内部に入り、光学ファイバの一端面から共焦点光学系に入射する。共焦点光学系が出射したレーザ光は拡大観察用窓の表面(又は拡大観察用窓の外側の該表面近傍)に設定した第一集光点(観察対象)に集光する。そして第一集光点(観察対象)が反射しかつ共焦点光学系が出射したレーザ光は、光学ファイバの一端面から光学ファイバの内部に入る。光学ファイバの一端面の位置は、上記第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点の位置と一致している。そして光学ファイバの他端面を出たレーザ光(観察像)は、光電子増倍管に送られ、光電子増倍管によって変換された電気信号が画像処理装置によって画像処理された後に、画像処理装置に接続する拡大観察用モニタに表される。
従って、図8に示すように、例えば上記内視鏡の挿入部を被験者の食道に挿入し拡大観察用窓を食道壁に接触させれば、拡大観察用モニタに食道壁の超拡大観察画像が表示される。
特開2008−12211号公報
図8に示すように胃と食道の接続部である噴門は狭幅であり、噴門の筋肉は収縮動作を行う。
従って、内視鏡の挿入部の先端面に設けた拡大観察用窓を噴門の壁に接触させることが難しく、そのため噴門の壁を上記内視鏡によって超拡大観察するのが非常に困難であった。
本発明は、噴門の壁を容易に超拡大観察することが可能な超拡大観察用内視鏡を提供することを目的とする。
本発明の超拡大観察用内視鏡は、操作部から前方に延びる挿入部内に設けた、その光軸が上記挿入部の軸線と平行な共焦点光学系と、上記挿入部内に設けた、光を上記共焦点光学系に入射させる第一ライトガイドと、上記挿入部の周面に設けた、上記光が透過可能な観察窓と、上記挿入部内に設けた、上記共焦点光学系が出射した上記光を上記軸線と直交する方向に反射させながら上記観察窓の表面又は上記観察窓の外側の該表面近傍に設定した第一集光点に集光する直角プリズム又はミラーと、上記直角プリズムと上記ミラーのいずれか一方と上記第一集光点が反射しかつ上記共焦点光学系が出射した上記光を上記第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点で受光し、該光を共焦点画像用プロセッサに送る第二ライトガイドと、を備えることを特徴としている。
上記挿入部が、上記操作部に設けた湾曲操作装置の湾曲操作に応じて湾曲する湾曲部と、該湾曲部よりも上記操作部側に位置し、可撓性を有する可撓管部と、を備え、上記観察窓を上記湾曲部と上記可撓管部の間に設けてもよい。
上記観察窓が上記挿入部の外周面より外周側に突出していてもよい。
噴門を拡げながら挿入部を噴門に挿入すると、噴門は自律的に閉じよう(縮径しよう)とする。そのため観察窓を噴門内に位置させれば、噴門の壁が観察窓に密着する。
そして本発明の内視鏡は、挿入部の内部に、共焦点光学系が出射した光を挿入部の軸線と直交する方向に反射させ、挿入部の外周面に設けた観察窓の表面(又は観察窓の外側の該表面近傍)に設定した第一集光点に集光する直角プリズム(又はミラー)を備えている。
そのため第一ライトガイドから共焦点光学系に光を入射させると、共焦点光学系が出射した光は直角プリズム又はミラーによって、挿入部の軸線と直交する方向に反射され、観察窓の表面(又は上記観察窓の外側の該表面近傍)に設定した第一集光点(噴門の壁又は壁の内部)に集光する。そして第一集光点及び直角プリズム(又はミラー)が反射しかつ共焦点光学系が出射した光を、第二ライトガイドの(第一集光点と共焦点の関係にある)第二集光点が受光し、第二ライトガイドが該光を共焦点画像用プロセッサに送る。
従って、本発明によれば噴門の壁を容易に超拡大観察することが可能である。
本発明の一実施形態の超拡大観察用内視鏡、共焦点画像用プロセッサ、通常画像用プロセッサ、共焦点画像用モニタ、及び通常画像用モニタを示す図である。 (A)は挿入部の要部を示す図であり、(B)は(A)中の一点鎖線で示した部分の拡大断面図である。 (A)は挿入部を噴門に挿入した状態を示す図であり、(B)は(A)中の一点鎖線で示した部分の拡大図である。 挿入部の先端部の斜視図である。 図4のV−V矢線に沿う断面図である。 本実施形態の超拡大観察用内視鏡、共焦点画像用プロセッサ、通常画像用プロセッサ、共焦点画像用モニタ、及び通常画像用モニタを表すブロック図である。 変形例の図2(B)に相当する拡大断面図である。 従来例の図3(A)に相当する図である。
以下、図1から図6を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。以下の説明中の前後方向は、内視鏡10の挿入部12の先端部18側を「前方」、第一ユニバーサルチューブ13A及び第二ユニバーサルチューブ13Bの先端側(第一コネクタ部14A側と第二コネクタ部14B側)を「後方」と定義している。
医療用の内視鏡10は超拡大観察用内視鏡であり、硬質樹脂からなる操作部11と、操作部11から前方に延びる挿入部12と、操作部11から後方に延びる第一ユニバーサルチューブ13A及び第二ユニバーサルチューブ13Bと、第一ユニバーサルチューブ13Aの後端に固定した第一コネクタ部14Aと、第二ユニバーサルチューブ13Bの後端に固定した第二コネクタ部14Bと、を備えている。
次に挿入部12の詳細な構造について説明する。
挿入部12は、操作部11から前方に延びかつ可撓性を有する可撓管部16と、可撓管部16の前方に位置する湾曲部17と、湾曲部17の前端部に接続する先端部18と、を具備している。湾曲部17は、操作部11に設けた湾曲操作レバー11A(湾曲操作装置)の回転操作に連動して湾曲する部位である。
挿入部12の(先端部18の前端部及び後述する第一拡大観察用窓25を除く)全体の外周面は可撓性樹脂材料からなる外皮材19により構成してある。先端部18は、実質的に弾性変形不能な硬質樹脂材料(例えば、ABS、変性PPO、PSUなど)によって構成した先端硬質部20を備えている。また外皮材19は、可撓管部16の外周面を構成する後方構成部19Aと、湾曲部17及び先端部18の後部の外周面を構成する前方構成部19Bと、により構成してある。
可撓管部16の前端部と湾曲部17の後端部に間に位置する部位には、挿入部12の軸線を中心とする環状形状の第一拡大観察用窓25(観察窓)が固定してある。第一拡大観察用窓25は透光性材料(例えばポリカーボネート等の樹脂やガラス)によって構成したものである。図2(B)及び図3(B)に示すように、第一拡大観察用窓25の前後方向の中央部は前端部及び後端部よりも肉厚の光透過部26により構成してある。第一拡大観察用窓25の前端部及び後端部の外周面には、後方構成部19Aの前端部と前方構成部19Bの後端部がそれぞれ水密状態で被覆してある。光透過部26の外周部は後方構成部19A及び前方構成部19Bよりも外周側に突出している。
後方構成部19A及び第一拡大観察用窓25の内周側空間には第一共焦点光学系ユニット28が固定状態で配設してある。
第一共焦点光学系ユニット28は挿入部12の軸線に沿って延びる略円筒形状の第一ケース29を備えている。第一ケース29の前部には断面形状が略直角三角形をなす直角プリズム収容部30が形成してある。また第一ケース29の後端面と直角プリズム収容部30の端面は共に開口している。第一ケース29の内部には複数のレンズからなる第一共焦点光学系31(共焦点光学系)が配設してある。図2(B)に示すように第一共焦点光学系31の第一光軸OA1は挿入部12の軸線と平行である。直角プリズム収容部30には、直角プリズム収容部30と略同一の断面形状をなしかつ第一拡大観察用窓25の光透過部26と対向する直角プリズム33が固定してある。また可撓性を有しかつ前後方向に延びるシングルモードファイバからなる第一光学ファイバ34(第一ライトガイド)(第二ライトガイド)の前端部が、第一ケース29の後端開口を通して第一ケース29の内部に挿入してある。図2(B)に示すように第一光学ファイバ34は第一光軸OA1の延長線上に位置しており、第一光学ファイバ34の前端面34aは第一共焦点光学系31の最も後方に位置するレンズと前後方向に対向している。
第一光学ファイバ34の後部は挿入部12、操作部11、及び第一ユニバーサルチューブ13Aを通って第一コネクタ部14A内に位置している。
図4及び図5等に示すように、先端硬質部20の後部は前部に比べて小径である接続部21により構成してある。そして接続部21に対して前方構成部19Bの前端部が水密状態で被覆してある。
先端硬質部20の前端面には前方に向かって突出する前端突出部22が一体的に設けてある。さらに先端硬質部20には、前端突出部22を通って先端硬質部20全体を前後方向に貫通する第一貫通孔23と、前端突出部22とは異なる位置を通って先端硬質部20全体を前後方向に貫通する第二貫通孔24と、が形成してある。
図4及び図5に示すように第一貫通孔23には第二共焦点光学系ユニット36が嵌合固定してある。第二共焦点光学系ユニット36は挿入部12(先端部18)の軸線と平行方向に延びる略円筒形状の第二ケース37を備えている。第二ケース37の後端面は開口している。第二ケース37の内部には複数のレンズからなる第二共焦点光学系38が配設してある。図5に示すように第二共焦点光学系38の第二光軸OA2は先端部18の軸線と平行である。また可撓性を有しかつ前後方向に延びるシングルモードファイバからなる第二光学ファイバ39の前端部が、第二ケース37の後端開口を通して第二ケース37の内部に挿入してある。図5に示すように第二光学ファイバ39は第二光軸OA2の延長線上に位置しており、第二光学ファイバ39の前端面39aは第二共焦点光学系38の最も後方に位置するレンズと前後方向に対向している。第二光学ファイバ39の後部は挿入部12、操作部11、及び第一ユニバーサルチューブ13Aを通って第一コネクタ部14A内に位置している。さらに第二ケース37の前端部には第二拡大観察用窓40が固定してある。第二拡大観察用窓40は第二共焦点光学系38の最も前方に位置するレンズと前後方向に対向しており、前端突出部22の前端面において露出している。
図4及び図5等に示すように先端硬質部20の第二貫通孔24には通常観察光学系42が嵌合固定してある。通常観察光学系42は複数のレンズによって構成した光学系であり、最も前方に位置する光学素子である通常観察用窓43は先端硬質部20の前端面において露出している。
第二貫通孔24の内部には、通常観察光学系42の直後に位置する撮像素子(図示略)が固定状態で設けてある。撮像素子の前面は撮像面を構成している。撮像素子には画像信号用ケーブル(図示略)の前端部が接続している。画像信号用ケーブルの後部は挿入部12、操作部11、及び第二ユニバーサルチューブ13Bを通って第二コネクタ部14B内に位置している。そして画像信号用ケーブルの外周面を可撓性を有する被覆チューブ45が被覆している。
また先端硬質部20の内部には二つの照明光学系47が設けてある。各照明光学系47は複数のレンズによって構成したものであり、各照明光学系47を構成するレンズの中で最も前方に位置するものは先端硬質部20の前端面において露出している。さらに挿入部12、操作部11、及び第二ユニバーサルチューブ13Bの内部には二本の可撓性を有するライトガイドファイバ(図示略)が設けてあり、各ライトガイドファイバの前端部は各照明光学系47に接続している。
以上構成の内視鏡10の第一コネクタ部14Aと第二コネクタ部14Bは共焦点画像用プロセッサ50と通常画像用プロセッサ52の各コネクタ受け部(図示略)に対してそれぞれ着脱可能である。
共焦点画像用プロセッサ50の内部にはレーザ光を発生するレーザ光源と、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)と、光電子増倍管に接続する画像処理装置と、が設けてある。また第一コネクタ部14Aの内部には、第一コネクタ部14Aを共焦点画像用プロセッサ50のコネクタ受け部に接続したときに、レーザ光源及び光電子増倍管に接続する光カプラが設けてある。
通常画像用プロセッサ52の内部には照明光(可視光)を発生する通常光源と、通常画像処理装置と、が設けてある。
また共焦点画像用プロセッサ50と通常画像用プロセッサ52には共焦点画像用モニタ54と通常画像用モニタ56がそれぞれ接続している。
続いて内視鏡10の使用要領について説明する。
内視鏡10の第一コネクタ部14Aと第二コネクタ部14Bを共焦点画像用プロセッサ50と通常画像用プロセッサ52に対してそれぞれ接続しかつ共焦点画像用プロセッサ50のレーザ光源及び通常画像用プロセッサ52の通常光源を共に発光させる。通常画像用プロセッサ52の通常光源で発生した照明光は、第二コネクタ部14B内に位置する上記ライトガイドファイバの後端面に供給され、ライトガイドファイバの内部を通って各照明光学系47に供給される。
挿入部12を被験者の口から食道に挿入し、各照明光学系47から照射される照明光を頼りにしながら、噴門を拡げつつ挿入部12を噴門に挿入すると、噴門は自律的に閉じよう(縮径しよう)とする。そのため第一拡大観察用窓25を噴門内に位置させると、噴門の壁が第一拡大観察用窓25の光透過部26の外周面に対して密着する。そして光透過部26が後方構成部19A及び前方構成部19Bよりも外周側に突出しているので、光透過部26は噴門の壁に対して強い力で密着する。
共焦点画像用プロセッサ50のレーザ光源が発光すると、レーザ光は上記光カプラによって第一コネクタ部14A内に位置する第一光学ファイバ34の後端面及び第二光学ファイバ39の後端面に供給され、第一光学ファイバ34と第二光学ファイバ39の内部を通って前端面34aと前端面39aから第一共焦点光学系31と第二共焦点光学系38にそれぞれ入射する。
第一共焦点光学系31に入射したレーザ光は第一共焦点光学系31を第一光軸OA1に沿って前方に進み、さらに第一共焦点光学系31から前方に出射した後に直角プリズム33によって第一光軸OA1(挿入部12の軸線)と直交する方向(挿入部12の径方向)に反射される。そしてレーザ光は第一拡大観察用窓25の光透過部26を透過して光透過部26の表面(外周面)の近傍(該表面より僅かに外側)に設定した第一集光点(噴門の壁の内部。図3(B)参照)に集光される。そして第一集光点(噴門の壁の内部の組織)によって反射されたレーザ光(超拡大観察像)は直角プリズム33によって第一光軸OA1方向に反射され、さらに第一共焦点光学系31から後方に出射された後に、第一光学ファイバ34の前端面34aによって受光される。この前端面34aには、上記第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点(図2(B)参照)が設定してある。前端面34aから第一光学ファイバ34に入射したレーザ光は第一光学ファイバ34を通って第一光学ファイバ34の後端面から上記光カプラに戻り、光カプラから上記光電子増倍管に送られる。レーザ光を受光した光電子増倍管はレーザ光(超拡大観察像)を電気信号に変換する。そして変換された電気信号に基づいて画像処理装置が画像処理し、画像処理した画像データを共焦点画像用モニタ54に表示させる。
従って、噴門の壁の内部(の組織)を容易に超拡大観察することが可能である。
また挿入部12をその軸線回りに回転させれば、噴門全周の壁の内部を超拡大観察できる。
また、内視鏡10は第二共焦点光学系ユニット36による超拡大観察を行うことが可能である。
第二光学ファイバ39を通って第二共焦点光学系38に入射したレーザ光は第二共焦点光学系38を第二光軸OA2に沿って前方に進み、さらに第二共焦点光学系38から前方に出射した後に第二拡大観察用窓40を透過し、第二拡大観察用窓40の表面(外周面)の近傍(該表面より僅かに外側)に設定した第一集光点(図示略)に集光される。
そのため先端硬質部20の前端突出部22を胃壁に押し当てながら第二拡大観察用窓40を胃壁に密着させれば、第一集光点(胃壁の内部の組織)によって反射されたレーザ光(超拡大観察像)が第二光軸OA2方向に沿って後方に進み、第二共焦点光学系38から後方に出射された後に第二光学ファイバ39の前端面39aによって受光される。この前端面39aには、第二共焦点光学系ユニット36の上記第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点(図示略)が設定してある。前端面39aから第二光学ファイバ39に入射したレーザ光は第二光学ファイバ39を通って第二光学ファイバ39の後端面から上記光カプラに戻り、光カプラから上記光電子増倍管に送られる。レーザ光を受光した光電子増倍管はレーザ光(超拡大観察像)を電気信号に変換し、画像処理装置がこの電気信号を画像処理し、画像処理した画像データを共焦点画像用モニタ54に表示させる。そのため胃壁の内部(の組織)を容易に超拡大観察することが可能である。
なお、例えば挿入部12の先端部を胃の内部に位置させると、照明光学系47から出射された照明光が胃壁によって反射され、この反射光(観察像)が通常観察光学系42を通って上記撮像素子によって受光される。すると撮像素子が生成した撮像データを上記画像信号用ケーブルに送り、この撮像データが通常画像用プロセッサ52の上記通常画像処理手段に送られ、通常画像処理手段によって画像処理された画像が通常画像用モニタ56に表示される。
以上、上記実施形態を利用して本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば図7に示すように、第一ケース29に凹設したミラー収容部60に(直角プリズム33の代わりとして)第一光軸OA1に対して傾斜するミラー61を設け、このミラー61によってレーザ光を第一拡大観察用窓25側に反射したり、第一集光点が反射したレーザ光を第一共焦点光学系31側に反射してもよい。
また第一拡大観察用窓25を可撓管部16や先端部18の外周部に設けてもよい。
第一拡大観察用窓25(観察窓)は環状である必要はない。例えば(挿入部12の軸線を中心とする)円筒状の金属部材を挿入部12に設け、この金属部材の一部に設けた(非環状の)貫通孔に第一拡大観察用窓を設けても良い。
また挿入部12の内部に第一共焦点光学系31の少なくとも一つのレンズを第一光軸OA1に沿って移動させる駆動機構を設けて、第一共焦点光学系ユニット28の第一集光点の位置を可変にしてもよい(例えば第一拡大観察用窓25の外表面上に第一集光点を設定)。但しこの場合も、当該第一集光点を第二集光点(前端面34a)と共焦点の関係にする。同様に、挿入部12の内部に第二共焦点光学系38の少なくとも一つのレンズを第二光軸OA2に沿って移動させる駆動機構を設けてもよい。
また第一光学ファイバ34を互いに別体の二種類のライトガイドにより構成してもよい。即ち、共焦点画像用プロセッサ50のレーザ光源で発生したレーザ光を第一共焦点光学系31に入射させる第一ライトガイドと、第二集光点を備える第二ライトガイドと、により構成することが可能である。
また、内視鏡10は第一共焦点光学系ユニット28と第二共焦点光学系ユニット36の各々に対応するユニバーサルチューブと、各ユニバーサルチューブの後端部に設けたコネクタ部と、を有していてもよい。
さらにまた、共焦点画像用プロセッサ50は第一共焦点光学系ユニット28と第二共焦点光学系ユニット36の各々に対応するレーザ光源、光電子増倍管、及び画像処理装置を有していても良い。この場合、第一コネクタ部14Aに第一共焦点光学系ユニット28と第二共焦点光学系ユニット36の各々に対応する光カプラを設ける。さらに内視鏡10は合計3本のユニバーサルチューブおよび3つのコネクタ部を有する。また、共焦点画像用プロセッサ50は、2つのユニバーサルチューブの後端部に設けた2つのコネクタ部を受容可能なコネクタ受け部を有する。そして、共焦点画像用プロセッサ50で画像処理された画像データが共焦点画像用モニタ54に表示される。
10 内視鏡(超拡大観察用内視鏡)
11 操作部
11A 湾曲操作レバー(湾曲操作装置)
12 挿入部
13A 第一ユニバーサルチューブ
13B 第二ユニバーサルチューブ
14A 第一コネクタ部
14B 第二コネクタ部
16 可撓管部
17 湾曲部
18 先端部
19 外皮材
19A 後方構成部
19B 前方構成部
20 先端硬質部
21 接続部
22 前端突出部
23 第一貫通孔
24 第二貫通孔
25 第一拡大観察用窓(観察窓)
26 光透過部
28 第一共焦点光学系ユニット
29 第一ケース
30 直角プリズム収容部
31 第一共焦点光学系(共焦点光学系)
33 直角プリズム
34 第一光学ファイバ(第一ライトガイド)(第二ライトガイド)
34a 前端面
36 第二共焦点光学系ユニット
37 第二ケース
38 第二共焦点光学系
39 第二光学ファイバ
39a 前端面
40 第二拡大観察用窓
42 通常観察光学系
43 通常観察用窓
45 被覆チューブ
47 照明光学系
50 共焦点画像用プロセッサ
52 通常画像用プロセッサ
54 共焦点画像用モニタ
56 通常画像用モニタ
60 ミラー収容部
61 ミラー
OA1 第一光軸
OA2 第二光軸

Claims (3)

  1. 操作部から前方に延びる挿入部内に設けた、その光軸が上記挿入部の軸線と平行な共焦点光学系と、
    上記挿入部内に設けた、光を上記共焦点光学系に入射させる第一ライトガイドと、
    上記挿入部の周面に設けた、上記光が透過可能な観察窓と、
    上記挿入部内に設けた、上記共焦点光学系が出射した上記光を上記軸線と直交する方向に反射させながら上記観察窓の表面又は上記観察窓の外側の該表面近傍に設定した第一集光点に集光する直角プリズム又はミラーと、
    上記直角プリズムと上記ミラーのいずれか一方と上記第一集光点が反射しかつ上記共焦点光学系が出射した上記光を上記第一集光点と共焦点の関係にある第二集光点で受光し、該光を共焦点画像用プロセッサに送る第二ライトガイドと、
    を備えることを特徴とする超拡大観察用内視鏡。
  2. 請求項1記載の超拡大観察用内視鏡において、
    上記挿入部が、
    上記操作部に設けた湾曲操作装置の湾曲操作に応じて湾曲する湾曲部と、
    該湾曲部よりも上記操作部側に位置し、可撓性を有する可撓管部と、
    を備え、
    上記観察窓を上記湾曲部と上記可撓管部の間に設けた超拡大観察用内視鏡。
  3. 請求項1または2記載の超拡大観察用内視鏡において、
    上記観察窓が上記挿入部の外周面より外周側に突出している超拡大観察用内視鏡。
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