JP2020500651A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、本体（１２）と、シャフト（１０）と、シャフト（１０）内部に本体（１２）からシャフトの遠位端まで延在する光ファイバーバンドル（１８）と、を備える内視鏡に関し、光ファイバーバンドル（１８，１１８，２１８）は、照明出口（１１）ではシャフト（１０）の遠位端で終端し、そして光ケーブル（３１）を接続するためのライトガイドコネクタ（１３，１１３，２１３）側では本体で終端する。【解決手段】本内視鏡は、ライトガイドコネクタの材料によって、光ケーブル（３１）からの光ファイバーバンドル（１８，１１８，２１８）に結合できない光の、ライトガイドコネクタ（１３，１１３，２１３）による吸収を低減するように設計されている内視鏡を開発する。【選択図】図１

Description

本発明は、本体と、シャフトと、シャフト内部で本体からシャフトの遠位端まで延在する光ファイバーバンドルと、を有する内視鏡に関する。光ファイバーバンドルは、照明出口ではシャフトの遠位端で終端し、光ケーブル取付けのためのライトガイドコネクタ（導光用コネクタ部品）側では本体で終端する。

長い間、専門的装置もしくは動物又はヒト患者の、届きにくい腔（空洞）部を目視で検査するために、適切な内視鏡が使用されてきた。こういった場合、内視鏡は、腔内面の画像を撮像し、この画像を腔外で利用できるようにするため用いられる。
照明は、内視鏡の内部を通って延在する光ファイバーバンドルを介して提供される。照明用に用いられる光源は別の機器として構成される場合が多く、そして光は光ケーブルを介して内視鏡に伝搬される。

内視鏡の用途において最高の柔軟性を達成するために、光ケーブルは多くの場合、内視鏡に取り外し可能に接続され構成される。この目的のために内視鏡は、光ケーブルを差し込み固定させるライトガイドコネクタを有する。そしてほとんどの場合は、バヨネット結合、スナップフィット結合、ネジ山といった、標準化された装置を介して固定される。

光ファイバーバンドルは、ライトガイドコネクタの端面に、直接ルーティング（設置）することができる。しかし、光ケーブルの光ファイバと光ファイバーバンドルの光ファイバの間の開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を適合させるためにファイバーコーン（円錐形ファイバー）が用いられることが多い。

シャフトの遠位端で、光ファイバーバンドルを照明出口へ直接導光することができる。
光の出口方向又は配光を適合させるために、多くの内視鏡では付加的な光学素子（例えばレンズ、鏡、プリズム、又は溶融ファイバ素子）が、光ファイバーバンドルと照明出口との間に設けられる。

多くの特別な内視鏡が異なる用途のために開発されているが、シャフトの直径や、シャフト長、視野方向といった点で異なっている。設計や特定の用途により、内視鏡内部の光ファイバーバンドルの光ファイバ数は異なるので、その直径も異なる。

同時に多くの異なる光ケーブルを保管管理することを避けるため、少数の標準化された光ケーブルを内視鏡に連結して用いる。
内視鏡内部を通る光ファイバーバンドルによる照明を常に完全な状態とするために、光ケーブルの断面積は常に、ライトガイドコネクタで利用可能な光ファイバーバンドルの断面積と等しいか又はより広い。

そこで、導光用断面積が、ライトガイドコネクタで利用可能な光ファイバーバンドルの断面積よりも大きい光ケーブルを用いて内視鏡を使用する場合、照明光の一部は、光ファイバーバンドルに結合されず、ライトガイドコネクタの材料に当たり、大部分はここで吸収される。その結果、内視鏡本体の発熱につながり、望ましくない。

現在の内視鏡検査システムにおいて、解像度の高い像を利用する場合、強い照明強度が必要であるという事実により、この問題はさらに大きくなる。また結果として、断面積の差は、吸収されるエネルギー量の増加につながる。

従って本発明の目的は、記載の課題において、内視鏡を改良できるようにすることである。

本発明によれば、この目的は、本体と、シャフトと、シャフト内部で本体からシャフトの遠位端まで延在する光ファイバーバンドルを有し、光ファイバーバンドルは、照明出口ではシャフトの遠位端で終端し、そして光ケーブル取付けのためのライトガイドコネクタでは内視鏡の本体で終端する内視鏡によって達成される。
また、さらに発展して、上記内視鏡は、光ケーブルから光ファイバーバンドルに結合しない光が、ライトガイドコネクタの材料により、吸収されるのを低減するようにライトガイドコネクタが設計される。
ライトガイドコネクタの材料での吸収を低減させることによって、本体の不必要な発熱が低減される。

本発明の内視鏡の一実施例において、ライトガイドコネクタの端面は、光を光ファイバーバンドルに結合（カップリング）させることができる結合面（カップリング面）と、光を光ファイバーバンドルに結合させない遮光面とを備える。遮光面は光を反射する。
光ケーブルからの放射光は、光を反射する遮光面があるため、遮光面領域で反射し、光ケーブルに戻るよう導光される。
このように光は光源に戻り、そこで同様に吸収される。しかし、光源領域での吸収により生じる熱は、内視鏡本体の発熱と比較すると、悪影響は非常に小さい。

本発明の内視鏡の好適な開発において、遮光面は、３５０ｎｍから９５０ｎｍの波長帯で、特には８５％以上、更には９０％以上、特に好適は９５％以上の反射率を有する。
このことは、本発明の文脈内で、遮光面が定まった波長帯の各波長で、少なくとも示された反射率を有すると解釈される。

本発明の内視鏡の一実施例によれば、ライトガイドコネクタは、光ファイバーバンドルを覆うスリーブを備える、そして、スリーブの端面は反射コーテイングを備えている。

反射コーティングはラッカーであるか、又はラッカーを含む。例えば、高反射性金属の薄層をスリーブの端面に蒸着させることができ、次にこの層は、保護ラッカーの薄層で覆われる。

本発明の内視鏡の別の実施例において、ライトガイドコネクタの端面にはカバーガラスが備えられる。そして、カバーガラスは遮光面領域に反射コーティングを有する。
この場合、光ケーブルの取り付け又は取り外しの際の機械的損傷を防ぐことができるように、ライトガイドコネクタに面しているカバーガラスの側に、反射コーティングを施すことができる。

さらにカバーガラスは、結合面領域では反射低減コーティングを備えることができる。これにより、光結合の効率が同時に最適化される。

カバーガラスの反射及び／又は反射低減コーティングは、例えば、多層誘電体コーティングであり得る。この種のコーティングによって、広い波長帯に亘って高い透過率又は反射率が達成可能である。

本発明は、図に示される多くの実施例に基づき、以下で説明される。

内視鏡検査システムを示す。 付属の光ケーブルを有するライトガイドコネクタを示す。 付属の光ケーブルを有する更なるライトガイドコネクタを示す。

図１は、内視鏡５を備えた内視鏡検査システムを示す。内視鏡５は、照明出口１１を有するシャフト１０と、本体１２と、ライトガイドコネクタ１３と、アイピースカップ１４とを備える。

光源３０は、光ケーブル３１を介して内視鏡５に接続されている。この目的のため、光ケーブル３１は、ライトガイドコネクタ１３に差し込まれる。光源３０からの光は、内視鏡５の光ファイバーバンドル（図示なし）に光ケーブル３１を介して結合され、シャフト１０の遠位端の照明出口１１までこの光ファイバーバンドルにより導光される。光は、解剖学的構造Ｓの方向に放射される。

解剖学的構造Ｓの方から反射されてくる光は、シャフト１０の遠位端にある対物レンズ（図示なし）を介して集められ、そして、アイピースカップ１４に、リレーレンズシステム又はイメージファイバーバンドルであり得る画像担持体（同様に図示なし）を介して導光される。
そこで、アイピースカップ１４に載置されるカメラ４０によって映像（ビデオイメージ）に変換され、そして、ビデオケーブル４１を介して画像処理装置４２へ導かれ、表示用モニタ５０に映像を伝える。

図２は、内視鏡５のライトガイドコネクタ１３の概略断面図を示す。コネクタ部品１３は円錐形に広がる穴（空洞）１６を有するスリーブ１５から成り、ファイバーコーン１７（円錐形ファイバー）がスリーブ１５内にクランプ（固定）されている。光ファイバーバンドル１８が穴１６に挿入され、ファイバーコーン１７に隣接する。

光ケーブル３１は、ライトガイドコネクタ１３に取り付けられる。光ケーブルは、個々の光ファイバの導光用の断面積３２を備えるが、図を明確にするため示されない。光ケーブルは保護管３３で囲まれており、この保護管３３により、ファイバは機械的損傷から保護される。プラグオン（ｐｌｕｇ−ｏｎ）スリーブ３４は、保護管３３上に固定され、このプラグオンスリーブ３４を利用して、光ケーブル３１は、ライトガイドコネクタ１３に差し込まれ固定される。

光ケーブル３１からの光は、ファイバーコーン１７に結合され、ファイバーコーン１７から光ファイバーバンドル１８に送られる。ファイバーコーンの円錐形状により、光ケーブル３１のファイバーの開口数を確実に光ファイバーバンドル１８のファイバーの開口数に適合させる。

光ケーブル３１側に面するファイバーコーン１７の端面は、光をファイバーコーン１７に、それ故、光を光ファイバーバンドル１８に結合させることができる結合面（カップリング面）１９を構成する。対照的に光ケーブル３１側に面するスリーブ１５の端面は、光を結合させない環状の遮光面２０を構成する。

遮光面２０の領域では、光ケーブル３１から放射される光の大部分は、スリーブ１５が吸収し、結果としてスリーブ１５が発熱する。
ここで示した例では、光ケーブル３１の導光用の断面３２の直径は、結合面１９の直径より約５０％大きい。この構成では、光ケーブル３１を介して運ばれる光の約５０％は、すでに失われている。光は遮光面２０に当たり、そこで大部分は吸収され、そしてスリーブ１５の発熱、故に本体１２の発熱だけに関与する。

図３は、本発明による内視鏡の、変形変更したライトガイドコネクタ１１３を示す。ライトガイドコネクタ１１３は、図２のライトガイドコネクタ１３に実質的に対応する。従って、それぞれの対応する構成要素は、「１００」加算された参照符号により示され、再度一からは記載されていない。なお同様に、光ケーブル３１は、ライトガイドコネクタ１１３に取り付けられている。

図３では、スリーブ１１５の遮光面１２０に、高反射性金属層１２１及び保護ラッカー層１２２が設けられている。光ケーブル３１から照射された光は遮光面１２０の領域で反射面１２１に当たり、反射して光ケーブル３１の方へ戻る。
軽微な伝送損失を除いて、この光は、光ケーブル３１を介して光源３０へ戻され、そこで放出される。ここでも反射光が最終的に熱に変換されるが、ライトガイドコネクタ１１３の領域で生じる場合と比較すると、光源３０の領域では、問題が大幅に軽減される。

金属層１２１は、例えば銀の層であり得る。このような層では、広い波長帯に亘り、８５％以上の反射率を達成することが可能である。

図４は、本発明による内視鏡の、更なるライトガイドコネクタ２１３の分解立体図を示す。
ここでも、ライトガイドコネクタ２１３は、円錐状の穴２１６を有するスリーブ２１５を備える。一方からファイバーコーン２１７が穴に挿入され、もう一方から内視鏡に配置されている光ファイバーバンドル２１８の端部が挿入される。カバーガラス２２３は、スリーブ２１５の端面、そしてファイバーコーン２１７の端面に配置される。そして結合面２１９の領域において、カバーガラス２２３のスリーブ２１５側の面に反射低減層２２４が設けられる。遮光面２２０の領域においては、カバーガラス２２３に反射層２２５が設けられる。

ライトガイドコネクタ２１３の機能は、図３のライトガイドコネクタ１１３の機能に実質的に対応しているので、別途説明する必要はない。

最も広い波長帯に亘り、十分な効率を確保するために、コーティング２２４、２２５は多層誘電体コーティングとして構成され得る。反射層２２５では、誘電体コーティングで、広い波長帯に亘り９５％以上の反射率を達成することが可能である。

実施例の全ての反射層は、光源から発されるスペクトル全てにおいて所望の反射率ができる限り達成できるように配置される。これは、全ての範囲の可視光だけでなく、近紫外線及びＩＲ範囲も含む。これらの波長帯は、特に蛍光検査のために必要であるので、光源によっても生成される。したがって、ライトガイドコネクタにおいて、光の、対応するスペクトル部分の吸収も防がなければならない。

Claims (8)

1. 本体（１２）と、シャフト（１０）と、前記シャフト（１０）内部で前記本体（１２）から前記シャフトの遠位端まで延在する光ファイバーバンドル（１８）と、を備え、
   前記光ファイバーバンドル（１８、１１８、２１８）は、照明出口（１１）では前記シャフト（１０）の遠位端で終端し、光ケーブル（３１）の取付け用のライトガイドコネクタ（１３、１１３、２１３）側では前記本体（１２）で終端し、
   前記ライトガイドコネクタ（１３）の材料によって、光ケーブル（３１）から前記光ファイバーバンドル（１８、１１８、２１８）に結合されない光の、前記ライトガイドコネクタ（１３、１１３、２１３）による吸収を低減するように設計されたことを特徴とする内視鏡。
2. 前記ライトガイドコネクタ（１１３、２１３）の端面は、光を前記光ファイバーバンドル（１１８、２１８）に結合する結合面（１１９、２１９）を備え、
   前記ライトガイドコネクタ（１３）の前記端面は、光を前記光ファイバーバンドル（１８）に結合しない遮光面（１２０、２２０）をさらに備え、前記遮光面（１２０、２２０）は光を反射することを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記遮光面（１２０、２２０）は、３５０ｎｍから９５０ｎｍの波長帯において、８５％以上、特には９０％以上、特に好適には９５％以上の反射率を有することを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
4. 前記ライトガイドコネクタ（１１３）は前記光ファイバーバンドル（１１８）を覆うスリーブ（１１５）を備え、
   前記スリーブ（１１５）の端面は反射コーティング（１２１、１２２）を備えることを特徴とする請求項２又は３記載の内視鏡。
5. 前記反射コーティング（１２１、１２２）がラッカーであるか、又はラッカーを備えることを特徴とする請求項４記載の内視鏡。
6. 前記ライトガイドコネクタ（２１３）の前記端面はカバーガラス（２２３）を備え、
   前記カバーガラス（２２３）は、前記遮光面（２２０）の領域では、反射コーティング（２２５）を有することを特徴とする請求項２又は３記載の内視鏡。
7. 前記カバーガラス（２２３）は、前記結合面（２１９）の領域では、反射低減コーティング（２２４）を有することを特徴とする請求項６記載の内視鏡。
8. 前記カバーガラス（２２３）は、多層誘電体コーティング（２２４、２２５）を有することを特徴とする請求項６又は７記載の内視鏡。

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