JP6389605B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、器官などの観察対象を撮像する内視鏡装置に関し、特に、スコープ（内視鏡）先端部の冷却に関する。

電子内視鏡装置では、ビデオスコープの先端部にＣＣＤなどのイメージセンサが設けられており、スコープ動作中、センサ部の発熱によってスコープ先端部の温度が高くなる。これは、スコープ先端部に設けられた電気回路などの耐久性などに影響を与える。

自然放熱に頼らずにスコープ先端部を冷却する構成として、スコープ内部に気体通路となる管路を設ける内視鏡装置が提案されている（特許文献１参照）。そこでは、管路を通じてスコープ先端部に冷気を供給し、発熱部分に吹き付ける。

特開２０１２−１１５５２０号公報

高性能であるイメージセンサがスコープ先端部に設けられると、今まで以上にセンサから発熱する。特に、ＣＭＯＳセンサの場合、増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路など様々な電気回路がセンサモジュールに組み込まれており、電気回路などに対する発熱の影響が一層問題となる。

冷気を吹き付ける構成では、スコープ先端部を十分に放熱させることができず、画質劣化の恐れがある。また、イメージセンサ、電気回路などへ直接空気を当てるため、デバイスの耐久性に影響を与える恐れがある。

したがって、内視鏡作業中、スコープ先端部内のデバイスに影響を与えることなく、効率よくスコープ先端部を冷却することが求められる。

本発明の内視鏡装置は、ビデオスコープなどのスコープの挿入部に設けられ、イメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びるチューブ（以下、冷媒輸送管という）と、冷媒を、冷媒輸送管を通じてスコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備える。

冷媒供給部の構成は任意であり、ヒートポンプ、冷凍機など、熱交換器、ポンプを備えればよい。また、排気装置を設けることも可能である。冷媒輸送管のスコープ先端側端部は、イメージセンサの設置場所付近に位置すればよく、剛性のスコープ先端部内部、あるいは湾曲部に位置してもよい。

冷媒輸送管は、少なくともスコープ操作部からスコープ先端部まで延びるように構成可能であって、スコープ操作部、スコープコネクタ部、あるいは内視鏡プロセッサに冷媒供給部を設置可能である。

本発明では、冷媒を使用することによってスコープ先端部で発生する熱を回収する構成であり、専用の冷媒輸送管によって冷媒がスコープ先端部へ運ばれる。スコープ先端部に輸送された冷媒は、スコープ挿入部内の冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して冷媒供給部へ戻る。これにより、安定した冷却を行うことが可能となる。

イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルを、冷媒輸送管内に設けることが可能である。これにより、冷媒の帰還経路となる空間を十分確保することができる。特に、信号ケーブルのシールド材は、イメージセンサを保持する保持部と接続させるのがよい。冷媒輸送管内を伝わる冷媒が、シールド材に伝わったスコープ先端部からの熱を吸収することができる。

例えば、信号ケーブルを、冷媒輸送管に対して同軸的に配置することが可能である。この場合、冷媒輸送管内において、信号ケーブルの外表面と冷媒輸送管との間に、スペーサを設けてもよい。これによって、冷媒輸送管内において、冷媒がシールド材に伝わった熱を信号ケーブル外表面全体から吸収することが可能であり、また、冷媒が、イメージセンサの配置されたスコープ先端部へ全体的に冷媒輸送管から流出することが可能となる。

イメージセンサが保持部材によって保持されている場合、基板冷媒輸送管のスコープ先端側端部のサイズを、イメージセンサを保持する保持部材のサイズよりも小さくすることが可能である。保持部材の中央付近へ冷媒を当てることが可能である。

また、冷媒の循環を良好にすることを考慮し、冷媒輸送管のスコープ先端部側端部を、イメージセンサを保持する保持部材のスコープ操作部側端部よりも、スコープ操作部側に位置させることが可能である。

本発明の他の態様における内視鏡装置は、スコープ挿入部に設けられ、スコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、冷媒を、スコープ挿入部内の冷媒輸送管以外の隙間空間を通じてスコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、スコープ先端部に輸送された冷媒が、冷媒輸送管を経由して冷媒供給部へ戻ることを特徴とする。

このように本発明によれば、スコープ先端部を安定して冷却することができる。

本実施形態である電子内視鏡装置の概略的構成図である。 スコープ先端部付近の長手方向に沿った概略的断面図である。 湾曲部の径方向に沿った概略的側面図である。

以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡装置について説明する。

図１は、本実施形態である電子内視鏡装置の概略的構成図である。

電子内視鏡装置は、その挿入部分が体内へ挿入されるビデオスコープ１０と、ビデオスコープ１０が着脱自在に接続されるプロセッサ（図示せず）とを備える。ビデオスコープ１０は、体内へ挿入される挿入部１２を備え、挿入部１２は操作部１０Ｍに接続されている。

スコープ先端部１０Ｔには、光学系（図示せず）およびイメージセンサモジュール５０が設けられており、ここでは、ＣＭＯＳセンサがイメージセンサとして設けられている。イメージセンサモジュール５０から出力される画素信号は、信号ケーブル２１（ここでは図示せず）を包含するユニバーサルケーブル１５を介してプロセッサへ送られる。

挿入部１２は、その端部が剛性のスコープ先端部１０Ｔとして構成され、スコープ先端部１０Ｔに湾曲部１１が繋がっている。操作部１０Ｍに設けられた操作ダイヤル／操作レバーに対する操作によって湾曲部１１が湾曲し、それに応じてスコープ先端部１０の向きが、上、下、左、あるいは右方向に変わる。湾曲部１１と連結する挿入部本体部分１２Ｔは、可撓性のあるチューブによって構成されている。

本実施形態では、内視鏡作業中、スコープ先端部１０Ｔを冷却可能であり、ビデオスコープ１０は、スコープ先端部１０Ｔを内部から冷却するヒートポンプ３０に接続されている。そして、ビデオスコープ１０の挿入部１２内部には、操作部１０Ｍからスコープ先端部１０Ｔに渡って延びる冷媒用のパイプ（冷媒輸送管）１８が設けられている。

ヒートポンプ３０は、フィルタ４０、ポンプ６０、熱交換器７０、排気装置８０とを備え、排気装置８０が操作部１０Ｍに設けられている。ビデオスコープ１０内のパイプ１８と接続するパイプ４５Ａと、ポンプ６０と接続するパイプ４５Ｂとの間に、熱交換器７０が設けられている。また、操作部１０Ｍに設けられた排管口と接続するパイプ３５Ａと、ポンプ６０と接続するパイプ３５Ｂとの間に、フィルタ４０が設けられている。

乾燥空気などの冷媒Ｍは、熱交換器７０によって冷却された後、パイプ１８を経由してスコープ先端部１０Ｔまで移動する。そして、スコープ先端部１０Ｔに送られた冷媒Ｍは、排気装置８０によって操作部１０Ｍの方向へ移動する。そして、挿入部１２の内部において、スコープ先端部１０Ｔに輸送された冷媒Ｍは、パイプ１８以外の空間、すなわちパイプ１８の周囲の隙間を移動し、操作部１０Ｍを通って外部のパイプ３５Ａ、フィルタ４０、パイプ３５Ｂを経由し、ポンプ６０に帰還する。

内視鏡作業中、ヒートポンプ３０を作動させることによって冷媒Ｍが循環し、スコープ先端部１０Ｔのイメージセンサモジュール５０から発生する熱が吸収される。ビデオスコープ１０外部に排出される冷媒Ｍがフィルタ４０を通過するため、冷媒Ｍとともに排出されたビデオスコープ１０内の不純物（粉体、液体など）が除去される。熱交換器７０には温度センサ（図示せず）が設けられており、スコープ先端部１０Ｔに供給される冷媒Ｍが所定温度となるように、熱交換器７０が制御される。

図２は、スコープ先端部付近の長手方向に沿った概略的断面図である。図３は、湾曲部の径方向に沿った概略的側面図である。図２、３を用いて、スコープ先端部付近の内部構造について説明する。

スコープ先端部１０Ｔに内蔵されたイメージセンサモジュール５０は、対物レンズ５６、イメージセンサ５２、基板５４とを備え、対物レンズ５６、イメージセンサ５２は、筒状保持部５７によって固定されている。保持部５７は、金属などによって成形されており、シールドパイプとして機能する。イメージセンサ５２の背面側に設けられた基板５４には、信号ケーブル２１が接続されている。

図３に示すように、信号ケーブル２１は、複数の信号線２３から構成されており、チューブ状の導電性シールド材１９によって覆われている。シールド材１９は、絶縁性外被膜２７に覆われている。信号ケーブル２１を囲むパイプ１８は、可撓性のある樹脂素材によって成形されている。なお、信号ケーブル２１は、パイプ１８の操作部側端部において、パイプ１８の密閉性を維持した状態でパイプ外へ抜けている。

信号ケーブル２１は、パイプ１８の管内全体に渡って延びており、パイプ１８に対して同軸的に配置されている。信号ケーブル２１とパイプ１８との隙間である隙間空間１２Ｓには、スペーサ２９が設けられており、信号ケーブル２１がパイプ１８に対して同軸的に配置される。これにより、隙間空間１２Ｓの径方向の距離が全周において均一に設定される。また、湾曲部１１が湾曲した場合でもスペーサ２９により隙間空間１２Ｓが潰されることがなく、安定して冷媒Ｍを通すことができる。この隙間空間１２Ｓをヒートポンプ３０から送出された冷媒Ｍが通ってスコープ先端部側に向かって流れる。

信号ケーブル２１の先端部分は、パイプ１８の端部１８Ｔから突出してスコープ先端側に延びており、イメージセンサモジュール５０の保持部端部５７Ｔと、パイプ端部１８Ｔは、軸方向に沿って離間している。すなわち、パイプ端部１８Ｔは、軸方向に関して保持部端部５７Ｔよりもスコープ操作部側に位置する。

シールド材１９は、外被膜２７よりも軸方向に沿ってスコープ先端部側へさらに延び、また、フランジ状となって径方向に延びており、基板５４および保持部５７と繋がっている。また、パイプ１８の外径ｄは、保持部５７の内径Ｄよりも小さく、パイプ端部１８Ｔのサイズは保持部端部５７Ｔのサイズよりも小さい。

内視鏡作業中、イメージセンサ５２、基板５４が発熱し、これらから発生した熱は保持部５７、シールド材１９に伝わる。パイプ１８を経由してパイプ先端部１８Ｔから吐出する冷媒Ｍは、シールド材１９と保持部５７との間に流れ込む。このとき、冷媒Ｍは、シールド材１９、保持部５７の熱を吸収する。

また、イメージセンサ５２、基板５４において発生した熱は、保持部５７、基板５４と繋がったシールド材１９を伝わることにより、パイプ１８内部にあるシールド材１９に沿って移動していく。この放熱経路の傍を冷媒Ｍが通過することにより、シールド材１９に輸送された熱が吸収される。

さらに、パイプ１８と信号ケーブル２１との間にスペーサ２９を設けることにより、信号ケーブル２１外表面全体から熱を吸収することが可能であり、また、冷媒Ｍがパイプ端部１８Ｔから偏りなく均一に吐出することによって、イメージセンサモジュール５０全体から熱を吸収することができる。

スコープ先端部１０Ｔへ輸送された冷媒Ｍは、操作部１０Ｍに設けられた排気装置８０によって操作部側へ移動する。このとき、冷媒Ｍは、パイプ１８ではなく、挿入部１２の外管１２Ａとパイプ１８との隙間となる隙間空間１０Ｓを通って移動する。冷媒Ｍが循環することにより、スコープ先端部１０Ｔを安定して冷却することが可能となり、特に、冷媒Ｍの供給経路と帰還経路を別々に設けることにより、循環がスムーズなものとなる。

このように本実施形態によれば、ビデオスコープ１０の挿入部１２内にパイプ１８が設けられており、パイプ１８内に信号ケーブル２１が配置されている。そして、ヒートポンプ３０によって、冷媒Ｍがパイプ１８を経由してスコープ先端部１０Ｔへ供給される。スコープ先端部１０Ｔに輸送された冷媒Ｍは、挿入部１２の外管１２Ａとパイプ１８との隙間空間１０Ｓを経由して、ヒートポンプ３０に帰還する。

なお、パイプ１８の径を保持部５７の径と同程度の大きさ、あるいはそれ以上に設定してもよい。この場合、パイプ１８の端部を先細いテーパー形状にするのがよい。また、保持部５７の端部５７Ｔ付近において、周方向にスリットを形成し、冷媒Ｍを周囲に拡散させるように構成することもできる。

また、挿入部の隙間空間１０Ｓを経由して冷媒を供給し、パイプ１８を経由して冷媒を帰還させる構成にすることも可能である。このような構成においても、スコープ先端部１０Ｔを十分に冷却することが可能である。

１０ ビデオスコープ
１８ パイプ（冷媒輸送管）
１９ シールド材
２１ 信号ケーブル
３０ ヒートポンプ（冷媒供給部）
５０ イメージセンサモジュール
５２ イメージセンサ

Claims (11)

1. スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
   冷媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
   前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
   前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを保持する筒状の保持部材と接続されていて、
   前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
2. スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
   冷媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
   背面側に基板が設けられた前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
   前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを側面から保持する保持部材と接続されていて、
   前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
3. 前記信号ケーブルが、前記冷媒輸送管に対して同軸的に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
4. スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
   冷媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
   前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻り、
   前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
   前記冷媒輸送管内において、前記信号ケーブルの外表面と前記冷媒輸送管との間に、スペーサが設けられていることを特徴とする内視鏡装置。
5. 前記冷媒輸送管のスコープ先端側端部のサイズが、前記イメージセンサを保持する保持部材端部のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記冷媒輸送管のスコープ先端部側端部が、前記イメージセンサを保持する保持部材の前記スコープ操作部側端部よりも、前記スコープ操作部側に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内視鏡装置。
7. 前記冷媒の帰還経路に設けられ、前記冷媒以外の不純物を除去するフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内視鏡装置。
8. 前記シールド材の端部が、フランジ状になってスコープ径方向に延びて前記保持部材と接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
9. 前記冷媒輸送管が、少なくとも前記スコープ操作部から、前記スコープ先端部まで延びていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内視鏡装置。
10. スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
    冷媒を、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
    前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
    前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを保持する筒状の保持部材と接続されていて、
    前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記冷媒輸送管を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
11. スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
    冷媒を、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
    背面側に基板が設けられた前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
    前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを側面から保持する保持部材と接続されていて、
    前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記冷媒輸送管を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。

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