JP2022535144A - 内視鏡検査のための展開可能なバルーン照明 - Google Patents

Abstract

体腔内への挿入及び体腔の照明のための選択的に展開可能なバルーン部材に関する。選択的に展開可能なバルーン部材は、体腔内への挿入中の非展開形態及び体腔内への挿入後の展開形態を有する軟性管状体を含み、この軟性管状バルーン部材は、展開形態となるように体腔内への挿入後に膨張され、展開形態にあるときに軟性管状体の内部に配置された少なくとも１つの光源から受け取った照明光を反射するように構成された反射部分と、光源からの照明光がそこを通過することを可能にする、その遠位端に配置された透明部分とを有する。

Description

本発明は、一般に、最小侵襲性外科手術（ＭＩＳ）処置、内視鏡又はボアスコープをそれぞれ使用する一般的若しくは診断医療又は産業処置において、内視鏡及びボアスコープ分野の照明装置に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、照明を補助する手段として、内視鏡及びボアスコープ処置において発光フォトダイオード又は他の固体照明源と関連して使用するための展開可能な光反射バルーンの使用に関する。

内視鏡検査は、診断的処置と外科的処置の両方で用いられる。現在、ＭＩＳ処置は、開腹手術とは対照的に、ほとんど全ての病院で日常的に行われている。ＭＩＳ技術は、大きな切開を行う必要性を排除することによって、患者への外傷を最小限にする。これにより、いずれも感染リスクが低下し、患者の入院期間が短縮される。ＭＩＳにおける内視鏡処置は、異なる種類の内視鏡を画像手段として使用し、術者に手術部位の体内視野を提供する。専用の内視鏡は、見たい場所に応じて名前が付けられる。特殊な内視鏡の例としては、膀胱鏡（膀胱）、ネフローゼ鏡（腎臓）、気管支鏡（気管支）、喉頭鏡（喉頭＋声帯）、耳鏡（耳）、関節鏡（関節）、腹腔鏡（腹部）、消化器内視鏡、腹腔鏡や内視鏡手術に使われる特殊な立体内視鏡などがある。

このような内視鏡は、例えば、胸腔内又は腹腔内の関節又は器官を観察するために、小さな外科的切開を通して挿入され得る。さらに多くの場合、鼻、口、肛門、膀胱、腟などの自然な身体の開口部に内視鏡を挿入する。内視鏡には、硬性、半硬性、及び軟性の３つの基本的なタイプがある。硬性内視鏡は、様々な直径、長さ、及び様々な視野角（例えば、０°、３０°、又は７０°）で提供される。内視鏡は、処置の要件に応じて使用される。典型的な内視鏡処置は、大量の装置を必要とする。内視鏡手術の視覚部に関連して使用される主な機器は、内視鏡本体、光ファイバ照明束、照明源、照明源コントローラ、撮像カメラ、カメラ制御モジュール、及びビデオディスプレイユニットである。

内視鏡手術において、切開の数及び切開のサイズをできるだけ減らすことが有利であり得る。通常、体内へのアクセスが得られると、ポート、カニューレ、又はカテーテルの開口部全体をとる大径内視鏡と共に、別個のポートを使用する必要がある。また、スペースは、ポートの基端部において非常に制限され、ツール及び近位カメラを有する内視鏡は、かさばり、重く、特に複数のポートが互いに近接している場合、又はシングルポート処置において、外科医によって使用される他の装置と物理的に干渉し得る二次機構によって所定の位置にしばしば、押し上げられ、ロックされる。

内視鏡処置で生じる別の一般的な問題は、内視鏡が体内に挿入されるので、内視鏡によって撮像される空洞が小さく、見ることが困難であることである。より良好な画像を得るための１つの方法は、空洞にガスを吹き込んで、撮像される領域の体積を増加させることである。送気は、ポート開口部と使用される内視鏡装置との間のシールが不十分であるため、問題となり得る。さらに、空間が小さくなると、内視鏡と接触しすぎることがあり、その結果、内視鏡が血液及び液体で汚れ、内視鏡上のカメラが空洞のイメージを捕捉するための視界が不明瞭になることがある。この場合、処置を停止しなければならず、内視鏡を取り出し、拭き取り、清潔にし、ポートに戻して処置を再開する。

内視鏡によって得られる画像の品質はまた、撮像レンズの分解能及びセンササンプリング周波数だけでなく、照明の品質に部分的に依存する。内視鏡の遠位端の空間が限られているため、内視鏡の撮像光学系の前方開口の周りに光ファイバ又はＬＥＤリング照明器を配置する余地が限られている。さらに、熱管理における制約のために制限された非常に低出力の固体照明源が、ＬＥＤ源からの熱のための限られた空間が例えば人間の組織から首尾よく離れて維持されるために、内視鏡の遠位端に配置され得る。その結果、照明源から放出された熱は、処置中に人間の組織と接触することがある。シリコンドームレンズは、光源の光抽出及び効率を改善するために、ＬＥＤ光源上で一般に使用される。しかしながら、このような構成の１つの欠点は、撮像光学系の視野（ＦＯＶ）内の物体／組織上の照明プロファイルを制御する固体光源と共に照明光学系を使用するために、内視鏡の遠位端に空間が限られているか、又は全くないため、これらのドームオーバーモールドもＬＥＤ光源のサイズを増大させることである。

これら及び他の制約は、空洞照明を補助するために、最小侵襲性の外科的処置及び／又は診断処置において使用され得る展開可能なバルーン照明システムに関する本発明の実施形態によって克服され得る。展開式バルーン照明システムは、撮像光学系ＦＯＶに最も適合するように照明プロファイルを調整する照明光学系を提供するだけでなく、ＬＥＤからの光抽出をより効率的に増加させ、より高い光効率を達成することができる。膨張可能な１つ又は複数のバルーンを有する展開可能なバルーン照明システムは、リング照明を別の方法で配置する必要がある場合に、固体照明光源を内視鏡のまさに前面から離して配置することを可能にし、内視鏡の遠位端の断面全体をより大きな撮像光学系に使用することを可能にし、したがって、遠位端においてより多い開口数の撮像光学系を使用することを可能にし、これにより、撮像のためのより良好な光収集が可能になり、内視鏡においてより高い解像度が提供される。あるいは、リング照明を別の方法で配置する必要がある節約された空間は、内視鏡外形内の使い捨てバルーン照明器の内部の洗浄、吸引、又は作業カテーテルとしての役割を果たすことができる。膨張したバルーンはまた、固体状態光源のためのはるかに大きい熱散逸表面を有する熱散逸リザーバ又は放熱部として作用することができ、より高い出力の固体光源を使用し、より高い電流で動作させることを可能にするだけでなく、内視鏡の遠位端と接触する可能性がある任意の組織のための柔らかく変形可能な安全緩衝としても作用し、並びに、そうでなければ処置中にクリーニングを必要とする可能性がある撮像レンズ上に汚れる可能性がある任意の液体又は血液から撮像光学開口部を離しておくこともできる。身体の内部管腔内で、膨張可能な照明バルーンはまた、内視鏡処置の下で内部管腔内若しくは体腔内で軟性内視鏡若しくはカテーテルを操縦するための手段として使用される複数の照明バルーンの可視化及び操作、又は選択的な膨張及び収縮を伴って、身体管腔の空気による効果的な局所膨張を可能にするために、身体内の内部管腔を遠ざけるか又は塞ぐために使用され得る。いくつかの実施形態によれば、展開可能なバルーン照明システムは、関節運動及び展開のために外科手術ポート若しくはカニューレの内側に選択的に配置されるように、非展開状態にあるとき、部品（複数の膨張可能な部分）で実装されてもよく、縮小された若しくは非常に小さく平坦な形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、展開可能なバルーン照明システムは、観察中の体腔の効果的な照明を補助するために、光を散乱させるための特定の光学特性、反射、透過、又は特徴を有する反射部分及び透過部分を含む。

いくつかの実施形態では、体腔内への挿入及び体腔の照明のための選択的に展開可能なバルーン部材が記載される。選択的に膨張可能な展開可能なバルーン部材は、体腔内への挿入中に非展開形態を有し、体腔内への挿入後に展開形態を有する軟性管状体を含む。軟性管状体の非常に薄い部分は、展開形態になるように、体腔への挿入後に選択的に膨張されるように構成され、展開形態にあるときに、軟性管状体の内面に配置された少なくとも１つの光源から受け取った照明光を反射するように構成された反射部分を有する。透明部分は、バルーンが膨張されるときに、管状体の内面に配置された照明源と密接に接触しているように、又は接触するように、光源の上で軟性管状体内に組み込まれる。透明部分は、照明源からの光の効果的な抽出を可能にし、光源からの照明光が、膨張したバルーンを通過することを可能にする。

いくつかの実施形態では、軟性管状体は、展開位置にあるときに、生理食塩水などのゲル又は流体で満たされるように構成されてもよい。ゲル又は流体は、照明光源から光をより良好に抽出するために、空気よりも高い屈折率を有してもよい。

いくつかの実施形態では、軟性管状体は、必要に応じて完全に又は部分的に展開され、展開位置にあるときに、心臓状、リンゴ状、又は球形、又は非対称形状であってもよい。

いくつかの実施形態では、軟性管状体の薄い軟性膜は、軟性管状体の壁又は内部に構築される１つ若しくは複数のバルーン照明システムを膨張させる非常に小さい直径の空気、液体、若しくはゲル供給管を介して、外側若しくは内側に（又は両方向に）展開され、空気、液体、若しくはゲルの基端部供給源、又は装置に構築される別個の保管用スペースからの展開を可能にする。

いくつかの実施形態では、軟性管状体は、医療用スコープのカメラを永久的に若しくは選択的に収容する凹部が形成された環状体形状を有し、又は基端部カメラを有する従来の硬性ガラスレンズ内視鏡を軟性管状体に挿入することができ、軟性管状体自体が硬性部分を有することができる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光源は、内部から軟性管状体に横方向に光を放射することができ、光は、バルーンを膨張させるために使用された空気／液体／ゲル材料を通過したバルーンの反射部分から軟性管状体の透明部分に向かって反射され、フレネルレンズなどの散乱若しくは撮影機構を、軟性管状体の反射若しくは透明部分の内部若しくは上部に使用若しくは成形して、照明光をさらに調整するか、又はより良好な光抽出を助けることができる。

いくつかの実施形態では、光源は、使用される撮像光学系に基づいて選択的にオン／オフされ得る様々な波長の発光ダイオード又はＶＣＳＥＬであってもよい。

本発明の別の実施形態は、体腔内への挿入及び体腔の照明のための装置に対応する。前記装置は、体腔内への挿入中に非展開形態を有し、体腔内への挿入後に展開形態を有する複数の選択的に展開可能なバルーン部材を含み、選択的に展開可能なバルーン部材は、展開形態にあるように体腔内への挿入後に膨張され、展開形態にあるときに選択的に展開可能なバルーン部材の内部に配置された少なくとも１つの光源から受け取った照明光を反射するように構成された反射部分と、少なくとも１つの光源からの照明光がそこを通過することを可能にする、その遠位端に位置する透明部分とを有する。

本発明の別の実施形態は、体腔内に挿入するための照明装置を含む。前記装置は、遠位端の遠位開口部と近位端の近位開口部との間に内部管腔を有する細長い中空管を含み、細長い中空管は、体腔内に少なくとも部分的に挿入されるように構成された遠位開口部に関連する硬性遠位部分を含み、選択的に展開可能なバルーン部材は、硬性遠位部分に動作可能に連結され、挿入位置及び展開位置を有する。選択的に展開可能なバルーン部材は、硬性遠位部分に動作可能に連結され、挿入位置及び展開位置を有する。選択的に展開可能なバルーン部材は、選択的に展開可能なバルーン部材に結合された少なくとも１つの電子光学照明要素から光を受け取るように構成された内部部分を有し、少なくとも１つの電子光学照明要素は、１つ又は複数の電磁波長で照明を提供し、選択的にオン又はオフにされるように構成される。選択的に展開可能なバルーン部材はまた、照射された光を反射するように構成された反射部分と、照射された光がそこを通過することを可能にする、その遠位端に位置する透明部分とを有する。照明装置はまた、硬性遠位端部に永久的に又は選択的に差し込まれ、その中に配置される撮像素子筐体部分を含み、この撮像素子筐体部分は、撮像素子に結合されたときに撮像素子を収容するように構成される。少なくとも１つの電子光学照明要素は、選択的に展開可能なバルーン部材の内部に配置され、少なくとも１つの電子光学照明要素がオンにされると、少なくとも１つの電子光学照明要素からの光が、選択的に展開可能なバルーン部材の反射又は散乱部分から反射又は散乱され、光散乱及び波長並びに指向性混合特性を有することができる選択的に展開可能なバルーン部材の透明部分を通って、展開位置にある撮像素子の周りに配置された透明又は散乱前面を通ってバルーン照明システムから出るように配置された硬性遠位端部に向かって透過されるように構成される。

いくつかの実施形態では、この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される概念の選択を簡略化された形態で紹介するために提供される。提供される実施形態は、本開示を限定するものではなく、その理解を助けるためのシナリオを提供する。概要は、特許請求される主題の重要な特徴又は本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。

本発明の一実施形態による、体腔内への挿入及び体腔の照明のための、及び遠位端内視鏡と関連する、選択的に展開可能なバルーン照明器を示す図である。 図１の展開可能なバルーン照明器及び内視鏡を示す側面図である。 遠位端内視鏡が、バルーン照明器本体内に、完全な使い捨てのユニットとして、又はバルーン照明器本体に差し込まれる独立して再使用可能なカプセル化された遠位カメラモジュールとして組み込まれ得る、図１の展開可能なバルーン照明器及び内視鏡を示す平面図である。 遠位端カメラモジュールが、バルーン照明器本体に組み込まれ、カメラ視野の方向に面する代わりに、固体照明器が、遠位端カメラモジュールの本体に直交して取り付けられる、図１、図２Ａ及び図２Ｂの展開可能なバルーン照明器及び内視鏡を示す断面図である。 立体視／３Ｄ観察のための展開可能なバルーン照明器と共に使用される側部固体状態照明器を有する、複式遠位端カメラモジュール内視鏡を備える別の実施形態を示す断面図である。 図４Ａの３Ｄ内視鏡の上に収容されるか、又はその上に挿入される、単一の楕円形の展開可能なバルーン照明器構成を備える別の実施形態を示す平面図である。 様々な波長の光が、展開可能なバルーン照明器内の別個の画像センサ上で撮像するために使用され得る、別の代替の複数カメラ構成内視鏡を示す図である。 上記別の代替の複数カメラ構成内視鏡を示す図である。 上記別の代替の複数カメラ構成内視鏡を示す図である。 撮像内視鏡及び他のツールが、ポート、軟性及び関節運動カテーテルを通して挿入されることができ、展開可能なバルーン照明器で照明されることができる、ポート、軟性若しくは関節運動カテーテル、又は展開可能なバルーン照明器を備えたカニューレの遠位端を示す図である。 上記カニューレの遠位端を示す図である。 上記カニューレの遠位端を示す図である。 上記カニューレの遠位端を示す図である。 上記カニューレの遠位端を示す図である。 体内へのアクセスのための硬性ポート又は軟性カテーテルの内側のより大きな作業チャネルを可能にする、バルーン照明システムの展開によって側方展開されるように作られた先端カメラを装備した、硬性ポート又は軟性カテーテルと関連して使用するためのバルーン照明器の非対称展開の別の構成を示す図である。 上記バルーン照明器の非対称展開の別の構成を示す図である。 上記バルーン照明器の非対称展開の別の構成を示す図である。 上記バルーン照明器の非対称展開の別の構成を示す図である。 展開可能なバルーンの本体が、可視化中の処置を通して、内部器官からの空間若しくは距離を提供するか、又は内部器官内の距離を近づけるための柔軟な軟性インターフェース若しくは膜としても利用することができる、本発明に関連して使用することができる展開可能なバルーン照明器の様々な形状を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器の様々な形状を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器の様々な形状を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器の様々な形状を示す図である。 体内で選択的に展開することができる２つの別々に展開可能なバルーン部分を有する、展開可能なバルーン照明器を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器を示す図である。 上記展開可能なバルーン照明器を示す図である。

本発明の上記及び特徴をさらに明確にするために、本発明のより具体的な説明は、添付の図面に示されている本発明の具体的な実施形態を参照することによって行われる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではないことが理解される。本発明は、添付の図面を使用することによって、さらなる特異性及び詳細を伴って記載され、説明される。

本発明の例示的な実施形態は、軟性の、部分的に軟性の、関節運動する、若しくは硬性の装置本体上の、アクセスポートを有する、若しくは有さない、内視鏡、外科用ポート、カテーテル、若しくは外科用ツール本体の構成要素として、又は内視鏡、外科用ポート、カテーテル、若しくは外科用ツール本体と関連して使用され得る、展開可能なバルーン照明器に関する。実施形態は、単色若しくは多色、様々な可視若しくは不可視電磁波スペクトル、高出力発光装置（ＬＥＤ）、レーザダイオード、表面放射垂直空洞レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの固体光源、若しくは機能的ボアスコピックシステムにおける照明手段として使用され得るか、又はそれらと関連して使用され得る。特に、これらの固体状態光源は、内視鏡、ボアスコープ、外科用若しくは工業用ツール、カニューレ及び他の機能装置の遠位端の近く若しくは遠位端に、又は本体に組み込まれる。それらはまた、別個に、又は明るい若しくは暗いスコープと共に、体内に挿入される照明体内に組み込むこともできる。身体内部の物体（本明細書では、容易にアクセスできない人間、動物、又は物理的物体の少なくとも一部として定義される）の照明は、身体若しくはその内部で使用される染料を能動的に修正するために、修正された光を検出するために、物体を撮像するために、又は物体の変化を操作するために実行される。本発明の固体状態照明方式は、従来の光ファイバ若しくは固体状態光源照明システム、並びに超音波撮像などの他の診断装置、若しくは内視鏡検査及びボアスコープ検査で使用される外科用ツールなどの機能ツールに取って代わることができ、又はそれに加えて使用することができる。

本明細書で説明される実施形態は、本明細書でより完全に説明されるように、様々な異なる形状を有することができ、異なる透明性、弾性、又は任意の数の他の適切かつ有利な光学的若しくは非光学的機械的及び／又は電気的特性を有するように、異なる材料から構成され得る、展開可能なバルーン機構を利用する。本明細書に記載されるように、展開可能なバルーン機構は、その照明システム内の内視鏡本体の体積を一時的に増大させて、撮像される領域の有効な照明を可能にし、撮像構成部品を保護し、検査する身体内の身体器官、管腔壁、流体、血液、又は他の部品及びツールから固体照明器を離しておくのを助け、高出力固体光源及び先端チップ撮像電子機器から熱を放散させ、撮像内視鏡先端の開口の周りにリング照明器光ファイバ又は固体光源を用いずに、より大きな直径の従来の撮像内視鏡又は先端チップ撮像内視鏡を使用することを可能にすることによって、カメラが空洞の画像を捕捉する能力を改善するように構成される。

理解され得るように、体腔内の展開可能なバルーン及び撮像システムと関連して、又は単一の構成要素として、固体光源を使用することは、外部光源、ファイバ光ガイド、及び光を所望の物体に伝達する手段など、さもなければ同じ目的のために必要とされる様々な器具及び部品に取って代わる。さらに、本明細書に記載された実施形態は、装置の最遠位端面にリング形状の照明器を必要とする代わりに、撮像内視鏡の全直径を撮像光学系、画像センサ、内視鏡若しくはカテーテルのための作業チャネル、他のツールの導入、及び内視鏡、ツール若しくはカテーテルの関節運動及びナビゲーション手段のために使用することを可能にすることができる。したがって、本実施形態は、小型で、効果的で、操作が容易な内視鏡視覚システムを提供し、このシステムは、別個の再使用可能な内視鏡として作製され、展開可能なバルーン照明本体（先端チップ内視鏡又は従来の硬性ガラス撮像内視鏡など）に差し込まれるか、又は挿入されるか、安価に作製されることができ、様々な照明の特性及び種類、並びに特定の処置に必要とされる様々な照明波長に交換可能であり、各使用後に使い捨て可能にされることができる。

図１は、内視鏡視覚システム１３０及び内視鏡カメラ１３５を含む内視鏡の様々な構成要素に関連する展開可能なバルーン照明器（ＤＢＩ）１２０を含む内視鏡システム１００を示す。展開可能なバルーン照明器１２０は、対象物に面する遠位端の前面の代わりに遠位端の本体上に具現化され、遠位端の近くにあるか、又は装置本体内に都合よく配置されるか、又は本実施形態に係る装置の本体全体を延ばす必要のない短期の導光構成要素の遠位部分に都合よく配置される照明源（図３で、完全に記載される照明源３００など）と、内視鏡の構成要素として改善された照明及び画像捕捉装置を提供するために、ＤＢＩ１２０内に配置されるか、さもなければＤＢＩ１２０に差し込まれるか、又は挿入され得る撮像カメラ１３５とに関連して使用され得る。図１に示す構成では、ＤＢＩ１２０は、一体型内視鏡システム１００に組み込まれた構成要素として、内視鏡視覚システム１３０と共に、又は、そのようなシステムに必要な電気的、機械的、及び光学的接続と共に、撮像カメラ１３５又は他の光学的構成要素を含むことができるように、差し込まれた構成要素として構成されている。しかしながら、ＤＢＩ１２０は、先端チップ軟性内視鏡、又はそれ自体の従来のリング照明システムの有無にかかわらず、従来の硬性ガラスレンズ内視鏡など、当技術分野で現在使用されている他の内視鏡又は撮像システムと関連して使用される別個の構成要素とすることができることに留意されたい。このような部品の例は、以下により十分に記載される。しかしながら、簡潔にするために、本明細書に記載される様々な図は、照明源の一例としてのＬＥＤ源が、ＤＢＩの中空の軟性、硬性、若しくは部分的に軟性の管状体を介してＬＥＤ照明源に提供される電力及び制御線を用いて、挿入された撮像内視鏡本体の一部であり得るか、又はＤＢＩの内壁に永久的に組み込まれ得ることに留意して、内視鏡システム１００の一体化された構成要素としてのＤＢＩ１２０の態様を記載する。

さらに、いくつかの例では、ＤＢＩ管状体１２０、又はＬＥＤ照明源が内部に含まれるＤＢＩ１２０は、単回使用又は使い捨てであるように設計されてもよい。

図１に示す実施形態では、撮像部分を着脱可能にすることができる内視鏡システム１００のＤＢＩ１２０は、内視鏡システム１００の遠位端に向かう透明部分１１０を含み、この透明部分は、空気と、ＤＢＩ１２０をその展開形態で満たした液体又はゲル屈折率との間の界面としてのその特殊な光学プロファイルを有するレンズ効果又は集束効果などの光学表面特性を有することができる。このレンズ効果又は集束効果は、さらに、液体又はゲル溶液によるＤＢＩ１２０の膨張量（膨張レベル、又は断面膨張及び逐次膨張）で、調節可能なタイプの照明のために調整可能であり得、ここで、ＤＢＩ１２０は、種々のＤＢＩ充填レベルを有する内視鏡の特定撮像ニーズに基づいて、特定の形状をとる。透明部分１１０は、内視鏡システム１００の内部に配置された照明源３００（図３に示される）からの光がＤＢＩ１２０から抜け出して、そこを通って、照らされる空洞内の対象領域に向かって透過することを可能にするように設計される。透明部分１１０の表面は、滑らかな光学表面又は光散乱粗さ、又はフレネルレンズなどの表面レンズ若しくはビーズを提供して、ＤＢＩ１２０からの光の抽出を改善するか、さもなければ用途に基づいて出力光を方向付けることができる。ＤＢＩ１２０はまた、透明部分１１０に近接した反射部分１１５を含み、反射部分１１５は、照明源３００からの光を導くように構成されるか、さもなければ、その内部に配置された光を反射部分及び内視鏡１００の遠位端に向かって導き、空洞照明を改善し、ＤＢＩ１２０は、全ての内部に配置された空気、液体、又はゲルと共に、照明システム自体の一部として動作する。反射部分１１５はまた、ＤＢＩがより高い屈折率の液体又はゲル材料で膨張されるとき、この表面での照明光の全反射（ＴＩＲ）を利用することができる。また、反射部分１１５は、様々な内部位置からＤＢＩに光を供給する様々な波長の光を供給する、又は他の方法で装置本体の内部に展開される複数の固体光源からの光に対する混合及び調整機能を提供する散乱表面を利用することができる。

図１にさらに示されるように、内視鏡システム１００は、ＤＢＩ１２０に永久的に取り付けられるか、又は一時的に差し込まれ得る内視鏡視覚システム１３０も含む。図１に示す構成では、内視鏡視覚システム１３０は、内視鏡システム１００の最遠位端部を、それ自体の別々に凹んだ凹部１３７と共にわずかに凹んだ、又は突出させることができるカメラ１３５を含む。理解され得るように、カメラ１３５のこのわずかな凹部１３７は、空洞内の流体及び／又は血液との接触をさらに回避することによって、画像を捕捉するカメラ１３５の能力を改善する。

図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、図１に示されるＤＢＩ１２０及び内視鏡システム１００の側面図及び平面図を示す。図２Ａに示されるように、内視鏡システム１００の遠位部は、ＤＢＩ１２０の透明部分１１０の遠位表面１１０ａから突出する突出部分又はエンドキャップ１４０を含み、エンドキャップ１４０にはカメラレンズ凹部１３７が設けられる。代替的に、撮像カメラ１３５を凹部１３７の位置に位置決めするエンドキャップ１４０は、それ自体、ＤＢＩ遠位表面１１０ａの後ろにさらに凹まされ（図示せず）、位置決めされて、処置中の血液及び液体の飛散から、又は空洞内の物体若しくは器官と密接に接触することから守られるように、カメラレンズに追加の保護を提供することができる。

図３は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す内視鏡システム１００及びＤＢＩ１２０の断面図である。この構成に示すように、内視鏡１００は、内視鏡管３７０（選択的に透明にしたもの、若しくは光学フィルタをかけたもの）を含んでおり、内視鏡モジュールは、撮像カメラの光学部品が凹部に配置されるように、エンドキャップ１４０を近接部からＤＢＩ１２０に取り付けることができ、又は図３に示すように内視鏡管３７０の中の１つのユニットとしてＤＢＩ１２０に組み込まれる。内視鏡管３７０は、また、患者の望む位置に誘導されるように、操作され、内視鏡システム１００を導出するために使用される。内視鏡システム１００の遠位端部全体は、受動的に案内され得るか、又は関節運動する本体であり得る軟性本体上に取り付けられることができ、その結果、図３に示される内視鏡遠位端部は、関節運動され得るか、位置決めされ得るか、又は関心のある領域に向かって指し示され得る。内視鏡システム１００はまた、複数の照明源３００を含むことができ、又はこれらの固体照明源は、ＤＢＩ１２０の内管である内視鏡管３７０の一部とすることができる。本実施形態では、照明源３００は、一連の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むが、異なる固体光源若しくはこれらの光源の組合せを、ＬＥＤと関連して、若しくはＬＥＤの代わりに照明源３００として使用して、特定の波長の蛍光励起源を使用して、特に光学的にフィルタリングされた画像化機構、並びに身体上の外科的機能若しくは他の機能を用いて、癌検出などの診断を実施することができる。図３のように、様々な照明源３００を内視鏡本体内に組み込むことができる。例えば、照明源３００は、光学的に透明であるか、若しくは透明に作られた内視鏡管３７０の内部に配置することができ、又は光源の前に光フィルタ窓を設けることができ、又は照明源３００は、例えば、その表面上に二色性薄膜コーティングを有することができる透明内視鏡管壁３７０自体の内部に設置することができ、そこでは、別個の画像化内視鏡をＤＢＩ１２０内に挿入することができる。照明源３００は、物体を撮像し、検出し、又は修正するために、互いに及び他の装置と連携して動作することができる。様々な照明源３００（挿入された内視鏡の一部として、若しくはＤＢＩ１２０の一部として、若しくはその両方として）は、ＲＧＢ及び／又は白黒撮像部を使用して、ＲＢＧ、ＲＧＢ＋他の可視成分波長、赤外線、近赤外線、ＵＶ、それらの組合せ、又はシーケンスなどの様々な照明波長における特定の画像シーケンスを検出するために、１つ若しくは複数の撮像部のフレーム率と時間同期した特定のシーケンスでオン及びオフにすることができる。

図３に示されるように、照明源３００は、硬性又は軟性のプリント回路基板３５０に接続されており、この基板は、動力及び照明源を制御する能力の両方を提供し、また、独立して、又はＤＢＩ１２０と共に、照明源３００は、装置の遠位端部から、並びに患者の内臓及び組織から離れて、不所望の又は不必要な熱を放散することができ、挿入された若しくは内蔵された撮像カメラ１３５の後方の放熱ロッド３６０に接続されるか、又は密接に接触する。照明源３００は、図３に１０１（その最も単純な光路）として示されるように、内部が透明の内視鏡管３７０の側面から横方向に（又は内視鏡管３７０内の透明窓若しくはフィルタ窓を介して）、展開可能バルーンの反射部分１１５の内部反射表面から透明部分１１０を含むＤＢＩ１２０の遠位端に向かう特定の角度又は位置で光を放出するように配置され、これらは全て照明システムを構成する。次いで、反射光は、内視鏡システム１００の特別な撮像能力を改善し、可能にするように空洞の領域を照明し、ＤＢＩ１２０を満たす材料の屈折率、並びに、表面形状、マイクロ若しくは小型成形プラスチックレンズ、表面レンズの配列、透明若しくは反射ビーズ、反射部分１１５及び透明部分１１０のフィルタリング、又は偏光、散乱、若しくは非散乱フィーチャは、照明光に調整、混合、フィルタリング、及びポインティング機能を提供し、最良の撮像に必要なスポット光照明プロファイルを提供するように、照明システム内で一緒に設計される。

いくつかの実施形態では、ＤＢＩ１２０は、照明源３００からＤＢＩ１２０への光抽出を改善するために、適切に設計された屈折率材料で満たされた場合に、照明源３００の前面と少なくとも同じサイズの内部窓を有することができる。ＤＢＩ１２０又は内視鏡管３７０の内部管状体は、照明源３００の前で透明にされ、さもなければ、光が出口の透明表面１１０に向かって前後に反射するときに、ＤＢＩ１２０の内側に光を捕捉するように反射性にされることができる。照明源３００又は内視鏡管３７０の前のＤＢＩ１２０の内部管状表面はまた、非常に薄くて軟性に作ることができ、したがって、ＤＢＩ１２０が展開されるとき、この軟性管状部分はまた、照明源３００に柔軟に押し付けられて、照明源３００と密接に接触し、特に、ＤＢＩ１２０が、水又はゲルなどのより高い屈折率の整合材料で満たされているとき、照明源３００からの光が、透明表面１１０から出るまで、より高い屈折率の媒質のみを進む。

カメラ１３５はまた、カメラ１３５を制御及び給電する硬性若しくは軟性のＰＣＢ３８０に接続され、本明細書では明示的に説明しないが、内視鏡システム１００は、カメラ１３５及び照明源の両方に一緒に若しくは別々に給電及び制御するのに必要な必要な配線及び電気的接続も含むことを理解されたい。カメラ電子接続は、ＭＩＰＩ、ＬＶＤＳ、ＵＳＢ／ＵＶＳなどの様々なプロトコルのいずれかで、又は他の方法で、撮像データ伝送のアナログ若しくはデジタル手段を提供することができ、カメラクロック信号は、照明源オン／オフ信号と、又は１つ若しくは複数の他のカメラ撮像部と共通に使用することができる。カメラ１３５に電力を供給し、制御するための配線及び電気的接続を提供するために、様々な構成を使用することができ、そのうちの１つは、ＵＳＢＨＵＢを介して制御される別個のＵＳＢ装置を介するものであり、照明源３００は、内視鏡システム１００の内部又は外部に配置される機械的又は自動化された入口弁を介して、内視鏡システム１００の展開可能なバルーン部分１２０を選択的に膨張及び収縮させる能力を有することを理解されたい。

追加の機械的及び電気的要素、接続、並びに本発明に関連して、及びそれに加えて使用され得る照明源の例を含む内視鏡の例は、少なくとも米国特許第８，４８０，５６６号明細書及び米国特許第９，０３３，８７０号明細書に見出され、これらは両方とも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

一実施形態では、照明源３００によって発生された熱の一部は、レンズの曇りを取り、カメラ１３５によって捕捉された画像の品質を維持するように、カメラ１３５に転送される。より具体的には、照明源３００からの熱は、動作中に蓄積する可能性があるカメラ１３５の光学窓又はレンズ上のいかなる結露も回避するために、適切な温度設定を提供することができる。さらに、照明源３００からの任意の熱は、温かく湿った体腔内に挿入されるときに、冷たい内視鏡１００の遠位端を温めるために使用されてもよい。また、内視鏡先端を加熱する目的で、別個の低電力赤外線ＬＥＤを使用することもできる。

ＤＢＩ１２０は、内視鏡システム１００が患者内のその所望の位置に到達した後に膨張させてもよく、又は、それは、完全に、部分的に、若しくは任意の所望の点に部分的に配置されてもよく、若しくは区分的に配置されてもよい。ＤＢＩ１２０は、生理食塩水のような、医療分野で一般的に使用される様々な気体又は液体を含む、任意の多数の既知の材料によって膨張させることができる。展開可能なバルーン１２０は、いくつかの手段を通して展開されてもよい。例えば、一旦、内視鏡システム１００が、所望の位置又は撮像されることが望まれる患者の領域に到達すると、画像撮像工程を改善するために、カメラ１３５の周りの追加の照明及び／又は隙間を必要とし得るＤＢＩ１２０の内部３１５を膨張させる管又は他の接続部を介して、内部リザーバ若しくはブレーダ、及び／又は、膨張カテーテルバルーン、気管内挿管チューブカフ内の医療用フィールドに一般的に使用され、近位に使用され、又は、外部注射器及び弁機構、又は、空気若しくは液体充填注射器の代わりに、任意の別個の、又は、あらかじめ充填されたリザーバに具現化される任意の装置を使用して展開されてもよい。その後、一実施形態では、撮像工程が完了した後、収縮注射器及び近位弁開放機構などの同様の手段を使用して、ＤＢＩ１２０又はその一部を収縮させて、内視鏡システム１００の外形を縮小させ、患者からの内視鏡１００の取り外しをより容易にすることができる。

当業者によって理解され得るように、撮像工程中にＤＢＩ１２０を膨張させることの１つの利点は、ＤＢＩ１２０の内部３１５に配置される空気、液体、又は他の材料が、照明源３００によって生成される任意の熱から患者の解剖学的構造を隔離することを補助することである。したがって、身体管腔内での案内中に、部分的に、全体で、又は分割して、ＤＢＩ１２０を膨張させることは、自然のオリフィスを通る軟性又は関節運動する内視鏡の前進及び配置を扶助することができ、ここで、本実施形態は、処置中の患者への火傷又は他の害の危険性を増大させることなく、改善された内視鏡画像を捕捉するための安全かつ信頼性のある方法を提供する。さらに、膨張したバルーン照明器は、身体の内部管腔若しくは部分を塞ぐために使用されることができ、ここで、作業領域及び画像化領域は、ＤＢＩの前の作業距離内で明瞭に観察するために空気で満たされ得る。

図４Ａ及び図４Ｂは、内視鏡４００が、展開可能なバルーン照明システム内に挿入若しくは内蔵され得る複式撮像内視鏡カメラ、又は特定の所望の外形でのみ膨張するように作製された単一バルーン、若しくは適切に膨張された複数セクションバルーンを含む、代替構成を示す。この実施形態では、内視鏡４００は、並列構成で配置された２つのカメラ４１０ａ及び４１０ｂを含み、ＬＥＤ４４０の対応する配列は、内視鏡４００の外壁内に構築される。２つのカメラは、立体３Ｄ画像において左画像及び右画像を検出することができ、ＩＣＧ又は他の蛍光画像のための可視光、近赤外線などの特定の画像内容を検出するように設定することができ、２つのカメラビデオ信号は、一緒にクロックされるか、又は別々に使用され、立体３Ｄ画像で表示されるか、又は他の方法でオーバーレイされて、オペレータに蛍光及び可視光画像などの同じシーンの様々な画像モードを示すことができる。図４Ｂに示されるように、ＤＢＩ４２０内の複式展開式バルーン条が膨張されると、膨張は、展開前に、おそらくＤＢＩ断面形状と反対側の非円形展開形態を有し得る、２つのカメラ４１０ａ及び４１０ｂの軸に直交して生じる。

図５Ａ～図５Ｃは、ＤＢＩ５００の別の代替構成を示す。この構成では、ＤＢＩ５００は独立した内視鏡カメラシステム５００ａに使用され、それはＤＢＩ５００と連動して独立に挿入されて使用され、エンドキャップ５８０までにポジショニングされる。さらに、図５Ａ～図５Ｃは、同時可視及び／又は蛍光撮像に使用することができる代替の複式カメラ撮像システムを示し、２つのカメラ撮像システムは、共通の内視鏡バルーン照明器５００内に永久的に収容されるか、又は他の方法で挿入される波長感知ビームスプリッタ５６０を使用して分割される。この構成では、照明源５１０は、図５Ａの軟性本体ＤＢＩ５００の内面に内蔵されている。照明源５１０は、可視光、白色、近赤外線、赤外線、紫外線ＬＥＤ、又はビームスプリッタ５６０の様々な表面上に堆積されたビーム分割薄膜二色性光学フィルタに整合する一連の垂直空洞面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含むことができ、対応する光源がオンにされる特定の時間に特定の波長の光を特定のイメージセンサに導き、イメージセンサの特定のフレームが観察中のシーンの同期したスペクトル画像を捕捉することができるようにする。この実施形態では、空洞を拡大するバルーンとして作用することに加えて、内視鏡が（体腔内又は他の方法で）挿入され、内視鏡撮像窓の周りに集束及びスポット光特性を有する有効かつ効率的な照明光の位置決めを行い、この構成では、ＤＢＩ５００の展開可能なバルーン５７０は、可視光、白色、近赤外線、ＩＲ、又はＵＶ光ミキサー及び反射器として作用し、これは、可視光、白色、近赤外線、ＩＲ、又はＵＶＬＥＤ光において、ＤＢＩ５００の遠位表面５７０ａで空洞の標的領域に向かって均一な照明を引き起こし、２つのカメラ、又はカメラと照明器の両方を同時にオンにして、特定のシーケンスでオン及びオフに切り替えることができる。ビームスプリッタ５６０、複式カメラ５５０及び５４０並びにそれらの関連する光軸は、異なる撮像属性を有する同じシーンを観察しながら、２つのカメラ５５０及び５４０の画像をディスプレイ上に重ね合わせるように、整列されてもよい。

図５Ｂは、代替的に、ＤＢＩバルーン５７０の遠位表面５７０ａに関して、両方のカメラ撮像システム光路に共通の、凹んだ遠位端部撮像レンズを有する、カメラシステム１３５の内部光学構成要素を図示する。より具体的には、カメラ画像システム１３５は、可視光ＲＧＢ撮像部５４０、２つのカメラ５４０及び５５０それぞれ用の軟性プリント回路（ＦＰＣ）５４０ａ及び５４０ｂ、並びに波長カットフィルタビームスプリッタ５６０、並びに両方の波長範囲に感応する単一のセンサで可視光及び蛍光の両方を捕捉することができるか、又は光の波長範囲に特定の感度を有する複数の内部イメージセンサを使用することができるカメラシステムを提供する近赤外線、ＩＲ感応性白黒撮像部５５０を含むことができる。

前述の実施形態では、ＤＢＩ１２０は、内視鏡システム１００の構成要素として一体型カメラ１３５内の構成要素として説明されているが、他の実施形態では、ＤＢＩ１２０は、従来の硬性ガラス内視鏡又は先端チップ硬性、軟性、若しくは関節運動内視鏡をＤＢＩ１２０内に挿入することができる内視鏡管３７０（図３に示すようである）を提供する。ＤＢＩは、ＤＢＩ５００内に設計されたカメラ凹部５８０の構成を有する、内視鏡管３７０の遠位端に構築された停止エンドキャップを含んでもよい。その結果、本明細書に記載される本発明は、一体型内視鏡又は共に配置される関節式内視鏡に限定されない。

図６Ａ～図６Ｅは、別個の若しくは内蔵された展開可能なバルーン照明器６００に装備された、中空の外科手術ポート、軟性若しくは関節運動カテーテルを示す種々の実施形態を図示する。図６Ａに示される構成では、展開可能なバルーン６２５は、外科手術ポート６３０ａの前の領域のＤＢＩ６００の構成要素、又は独立した硬性内視鏡（図６Ｃに要素６５０として示される）、軟性内視鏡（図６Ｄに要素６６０として示される）、又はその遠位端にカメラを備える関節運動スタイレットと関連して使用され得るカテーテル遠位端部分６００である。図６Ｂに示す実施形態では、軟性の展開可能なバルーン照明カテーテル６３０ｂを使用することができる。図６Ｃは、照明を含まない別個の硬性内視鏡６５０が、別個の展開可能なバルーン照明器６００と関連して使用されてもよく、別個の展開可能なバルーン照明器６００は、その中に配置された照明源からの照明を提供してもよいことを示す。図６Ｃは、それ自体の照明手段の有無にかかわらず、外科用ポート６３０ａ又は軟性外科用カテーテル６３０ｂを通して挿入され得る、別個の、軟性の、若しくは関節運動する内視鏡６６０を図示し、ここで、体腔内で、ＤＢＩ装備ポート若しくはカテーテルは、別個に挿入された内視鏡の撮像ＦＯＶをある角度で照明している。これらの構成のそれぞれにおいて、電気的接続部６４０ａは、照射源６１０及び６１５のために設けられてもよく、注入口６４０ｂは、ＤＢＩ６００の膨張、収縮、及び選択的展開制御のために設けられてもよく、これらの制御部は、材料をＤＢＩ内に循環させ、ＤＢＩの選択的展開を行うために、複式のイン管及びアウト管を通して、末端でＤＢＩに接続された循環空気、液体若しくはゲルのリザーバ若しくは空気袋を含んでもよい。

図６Ｅに示す独立したバルーン照明器の代替実施形態では、遠位チップの差込可能なオプトエレクトロニクスを遠位端でＤＢＩ管状体に差し込むことができ、他のセンサ及び光源は、滅菌及び再使用することができる気密封止された差込可能本体内に収容される。ＤＢＩ６００は、単一切開腹腔鏡手術（ＳＩＬＳ）処置で使用される単一ポート６７０に遠位に組み込まれるか、又はその上に挿入されることができ、ここで、ＤＢＩ６００からの照明光は、図６ＡのＤＢＩ６００と同様に、単一ＳＩＬＳポート６７０に挿入される種々の器具、内視鏡、及びツール６７０ａのための光を提供する。本発明の別個に展開可能なバルーン照明器に関連して使用され得る別個の構成要素を備え得る内視鏡、ポート、カテーテル、及び外科用ツールの例は、少なくとも米国特許第８，４８０，５６６号明細書及び米国特許第９，０３３，８７０号明細書に見出される。

したがって、この構成では、展開可能なバルーン照明手術ポート若しくはカテーテル６００は、自身の照明システムを有するか、又は照明システム（暗いスコープ）なしで設計され得る既存の内視鏡製品６５０の動作及び使用を改善するために、他の既存の製品と関連して使用され得る別個の製品であり得る。図６Ａに示す実施形態では、別々に展開可能なバルーン照明器６００は、ＬＥＤ６１５と、様々な波長又は色のＶＣＳＥＬ６１０との組合せを含み、別々に、又は特定の順序で、一緒にオン及びオフにされ、ＤＢＩ６００の前の場面の照明のために、それらの光の全てが使用され、ＤＢＩ６００の内側で混合される。

図５Ａ及び図５Ｂに関して説明した構成と同様に、様々な波長のＬＥＤ６１５とＶＣＳＥＬ６１０との組合せは、独立した又は第三者の内視鏡６５０のカメラシステムによって後に捕捉される可視光及び蛍光の両方を照射することができる展開可能なバルーン照明器６００をもたらす。したがって、本明細書で説明するいくつかの実施形態では、展開可能なバルーン照明器６００は、他の既存の内視鏡製品と関連して使用することができる別個の製品として設計される。

図７Ａ～図７Ｂ並びに図８Ａ～図８Ｂは、展開可能なバルーン照明システム７００のさらに別の構成を示す。この実施形態では、展開可能なバルーン照明システム７００は、ポート若しくはカテーテル遠位端部分７２０を含み、遠位カメラ８１０は、その側部に形成されたその軟性の膨張可能なバルーン部分７３０に物理的に取り付けられ、それを通してカメラ８１０も展開することができる。先端のカメラ８１０は、展開可能なバルーン７３０が膨張されるとき、画像捕捉工程の間、ポート若しくはカテーテル外形８００の外側に配置される。より具体的には、図８Ｂに示されるように、カメラ８１０は、カメラ装備ポート若しくはカテーテル挿入工程中、又はカテーテル若しくはポートが配置されている間に、バルーン７３０が収縮位置にある間に、ポート若しくはカテーテル外形８００内に配置されるように構成される。カメラ８１０が（バルーン７３０の膨張と共に図８Ａに示されるように）展開されるとき、カメラ８１０は、ポート若しくはカテーテルを解放し、他のツール若しくは内視鏡の挿入のための最大アクセス内径を提供するように、ポート若しくはカテーテル外形８００の外側に配置される。この構成では、展開可能なバルーンは、固体状態照明源７１０の前とカメラ８１０の外側の両方にあり、したがって、展開可能なバルーン７３０が膨張すると、ほとんどが、照明源７１０からカメラ８１０の前方視野角への光の抽出、調整、及び伝達のための非対称照明システム７００として働くカメラの反対側で、カメラ８１０をポート若しくはカテーテル７２０の外形外側に引っ張り、展開する。

さらに、この構成では、複数の照明源７１０が、ポート若しくはカテーテル遠位端７２０の側面の外側に配列状に配置され、それらの電力接続及びカメラ８１０の電気ラインは、ポート若しくはカテーテル７２０の本体若しくは壁内の別個の管腔内に延びることができる。前述したように、照明源７１０は、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、又は内視鏡の特定の用途及び使用のための様々な照明の配列の所望のタイプの照明を提供することができる他の光源の任意の所望の組合せを含む、様々な異なるタイプの照明源を含むことができる。カメラ装備ポート８１０若しくはカテーテル７２０は、ポート若しくはカテーテル７２０の内側で別個に使用される主内視鏡又はカメラスタイレットと共に、一般手術部位のより広いＦＯＶを有する補助カメラとして使用することができ、照明源７１０は、カメラ８１０と、ポート若しくはカテーテル７２０の内側で使用される別個の暗い若しくは照明された内視鏡又はカメラ装備関節スタイレットとの両方に照明を提供することができる。

図１～図８Ｂに関して上述した展開可能なバルーン内視鏡システムは、各々、心臓若しくは弁形状を有するが、本発明は、そのように限定されず、任意の数の異なる形状の展開可能なバルーン形状を使用して、展開可能なバルーン照明内視鏡によって撮像される部位における効率を高めることができる。使用され得る代替的な形状の一例は、図９Ａ～図９Ｄに示されるリンゴ形状の展開可能なバルーン内視鏡９００である。様々な他の形状のバルーン形状、サイズ、及び構成が、他の機能性を装置に提供するために使用され得、例えば、かなりの作業距離のために、遠位端の前及び周囲に利用可能な空間が限定される場合、内視鏡の前に空間を提供するために、身体器官内の隙間を満たすために（例えば、上記のように、ＤＢＩ内視鏡の作業チャネルを通って動作する間に、天然のオリフィスを塞ぐこと）、様々な薄膜コーティングが、ＤＢＩ上で使用され得、様々な波長の光、又は展開可能なバルーン照明器の様々な位置及び表面に成形された表面特徴を、フィルタリング又は反射するために、本出願の範囲から逸脱することなく、光学的及び非光学的目的のために、使用され得ることが理解されるべきである。

図１０Ａ～図１０Ｄは、展開可能なバルーン照明内視鏡１０００のさらに別の実施形態を示し、２つの別々に展開可能なバルーン部分１０２０及び１０３０が示され、カメラシステム１０１０の両側に配置される。理解され得るように、２つの別個の展開可能部分１０２０は、適用の特定の必要性に従って、独立して展開及び／又は照明され得、任意の数の独立して制御される展開可能バルーン照明器が、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されるカメラ及び撮像システムと関連して使用され得ることが理解されるべきである。様々な展開可能なバルーン照明器を、装置の本体に沿って、並びに装置の遠位端に沿って使用することもできる。展開可能なバルーン照明器は、装置の両側にある２つの展開可能な照明器１０３０及び１０２０のように、一緒に又は交互に展開される場合、展開可能な照明器１０３０又は１０２０の各々が交互に展開され、装置の遠位端部分を曲げ、回転させるときに、身体のオリフィス又は空洞に挿入された軟性の遠位端自体を関節運動させ、位置決めし、屈曲させ、回転させるために使用することもできる。

当業者によって理解され得るように、本明細書に記載される実施形態の１つの利点は、本明細書に記載されるシステムが、外部源から手術部位への光の伝達に関連してほとんど損失を有さない照明された内視鏡システムを提供しながら、診断又は外科的処置において、身体内部の物体に向かう照明光の配置を可能にすることである。さらに、実施形態は、内視鏡の遠位端のサイズを拡大することなく、異なるタイプの光伝送源を含むこともできる光伝送源の大きな配列を提供することができる。これは、人体内の小さな通路を通って移動することを容易にする小さな断面輪郭を有する内視鏡を提供する。内視鏡が、医師又は他の医療提供者が撮像したい場所に配置されると、本実施形態は、撮像される空洞を拡大し、空洞照明を補助する反射照明器としても機能する、安全かつ容易に展開されるバルーンも提供する。そのように、本明細書に記載される展開式バルーンは、また、撮像システムを位置決めし、光を空洞の所望の領域に伝達するのを補助し、照明光の指向及び均一性がＤＢＩによって改善されるＤＢＩ自体を通して、良好に管理されかつ安全な熱放散機構と共に、より高出力の固体光源を遠位側で使用することを可能にし、光抽出効率並びに照明光の指向及び均一性を改善する。

本明細書に記載される実施形態は、電力を有用な光に変換する際に等しい効率を有し、はるかに低い入力電力で動作させることができ、精巧な電力及び熱管理の必要性を排除するＬＥＤ又は他の光源と関連して使用することができる。適切なワイヤ及び軟性回路を介して伝送される電力及び制御信号は、硬性、軟性、部分的に軟性、若しくは関節運動ツール又は内視鏡本体に沿って照明源に容易に経路指定することができる。

本明細書では明確に記載されていないが、レンズ、小型オートフォーカス機構、ミラー、ビームスプリッタ、偏光子、波長板などの小型光学部品を、発光源、カメラ、若しくは他の光学部品、並びにＤＢＩ自体、並びにその表面に組み込まれた、その中に成形された、若しくはその表面上に堆積された光学特徴、又は薄膜コーティングと共に使用して、光の照明特性、又はＤＢＩ組み込み内視鏡若しくは別個の内視鏡の撮像光学系によって反射光を捕捉する能力をさらに操作することもできる。ＤＢＩ表面曲率、光学的表面特徴、及び充填材料は、例えば、光を場面のより大きな領域若しくはより小さな領域に向けるために、又は、用途に応じてビームを物体上の小さな領域に集束させるために、レンズとして作用するように設計することができる。

固体レーザ又はＬＥＤ光出力の偏光及び波長特性はまた、特別な検出スキームにおいて使用されることができ、ここで、光の偏光若しくは波長に依存する遠近間隔若しくは他の生物学的画像特性は、偏光顕微鏡法と同様に、又はＩＲ組織浸透画像を通して、より良好に知覚されることができ、静脈を位置決定し得る。小型の展開可能なバルーン照明器は、鼻、耳、口腔、腟、又は他の天然の開口部を調べるために、検鏡遠位端のようなアクセス装置上で使用され得る。展開可能なバルーン照明器はまた、尿又は血液で満たされたオリフィス及び管腔に入り、そこを通って移動するカテーテルにおいて使用されることができ、ここで、特殊化されたカメラは、赤外線、スペクトル又はスペックル結像において、狭帯域レーザ又は広帯域ＬＥＤ源を用いて、特定の照明及び励起源を必要とする。

本発明の思想及び基本的特徴から逸脱することなく、他の特定の形で本発明を具体化することができる。説明した実施形態は、あらゆる点で例示的なものにすぎず、限定的なものではないとみなすべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明にとらわれず、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求項の範囲と等価の意味及び範囲内にある全ての変更は、その範囲内で含まれるものとする。

Claims (33)

1. 体腔内への挿入及び照明のための選択的に展開可能なバルーン部材であって、
   前記選択的に展開可能なバルーン部材が、体腔に挿入する間に非展開形態を有し、体腔に挿入した後に展開形態を有する、体腔に挿入するための軟性管状体を含み、
   前記軟性管状体が、体腔に挿入した後に膨張して、少なくとも１つの光源から光を受け取り、その光を、前記軟性管状体の少なくとも１つの光学的に透明な部分を通って、前記軟性管状体の膨張によって前記展開形態の体腔内の検査対象に選択的に照射する、
   選択的に展開可能なバルーン部材。
2. 前記軟性管状体の一部が、体積を拡張可能であり、前記展開形態にあるときに、空気、ゲル、若しくは流体、又はそれらの組合せで満たされるように構成される、
   請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
3. 前記軟性管状体が、前記軟性管状体と前記少なくとも１つの光源との間の隙間を空気よりも高い屈折率を有する材料で満たすように膨張され、
   前記軟性管状体が膨張されるときに、前記少なくとも１つの光源からの光のより効果的な抽出をもたらす、
   請求項２に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
4. 前記軟性管状体の表面、その中に成形された光学的特徴、その上に堆積された光学的コーティング、又は展開形態でその中に充填された材料の光学的特性が、選択的ＴＩＲ、反射、屈折、波長及び／又は偏光濾過、散乱、回折、集束、及び／又は分散によって、前記少なくとも１つの光源から受け取った光を調整するように構成される、
   請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
5. 前記軟性管状体が、展開形態において、対称心臓状、リンゴ状、一般的な球形、非対称、又は断面拡張形状である、
   請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
6. 前記軟性管状体の形状及び前記軟性管状体の表面上又は前記軟性管状体内の、前記少なくとも１つの光源から放射される照明光を光学的、断面的及び空間的に調整して、前記光が前記軟性管状体を通過するときに前記光の空間的又は指向性分布を修正し、前記光が前記軟性管状体の内部を通過し、前記軟性管状体の内壁から選択的に反射され、前記軟性管状体の前記少なくとも１つの光学的に透明な部分を通って前記軟性管状体を出るときに、前記光を選択的に再分布させる、
   請求項５に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
7. 前記軟性管状体が、前記軟性管状体内に収容された少なくとも１つの管又は管腔を介して展開され、
   前記軟性管状体が、前記軟性管状体の内側又は近位側に組み込まれた、複数の弁、並びに考えられる中間リザーバ及び空気袋の動作によって前記軟性管状体を膨張させる、
   請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
8. 前記複数の弁が、１つ又は複数の展開可能なバルーン部材を選択的に膨張させるために、単一又は円形の管を通して、前記軟性管状体の部分的又は全体的な選択的展開を制御する、
   請求項７に記載の選択的展開可能なバルーン部材。
9. 前記軟性管状体が、医療用スコープのカメラを収容するか、又は独立して挿入される内視鏡のためのストッパ及び位置決めとして作用する、遠位端に形成された凹部を含むトロイド形状を有する、
   請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
10. 前記少なくとも１つの光源が、前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部から前記軟性管状体に横方向に光を放射し、
    前記光が、反射部分から前記軟性管状体の前記光学的に透明な部分に向かって反射される、
    請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
11. 前記少なくとも１つの光源が、前記体腔内への挿入中に前記軟性管状体の裏側に配置され、前記軟性管状体が膨張されるときに横方向に面する方向から外側に展開される固体光源を備える、
    請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
12. 前記軟性管状体から出る前記少なくとも１つの光学的に透明な部分から伝達される光が、内視鏡ＦＯＶ（視野）の照明のためのスポットライトとして作用するように調整され、前記照明及び前記内視鏡ＦＯＶが同一直線上にかつ重なり合うように関節内視鏡と共に移動される、
    請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
13. 前記少なくとも１つの光源が、様々な波長の発光ダイオード又は垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、
    請求項１に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
14. 前記軟性管状体の光学的幾何学的形状、表面特性若しくは材料組成、前記軟性管状体上に堆積された光学コーティング、又は前記軟性管状体の材料が、膨張状態にあるときに充填され、前記少なくとも１つの光源から受け取った光の波長を空間的に混合する、
    請求項１３に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
15. 前記軟性管状体の少なくとも一部が膨張されるタイミングが、前記少なくとも１つの光源のオン又はオフに連続的に同期される、
    請求項１４に記載の選択的に展開可能なバルーン部材。
16. 体腔内への挿入中に非展開形態を有し、体腔内への挿入後に展開形態を有し、体腔内への挿入後に展開形態になるように膨張される、選択的に展開可能なバルーン部材と、
    前記展開形態にあるとき、前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部に配置された少なくとも１つの光源から受け取った照明光を反射するように構成された少なくとも１つの反射部分と、
    少なくとも１つの光源からの照明光がそこを通過することを可能にする、その遠位端に位置する少なくとも１つの透明部分と、を含む
    体腔内への挿入及び体腔の照明のための装置。
17. 前記選択的に展開可能なバルーン部材が、完全に若しくは部分的に展開された形態にあるときに、空気、ゲル、若しくは流体、又はそれらの組合せで完全に若しくは部分的に満たされるように構成される、
    請求項１６に記載の装置。
18. 前記選択的に展開可能なバルーン部材又はその一部が、部分的に又は完全に展開された形態にあるときに、対称心臓状、リンゴ状、球形、非対称的な、又は断面的な拡張形状である、
    請求項１６に記載の装置。
19. 前記選択的に展開可能なバルーン部材が、その外壁が拡張するにつれて前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部を膨張させる少なくとも１つの管又は管腔を介して展開される、
    請求項１６に記載の装置。
20. 前記選択的に展開可能なバルーン部材が、医療用スコープのカメラを、前記医療用スコープの別個のカメラを収容する中空断面の遠位端に位置決めするために、中に形成された硬性凹部要素又は窓を有する、
    請求項１６に記載の装置。
21. 前記少なくとも１つの光源が、前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部から前記選択的に展開可能なバルーン部材の外部に向かってある角度で光を放出し、
    前記光が、前記反射部分から前記選択的に展開可能なバルーン部材の前記透明部分に向かって反射される、
    請求項１６に記載の装置。
22. 前記光源が、前記選択的に配置可能なバルーン部材の膨張に対して選択的に配置されるか、選択的にオンにされるか、又は同時にオンにされる、様々な波長の発光ダイオード又は垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、
    請求項１６に記載の装置。
23. 遠位端の遠位開口部と近位端の近位開口部との間に内部管腔を有し、体腔内に少なくとも部分的に挿入されるように構成された、前記遠位開口部に関連する硬性遠位部分を含む、細長い中空管と、
    前記硬性遠位部分に動作可能に連結され、挿入位置及び展開位置を有する選択的に展開可能なバルーン部材と、を備える体腔内に挿入する照明装置であって、
    前記選択的に展開可能なバルーン部材が、
    前記選択的に展開可能なバルーン部材に結合された少なくとも１つの電子光学照明要素から光を受け取るように構成され、前記少なくとも１つの電子光学照明要素が、１つ又は複数の電磁波長で照明を提供し、選択的にオン又はオフにされるように構成される、内部部分と、
    照明された光を反射するように構成された反射部分と、
    その遠位端に位置し、前記照明された光がそこを通過することを可能にする透明部分と、
    前記硬性遠位部分に配置され、それに結合されたときに撮像素子を収容するように構成される撮像素子筐体部分と、
    を含む照明装置。
24. 前記少なくとも１つの電子光学照明要素は、前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部に配置され、前記少なくとも１つの電子光学照明要素がオンにされると、前記少なくとも１つの電子光学照明要素からの光が、前記選択的に展開可能なバルーン部材の前記反射部分から反射され、前記選択的に展開可能なバルーン部材の前記透明部分を通って前記撮像素子が配置される前記硬性遠位部分に向かって透過されるように構成される、
    請求項２３に記載の照明装置。
25. 前記選択的に展開可能なバルーン部材が、展開形態にあるときに、空気、ゲル、流体、又はそれらの組合せで満たされるように構成される、
    請求項２３に記載の照明装置。
26. 前記選択的に展開可能なバルーン部材が、展開形態にあるときに、対称心臓状、リンゴ状、バルブ形状、非対称、又は断面拡張形状である、
    請求項２３に記載の照明装置。
27. 前記撮像素子筐体部分が、いったん前記撮像素子が展開可能なバルーン部材の内側に配置されると、前記撮像素子に凹んだ位置合わせ部を提供する、
    請求項２３に記載の照明装置。
28. 前記撮像素子が、前記展開可能なバルーン部材の前記撮像素子筐体部分の内側に配置された、別個の内視鏡本体を介して、前記細長い中空管内に永久的に組み込まれるか、又はそうでなければ挿入される、
    請求項２７に記載の照明装置。
29. 前記別個の内視鏡本体が、前記別個の内視鏡本体が前記選択的に展開可能なバルーン部材の前記撮像素子筐体部分内に遠位に配置されるときに前記細長い中空管の透明性内壁又は前記細長い中空管内の透明性窓と結合する、前記細長い中空管の外壁上に配置された光源を有する、
    請求項２８に記載の照明装置。
30. 前記内部部分が、前記少なくとも１つの電子光学照明素子から光を受け取るように配置された光学フィルタ特性（波長若しくは偏光）部分を有するか又は有さない透明窓を含む、
    請求項２３に記載の照明装置。
31. 前記細長い中空管に挿入された別の本体が、前記細長い中空管の透明性内壁の前に配置された照明源を含む、
    請求項３０に記載の照明装置。
32. 前記少なくとも１つの電子光学照明要素が、前記選択的に展開可能なバルーン部材の内部に向かって横方向に光を放射し、
    前記光が、前記反射部分から前記選択的に展開可能なバルーンの前記透明部分に向かって反射される、
    請求項２３に記載の照明装置。
33. 遠位端の遠位開口部と近位端の近位開口部との間に内部管腔を有し、体腔内に少なくとも部分的に挿入されるように構成された、前記遠位開口部に関連する硬性遠位部分を含む、細長い中空管と、
    前記硬性遠位部分に動作可能に連結され、挿入位置及び展開位置を有する選択的に展開可能なバルーン部材と、を含む照明機器であって、
    前記選択的に展開可能なバルーン部材は、
    前記選択的に展開可能なバルーン部材に結合された少なくとも１つの電子光学照明要素から光を受け取るように構成され、前記少なくとも１つの電子光学照明要素が、１つ又は複数の電磁波長で照明を提供し、選択的にオン又はオフにされるように構成される、内部部分と、
    照明された光を反射するように構成された反射部分と、
    前記照明された光がそこを通過することを可能にし、撮像素子が選択的に展開可能なバルーン部材に内部に取り付けられ、挿入位置において前記細長い中空管内に配置され、前記選択的に展開可能なバルーン部材を展開位置に膨張させて、前記細長い中空管の外形外側の動作位置に展開することによって外向きに展開される遠位端に位置する透明部分と、
    を備える、体腔内に挿入する照明装置。

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