JP6760622B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

内視鏡手術は、腹部などの体壁に形成された貫通孔から内視鏡の挿入部および手術器具を体腔内に挿入し、体腔内における患部と手術器具の双方を撮像しながら実施される。施術者が手術器具を操作するときは、挿入部と手術器具との干渉を回避するため、挿入部の先端を患部から遠ざけることが望ましい。また、施術者が患部を詳細に観察するときは、挿入部の先端を患部に接近させる必要があるため、手術器具の操作を停止することが望ましい。このように、内視鏡手術では、内視鏡の挿入部と手術器具との位置関係を把握しながら双方を操作する必要があるため、施術者の負担が大きい。

このような問題を解決するため、特許文献１は、撮像系等を含む基部と体腔内に挿入される鏡筒部（挿入部）とを有する本体筐体を備える内視鏡カメラを開示している。この内視鏡カメラによれば、本体筐体を体壁に保持させることができるため、少なくとも内視鏡の挿入部の先端を移動させる操作が不要となる。

特開２００８−８０１１５号公報

しかしながら、特許文献１が開示する内視鏡カメラは、少なくとも挿入部と撮像系とを一体的に備えるため相当な重量を有する。そのため、この内視鏡カメラが体壁に長時間留置されると、その重量によって体壁に歪みが生じる可能性があり、患者に与える負担が大きくなることがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、患者に与える負担を軽減することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る内視鏡装置は、
体腔内の被写体を照明する照明部と、前記照明部により照明された前記被写体からの反射光を集光して導光する導光部と、を有し、体壁に設けられた貫通孔から前記体腔内に挿入される短尺な円筒状の挿入部と、
前記導光部により導光された前記被写体からの反射光を受光することにより、前記体腔内の被写体を撮像する撮像部と、
前記挿入部と前記撮像部とを着脱自在に接続する接続部と、を備え、
前記接続部は、前記被写体を照明するための照明光を出射して前記照明部に供給する光源部を有し、
前記導光部は、
前記挿入部の先端に配置され、前記被写体からの反射光を集光し、集光した反射光を前記挿入部の基端に向けて出射する対物レンズと、
前記対物レンズから前記挿入部の基端にかけて設けられた中空導光領域と、を有し、
前記対物レンズから出射された出射光は、前記中空導光領域を介して前記挿入部の基端に導光され、
前記撮像部は、前記導光部により導光された前記被写体からの反射光を集光するレンズユニットを有し、
βを前記レンズユニットの横倍率、ωを前記対物レンズの半画角とし、下記の条件式（１）を満たす、
ことを特徴とする。
（１） ３．５ ≦ ｜β｜／ｔａｎω ≦ ２５．０

前記照明部は、一端において前記光源部から供給された照明光を他端に伝搬して前記被写体に照射する複数の光ファイバにより構成される光ファイバ層を有し、
前記光ファイバ層は、前記導光部の外周に配置されている、
ようにしてもよい。

前記照明部と前記導光部とは、分離可能な別部品として構成されている、
ようにしてもよい。

前記挿入部の基端から先端までの距離は、前記体壁の厚さとほぼ等しい、
ようにしてもよい。

前記貫通孔に貫通した状態で固定され、前記挿入部を前記体壁に保持する保持具を備え、
前記保持具は、
前記挿入部が挿通可能な管腔が設けられた管状部と、
前記管状部の基端に連結され、前記管腔に連通する挿入孔が形成された体外固定部と、
前記管状部の先端に連結され、前記管腔に連通する開口が形成された体内固定部と、を備え、
前記体外固定部は、前記挿入部が前記管状部に挿入された状態で前記挿入孔を密閉可能な蓋部を有する、
ようにしてもよい。

Ｌを前記挿入部の基端から先端までの距離、Ｐを前記挿入部の外径とし、下記の条件式（２）を満たす、
ようにしてもよい。
（２） １．０ ≦ Ｌ／Ｐ ≦ １２．０

本発明によれば、患者に与える負担を軽減することができる内視鏡装置を提供することができる。

（Ａ）は、実施形態１に係る内視鏡装置の構成を示す図である。（Ｂ）は、接続部のＢＢ−ＢＢ断面図である。（Ｃ）は、挿入部のＣＣ−ＣＣ断面図である。 内視鏡装置と被写体との位置関係等を説明するための図である。 内視鏡装置の機能構成を示すブロック図である。 内視鏡装置の光学系の構成を模式的に示す図である。 （Ａ）は、変形例に係る挿入部の構成を示す図である。（Ｂ）は第１円筒部材、（Ｃ）は第２円筒部材の構成を示す図である。（Ｄ）は、挿入部のＤＤ−ＤＤ断面図である。 実施形態２に係る内視鏡装置の構成を示す図である。 （Ａ）は、保持具の構成を示す図である。（Ｂ）は、保持具の挿入口部の密閉時の状態を示す図である。 内視鏡装置と被写体との位置関係等を説明するための図である。

本発明の実施形態に係る内視鏡装置について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
実施形態１に係る内視鏡装置１００は、体腔鏡手術においておもに腹腔鏡や胸腔鏡として用いられる硬性内視鏡（硬性鏡）を含む装置である。内視鏡装置１００は、図１に示すように、挿入部１１０、接続部１３０、撮像部１４０、表示装置１５０を備える。

挿入部１１０は、患者の体壁に形成された貫通孔を通じて体腔内に挿入される円筒状の部材である。挿入部１１０は、図２に示すように、体壁Ｂの貫通孔から体腔内に挿入され、接続部１３０を介して撮像部１４０が取り付けられた状態で硬性内視鏡（硬性鏡）として使用される。挿入部１１０は、図１（Ａ）に示すように、筒状部１１１、照明部１１２、導光部１１３を備える。挿入部１１０は、基端部１１０ａと先端部１１０ｂとを有する。基端部１１０ａは、開口されており、接続部１３０を介して撮像部１４０が着脱可能に取り付けられる。一方、先端部１１０ｂには、対物レンズ１１４が配置されるとともに、照明光の出射口となる照射窓が形成されている。

挿入部１１０は、従来の硬性内視鏡の挿入部と比較して細径かつ短尺に形成されている。また、これに伴って、挿入部１１０は、従来の硬性内視鏡と比べて軽量化されている。具体的には、挿入部１１０の外径は、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。また、挿入部１１０の長さ（基端から先端までの距離）は、図２に示すように、一般的な人間の体壁Ｂの厚さとほぼ等しく、３０ｍｍ程度である。ここで、挿入部１１０の長さが体壁Ｂの厚さとほぼ等しいとは、挿入部１１０の長さが体壁Ｂの厚さに等しいことを意味することは当然として、挿入部１１０の長さが体壁Ｂの厚さよりもやや長い場合をも含むものとする。これは、体壁Ｂの厚さには個人差があるが、挿入部１１０を硬性内視鏡として使用する際、少なくとも挿入部１１０の先端を体壁Ｂの内壁面から露出させて体腔内を観察することができればよいため、挿入部１１０は体壁Ｂに設けられた貫通孔を貫通するに足りる長さを有していればよいことによる。

筒状部１１１は、挿入部１１０の外形を構成する部材であり、ステンレス鋼材等の金属材や硬質の樹脂材等を用いて円筒状に形成されている。筒状部１１１の内部には、照明部１１２、対物レンズ１１４、中空導光領域１１５が配置されている。なお、筒状部１１１の形状は、楕円筒状等であってもよい。

照明部１１２は、後述する光源部１３１から供給された照明光を伝搬して体腔内の被写体Ａを照明する部位である。照明部１１２は、複数の光ファイバによって形成された光ファイバ層１１２ａから構成される。光ファイバ層１１２ａは、筒状部１１１の内周面を覆うように、複数の光ファイバが、筒状部１１１の長手方向に沿って相互に密着してほぼ均一の厚さの層状に配列されて形成されている。光ファイバ層１１２ａの基端面は、複数の光ファイバの基端が束ねられて鏡面に研磨されており、光源部１３１から出射された照明光を取り込む。また、光ファイバ層１１２ａの先端面は、複数の光ファイバの先端が束ねられて鏡面に研磨されており、環状の照射窓が形成されている。複数の光ファイバによって光ファイバ層１１２ａの基端から先端に伝搬された照明光は、この照射窓から被写体Ａに向けて出射される。照射窓から出射された照明光により、体腔内の被写体Ａは照明される。

導光部１１３は、照明部１１２によって照明された被写体Ａからの反射光を集光し、挿入部１１０の基端部１１０ａに導光する。導光部１１３は、対物レンズ１１４、中空導光領域１１５を有する。

対物レンズ１１４は、照明部１１２から照射される照明光により照明された被写体Ａからの反射光を集光し、集光した反射光を後述する中空導光領域１１５に向けて出射する光学系である。対物レンズ１１４は、例えば、広角レンズによって構成される。対物レンズ１１４は、その片面（集光面）が挿入部１１０の先端部１１０ｂから露出するように配置され、その側面が筒状部１１１の内周面に形成された照明部１１２（光ファイバ層１１２ａ）の内側表面に接着剤等を用いて固定されている。このように、筒状部１１１の先端側の開口は対物レンズ１１４によって塞がれ、挿入部１１０の先端部１１０ｂは密閉構造となっている。

中空導光領域１１５は、対物レンズ１１４から筒状部１１１の先端部１１０ｂにかけて配置され、照明部１１２により画定された中空空間である。中空導光領域１１５は、挿入部１１０の先端部１１０ｂにおいて対物レンズ１１４によって取り込まれた被写体Ａからの反射光を挿入部１１０の基端部１１０ａに導光する伝搬路である。

接続部１３０は、挿入部１１０と撮像部１４０とを着脱可能に接続するための部材である。接続部１３０は、簡単な操作で確実に挿入部１１０および撮像部１４０を着脱可能に係合させることができる係合機構を備え、挿入部１１０と撮像部１４０とを機械的に接続する。また、接続部１３０は、合成樹脂等により円環状に形成されており、筒状部１１１の内径と略等しい径の円形貫通孔が設けられている。これにより、対物レンズ１１４および中空導光領域１１５により導光された被写体Ａからの反射光は、遮られることなく撮像部１４０に入射される。また、接続部１３０は、挿入部１１０の基端部１１０ａと対向する底部に、光源部１３１を備える。

光源部１３１は、被写体Ａを照明する照明光を挿入部１１０に供給する。光源部１３１は、図１（Ｂ）に示すように、円環状に形成された接続部１３０の円周方向に沿って略等間隔に配置された複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３２から構成されている。複数のＬＥＤ１３２は、接続部１３０の底面からその発光部分が露出するように接続部１３０内に埋め込まれている。接続部１３０に挿入部１１０が取り付けられた際、光源部１３１と照明部１１２の基端面とが対向し、ＬＥＤ１３２から出射された出射光は、照明部１１２の基端面により取り込まれ、被写体Ａを照明する照明光として用いられる。また、光源部１３１は、ＬＥＤ１３２に電力供給する小型軽量バッテリ（不図示）を備える。なお、ＬＥＤ１３２への供給電力を外部電源から取得するようにしてもよい。

撮像部１４０は、接続部１３０を介して挿入部１１０の基端部１１０ａと接続され、被写体Ａの画像を撮像する。撮像部１４０は、光量が少ない体腔内でも被写体Ａを精細に撮像可能な高感度カメラで構成され、例えば、８Ｋスーパーハイビジョンカメラが用いられる。撮像部１４０は、図３に示すように、レンズユニット１４１、撮像素子１４２、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換部１４３、画像処理部１４４、無線通信部１４５を備える。

レンズユニット１４１は、挿入部１１０の対物レンズ１１４および中空導光領域１１５によって導光された被写体Ａからの反射光を集光して撮像素子１４２に結像させる撮影光学系である。

レンズユニット１４１は、焦点距離を可変とする光学ズーム機能と焦点を自動的に合わせるオートフォーカス機能を有し、被写体Ａの撮影画像の画角およびピントを調整する。レンズユニット１４１は、複数のレンズを組み合わせた広角レンズで構成され、広視野の画像を取得することができる。また、レンズユニット１４１が有する光学ズーム機能により、挿入部１１０の先端部１１０ｂが被写体Ａから離れた状態であっても、被写体Ａのズーム画像を取得することができる。

撮像素子１４２は、レンズユニット１４１と対向する位置に配置され、レンズユニット１４１により結像された被写体Ａの光学像を光電変換して電気信号をアナログ画像データとして出力する。撮像素子１４２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等で構成される。

Ａ／Ｄ変換部１４３は、撮像素子１４２から出力されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。

画像処理部１４４は、Ａ／Ｄ変換部１４３から出力されたデジタル画像データに対して、解像度変換処理、歪曲補正処理、デジタルズーム処理、色調補正処理、輝度補正処理等の各種の画像処理を施す。画像処理部１４４は、例えば、粘膜表層の毛細血管等を高輝度、高コントラストで強調表示した撮像画像や表示倍率を変更した撮像画像を生成する。

無線通信部１４５は、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信用または近距離通信用のインタフェースである。無線通信部１４５は、画像処理部１４４により画像処理が施された撮像画像を示す信号（撮像画像信号）を生成し、アンテナ（不図示）を介して所定の周波数の電波で表示装置１５０等に送信する。

表示装置１５０は、撮像部１４０と同様に、例えば、無線ＬＡＮ通信用または近距離通信用のインタフェースを備え、撮像部１４０の無線通信部１４５から受信した撮像画像信号に基づいて、表示画面に撮像画像を表示する。表示装置１５０は、例えば、液晶モニタや液晶タブレット等の動画表示可能な表示装置で構成される。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態に係る内視鏡装置１００の光学系の構成について説明する。図４は、内視鏡装置１００の光学系の構成を模式的に示す図である。挿入部１１０の先端部１１０ｂに配置される対物レンズ１１４は、従来の硬性内視鏡の挿入部に用いられるものと比較して短尺である。また、挿入部１１０の先端部１１０ｂに設けられた対物レンズ１１４は、被写体Ａからの距離が遠くなるように配置される。この配置において従来の硬性内視鏡に用いられる対物レンズを使用すると、広範囲な領域の画像が取り込まれ、重要である中央付近の解像度を高めることができない。そのため、対物レンズ１１４の焦点距離は、従来のものよりもやや望遠寄りに設定することが好ましい。具体的には、図４に示すように、被写体Ａの周縁から対物レンズ１１４の中心に向かう反射光と一点鎖線で表す光軸とがなす角度ω（以下、「対物レンズ１１４の半画角ω」という）は、２５度〜５０度程度とする。このように設定することよって、患部周辺の不必要な領域の画像を取り込むことなく、被写体Ａとして必要な領域を撮影することができる。画像処理によるズーム機能を活用すれば、被写体Ａに対する拡大視野を取得することができる。

また、体腔内の被写体Ａで反射された反射光は、対物レンズ１１４により中空導光領域１１５の仮想結像面で一旦結像される。挿入部１１０は、従来の硬性内視鏡の挿入部と比べて細径に作製されているため、図４に示すように、中空導光領域１１５における仮想結像面の像高ｂは小さい方が好ましい。続いて、その像を、レンズユニット１４１により撮像素子１４２の受光面に再結像させる。

暗部撮影時のノイズを低減するために、撮像素子１４２の１画素あたりの画素サイズは大きいことが好ましい。また、被写体Ａの撮像画像の高解像度化を達成するために、撮像素子１４２の画素数は大きいことが好ましい。すなわち、図４に示すように、撮像素子１４２の像高ｃは大きいことが好ましく、撮像部１４０は、必然的に、面積が大きな撮像素子１４２を有する高感度カメラにより構成される。

下記の条件式（１）は、レンズユニット１４１の横倍率と対物レンズ１１４の画角との比を規定している。条件式（１）を満足することにより、挿入部１１０を細径かつ短尺に保ちながら、被写体Ａの必要な領域を撮影することができる。また、高感度カメラを使用することにより、ノイズが少なく高解像度の画像を得ることができる。
（１） ３．５ ≦ ｜β｜／ｔａｎω ≦ ２５．０
ただし、βはレンズユニット１４１の横倍率を示し、｜β｜＝｜ｃ｜／｜ｂ｜とする。また、ωは対物レンズ１１４の半画角を示す。

条件式（１）において、その下限を下回ると、対物レンズ１１４の画角が広く、広角になり過ぎて患部の周辺領域の画像の映り込みが多くなるため、重要な中央付近の解像度が低くなる。また、挿入部１１０が太くなり、撮像素子１４２のノイズが多くなるため、撮像画像の解像度を上げることが困難となる。一方、条件式（１）において、その上限を超えると、対物レンズ１１４の画角が狭く、望遠になり過ぎて患部の周辺領域の画像を得ることができないため、手術器具の操作性を損なう。また、撮像素子１４２の面積が大きくなることから、内視鏡装置１００自体が大きく重くなってしまう。

なお、上記の条件式（１）は、下記の条件式（１ａ）に示す範囲を満足すると、より好ましい効果が期待できる。
（１ａ） ４．５ ≦ ｜β｜／ｔａｎω ≦ １２．５
条件式（１ａ）で規定する範囲を満足することにより、内視鏡装置の小型化と撮像画像の高解像度化とを両立しやすくなる。

さらに、上記の条件式（１ａ）は、下記の条件式（１ｂ）に示す範囲を満足すると、さらなる好ましい効果が期待できる。
（１ｂ） ５．５ ≦ ｜β｜／ｔａｎω ≦ １０．５
条件式（１ｂ）で規定する範囲を満足することにより、内視鏡装置の小型化と撮影画像の高解像度化との両立がより容易になる。

次に、内視鏡装置１００の動作について説明する。本実施の形態では、内視鏡装置１００を腹腔鏡手術で用いる場合を一例として説明する。

施術者は、患部の近傍に位置する体壁（腹壁）Ｂに外科的に開けられた貫通孔から挿入部１１０の先端部１１０ｂを体腔（腹腔）内に挿入する。このとき、挿入部１１０は、その先端部１１０ｂが体壁Ｂの内表面から腹腔内にわずかに露出する位置に配置される。次に、施術者は、接続部１３０を介して挿入部１１０に撮像部１４０を取り付け、内視鏡装置１００の電源を投入する。

一般に、腹腔鏡手術では、腹腔内に二酸化炭素ガスを注入する気腹法や腹壁を器具で吊り上げる吊り上げ法などを用いて、手術に必要な視野と作業空間とが確保される。また、挿入部１１０を体腔内に挿入する貫通孔とは別に体壁Ｂに設けられた貫通孔から鉗子やメスなどの手術器具が挿入される。

電源の投入に伴って、接続部１３０の光源部１３１から照明光が出射される。光源部１３１から出射された照明光は、挿入部１１０の照明部１１２の基端部に取り込まれ、複数の光ファイバにより伝搬されて、照明部１１２の先端部に形成された照射窓から出射される。照射窓から出射された照明光によって被写体（患部）Ａが照明される。

照射窓から出射された照明光は、被写体Ａで反射され、その反射光は、対物レンズ１１４によって集光される。対物レンズ１１４によって集光された被写体Ａからの反射光は、対物レンズ１１４内を通過して中空導光領域１１５に向けて出射される。対物レンズ１１４から出射された反射光は、中空導光領域１１５を経由して、挿入部１１０の基端部１１０ａに導光され、被写体Ａの像が撮像部１４０のレンズユニット１４１を介して撮像素子１４２に結像される。

撮像部１４０の撮像素子１４２は、受光面に結像された被写体Ａの画像の光の明暗を光電変換して電気信号に変換する。光電変換された電気信号は、Ａ／Ｄ変換部１４３によりデジタル信号に変換され、画像処理部１４４により各種の画像処理が施された後、無線通信部１４５により出力される。

表示装置１５０は、無線通信部１４５から取得した被写体Ａの画像信号に基づいて撮像画像を表示画面に表示する。施術者は、表示装置１５０に表示された被写体Ａの画像を確認しながら手術器具を操作する。

これまで説明したように、本実施の形態に係る内視鏡装置１００は、短尺かつ軽量の挿入部１１０と、接続部１３０を介して挿入部１１０に着脱可能に接続される撮像部１４０とを備えている。このため、例えば、内視鏡手術が所定時間（例えば、数時間または数日）間隔をおいて複数回にわたって実施する必要がある場合などには、その進行に応じて、挿入部１１０から接続部１３０および撮像部１４０を取り外して、挿入部１１０のみを体壁Ｂに留置させることができる。挿入部１１０を体壁Ｂに留置させることによって自然治癒力により貫通孔が塞がることを防止することができ、内視鏡手術を再開するたびに貫通孔を再形成する必要がない。このように、内視鏡装置１００によれば、患者に与える負担を軽減させることができる。

なお、挿入部１１０には、体壁Ｂに留置する際に貫通孔内に係止させるための係止機構を設けてもよい。係止機構として、例えば、筒状部１１１の外周面の全部または一部を、貫通孔の内面に接触してより大きな摩擦力を発生させるように微細な凹凸状に形成してもよい。これにより、体壁Ｂにおける挿入部１１０の保持性等を高めることができる。

本実施の形態に係る内視鏡装置１００によれば、挿入部１１０の先端部１１０ｂを体壁Ｂから体腔内にわずかに突出させた状態（挿入部１１０の先端部１１０ｂを患部から離間させた状態）で内視鏡手術を実施することができる。これにより、体腔内に広い手術空間（作業空間）を確保することができ、手術器具の操作性を向上させることができる。

また、内視鏡装置１００が備える接続部１３０は、被写体Ａを照明するための照明光を挿入部１１０に供給する光源部１３１を有する。これにより、従来の内視鏡装置のように外部に設けられた光源装置からケーブル等を介して照明光を内視鏡装置１００内に取り込む必要がない。このため、施術者の周辺にも照明光を取得するためのケーブル等の存在に煩わされることのない作業空間を確保することができ、手術の効率を向上させることができる。

従来の内視鏡装置では、体腔内のような光量が少ない環境下で撮像した画像にデジタルズーム処理を施すと不鮮明になりやすかった。ここで、本実施の形態に係る内視鏡装置１００の撮像部１４０には、光量が少ない環境下でも高精細な画像を撮像することができる８Ｋスーパーハイビジョンカメラ等の高感度カメラを用いている。このため、内視鏡装置１００によれば、光量が少ない環境下で撮像した被写体Ａの画像にデジタルズーム処理を施したとしても鮮明な被写体Ａの画像を取得することができる。

また、内視鏡装置１００の挿入部１１０は、被写体Ａで反射される光を導光して撮像素子１４２上に被写体像を結像させるために一般的に用いられるリレーレンズ等を内蔵していない。このため、各種収差が小さくなるとともに、撮像画像の解像度が高くなり、被写体Ａの形状や色の再現性を高めることができる。また、挿入部１１０を細径化することができる。ここで、挿入部１１０の細径化に伴って、筒状部１１１の内周面の表面積が小さくなるため、照明部１１２の光ファイバ層１１２ａを構成する光ファイバの本数が減少する。これにより、被写体Ａに対する照射光の光量が少なくなる。しかし、撮像部１４０には高感度カメラを用いているため、光量の少ない環境下であっても被写体Ａを高精細に撮像することができる。また、光ファイバの本数の減少により、生産コストを抑えることもできる。

（変形例）
前述の実施の形態は、次のように変形されてもよい。挿入部１１０は、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１円筒部材１７０と第２円筒部材１８０のように分離可能な別部材によって構成される挿入部１６０とすることができる。第１円筒部材１７０および第２円筒部材１８０は、図５（Ａ）に示すように、第２円筒部材１８０が第１円筒部材１７０内に収納可能に構成されている。

第１円筒部材１７０は、実施形態１における照明部１１２と同様、挿入部１６０の基端部１６０ａにおいて光源部１３１から供給された照明光を先端部１６０ｂに伝搬して体腔内の被写体Ａを照明する部材である。第１円筒部材１７０は、筒状外壁部１７１、照明部１７２、筒状内壁部１７５を備える。

筒状外壁部１７１は、第１円筒部材１７０の外形を構成し、ステンレス鋼材等の金属材や硬質の樹脂材等を用いて円筒状に形成された部位である。筒状外壁部１７１の内部には、照明部１７２および筒状内壁部１７５が配置されている。

照明部１７２は、実施形態１における照明部１１２と同様、光源部１３１から供給された照明光を伝搬して体腔内の被写体Ａを照明する部位である。照明部１７２は、筒状外壁部１７１の内周面を覆うように、複数の光ファイバが、筒状外壁部１７１の長手方向に沿って相互に密着してほぼ均一の厚さの層状に配列されて形成されている。

筒状内壁部１７５は、ステンレス鋼材等の金属材や硬質の樹脂材等を用いて円筒状に形成された部位である。筒状内壁部１７５は、照明部１７２の内側に筒状外壁部１７１と同心的に配置され、その外周面は、照明部１７２の内周面に接着剤等を用いて固定されている。筒状内壁部１７５の先端部には、その内周面から中心に向かって水平方向に延出したリング状の突部１７５ａが形成されている。突部１７５ａは、第２円筒部材１８０が第１円筒部材１７０内に収納された状態において、第２円筒部材１８０が第１円筒部材１７０から下方にすり抜けて脱落することを防止するストッパとして機能する。

第２円筒部材１８０は、実施形態１における導光部１１３と同様、挿入部１６０の先端部１６０ａにおいて照明部１７２によって照明された被写体Ａからの反射光を集光し、基端部１６０ａに導光する部材である。第２円筒部材１８０は、筒状部１８１、導光部１８３を備える。筒状部１８１は、前述した筒状部１１１と同様、第２円筒部材１８０の外形を構成する部材であり、ステンレス鋼材等の金属材や硬質の樹脂材等を用いて円筒状に形成されている。筒状部１８１の内部には、実施形態１における導光部１１３と同様の導光部１８３が配置されている。導光部１８３は、対物レンズ１８４、中空導光領域１８５を有する。対物レンズ１８４および中空導光領域１８５は、実施形態１における対物レンズ１１４および中空導光領域１１５と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第１円筒部材１７０の基端部および先端部は開口されている。一方、第２円筒部材１８０の基端部は開口されており、その先端部は対物レンズ１８４により密閉されている。図５（Ｄ）に示すように、第２円筒部材１８０の筒状部１８１の外径は第１円筒部材１７０の筒状内壁部１７５の内径と略等しく、第２円筒部材１８０は、第１円筒部材１７０の筒状内壁部１７５内に収納できるようになっている。第１円筒部材１７０の内部に第２円筒部材１８０を格納した場合、挿入部１６０の先端面は、密閉状態となる。

第２円筒部材１８０の先端部を第１円筒部材１７０の基端部の開口から挿入し、第２円筒部材１８０を押し込むことにより、第２円筒部材１８０は第１円筒部材１７０に挿着され、第１円筒部材１７０と第２円筒部材１８０とが結合する。このように、第１円筒部材１７０が第２円筒部材１８０を収納した状態において、挿入部１６０は前述した挿入部１１０と同様に機能する。

挿入部１６０は、体内に挿入されるため、血液、体液、脂肪などが付着することが多い。特に、第２円筒部材１８０の対物レンズ１８４に血液などが付着すると、体腔内の撮像や観察の続行が困難となる場合もある。また、付着した血液などは、熱や消毒剤によって変性固着し除去困難となることがある。このような場合であっても、変形例に係る挿入部１６０は、第１円筒部材１７０と第２円筒部材１８０の各々を適宜交換することができ、使用コストを下げることができる。また、第２円筒部材１８０は、複数の光ファイバで構成される照明部１７２を有する第１円筒部材１７０と比較して安価であるため、一度使用したものを洗浄等して再使用することなく使い捨てる、いわゆるディスポーザブル製品として扱ってもよい。さらに、第２円筒部材１８０の各部位を自然回帰材料で作製すれば、第２円筒部材１８０の廃棄による環境汚染を防止することができる。

（実施形態２）
前述の実施形態１では、内視鏡装置１００の挿入部１１０を体壁Ｂに形成された貫通孔に直接挿入して体壁Ｂに留置させる場合を例に説明した。しかし、挿入部１１０を貫通孔に間接的に挿入して体壁Ｂに留置させることもできる。本実施の形態では、内視鏡装置保持具（以下、単に「保持具」という）を介して挿入部１１０を貫通孔に挿入して体壁Ｂに留置させる例を説明する。

実施形態２に係る内視鏡装置２００は、図６に示すように、挿入部１１０、保持具１２０、接続部１３０、撮像部１４０、表示装置１５０、を備える。ここで、内視鏡装置２００が備える部位は、保持具１２０を除いては内視鏡装置１００が備える部位と同様であるため、以下、保持具１２０を中心に説明する。

保持具１２０は、図７および図８に示すように、体壁Ｂに形成された貫通孔に貫通した状態で体壁Ｂに固定（装着）され、挿入部１１０を体腔内に案内し、挿入部１１０を体壁Ｂに保持する部材である。保持具１２０は、挿入部１１０を収納した状態で体腔内の気密性および液密性を維持することができるシール構造である。

保持具１２０は、図７に示すように、体外固定部１２１、管状部１２５、体内固定部１２６を備える。これらの各部位を含む保持具１２０は、例えば、ポリウレタンやシリコン等の弾性を有する軟質樹脂により一体形成されている。

体外固定部１２１は、管状部１２５の上端に連結されており、保持具１２０が体壁Ｂに固定された際には、体壁Ｂの外表面に密着するように配置される部位である。体外固定部１２１は、保持具１２０が体壁Ｂに固定された状態において、保持具１２０が体腔内に入り込んでしまうことを防止する外部ストッパとして機能する。体外固定部１２１は、図７に示すように、挿入部１１０が挿入される略円形の挿入孔１２２ａが形成された挿入口部１２２と、挿入口部１２２から図中の左右両方向に延出した延出片１２３と、延出片１２３の片端に連結され挿入口部１２２の挿入孔１２２ａを閉塞する蓋部１２４と、を備える。

蓋部１２４は、延出片１２３の片端（図７における右端）に連結された細長い矩形状の帯状連結部１２４ａと、帯状連結部１２４ａの上面に形成された円柱状の栓部１２４ｂと、を備える。帯状連結部１２４ａは、可撓性を有しており、延出片１２３との連結箇所近傍を起点に挿入口部１２２に向けて屈曲させることができる。

栓部１２４ｂは、帯状連結部１２４ａを挿入口部１２２に向けて屈曲させて挿入孔１２２ａに嵌め込むことができるように帯状連結部１２４ａの上面に配置されている。また、栓部１２４ｂは、挿入孔１２２ａに嵌脱可能な円柱状に形成され、先端側の外周には、挿入孔１２２ａの内周面に形成された嵌合溝１２２ｂと嵌合するリング状の突部１２４ｃが設けられている。したがって、図７（Ｂ）に示すように、栓部１２４ｂを挿入孔１２２ａに押し込むことにより、挿入孔１２２ａの嵌合溝１２２ｂと栓部１２４ｂの突部１２４ｃが嵌合して、挿入孔１２２ａを閉塞することができる。これにより、体腔内の気密性が維持された状態で、挿入部１１０および保持具１２０を留置させることができる。

管状部１２５は、挿入部１１０を挿抜可能な管腔が形成された円筒状の部位である。管状部１２５の上下端には、それぞれ、体外固定部１２１と体内固定部１２６とが連結されている。管状部１２５は、図８に示すように、保持具１２０が体壁Ｂに固定された際には、体壁Ｂに形成された貫通孔の内周面に密着するように配置される。管状部１２５の長さは、人間の体壁Ｂの厚さとほぼ等しく、３０ｍｍ程度である。管状部１２５の管腔の上端は、挿入口部１２２の挿入孔１２２ａと連通し、管腔の下端は、体内固定部１２６の空間部１２７に連通している。管腔は、その内径が挿入部１１０の筒状部１１１の外径よりやや細径に形成されている。このため、挿入部１１０を保持具１２０を介して体腔内に挿入する際、挿入部１１０は管腔を拡径しながら管状部１２５に押し込まれる。したがって、挿入部１１０は、管状部１２５の内周面との摩擦により、脱落することなく保持具１２０内に保持される。

体内固定部１２６は、管状部１２５の下端に連結されており、図８に示すように、保持具１２０が体壁Ｂに固定された際には、体壁Ｂの内表面に配置される部位である。体内固定部１２６は、略逆ドーム状に形成されている。保持具１２０が体壁Ｂに装着される際には、体内固定部１２６は、その下端部から貫通孔に押し込まれ、弾性的に押し窄められた後、体内固定部１２６全体が貫通孔を貫通して体腔内に到達すると元の略逆ドーム状に復元する。このように、体内固定部１２６は、保持具１２０が体壁Ｂに固定された状態において、保持具１２０が体壁Ｂから離脱することを防止する内部ストッパとして機能する。体内固定部１２６は、その内部には管状部１２５の下端から連通する空間部１２７が形成されている。また、体内固定部１２６の下部には、挿入部１１０が体内固定部１２６内から被写体Ａを観察するために開口された観察孔１２８が形成されている。挿入部１１０は、この観察孔１２８を通して、視野を妨げる障害物のない状態で被写体Ａを直接的にとらえることができる。

これまで説明したように、実施形態２に係る内視鏡装置２００は、実施形態１に係る内視鏡装置１００に、挿入部１１０を収納した状態で体壁Ｂに保持する保持部１２０を更に備える。これにより、実施形態１に係る内視鏡装置１００が奏する効果に加えて、挿入部１１０を体壁Ｂに留置した状態において、体腔内の気密性および液密性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。

上述の実施の形態においては、内視鏡装置の挿入部として、硬性内視鏡を例に説明したが、これに限ることはなく、挿入部が可撓性を有する軟性内視鏡に対しても同様に適用することができる。

上記の実施形態において、無線通信を用いて撮像部１４０から表示装置１５０に撮像画像信号を送信する例を説明したが、撮像画像信号の送受信は無線通信に限らず、撮像部１４０および表示装置１５０が、各々、有線通信用のインタフェースを備え、ケーブルを介して撮像画像データを送受信するようにしてもよい。

また、内視鏡装置１００に制御装置を設けるなどして、撮像部１４０の画像処理部１４４が行う画像処理をこの制御装置に実行させ、撮像部１４０の処理負担を抑制させるようにしてもよい。また、施術者などが、表示装置１５０に表示される被写体Ａの撮像画像に基づいて、光源部１３１から出射される照明光の光量、画像処理の度合いなどを調整できるようにしてもよい。

また、対物レンズ１１４は、被写体Ａから反射された反射光を集光して、撮像部１４０の撮像素子１４２に結像することができればよく、その形状、サイズ、屈折率等は任意である。また、対物レンズ１１４の素材は、光学ガラス、プラスチック、蛍石等、光を透過する素材であれば任意である。また、対物レンズ１１４と、凹レンズや非球面レンズ等とを組み合わせてもよい。

また、中空導光領域１１５に複数のレンズから構成されるリレーレンズを配置するようにしてもよい。被検体Ａの像は、対物レンズ１１４により一旦結像され、その像は、リレーレンズにより光学的に伝達され、撮像部１４０のレンズユニット１４１を介して撮像素子１４２に再結像される。このように、中空導光領域１１５にリレーレンズを配置することにより、結像性能を向上させることができる。なお、光学特性を確保しつつ、リレーレンズを構成するレンズの枚数を減らしたり、小型・軽量化されたレンズを用いるなどして、挿入部１１０を軽量化することが望ましい。

また、挿入部１１０の長さおよび外径は、前述したサイズには限定されない。ただし、挿入部１１０の長さおよび外径は、挿入部１１０の長さをＬ、挿入部１１０の外径をＰとしたときに、下記の条件式（２）を満たすことが望ましい。
（２） １．０ ≦ Ｌ／Ｐ ≦ １２．０

上記の条件式（２）において１．０ ≦ Ｌ／Ｐを満たすことで、挿入部１１０の外径を小さくすることができるため、体壁Ｂの貫通孔を小さくでき、患者への負担を低減することができる。また、上記の条件式（２）においてＬ／Ｐ ≦ １２．０を満たすことで、挿入部１１０の長さを短くすることができるため、挿入部１１０の軽量化を図ることができるため、患者への負担を低減すことができる。

また、保持具１２０の形状は、図６、図７等に示す形状に限らず、挿入部１１０を収容して体壁Ｂに留置することができれば、任意である。

また、撮像部１４０は、被写体Ａを高感度に撮像できる撮像装置であれば、任意である。

また、光源部１３１は、可視光、紫外光、赤外光等、任意の波長帯域の光を出射することができるようにしてもよい。また、光源部１３１が出射する照明光の光量は、撮像部１４０が被写体Ａを撮像できる程度の光量以上であれば任意である。

また、撮像部１４０あるいは表示装置１５０が、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを備え、取得した撮像画像を画像データとして記憶させてもよい。また、撮影画像の画像データとともに、撮影画像に関する付帯情報を対応付けて記憶させてもよい。また、ハードディスク等の外部記憶装置を備えてもよい。

１００，２００…内視鏡装置、１１０…挿入部、１１０ａ…基端部、１１０ｂ…先端部、１１１…筒状部、１１２…照明部、１１２ａ…光ファイバ層、１１３…導光部、１１４…対物レンズ、１１５…中空導光領域、１２０…保持具、１２１…体外固定部、１２２…挿入口部、１２２ａ…挿入孔、１２２ｂ…嵌合溝、１２３…延出片、１２４…蓋部、１２４ａ…帯状連結部、１２４ｂ…栓部、１２４ｃ…突部、１２５…管状部、１２６…体内固定部、１２７…空間部、１２８…観察孔、１３０…接続部、１３１…光源部、１３２…ＬＥＤ、１４０…撮像部、１４１…レンズユニット、１４２…撮像素子、１４３…Ａ／Ｄ変換部、１４４…画像処理部、１４５…無線通信部、１５０…表示装置、１６０…挿入部、１６０ａ…基端部、１６０ｂ…先端部、１７０…第１円筒部材、１７１…筒状外壁部、１７２…照明部、１７５…筒状内壁部、１７５ａ…突部、１８０…第２円筒部材、１８１…筒状部、１８３…導光部、１８４…対物レンズ、１８５…中空導光領域、Ａ…被写体（患部）、Ｂ…体壁（腹壁）

Claims (6)

1. 体腔内の被写体を照明する照明部と、前記照明部により照明された前記被写体からの反射光を集光して導光する導光部と、を有し、体壁に設けられた貫通孔から前記体腔内に挿入される短尺な円筒状の挿入部と、
   前記導光部により導光された前記被写体からの反射光を受光することにより、前記体腔内の被写体を撮像する撮像部と、
   前記挿入部と前記撮像部とを着脱自在に接続する接続部と、を備え、
   前記接続部は、前記被写体を照明するための照明光を出射して前記照明部に供給する光源部を有し、
   前記導光部は、
   前記挿入部の先端に配置され、前記被写体からの反射光を集光し、集光した反射光を前記挿入部の基端に向けて出射する対物レンズと、
   前記対物レンズから前記挿入部の基端にかけて設けられた中空導光領域と、を有し、
   前記対物レンズから出射された出射光は、前記中空導光領域を介して前記挿入部の基端に導光され、
   前記撮像部は、前記導光部により導光された前記被写体からの反射光を集光するレンズユニットを有し、
   βを前記レンズユニットの横倍率、ωを前記対物レンズの半画角とし、下記の条件式（１）を満たす、
   ことを特徴とする内視鏡装置。
   （１） ３．５ ≦ ｜β｜／ｔａｎω ≦ ２５．０
2. 前記照明部は、一端において前記光源部から供給された照明光を他端に伝搬して前記被写体に照射する複数の光ファイバにより構成される光ファイバ層を有し、
   前記光ファイバ層は、前記導光部の外周に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記照明部と前記導光部とは、分離可能な別部品として構成されている、
   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. 前記挿入部の基端から先端までの距離は、前記体壁の厚さとほぼ等しい、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
5. 前記貫通孔に貫通した状態で固定され、前記挿入部を前記体壁に保持する保持具を備え、
   前記保持具は、
   前記挿入部が挿通可能な管腔が設けられた管状部と、
   前記管状部の基端に連結され、前記管腔に連通する挿入孔が形成された体外固定部と、
   前記管状部の先端に連結され、前記管腔に連通する開口が形成された体内固定部と、を備え、
   前記体外固定部は、前記挿入部が前記管状部に挿入された状態で前記挿入孔を密閉可能な蓋部を有する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
6. Ｌを前記挿入部の基端から先端までの距離、Ｐを前記挿入部の外径とし、下記の条件式（２）を満たす、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
   （２） １．０ ≦ Ｌ／Ｐ ≦ １２．０

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