JP4040351B2 - ビデオ式硬性内視鏡装置及び内視鏡システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬性内視鏡の基端にビデオ撮影装置を固定してなるビデオ式硬性内視鏡装置，及び、このビデオ式硬性内視鏡装置と架台とからなる内視鏡システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば内臓や関節の患部の手術を体壁を切開することなく内視鏡観察下で行うために用いられる内視鏡装置の一つとして、体壁に開けられた小さな孔を通して患者の体内に挿入される硬性内視鏡と、この硬性内視鏡によって得られる患部の像を術者やその他の医療スタッフにモニタ表示させるための撮影を行うビデオ撮影装置とから構成されているビデオ式硬性内視鏡装置が、実用されている。
【０００３】
本出願人は、このようなビデオ式硬性内視鏡装置の新規構成を、先に、特願2000-346439において提案した。この出願によって開示されたビデオ式硬性内視鏡では、硬性内視鏡を構成する複数のリレーレンズを透過した光路をそのまま直線状に進行する光路と像反転プリズムを経た後に前記光路と平行に進行する光路とに分割する光学系が、ビデオ撮影装置に含まれている。さらに、このビデオ撮影装置には、前者の光路を経た被写体光に基づいて被写体の広角な画像を撮影する撮影装置（撮影光学系及び撮像デバイス）と、後者の光路を経た被写体光に基づいて被写体の拡大画像を撮影する撮影装置（撮影光学系及び撮像デバイス）とが、含まれている。前者の撮影装置によって撮影される画像内における後者の撮影装置によって撮影される領域は、上記像反転プリズムを光路に直交する面内で移動させることにより、任意に移動させることができる。これにより、術者及びその他の手術スタッフは、一方のモニタに表示されている患部全体の画像を見つつ、その一部の領域を他方のモニタに拡大して表示させて、観察することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなビデオ式硬性内視鏡装置は、従来、術者の指示に従い、手術助手によって手で保持されていた。
【０００５】
しかしながら、ビデオ式硬性内視鏡装置は、それ自体重いので、手術が長時間に亘る場合には、手術助手に多大な負荷を強いていた。また、このように手術助手によって保持されるのであると、特に、硬性内視鏡を構成する光学系のサイズが大きくなった場合には、ビデオ式硬性内視鏡装置が安定しないために、モニタ上に拡大して映される画像がブレるという問題を生じる。そのため、一般的に用いられているフリーアーム付きの架台を利用し、そのフリーアームの先端にビデオ式硬性内視鏡装置を装着することが考えられる。
【０００６】
本発明は、このような架台のアームの先端に装着した時に、バランス良く吊り下げられ、それによって、撮影された画像にブレ等が発生することのないビデオ式硬性内視鏡装置の提供を、課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために案出された本発明のビデオ式硬性内視鏡は、アームを有する架台の当該アームの先端に装着されて使用されるビデオ式硬性内視鏡装置であって、多数のレンズから構成される対物光学系を内蔵した円筒である硬性内視鏡と、この硬性内視鏡がその側面の下端近傍に垂直に接続される柱状のケーシングを有するとともに、前記対物光学系から射出された被写体光を前記ケーシングの中心軸と平行な方向へ反射する反射部材，この反射部材によって反射された前記被写体光を収斂させる結像光学系，及び、この結像光学系によって収斂された前記被写体光によって形成された像を撮像する撮像デバイスを前記ケーシング内に内蔵してなる撮影装置と、前記ケーシングの前記硬性内視鏡が接続された側面における上端近傍から当該硬性内視鏡と平行に突出して、前記アームの先端においてその中心軸と直交する方向に穿たれた貫通孔に挿入される取付部材とを、備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するために案出された本発明の内視鏡システムは、架台と、この架台に装着されて使用されるビデオ式硬性内視鏡装置とからなる内視鏡システムであって、前記架台は、先端に貫通孔が穿たれたアームを有し、前記ビデオ式硬性内視鏡装置は、多数のレンズから構成される対物光学系を内蔵した円筒である硬性内視鏡と、この硬性内視鏡がその側面の下端近傍に垂直に接続される柱状のケーシングを有するとともに、前記対物光学系から射出された被写体光を前記ケーシングの中心軸と平行な方向へ反射する反射部材，この反射部材によって反射された前記被写体光を収斂させる結像光学系，及び、この結像光学系によって収斂された前記被写体光によって形成された像を撮像する撮像デバイスを前記ケーシング内に内蔵してなる撮影装置と、前記ケーシングの前記硬性内視鏡が接続された側面における上端近傍から当該硬性内視鏡と平行に突出して、前記アームの先端においてその中心軸と直交する方向に穿たれた貫通孔に挿入される取付部材とを備えたことを、特徴とする。
【０００９】
以上のように構成されると、ビデオ式硬性内視鏡装置の重量の大部分を占める硬性内視鏡と撮影装置とが略Ｌ字状の形状をなすので、その重心は、撮影装置のケーシングにおける硬性内視鏡が接続されている側面の中央近傍に存在する。従って、取付部材を架台のアームの先端に穿たれた貫通孔に挿入したときには、取付部材と貫通孔との接触部は、ビデオ式硬性内視鏡装置全体の重心の上方に存在することになる。従って、架台によってビデオ式硬性内視鏡装置を安定的に保持することができる。具体的には、自然状態において硬性内視鏡をバランス良くつり下げることができるとともに、硬性内視鏡を水平方向から傾けた場合でも重力によってフリーアームの先端に掛かるトルクが最小で済む。その結果、安定的に保持されているビデオ式内視鏡装置によって撮影された画像に、ブレ等が発生することがない。また、硬性内視鏡と取付部材とは、撮影装置のケーシングにおける同一側面から互いに平行に突出しているので、硬性内視鏡を患者の体壁に取り付けられたトラカールから引き抜く際に、同時に、取付部材をアームの貫通孔から引き抜くことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態による内視鏡システムは、ビデオ式硬性内視鏡装置１と、これを支持する架台２とから構成される。
【００１２】
この架台２は、従来公知のものであり、大重量の台座２０と、この台座２０から垂直に術者の背丈よりも高く伸びた支柱２１と、この支柱２１の先端から水平方向に伸びたビーム２２と、このビーム２２の先端から更に伸びているフリーアーム２３とから、構成されている。このフリーアーム２３は、複数の関節によって連結された複数のセグメントから構成されており、その最先端のセグメントは、図２の斜視図に示すように、角柱状に形成されている。そして、このフリーアーム２３の最先端セグメントの先端近傍には、その側面及び中心軸に直交する断面円形の貫通孔２３ａが穿たれている。
【００１３】
一方、ビデオ式硬性内視鏡装置１は、患者の腹壁に嵌め込まれたトラカールを介して患者の体腔内に挿入される硬性内視鏡１０と、この硬性内視鏡１０の基端（接眼レンズ１３を収容するアイピース１０ａ）に接続されたビデオ撮影装置１４とから、構成されている。
【００１４】
硬性内視鏡１０は、図３の光学構成図に示されているように、体腔内の像を形成してリレーするための対物光学系１１，１２と、体腔内を照明するために図示せぬ光源装置からの照明光を先端部へ導く図示せぬライトガイドとを、体腔内に挿入される円筒状の管の内部に有している。そして、この対物光学系は、対物レンズ群１１と複数のリレーレンズ１２とから構成されている。なお、対物レンズ群１１は、広い範囲（例えば、１２０°以上の画角）の視野の像を形成可能なレトロフォーカス型の対物レンズとして、構成されている。この対物レンズ群１１により形成される体腔内部の像は、結像面１１ｉに結像する。この結像面１１ｉ上の像は、各リレーレンズ１２により夫々の結像面１２ｉに順次結像されてリレーされ、最終のリレーレンズ１２の結像面１２ｉに結像される。
【００１５】
この硬性内視鏡１０のアイピースは、上述したアイピース１０ａとして、上記管よりも大径に形成されている。この基端の表面には、硬性内視鏡１０をビデオ撮影装置１４に対して固定するための雄ねじマウントが形成されている。また、その内部に収容されている接眼レンズ１３は、光軸方向へ位置調整可能に保持されており、ビデオ撮影装置１４に固定される場合には、プラスディオプトリの位置（即ち、結像面１２ｉに形成された像の実像を結像面１３ｉに再結像できる位置）に移動される。
【００１６】
ビデオ撮影装置１４は、図２に示すように、角柱状のケーシングを備えている。このケーシングの側面における下端近傍には、図３に示すように、硬性内視鏡１０の基端が嵌め込まれる受け口１４ａが形成されている。この受け口１４ａの内面には、硬性内視鏡１０の雄ねじマウントに係合するメスネジマウントが、形成されている。
【００１７】
また、図３に示すように、このビデオ撮影装置１４のケーシング内には、受け口１４ａに装着された硬性内視鏡１０からの被写体光の光路上に順番に配置された反射部材として、ハーフミラー１５及び反射鏡１６が、設けられている。このハーフミラー１５は、接眼レンズ１３の光軸に対して４５度傾けて配置されており、物体光の一部を透過させるとともに反射させることによって光軸を分岐し、分岐後の一方の光軸Ax1をケーシングの中心軸と平行な方向（上方）へ、９０度折り曲げる。また、反射鏡１６は、ハーフミラー１５と平行に配置されており、分岐後の他方の光軸Ax２を光軸Ax1と平行に折り曲げる。
【００１８】
光軸Ax1上には、順番に、正のパワーを持つ一のレンズ群からなる広角用再結像光学系（結像光学系）１７及び広角用ＴＶカメラ（撮像デバイス）３１が配置されている。また、光軸Ax2上には、光軸シフトプリズム３０，フォーカスレンズ１８，第１乃至第３レンズ群１９ａ〜１９ｃからなる拡大用再結像光学系（結像光学系）１９，及び、拡大用ＴＶカメラ（撮像デバイス）３２が、配置されている。なお、広角用ＴＶカメラ（撮像デバイス）３１及び拡大用ＴＶカメラ（撮像デバイス）３２は、共に、ビデオ撮影装置１４５のケーシングの端部に装着されており、撮像面に形成された像をビデオ信号に変換する。そして、各ＴＶカメラ３１，３２から出力されたビデオ信号は、夫々、広角画像用モニタ３３，拡大画像用モニタ３４に入力されて、これらモニタ３３，３４上に画像を表示させる。
【００１９】
上記広角用再結像光学系１７は、結像面１３ｉに結像された像のほぼ全域を、広角用ＴＶカメラ３１の撮像面上に再結像させる。
【００２０】
また、光軸シフトプリズム３０は、アッベプリズム，ダハプリズム，ポロプリズム等の像反転プリズム（像を上下左右に反転させるプリズム）であり、図示せぬ移動機構によって光軸Ax２に直交する面内で移動させられることにより、自己の内部を通過した光軸Ax2を、その移動方向と同じ方向へ、その移動量の二倍の量だけシフトさせる。
【００２１】
フォーカスレンズ１８は、初期位置にある光軸シフトプリズム３０を通過した光軸Ax２と同軸に、配置されている。このフォーカスレンズ１８は、その光軸に沿って移動可能に保持されている。
【００２２】
拡大用再結像光学系１９の第１乃至第３レンズ群１９ａ〜１９ｃも、初期位置にある光軸シフトプリズム３０を通過した光軸Ax２に対して同軸となるように、フォーカスレンズ１８と拡大用ＴＶカメラ３２との間に配置されている。拡大用再結像光学系１９を構成する第３レンズ群１９ｃは、固定されているが、第１及び第２レンズ群１９ａ，１９ｂは、それらの光軸に沿って移動可能に保持されている。これら第１及び第２レンズ群１９ａ，１９ｂが光軸方向に移動されることにより、拡大用再結像光学系１９の倍率は、任意に調整される。
【００２３】
これらフォーカシングレンズ１８及び拡大用再結像光学系１９は、結像面１３ｉに形成された像を、広角用再結像光学系１７による倍率よりも大きい倍率にて、拡大用ＴＶカメラ３２の撮像面上に再結像させる。この拡大用再結像光学系１９によって形成された像は、拡大用ＴＶカメラ３２の撮像面よりも大きい。従って、対物光学系によって形成された像の一部領域が、拡大されて、拡大用ＴＶカメラ３２によって撮像される。
【００２４】
以上のように構成されているために、ビデオ式硬性内視鏡装置１の全体形状は、Ｌ字状となっている。従って、その重心は、図１におけるアイピース１０ａの直上（図１において参照記号Ｘにて示す位置）に存在している。
【００２５】
そのために、ビデオ撮影装置１４のケーシングにおける口金１４ａが設けられた側面の上端近傍には、この重心Ｘを跨ぐように、ビデオ式硬性内視鏡装置１を架台２に装着するための取付部材３３が、口金１４ａに固定された硬性内視鏡１０の軸方向と平行に突出した状態で取り付けられている。この取付部材３３は全体的に略円柱状の形状を有しており、その基端近傍部分の外径は上述したフリーアーム２３の貫通孔２３ａの内径よりも大きく、それよりも先端側の外径は貫通孔２３ａの内径よりも小さい。従って、この貫通孔２３ａに取付部材３３を挿入すると、外径が変わる段差部分が貫通孔２３ａの口に当接することにより、この取付部材３３がフリーアーム２３に対して位置決めされる。このように位置決めされた状態では、フリーアーム２３の中心軸の延長線上に、ビデオ式硬性内視鏡装置１全体の重心が存在することになる。従って、硬性内視鏡１０を安定的に水平に保つことができる。さらに、フリーアーム２３の各関節を適宜回転させることによって、硬性内視鏡１０を水平方向から傾けた場合でも、フリーアーム２３の各関節に掛かるトルクが比較的小さくて済むので、その状態を保持するのが容易である。
【００２６】
なお、この取付部材３３の小径部分における外周面は、取付部材３３の中心軸と平行な１又は複数の平面に沿って、Ｄカットされている。上述したフリーアーム２３の貫通孔２３ａの横断面形状は、この取付部材３３における小径部分の断面形状よりも若干大きい相似形となっている。従って、貫通孔２３ａに挿入された取付部材３３は、貫通孔２３ａの内面に対して均等な隙間を開けるとともに、そのＤカットによる平面が貫通孔２３ａ内面の平面と係合することによって、回転防止されている。
【００２７】
ところで、実際の使用時において、架台２全体には、この架台２の全体形状に沿った形状に形成された減菌袋３が、被せられる。具体的には、そのフリーアーム２３の先端から減菌袋３が被せられ、台座２０の下縁において、その減菌袋３の口が絞られることによって、閉じられている。従って、図１に示すように、フリーアーム２３の先端は、減菌袋３の末端によって覆われる。
【００２８】
上述した取付部材３３は、図４に示すように、減菌袋３の外側から、この減菌袋３の膜を貫通孔２３ａに押し込みつつ、貫通孔２３ａに挿入される。従って、貫通孔２３ａを貫通した取付部材３３におけるこの貫通孔２３ａから突出した部分は、減菌袋３の膜によって二重に覆われることになる。このように減菌袋３の膜によって二重に覆われた状態で貫通孔２３ａから突出した取付部材３３の先端には、図５に示すように、貫通孔２３ａの内径よりも大きい外径を有する有底筒状の固定部材３４が、被せられる。
【００２９】
この固定部材３４の凹部の横断面形状は、貫通孔２３ａの横断面形状と合同である。また、その凹部の深さは、フリーアーム２３の貫通孔２３ａを貫通した取付部材３３における貫通孔２３ａから突出した部分の長さよりも、若干深い。従って、取付部材３３の先端に被せられた固定部材３４の口は、減菌袋３越しに、フリーアーム２３の側壁と当接する。
【００３０】
また、固定部材３４における側壁には、その中心軸と直交する方向に外周面から凹部の内周面まで貫通するネジ孔が、形成されている。このネジ孔には、円柱型のネジ頭を有するとともに先端が平面上の固定ネジ３５が、固定部材３４の外周面からねじ込まれている。従って、この固定部材３４を取付部材３４の先端に被せた状態で固定ネジ３５をねじ込むと、その固定ネジ３５の先端が、減菌袋３の二重の膜越しに、取付部材３３の外周面に当接し、取付部材３３に対する固定部材３４の相対移動を防止する。この状態では、固定部材３４と取付部材３３の段差との間でフリーアーム２３が挟み込まれることにより、取付部材３４の貫通孔３４ａに対する進退が規制され、よって、ビデオ式硬性内視鏡装置１がフリーアーム２３に対して固定される。
【００３１】
このような固定の過程において、減菌袋３は一切破られていない。従って、架台１に装着された状態でビデオ式硬性内視鏡装置１を使用する間中、減菌袋３の内面が外部に露出することは一切無いので、架台１の汚染が患者に伝染することは無い。
【００３２】
なお、ビデオ式固定内視鏡装置１を架台２から外す場合には、取付部材３３の先端から固定部材３４を外しさえすれば良い。そうすれば、取付部材３３がビデオ撮影装置１４と同一側面から硬性内視鏡１０と同じ方向へ平行に突出している関係で、患者の体壁に取り付けられたトラカールから硬性内視鏡１０を引き抜くのと一緒に、ビデオ式固定内視鏡装置１全体を架台２から外すことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によるビデオ式硬性内視鏡装置は、架台のアームの先端に装着した時に、バランスが良く吊り下げられる。その結果、撮影された画像にブレ等が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態である内視鏡システムの全体構成図
【図２】 フリーアームに装着されたビデオ式硬性内視鏡装置の斜視図
【図３】 ビデオ式硬性内視鏡装置の内部構造を示す光学硬性図
【図４】 取付部材，貫通孔及び固定部材の形状を示す断面図（分解図）
【図５】 取付部材，貫通孔及び固定部材の形状を示す断面図（組付図）
【符号の説明】
１ ビデオ式硬性内視鏡装置
２ 架台
３ 減菌袋
１０ 硬性内視鏡
１４ ビデオ撮影装置
２３ フリーアーム
２３ａ 貫通孔
３３ 取付部材
３４ 固定部材

Claims (3)

1. アームを有する架台の当該アームの先端に装着されて使用されるビデオ式硬性内視鏡装置であって、
   多数のレンズから構成される対物光学系を内蔵した円筒である硬性内視鏡と、
   この硬性内視鏡がその側面の下端近傍に垂直に接続される柱状のケーシングを有するとともに、前記対物光学系から射出された被写体光を前記ケーシングの中心軸と平行となる方向へ反射する反射部材，この反射部材によって反射された前記被写体光を収斂させる結像光学系，及び、この結像光学系によって収斂された前記被写体光によって形成された像を撮像する撮像デバイスを前記ケーシング内に内蔵してなる撮影装置と、
   前記ケーシングの前記硬性内視鏡が接続された側面における上端近傍から当該硬性内視鏡と平行に突出して、前記アームの先端においてその中心軸と直交する方向に穿たれた貫通孔に挿入される取付部材と
   を備えたことを特徴とするビデオ式硬性内視鏡装置。
2. 前記貫通孔に挿入された前記取付部材の先端には、前記アームにおける前記取付部材が前記貫通孔に挿入された側とは反対側から、前記貫通孔より大径の固定部材が固定される
   ことを特徴とする請求項１記載のビデオ型硬性内視鏡装置。
3. 架台と、この架台に装着されて使用されるビデオ式硬性内視鏡装置とからなる内視鏡システムであって、
   前記架台は、その先端においてその中心軸と直交する方向に貫通孔が穿たれたアームを有し、
   前記ビデオ式硬性内視鏡装置は、多数のレンズから構成される対物光学系を内蔵した円筒である硬性内視鏡と、この硬性内視鏡がその側面の下端近傍に垂直に接続される柱状のケーシングを有するとともに、前記対物光学系から射出された被写体光を前記ケーシングの中心軸と平行な方向へ反射する反射部材，この反射部材によって反射された前記被写体光を収斂させる結像光学系，及び、この結像光学系によって収斂された前記被写体光によって形成された像を撮像する撮像デバイスを前記ケーシング内に内蔵してなる撮影装置と、前記ケーシングの前記硬性内視鏡が接続された側面における上端近傍から当該硬性内視鏡と平行に突出して、前記アームの先端に穿たれた貫通孔に挿入される取付部材とを備えた
   ことを特徴とする内視鏡システム。

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