JP2016067534A - 内視鏡システム、内視鏡、および内視鏡用コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡の第１コネクタの大型化を抑えるとともに、非接触での電力供給、および非接触での信号伝送を行うことができる内視鏡システム、内視鏡、および内視鏡用コネクタを提供する。
【解決手段】受電部３６と給電部６２とが、及び画像信号送信部４２と画像信号受信部６４とが、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２との挿入方向に沿って対向配置され、第１回路基板９０は受電部３６に対して給電部６２と反対側で、かつ挿入方向において受電部３６と一部重なる位置に配置され、かつ受電部３６と画像信号送信部４２とが挿入方向において重ならないよう配置される内視鏡システム。
【選択図】図７

Description

本発明は、内視鏡システム、内視鏡、および内視鏡用コネクタに関する。

内視鏡システムは、体腔内を撮影するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）イメージセンサ等の撮像部と、第１コネクタとを備えた内視鏡と、内視鏡の第１コネクタが着脱可能に装着される第２コネクタと、内視鏡から出力された画像データに画像処理等する制御部と、光源とを備えた内視鏡用プロセッサ装置とから構成されている。内視鏡システムでは、内視鏡の第１コネクタと内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタとを電気接点で接続することにより、内視鏡用プロセッサ装置から内視鏡への電力の供給や、内視鏡用プロセッサ装置から内視鏡との間で画像信号や制御信号の伝送が行われる。

内視鏡システムでは、使用後の内視鏡に対して、洗浄、消毒を行う必要がある。そのため、電気接点を保護する防水キャップを内視鏡の第１コネクタに取り付ける必要がある。しかしながら、防水キャップの着脱に手間がかかるだけでなく、防水キャップの取り付けを忘れた場合に、電気接点が破損する問題があった。

このような問題に対応するため、特許文献１は、内視鏡と内視鏡用プロセッサ装置との間で、非接触での電力の供給と信号の伝送とを行うため、電磁誘導結合手段を備える内視鏡システムを開示する。また、特許文献２は、内視鏡と内視鏡用プロセッサ装置との間で、画像信号の無線通信、およびＬＥＤ光源への電力の供給を行うため、無線送信部と無線受信部、および電力送信部と電力受信部とを備える内視鏡システムを開示する。

特許４４６１１０号公報 特開２０１３−２０８１８７号公報

特許文献１および特許文献２に開示されているように、非接触で電力の供給、および信号の伝送を行うためには、内視鏡の第１コネクタと、内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタとに、信号を伝送する装置、および電力を供給する装置とを配置する必要がある。

上記の装置を配置する場合において、特に内視鏡の第１コネクタに対して、洗浄・消毒、運搬、保管等の使用者の作業性の観点から、また、既存装置（例えば洗浄装置）との互換性を維持する観点から、大きくすることができないという要求がある。そのため、内視鏡の第１コネクタが大型化しないように、第１コネクタ内において電力供給装置および信号伝送装置を配置することが重要となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡の第１コネクタの大型化を抑えるとともに、非接触での電力供給、および非接触での信号伝送をすることができる内視鏡システム、内視鏡、および内視鏡用コネクタを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様は、先端部に設けられた撮像部と、先端部に光を伝送するライトガイドと、内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタと接続され、内視鏡用プロセッサ装置との間で非接触での受電、制御信号通信および画像信号通信を行う第１コネクタとを有する内視鏡であって、第１コネクタに、給電部から非接触で受電する受電部と、撮像部の画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、撮像部を制御する制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備える内視鏡と、ライトガイドに光を供給するための光源と、制御信号通信および画像信号通信を制御する制御部と、第１コネクタと接続され、内視鏡との間で非接触での給電、制御信号通信および画像信号通信を行う第２コネクタと、を有する内視鏡用プロセッサ装置と、を含む内視鏡システムであって、受電部と給電部とが、及び画像信号送信部と画像信号受信部とが、第１コネクタと第２コネクタとの挿入方向に沿って対向配置され、第１回路基板は受電部に対して給電部と反対側で、かつ挿入方向において受電部と一部重なる位置に配置され、画像信号送信部が、受電部と給電部との間の空間以外に配置される。

好ましくは、給電部は電源に接続された一次コイルであり、受電部は、一次コイルに電磁結合された二次コイルである。

好ましくは、受電部と給電部との間を金属部材で遮蔽しない構成である。

好ましくは、第１回路基板と第２回路基板とが、一体的に構成された共通回路基板で構成される。

好ましくは、受電部と給電部との距離が、画像信号送信部と画像信号受信部との距離、および内視鏡側信号送受信部とプロセッサ装置側信号送受信部との距離より短い。

好ましくは、画像信号送信部と画像信号受信部との距離が、内視鏡側信号送受信部とプロセッサ装置側信号送受信部との距離より短い。

好ましくは、画像信号送信部はレーザー発光素子であり、画像信号受信部は受光素子であり、内視鏡側信号送受信部は赤外線発光素子と受光素子とで構成され、プロセッサ装置側信号送受信部は別の赤外線発光素子と別の受光素子とで構成される。

好ましくは、第１コネクタから突出する、ライトガイド棒、および画像信号送信部と画像信号受信部との位置合わせ用の軸を備え、軸は、ライトガイド棒と第１コネクタの外装とを結ぶ直線の内側に配置される。

好ましくは、内視鏡用プロセッサ装置は、第２コネクタに、受電部に非接触で電力を給電する給電部と、画像信号送信部からの信号を非接触で受信する画像信号受信部と、内視鏡側信号送受信部からの制御信号を非接触で送受信するプロセッサ装置側信号送受信部と、を備える。

好ましくは、内視鏡用プロセッサ装置は、画像信号受信部を搭載するための第３回路基板と、プロセッサ装置側信号送受信部を搭載するための第４回路基板とを備え、第３回路基板は給電部に対して受電部と反対側で、かつ挿入方向において給電部と一部重なる位置に配置される。

好ましくは、第１コネクタは、吸引コネクタを有し、吸引コネクタは第１コネクタの挿入方向から見て、画像信号送信部とは反対側の側面に設けられている。

本発明の第二の態様は、先端部に設けられた撮像部と、先端部に光を伝送するライトガイドと、内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタと接続され、撮像部を駆動するため内視鏡用プロセッサ装置との間で非接触での受電、制御信号通信および画像信号通信を行う第１コネクタとを有する内視鏡であって、第１コネクタに、受電部と、撮像部の画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、撮像部を制御する制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備え、第１回路基板は受電部に対して給電部と反対側で、第１コネクタと第２コネクタとの挿入方向において受電部と一部重なる位置に配置され、かつ受電部と画像信号送信部とが挿入方向において重ならない位置に配置される。

本発明の第三の態様は、 給電部から非接触で受電する受電部と、画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備える内視鏡用コネクタであって、第１回路基板は、受電部に対して給電部と反対側で、内視鏡用コネクタの挿入方向において受電部と一部重なる位置に配置され、かつ受電部と画像信号送信部とが挿入方向において重ならない位置に配置される。

本発明によれば、内視鏡の第１コネクタの大型化を抑えるとともに、非接触での電力供給、および非接触での信号伝送を行うことができる。

内視鏡システムを示した外観図である。 内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 内視鏡の第１コネクタの外観図である。 内視鏡の第１コネクタの側面図である。 内視鏡の第１コネクタの内部レイアウトを説明するための説明図である。 内視鏡の第１コネクタの別の内部レイアウトを説明するための説明図である。 内視鏡の第１コネクタと内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタとを接続した状態を示す説明図である。 内視鏡の第１コネクタと内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタとを接続した別の状態を示す説明図である。

以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。

図１は、本発明が適用される内視鏡システムを示した外観図である。

図１に示すように、内視鏡システム２は、内視鏡１０、および内視鏡用プロセッサ装置１１を備える。

内視鏡１０は、軟性鏡を例示しており、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に配された操作部１５と、操作部１５に配されたユニバーサルコード１７と、ユニバーサルコード１７の端部に設けられ、内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に接続される第１コネクタ１８とを有している。ただし、内視鏡１０として軟性鏡に限らず硬性鏡等の他の種類の内視鏡であっても本発明の適用は可能である。

挿入部１３の先端面には、観察窓、照明窓等が設けられている。挿入部１３の先端を構成する先端部１４には、観察窓により取り込まれる被観察部位からの被写体光を光学像として結像する対物光学系と、対物光学系により結像された光学像を電気信号に変換する撮像部等が配置される。

撮像部から出力される画像信号は、挿入部１３、操作部１５、及びユニバーサルコード１７の内部を介して第１コネクタ１８まで挿通配置された伝送ケーブルにより画像信号送信部まで伝送される。画像信号送信部で画像信号が光信号に変換され、内視鏡用プロセッサ装置１１に非接触で光送信される。

また、先端部１４には、照明窓から被観察部位に照射するための光を伝送するライトガイドの光出射部が配置される。そのライトガイドは、挿入部１３、操作部１５、およびユニバーサルコード１７の内部を介して第１コネクタ１８まで挿通配置されている。また、ライトガイドと連結しているライトガイド棒２０が、第１コネクタ１８から突出している。

操作部１５は、挿入部１３の先端面の向きを上下左右方向に調整するためのアングルノブや、挿入部１３の先端面から空気（エア）、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、内視鏡画像を静止画記録するためのレリーズボタン等が設けられる。挿入部１３の先端面の向きは、先端部１４の基端側の近傍に設けられる湾曲部を湾曲することにより、調整される。

ユニバーサルコード１７は、管状で細長の可撓性を有する外壁部で覆われており、その外壁部の内側の管腔には、挿入部１３の内部及び操作部１５の内部の空洞部に挿通配置された上記の信号ケーブル、ライトガイド、送気・送水チューブ等が挿通配置されている。

第１コネクタ１８は、内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２と接続される。内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１との間で、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２とを介して、非接触で、電力の受電および給電と、画像信号の送信と受信と、制御信号の送受信とが行われる。そのために、第１コネクタ１８には、後述するように、非接触で受電する受電部と、撮像部の画像信号を非接触型の光送信する画像信号送信部と、撮像部を制御する制御信号を非接触型の光送受信する内視鏡側制御信号送受信部とが配置されている。

内視鏡用プロセッサ装置１１には第２コネクタ１２が設けられている。上述したように、内視鏡１０の第１コネクタ１８と内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２とが接続される。内視鏡用プロセッサ装置１１は、内視鏡１０への電力の供給（給電）や、内視鏡１０との各種信号の送受信を行う。

内視鏡用プロセッサ装置１１は、光源を備えている。光源からの光がライトガイド棒２０を介してライトガイドに供給され、ライトガイドから先端部１４に光が伝送される。

また、内視鏡用プロセッサ装置１１は、制御信号通信および画像信号通信を制御するための制御部を備えている。

第１コネクタ１８と接続される第２コネクタ１２には、内視鏡１０の受電部に非接触で電力を給電する給電部と、内視鏡１０の画像信号送信部からの信号を受信する画像信号受信部と、内視鏡１０の内視鏡側信号送受信部からの信号を送受信するプロセッサ装置側信号送受信部と、が配置される。

内視鏡用プロセッサ装置１１は、不図示の入力装置（操作スイッチ、キーボード、マウス等）を備えている。入力装置から入力される操作者の操作にしたがって、内視鏡システム２の全体を統括的に制御する。

更に、内視鏡用プロセッサ装置１１は、内視鏡１０の先端部１４の撮像部から出力された画像信号を取り込み、取り込んだ撮像信号に各種信号処理を施して被観察部位の映像（動画像）や静止画像を構築する画像データを生成する。そして、生成した画像データがケーブルで接続されたモニタ１９に出力され、被観察部位の画像等がモニタ１９に表示される。また、生成した画像データは、必要に応じて録媒体へ記録される。

図２は、図１の内視鏡システム２において構成を示したブロック図である。

内視鏡１０は、第１コネクタ１８により内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に着脱可能に装着（接続）される。本実施の形態の内視鏡システム２では、内視鏡１０の第１コネクタ１８と内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２との装着により、これらを介して内視鏡１０の内部回路と内視鏡用プロセッサ装置１１の内部回路とがトランスやフォトカプラ等の非接触型のデバイスにより接続される。これによって、内視鏡１０の内部回路と内視鏡用プロセッサ装置１１の内部回路との絶縁を確保される。つまり、非接触で制御信号通信と、電力の受電／給電と、画像信号通信とを実現できる構成されている。

内視鏡１０の内部回路の駆動に必要な電力は、内視鏡用プロセッサ装置１１における給電部６２と内視鏡１０における受電部３６とからなる非接触の電力供給手段により内視鏡用プロセッサ装置１１から供給される。受電部３６は内視鏡１０の第１コネクタ１８に配置され、給電部６２は内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に配置される。

非接触の電力供給手段は、電磁結合を利用して非接触により電力を送受する手段である。内視鏡１０の第１コネクタ１８を内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に装着すると、給電部６２と受電部３６とが電磁結合可能な距離に近接して配置され、給電部６２から受電部３６への非接触による電力伝送が可能な状態に設定される。給電部６２には、内視鏡用プロセッサ装置１１の外部における商用の電源１００に、安定化電源制御部６３を介して接続されている。商用の電源１００から供給され、安定化電源制御部６３で安定化された電力が給電部６２に供給される。その安定化電源制御部６３から給電部６２へと供給される電力により、給電部６２から受電部３６への電力が非接触で給電される。受電部３６は給電部６２から非接触で電力を受電する。

給電部６２としては電源１００に接続された一次コイルであり、受電部３６として一次コイルに電磁結合された二次コイルであることが好ましい。一次コイル、および二次コイルの構造としては、平面を有する基板と、平面の上に渦巻状に巻きましわしたコイルとを有する構造を挙げることとができる。

なお、非接触の電力供給手段として、実施形態として給電部６２を一次コイルとし、受電部３６を二次コイルの例を示したが、非接触により電力を送受する手段であれば、どのような方式のものであってもよい。

ここで電磁結合とは、２つのコイルにおいて、一方のコイル（一次コイル）に電流を流した際に生じる磁界を使って、他方のコイル（二次コイル）に電力を送ることができる状態にあること意味する。

さらに、内視鏡１０は、受電部３６に接続された電源生成部３２を備えており、電源生成部３２が撮像部３０等を含む内部回路に電力を供給することができる。例えば、電源生成部３２は、受電部３６に誘導された電流を入力し、入力した電流から、後述する撮像部３０やＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４６等を含む内部回路に供給する制御電源を生成する。電源生成部３２は、例えば、受電部３６に誘導された電流により充電されるコンデンサと、コンデンサに充電された電圧から所望の電圧の生成する電圧安定化回路とを有する。

内視鏡１０の先端部１４には撮像部３０が配置される。撮像部３０は、上述したように観察窓により取り込まれて対物光学系により結像された被観察部位の光学像を電気信号に変換して画像信号として出力するデバイスである。撮像部３０として、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの固体撮像素子を挙げることができる。

本実施の形態においては、内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１との間の画像信号の送受信は、非接触型の光通信手段により行われる。撮像部３０から出力された画像信号は、内視鏡１０から内視鏡用プロセッサ装置１１へ第１コネクタ１８と第２コネクタ１２とを介して、非接触型の光送信により伝送される。本実施の形態では、撮像部３０から画像信号を処理するためすため、Ａ／Ｄ変換器（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ 変換器）３４と、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３８と、タイミング信号発生回路（ＴＳＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４４等が設けられている。撮像部３０からの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器３４により、アナログ信号からデジタル信号に変更される。Ａ／Ｄ変換器３４から出力された画像信号はＤＳＰ３８に伝送される。ＤＳＰ３８は、Ａ／Ｄ変換器３４からの画像信号に対して増幅、ガンマ補正、ホワイトバランス処理等の必要な処理を施す。

内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１との間で非接触型の光送信するため、例えば、以下のような構成を備える。内視鏡１０にはＤＳＰ３８に接続された内視鏡側デジタルインターフェース（ＤＩ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４０と、内視鏡側ＤＩ４０に接続された画像信号送信部４２を備えている。ＤＳＰ３８で処理された画像信号が内視鏡側ＤＩ４０を画像信号送信部４２に伝送される。撮像部３０から画像信号に処理が施され、処理された画像信号に応じて画像信号送信部４２から光信号が内視鏡用プロセッサ装置１１に向けて送信される。画像信号送信部４２は光通信のための光を照射できる発光デバイスであればよく、例えばレーザー発光素子、発光ダイオード等を挙げることができる。レーザー発光素子とは、コヒーレントな光であるレーザー光を照射する素子をいい、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザー等が挙げられる。

内視鏡１０の第１コネクタ１８には、少なくとも画像信号送信部４２が配置される。他のデバイス、例えば、内視鏡側ＤＩ４０等が内視鏡１０の第１コネクタ１８に配置されていてもよい。

内視鏡用プロセッサ装置１１は、画像信号送信部４２から光信号を受ける画像信号受信部６４と、画像信号受信部６４に接続されたプロセッサ装置側ＤＩ７０と、プロセッサ装置側ＤＩ７０に接続された信号処理回路７２とを備えている。画像信号受信部６４は、受けた光信号を電気信号に変換する受光デバイスであり、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の半導体デバイス等の受光素子を挙げることができる。画像信号受信部６４から電気信号は、プロセッサ装置側ＤＩ７０を介して、信号処理回路７２でアナログ処理されてモニタ１９に出力される。

本実施の形態においては、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４とから非接触の光通信による画像信号送受信手段が構成される。撮像部３０の画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部４２、及び画像信号送信部４２からの信号を非接触で受信する画像信号受信部６４として、非接触の光通信（光無線通信方式）に限定されず、無線通信方式、磁気通信方式を用いることができる。光無縁通信方式とは赤外線等により信号の送受信を行う方式をいい、無線通信方式とは無線通信（電波）により信号の送受信を行う方式をいい、磁気通信方式コイルをそれぞれ設け、変調した信号を送信側のコイルから交流磁界として発生させ、該交流磁界内に配置された受信側のコイルで前記信号を受信し、該信号を復調することにより信号の送受信を行う方式をいう。

内視鏡１０の第１コネクタ１８を内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に装着すると、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４とが光通信可能な距離に近接して配置され、画像信号送信部４２から画像信号受信部６４への非接触による光通信が可能な状態に設定される。

内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１と間の制御信号の送受信は、非接触型の光通信により行われる。撮像部３０には、撮像部３０を制御するため、ＴＳＧ４４とＣＰＵ４６とが接続されている。ＴＳＧ４４とＣＰＵ４６とは、撮像部３０が画像信号を取得するための駆動信号を、撮像部３０に出力する。ＣＰＵ４６に内視鏡側通信インターフェース（ＣＩ−Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４８、および内視鏡側信号送受信部５０が接続されている。内視鏡側信号送受信部５０は、内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１と間の制御信号を、非接触型の光送受信できるデバイスであって、制御信号を光信号として内視鏡用プロセッサ装置１１へ光送信する発光デバイスと、内視鏡用プロセッサ装置１１からの制御信号を光信号として受信する受光デバイスとを備える。内視鏡側信号送受信部５０として、例えば、信号を光送信（赤外線）する赤外線発光素子と、信号を光受信する受光素子（フォトダイオード、フォトトランジスタ等）とを備える、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）による非接触の光データ通信を挙げることができる。内視鏡１０の第１コネクタ１８には、少なくとも内視鏡側信号送受信部５０が配置される。他のデバイス、例えば、内視鏡側ＣＩ４８等が内視鏡１０の第１コネクタ１８に配置されていてもよい。

内視鏡用プロセッサ装置１１は、内視鏡１０の内視鏡側信号送受信部５０との間で制御信号を非接触型の光送受信するプロセッサ装置側信号送受信部６６と、プロセッサ装置側信号送受信部６６に接続されたプロセッサ装置側ＣＩ７４とを備えている。プロセッサ装置側信号送受信部６６は、内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１と間の制御信号を、非接触型の光送受信できるデバイスであって、制御信号を光信号として内視鏡１０へ光送信する発光デバイスと、内視鏡１０からの制御信号を光信号として受信する受光デバイスとを備える。プロセッサ装置側信号送受信部６６として、内視鏡側信号送受信部５０とは別の、信号を光送信（赤外線）する赤外線発光素子と、内視鏡側信号送受信部５０とは別の、信号を光受信する受光素子（フォトダイオード、フォトトランジスタ等）とを備える、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）による非接触の光データ通信を挙げることができる。赤外線とは、一般的に、０．７μｍ〜１ｍｍの波長を有する電磁波をいう。

内視鏡１０の第１コネクタ１８を内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に装着すると、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６とが光通信が可能な距離に近接して配置され、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との間で、非接触による光送受信が可能な状態に設定される。

撮像部３０を制御する制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部５０として、及び内視鏡側信号送受信部５０からの制御信号を非接触で送受信するプロセッサ装置側信号送受信部６６として非接触の光通信（光無線通信方式）に限定されず、無線通信方式、磁気通信方式を用いることができる。

内視鏡用プロセッサ装置１１は、光源６８を備えている。光源６８として、例えば、キセノンランプや、レーザダイオードや発光ダイオード等の半導体デバイスを挙げることができる。内視鏡１０はライトガイド５２を備えている。ライトガイド５２の端部に、ライドガイドと連接されるライトガイド棒２０が設けられている。ライトガイド棒２０は、第１コネクタ１８から突出し、内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に接続される。光源６８とライトガイド棒２０とが位置合わせされ、光源６８からの光が、ライトガイド棒２０とライトガイド５２を介して、先端部１４に伝送される。

内視鏡用プロセッサ装置１１は制御部７６を備えており、制御部７６は、内視鏡用プロセッサ装置１１の内部回路を構成するプロセッサ装置側ＤＩ７０等および光源６８を制御する共に、内視鏡１０の内部回路を構成するＣＰＵ４６等に制御信号を送り、内視鏡システム２の全体を制御する。例えば、内視鏡用プロセッサ装置１１は入力装置８０（操作スイッチ、キーボード等）を備えている。

ユーザが入力装置８０により内視鏡用プロセッサ装置１１の電源のオン／オフを指示入力する。その指示入力に基づく制御信号が、プロセッサ装置側信号送受信部６６と内視鏡側信号送受信部５０とで構成される非接触型の光通信手段を通じて、内視鏡用プロセッサ装置１１の制御部７６から内視鏡１０のＣＰＵ４６に伝送される。

また、ＣＰＵ４６からの制御信号もプロセッサ装置側信号送受信部６６と内視鏡側信号送受信部５０とで構成される非接触型の光通信手段を通じて、内視鏡用プロセッサ装置１１の制御部７６へ伝送される。

図３は、第１コネクタ１８の外観図である。なお、内視鏡１０の第１コネクタ１８を必要に応じて内視鏡用コネクタとも称する。上述したように、内視鏡１０と内視鏡用プロセッサ装置１１とは、非接触で電力の受電および給電、画像信号の送信と受信、制御信号の双方向の送受信が行われる。第１コネクタ１８に、内視鏡用プロセッサ装置１１と直接接続される電気接点を設ける必要がない。したがって、第１コネクタ１８を、例えば、電気的に絶縁性を有し、耐薬品性の優れた樹脂で覆い防水構造とすることができる。第１コネクタ１８を防水構造とすることにより、第１コネクタ１８の内部の電気部品等を洗浄水等から保護することができ、洗浄、消毒の際に、別体の防水キャップを取り付ける必要がない。

図に示すように、第１コネクタ１８は、第１コネクタ１８から第２コネクタ１２（不図示）に向けて突出するライトガイド棒２０と軸２２とを備えている。

第１コネクタ１８は、例えば、内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２に接続される側から順に第１コネクタケース１８Ａと、第２コネクタケース１８Ｂと、第３コネクタケース１８Ｃと、カバーゴム１８Ｄとで構成することができる。

第２コネクタ１２との接続面を有する第１コネクタケース１８Ａから、ライトガイド棒２０が第２コネクタ１２に向けて（挿入方向）突出している。ライトガイド棒２０の下方には、ライトガイド棒２０とほほ平行して送気口金２１が設けられている。送気口金２１は、内視鏡１０の先端部１４まで送気送水を行うため内視鏡１０に配設された送気送水管路に連通している。

第１コネクタケース１８Ａの接続面から、第２コネクタ１２への挿入方向に沿って、軸２２が突出している。軸２２は、内視鏡１０の画像信号送信部４２と内視鏡用プロセッサ装置１１の画像信号受信部６４との位置合わせのために用いられる。特に、軸２２の中心軸の延長方向に画像信号送信部４２が配置される。軸２２の先端には光を透過させるため、窓２２Ａが設けられている。この窓２２Ａを介して、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との間で、画像信号通信が非接触で光送受信される。

第１コネクタケース１８Ａの接続面には、また、内視鏡側信号送受信部５０に対応する位置に窓２３が設けられている。この窓２３を介して、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との間で、御信号通信制御が非接触で光送受信される。

第１コネクタケース１８Ａの内部であって、第１コネクタケース１８Ａの接続面に近い位置に受電部３６が配置される。受電部３６は第１コネクタケース１８Ａの内部に配置されているので、外部に露出していない。

第１コネクタケース１８Ａの側面には、送気・送水コネクタ２４が設けられている。送気・送水コネクタ２４は、送水タンク（不図示）に接続されている。操作部１５の送気・送水ボタンを操作することで、先端部１４に空気や水を供給することができる。先端部１４に供給された水により先端部１４のレンズ表面の汚れが除去される。また、先端部１４に供給された空気により患者の管腔を広げたり、レンズの水滴を除去したりする。

また、第１コネクタケース１８Ａの送気・送水コネクタ２４と反対側の側面に吸引コネクタ（不図示）が配置されている。吸引コネクタにチューブを接続することによって、不図示の吸引装置に連通させることができる。吸引装置を駆動した状態で操作部１５の吸引ボタンを操作することによって、先端部１４の鉗子口から病変部等を吸引することができる。

本実施の形態では、吸引コネクタは、第１コネクタ１８を挿入方向から見て（図中の矢印の方向から見て）、画像信号送信部４２と反対側の側面に設けられている。つまり、吸引コネクタは軸２２に対して遠い側の側面に配置されることになる。この構成により、例えば、吸引コネクタからチューブを取り外した際に吸引コネクタから病変部が飛び出した場合でも、軸２２の窓２２Ａが汚れるのを抑制することができる。一方、吸引コネクタは受電部３６に対して近い側面に配置されているため、吸引コネクタから病変部が付着する場合がある。受電部３６の配置されている第１コネクタ１８の領域は平面で構成されているので、容易にふき取る等の清掃が可能である。

第２コネクタケース１８Ｂの側面には、例えば、バルーンコネクタ２５が設けられている。バルーンコネクタ２５にチューブを接続することによって、挿入部１３に設けられたバルーン（不図示）を膨張、収縮させることができる。バルーンが挿入部１３に設けられていない内視鏡１０の場合、第１コネクタ１８にバルーンコネクタ２５を設ける必要はない。

また、第２コネクタケース１８Ｂのバルーンコネクタ２５と反対側の側面に副送水コネクタ（不図示）が配置されている。副送水コネクタにチューブを接続することにより、内視鏡１０の先端部１４に水を供給することができる。副送水コネクタを介して先端部１４に供給された水により、体腔に付着した汚物や内視鏡手技による出血等を洗い流す。

第３コネクタケース１８Ｃの側面には、通気コネクタ２６が設けられている。通気コネクタ２６により、挿入部１３の空気漏れを検査するリークテストのために利用される。通気コネクタ２６は、第１コネクタ１８の内部と連通している。第１コネクタ１８の内部は、ユニバーサルコード１７、操作部１５、及び挿入部１３のそれぞれの内部に連通しているので、通気コネクタ２６は挿入部１３の内部に連通している。

また、第３コネクタケース１８Ｃの通気コネクタ２６と反対側の側面にＳコネクタ２７が配置されている。Ｓコネクタ２７は，例えば電気手術器（電気メス）を使用する際に内視鏡１０に漏れた高周波電流を電気手術器の制御部へ返すためのＳコードを接続する端子である。

第３コネクタケース１８Ｃの端部を覆う位置にカバーゴム１８Ｄが配置されている。カバーゴム１８Ｄからユニバーサルコード１７が突出している。

図４は、第１コネクタの側面図である。本実施の形態として、ライトガイド棒２０と、軸２２と、第１コネクタ１８の外装との位置関係が、ライトガイド棒２０と第１コネクタ１８の外装とを結ぶ直線ＳＬの内側に軸２２が配置されることが好ましい。ライトガイド棒２０の先端と、軸２２の形成されている側の第１コネクタ１８の外装とを結ぶ直線ＳＬの内側に軸２２を配置することにより、第１コネクタ１８を落下等した場合でも、軸２２が床等と接触することを防止することができる。したがって、軸２２が破損してしまうのを防止することができる。

図５は、内視鏡１０の第１コネクタ１８の内部レイアウトを説明するための説明図である。図５（Ａ）は、第１コネクタ１８を挿入方向からみた図であり、図５（Ｂ）は第１コネクタ１８を側面から見た図である。図に示すように、画像信号送信部４２が第１回路基板９０に搭載されている。第１回路基板９０は、画像信号送信部４２を支持するための基材であって、画像信号送信部４２と電気的に接続するための配線を有する基材である。第１回路基板９０として、リジッド基板、フレキシブル基板等を挙げることができる。画像信号送信部４２は、例えば、レーザー発光素子で構成される。

また、内視鏡側信号送受信部５０が第２回路基板９２に搭載されている。第２回路基板９２は、内視鏡側信号送受信部５０を支持するための基材であって、内視鏡側信号送受信部５０と電気的に接続するための配線を有する基材である。第２回路基板９２として、第１回路基板９０と同様に、リジッド基板、フレキシブル基板等を挙げることができる。内視鏡側信号送受信部５０は、例えば、ＩｒＤＡで構成される。

受電部３６は、例えば、フェライト基板と、フェライト基板の上に巻かれたコイルとを備える。図５（Ｂ）に示すように、受電部３６は、画像信号送信部４２を搭載する第１回路基板９０、および内視鏡側信号送受信部５０を搭載する第２回路基板９２より、第１コネクタ１８の接続面に近い側に配置されている。即ち、第１回路基板９０は、後述するように受電部３６に対して給電部（不図示）と反対側に配置されている。

さらに、図５（Ａ）に示すように、第１回路基板９０は、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２との挿入方向において受電部３６と一部重なる位置に配置される。画像信号送信部４２を搭載する第１回路基板９０は、レーザー発光素子、レーザー発光素子用ドライバ、周辺回路、保護回路、及びコネクタ等を搭載しているので、大きな面積を占めいている。例えば、第１回路基板９０の大きさは２０〜４０ｍｍ×２０〜４０ｍｍである。また、受電部３６においても、非接触で電力を受電部する場合、ある程度の大きさが必要とされる。例えば、受電部３６はφ２０〜５０ｍｍの大きさを有している。 本実施の形態では、挿入方向において、第１回路基板９０と受電部３６とは一部重なる位置に配置することにより、挿入方向から見て、第１コネクタ１８の幅方向の寸法が大きくなるの、つまり第１コネクタ１８の大型化を抑制することができる。

本実施の形態のように、挿入方向において第１回路基板９０と受電部３６とを一部重なるように配置した場合であっても、図５（Ｂ）の側面図に示されるように、第１コネクタ１８の長さ方向の寸法は小さい。受電部３６、および第１回路基板９０の厚みが比較的薄いからである。

さらに受電部３６と画像信号送信部４２とが挿入方向において重ならない位置に配置される。画像信号送信部４２からの光信号が、受電部３６により遮られることを防止するためである。

一方で、本実施の形態とは異なり、例えば、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２との挿入方向において、第１回路基板９０と受電部３６とを挿入方向に沿って重ならない位置に配置し、かつ挿入方向から見て、受電部３６と第１回路基板９０とを横並びで配置した場合、第１コネクタ１８の幅方向の寸法が大きくなる。内視鏡１０の第１コネクタ１８の幅方向の寸法の大きくなると、洗浄・消毒、運搬、保管等の使用者の作業性の観点から、また、既存装置（例えば洗浄装置）との互換性を維持する観点から好ましくない。

図６は、内視鏡１０の第１コネクタ１８の別の内部レイアウトを説明するための説明図である。図６（Ａ）は、第１コネクタ１８を挿入方向からみた図であり、図６（Ｂ）は第１コネクタ１８を側面から見た図である。図６の内視鏡１０の第１コネクタ１８の内部レイアウトでは、画像信号送信部４２、および内視鏡側信号送受信部５０が、一体的に構成された共通回路基板９４に搭載されている。ここで、共通回路基板９４は、画像信号送信部４２、および内視鏡側信号送受信部５０を支持するための基材であって、画像信号送信部４２、および内視鏡側信号送受信部５０と電気的に接続するための配線を有する基材である。共通回路基板９４として、リジッド基板、フレキシブル基板等を挙げることができる。例えば、共通回路基板９４の大きさは３０〜５０ｍｍ×３０〜５０ｍｍである。共通回路基板９４には、上述したレーザー発光素子、レーザー発光素子用ドライバ、周辺回路、及び保護回路に加えて、内視鏡側信号送受信部５０を構成する赤外線通信素子、赤外線通信ドライバ、周辺回路、及びコネクタが搭載される。

共通回路基板９４を用いることにより、図５に示される第１回路基板９０と第２回路基板９２を用いる場合に比較して、第１コネクタ１８の中で用いられる回路基板の数を少なくすることができる。共通回路基板９４とすることにより、共通回路基板９４を第１コネクタ１８に固定するための部品の数、およびスペースを、少なくできるので、第１コネクタ１８が大きくなるのを抑制することができる。

図７は、内視鏡１０の第１コネクタ１８と内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２とを接続した状態を示す説明図である。図７に示すように、内視鏡１０の第１コネクタ１８は、受電部３６と、画像信号送信部４２を搭載する第１回路基板９０と、内視鏡側信号送受信部５０を搭載する第２回路基板９２と、を有している。図７に示すように、第１回路基板９０は受電部３６に対して給電部６２と反対側に配置され、図５に示すように挿入方向において受電部３６と一部重なる位置に配置される。

第２コネクタ１２は、給電部６２と、画像信号受信部６４を搭載する第３回路基板９６と、プロセッサ装置側信号送受信部６６を搭載する第４回路基板９８と、を有している。

第３回路基板９６は、画像信号受信部６４を支持するための基材であって、画像信号受信部６４と電気的に接続するための配線を有する基材である。第４回路基板９８は、プロセッサ装置側信号送受信部６６を支持するための基材であって、プロセッサ装置側信号送受信部６６と電気的に接続するための配線を有する基材である。第３回路基板９６、および第４回路基板９８として、リジッド基板、フレキシブル基板等を挙げることができる。

画像信号受信部６４は、受光素子であり、例えば、フォトダイオードで構成される。プロセッサ装置側信号送受信部６６は、例えば、ＩｒＤＡで構成される。

給電部６２は、第３回路基板９６より、第１コネクタ１８の接続面に近い側に配置されている。即ち、第３回路基板９６は給電部６２に対して受電部３６と反対側に配置されている。さらに、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２の挿入方向において、第３回路基板９６は給電部６２と一部重なる位置に配置される。第１コネクタ１８の構成に一致させたもので、このように構成することにより、第２コネクタ１２の幅方向の寸法が大きくなるのを抑制できる。

受電部３６と給電部６２とが、および画像信号送信部４２と画像信号受信部６４とが、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２との挿入方向に沿って対向配置されている。挿入方向に沿って対向配置させることにより、受電部３６と給電部６２との間で効率よく電力の送受信が可能となり、また、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との間で画像信号を確実に送受信するができる。本実施形態では、画像信号送信部４２が、受電部３６と給電部６２との間の空間以外に配置される。画像信号送信部４２が、対向配置される受電部３６と給電部６２との間の空間を遮蔽しないので、画像信号送信部４２が受電部３６と給電部６２との間の磁束の影響を受けないようにできる。

内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６とは、第１コネクタ１８と第２コネクタ１２との挿入方向に沿って対向配置されている。より詳細には、内視鏡側信号送受信部５０の発光素子とプロセッサ装置側信号送受信部６６の受光素子とが対向配置され、内視鏡側信号送受信部５０の受光素子とプロセッサ装置側信号送受信部６６の発光素子とが対向配置される。

図７に示すように、受電部３６と給電部６２との距離が、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との距離、および内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離より短い。これらの距離は、非接触での電力の受電および給電、画像信号の送信と受信、および制御信号の送受信が可能な距離を考慮して決定される。ここで距離とは、最短距離を意味する。

例えば、受電部３６と給電部６２との距離は１０ｍｍ以下であり、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との距離、および内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離は１０ｍｍより大きく２５ｍｍ以下である。但し、この距離に限定されない。また、図７に示すように、受電部３６と給電部６２との間を金属部材で遮蔽しないよう構成される。金属部材で遮蔽していないので、金属部材に熱が発生する等の問題が生じない。ここで遮蔽とは、受電部３６と給電部６２との間を一部において遮蔽する場合も含んでいる。

図８は、内視鏡１０の第１コネクタ１８と内視鏡用プロセッサ装置１１の第２コネクタ１２とを接続した別の状態を示す説明図である。受電部３６と給電部６２との距離と、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との距離と、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離との関係が、図７の実施の形態とは異なる。

図８に示すように、受電部３６と給電部６２との距離が、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との距離、および内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離より短く、さらに、画像信号送信部４２と前記画像信号受信部６４との距離が、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離より短い。例えば、受電部３６と給電部６２との距離は１０ｍｍ以下であり、内視鏡側信号送受信部５０とプロセッサ装置側信号送受信部６６との距離は１０ｍｍより大きく１５ｍｍ以下であり、画像信号送信部４２と画像信号受信部６４との距離は１５ｍｍより大きく２５ｍｍ以下である。但し、この距離に限定されない。

２…内視鏡システム、１０…内視鏡、１１…内視鏡用プロセッサ装置、１２…第２コネクタ、１３…挿入部、１４…先端部、１５…操作部、１７…ユニバーサルコード、１８…第１コネクタ、２０…ライトガイド棒、３０…撮像部、３６…受電部、４２…画像信号送信部、５０…内視鏡側信号送受信部、６２…給電部、６４…画像信号受信部、６６…プロセッサ装置側信号送受信部、９０…第１回路基板、９２…第２回路基板、９４…共通回路基板、９６…第３回路基板、９８…第４回路基板

特許４４６１１００号公報 特開２０１３−２０８１８７号公報

Claims (13)

1. 先端部に設けられた撮像部と、前記先端部に光を伝送するライトガイドと、内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタと接続され、前記内視鏡用プロセッサ装置との間で非接触での受電、制御信号通信および画像信号通信を行う第１コネクタとを有する内視鏡であって、前記第１コネクタに、給電部から非接触で受電する受電部と、前記撮像部の画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、前記撮像部を制御する制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備える内視鏡と、
   前記ライトガイドに光を供給するための光源と、前記制御信号通信および前記画像信号通信を制御する制御部と、前記第１コネクタと接続され、前記内視鏡との間で非接触での給電、制御信号通信および画像信号通信を行う第２コネクタと、を有する内視鏡用プロセッサ装置と、を含む内視鏡システムであって、
   前記受電部と前記給電部とが、及び前記画像信号送信部と前記画像信号受信部とが、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの挿入方向に沿って対向配置され、前記第１回路基板は前記受電部に対して前記給電部と反対側で、かつ前記挿入方向において前記受電部と一部重なる位置に配置され、前記画像信号送信部が、前記受電部と給電部との間の空間以外に配置される内視鏡システム。
2. 前記給電部は電源に接続された一次コイルであり、前記受電部は、前記一次コイルに電磁結合された二次コイルである請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記受電部と前記給電部との間を金属部材で遮蔽しない構成である請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
4. 前記第１回路基板と前記第２回路基板とが、一体的に構成された共通回路基板で構成される請求項１から３の何れか一項に記載の内視鏡システム。
5. 前記受電部と前記給電部との距離が、前記画像信号送信部と前記画像信号受信部との距離、および前記内視鏡側信号送受信部と前記プロセッサ装置側信号送受信部との距離より短い請求項１から４の何れか一項に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像信号送信部と前記画像信号受信部との距離が、前記内視鏡側信号送受信部と前記プロセッサ装置側信号送受信部との距離より短い請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記画像信号送信部はレーザー発光素子であり、前記画像信号受信部は受光素子であり、前記内視鏡側信号送受信部は赤外線発光素子と受光素子とで構成され、前記プロセッサ装置側信号送受信部は別の赤外線発光素子と別の受光素子とで構成される請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記第１コネクタから突出する、ライトガイド棒、および前記画像信号送信部と前記画像信号受信部との位置合わせ用の軸を備え、前記軸は、前記ライトガイド棒と前記第１コネクタの外装とを結ぶ直線の内側に配置される請求項１から７の何れか一項に記載の内視鏡システム。
9. 前記内視鏡用プロセッサ装置は、前記第２コネクタに、前記受電部に非接触で電力を給電する給電部と、前記画像信号送信部からの信号を非接触で受信する画像信号受信部と、前記内視鏡側信号送受信部からの制御信号を非接触で送受信するプロセッサ装置側信号送受信部と、を備える請求項１から８の何れか一項に記載の内視鏡システム。
10. 前記内視鏡用プロセッサ装置は、前記画像信号受信部を搭載するための第３回路基板と、前記プロセッサ装置側信号送受信部を搭載するための第４回路基板とを備え、前記第３回路基板は前記給電部に対して前記受電部と反対側で、かつ前記挿入方向において前記給電部と一部重なる位置に配置される請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 前記第１コネクタは、吸引コネクタを有し、前記吸引コネクタは前記第１コネクタの挿入方向から見て、前記画像信号送信部とは反対側の側面に設けられている請求項１から９の何れか一項に記載の内視鏡システム。
12. 先端部に設けられた撮像部と、前記先端部に光を伝送するライトガイドと、内視鏡用プロセッサ装置の第２コネクタと接続され、前記撮像部を駆動するため前記内視鏡用プロセッサ装置との間で非接触での受電、制御信号通信および画像信号通信を行う第１コネクタとを有する内視鏡であって、
    前記第１コネクタに、受電部と、前記撮像部の画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、前記撮像部を制御する制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備え、
    前記第１回路基板は前記受電部に対して給電部と反対側で、前記第１コネクタと前記第２コネクタとの挿入方向において前記受電部と一部重なる位置に配置され、かつ前記受電部と前記画像信号送信部とが前記挿入方向において重ならない位置に配置される内視鏡。
13. 給電部から非接触で受電する受電部と、画像信号を非接触で伝送する画像信号送信部を搭載する第１回路基板と、制御信号を非接触で送受信する内視鏡側信号送受信部を搭載する第２回路基板と、を備える内視鏡用コネクタであって、
    前記第１回路基板は、前記受電部に対して前記給電部と反対側で、前記内視鏡用コネクタの挿入方向において前記受電部と一部重なる位置に配置され、かつ前記受電部と前記画像信号送信部とが前記挿入方向において重ならない位置に配置される内視鏡用コネクタ。

Images