JP2018505731A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

本発明は、長軸に対して斜めの視線方向を有する、たとえばビデオ内視鏡（１０）のような内視鏡に関する。この内視鏡は、被覆管（１２）と、その中に配置されたファイバ管（１１）とを有し、画像撮影ユニット（１６）を備える対物レンズ（１５）がシャフト（１３）の中に、特にファイバ管（１１）の中に配置される。プリズムモジュール（１４）が光路を方向転換させる役目を果たす。この内視鏡は、対物レンズ（１５）に対して偏心的に配置されたプリズムモジュール（１４）を有することを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の構成要件を有する内視鏡に関する。

内視鏡は、特に、典型的には小さなアクセス開口部を通して到達可能である身体の中空スペースの内部を観察するための役目を果たす。その際には、内視鏡のシャフトが開口部を通して中空スペースへ挿入される。

上述した内視鏡は、レンズ内視鏡でもビデオ内視鏡でもあり得る。レンズ内視鏡は伝送および接眼レンズでの結像のためにレンズ系を含んでいる。ビデオ内視鏡の場合、シャフトの画像センサが対物レンズの背後で画像撮影してビデオカメラ映像を生成する。

光学部品は、典型的には、挿入されるシャフトの遠位端部にある。これらは通常、被覆管または外側管で囲まれたファイバ管の内部に配置される。伝送レンズ系が接眼レンズに撮像機能をもたらす。そして、ビデオ内視鏡の画像データを外部の表示機器に伝送して、相応に表示させることができる。

視線方向がシャフトの長軸に対して平行ではなく斜めに向いている内視鏡では、光路を方向転換させるためのプリズムモジュールが設けられる。

このような公知の内視鏡で欠点となるのは、プリズムモジュールの設計サイズや所要スペースが、シャフトに対して横方向で比較的大きいことにある。その結果、従来のプリズムモジュールは十分な画像品質を可能にするために広い断面積を有している。

したがって、本発明の課題は、プリズムモジュールのより小さい横方向寸法ないし断面積を可能にする内視鏡を提供することにある。

この課題は、請求項１の構成要件を有する内視鏡によって解決される。それによると、プリズムモジュールは対物レンズに対して偏心的に、すなわち特に中心ではなく、ないしはセンタリングされずに配置される。それに対して通常の内視鏡では、プリズムモジュールは対物レンズに対して中心にアライメントされる。しかしビームの進路に基づき、本発明ではこのことはまったく必要ではない。その代わりに、これに比べて断面積に関して縮小されたプリズムモジュールの設計形態が適用される。つまりプリズムモジュールは、いっそう小さい断面寸法を有している。対物レンズに対する偏心的な配置によって、全体としてプリズムモジュールの断面積を縮小することができる。

プリズムモジュールは、シャフトないしファイバ管の断面に対して偏心的に配置されるのが好ましい。それと同時にプリズムモジュールの断面積を、従来技術と比較して縮小することができる。ファイバ管の断面積を同時に維持し、もしくは同じく縮小することができる。それにより、プリズムモジュールとシャフトないしファイバ管との間の領域に自由空間が生じ、または、ファイバ管の断面寸法が同じく縮小されることが実現される。

対物レンズおよび／または場合により画像撮影ユニットは、シャフトないしファイバ管の断面に対して偏心的に配置されるのがさらに好ましい。それに応じて、対物レンズないし画像撮影ユニットと、ファイバ管ないしシャフトとの間に自由空間を生じさせることができる。ファイバ管とプリズムモジュールとの間の間隔は一方の側にのみ存在するか、ないしは、一方の側においてこれと向かい合う側よりも広いのが好ましい。このようにして、プリズムモジュールとファイバ管ないしシャフトとの間の領域でそれぞれの内部空間にスペースが創出される。

プリズムモジュールの外側断面積は、シャフトないしファイバ管の内側断面積よりも小さいのがさらに好ましい。プリズムモジュールが、シャフトないしファイバ管の断面全体を占めるのではないことにより、中間領域に自由空間が創出される。プリズムモジュール、画像撮影ユニット、ないし対物レンズなどの光学コンポーネントの偏心的な配置が、それによって可能となる。プリズムモジュールの断面積は、内視鏡の長手方向に対して垂直方向で、ファイバ管ないしシャフトの内側断面積よりも小さい。それにより、画像伝送には事実上関与しないプリズムモジュールの部分で小型化が行われる。特にシャフトの中で、好ましくはプリズムモジュールとファイバ管の内壁との間の領域に、中空スペースが設けられる。これは三日月形の中空スペースであるのが好ましい。このことは、少なくとも実質的に円弧状または円形のプリズムモジュールの外側形状が、ファイバ管ないしシャフトの内側断面全体を満たすのではないことからもたらされる。あるいは、プリズムモジュールの外側形状およびファイバ管ないしシャフトの内側断面に応じて、生じる自由空間ないし中空スペースのこれ以外の形状が生じることもあり得る。

本発明の１つの好ましい実施形態では、プリズムモジュールと、シャフトないしファイバ管の内壁との間には、特に中空スペースには、少なくとも１つのデバイスが配置される。これは電気式および／または電子式のデバイスであるのが特別に好ましい。その代わりに、たとえば能動的および／または受動的なデバイスのような種々の部材が設けられていてもよい。これは測定機器、測定センサなどであり得るのが好ましい。特別な機械コンポーネントが設けられていてもよい。

プリズムモジュールと、シャフトないしファイバ管の内壁との間には、特に中空スペースには、少なくとも１つの加熱部材が配置されるのがさらに好ましい。別案として、これは冷却部材であってもよい。加熱フィルムおよび／または少なくとも１つの加熱線が利用されるのが好ましい。場合によりペルチエ素子などが設けられていてもよい。加熱部材は、特に、凝結水によって光学コンポーネントが曇るのを防ぐ役目を果たす。そのために特に、特に加熱による適当な温度調整が必要になる。

プリズムモジュールと、シャフトないしファイバ管の内壁との間には、特に中空スペースには、少なくとも１つの温度検出器が配置されるのがさらに好ましい。この温度検出器はサーミスタであるのが好ましい。それにより、プリズムモジュールの領域での温度測定が可能となる。温度検出器は、最新の温度を判定するために利用することができる。特に温度検出器は、温度測定および／または温度調整を実行するため、および／またはたとえば特に加熱部材によって加熱をする場合の過熱を防止するための役目を果たす。

プリズムモジュールは複数のプリズムを有するのがさらに好ましい。少なくとも２つのプリズムが、プリズムモジュールをなすようにまとめられているのが好ましい。それによって光路の方向転換が可能となる。プリズムモジュールは、特に光路を回転および／または傾動させるため、ないしは一般に方向転換させるために構成される。

次に、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。図面には次のものを示す。

従来技術に基づくビデオ内視鏡のシャフトを示す縦断面図である。 第１の実施例に基づく本発明によるビデオ内視鏡のシャフトを示す縦断面図である。 第２の実施例に基づく本発明によるビデオ内視鏡のシャフトを示す縦断面図である。 図１の従来技術に基づくビデオ内視鏡における光路を示す原理図である。 図２の実施例に基づく本発明によるビデオ内視鏡の光路を示す原理図である。 図３の実施例に基づく本発明によるビデオ内視鏡の光路を示す原理図である。

図１の図面は、従来技術から知られているビデオ内視鏡１０を縦断面図として略図で示している。

ただしこの事例で図示されているのは、主要な光学コンポーネントを含むファイバ管１１にすぎない。このファイバ管１１は、ここには破線でのみ図示する外側管または被覆管１２へ挿入するために意図される。被覆管１２とファイバ管１１の間の領域は、たとえば観察領域もしくは視野を照明するための、ここには図示しない光ファイバを収容する役目を果たす。

被覆管１２とファイバ管１１およびファイバ管１１の内部に配置された光学コンポーネントが、シャフト１３を形成する。このシャフトは、特に内視鏡外科の分野のために、身体の観察されるべき中空スペースへの開口部へ挿入するための役目を果たす。

ビデオ内視鏡１０のファイバ管１１の内部には、光学コンポーネントとして、少なくとも１つのプリズムモジュール１４、対物レンズ１５、および画像撮影ユニット１６が配置されている。このとき対物レンズ１５は、観察されるべき領域もしくは画像撮影ユニット１６への視野を結像する役目を果たす。画像撮影ユニット１６として、特に画像センサやビデオセンサ、たとえばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを利用することができる。対物レンズ１５は、画像撮影ユニット１６の感光性領域への相応の光学的な結像のために作用する。ここには図示しない評価エレクトロニクスが通常は内視鏡１０の外部に配置されていて、同じく図示しないケーブル接続によってビデオ内視鏡１０に接続される。

ここで考察しているビデオ内視鏡１０は、いわゆる「斜視式のビデオ内視鏡」である。このことは、観察方向がビデオ内視鏡１０の長軸の方向に向くのではなく、ビデオ内視鏡１０ないしそのシャフト１３の長手方向に対して斜めに向くことを意味する。このとき対物レンズ１５とビデオ撮影ユニット１６は、すでにスペースの都合上、それぞれの光学軸がビデオ内視鏡１０と、ないしはファイバ管１１ないし被覆管１２を含むシャフト１３の長軸と平行に向く。このことは基本的に、可能な限りコンパクトな内部構造のために作用し、それによって同時に、ビデオ内視鏡１０の断面寸法を最低限に抑える。

しかし観察されるべき領域は長軸の方向ではなく、これに対して斜めに、かつ軸から外れて位置している。それに応じて、観察されるべき領域から対物レンズ１５ないし画像撮影ユニット１６までの光路の方向転換を可能にするために、プリズムモジュール１４が必要である。

プリズムモジュール１４は、典型的には、通常は互いに結合される２つの個々のプリズム１７および１８を含んでいる。両方のプリズム１７および１８は、通常は接着により、結合個所１９のところで相互に結合される。この接着個所は、結合個所１９での屈折率を調整するために光学接着剤によって施工されていてよい。それによって特に、プリズム１７および１８の結合個所での十分な反射が可能となる。このことは、プリズム１８の上側の側辺および結合平面１９での反射を有する略示した光路２０をもたらす。

図１のビデオ内視鏡１０は、プリズムモジュール１４の下側領域が、事実上、画像撮影ユニット１６への光学的な結像のために、ほんの些細にしか寄与しないことを示す。すなわち光路２０は、実質的に、図面で見てプリズムモジュール１４の上側領域に延びている。プリズムモジュール１４の下側領域は、それに応じて事実上、結像の光学的な品質にとって決定的ではない。

図２の本発明によるビデオ内視鏡１０は、このような事情を考慮に入れている。プリズムモジュール１４は、図１の公知のビデオ内視鏡１０に比べて、直径ないし断面積に関して縮小され、軸方向にオフセットされて構成されている。それに応じてファイバ管１１の下側壁部は、プリズムモジュール１４の下辺から間隔をおいている。そのために、紙面の垂直方向におけるプリズムモジュール１４の断面寸法が、ファイバ管１１の直径Ｄ_０に比べて縮小されている。

それにより、プリズムモジュール１４の下側の辺２１と、ファイバ管１１の壁部との間の領域には中空スペース２２が生じている。この中空スペース２２は空いたままにしておくことができ、または、さまざまなコンポーネントを中に配置することができる。たとえばここには図示しない加熱部材や、その他のデバイスないしコンポーネントが設けられていてよい。たとえばサーミスタその他の測定機器を利用することができる。

したがってプリズムモジュール１４は、このケースではファイバ管１１に対して偏心的にアライメントされている。光路は依然としてファイバ管１１に対して重点的に中心を通るので、対物レンズ１５は画像撮影ユニット１６および周囲の対物レンズ管とともに、従来技術と同じくファイバ管１１に対して中心にアライメントされている。

光路２０はそれに応じて実質的にファイバ管１１に対して中心を通る。このように、プリズムモジュール１４だけが偏心的ないし脱中心的に配置され、すなわち光学軸は光路に即して配置されるが、その断面はこれに対して偏心的に配置される。

図３に示す本発明の第２の実施例では、同じく直径ないし断面積に関して縮小されたプリズムモジュール１４が使用される。

ただしこのケースでは、ファイバ管１１の断面積もこれに伴って同じく縮小されている。それによりファイバ管１１の外径Ｄ_１も、図１の公知の解決法に比べて縮小される。このケースでは追加の中空スペース２２はまったく生じないか、もしくはわずかな範囲でのみ生じる。

それに応じて図３の実施例では、プリズムモジュール１４はファイバ管１１に対して中心にアライメントされる。対物レンズ１５および画像撮影ユニット１６と周囲のシステム管２３は、ファイバ管１１に対して偏心的にアライメントされる。このことは、光路が対物レンズ１５および画像撮影ユニット１６に中心で入射できるように作用する。しかし結果として、やはりプリズムモジュール１４と対物レンズ１５は互いに偏心的にアライメントされている。

図４から６には、図１から３に対応する正面図としてのそれぞれのプリズムモジュール１４の略示された断面２４とともに、相応の光路２０が示されている。

図４では、プリズムモジュール１４が通常どおりファイバ管１１に対して中心にアライメントされた公知のビデオ内視鏡１０が示されている。ここではプリズムモジュール１４が、ファイバ管１１の内側の断面２４の全体にわたって延びている。したがって光路２０はファイバ管１１に対して重点的に中心を通る。それにより対物レンズ１５によって、プリズムモジュール１４の断面に実質的に対応する相応の画像を画像撮影ユニット１６で生成することができる。

図２の実施例に相当する、図５の本発明による解決法では、断面２４に関して縮小されたプリズムモジュール１４が設けられる。プリズムモジュール１４は、ここでは破線で図示するファイバ管２４の断面積よりも小さい断面積を有している。プリズムモジュール１４は、このケースではファイバ管１１の上側領域に配置されている。したがって下側領域には、追加のデバイスを組み込むための中空スペース２２が生じる。

図６の図面は、図３の本発明による第２の実施例に対応している。ファイバ管１１の断面２４も縮小されることに基づき、ここでは、プリズムモジュール１４はやはりファイバ管１１の断面全体を覆う。相応のスペース利得は、ファイバ管１１の外側断面および場合により、被覆管１２を含めたシャフト１３全体の縮小によっても実現される。

１０ ビデオ内視鏡
１１ ファイバ管
１２ 被覆管
１３ シャフト
１４ プリズムモジュール
１５ 対物レンズ
１６ 画像撮影ユニット
１７ プリズム
１８ プリズム
１８ 結合平面
２０ 光路
２１ 下側の辺
２２ 中空スペース
２３ 対物レンズ管／システム管
２４ 断面

Claims (8)

1. 内視鏡であって、その視線方向がその長軸に対して斜めに配向され、被覆管（１２）を備えるシャフト（１３）およびその中に配置されたファイバ管（１１）を有し、対物レンズ（１５）が前記シャフト（１３）の中に配置され、プリズムモジュール（１４）が光路を方向転換させるために設けられているものにおいて、前記プリズムモジュール（１４）が、前記対物レンズ（１５）に対して偏心して配置されていることを特徴とする内視鏡。
2. 前記プリズムモジュール（１４）が、前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の断面に対して偏心的に配置されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記対物レンズ（１５）が、前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の断面に対して偏心的に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡。
4. 前記プリズムモジュール（１４）の外側断面は、前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内側断面よりも小さく、好ましくは前記プリズムモジュール（１４）の断面は、視線方向で前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内側断面よりも小さく、それにより、前記プリズムモジュール（１４）と前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内壁との間の領域に中空スペース（２２）が、好ましくは三日月形の中空スペース（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の内視鏡。
5. 前記プリズムモジュール（１４）と前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内壁との間に、ないしは前記中空スペース（２２）に、少なくとも１つのデバイス、特に電気デバイスが配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の内視鏡。
6. 前記プリズムモジュール（１４）と前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内壁との間に、および／または前記中空スペース（２２）に、少なくとも１つの加熱部材、特に加熱フィルムまたは少なくとも１つの加熱線が配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の内視鏡。
7. 前記プリズムモジュール（１４）と前記シャフト（１３）ないし前記ファイバ管（１１）の内壁との間に、ないしは前記中空スペース（２２）に、少なくとも１つの温度検出器、特にサーミスタが配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の内視鏡。
8. 前記プリズムモジュール（１４）は複数のプリズム（１７，１８）、好ましくは２つのプリズム（１７，１８）を含み、前記プリズムモジュール（１４）は好ましくは光路を回動および／または傾動させうるように構成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載の内視鏡。

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