JP5620102B2 - 小型内視鏡を使う携帯型画像形成システム - Google Patents

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本出願は、２００１年１０月１９日出願の米国特許出願第１０／０４２，１２６号の一部継続出願である２００５年３月８日出願の米国特許出願第１１／０７５，８２７号の一部継続出願である２００６年３月８日出願の同時係属中の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０６／００８３４２号の一部継続出願である２００６年８月３０日出願の同時係属中の米国特許出願第１１／５１２，７１５号の一部継続出願である２００７年４月２０日出願の米国特許出願第１１／７８８，７４７号の一部継続出願である。本出願は２００５年３月４日に出願され、今は米国特許出願第１１／０７２，６８５号である“画像形成フアイバーシステムを有する小型内視鏡”の名称の出願への優先権を請求する。上記出願の内容全体は引用によりここに組み込まれる。

本発明は一般的に内視鏡の分野に関し、特に、耐久性、解像度及び視野を改良した小型内視鏡に関する。

内視鏡は空洞内部の構造の視覚的検査を可能にする。医学分野では、内視鏡の使用は、診断目的での器官の検査、手術サイトの視認、組織のサンプリング或いは他の外科器具の安全な手扱いを可能にする。

特に腹部範囲の器官を調べるために、例えば、腹腔鏡が使われる。腹腔鏡は典型的に、視認される領域を照明する光パイプ、照明された対象の画像に焦点合わせし、該画像をリレーする少なくとも１つのレンズ組立体、そして手術手順中組織損傷を最小化するよう作られた組立体全体用のハウジング、を具備する。該光パイプは該サイトを照明する光フアイバー要素を有してもよい。該腹腔鏡ハウジングは、身体空洞内に挿入される遠位の部分と、該手術サイトの近くに該遠位の端部を位置付けるようユーザーが把持するハンドルを有する近位の部分と、を備える。

現在の内視鏡は電荷結合デバイス（シーシーデー）の様な画像形成デバイスを有してもよい。このデバイスは視認された対象の画像を取り込み、それを、モニターの様なディスプレーデバイスへ輸送する。画像形成能力を改善し、患者へのリスクを減じる内視鏡システムの操作的特徴と製造能力を改良する絶えざるニーヅがある。

米国特許出願公開第１１／７８８，７４７号明細書、２００７年４月２０日出願 米国特許出願公開第１１／５１２，７１５号明細書、２００６年８月３０日出願 国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０６／００８３４２号パンフレット、２００６年３月８日出願 米国特許出願公開第１１／０７５，８２７号明細書、２００５年３月８日出願 米国特許出願公開第１０／０４２，１２６号明細書、２００１年１０月１９日 米国特許出願公開第１１／０７２，６８５号明細書、Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ Ｗｉｔｈ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ、２００５年３月４日出願 国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ００／２５１０７号パンフレット、２０００年９月１３日出願 米国特許出願公開第０９／５１８，９５４号明細書、２０００年３月６日出願

本発明は改良された耐久性、解像度及び視野を有する小径の画像形成プローブ又は内視鏡に関する。本発明の好ましい実施例では、使い捨てシースを有するプローブの遠位の端部が調べられる組織内に挿入される。該プローブは、挿入点の外傷を減じ、それにより、さも無ければ内視鏡手順用に利用不可能なサイトへのアクセスを提供するために、直径が３ｍｍより細く、好ましくは直径が２ｍｍより細い方がよい。

好ましい実施例では、該内視鏡は遠位の端部から近位の端部へ画像を送信する光フアイバー導波管を有する。該光フアイバー導波管の遠位の端部にレンズシステムが位置付けられる。画像形成デバイスは該光フアイバー導波管の近位の端部に光学的に接続される。該光フアイバー導波管の周りにシースが延び、該シースは照明フアイバーを有する。好ましい実施例は２ｍｍ以下の外径を有するプローブ及びシースの組立体を利用するが、或る応用は、より高い解像度を提供するために多数の画像形成フアイバーを有するより大きい直径の器具を受け入れる。これらの応用は２−４ｍｍの範囲の外径を利用する。

１実施例では、該レンズシステムは第１レンズ素子、第２レンズ素子及び開口絞りを有する。該レンズシステムは、対象上の何れか与えられた位置からの光を、光の開口数が該レンズシステムの縦軸線に対する角度の関数として変化するように、複数の光フアイバーと結合させる。これは該フアイバーアパーチャへのより効率的な結合を提供する。これは非テレセントリックレンズシステムを使って達成される。

該レンズシステムの好ましい実施例は１対のレンズと開口絞りとを有する。該レンズは遠位のレンズの周辺付近の光収集を改善するよう形作られる。これは該デバイスの視野全体に亘りよりクリヤな画像を提供する。該開口絞りはフアイバー配列への効率的結合を提供するよう位置付けられる。

該画像形成デバイスは電荷結合デバイス（シーシーデー）、ＣＭＯＳ画像形成デバイス又は画素要素の２次元配列を有する他の固体画像形成センサーであってもよい。該画像形成センサーはハンドル組立体内の回路基板上に設置される。該センサーは画像を、視認されつつある対象として取り込むことが出来て、該回路基板上に設置された画像処理回路は、記憶、処理及び／又は表示用に、該画像データをビデオケーブル上でコンピュータへ移送する。

該小型内視鏡は、例えば、成形外科学の、リューマチ学の、一般的腹腔鏡の、婦人科学の、或いは耳、鼻及び咽喉の手順の、小及び大関節の、心臓の、腫瘍の、肺の、胸部の、脳の、胃腸のそして獣医学の、応用に使われてもよい。多くの応用は外傷を減じるため小さな直径を要するが、或る応用はより大きい直径を受け入れる。該プローブは、サイトを流体で流し、治療サイト上への光又は他のエネルギーソースを導き、或いは組織サンプルを取り除くように、他の操作要素の挿入をもたらすため、該シースか、又は画像形成プローブか、何れか内に開いたチャンネルを有してもよい。

該シース組立体は、シースハブ組立体上でコネクターへ延びる照明フアイバーの同心配列を有してもよい。代わりに、該照明フアイバーは、ハンドルから光源ハウジングへ延びる光フアイバーケーブルを経由して直接結合される該プローブ組立体内のフアイバー組立体に接続してもよい。該ハウジングは、ビデオをディスク上に書き込むビデオディスクレ
コーダーを有してもよい。或る応用には、照明束は、該シースがより細くなり、より大きい作業チャンネルを受け入れるよう、該プローブ内に位置付けられてもよい。

本システムは、成形外科用の４つの好ましい応用を有し、それらは、直接視認下で正しい位置を確認しながらの、オフイス内診断、手術室外科的切除／手順、オフイス内術後評価、及び関節内へ医薬配送する治療的用法である。

オフイス内でのその使用に加えて、該システムは標準的関節鏡の代わりに手術室内で使用されてもよい。組織の拡張又は大きいボアのカメラ用に関節鏡洗浄流体を使うニーヅの除去により、関節鏡手順に続く痛み及び膨らみの量は、もし除去されなくても、実質的に減じられるだろう。患者は次の日にオフイス又は競技場に戻ることが出来る。

該システムは、組織及び骨移植手順用の治癒過程の術後評価用に使われ、該評価は従来のＭＲＩ技術を使っては現在不可能である。例は、関節軟骨再面合わせ過程の評価、半月板修理、口唇修理、回旋筋腱板修理、関節面の破断低減、靱帯完全化、及び他の使用法を含む。

該システムは、手順間で再処理を要せぬコンピュータ（又は他の視認システム）、カメラ、光源及び再使用可能なハンドルと、１患者使用で使い捨て式の無菌のバリヤ及びレンズ部品と、を含む。該システムは、スペース要求、再処理機器のコスト、時間に敏感な内視鏡再殺菌に付随するマンパワーとコスト、を除去する。好ましい実施例では、該ハンドル、シース組立体そして制御システムは約４．５４ｋｇ（１０ポンド）以下の全重量で携帯可能である。

本発明の前記及び他の目的、特徴そして利点は、付随する図面で示される本発明の好ましい実施例の下記のより特定的な説明から明らかになるが、該図面では種々の図を通して同じ部品は同様の参照文字で参照される。該図面は必ずしもスケール合わせされておらず、代わりに本発明の原理を図で示すことに力点が注がれている。
本発明の小型内視鏡システムの略図で示す。 套管の断面図である。 套管内の套管針の断面図である。 小型内視鏡の斜視図である。 使い捨てシース上にある套管を有する小型内視鏡の断面図である。 使い捨てシース／照明部ユニットの断面図である。 使い捨てシースに対し遠位の端部の拡大断面図である。 図６Ａの７Ａ−７Ａ線に沿って取られた使い捨てシース／照明ユニットの近位の端部の断面図である。 図６Ａ及び６Ｂの７Ｂ−７Ｂ線に沿って取られた使い捨て式シースの遠位の端部の正面図である。 照明ピグテイルを示す使い捨てシース／照明ユニットの側面図である。 小型内視鏡の画像形成ユニットの断面図である。 図９で１０Ａと規定される部分により示される画像形成ユニットの遠位の端部の拡大図である。 図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿って取られた画像形成ユニットの遠位の端部の正面図である。 図１０Ａの１１−１１線に沿って取られた画像形成ユニットの拡大部分断面図の略図である。 遠位のレンズシステムの拡大図である。 内視鏡の遠位の端部用の種々のレンズシステムについて、最大光線角度の正弦対正規化画像高さのグラフ線図である。 遠位のレンズシステムのもう１つの実施例の拡大図である。 内視鏡のもう１つの実施例の断面図である。 図１５の１６Ａ−１６Ａ線に沿って取られた内視鏡の断面図である。 図１５の１６Ｂ−１６Ｂ線に沿って取られた内視鏡の断面図である。 図１６Ｂの１０Ｃにより規定された部分により示された画像形成ユニットの拡大断面図である。 本発明の好ましい実施例を図で示す。 本発明の使い捨て部品の断面図及び端面図を示す。 内視鏡のもう１つの実施例の断面図である。 図１７Ａの１７Ｂ−１７Ｂ線に沿って取られた内視鏡の断面図である。 ２部分の使い捨てシース／照明部ユニットの側面図である。 本発明の好ましい実施例用の制御ユニットの略図である。 本発明を使う好ましい方法を図で示す。 本発明の携帯型内視鏡システムの好ましい実施例を図で示す。 本発明の内視鏡の好ましい実施例を図で示す。 本発明のもう１つの好ましい実施例用の制御システムを図で示す。 シースの端面図である。 好ましい内視鏡デバイスの略図である。 プローブの挿入部分の断面図である。 本発明の内視鏡システムの好ましい実施例を図で示す。 内視鏡デバイスのもう１つの好ましい実施例の略図である。 本発明のもう１つの好ましい実施例の照明套管の断面図を図で示す。 図２６の套管の断面図を示す。 本発明の好ましい実施例のラベル付き使い捨てキットを使う方法を図で示す。

本発明の実施例は、小型内視鏡２０を示す図１で示される。該内視鏡２０は画像形成ユニット２２と、シース／照明部ユニット２４と、を有する。該内視鏡２０は、調べられるべき対象を見るため使われるロッドチップ２９の細長いチューブ２８内の、図１１及び１２のフアイバー１４６で最も良く見られる、複数の光フアイバー２６の様な、画像伝送路を有する。該光フアイバー２６はハンドル３２内の、図９で見られる電荷結合デバイス、又は他の画素化フラットパネルセンサー、の様な画像形成デバイス３０に光学的に接続される。シース／照明部ユニット２４の使い捨てシース３４は、光フアイバー２６を含むロッドチップ２９の細長いチューブ２８の上にある。該使い捨てシース３４の近位の端部は、該シースを該ハンドル３２に固定する設置機構３６を有するベース３５を備える。１実施例では、該シース／照明部ユニット２４の使い捨てシース３４は、該使い捨てシース３４の遠位の端部及び遠位のプローブ２９に光を伝送する複数の光フアイバーを有する。該使い捨てシース／照明部ユニット２４の遠位の端部は光源４０に接続する接続部３８を有する。

ハンドル３２は内視鏡２０に電力を提供するため使われる電力入力部４１を収容してもよい。光源４０及び／又は電源がハンドル３２内に設置され得ることは認識されている。

ハンドル３２は又画像出力部４２を収容してもよい。該画像出力部４２は、内視鏡２０の画像形成ユニット２２内の画像形成デバイスと、電子的記憶部及び／又はディスプレーデバイスと、の間の接続を提供する。１実施例では、該記憶デバイスはモニター４６に接続されるコンピュータ４４である。制御ユニット２５０は図１９に関連して詳細に説明される。

下記で詳細に説明される様に、該画像形成ユニット２２は、該画像形成ユニット２２が身体に接触しないか又は身体に直接曝されない点で殺菌される必要はない。該シース／照明部ユニット２４は使い捨て式シース３４を有するが、該シースは画像形成ユニット２２に固定されたベース３５により担われるスリーブ組立体５２であり、殺菌されたバリヤを創るために細長いチューブ２８上にある。加えて、該シース／照明ユニット２４は殺菌された掛け布５２を有するが、該布は該シース／照明部ユニット２４のベース３５に設置され、殺菌環境を提供するため画像形成ユニット２２の残り部分上に乗るよう位置付けられる。

内視鏡と使い捨て式シースを有する内視鏡は特許文献７及び８で説明される。上記出願は内容全体が引用によりそれら全体でここに組み入れられる。

内視鏡２０を更に詳細に論じる前に、該内視鏡２０を使うために、該内視鏡２０は望まれる場所を見るために身体内に位置付けられる必要がある。１つのこの様な方法は套管６０を該身体内に挿入し、該套管６０を通じて該内視鏡２０を通すことである。該身体内に套管６０を挿入し、次いで該套管６０を使って身体内に該内視鏡２０を挿入する１方法を下記で説明する。

挿入手順中、図２で見られる様な套管６０が最初に身体内のサイト内に挿入される。該套管６０はベース６２とチューブ６４を有する。該チューブ６４は遠位の端部６８からベース６２内の空虚部７０まで延びるシャフト６６を有する。１実施例では、該チューブ６４はプラスチック又は薄壁のステンレス鋼の様な柔軟な材料で作られる。該套管６０は薬剤又は流体の挿入用又は吸入デバイスへの取り付け用のルアー（ｌｕｅｒ）７２を有する。

身体内への套管６０の挿入用に、図３で見られる様に、套管針７６が該套管６０のシャフト６６内に受けられた套管針７６の堅いシャフト７８を用いて套管６０内に挿入される。該套管針７６の堅いシャフト７８は該套管６０のチューブ６４の遠位の端部を僅かに越えて延び、必要なら手術サイトで組織内にカットするためのスタイレット（ｓｔｙｌｅｔ）８０を有する。一旦套管６０が手術サイトに位置付けられると、套管針７６は該套管６０から除去され、内視鏡２０が設置される。該套管６０は場所を感ずるユーザーの手により位置付けられる。

套管６０と套管針７６は比較すると最小のコストであり、消毒後再使用されてもよく、使用後処分されてもよいが、画像形成ユニット２２内の部品の様な、該内視鏡２０内の幾つかの部品のために、内視鏡２０全体を処分することは望ましくない。該内視鏡２０は殺菌した環境の維持に役立ち、再使用前に殺菌の必要性を減じるか、除くために、使い捨て式スリーブ又はシース３４を使う。

前に説明した適当な位置に該内視鏡２０の遠位の端部を持つために、該内視鏡２０を該套管６０内に挿入する方法を用いて、該内視鏡２０が更に詳細に説明される。図４を参照すると、内視鏡２０の斜視図が示される。該内視鏡２０は再使用可能な画像形成ユニット２２と使い捨て式シース／照明部ユニット２４とを有する。該使い捨て式シース／照明部ユニット２４は該画像形成ユニット２２の細長いチューブ２８上に乗りそれを取り巻く細長いチューブを有する。該シース／照明部ユニット２４の該細長いチューブはシールされた遠位の端部８４を有し、幾つかの実施例は、図１で見られる様な外部光源４０から該遠位の端部８４へ照明を伝送する光フアイバーを含む。該シース／照明部ユニット２４の近位の端部には、該内視鏡２０の画像形成ユニット２２へ固定するための設置機構３６を有するベース３５がある。光学的ピグテイル８８は、該光源４０に接続するために前記ベー
ス３５から出ている。加えて、該シース／照明部ユニット２４は、ベース３５に設置され、該画像形成ユニット２２のハンドル３２上に延びる掛け布５２を有する。画像形成ユニット２２のハンドル３２は、図９−１１に関連して下記で更に詳細に説明する様に、画像形成ユニット２２の細長いチューブ２８内に配置された光フアイバー２６を通して伝送される画像を受けるために、光学機器と画像形成デバイス３２とを有する。

図５は、画像形成光フアイバー２６を有する再使用可能な画像形成ユニット２２と、使い捨てシース／照明部ユニット２４と、を備える小型内視鏡２０の断面図である。套管６０は該シース／照明部ユニット２４の使い捨て式シース３４上にあるよう示され、該シースは画像形成ユニット２２のプローブ２９上にある。

図５で見られる様に、該内視鏡２０の再使用可能な画像形成ユニット２２は使い捨て式殺菌済みシース／照明部ユニット２４により取り巻かれる。該使い捨てシース／照明部ユニット２４は遠位の端部８４でシールされた使い捨て式シース３４を有し、該画像形成ユニット２２の光フアイバー２６を担う細長いチューブ２８を取り巻き、取り囲む。該シース／照明部ユニット２４のベース３５上の設置機構３６は画像形成ユニット２２上の設置機構９２に固定される。

該使い捨て式シース／照明部ユニット２４は画像形成ユニット２２のハンドルを囲む掛け布５２を有する。加えて、該シース／照明部ユニット２４は図１に見られる様に、光源４０に接続する照明ピグテイルを有する。該照明ピグテイル８８は下記で更に詳細に説明される様に該シース内の光フアイバーに光学的に接続される。

図６Ａを参照すると、該シース／照明部ユニット２４の側面図が示される。該シースユニット２４は細長い外側シース９８を有する使い捨てシース３４を備えるが、該外側シースはベース３５から遠位の端部８４まで延びる。照明部ピグテイル８８は該ベースから延び、図７Ａで見られる様にシース３４内の照明フアイバーに光学的に接続される。掛け布５２は、２つのユニット２２及び２４が組み合わされる時、該画像形成ユニット２２のハンドル３２上にあるよう該シース／照明部ユニット２４のベース３５により担われる。

図６Ｂは該シース／照明部ユニット２４の使い捨て式シース３４の遠位の端部８４の拡大図である。該使い捨て式シース３４は図６Ａで見られる様に、ベース３５内から延び、該シースユニット２４用の保護カバリング及び殺菌済みバリヤとして役立つ外側シース９８を有する。該使い捨て式シース３４の内側チューブ１００は外側シース９８から隔てられ、かつそれと共線的である。該内側チューブ１００は該画像形成ユニット２２のプローブ２９の細長いチューブ２８を受けるために空間１０２上に円柱状空虚部を規定する。該内側チューブ１００は同様に該使い捨てシース３４の遠位の端部８４から該シース／照明部ユニット２２のベース３５まで延びる。該内側チューブ１００は、図６Ａ及び７Ａで最も良く見られる様に、複数の照明フアイバー１０８を受けるチャンネル１０６を創るために該外側シース９８よりも遠く延びている。該内側チューブ１００の遠位の端部には窓１１０が配置されるが、該窓は、該画像形成ユニット２２の細長いチューブ２８を受ける空間１０２と、身体に接するシース／照明部ユニット２４の外側部分と、の間に殺菌バリヤ８４を作るために内側チューブ１００に固定される。

好ましい実施例では、シース／照明部ユニット２４の使い捨て式シース３４の外側シース９８はステンレス鋼材で作られ、約０．９６５ｍｍ（約０．０３８インチ）の外径を有する。該内側チューブ１００は同様にステンレス鋼材で作られる。該照明フアイバー１０８はガラス又はプラスチックフアイバーで作られる。該デバイスの寸法に依り、最大数の照明フアイバー１０８がチャンネル１０６を充たすために使われる。１例では、該使い捨て式シース３４は該シース／照明部ユニット２４のベース３５から約５７．０ｍｍ（２．２４６インチ）延びている。

図７Ａ及び７Ｂで最も良く見られる様に、該内側チューブ１００を取り巻く複数の照明フアイバー１０８が該外側シース９８と内側チューブの間に間挿される。図７Ａは使い捨て式シース２４のベース３５を通る断面図である。外側シース９８は図７Ａの下半分に示され、図７Ａの上半分で断面図示される部分の前で終端する。しかしながら、画像形成ユニット２２の細長いチューブ２８を受けるために空間１０２を規定する内側チューブ１００は図６Ａで見られる様に受け入れ室１１４まで延び、従って図７Ａの上及び下の両部分で示される。光は、照明ピグテイル８８から、図６Ａで見られるフアイバー１０８を通り、図７Ａの上半分で見られる伝送ユニット１１８まで伝送されるが、該ユニットは該シース／照明部ユニット２４の使い捨て式シース３４の外側シース９８と内側チューブ１００の間に配置された照明フアイバー１０８に接する。

図７Ｂは使い捨て式シース／照明ユニット２４の遠位の端部８４を示す。窓１１０は、画像形成ユニット２２を受ける空間１０２の上にあり、それをシールし、内側チューブ１００により取り巻かれる。該外側シース９８と内側チューブ１００の間には、複数の照明フアイバー１０８が間挿される。示される実施例では、照明フアイバー１０８の遠位の端部は保護されず、身体に曝される。

図８は使い捨てシース／照明ユニット２４を示す点で図６Ａと同様である。加えて、図８は図６Ａで切り離された照明ピグテイル全体を示す。

該照明ピグテイル８８は光源４０上のコネクターへ接続する接続部３８を有する。該照明ピグテイル８８は該接続部３８からフアイバー１０８へ走る複数の光フアイバーを有するが、該フアイバー１０８は光源４０から受けた光を、図７Ａに示す伝送ユニット１１８、そして８４の出口まで伝送する。

図９を参照すると、内視鏡２０の画像形成ユニットの断面図が示される。該画像形成ユニット２２は、ハンドル３２から延びる細長いチューブ２８を有するプローブ２９を備える。該ハンドル３２の近位の端部には、画像形成デバイスがある。この実施例では、光学的画像を電氣的画像に変換する電荷結合デバイス（シーシーデー）３０Ｂがハンドル３２の取り外し可能なハウジング１２０Ａ内に担われている。該細長いチューブ２８内で延びる光フアイバー又は複数の光フアイバー２６と、該シーシーデー３０Ｂの間には、該光フアイバー又は複数の光フアイバー２６の近位の端部１２４の画像を該シーシーデー３０Ｂへ投影するために、複数のレンズ１２２Ａが間挿される。ガラス窓１２２Ｂはハウジング１２０Ｂに取り付けられ、該内視鏡へのシールを提供する。それは又該レンズを汚染から保護する。

画像形成ユニット２２は光フアイバー２６の端部からの画像を拡大し、それを電荷結合デバイスに結合する。上記で示した様に、該電荷結合デバイスは、図１で見られる様にモニター４６に接続されたコンピュータ４４の様な電子的記憶及び／又はディスプレーデバイスに接続される。

画像形成ユニット２２のハンドル３２は該シース照明部ユニット２４の設置機構３６と結合するための設置機構１２８を有する。該設置機構１２８は設置機構３６上に配置されたピンを受けるスロット１３０を有する。加えて、該設置機構１２８はプローブ２９が突出する突起１３４を有し、該突起は図６Ａで見られるシース／照明部ユニット２４の受け入れ室１１４により受けられる。

画像形成ユニット２２の遠位の端部の拡大図が図１０Ａで示される。該画像形成ユニッ
ト２２のロッドチップ２９は、該遠位の端部１２６からハンドル３２のハウジング１２０まで延びる細長いチューブ２８を有する。加えて該ロッドチップ２９の遠位の端部１２６には、該遠位の端部１２６から僅かな距離、そして光フアイバー又は画像フアイバー２６の端部を僅かな距離越えて、延びるチューブ１３８がある。該チューブ１３８は普通長いチューブと呼ばれるが、その理由は該長いチューブ１３８と共線的であるより短く、小さな径のチューブ１４０が該長いチューブ１３８内に受け入れられ、該遠位の端部１２６のレンズシステム１４２を延ばしている点にある。該細長い又は外側のチューブ２８，長いチューブ１３８そして小さなチューブ１４０は、それらの遠位の端部が同一面上にあり、医学級のエポキシの様な接着剤で固定されるように、設置される。画像形成ユニット２２の該細長いチューブ２８の端部には、下記で更に詳細に説明されるレンズシステム１４２がある。画像形成ユニット２２の該細長いチューブ２８は使い捨て式シース／照明ユニット２４内に受け入れられ、従って最初の使用の前に殺菌される必要はない。

図１０Ｂは画像形成ユニット２２の遠位の端部１２６の端面図である。該レンズシステム１４２，小さいチューブ１４０，長いチューブ１３８そして外側の又は細長いチューブ２８が示され、それらは全て共線的である。

図１１を参照すると、内視鏡２０の画像形成ユニット２２の断面図が示されている。該画像形成ユニット２２のプローブ２９は、該ロッドチップ２９の遠位の端部１２６から該ハンドル３２へ画像を伝送する複数のフアイバー１４６を有する。画像フアイバー２６のフアイバー１４６を位置的に保持するために長いチューブ１３８が該ロッドチップ２９の遠位の端部で該フアイバー１４６を取り巻いている。外側の、又は細長いチューブ２８は長いチューブ１３８を取り巻き、該ロッドチップ２９の遠位の端部１２６の近くのそれらの始まりから該ハンドル３２内のもう１つの端部まで、該画像フアイバー２６のフアイバー１４６を保護する。図１１に示す様に一緒に融解された数千のフアイバー１４６があるのが典型的である。それら内への画像の装填は遠位の端部のレンズシステム１４２により行われるが、該レンズシステムは、下記で説明される様に、画像フアイバー束２６の位置に対する該画像の光レベルを決める。

加えて、該フアイバーは無秩序実装法（ｄｉｓｏｒｄｅｒ ｐａｃｋ ｍｅｔｈｏｄ）で配置される。この無秩序実装法は、該画像フアイバー束２６が画像形成ユニット２２の遠位の端部１２６の近くからハンドル３２内に配置された該フアイバーの近位の端部の方へ延びる時、１つのレンズ１４２からもう１つへの画像／光の伝送を制限する。フアイバーの無秩序実装は該フアイバーのドーピングを変えることにより達成され、それはこの後検討する主題範囲である。

図１２を参照すると、該シース／照明ユニット２４の使い捨て式シース３４内の画像形成ユニット２２のロッドチップ２９の遠位の端部の断面図が示されている。該使い捨て式シース３４は内側チューブ１００と共線的である外側シース９８を有する。該外側シース９８と内側チューブ１００の間には、照明用で、図７Ｂで最も良く見られる複数の照明フアイバー１０８が間挿される。該画像形成ユニット２２のロッドチップ２９を受ける空間又は内側チャンネル１０２への境界を創るために、該使い捨て式シースの遠位の端部にはセメント付けに依る様に固定された窓がある。該画像形成ユニット２２は、図９に示す様に該遠位の端部１２６から該ハンドル３２内へ延びる該細長い又は外側チューブ２８を有する。該ロッドチップ２９の遠位の端部１２６内には、２つの追加のチューブ又はスリーブが配置され、１つは、該遠位のレンズシステム１４２のレンズ要素を保持し、ホールドし、小さいチューブ１４０と呼ばれる、より短い内側スリーブである。もう１つは、長いチューブ１３８と呼ばれる、より大きく長いスリーブであり、チューブ１４０と、該画像フアイバー２６のフアイバー１４６の始めと、を取り巻く。

図１２に示す該遠位のレンズシステム１４２は対のレンズ１５０及び１５２と開口絞り１５４とを有する色消しレンズシステムである。該レンズ１５０及び１５２の各々は、相互に面する凸面１５６を有する。遠位の端部１２６により近い第２レンズ１５２は光学的開口絞り１５４と接する平面状面１５８を有する。該開口絞り１５４とレンズ１５０及び１５２は、最大光線角度の正弦がエヌエイ（開口数）で該フアイバーに近付くように設計される。

図１２の光線追跡線１６０は、適当な焦点距離でページの右への画像の投影と、この画像が如何に該開口絞り１５４を通り、レンズ１５２及び１５０を通って、該画像フアイバー２６内の複数のフアイバー１４６へ並進させられるかを図で示している。該レンズは非テレセントリックである。

図１３を参照すると、従来のレンズシステムを含む３つの異なるレンズシステムについて、最大光線角度の正弦対正規化画像高さのグラフ線図が示されている。下記で論じる様に、視野はレンズ構成に左右される。図１３のグラフ線図は５０度レンズシステムについて光線角度の最大正弦のラインと、７０度レンズシステムの光線角度の最大正弦についての第２ラインと、を示す。７０度のシステムでは、最大正弦は約０．３２である。従って、該フアイバーのエヌエイ（開口数）は略同じである。対照的に、５０度視野システムは約０．２５の最大光線角度の正弦を有する。従って、該フアイバーはこの開口数を有する。該システムは、例えば、３０−８０度からどんな選択されたレベルでの視野も提供出来る。

１実施例では、内視鏡２０は１０，０００本のフアイバー要素を有する。この実施例では、各フアイバー要素１４６は４．４μｍの直径を有する。該フアイバー２６の全直径は０．４６である。画像形成ユニットの細長い又は外側チューブ２８はステンレス鋼で作られる。該内視鏡は多くの寸法で形成されてもよいことは認識されており、下表は単に種々の介在する寸法範囲を図で示したものである。

上表から見られる様に、図１２及び１３に関連して上記で説明される色消しレンズの代
替えはセルフォック屈折率分布型レンズ（ｓｅｌｆｏｃ ｇｒｉｎ ｌｅｎｓ）である。図１４は屈折率分布型レンズ１６８を有する内視鏡２０の画像形成ユニット２２のロッドチップ２９の代わりの実施例を示す。図１４に示される該屈折率分布型レンズ１６８は単一要素屈折率分布型レンズである。図１４に示す画像形成ユニット２２のロッドチップ２９は遠位の端部１２６からハンドル３２に延びる細長い又は外側チューブ２８を有する。加えて、図１０Ａのそれと同様に、チューブ１３８は該遠位の端部１２６から僅かな距離延びている。このチューブ１３８は普通長いチューブと呼ばれ、それは光学的画像フアイバー２６の端部をほんの僅かに越えて延びている。レンズ１７０が単一レンズである点で図１０Ａで示される実施例とは対照的に、レンズシステムの要素を保持する小さいチューブ１４０の必要性は無い。

一般に屈折率分布型レンズ１６８は、画像が該画像の縁に向かってクリヤさが少ない（すなわち、ぼやけ、歪んでいる）点で、上記説明の色消しレンズシステム１４２のそれ程に好ましい画像品質を提供しない。加えて、カラー修正、波長の関数としての輝度の変化は色消しレンズシステムに於ける程良くない。しかしながら、該屈折率分布型レンズシステム１６８は、コストが全体画像品質よりも重要な要素である状況では望ましいであろう。加えて、屈折率分布型レンズ１７０は単一要素レンズなので、被写界深度が限られる。単に２つの異なる自由度しか示されないが、他の視野を有するレンズシステムが作られ得ることは認識される。

図１５は代わりの内視鏡１７０の断面図である。内視鏡１７０のこの実施例では、照明部ピグテイル１７２は該画像形成ユニット１７６のハンドル１７４の１部分であり、従って使い捨てシース／照明部ユニット１７８の部分ではない。光フアイバー束１８０はピグテイル１７２からハンドル１８４内のハンドルインターフエース１８２へ照明光を伝送するため使われ、そこでは該光は、ハンドル１８４から使い捨て式シース１８６へ光を伝送するため、シース／照明部ユニット１７８上の光インターフエース１８４へ移送される。

図１６Ａは該インターフエースを示す断面図である。図１６Ａは該使い捨て式シース／照明部ユニット１７８のベース１８８の断面図である。図１６Ａの上部部分はベース１８８から隔てられた掛け布５２を示す。該ベース１８８はハンドル１７４上で担われるハンドルインターフエース１８２から光を受ける光インターフエース１８４を有する。

加えて、図１６Ａ−１６Ｃに示す内視鏡１７０の実施例では、該シース／照明部ユニット１７８は、チューブ又はチャンネル１９２により置き換えられる照明フアイバー１９０の１つを有する。図１５及び図１６Ａ−１６Ｃで見られるチューブ１９２はレーザーフアイバーを受けることが出来る。ユーザーは、図１５で見られる様にベース１８８内の照明ユニット１７８の近位の端部から、該照明ユニットの遠位の端部まで該チューブ１９２を通してレーザーフアイバーを送るので、該ユーザーは、画像形成フアイバー及びシーシーデーを通して画像を見ながら、該レーザーフアイバーを使って過程を完了することが出来る。

図１６Ａの下半分は該シース／照明部ユニット１７８のベース１８８を通る断面図を示すが、該ユニット内ではチューブ１９２は該ベースを通って照明フアイバー１９０を含む環状リング内へ延びている。図７Ａで示すそれと同様に、図１６Ａは該照明フアイバー１９０が周りに配置される内側チューブ１９４を示す。該内側チューブ１９４は、内視鏡１７０の画像形成ユニット１７６のプローブ２９が通過する空間を規定する。

図１６Ｂは使い捨てシース１８６の外側チューブ１９６を示し、照明フアイバー１９０及び信号用下方チューブ１９２を取り巻く、使い捨てシース１８６の断面図である。内側チューブ１９４は、画像形成ユニット１７６のプローブ２９を受ける空間１０２を囲む。
図１６Ｃは、内側チューブ１９４と外側シース１９６の間に照明フアイバー１９０を有する環状配列の中で、レーザーフアイバーを受けるその開口部を有する下方チューブ１９２を示す拡大図である。図１５−１６Ｃは套管６０を示さないが、内視鏡２０又は１７０の大抵の使用では、套管６０が内視鏡２０又は１７０の特別の保護用に使われることが認識される。

小径内視鏡の好ましい実施例用の使い捨てシースと画像形成組立体が図１６Ｄ−Ｌで図で示される。図１６Ｄは、身体内挿入用のチューブ状部分３０４と、チューブ状部分３０４の近位の端部に取り付けられたシースハウジング要素３１４を有するベース又はハブ組立体３０２と、上記説明の套管の近位のコネクター上にスナップ式にはめられる套管コネクター３１２と、を有する使い捨て式シース３００を示す。殺菌したバリヤ３０６が該バリヤの遠位の端部で要素３１４に取り付けられる。該ベース３０２は更にハウジング要素３１４に取り付けられるコネクター組立体３０５を有する。該コネクター組立体は、図１６Ｅで示す画像形成デバイス組立体３４０が、図１６Ｆに示す使用のために用意され組み立てられた内視鏡３５７を提供するためにシースに挿入された時、照明フアイバー束３１６を光源に光学的に接続する光学的カプラー３１０を有する。かくして該光学的カプラー３１０は殺菌したバリヤ３０６内に位置付けられる。該組立体３４０は、該コネクター３４６内に差し込まれる光学的カプラー３１０に接続される第１コネクター３４６を有する。加えて、組立体３４０上の第２コネクター３４４はコネクター組立体３０５内に位置付けられるカプリング要素３０８へ該組立体３４０を機械的に取り付けるために役立つ。かくして、図１６Ｆで示す様に該デバイスを使用のため組み立てるよう、ユーザーは要素３４０のハンドル部分３４９を把持し、チューブ状シース３４２の遠位の先端を、カップリング要素３０８のコネクター組立体内のアパーチャー３１８を通し、チューブ状シース３０４の近位の端部の近位の開口部３１１を通して、挿入する。第１コネクター３４６と第２コネクター３４４は、実質的に同時に、それぞれ光学的カプラー３１０とカップリング要素３０８と契合する。

図１６Ｊ−１６Ｌの拡大図で示す様に、該光学的カップリングがハンドル３４９の遠位の面３４１内の開口部３３５を通して挿入される。該遠位の面は形が略円形又は楕円形であり、ユーザーの手の中に容易に適合するよう２−８ｃｍの直径を有する。該カップリングはＯリング３５１を使い、該リングは開口部３３５の内壁上のＯリング溝３３７内に填る。該Ｏリング３５１は図１６Ｋに示す光学的カプラーシールを提供するためにカプラー３１０のＯリング溝３１５内に静止するに到る。カプラー３１０の近位の面は光フアイバー束３１６の研磨された近位の端部を有し、該端部はＬＥＤ又はレーザーダイオードであってもよい光源３４８からの光をシールされた窓３４３を通して受ける。本発明の多くの応用のための画像形成に好適な白色光ＬＥＤｓの例はカリフオルニア州、ポモナのアメリカンオプトプラスエルイーデー社（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｏｐｔｏ Ｐｌｕｓ ＬＥＤ Ｃｏｒｐ．，Ｐｏｍｏｎａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能である。白色、広帯域又は単色光放射スペクトルを有する、２つ以上の異なる光源が束３１６の異なる光フアイバーに結合されるので、ユーザーは、画像形成及び／又はスペクトル解析用に、種々の波長又は帯域の光で、関心のある領域を選択的に照明することが出来る。該光源３４８はバッテリー３５０により電力を与えられ、該バッテリーは取り外しキャップ３４５によりハンドル３４９内に挿入される。画像形成デバイス３５２は電子モジュール３５４内のシーシーデー又はＣＭＯＳ画像形成センサーであり、該モジュールはここの他で説明される処理動作、制御動作及び有線又は無線接続動作を有してもよい。

前に説明された光学的リレーは画像形成チャンネルからの光をカメラ３５２に結合するために光学的ハウジング３４７内に配置される。コネクター３４４上のＯリング３３２は、該チューブ３４２が、光学的リレーシールを提供するために開口部３１８と３１１を通して軸線３０９に沿って挿入された後、溝３０７内に填る。かくして、カプラー３１０は該ハンドルへの第１の流体シールを提供し、カップリング要素３０８は該ハンドルへの第２の流体シールを提供する。

チューブ状シース３０４の遠位の端部３６０が図１６Ｇと１６Ｈのそれぞれ拡大部分断面図と端面図で示される。該シースは外側チューブ３６２，それに縦軸線３６３の周りで同軸に設置される内側チューブ３６４，該外側及び内側チューブの間で円柱状空洞内に填る光フアイバー３６５を有してもよい。光源３４８からの光の、大きな視野に亘る良好な結合と分布を提供するために、該フアイバー３６５は少なくとも８０％、好ましくは８５％以上の実装係数を有する。該フアイバーの遠位の端部を一緒に、そして内側及び外側チューブに接合するために接着剤３６６が使用される。製造時、該接着剤は該内側及び外側チューブの間の円柱状空洞から延びる該フアイバーの部分に塗布され、次いで該フアイバーは近位の方向に緩やかに引かれるので、該フアイバーの接着剤にカバーされた壁は少なくとも２ｍｍについて該内側及び外側チューブの間で引かれる。該フアイバーの遠位の端部はカットされ１つの光学的照明面を提供するよう研磨される。

与えられた被写界深度で、診断上有用な画像を提供するために視野に亘り均一に分布した充分な照明を有する大きな視野を提供することが小径内視鏡では望ましい。かくして、画像が集められる窓３７０の面積又は光収面積Ｃ_Ａに対する、照明フアイバー３６５の遠位の端部により占められる面積により形成される、該遠位の照明面積Ｉ_Ａにより占められる面積、の比が、直径が３ｍｍより小さい小径内視鏡の画像形成特性の規定で重要な計量値となる。一般に、デバイスが小さい程、この比は益々重要になる。小径の光フアイバーを使うことにより、光フアイバーの実装係数は増加し、かくして該照明面積のより効率的な使用が提供される。

図１６Ｈに示す様に、象限３７１で示される、個別フアイバーは完全に円周付近に延び、例えば１から１０行のフアイバーを有する。例えば、利用可能な容積をより充分に使用するために直径３０μｍから５０μｍを有する光フアイバーが使われてもよい。３０μｍの光フアイバーが使われる時、該内側チューブ３６４及び外側チューブ３６２の間の円柱状容積の寸法により、５００と１０００の間の光フアイバーが使われる。好ましい実施例では、外側チューブ３６２の外径は１．７ｍｍであり、外側チューブの内径は１．４５ｍｍである。該内側チューブ３６４は１．１７ｍｍの外径と、１．０７２ｍｍの内径を有する。この実施例では、約０．５７５ｍｍ^２の照明面積に帰着する６００と８００の間の光フアイバーが存在する。その窓は約１．０７ｍｍの直径と、約０．９ｍｍ^２の面積を有する。かくして比Ｉ_Ａ／Ｃ_Ａは約０．６４である。該比は０．５と１．０の間にあるのが好ましいが、或る応用では２．０になる程高くてもよい。

図１６Ｍでは製造時のシース３９０の断面図が示され、該製造時には、照明フアイバー３９１の端部は拡げられ曲げられている。該フアイバーをシース３９０のチューブに接着するために接着剤の塗布後、該フアイバーの遠位の端部は切り離され、面３９３は研磨される。しかしながら、円形端部の代わりに、各フアイバーの遠位の端部３９２は図１６Ｎで見られる様に、幾分楕円形又は非円形の形３９４を有し、該形は光が該フアイバーを出る角度を変え、５−１０度だけ視野を増加させることが出来る。

シース３９５の遠位の端部の窓の代わりに、図１６Ｏに示す様にプリズム３９６が追加されてもよい。該プリズム３９６は、例えば、１−１０度だけ視野をシフトすることが出来る。代わりに、より大きい斜め角で視認する側面を提供するために、１０−３０度に角度付けされた面を有するプリズムが挿入され、接着剤層で該シースの内側チューブに取り付けられてもよい。もう１つの実施例では、該プリズムは、該照明フアイバーの遠位の端部に設置されるレンズ又はプリズムと共に使用される該プリズムの形に適合する角度付き窓を有する画像形成チャンネル及びシース、の遠位の端部に取り付けられてもよく、或い
は該フアイバーの遠位の端部が該シース内で角度付けされてもよいが、それは望まれる角度で望まれる照明範囲を提供するためである。図１６Ｐは、プリズム３９６と、少なくとも８０％の望まれる実装係数を提供するために、隣接するフアイバー間の隙間間隔３９８を減じるために３０−５０μｍの範囲の小さい直径を有するのが好ましい周囲照明フアイバー３９７を示す。

図１７Ａを参照すると、代わりの内視鏡２００の断面図が示されている。該内視鏡２００は画像形成ユニット２０２とシースユニット２０４を有する。前の実施例と対照的に、使い捨て式の該シース２０４は該照明ユニットの如何なる部分も含まない。図１７Ａを参照すると、該照明源４０は、図１５に示されたそれと同様な照明ピグテイル２０８により該画像形成ユニット２０２のハンドル２０６に接続される。しかし対照的に、光が該使い捨て式シース２０４に伝送される様なカップリングが存在することはない。寧ろ、図１７Ａに見られる様に、該照明部ピグテイル２０８は該画像形成ユニット２０２のハンドル２０６の１部分である。光フアイバー２１０は、照明光を該ピグテイル２０８からハンドル２０６内のインターフエース２１２へ伝送するため使われる。該インターフエース２１２は該ハンドル２０６内に配置され、複数の照明フアイバー２１６の環状リング２１４へ光を伝送する。

図１７Ｂを参照すると、プローブ２１８は外側チューブ２２０と内側チューブ２２２を有する。該チューブ２２０と２２２の間には該複数の照明フアイバー２１６を受ける環状空間が間挿される。第１実施例の細長いチューブ２８に似た内側チューブ２２２内には画像フアイバー束２６が配置される。該フアイバー束２６は該内側チューブ２２２から隔てられる。遠位の端部１２６から該画像フアイバー束２６の端部を丁度越えて、僅かの距離延びる長いチューブ２２４は、該フアイバー２６と該内側チューブ２２２の間に間挿される。

図１７Ｂで示される実施例で、ロッドチップ２１８の遠位の端部への照明を運ぶためにはシースが必要でない点で、該シース２０４は単一外側層２２６を有する。逆反射を避けるためにカーブしている窓が該単一外側層２２６の遠位の端部に固定される。

図１８を参照すると、２ピースの使い捨て式シース／照明部ユニット２３０が示される。該内視鏡は該２ピース使い捨て式シース／照明ユニット２３０の第１ユニット２３２、すなわち画像形成ユニット２２のハンドル３２に設置される設置及びカバーユニット２３２、を有する。該設置及びカバーユニット２３２は、使用時画像形成ユニット２２のハンドル３２と照明ピグテイル８８上に延びる掛け布５２を有する。該掛け布５２は該ハンドル３２上に位置付けされ迄、該掛け布５２を保持する使い捨て式スリーブ２３４上に保持される。該使い捨てシース／照明ユニット２３０の第２ユニット２３６，すなわち使い捨て式シース２３６はプローブ２９をカバーする細長いチューブを有する。この第２ユニット２３６は第１ユニット２３２に固定する設置機構２３８を有する。従って、該ハンドル上で設置及びカバーユニット２３２に設置された該掛け布５２を保ちながら、該使い捨てシース、第２ユニット２３６を取り除き、それを新しいものと取り換えることが可能である。

図１９は該内視鏡用の制御ユニット２５０の略図である。この制御ユニット２５０は電源出力部２５２，シーシーデーからの画像用の入力部２５４そして光源２５６を有する。画像データを処理する処理ユニット２６０に加えて、該制御ユニットは、患者用の基線の様なデータを保持するために記憶媒体を創るＣＤ書き込み器の様な記録デバイス２５８を有する。

該内視鏡は図２０の過程シーケンス２７０で概略示される様に使われる。患者がユーザー／医師のオフィスに来る。該医師又は技師は２グラブ技術を使うが、そこでは２つの殺菌されたグラブが該医師の両手の各々に付けられる。該医師は殺菌されてないハンドル／照明部を片手で取り、もう１つの手で殺菌されたシース／照明部ユニットを固定する。該医師は次いで照明コードを取り、該照明コードを、使い捨てシース／照明部ユニット上のピグテイルに固定する。電力及び画像出力部が同様に該制御ユニットに接続される。制御ユニットに接続された内視鏡に於いて、シース組立体の掛け布部分が、ハンドル上に、そして殺菌した場を提供する長さで該コードの下へ、延ばされる２７２。これが完了すると、該医師は第１対のグラブを取り外し、手順を始めるよう用意されたことになる。

サイトに投薬した後、套管針付き套管が、該医師の手で標準的プローブ動作技術により身体内に挿入される。一旦套管が位置付けられると、該套管針は除去され２７４、内視鏡の先端が該套管内に置かれる。該内視鏡はねじ又は他の取り付け機構を用いて該套管に固定される。該システムは駆動され２７６、ビデオ記録動作が始動されるので、医師は、望まれるサイトを見るため又はモニターとしてプローブを位置付けるよう該套管を中へ、外へそして付近へ動かすことが出来る。該医師は、レーザーメス、又は焼灼器ツール、又は電氣手術ツール及び／又は該プローブ又はシース組立体内の手術用チャンネルの様な他の器具を用いて、該サイトで手順を行う２７８。全体の検査又は手術手順はビデオディスク又は他の記憶デバイスに記録される２８０。該手順は終了し、該シース組立体は使い捨てられ２８２、そしてもう１つの殺菌したシース組立体がもう１つの手順用にプローブに取り付けられる２８４。

好ましい実施例は多数スペクトル画像形成能力を提供する。この実施例は、７００ｎｍ−１２００ｎｍの波長範囲に亘り画像を提供するための光源及び検出器の使用を含む。これはユーザーが組織を観察するために血液を通して見ることを可能にする。

もう１つの実施例は、組織を治療することが出来るよう、紫外線（ＵＶ）領域の電磁スペクトル（１０ｎｍ−３８０ｎｍ）を使う。３２５−２５０ｎｍの範囲の紫外線光は一緒に引き、焼灼することが出来る。照明システムに光を提供するためにレーザー又は従来の広帯域光源を使うことが出来る。画像形成フアイバー束は、１つ以上の光源からの光を個別に又は同時に該フアイバー束に結合するために、ハンドル内のビームスプリッターと共に照明用に使われてもよい。

本発明の実施例は、身体の内面の診断用画像形成を行うためにオフィスベースの環境で使われてもよい。ここで使われる時オフィスベースは、例に依れば、病院手術室、病院手順室、オートクレーブの様な殺菌手段に近い室、等の様な本質的に殺菌された環境とは別の場所を呼ぶ。オフィス場所の例は、医師のオフィスの検査室、スポーツ用総合ビル内のロッカー室に隣接するトレーニング室、救急車、住居、野戦病院、病院通路、検査室、緊急室、オフィスビル、店舗等であるが、それらに限定されない。

小型内視鏡２０全体のサイトでの殺菌は、挿入サイト近傍で患者の皮膚に直接接触する全面を使い捨てにすることにより避けられる。該使い捨て可能な部分はそれらが１つの手順用に利用されるまで、殺菌したパッケージング内に保持される。使い捨て部品の使用は該小型内視鏡２０が、ルーチンのアーソロアンテシス（ａｒｔｈｒｏａｎｔｅｓｉｓ）用に使われるそれらの様な受け入れられた標準看護ガイドラインに従い使われることを可能にする。

加えて、小型内視鏡２０は、望まれれば流体が使われ得るけれども、流体無しシステムとして動作する。流体無しシステムは、目標範囲、すなわち、本発明を使って視認される範囲、の近傍で患者の身体内に液体媒体、洗浄又は拡張流体（例えば、塩水溶液）が注入される必要のない事実を呼ぶ。換言すれば、該小型内視鏡は単に患者の皮膚を通して挿入され、追加の器具、注入手段、消耗物質を要せず、もし洗浄流体が目標範囲に注入され、
そこから除去されるなら発生するであろう様な、該使い捨て部分の他の過剰な危険廃棄物を発生することなく、目標範囲を見るため使われる。

該使い捨て部分２０はその遠位の端部内の透明窓を使う使い捨て式針カバリングを有してもよい。該透明窓は患者の身体からの流体が該システムの非使い捨て部分（例えば、３２）に接触するのを防止する。該使い捨て部分２０と連携して動作する非使い捨て部分は、細いシャフトを有するが、該シャフトは該導入部内部をスライドし、ハンドル３２内に配置された小型カメラへ、目標範囲の画像を導くために光フアイバー照明システムを有している。該光フアイバー照明システムは保護窓と、高解像度光フアイバーと、そして該カメラへ画像を運ぶレンズ伝送手段とを有する。又該使い捨て部分は、手術器具の導入用、或いは吸引による流体の排除用又は投薬の該目標範囲への導入用、のスライドポートを有する。

本発明の実施例では、非常に携帯し易い小型の内視鏡画像形成システムが提供される。図２１に示す該システムは、それが人により輸送され又は搬送され得る点で１人で持ち運び出来る。図２１は、とりわけ、小型内視鏡２０、ハンドル３２，画像形成ユニット２２，ケーブル２９０そしてラップトップコンピュータ２９２を有する携帯型内視鏡システム２９１の例示的実施例を図で示す。図２１で、該内視鏡ユニット及び画像形成ユニット２２はケーブル２９０によりラップトップコンピュータ２９２に直接接続される。例えば、画像形成ユニット２２はビデオ信号を出力し、該信号はラップトップコンピュータ２９２上のビデオインジャックへ送られる。ラップトップコンピュータ２９２は次いで患者情報、セッション詳細、を入れるため使われ、該手順が行われる時実時間画像データを表示するため使われる。

該携帯型内視鏡システムの実施例は、画像データのラップトップコンピュータ２９２へ接続を実現するためにパーソナルコンピュータメモリーカード国際協会｛ピーシーエムシーアイエイ（ＰＣＭＣＩＡ）｝カードを使う。ピーシーエムシーアイエイカードは当該技術で公知の工業標準カードであるか、又は該小型内視鏡と共に使用するよう特に適合されてもよい。特に適合されたピーシーエムシーアイエイカードは該画像形成ユニットから受信したビデオ信号を受信し、処理するためのハードウエアを有してもよい。ピーシーエムシーアイエイカード２９４の出力は処理された画像データを該ラップトップコンピュータに付随するディスプレーへ送るために工業標準データフォーマットであってもよい。

携帯型内視鏡システム２９１はデータをラップトップコンピュータ２９２へ送るために、画像形成ユニット又はインターフエースボックス３２及びインターフエースボックスケーブル２９０を有する。インタフエースボックスは、ピーシーエムシーアイエイカード２９４で又は直接ラップトップコンピュータ２９２内部で使われるよりも複雑な画像形成、画像処理そしてデータ通信ハードウエア、及び／又はソフトウエアを有してもよい。該インターフエースボックス２９６は、小型内視鏡２０の遠位の端部を通して受けたデータに実時間画像改善を行うよう構成されてもよい。画像改善は、小型内視鏡２０内のより低廉な部品を利用しながら、診断を行うに好適な画像を作るために使われてもよい。例に依ると、画像データを該インターフエースボックスへ提供するために、屈折率分布型レンズが小型内視鏡２０内で使われてもよい。該インターフエースボックスは、屈折率分布型レンズの縁により作られる画像品質を改善するための画像処理アルゴリズムを使ってもよい。次いでインターフエースボックスは画像データを工業標準フォーマットでケーブルによりラップトップコンピュータ２９２へ送る。該システムは又ディスプレー２９５及び光源システム２９６を輸送するための設置部をカート２９８上に有してもよい。該システムは画像形成及び処置用に、赤外線又は紫外線光源のみならず可視光画像形成用の、標準ランプを有してもよい。

典型的にランダムアクセスメモリー｛ラム（ＲＡＭ）｝及びリードオンリーメモリー｛ロム（ＲＯＭ）｝と組み合わされたマイクロプロセサーから成る中央処理ユニット｛シーピーユー（ＣＰＵ）｝を有する一般的アーキテクチャーが使われてもよい。該シーピーユーは又キャシュメモリー及びプログラマブルなフラッシュロム（ＦｌａｓｈＲＯＭ）を備えることが多い。該マイクロプロセサーと該種々の種類のシーピーユーメモリーの間のインターフエースは屡々ローカルバスと呼ばれるが、より一般的な又は工業標準のバスであってもよい。シーピーユーは、オペレーティングシステム、ユーザーにより開発されたアップリケーション、診断ツール、患者データ病院サーバー、ヘルスプロバイダーコンピュータ、そして遠隔のエクスパート付随のコンピュータ、と組み合わされた機械読み込み可能な、又は関数実行可能な、インストラクションを処理し、翻訳する。グラフィカルユーザーインターフエース｛ジーユーアイ（ＧＵＩ）｝が画像視認のみならず患者データエントリー及び表示用に使われてもよい。

多くの計算用プラットフォームは又、ハードディスクドライブ｛エイチデーデー（ＨＤＤ）｝、フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ（ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ他）、そして専有のディスク及びテープドライブ｛例えば、アイオメガジップテーエム（Ｉｏｍｅｇａ Ｚｉｐ^ＴＭ）そしてジャズテーエム（Ｊａｚ^ＴＭ）、他｝、の様な１つ以上の記憶部ドライブを備える。加えて、或る記憶部ドライブはネットワークベースの記憶システムの様なコンピュータネットワーク上でアクセス可能であってもよい。該ラムは、小型内視鏡から受けた画像データを処理し、表示するためのソフトウエアアップリケーションを操作するのに必要な機械読み出し可能なインストラクションと情報を記憶することが出来る。

多くの計算用プラットフォームは該計算用プラットフォームの意図された機能に依り、１つ以上の通信インターフエースを備える。例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、又はベルト装着可能コンピュータは屡々高速直列ポート（ＲＳ−２３２，ＲＳ−４２２、他）、改善型並列ポート｛イーピーピー（ＥＰＰ）｝及び１つ以上の汎用直列バス（ＵＳＢ）ポートを備える。該計算用プラットフォームは又イーサーネットカードの様なローカルエリヤネットワーク（ラン）インターフエース、及び高性能直列バスＩＥＥＥ−１３９４の様な他の高速インターフエースを備える。

無線電話及び無線ネットワーク化ピーデーエイエス（ＰＤＡ’ｓ）の様な計算用プラットフォームは同様に、アンテナとの無線周波（ＲＦ）インターフエースを備えてもよい。或る場合は、該計算用プラットフォームは赤外線データ配備（ＩｒＤＡ）インターフエースを備えてもよい。

計算用プラットフォームは屡々工業標準アーキテクチャー｛アイエスエイ（ＩＳＡ）｝、改善工業標準アーキテクチャー｛イーアイエスエイ（ＥＩＳＡ）｝、周辺部品インターコネクト｛ピーシーアイ（ＰＣＩ）｝、パーソナルコンピュータメモリーカード国際協会（ピーシーエムシーアイエイ）の様な１つ以上の内部拡張スロット、又は音響カード、メモリーボードそしてグラフィックスアクセレレーターの様な他のハードウエア追加用の専有インターフエーススロットを装備する。

加えて、ラップトップコンピュータ及びピーデーエイエスの様な多くのユニットは、ユーザーに、ピーシーエムシーアイエイカード、スマートメディア（ＳｍａｒｔＭｅｄｉａ）カードの様なハードウエア拡張デバイス、そして除去可能なハードドライブ、ＣＤドライブ、及びフロッピードライブの様な種々の占有モジュール、を容易に設置又は除去する能力を可能にする１つ以上の外部拡張スロットを備える。

屡々、記憶デバイス、通信インターフエース、内部拡張スロット及び外部拡張スロット
はアイエスエイ、イーアイエスエイ、又はピーシーアイの様な標準又は工業用オープンバスアーキテクチャーを介して該シーピーユーと相互接続される。

計算用プラットフォームは通常、キーボード又はキーパッド、及びマウス又はポインターデバイス、及び／又はタッチスクリーンディスプレーの様な１つ以上のユーザー入力デバイスを備える。パーソナルコンピュータの場合、フルサイズキーボードはマウス、又はトラックボール又はトラックポイント（ＴｒａｃｋＰｏｉｎｔ）の様なポインターデバイスを共に備えることが多い。ウエブイネーブルド無線電話の場合、簡単なキーパッドは１つ以上の特定機能向けキー（ｆｕｎｃｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｋｅｙｓ）を備えてもよい。ピーデーエイの場合、タッチスクリーンは手書き認識能力を通常備えることが多く、ラップトップコンピュータの場合、小型キーボードとタッチ感応ディスプレーが提供される。

加えて、ウエブイネーブルド無線電話のマイクロフオン又はパーソナルコンピュータのマイクロフオン、の様なマイクロフオンが計算用プラットフオームで供給される。このマイクロフオンは、ウエブサイトの音声ナビゲーションの様なユーザー選択、小型内視鏡２０の操作に付随するユーザーメニューを入れるため、データを遠隔の場所へ送るため、或いは電話番号を自動ダイヤルするため使われてもよい。普通ソフトウエアの形の音声認識能力が該コンピュータとの言語ベースの交流を実現するため使われてもよい。

多くの計算用プラットフォームは又、静止画デジタルカメラ又はフルモーションビデオデジタルカメラの様なカメラデバイスを装備するが、該カメラデバイスは、該内視鏡手順を行う人と、該手順をガイドする遠隔のエキスパートとの間の協力を実現し、ネットワーク化されたディスプレーデバイスにより本質的に実時間で結果を解釈するため使われる。

ディスプレーの様な１つ以上のユーザー出力デバイスが大抵の計算用プラットフォームに於いて提供される。該ディスプレーは、陰極線管｛シーアールテー（ＣＲＴ）｝、薄膜トランジスター｛テーエフテー（ＴＦＴ）｝配列、発光ダイオード｛エルイーデー（ＬＥＤ）｝の簡単なセット、液晶ディスプレー｛エルシーデー（ＬＣＤ）｝指示器、ヘッドアップ（すなわち、手は自由）ディスプレー、又は投影ディスプレーを含む多くの形式を取ってもよい。

１つ以上のスピーカー及び／又は呼び出し装置も又計算用プラットフォームと組み合わされることが多い。該スピーカーは音声インストラクションを再生するため使われてもよい。呼び出し装置は、ピーデーエイエス及びピーアイエムエス（ＰＩＭｓ）の様な或るデバイスで普通見出される、単なるビープ発生器又はブザーの形を取ってもよい。呼び出し装置はエラーが起こったことをシステムの操作者に警告するため使われてもよい。これらのユーザー入力及び出力デバイスは占有バス構造体及び／又はインターフエースを経由してシーピーユーに直接相互接続されるか、又はそれらはアイエスエイ、イーアイエスエイ、ピーシーアイ、他の様な１つ以上の工業用オープンバスを通して相互接続されてもよい。又該計算用プラットフォームは、該計算用プラットフォームの望まれた機能を実施する１つ以上のソフトウエア及びファームウエアプログラムを備えている。

この範囲の計算用プラットフォーム上には一般化されたソフトウエア及びファームウエアの編成がある。ワードプロセサー、スプレッドシート、コンタクトマネージメントユーチリテイ、アドレスブック、カレンダー、イーメールクライアント、患者追跡、オペレティングシステム用ユーザーメニュー、他の様な、１つ以上のオペレーティングシステム｛オーエス（ＯＳ）｝固有応用プログラムが該計算用プラットフォーム上で提供される。加えて、ジャバ（Ｊａｖａ）スクリプト及びプログラムの様な、特定オーエス固有プラットフォーム向けインタープリターにより解釈されねばならない１つ以上の携帯型又はデバイスから独立のプログラムが提供されてもよい。

又計算用プラットフォームは、ブラウザープラグインの様なブラウザーへの１つ以上の拡張部をも有するウエブブラウザー又はマイクロブラウザーの形を備え、ネットワーク上で画像データの送信及び受信を実現するよう構成されることが多い。

計算用デバイスは、マイクロソフトウインドウズ（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ）、ユニックス（ＵＮＩＸ）、アイビーエムオーエス／２（ＩＢＭ ＯＳ／２）、又はエイアイエックス（ＡＩＸ）、リナックス（ＬＩＮＵＸ）、マックオーエス（ＭＡＣ ＯＳ）、サン ソラリス（Ｓｕｎ Ｓｏｌａｒｉｓ）、又は他の特定プラットフォーム向けオペレーティングシステムの様なオペレーティングシステムを備えることが多い。ピーデーエイエス及び無線電話の様な小さいデバイスは実時間オペレーティングシステム｛アールテーオーエス（ＲＴＯＳ）｝又はパームコンピューティングスパームオーエス（Ｐａｌｍ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ’ｓ ＰａｌｍＯＳ）の様な他の形のオペレーティングシステムを装備してもよい。

該オペレーティングシステムとプログラムが、該計算用プラットフォームで提供される特定のハードウエア機能とインターフエースし、それを制御することが出来るようにするために、基本的入力及び出力機能｛バイオス（ＢＩＯＳ）｝とハードウエアデバイスドライバー３５６のセットが提供されることが多い。加えて、１つ以上の埋め込みファームウエア３５８が普通、多くの計算用プラットフォームと共に提供されるが、該ファームウエアはマイクロコントローラー又はハードドライブ、通信プロセサー、ネットワークインターフエースカード、又は音声又はグラフィックカードの様な周辺デバイスの部分としてオンボード又は埋め込みマイクロプロセサーにより実行される。

パーソナルコンピュータ、ラップトップ、ワークステーション、サーバー、ウエブイネーブルド電話、及び他の同様の機器を含むが、それらに限定されない、広範な種類の計算用プラットフォームの種々のハードウエア部品、ソフトウエア及びファームウエアプログラムが使われてもよい。本発明の精神と範囲から離れることなく、下記の方法及び過程が、部分又は全体で、ハードウエア機能として代わりに実現されることは当業者により容易に認識されるであろう。

例示のシステムはネットワークと連携して動作する携帯型システムを使用する。携帯型システムを含むドクターのオフィス、ネットワーク、自体に付随するデータ記憶装置を有する健康保険プロバイダー、データ記憶装置を有する病院サーバー、遠隔のエキスパートコンピュータそしてネットワークベースの記憶システム。

ドクターのオフィスは１人以上の患者の診断評価を行うために携帯型システムを使う。セションから得られた画像データはラップトップコンピュータのメモリー上に記憶され、ネットワークにより１つ以上の遠隔の場所に送られる。該ネットワークはどんな種類のネットワークプロトコルをランさせてもよいネットワークで、かつどんな種類のネットワークでもよい。例によれば、該ネットワークは、団体場所又は大学キャンパス内で動作するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の様なイントラネット、市街及びその周囲郊外の様な地理的領域内で動作する首都範囲ネットワーク｛マン（ＭＡＮ）｝、又は世界的ウエブの様なワイドエリアネットワーク｛ワン（ＷＡＮ）｝でもよい。加えて、該ネットワークは、例えば、伝送制御プロトコル及びインターネットプロトコル｛テーシーピー／アイピー（ＴＣＰ／ＩＰ）｝、非同期転送モード｛エイテーエム（ＡＴＭ）｝、同期光学的ネットワーク｛ソネット（Ｓｏｎｅｔ）｝、フレームリレー、サービス統合デジタルネットワーク｛アイエスデーエヌ（ＩＳＤＮ）｝、開放型最短路ファースト｛オーエスピーエフ（ＯＳＰＦ）｝、他の様などんな種類のネットワークプロトコルをランさせてもよい。該ネットワークはネットワーク要素及び場所を接続するため複数のリンクを使う。リンクは有線リンク及び／又は無線リンクから成ってもよい。有線リンクの例は同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光フアイバー他であるが、それらに限定されず、無線リンクの例はＩＥＥＥ８０２．１１ベースのリンクの様な無線周波（ＲＦ）又は自由空間光学的リンクであるがそれらに限定されない。該ネットワークは又、該ネットワークへのアクセスを提供し、コンピュータワーム及びウイルスの様な悪質なコードを含むネットワークトラフィックのみならず、デナイアルオブサービスアタック（ｄｅｎｉａｌ−ｏｆ−ｓｅｒｖｉｃｅ ａｔｔａｃｋｓ）の様な望ましくないネットワークトラフィックに対する保護を提供する、通路門及び／又は防火壁をも有する。

携帯型システムからネットワークへ輸送されたデータは健康保険プロバイダーへ導かれる。該健康保険プロバイダーは受信したデータを将来使用のためにリンクによりデータ記憶装置に記録保管してもよい。該健康保険プロバイダーは本発明を使用する内視鏡手順中得られたデータを検討するため、単独で又は自動分析システムと組み合わせて、それ自身のエキスパートを使う。携帯型システムは又データを病院サーバーへ送る。該病院サーバーは更にリンクによりそれに接続されたデータ記憶装置を有する。病院サーバーは協力を有する患者と組み合わされたデータを保持する貯蔵源として役立ってもよい。例によれば、もし患者が携帯型システムを使って得られた診断に基づいた手術を要するなら、該画像データは適当なそして完全な治療が効率的仕方で行われることを保証するために、手術前又は手術中に外科医により検討されてもよい。

携帯型システムを使って得られたデータは更にネットワークにより遠隔のエキスパートコンピュータへ送られてもよい。遠隔のエキスパートは、遠隔のエキスパートコンピュータを使い、事後に又は準実時間で画像データを検討する。該遠隔の専門家は、もっと侵襲性の手順を計画する前にセカンドオピニオンを提供するか、又は該遠隔のエキスパートは、熟達したオペレーターが小型内視鏡２０で該手順を行う状況で第１の診断を提供してもよい。例えば、災害救助要員が遠隔地の場面におり、災害被害者に診断手順を行ってもよい。遠隔のエキスパートは、該診断手順に関して当該場面の要員を導くために、実時間で自由空間衛星ネットワーク上で受信される画像データを見てもよい。該遠隔のエキスパートは、被害者／患者上の挿入位置をマークし、針カバリングを導入し、内視鏡２０を操作するよう、場面の要員を導き、次いでサイトにいる必要無しに該被害者用の精確な治療を推奨するため実時間データを使ってもよい。携帯型システムからのデータは更にネットワークベースの記憶システムへ送られる。該ネットワークベース記憶システムはラップトップコンピュータ上にある画像データ用の確実な余分の記憶装置として役立ってもよい。加えて、該ネットワークベースの記憶システムは、もし該データがラップトップコンピュータ上のみで保たれる場合よりもっと容易に再生用にアクセスされる場所に画像データを保つのに役立つ。該システム及び他の遠隔の実体は、本発明の精神から離れること無しに携帯型システムを使って通信されてもよい。

携帯型システムと連携する該小型内視鏡２０を使う好ましい方法は、診断手順を行う過程を含む。該システムは該手順が行われる検査室又は他のサイト内へ車で輸送されてもよい。次いで、カメラは視認システムに接続される。次に挿入サイトが患者の身体上に用意される。該挿入サイトの用意は、とりわけ、医学的に承認された書き込み器具を使ってサイトをマークし、該範囲を殺菌溶液他で洗浄する過程を有する。使い捨て式針カバリングは画像形成及び視認システムに接続されてもよい。ここで前に論じた様に、小型内視鏡２０の使い捨て部分のみが患者に接触するので、サイト上で特別な殺菌過程は適用される必要はない。小型内視鏡２０の針カバリングは次いで患者の目標範囲内に挿入される。針先端が目標の近傍に入った後、該画像形成及び視認システムは賦活される。診断手順中ラップトップコンピュータを使って画像データが視認され、記録される。該診断が完了すると、針は目標範囲から抜き取られる。針抜き取り後、挿入場所は、縫合糸、１時的傷包帯剤用に承認された液体接着剤、バタフライ蓋、又はガーゼ或いは包帯の様な従来の小さい傷用包帯を使って手当されてもよい。

記録された画像データは診断医により検討され、手順室で患者に示される。検討後、記録データはラップトップコンピュータ上、除去可能記憶媒体上、又はネットワークベースの記憶システムにより局所的に保管される。加えて、英数字及び／又は音声注釈と共に画像データはネットワークを使って１つ以上の遠隔地へ送られる。次いで携帯型システムはその貯蔵場所へ戻され、患者は、複雑な麻酔は要しなかったので、手順後直ちに放任される。

本発明を例示する実施例が上記で説明され、図で示されたが、本発明はそれに限定されない。本発明の精神から離れることなく、本開示に照らして多くの代わりの実施例と実用例が可能である。例えば、該携帯型システムは分散型アーキテクチャーで展開されてもよく、そこではユーザーは、患者と、要素２０，２１及び２２を有する小型内視鏡と、を伴って第１の地理的位置に配置され、一方、ラップトップコンピュータディスプレーは或る距離離れて配置され、無線ネットワークにより該小型内視鏡に接続される。もう１つの代わりの実施例では、本発明は、戦場のトリアージでの使用に、及び／又は遠隔で険しい場所での災害への対応用に、耐衝撃構成で展開されてもよい。なお他の実施例では、該携帯型内視鏡システムは、列車、救急車、飛行機、船、移動体、他の様な機械化運搬機内に一体化されてもよい。なお他の実施例では、該携帯型内視鏡システムを使って発生された画像は訓練目的で再生され、使われてもよい。なお更に進んだ実施例では、該携帯型内視鏡システムは画像データを受信するためにハンドルへの短い範囲で高い帯域巾リンクを有するベルトに装着可能なコンピュータを有してもよい。この実施例では、ハンドルは再充電可能なバッテリーの様な自給型電源を有する。この実施例は更にユーザーの頭上に帯びられるヘッドアップディスプレーを利用してもよい。この様な構成はユーザーに最高の可動性と最小の重さを提供する。ベルト装着可能な実施例は更に無線リンクにより該ネットワークと通信してもよい。

なおもう１つの代わりの実施例では、ラップトップコンピュータは誂えられた処理デバイスと置き換えられてもよく、該デバイスは本質的にどんな形状フアクターとユーザーインターフエース構成を帯びてもよい。例えば、唯オン／オフスイッチのみを有する専用処理モジュールを持つことは望ましい。スイッチがオンにされると、該専用化処理デバイスは画像データを集め、それを、後刻の検討用に記憶するか、又はそれは高周波無線通信又は自由空間光学的リンクを使ってデータを遠隔の場所へ自動的に送信してもよい。

図２２Ａは、カメラモジュール４０４，光学的カプラー４０６，プロセサー４０８，無線通信モジュール４１０，無線アンテナ４１２，バッテリー４１４及び電力調整器４１６を有するハンドル４０２を備える、本発明による携帯型内視鏡４００のもう１つの好ましい実施例を図で示す。又該携帯型システムにはハンドル４０２内の光源４１８が含まれる。該光源４１８は、ニュージャージー州バリントンのエドマンド光学機器（Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ．）から入手可能なイーオーエス（ＥＯＳ）ＬＥＤ光フアイバー照明部の様なＬＥＤ組立体を有するのが好ましい。該光源は又１つ以上のレーザーダイオード又はレーザーダイオードとＬＥＤの組み合わせを有してもよく、スペクトルの紫外線部分のレーザー又はレーザーダイオードが、診断目的又は焼灼用に組織内で蛍光を誘起するため使われてもよい。該ハンドルはユーザーが該ハンドルを電氣的に操作するために使うボタンを有する制御パネル４０９を備えてもよい。

該カメラ４０４はトランスチップイスラエル研究センター社（ＴｒａｎｓＣｈｉｐ Ｉｓｒａｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｌｔｄ．）から入手可能なテーシー（ＴＣ）７０４０二百万画素ＣＭＯＳ画像形成センサーデバイスの様なＣＣＤ又はＣＭＯＳ画
像形成センサーであってもよい。このデバイスは１６００×１２００画素カラーセンサー配列を有し、該配列は１つのチップパッケージ内にクロック、制御部、画像プロセサー及びローカルエスラム（ＳＲＡＭ）メモリーと共にパッケージされる。該カメラは可視部分のみならずスペクトル（７５０−１０００ｎｍ）の赤外線部分でも感度を有するのが好ましい。或る応用では、これが血液を通した組織の画像形成を改善するので、例えば１５００ｎｍから１９００ｎｍの範囲の光を検出することが出来る赤外線画像形成センサーを使うのが好ましい。該検出器用にスペクトル又はカットオフフイルター４０７のみならず赤外線光源も或るスペクトル画像形成応用に必要とされる。

ここで前に説明した使い捨て品４２０は、光源からの光を、該使い捨て品のカプラー４２４内の光フアイバー照明束内に結合するポート４２２を有する。シースの遠位の端部はカット用要素４２５を有するが、該要素は挿入及び画像形成時は引き込められ、身体内の関心のある領域から組織サンプルをカットするためにワイヤ又は他の手段により機械的に駆動されてもよい。

ハンドル４０２は又それに取り付けられた使い捨て部品を独特に識別するバーコードリーダー４４２又は他のデバイスを有することが出来る。該バーコード４４０は図２３に示す使い捨て式カプラー４２４の近位の端部上に印されてもよい。このバーコードは半径方向の又は長方形の配列を有してもよい。半径方向配列はリーダー４４２を過ぎるよう走査され、一方カプラー４２４はハンドル４０２でロックされた位置に回転される。代わりに、無線周波識別｛アールエフアイデー（ＲＦＩＤ）｝システムの様な、或る他の電子的識別及び記録デバイスが使われてもよく、或いは直列番号を有するチップが該使い捨て品内にあってもよい。これは安全及び記録／在庫管理の目的で使われてもよい。もう１つの代わりの実施例では、１つ以上使い捨て部品が機械読み出し可能な要素又は上記説明のコードを有するバッグ、容器又はパッケージ内に挿入されてもよい。この機械読み出し可能な要素は該パッケージ内に含まれる該使い捨て品又は使い捨てキットを独特に識別する。このキットは、本発明の種々の実施例に関連して説明した使い捨て式のシース、套管及び套管針を含む。図２８の処理シーケンス４８０で説明する様に、該機械読みだし可能なパッケージ又は容器４８２は、バーコードセンサーの様なスキャナーで走査されるが、該センサーはシステムコンピュータに接続され、該コンピュータは特定の使い捨てパッケージ又はキットを記録し４８４、そして該システムの動作をイネーブルにする４８６。画像を得るために該使い捨て品が取り付けられ、使われた４８８後、該使い捨て品は取り外され、安全のため処分される。該システムコンピュータは、該システムを更に進んで運転させる前に、走査されるべき新パッケージコードを要するソフトウエアプログラムでプログラムされている。

無線モジュールはハンドルから、デスクトップ又はラップトップのコンピュータと通信する受信器へのビデオの送達を提供する。又該コンピュータ及び付随ディスプレーへの接続を提供するために、ケーブル４０５がオプションで該ハンドル４０２に接続されてもよい。又ユーザーによる視認用にディスプレー４５０が該ハンドル４０２内に直接一体化されてもよい。該カメラで取られたビデオ又は静止画像は又、コンパクトフラッシュカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ミニＤＶＤ又はＳＤカードの様な除去可能な媒体上に記録されてもよい。コンパクトな媒体が該ハンドル４０２内のスロット内に挿入されてもよい。

或る応用には、光を同様に組織上に送るために画像形成導波管を使うことが望ましい。該ハンドル内のビームスプリッターは前に説明した様にこの目的で使われてもよい。

ハンドル４０２は又ベースユニット４６０と連結するよう構成されてもよく、該ユニットはトランシーバー４６２で該プロセサー４０８との間で画像及びデータを送受信する。該ベース４６０は又バッテリー４１４の再充電器として使われ、ネットワーク又はインタ
ーネット接続、ファクシミリデバイス又は標準電話データ接続用の通信回路を有する。内視鏡４００は図２２Ｂに示すそれの様なシステム４７０とインターフエースする。該内視鏡との接続４７９は有線式又は無線式であってもよい。無線送信器／受信器４７１は該内視鏡４００に制御信号を提供するようプログラムされたプロセサー４７２に接続される。該プロセサーは画像データを受信するが、該データはメモリー４９２に記憶されるか又はデバイス４９４でプリントされるか又は電子的にコピーされる。ディスプレー４９５を有する、テキサス州オースチンのモーションコンピューティング社（Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）により提供されるそれらの様なディスプレーデバイス４７４がユニット４７０と一体化されるか又は送受信器４７５を使ってユニット４７０又は他のネットワークと無線通信してもよい。デバイス４７４は又コネクター４７３，４７８を使ってシステム４７０と連結する。デバイス４７４はバッテリー４７６により電力を与えられ、そして又センサー４７７を有するが、該センサーは患者、使い捨て式シース又は他の機械読み出し可能なデータを識別するため使われてもよい。センサー４７７はバーコードリーダー又はここで前に説明した他の識別センサーであってもよい。図２２Ａ及び２２Ｂに示すシステムは約４．５４ｋｇ（１０ポンド）以下の重さを有する携帯型設計で実現されてもよい。

該使い捨て品は又側方視認の応用のために、遠位の端部のレンズ、又はプリズム又はミラーを有してもよい。該使い捨て品は応用に依り２０ｍｍと２５００ｍｍの間の長さを有してもよい。手又は足の様な小さな関節又は骨用には、２０ｍｍから８００ｍｍの範囲のより短い長さが使われる。膝及び肩用には、８００ｍｍから１５００ｍｍの範囲の長さが使われ、腰の様な応用には、１５００ｍｍから２５００ｍｍまでのより長い長さが使われる。胸及び脳の様な画像形成応用には、可視部分のスペクトルでの画像形成は、近赤外線又は赤外線部分のスペクトルでの画像形成により補足される。これはマンモグラフィーでの選別を補足するために使われてもよい。他の画像形成及び診断応用は卵巣癌診断画像形成及びスペクトル診断、子宮内膜症、出生前診断画像形成、脱出症又は類線維画像形成及び治療、そして尿路診断を含む。該システムは又耳、鼻及び咽喉を含む上部呼吸器応用にも使われる。これらの実施例は、遠位の画像形成チャンネル組立体を収容し、該使い捨て式シースのチューブ状壁を形成するためポリマーチューブが使われる柔軟なプローブを使う。又、もし必要なら組織サンプルを集めるために生検が使われてもよい。色素又は組織自動蛍光法も、例えば３００ｎｍから５００ｎｍの範囲の波長で放射するレーザーダイオードの様な狭帯域光源を用いて利用されてもよい。窒化ガリウムダイオードレーザーがこの目的用に使われてもよい。

図２４Ａは照明フアイバー５０２がハンドル５００に堅く取り付けられた好ましい実施例を示す。使い捨て品５１０はコネクター５１２でハンドルに取り付けられ、角度付けされた又は側方の視認用にレンズ５２０又はミラー又はプリズム５４０を有する。この様な実施例の側面断面図は図２４Ｂで示され、それは図１７Ｂの断面図でも見られる。この実施例は使い捨て式シース２０４の端部上の遠位の窓５６０を使うが、該窓は該シースに対する流体の漏れないシールを有する。この実施例では、該窓は外側透明要素又は照明窓５６２を有し、該窓は光線２１７，２１９で示す遠位の方向に該フアイバー２１６から該照明光を送る。該窓５６０は別の内側要素又は光収集窓５６４を有してもよく、該窓は関心のある被照明領域から戻る光を受ける。該外側及び内側窓要素は光バリヤ５６６により光学的に分離されるが、該バリヤは、例えば、接着剤を使って該外側及び内側両要素５６２，５６４に取り付けられたステンレス鋼スペーサーであってもよい。該画像形成フアイバー２６は、要素５６４を通して集められ、縦軸線５６５に略沿って該画像形成フアイバー上にレンズシステム２２５により焦点合わせされた光を受ける。

図２４Ｃ−Ｅには使い捨て式シース６００と画像形成及び照明組立体６２０を有する小径内視鏡の好ましい実施例の断面図が示される。図２４Ｃに示す使い捨て式シース６００
は照明チャンネルを組み入れず、寧ろここに説明した窓組立体を用いて該遠位の端部でシールされた薄い壁のチューブ６０２を有する。該チューブ６０２はその近位の端部でハブ６０４に取り付けられるが、該ハブはシースハウジング要素６０５上に設置された套管コネクター６０６を有する。シースコネクター６１０はハウジング要素６０５の近位の側部に取り付けられ、殺菌したバリヤ６０８はハウジング要素６０５の外壁に取り付けられる。

シースコネクター６１０は、画像形成及び照明組立体６２０のシース６００内への挿入時、嵌合するコネクター６２４上のオーリング６２６が該コネクター６１０内へ“パチンと填る”ようオーリング溝６１２を有する。挿入時、チューブ６２２の遠位の端部は該コネクター６１０内の中央開口部を通り、チューブ６０２の近位の開口部６１４内へ挿入される。ハンドル６２５上の該遠位のハブ６２１の遠位の面６２９は要素６０５の近位の面６０７に対し接する。この実施例では、図２４Ｄに示す様に、光フアイバー照明束６２８は遠位のハブ６２１を通り光学的カプラー６２７まで延びるが、該カプラーは、図１６Ｅの実施例に於ける様に、光源をシールする窓の必要もなく光源に光学的に結合される。図２４Ｄの実施例は、上記で説明したことを除けば、図１６Ｅのそれらと同一ハンドル部品を有してもよい。図２４Ｅで示す組み立てられたユニットは使用するよう用意済みの状態である。

シース６００のチューブ６０２の遠位の端部６４０が図２４Ｆの実施例で示される。外径６４２は３ｍｍ以下であり、好ましい実施例では２ｍｍ以下である。該シースの特定の例は１．７ｍｍと１．２ｍｍの外径を有する。多くの応用では、患者の不快感を最小化するために、より細い直径が重要である。遠位の端部６４０は窓組立体６４８でシールされる。該窓組立体６４８は、光収集面積Ｃ_Ａを有する光収集窓６５０と、窓６５０の回りで円周方向に延びる照明面積Ｉ_Ａを有する照明窓６５２を備える。接着剤で位置的に保持される不透明接着剤層又はチューブ要素６５４は、外側窓６５２と中央窓６５０の間の光バリヤを形成する。該窓６５０は使い捨て式シース６００の光軸線６４４に沿うよう整合される。

もう１つの好ましい実施例では、窓組立体６４８は角度付けられた視認を提供するためにプリズム組立体により置き換えられてもよい。代わりに、プリズム組立体は組立体６２０の遠位の端部に設置されるが、該組立体６２０は角度付けされた視認を提供するために該プリズム組立体に適合するよう形作られた窓組立体を有する使い捨て式シースにより封じられている。該プリズム組立体は、例えば、接着剤又はスナップコネクターにより遠位の端部に取り付けられてもよい。

光照明面積Ｉ_Ａの光収集面積Ｃ_Ａに対する比は、該比が与えられた応用に必要な画像品質を提供するために必要な光分布を表すので、小径内視鏡では重要な計量値である。応用に依り、６０度から７５度の範囲の視野と、１．５ｍｍから５０ｍｍの範囲の被写界深度を有することが望ましい関節鏡の応用には特に、該比が０．５から２．５の範囲にあることが好ましい。膝、肩又は腰の様な関節鏡の応用には、２５−５０ｍｍの遠い場が重要なので該システムは３ｍｍ−５０ｍｍの被写界深度を有するよう変えられる。手首又は足の様な小さな関節用には、１．５−２５ｍｍの範囲を有する近い場が好ましい。望ましい被写界深度用に画像形成を改善するよう開口絞り６７６は調節されてもよい。これは該照明フアイバーにより占められる容積を減じることにより大きな画像と視野を提供する。

画像形成及び照明組立体６２０用のチューブ６２２の遠位の端部６６０が図２４Ｇ−２４Ｈに示される。該チューブ６２２は該遠位の端部をシールする第２窓組立体６６２を有する。図２４Ｇで見られる様に、該第２窓組立体６６２は内側窓６７５と，該内側窓６７５と外側窓６７７の間の不透明な光バリヤを提供する接着剤層又はチューブ６８４と、を有する。窓６７５の近位の面は薄膜の形の開口絞り６７６を有してもよい。レンズ６８０，６８２は接着剤でチューブ６７８内に固定される。該レンズ及び窓組立体６６２はカップリングチューブ６７４でチューブ６７２内の画像形成フアイバー６７０に設置される。次いで図２４Ｇの組立体は、チューブ６２２と共に照明フアイバー６６４を保持する内側チューブ６６８内へスライドする。面６８６上の接着剤層は該窓組立体６６２をフアイバー６６４の遠位の面に固定するため使われる。

図２４Ｉには、シース６００内への挿入時の該画像形成組立体６２０の遠位の端部の断面が示される。窓組立体６４８は軸線６４４に沿って第２窓組立体６６２と整合される。外側チューブ６０２は３ｍｍ以下の、好ましくは２ｍｍ以下の外径６４２を有するのがよい。チューブ６０２の内径６９６は、チューブ６２２が、該第２窓組立体６６２の遠位の面が窓組立体６４８の近位の面に接するよう位置的にスライドする時、チューブ６２２の外径６９５に適合するのに充分な程に僅かに大きい。かくして、照明フアイバー６６４からの光は窓要素６７７及び６５２を通るよう導かれ、そして光は窓要素６５０と６７５を通して画像形成され、収集されるよう組織構造で反射する。該照明フアイバー６６４はチューブ６２２の内径６９４とチューブ６６８の外径６９３の間に位置する。該チューブ６６８の内径６９２はチューブ６７４の外径６９１より僅かに大きいので、上記説明の様にチューブ６７４は製造時に場所内へスライドする。好ましい実施例は、１．６７ｍｍのチューブ６０２の外径６４２，１．４７ｍｍのチューブ６０２の内径６９６、１．４２ｍｍの照明外側チューブ６２２の直径６９５，１．２２ｍｍの内径６９４を有するチューブ６２２、１．０７ｍｍの外径６９３と０．９１ｍｍの内径６９２を有する照明内側チューブ６６８を備えており、そして最後にチューブ６７４の外径６９１は０．８９ｍｍである。中央窓６５０はこの特定の実施例では０．６ｍｍの直径を有する。この実施例の照明面積Ｉ_Ａは約１．０９ｍｍ^２であり、収集窓は約０．４４２ｍｍ^２の面積Ｃ_Ａを有し、かくして約２．４７の比を提供する。

もう１つの実施例では、外側チューブ６２２，内側チューブ６６８そしてフアイバー６６４を有する照明部品の製造時、該フアイバーの遠位の端部が接着剤で一緒に括られた後、内側テフロンチューブが除去され、かくして画像形成チャンネルが挿入されるより大きい直径の空洞を創るように、内側チューブ６６８用にテフロンチューブを使うのが有利である。中央窓の直径はその結果大きく、照明窓の内径もより大きく、それにより、照明面積を減じる。この実施例では、照明面積の収集面積に対する比は約１．６である。

図２５はハンドル５５０内のビームスプリッター５５４が光源５５２及び画像形成デバイス５５６の両者を１つのフアイバー束に光学的に結合する実施例を図で示す。これは１つの光チャンネルを通しての照明及び光収集を提供する。該光源はここで前に説明した様にＬＥＤソース及び／又はレーザーであってもよい。

図２６及び２７には、本発明の好ましい実施例で使うために好適な光フアイバー照明套管８００の側面及び端面断面図が示される。該套管組立体８００は、次いで患者内へ遠位のプローブ８２０のチャンネル８２６を通して送られる流体を、該套管ハウジング８０２内へ導入する流体チャンネル８１６を有する流体コネクター８１２に、堅く取り付けられた套管ハウジング８０２を有する。套管針８０４は、患者の組織内への該プローブの貫入に役立つ鋭い先端を有し、プローブ８２０の端部から遠位の方に延びる遠位の端部８０５を備える。套管針８０４はフランジ８１４を有するが、該フランジは、流体がチャンネル８１６を通して注入され、該套管針８１１の周りのチャンネル８２６を通って導かれるよう、該内側チャンネル８１５の壁に対しシールする。

照明フアイバー８０８はケーブル８１０を経由して光源８０６に接続される。図２７で見られる様に、フアイバー８０８の遠位の端部は、外側チューブ８２２と内側チューブ８
２４の間でプローブ８２０の遠位の端部に於ける照明面を形成する。該フアイバーの遠位の面は、改良された挿入の容易さを提供する角度でカットされ、そして光を中央軸線８２８の方へ導く。該套管／套管針組立体の患者内への挿入と該套管針の除去の後、遠位の端部に窓を有する使い捨て式チューブ状シースを備える画像形成ユニットは、ここで略説明した様に、チャンネル８２６を通して挿入される。該シース又は画像形成組立体は又ここで説明した様に角度付けされた視認を提供するためプリズムを装備されてもよい。

代わりに、前の実施例に於ける様に、光源が該ハンドル内に位置付けられ、照明フアイバー内に直接結合されてもよい。しかしながら、該照明フアイバーは、ハンドル内の光源から使い捨て式シースのハブ内のシール用窓を通して光を受ける光学的カプラーを近位の端部に持つであろう。これは画像形成ユニットの殺菌した環境を保持するために必要である。この実施例の殺菌したバリヤは、該画像形成ユニットへの近位のコネクターを有するハブに隣接する使い捨て式シースに取り付けられることが可能である。

ここに説明され、図で示された部品の詳細、材料そして配置での多くの変更が、上記に含まれる開示に照らして当業者により行われ得る。従って、下記請求項は、ここで開示した実施例に限定されるべきでなく、特定的に説明されたそれらの他の慣例を含み、法で許される程に広く解釈されるべきと理解される。

Claims (22)

1. ２ｍｍより細い直径を有する外側チューブ、およびシース照明チャンネル内の光フアイバーの複数の列を含む同心配列を備え、該光フアイバーが少なくとも８０％の該チャンネル内充填率を有するチューブ状シースと、
   該シースの遠位の端部にシールされた光学的に透明な要素と、そして
   該チューブ状シースの近位の端部のコネクター組立体であって、該チューブ状シースを内視鏡ハンドルに取り付けるためのコネクターと、該光ファイバーの近位の端部に接続されている光学的カプラーとを備えた該コネクター組立体と、
   を具備することを特徴とする哺乳類の身体内領域を照明する使い捨て光フアイバーシース。
2. 該コネクター組立体が、光フアイバーの近位の端部に接続された光学的カプラーと套管コネクターとを更に備えることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
3. ２ｍｍより細い直径を有する内側チューブと外側チューブとを更に具備する請求項１記載の光フアイバーシース。
4. 該透明要素が、１ｍｍより薄い厚さを有する窓を備えることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
5. 該コネクター組立体がスナップファスナーを更に備えることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
6. シースハウジング要素に取り付けられた柔軟な膜に取り付けられる殺菌済みバリヤを更に具備することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
7. 該光フアイバーが同心照明面積を規定し、そして該収集面積に対する該照明面積の比が０．５から１．０の範囲内にあるように該光学的に透明な要素が光収集面積を規定することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
8. 該チューブ状シースが、該近位の端部に円形開口部を有する円柱状空洞を備える堅いチューブを具備し、そして５ｃｍと１０ｃｍの間の長さを具備することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
9. 該光フアイバーが、少なくとも５００の光フアイバーの配列を有し、外側チューブと内側チューブの間に位置付けられていることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
10. 該光フアイバーが、少なくとも９０％の充填率を有することを特徴とする請求項９記載の光フアイバーシース。
11. 該内側チューブが、０．６から１．８ｍｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項３記載の光フアイバーシース。
12. 該光フアイバー配列が、５００と２０００の間の光フアイバーを有することを特徴とする請求項９記載の光フアイバーシース。
13. 該光フアイバーが、遠位の端部に於いて接着剤で接着されており、そして平らな研磨された遠位の面を有することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
14. 該シースの長さが、５０ｍｍと２５００ｍｍの間にあることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
15. 身体の内腔又は空洞内の関心のある領域へ薬剤又は画像形成色素を送る流体送達チャンネルを更に具備することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
16. 光学的カプラーが該ハブ組立体から近位の方へ延び、発光ダイオード（ＬＥＤ）カプラーを有することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
17. 該コネクターが流体シールを有することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
18. 該光学的カプラー上に第１シール及び第２シールを更に具備することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
19. 該シールがＯリング溝を有することを特徴とする請求項１７記載の光フアイバーシース。
20. 該チューブ状シースが、画像収集チューブを受けるために該近位の端部に円形開口部を有する堅いチューブを備えることを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
21. 該内側チューブが少なくとも１．０ｍｍの直径を有し、該外側チューブが２ｍｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。
22. 各光フアイバーが３０μｍから５０μｍの範囲の直径を有することを特徴とする請求項１記載の光フアイバーシース。

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