JP6045326B2 - 内視鏡の共焦点スキャナ - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡の共焦点スキャナに関し、より詳しくは共焦点スキャナ先端部の細径化に関する。

共焦点スキャナは、被写体に照明光とその戻り光を伝送する光ファイバの先端近傍を二次元平面で振動させるＸ−Ｙ走査機構と深度方向へ駆動するためのアクチュエータとを備えている。そのため、共焦点スキャナには、Ｘ−Ｙ走査機構と深度方向への駆動機構とを搭載するための内蔵部が設けられる。内蔵部は、光ファイバ及び信号線を束ねた信号ケーブルに連結される。内視鏡可撓管には、この信号ケーブルと送水管等の複数の取付具と共に減摩剤が収容されており、この減摩剤によって取付具同士の摩擦が低減される。ところが、減摩剤が共焦点スキャナの内蔵部に侵入すると、共焦点スキャナが誤動作を生ずる恐れがあるため、内蔵部は密閉される必要がある。このため、従来の共焦点スキャナは、内蔵部の大きさに合わせた単一の径の外筒に覆われて密閉される構造となっていた（特許文献１、特許文献２）。

特開２００４−３２１７９２号公報 特開２００４−３４４２０１号公報

しかし、従来の構成では、スキャナの径は内蔵物の大きさに依存し、内蔵物よりも小さくすることができず、内視鏡の先端部を細径化することには限界があった。

そこで、本発明は、内蔵部の大きさに依らず、スキャナ先端の径を小さくし、ひいては内視鏡の先端部を細径化することが可能なスキャナを提供することを目的としている。

本発明に係る内視鏡の共焦点スキャナは、側面に開口が形成された筒状のスキャナ外筒部と、スキャナ外筒部内において光ファイバを駆動するためのＸ−Ｙ走査機構およびＸ−Ｙ走査機構の後端に設けられる深度駆動調節用アクチュエータを含み、開口から突出するようにスキャナ外筒部に収容される内蔵物と、開口を閉塞する蓋状部材とを備えることを特徴とする。

また、蓋状部材が外筒部をシール剤により密閉し、または、接着剤によって接着することが好ましい。これにより、内視鏡に組み込まれた際にスキャナ内蔵部へ減摩剤等の異物が侵入することを防止することが可能となる。

さらに、蓋状部材が、開口に嵌合されるとともに、開口から突出する内蔵物に対してビスによって１箇所のみにおいて固定されても良い。蓋状部材が比較的長い場合、ビスによって強固に固定することが可能となる。

また、２つの開口が、スキャナ外筒部の軸心を挟んでスキャナ外筒部に設けられ、各開口にそれぞれ蓋状部材が設けられてもよい。内蔵部からの突出部が外筒部に対して２箇所ある場合に有効である。

本発明によれば、内蔵部の大きさに依らず、スキャナ先端の径を小さくすることが可能となる。

本発明の第１の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの斜視図である。 図１の分解図である。 本発明の第１の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの横断面図である。 本発明の第１又は第２の実施形態を適用した内視鏡の先端面表す図である。 本発明の第２の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの斜視図である。 図５の分解図である。 本発明の第２の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの横断面図である。 本発明の第２の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの側面図である。 図８のIX−IX線に沿った断面を表す図である。 図８のX−X線に沿った断面を表す図である。 本発明の第３の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの斜視図である。 図１１の分解図である。 図１２を１８０度回転させた図である。 本発明の第４の実施形態を適用した内視鏡の共焦点スキャナの斜視図である。 図１４のXV−XV線に沿った断面を表す図である。

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１を参照すると、共焦点スキャナの硬性部１０は外筒部１２とレンズカバー部１４とを有する。硬性部１０の後端には、湾曲部２０が連結される。後に詳述するように、ビス１７は、硬性部１０を湾曲部２０に固定する。湾曲部２０は、複数の信号線（図示せず）とファイバ保護チューブ２２に被覆されたファイバ（図示せず）とにより構成される。湾曲部２０は、内視鏡可撓管内に組み込まれ同梱される送水管等の複数の取付具との摩擦を低減するために、内視鏡可撓管内部には減摩剤が封入される。硬性部１０の側面後部には開口Ｐが形成され、開口Ｐを閉塞するようにカバー１８（蓋状部材）が設けられる。

図２及び図３を参照すると、内蔵部１６は、カバー１８に対応する位置に設けられる。内蔵部１６には、深度調整用アクチュエータ２４と、補助用ばね２６と、箱状部材１５とが備えられる。箱状部材１５の上部は開口しており、箱状部材１５には深度駆動調節用アクチュエータ２４が収納される。深度駆動調節用アクチュエータ２４は例えば超音波モータで構成され、Ｘ−Ｙ走査機構（図示せず）の後端に設けられる。深度調節用アクチュエータ２４には電極２８が形成され、電極２８には電源線ＶＤＤ及び接地線ＧＮＤを介して電圧が印加される。深度駆動調節用アクチュエータ２４は、電極２８からの電圧により、軸心方向へ駆動する。補助用ばね２６は、深度駆動調節用アクチュエータ２４の駆動を補助するためのものであり、連結部２５を介してアクチュエータ２４の先端方向に隣接配置される。

電極２８の上面には第１内蔵基板３０が設けられ、補助用ばね２６の上側には第２内蔵基板３２が設けられる。第１内蔵基板３０及び第２内蔵基板３２は、開口Ｐから突出する。開口Ｐの後端には第１カバー保持部３４が形成され、先端には第２カバー保持部３６が形成される。第１、第２カバー保持部３４、３６は、開口Ｐから第１、第２内蔵基板３０、３２及び外筒部１２の外周面よりも突出する。また、第１、第２カバー保持部３４、３６の開口Ｐからの突出部の鉛直方向の寸法は等しい。図２に明示されるように、第１カバー保持部３４の突出部は直方体を面取りした形状であり、その中央には、電源線ＶＤＤが挿通される隙間が設けられる。第２カバー保持部３６の突出部は、直方体を面取りした形状である。なお、湾曲部２０はカバー保持部３４に連結される。さらに、ビス１７はカバー保持部３４に固定されることで、外筒部１２に対して内蔵部１６が固定される。

カバー１８はステンレス製の板部材を折曲加工して得られ、カバー１８の内周面１８ｃの形状は、第１、第２カバー保持部３４、３６の外周面と同一である。図２に示されるように、カバー１８は、外周縁部１８ａ、１８ｂ及び内周面１８ｃにおいて固定される。すなわち、カバー１８の内周面１８ｃは、第２カバー保持部３６の外周面に対して、シリコン材質等のシール剤により固定され、また、カバー１８の長手方向の外周縁部１８ａ、１８ｂは、開口Ｐの端面に対して、シリコン材質等のシール剤により密閉される。これにより、内蔵部１６の上面はカバー１８によって密閉される。また、シール剤の代わりにエポキシ系の接着剤を用いることによって、内蔵部１６の上面が、外周縁部１８ａ、１８ｂ及び内周面１８ｃにおいて接着されても良い。これにより、内視鏡可撓管内部の減摩剤が内蔵部１６へ侵入することを防止でき、誤動作が生ずる恐れはない。なお、シール剤が塗布される部位は後述する第２の実施形態と同様である。

このように、内蔵物の大きさに応じて、第１、第２カバー保持部３４、３６及びカバー１８の寸法が定められる。つまり、内蔵部１６より先端側の径は、内蔵部１６以外の寸法、すなわち、レンズカバー部１４内に設けられる対物光学系の外径よりもひとまわり大きい径に合わせて設計可能となる。換言すれば、外筒部１２の先端側の径は、内蔵部１６に収容される内蔵物の大きさにかかわらず、細径化が可能となる。

図４に示されるように、内視鏡の先端部１００には対物レンズ等の種々の部材が設けられる。従来技術を用いた場合、硬性部１０の外筒部１２の径は、カバー１８の寸法に合わせた面一の太い径となるので、硬性部１０が、副送水チューブ取付部８０及び鉗子チャンネル用チューブ取付部８２に干渉しないよう先端部１００の径を大きくする必要がある。これに対し、本実施形態では、硬性部１０の先端の径を小さくできるので、先端部１００を細径化することができる。

なお、本実施形態における内視鏡の先端部１００は、共焦点スキャナの硬性部１０、副送水チューブ取付部８０、鉗子チャンネル用チューブ取付部８２、送水チューブ取付部８４、ＬＣＢ取付部８６、ＣＣＤ及び対物レンズ取付部８８、ＬＣＢ取付部９０、及び、送気チューブ取付部９２を有する。これらは、環状のセグメント９４に収納され、その外周には被覆ゴム９６が設けられる。

次に、図５から図１０を参照し、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との違いは、カバー１８が、着脱が可能なシリコン材質等のシール剤に加えてカバー固定用ビス３８によって固定されることである。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、同部材には同符号が付されている。

図５から図７を参照すると、カバー固定用ビス３８は、カバー１８の先端に設けられる。第２カバー保持部３６に対応する位置のカバー１８には皿穴４０が設けられ、第２カバー保持部３６には皿穴４２が設けられる。皿穴４２は第２カバー保持部３６を貫通するように形成される。カバー固定用ビス３８が皿穴４０を通って皿穴４２に螺合することにより、カバー１８は第２カバー保持部３６に対して固定される。

図８、９を参照すると、カバー１８の下端部は、第２カバー保持部材３６と外筒部１２との隙間に嵌合される。開口Ｐは外筒部１２の軸心に平行な面で切断した形状を有し、開口Ｐの縁部Ｒは水平面である。この水平面とカバー１８の外周面１８ａ、１８ｂにより形成される角部４４にシール剤が充填されることにより、カバー１８は外筒部１２の開口Ｐに対して固定される。図８、１０を参照すると、カバー１８の後端は、箱状部材１５と外筒部１２との隙間に嵌合される。第１内蔵基板３０の上面とカバー１８の内周面１８ｃとは平行である。また、カバー１８の下端は、第４実施形態に関連して後に詳述する接続部材２３に当接する位置まで差し込まれる。

このように、第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して、カバー固定用ビス３８を用いるので、カバー１８を外筒部１２に対してより強固に固定することが可能である。ただし、修理等の際にはカバー１８は取り外しが可能である。ここで、カバー固定用ビス３８は、カバー１８の長手方向の長さが長過ぎて、シール剤のみによってはカバー１８を外筒部１２に固定することが出来ないときに効果的である。また、第１の実施形態と同様に、内蔵物の大きさにかかわらず、スキャナ先端の細径化が可能である。

次に、第３の実施形態について説明する。図１１から図１３を参照すると、第３の実施形態は、２つの開口が、スキャナ外筒部の軸心を挟んでスキャナ外筒部に設けられ、各開口にそれぞれ蓋状部材が設けられる構成である。すなわち、２つのカバー１８、５０及び開口Ｐ、Ｑが、外筒部１２の軸心を挟んで外筒部１２に設けられる。カバー５０（蓋状部材）は、第２の実施形態と同様に、固定用ビス５２が皿穴５４を通って皿穴５６に螺合することによって固定される。他の構成は、第１または第２の実施形態と同様であり、同部材には同符号が付されている。

外筒部１２の開口Ｐの軸心を挟んだ位置に開口Ｑが設けられる。開口Ｑからは、深度駆動調節用アクチュエータ（図示せず）に形成された電極６１の表面に設けられた第３基板５８と、その先端方向に隣接する第４基板６０とが突出して設けられる。また、開口Ｑの後端には、第３カバー保持部６２が設けられ、先端には第４カバー保持部６４が設けられる。第３、第４カバー保持部６２、６４は、開口Ｑから第３、第４内蔵基板５８、６０及び外筒部１２の外周面よりも突出して形成される。また、第３、第４カバー保持部６２、６４の開口Ｑからの突出部の鉛直方向の寸法は等しい。第３カバー保持部６２の突出部は直方体を面取りした形状であり、その中央には、接地線ＧＮＤが挿通される隙間が設けられる。第４カバー保持部６４の突出部は、直方体を面取りした形状である。

カバー５０は、カバー１８と同様に、外筒部１２に対して固定される。すなわち、カバー固定用ビス５２が、カバー５０に設けられた皿穴５４を通って、第４カバー保持部６４に設けられた皿穴５６に螺合する。さらに、カバー１８と同様に、開口Ｑの端面は、カバー５０の長手方向の外周面５０ａ、５０ｂに接着され、短辺方向内周面５０ｃは第４カバー保持部６４に接着されて、内蔵部１６は密閉状態となる。なお、図示しないが、カバー１８及びカバー５０は、第１の実施形態のように、シール剤のみで固定、もしくはエポキシ系接着剤のみで接着される構成であっても良い。

このように、第３の実施形態では、内蔵部１６に収納される内蔵物が外筒部１２の上下から突出する場合に有効である。この場合でも、内視鏡の先端部の径は、内蔵部１６の大きさに依らず細径化することが可能である。すなわち、内蔵部１６より先端側の径は、内蔵部１６以外の寸法、例えば、レンズカバー部１４内に設けられる対物光学系の外径よりもひとまわり大きい径に合わせて設計可能となる。換言すれば、外筒部１２の先端側の径は、内蔵部１６に収容される内蔵物の大きさにかかわらず、細径化が可能となる。

次に、図１４及び図１５を参照して、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、細径化を実現するために側面に開口Ｐが形成された筒状のスキャナ外筒部１２を要することから、外筒部１２と外筒内部との固定強度を向上させるための構成である。

以下に詳述するように、硬性部１０の後端に設けられる部材は湾曲部２０の先端に連結される。内蔵部１６の後端に設けられた前方ＰＣＢ２１０は、先端方向に隣接する支持部材２１２を介してＸ−Ｙ走査機構２３２に連結される。前方ＰＣＢ２１０は、その後端に配置される形状記憶合金２１６に連結される。前方ＰＣＢ２１０と後方ＰＣＢ２１４とで形成される空間には、コイルスプリング２１８とフレキシブルＰＣＢ２２０とが設けられる。フレキシブルＰＣＢ２２０と形状記憶合金２１６とは、コイルスプリング２１８の径内に収納される。加熱冷却により形状記憶合金２１６が伸縮すると、前方ＰＣＢ２１０と後方ＰＣＢ２１４との間隔は変化するが、これに伴い、コイルスプリング２１８は伸縮して前方ＰＣＢ２１０を付勢し、フレキシブルＰＣＢ２２０を変形させる。また、コイルスプリング２１８の径内には、径の中心に挿通された光ファイバ２１と、後方ＰＣＢ２１４に連設された位置センサ２２４とが設けられる。位置センサ２２４は、形状記憶合金２１６の伸縮誤差を補正することで軸心方向の動きを一定に保ち、光ファイバ２１の軸心方向の動きを制御する。また、湾曲部２０の先端には後方ＰＣＢ２１４が連結されている。

内蔵部１６後端の小径部の外周面からＰＣＢ２１４の外周面に渡って、金属製の接続部２３が形成される。接続部２３は、内蔵部１６の最後端および後方ＰＣＢ２１４に密着する。外筒部１２は硬性部１０の先端から後方ＰＣＢ２１４まで延び、接続部２３に密着しつつ囲繞する。接続部２３の形状は、外筒部１２と内蔵部１６後端の小径部外周面と後方ＰＣＢ２１４とからなる空間を埋めるような形状である。外筒部１２には、軸心を挟んで反対側の位置に皿穴２２６、２３０が設けられる。金属部材２３には、軸心を挟んで反対側の位置に皿穴２２４、２２８が設けられる。ビス１７が皿穴２２４を通って皿穴２２６に螺合し、ビス１９が皿穴２２８を通って皿穴２３０に螺合することにより、外筒部１２と接続部２３とは固定される。すなわち、硬性部１０と湾曲部２０とは、ビス１７、１９によって固定されることになる。

このように、外筒部１２と接続部２３とがビス１７、１９によって固定されることにより、湾曲部２０と湾曲部２０が接続されている後方ＰＣＢ２１４が硬性部１０から外れることを防止できる。従来は、硬性部１０の後端と後方ＰＣＢ２１４とがエポキシ系等の接着剤によって固定されていたが、ビスを用いることで、より強固に固定することが可能となる。ただし、修理等の際にはカバー１８は取り外しが可能である。これにより、後方ＰＣＢ２１４が外筒部１２から外れることによる、内視鏡可撓管内部の減摩剤が内蔵部１６へ侵入して共焦点スキャナの誤動作を防止することが出来る。なお、第４の実施形態における内蔵部１６後端及び接続部２３の構成は、第１乃至第３の実施形態にも適用しても良い。また、本実施形態における深度駆動調節用アクチュエータは形状記憶合金２１６であるが、超音波モータ等の他の機構が用いられても良い。

１２ 外筒部（スキャナ外筒部）
１８、５０ カバー（蓋状部材）
２１ 光ファイバ
２４、２１６ 深度駆動調節用アクチュエータ
３８、５２ カバー固定用ビス
２３２ Ｘ−Ｙ走査機構
Ｐ、Ｑ 開口

Claims (4)

1. 側面に開口が形成された筒状のスキャナ外筒部と、
   前記スキャナ外筒部内において光ファイバを駆動するためのＸ−Ｙ走査機構および前記Ｘ−Ｙ走査機構の後端に設けられる深度駆動調節用アクチュエータを含み、前記開口から突出するように前記スキャナ外筒部に収容される内蔵物と、
   前記開口を閉塞する蓋状部材とを備えることを特徴とする内視鏡の共焦点スキャナ。
2. 前記蓋状部材が前記外筒部をシール剤により密閉し、または、接着剤によって接着することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の共焦点スキャナ。
3. 前記蓋状部材が、前記開口に嵌合されるとともに、前記開口から突出する内蔵物に対してビスによって１箇所のみにおいて固定されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の共焦点スキャナ。
4. ２つの前記開口が、前記スキャナ外筒部の軸心を挟んで前記スキャナ外筒部に設けられ、各開口にそれぞれ前記蓋状部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の共焦点スキャナ。

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