JP6204115B2 - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、病変部等の被写体を照射するための光を内視鏡に供給する内視鏡用光源装置に関する。

病変部等の被写体を観察するための内視鏡システムが医療現場にて使用されている。内視鏡システムには、自然光の届かない体腔内を電子スコープやファイバスコープ等のライトガイドを通じて照射する内視鏡用光源装置が備えられている。この種の内視鏡用光源装置の具体的構成が、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の内視鏡用光源装置は、ランプ、フィルタ機構及び集光用光学系を備えている。特許文献１において、ランプより照射された光は、フィルタ機構の回転板に設けられた光学フィルタ（例えば特殊光フィルタ）を透過して集光用光学系に入射され、集光用光学系により集光されて内視鏡のライトガイドの入射端に入射された後、被写体に向けて導光される。

特開２００１−１９０４９０号公報

特許文献１に記載の内視鏡用光源装置は、ランプより照射された径の太い光（例えば平行光）を光学フィルタに直接通す構成であるため、光学フィルタを大型（大面積）に設計する必要がある。光学フィルタを小型（小面積）にするためには、例えば、ランプと回転板との間に集光レンズを配置し、集光レンズによる集光点近傍に光学フィルタを配置する構成を採用することが考えられる。この構成によれば、光学フィルタを透過する際の光の径が細くなるため、光学フィルタを小型に設計することができる。しかし、この構成では、内視鏡のライトガイドの入射端に光を入射させるため、集光点通過後の発散光を再度集光させる光学レンズ群を光学フィルタとライトガイドとの間に配置する必要がある。配置する光学レンズが多いほど、例えば色収差など、収差面で不利となるため望ましくない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学フィルタとライトガイドとの間に集光用の光学レンズを配置する必要がない構成でありつつも光学フィルタを小型に設計することが可能な内視鏡用光源装置を提供することである。

本発明の実施形態に係る内視鏡用光源装置は、光源と、光源より射出された光を集光する集光光学系と、内視鏡のライトガイドを保持する保持部と、複数種類の光学フィルタが円周方向に並ぶ回転式ターレットであって、保持部に保持されるライトガイドの入射端に近接する位置であって集光光学系による集光点近傍に配置されたものと、光源、集光光学系、保持部及び回転式ターレットを収容する筐体と、回転式ターレットを回転させることにより複数種類の光学フィルタのうち１つの光学フィルタを光の光路に挿入する、筐体の外部に設けられた回転駆動部と、筐体の外部に設けられた回転駆動部による回転駆動を筐体内に収容された回転式ターレットに伝達する駆動伝達部とを備える。

本実施形態によれば、光学フィルタが集光光学系による集光点近傍に配置されるため、光学フィルタを透過する際の光の径が細い。また、光学フィルタがライトガイドの入射端に近接する位置に配置されるため、集光光学系により集光された光は光学フィルタを透過した後、ライトガイドの入射端に直接入射される。そのため、本実施形態の内視鏡用光源装置は、光学フィルタとライトガイドとの間に集光用の光学レンズが配置されない構成でありつつも光学フィルタを小型に設計するのに適した構成となっている。なお、ライトガイドの入射端に近接する位置は、一般に、筐体のフロント面の裏側に近接する位置でもある。筐体のフロント面の裏側には、フロント面に設けられた操作部用の回路基板をはじめとする各種部品が取り付けられている。そのため、筐体のフロント面の裏側に近接する位置では、空きスペースが限られる。従って、フロント面の裏側に近接する位置に光学フィルタ（回転式ターレット）を設置することができたとしても、駆動機構（特許文献１では駆動回路及びモータ）までをも設置することは難しい。そこで、本実施形態では、回転駆動部を筐体内ではなく筐体外に設けている。これにより、ライトガイドの入射端に近接する位置に回転式ターレットを回転可能に収容する構成が実現される。

駆動伝達部は、一端が回転式ターレットの中心に設けられた軸受部と連結する軸部と、軸部の他端に取り付けられたピニオンギアとを有する構成としてもよい。また、回転駆動部は、筐体の外部に回転可能に保持された円環状部であって、内周面にピニオンギアと噛み合う内歯車が形成されたものを有する構成としてもよい。この構成では、回転式ターレットは、円環状部の回転に伴う内歯車の回転動作がピニオンギア及び軸部を介して伝達されることにより、軸受部を中心に回転する。

内視鏡用光源装置は、円環状部の外周面の所定の複数の角度位置の各々に各光学フィルタを示す目盛が付されており、複数の目盛のうち１つの目盛が所定位置に来るように円環状部を回転させたとき、上記１つの目盛が示す光学フィルタが光路に挿入される構成であってもよい。

保持部は、軸部の中途部分を回転可能に保持する構成であってもよい。

内視鏡用光源装置は、保持部、回転式ターレット、回転駆動部及び駆動伝達部が筐体に対して着脱可能な着脱ユニットをなすものであってもよい。

回転式ターレットは、例えば、複数種類の光学フィルタのうち１つの光学フィルタが、該光学フィルタに代えて該光学フィルタの無い開口である。

本発明の実施形態によれば、光学フィルタとライトガイドとの間に集光用の光学レンズを配置する必要がない構成でありつつも光学フィルタを小型に設計することが可能な内視鏡用光源装置が提供される。

本発明の実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。 本発明の実施形態の光接続ユニット及び筐体内に備えられた光源装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態の光接続ユニットの側面図及び斜視図である。 本発明の実施形態の光接続ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。

［電子内視鏡システム１の全体構成］
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の外観図である。図１に示されるように、本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子スコープ１００及びプロセッサ２００を備えている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００からの信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照射する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。

図１に示されるように、電子スコープ１００は、可撓性を有するシースによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端部分（屈曲部１４）は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作に応じて屈曲する。屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、手元操作部１３の湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１４を屈曲させる。湾曲部１４の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部１２の基端が連結している。先端部１２の方向が湾曲操作ノブの回転操作による屈曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１００による撮影領域が移動する。また、手元操作部１３からはユニバーサルケーブル１５が延びており、その基端にコネクタ部１６が接続されている。

コネクタ部１６は、硬質性を有する合成樹脂で成形されたコネクタケース１６ａを備えている。コネクタケース１６ａは、略対称形状を持つ表側ケースと裏側ケースからなり、表側ケースと裏側ケースとを嵌め合わせることによって規定される閉空間内に電子回路基板等の各種部品を収容し保持すると共に外部衝撃から保護している。コネクタケース１６ａは、電気接続部１７及び光接続部１８を保持している。

プロセッサ２００が持つ筐体２１のフロントパネル部２２には、電気接続ユニット２３及び光接続ユニット２４が保持されている。電気接続ユニット２３は、プロセッサ２００に内蔵されている画像処理装置と電気的に接続されており、光接続ユニット２４は、プロセッサ２００に内蔵されている光源装置と光学的に接続されている。

電気接続ユニット２３は、電気接続部１７に対応する接続構造を備えている。また、光接続ユニット２４は、光接続部１８に対応する接続構造を備えている。電気接続部１７、光接続部１８をそれぞれ、電気接続ユニット２３、光接続ユニット２４と接続することにより、電子スコープ１００とプロセッサ２００とが電気的・光学的に接続される。

［光接続ユニット２４の構成］
図２は、光接続ユニット２４及び筐体２１内に備えられた光源装置の構成を示す図である。図２に示されるように、筐体２１内には、ランプ２５、レンズ２６ａ〜２６ｃ及び羽根絞り２７が設置されている。

ランプ２５は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプであり、少なくとも可視光領域を含む白色光を射出する。図２に示されるように、ランプ２５より射出された照射光は、レンズ２６ａにより集光され、集光点近傍に設置された羽根絞り２７を通過することによって適正な光量に制限された後、レンズ２６ｂによりコリメートされる。

図３（ａ）は、光接続ユニット２４単体の側面図である。図３（ａ）に示されるように、光接続ユニット２４は、ベースキャップ２４１、操作環２４２、先端キャップ２４３、回転式ターレット２４４を備えている。図３（ｂ）は、光接続ユニット２４を先端キャップ２４３側から見たときの斜視図である。図３（ｃ）は、光接続ユニット２４を回転式ターレット２４４側から見たときの斜視図である。図３（ｄ）は、ベースキャップ部２４１を外した状態の光接続ユニット２４を回転式ターレット２４４側から見たときの斜視図である。

図３（ｂ）〜（ｄ）の各図に示されるように、回転式ターレット２４４には、それぞれ異なる分光特性を持つ複数種類の光学フィルタ２４４ａ〜２４４ｄが円周方向に等角度間隔（９０°間隔）で並べて配置されている。光学フィルタ２４４ａ〜２４４ｄは、例えば表層付近の血管構造や深層の血管構造、特定の病変部など、それぞれ異なる分光画像を撮影するのに適した分光特性を持つ。なお、被写体を通常の白色光で照射するため、光学フィルタ２４４ａ〜２４４ｄのうち１つの光学フィルタを単なる開口（光学フィルタの無いもの）に置き換えてもよい。

図２に示されるように、レンズ２６ｂによりコリメートされた照射光は、レンズ２６ｃにより集光される。術者は、光接続ユニット２４を操作することにより、光学フィルタ２４４ａ〜２４４ｄのうち１つの光学フィルタをレンズ２６ｃによる集光点近傍の照射光路に挿入することができる。レンズ２６ｃにより集光された照射光は、集光点近傍に配置された光学フィルタを透過する。

光接続部１８には、ライトガイド（ＬＣＢ：Light Carrying Bundle）１９（図２中一点鎖線）が備えられている。光接続ユニット２４は、ライトガイド１９を、ライトガイド１９の入射端とレンズ２６ｃによる集光点とがほぼ一致する位置で保持する。そのため、光学フィルタを通過した照射光は、光ライトガイド１９の入射端位置で集光し、入射端に入射される。入射端に入射された照射光は、ライトガイド１９内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ライトガイド１９内を伝播した照射光は、先端部１２内に配置されたライトガイド１９の射出端より射出され、配光レンズ（不図示）を介して被写体を照射する。

このように、本実施形態では、光学フィルタがレンズ２６ｃによる集光点近傍に配置されるため、光学フィルタを透過する際の照射光の径が細い。また、光学フィルタがライトガイド１９の入射端に近接する位置に配置されるため、レンズ２６ｃにより集光された照射光は光学フィルタを透過した後、ライトガイド１９の入射端に直接入射される。そのため、本実施形態のプロセッサ２００は、光学フィルタとライトガイド１９との間に集光用の光学レンズが配置されない構成でありつつも光学フィルタを小型に設計するのに適した構成となっている。

図４（ａ）は、光接続ユニット２４単体の側断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施形態において、光接続ユニット２４は、フロントパネル部２２に対して着脱可能に構成されている。具体的には、図４（ａ）に示されるように、円環状のベースキャップ２４１の内周面に雌ねじ２４１ａが形成されている。雌ねじ２４１ａをフロントパネル部２２に形成された雄ねじ（不図示）と締結させることにより、ベースキャップ２４１を含む光接続ユニット２４の全体がフロントパネル部２２に固定される。雄ねじからベースキャップ２４１を緩めて外すことにより、ベースキャップ２４１を含む光接続ユニット２４の全体がフロントパネル部２２から外れる。

例えば、血管構造の分光画像撮影に適した光学フィルタを持つ光接続ユニットや、特定の病変部の分光画像撮影に適した光学フィルタを持つ光接続ユニットなど、複数種類の光接続ユニット２４が用意されている場合を考える。この場合、術者は、メーカに依頼することなく自ら着脱作業を行って光接続ユニット２４を交換することにより、任意の分光画像撮影を行うことができる。

光接続ユニット２４には、円筒支柱２４５が備えられている。円筒支柱２４５は、ベースキャップ２４１の中央に形成された貫通穴に挿入され通されている。ベースキャップ２４１と円筒支柱２４５は、圧入や接着等により互いに固定されている。術者による光接続部１８と光接続ユニット２４との接続時、ライトガイド１９（図４（ａ）中一点鎖線）が円筒支柱２４５の円筒中空部２４５ａに差し込まれる。

光接続ユニット２４には、円筒支柱２４５と連結固定された保持部２４８が備えられている。保持部２４８は、円筒中空部２４５ａと同軸同径の貫通路２４８ａを有している。保持部２４８はまた、付勢ばね２４８ｂを有している。術者により光接続部１８が光接続ユニット２４に完全に差し込まれると、円筒中空部２４５ａに差し込まれたライトガイド１９（図４（ａ）中一点鎖線）は、更に、貫通路２４８ａに差し込まれて、入射端がレンズ２６ｃによる集光点とほぼ一致する位置で保持される。なお、貫通路２４８ａ内におけるライトガイド１９の位置は、付勢ばね２４８ｂによってガタ寄せされる。

ベースキャップ２４１上には、ベースキャップ２４１側から順に、操作環２４２、先端キャップ２４３が保持されている。先端キャップ２４３は、円筒支柱２４５が先端キャップ２４３の中央に形成された貫通穴に挿入され、圧入や接着等により固定されている。操作環２４２は円環状部材であり、ベースキャップ２４１と先端キャップ２４３との間で円筒支柱２４５の中心軸周りに回転可能に保持されている。

光接続ユニット２４には、駆動伝達軸２４６が備えられている。駆動伝達軸２４６は、一端が回転式ターレット２４４の中心に設けられた軸受部２４４ｅに圧入されることにより、回転式ターレット２４４と連結している。駆動伝達軸２４６の他端には、ピニオンギア２４７が圧入されている。また、駆動伝達軸２４６は、中途部分が保持部２４８に形成された貫通路２４８ｃに差し込まれており、貫通路２４８ｃ内で軸線周りに摺動可能に保持されている。

図３（ｄ）や図４（ｂ）に示されるように、操作環２４２の内周面には内歯車２４２ａが形成されている。内歯車２４２ａは、駆動伝達軸２４６の他端に圧入されているピニオンギア２４７と噛み合っている。そのため、術者が操作環２４２の外周面を摘んで操作環２４２を円筒支柱２４５の中心軸周りに回転させると、内歯車２４２ａも円筒支柱２４５の中心軸周りに回転する。内歯車２４２ａの回転動作は、ピニオンギア２４７及び駆動伝達軸２４６を介して回転式ターレット２４４に伝達される。これにより、回転式ターレット２４４が駆動伝達軸２４６の軸線周り（軸受部２４４ｅの中心軸周り）に回転する。

操作環２４２の外周面には、光学フィルタ２４４ａ〜２４４ｄの各々を示す計４つの目盛２４２ｂが等角度間隔（９０°間隔）で刻印されている。４つの目盛２４２ｂのうち１つの目盛２４２ｂが所定位置（例えば先端キャップ２４３の外周面に刻印された不図示のマークと合わさる位置）に来るように操作環２４２が回転操作されて、回転式ターレット２４４が回転することにより、該１つの目盛２４２ｂが示す光学フィルタが照射光路に挿入される。

フロントパネル部２２の裏側には、フロントパネル部２２に設けられた操作部用の回路基板をはじめとする各種部品が取り付けられている。そのため、フロントパネル部２２の裏側に近接する位置では、空きスペースが限られる。従って、本実施形態では、最小限の構成要素（回転式ターレット２４４及び保持部２４８）をフロントパネル部２２の裏側に近接する位置に配置すると共にその他の構成要素（ベースキャップ２４１、操作環２４２、先端キャップ２４３及び円筒支柱２４５）を筐体２１の外部に配置し、筐体２１の外部に配置された操作環２４２の回転駆動を、ピニオンギア２４７及び駆動伝達軸２４６を介して筐体２１内に収容された回転式ターレット２４４に伝達するように構成されている。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

１ 電子内視鏡システム
１１ 挿入部可撓管
１２ 先端部
１３ 手元操作部
１４ 屈曲部
１５ ユニバーサルケーブル
１６ コネクタ部
１６ａ コネクタケース
１７ 電気接続部
１８ 光接続部
１９ ライトガイド
２１ 筐体
２２ フロントパネル部
２３ 電気接続ユニット
２４ 光接続ユニット
２５ ランプ
２６ａ〜２６ｃ レンズ
２７ 羽根絞り
１００ 電子スコープ
２００ プロセッサ
２４１ ベースキャップ
２４１ａ 雌ネジ
２４２ 操作環
２４２ａ 内歯車
２４２ｂ 目盛
２４３ 先端キャップ
２４４ 回転式ターレット
２４４ａ〜２４４ｄ 光学フィルタ
２４４ｅ 軸受部
２４５ 円筒支柱
２４５ａ 円筒中空部
２４６ 駆動伝達軸
２４７ ピニオンギア
２４８ 保持部
２４８ａ 貫通路
２４８ｂ 付勢ばね
２４８ｃ 貫通路

Claims (6)

1. 光源と、
   前記光源より射出された光を集光する集光光学系と、
   内視鏡のライトガイドを保持する保持部と、
   複数種類の光学フィルタが円周方向に並ぶ回転式ターレットであって、前記保持部に保持されるライトガイドの入射端に近接する位置であって前記集光光学系による集光点近傍に配置されたものと、
   前記光源、前記集光光学系、前記保持部及び前記回転式ターレットを収容する筐体と、
   前記回転式ターレットを回転させることにより前記複数種類の光学フィルタのうち１つの光学フィルタを前記光の光路に挿入する、前記筐体の外部に設けられた回転駆動部と、
   前記筐体の外部に設けられた回転駆動部による回転駆動を前記筐体内に収容された回転式ターレットに伝達する駆動伝達部と、
   を備える、
   内視鏡用光源装置。
2. 前記駆動伝達部は、
   一端が前記回転式ターレットの中心に設けられた軸受部と連結する軸部と、
   前記軸部の他端に取り付けられたピニオンギアと、
   を有し、
   前記回転駆動部は、
   前記筐体の外部に回転可能に保持された円環状部であって、内周面に前記ピニオンギアと噛み合う内歯車が形成されたもの
   を有し、
   前記回転式ターレットは、
   前記円環状部の回転に伴う前記内歯車の回転動作が前記ピニオンギア及び前記軸部を介して伝達されることにより、前記軸受部を中心に回転する、
   請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記円環状部の外周面の所定の複数の角度位置の各々に各前記光学フィルタを示す目盛が付されており、
   前記複数の目盛のうち１つの目盛が所定位置に来るように前記円環状部を回転させたとき、該１つの目盛が示す光学フィルタが前記光路に挿入される、
   請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記保持部は、
   前記軸部の中途部分を回転可能に保持する、
   請求項２又は請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
5. 前記保持部、前記回転式ターレット、前記回転駆動部及び前記駆動伝達部が前記筐体に対して着脱可能な着脱ユニットをなす、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。
6. 前記回転式ターレットは、
   前記複数種類の光学フィルタのうち１つの光学フィルタが、該光学フィルタに代えて該光学フィルタの無い開口である、
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の内視鏡用光源装置。

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