JP4308218B2

JP4308218B2 - 内視鏡

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Publication number: JP4308218B2
Application number: JP2006105283A
Authority: JP
Inventors: 勝則崎山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: JP2006198423A

Description

この発明は、照明手段と観察手段を有した医療用および工業用の内視鏡に関する。

従来の内視鏡において、挿入部の先端部に設けられた先端構成部に照明手段としてランプを用い、観察手段としてＣＣＤ（固体撮像素子）を備え、ランプによって被写体を照明しながらＣＣＤによって撮像する医療用および工業用の内視鏡が知られている。しかしながら、先端構成部にランプとＣＣＤを組み込んだ構造のものは、ランプの発熱でＣＣＤが加熱されるため長時間使用できないという問題があった。

そこで、前述のような問題を解決する手段として、先端構成部に照明手段としてＬＥＤ（半導体発光素子）を用いた管内検査用カメラ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この管内検査用カメラ装置は、先端構成部に被写体を撮像するＣＣＤを設けるとともに、ＣＣＤの周囲に複数の発光ダイオードを配設し、発光ダイオードから照射された単色光の被写体反射光をＣＣＤによって撮像するようにしたものである。

また、ＬＥＤにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）発光のものを１チップに集めて発光させて混色により略白色光として用いた内視鏡が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この内視鏡は、先端構成部にＣＣＤとともに、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光部を有する１チップの発光ダイオードを配置し、これら３色の発光ダイオードを同時に照射させて被写体に対して重なり合って照射するようにしたものである。

また、従来の医療用内視鏡において知られているライトガイドファイバーを用い、外部の光源装置からの照明光を挿入部を介して先端構成部の照明窓に導いた照明手段があり、また従来、内視鏡による蛍光探傷は石英ファイバーと紫外光光源を組み合わせて使用していた。
登録実用新案第３００７１３７号公報特開平７−２７５２００号公報

しかしながら、前述した特許文献１のものは、モノクロであって、被写体の状態を正確に捕らえることができない。また、特許文献２のものは、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光部を有する１チップの発光ダイオードを配置したものであり、各色の配光むらにより満足な混色（白色光）が得られず色むらを生じる。

したがって、いずれのものも、例えば、工業用内視鏡に採用して、配管内部の観察を行って腐食の判断を行ったり、医療用内視鏡に採用して、患者の体腔内の組織を観察して診断を行う場合に、被写体の色の判断が重要な指標となるが、従来のＬＥＤ照明では色むらを生じるため腐食の判断や診断等の障害となる。

さらに、特許文献２には１チップにＲ、Ｇ、Ｂの発光部を備えた発光ダイオードが示されているが、各色の発光部の位置か異なるため完全な白色光は得られない。また、１チップにＲ、Ｇ、Ｂを極めて近接して集積しなければならないため発熱の問題が生じる。さらに、ライトガイドファイバーを用いた場合は光源とライトガイドファイバーの光の結合効率及びライトガイドファイバーの光の伝達効率による光量ロスが大きくエネルギー効率が低かった。

また、ライトガイドファイバーを用いた場合は、光源とライトガイドファイバーの本数で最大光量が決定されるため、予め設定した内視鏡外径で光学的な明るさが決まってしまう。つまり、細い管路の観察には少ない光量で外径を小さくした光学アダプタを準備し、太い管路には大光量で外径の大きな光学アダプタを準備するといった使い方ができなかった。さらに、石英ファイバーは紫外光の伝達効率が低いため、十分な光量が得られないというの種々の問題がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、被写体の表面の状況が異なっても正確に観察できる内視鏡を提供することにある。

この発明は、半導体発光素子と該半導体発光素子により励起して可視光域の光を発光する蛍光物質とからなる白色光照明手段と、複数の前記白色光照明手段を備え、内視鏡先端に着脱可能な白色光照明用光学アダプタと、半導体発光素子と該半導体発光素子により励起して紫外光を発光する蛍光物質とからなる紫外光照明手段と、複数の前記紫外光照明手段を備え、内視鏡先端に着脱可能な紫外光照明用アダプタと、を備え、前記白色光照明用アダプタと前記紫外光照明用アダプタとに交換可能であることを特徴とする内視鏡である。

この発明によれば、被写体の表面の状況に応じて内視鏡先端に照明光の波長が異なるアダプタを交換することにより、被写体を正確に観察できるという効果がある。

以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は第１の参考例を示し、図１は内視鏡の全体を示す斜視図、図２は内視鏡の全体のブロック図、図３は内視鏡の先端構成部の縦断側面図である。図１に示すように、内視鏡１は、操作部２と、この操作部２に接続された挿入部３と、前記操作部２に信号ケーブル４を介して接続されたヘッドマウントディスプレイ５とから構成されている。

挿入部３は可撓部６と、この可撓部６の先端部に接続された湾曲部７と、この湾曲部７の先端部に設けられた先端構成部８とから構成されている。この先端構成部８の後端部には可撓部６および湾曲部７に内挿された操作ワイヤ（図示しない）の一端側が接続されており、この操作ワイヤの他端側は操作部２に設けられた湾曲操作ノブ９に接続されている。そして、湾曲操作ノブ９の操作によって操作ワイヤを押し引きすることにより、湾曲部７を上下、左右に湾曲して先端構成部８を目的部位に指向できるようになっている。

先端構成部８には、図２および図３に示すように、照明手段１０と観察手段１１が設けられている。照明手段１０および観察手段１１について説明すると、先端構成部８の先端部本体１２は円柱状で、その軸方向に貫通する第１と第２の貫通孔１３ａ，１３ｂが設けられている。

第１の貫通孔１３ａには合成樹脂等の絶縁材料からなる円筒体１４が内挿され、この円筒体１４の内部における後方には半導体発光素子としての青色ＬＥＤ１５が装着され、この青色ＬＥＤ１５より前部における円筒体１４の内部には白色蛍光物質１６が、さらに前部にはカバーガラス１７が装着されている。このカバーガラス１７は先端部本体１２の前端面と面一で、円筒体１４と水密にシールされている。さらに、青色ＬＥＤ１５には電源ケーブル１８が電気的に接続されており、これは挿入部３内を挿通して操作部２まで延長している。

また、第２の貫通孔１３ｂには合成樹脂等の絶縁材料からなる円筒体１９が内挿され、この円筒体１９の内部における後方には撮像素子としてのＣＣＤ２０が装着され、このＣＣＤ２０より前部における円筒体１９の内部には対物レンズ２１が装着されている。この対物レンズ２１は先端部本体１２の前端面と面一で、円筒体１９と水密にシールされている。さらに、ＣＣＤ２０には信号ケーブル２２が電気的に接続されており、これは挿入部３内を挿通して操作部２まで延長している。

また、前記操作部２にはＣＣＵ（カメラコントロールユニット）２３が内蔵されている。このＣＣＵ２３は電源線２４を介して操作部２に対して着脱可能なバッテリー２５と電気的に接続されている。そして、電源線２４には青色ＬＥＤ１５と接続する電源ケーブル１８が電気的に接続されている。また、ＣＣＵ２３にはＣＣＤ２０と接続する信号ケーブル２２が電気的に接続されており、さらに、前記ヘッドマウントディスプレイ５が接続されている。

操作部２に対して着脱可能なバッテリー２５は、そのケース２５ａが内視鏡１を把持する把持部を兼ねており、この把持部には電源オン・オフスイッチや光量調整部（図示しない）を備えており、内視鏡１を把持しながら操作できるようになっている。

次に、前述のように構成された内視鏡１の作用について説明する。

電源オン・オフスイッチを操作してオンすると、青色ＬＥＤ１５の発光部は発光するとともに、ＣＣＵ２３によってＣＣＤ２０が駆動する。青色ＬＥＤ１５の発光部が発光すると、その前部に配置された白色蛍光物質１６は励起されて発光し、白色光としてカバーガラス１７を透過して被写体を照射する。ＣＣＤ２０は白色光によって照射された被写体反射光を検出し、その検出信号は、信号ケーブル２２によってＣＣＵ２３に入力されるため、ＣＣＵ２３に接続されたヘッドマウントディスプレイ５によって被写体の映像を観察することができる。

したがって、単一の青色ＬＥＤ１５の発光部が発光し、その前部に配置された白色蛍光物質１６が励起して白色光として被写体を照射するため、色むらがなく、例えば、工業用内視鏡に採用して、配管内部の観察を行って腐食の判断を行ったり、医療用内視鏡に採用して、患者の体腔内の組織を観察して診断を行う場合に、被写体の色の判断が重要な指標となるが、色むらが生じないため腐食の度合いの判断や組織の診断が正確に行える。

しかも、単一の青色ＬＥＤ１５と白色蛍光物質１６との組み合わせであるため、小型であり、先端構成部８の小型化を図ることができ、また発熱が少なく、ＣＣＤ２０に対して悪影響を及ぼすことがないという効果がある。

図４は第２の参考例を示し、第１の参考例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本参考例は、発光部と白色蛍光物質とが１つのパッケージに封止された白色ＬＥＤ２６を先端部本体１２に設けられた第１の貫通孔１３ａに装着したものであり、他の部分は第１の参考例と同様である。この白色ＬＥＤ２６は、白色蛍光物質を混入した透明な合成樹脂によって発光部を包容するように封止したものであり、発光部が発光すると、白色蛍光物質が励起して白色光として被写体を照射することができ、第１の参考例と同様な効果がある上、組立て作業性が向上し、廉価に提供できるという効果がある。

図５および図６は第１の実施形態を示し、第１および第２の参考例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、白色ＬＥＤと紫外光ＬＥＤを内視鏡光学アダプタに設けたものである。

すなわち、図５に示すように、内視鏡１の挿入部３の先端部本体２７には細径部２８が設けられ、この細径部２８の外周部には雄ねじ部２９が設けられ、先端面には複数のＣＣＤ用接点３０と複数のＬＥＤ用接点３１が設けられている。

前記先端部本体２７には小光量用光学アダプタ３２と大光量用光学アダプタ３３が交換可能に装着できるようになっている。すなわち、小光量用光学アダプタ３２の基端面にはＣＣＤ用接点３０と複数のＬＥＤ用接点３１に接続される接点（図示しない）が設けられ、さらに、小光量用光学アダプタ３２の基端部には内周面に前記雄ねじ部２９に螺合される雌ねじ部を有する接続環３４が設けられている。さらに、小光量用光学アダプタ３２の先端部にはＣＣＤからなる観察部３５と白色ＬＥＤ２６および紫外光ＬＥＤ３６が設けられている。

白色ＬＥＤ２６は第２の参考例と同様の手段によって小光量用光学アダプタ３２に組み込まれており、紫外光ＬＥＤ３６は、図６に示すように構成されている。すなわち、円筒体３７の内部には青色ＬＥＤ３８が装着され、この青色ＬＥＤ３８より前部における円筒体３７の内部には紫外光発光用蛍光物質３９が、さらに前部にはカバーガラス４０が装着されている。

また、前記大光量用光学アダプタ３３の基端面には前記小光量用光学アダプタ３２と同様に、ＣＣＤ用接点３０と複数のＬＥＤ用接点３１に接続される接点（図示しない）が設けられ、さらに、大光量用光学アダプタ３３の基端部にも内周面に前記雄ねじ部２９に螺合される雌ねじ部を有する接続環３４が設けられている。さらに、大光量用光学アダプタ３２の先端部は大径部４１に形成されていて、この大径部４１の中央部にはＣＣＤからなる観察部３５が設けられている。さらに、この観察部３５を中心として周囲には複数の白色ＬＥＤ２６と複数の紫外光ＬＥＤ３６が配置されている。

本実施形態によれば、例えば、観察部位が狭く、照明光量も小さくて済む場合には、内視鏡１の挿入部３の先端部本体２７に小光量用光学アダプタ３２を装着し、観察部位が広く、照明光量も大きく必要とする場合には、内視鏡１の挿入部３の先端部本体２７に大光量用光学アダプタ３３を装着することができる。いずれにしても、光学アダプタ３２，３３の後端面に設けられた接点を先端部本体２７のＣＣＤ用接点３０およびＬＥＤ用接点３１に接続した状態で、接続環３４を回すことにより、接続環３４の内周面に設けられた雌ねじ部が細径部２８の雄ねじ部２９に螺合して先端部本体２７に対して小光量用光学アダプタ３２と大光量用光学アダプタ３３を選択的に接続できる。

しかも、小光量用光学アダプタ３２と大光量用光学アダプタ３３には紫外光ＬＥＤ３６が設けられているため、紫外光を発光させることにより、蛍光探傷が可能となる。つまり、被写体に傷があり、その傷の度合いを蛍光探傷によって観察する場合、被写体に蛍光塗料を塗布して蛍光塗料を傷に染み込ませる。次に、被写体の表面の蛍光塗料を洗い流してから、その被写体に紫外光ＬＥＤ３６によって紫外光を照射すると、傷に残った蛍光塗料が可視光で発光し、その傷の度合いを鮮明に観察できる。

また、本実施形態においては、小光量用光学アダプタ３２と大光量用光学アダプタ３３に、白色ＬＥＤ２６と紫外光ＬＥＤ３６との両方を備えているが、白色ＬＥＤを備えた光学アダプタと紫外光ＬＥＤを備えた光学アダプタとを備え、使用目的によって交換して内視鏡１の挿入部３の先端部本体２７に装着してもよい。

また、白色ＬＥＤと特定の波長を強化するために、単色ＬＥＤを組み合わせてもよく、また、ビデオスコープに限らず、ファイバースコープに用いてもよい。

前記実施形態によれば、次のような構成が得られる。

（付記１）照明手段と観察手段を有する内視鏡において、前記照明手段は、半導体発光素子により励起され発光する蛍光物質を用いたことを特徴とする内視鏡。

（付記２）半導体発光素子と蛍光物質は１つのパッケージに封止されていることを特徴とする付記１記載の内視鏡。

（付記３）蛍光物質の発光波長は可視光域に分布していることを特徴とする付記１記載の内視鏡。

（付記４）照明手段には複数個の照明部を設け、照明部を可視光を発光する蛍光物質を設けた照明部と紫外光を発光する蛍光物質を設けた照明部とを混在させたことを特徴とする付記１記載の内視鏡。

（付記５）内視鏡の先端部本体に光学アダプタを着脱自在に設けた内視鏡において、前記光学アダプタ内に半導体発光素子と、半導体発光素子により励起され発光する蛍光物質を設けたことを特徴とする内視鏡。

付記１〜３によれば、１つのＬＥＤで白色光を得ることができ、白色ＬＥＤの発光効率（Ｌｕｍｅｎ／Ｗ）は従来の内視鏡システムで用いている光源＋ライトガイドの１００〜２００倍となる。白色への変換効率はＲ．Ｇ、ＢＬＥＤの混色によるものよりも約２倍となる。付記４によれば、紫外光を内視鏡先端部で発光させることにより十分な光量で蛍光探傷が可能になる。付記５によれば、必要に応じた照明光量（ＬＥＤの数）を得ることができる。

第１の参考例を示す内視鏡の全体の斜視図。同参考例の内視鏡の全体のブロック図。同参考例の内視鏡の先端構成部の縦断側面図。第２の参考例を示す内視鏡の先端構成部の縦断側面図。この発明の第１の実施形態を示す内視鏡の分解斜視図。同実施形態の紫外光ＬＥＤの縦断側面図。

符号の説明

１…内視鏡、３…挿入部、２６…白色ＬＥＤ、２７…先端部本体、３２…小光量用光学アダプタ、３３…大光量用光学アダプタ、３６…紫外光ＬＥＤ、３８…青色ＬＥＤ

Claims

半導体発光素子と該半導体発光素子により励起して可視光域の光を発光する蛍光物質とからなる白色光照明手段と、
複数の前記白色光照明手段を備え、内視鏡先端に着脱可能な白色光照明用光学アダプタと、
半導体発光素子と該半導体発光素子により励起して紫外光を発光する蛍光物質とからなる紫外光照明手段と、
複数の前記紫外光照明手段を備え、内視鏡先端に着脱可能な紫外光照明用アダプタと、を備え、
前記白色光照明用アダプタと前記紫外光照明用アダプタとに交換可能であることを特徴とする内視鏡。