JP7406352B2

JP7406352B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP7406352B2
Application number: JP2019208887A
Authority: JP
Inventors: 雅弘小松
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2023-12-27
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: WO2021100783A1; EP4062821A1; JP2021078745A; US20220369908A1; CN114641232A; EP4062821A4

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

内視鏡装置は一般に、被検者の体内(消化器官など)に挿入される挿入部を有する内視鏡と、内視鏡に接続されるプロセッサとから構成される。プロセッサは、内視鏡に対し電力や光を供給すると共に、内視鏡との間で各種信号のやり取りを行うことが可能に構成される。

旧来の内視鏡装置では、内視鏡とプロセッサとは、電気的接点を有する接触式のコネクタにより接続されることが通常であった。しかし近年、内視鏡とプロセッサとの間で非接触で電力や各種電気信号を送受信可能に構成された内視鏡装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電力は例えば内視鏡とプロセッサに設けられた送受信コイルにより送受信される。また、各種電気信号は、例えば内視鏡又はプロセッサで一旦光信号に変換されて光通信ポートを介して送受信された後、内視鏡又はプロセッサにおいて再度電気信号に変換される。

しかし、このような非接触式のコネクタで光信号の送受信を行う場合、コネクタとプロセッサとの接触面において多数の送受信ポートが設けられる。このため、コネクタとプロセッサとの接触面の面積が大きくなり、コネクタの小型化が困難である。また、コネクタとプロセッサの接触面の面積が大きくなることで、内視鏡の上下左右への移動によりコネクタがアオられ、コネクタとプロセッサとの間の接続状態が不安定となる虞がある。

特許第５９７８２３８号公報

本発明は、非接触式のコネクタ部を有する内視鏡装置において、コネクタ部を小型化すると共に、安定的な接続状態の維持が可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の内視鏡装置は、コネクタ部を備える内視鏡と、前記コネクタ部を挿入するスロットを備え前記内視鏡と接続されるプロセッサとを備える。前記スロットは、前記コネクタ部が挿入される挿入方向と交差する幅方向において第１の長さを有し、前記挿入方向において前記第１の長さよりも大きい第２の長さを有する。前記スロットは、その側面において電力を送信するための送信コイルを備える。前記コネクタ部は、その側面において前記送信コイルから電力を受信する受信コイルを備える。

本発明の内視鏡によれば、非接触式のコネクタ部を有する内視鏡装置において、コネクタ部を小型化すると共に、安定的な接続状態の維持が可能な内視鏡装置を提供することができる。

第１の実施の形態の内視鏡装置１の外観図である。第１の実施の形態の内視鏡１００の先端部１０４の部分の構造を説明する概略斜視図である。第１の実施の形態のスロットＳＬ及びコネクタ部１０６の構成を説明する概略断面図である。第２の実施の形態に係る内視鏡装置の外観図である。第２の実施の形態のスロットＳＬ及びコネクタ部１０６の構成を説明する概略断面図である。第３の実施の形態のスロットＳＬ及びコネクタ部１０６の構成を説明する概略断面図である。第３の実施の形態に係る内視鏡装置の動作を説明する概略図である。

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置について詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の内視鏡装置１の外観図であり、図２は、内視鏡１００の先端部１０４の構造を示す斜視図である。内視鏡装置１は、内視鏡１００、プロセッサ２００、光源装置３００、送水送気部４００、吸引部５００、ディスプレイ６００、及び入力部７００から大略構成される。

内視鏡１００は、被検体の体内に挿入可能に構成されて被写体を撮像し、その撮像された画像の画像信号をプロセッサ２００に伝送する機能を有する。プロセッサ２００は、内視鏡１００からの画像信号を受信して所定の信号処理を実行する。

光源装置３００は、プロセッサ２００と接続可能に構成され、その内部に被写体を照射するための照射光を発する光源を備えている。光源からの光は、後述するライトガイドを介して被検体に向けて照射される。光源装置３００は、プロセッサ２００とは別体として構成されてプロセッサ２００と接続可能に構成されてもよいし、プロセッサ２００の内部に組み込まれていてもよい。

送水送気部４００は、被検体に対して供給される水流、又は空気流を放出するためのエアポンプ（図示せず）を備えている。吸引部５００は、内視鏡１００を介して被検者の体内から吸引された体液や切除物を吸引するためのポンプ及びタンク（図示せず）を備えている。

ディスプレイ６００は、例えばプロセッサ２００でのデータ処理結果等に基づく表示を行うための表示装置である。また、入力部７００は、各種測定動作におけるオペレータからの指示を入力するための装置である。

内視鏡１００は、挿入部１０と、手元操作部１０２と、ユニバーサルケーブル１０５と、コネクタ部１０６とを備えている。挿入部１０は更に、可撓管部１０１と、湾曲部１０３と、先端部１０４とを備えている。

内視鏡１００の挿入部１０は、図１に示すように、可撓性を有し、被検体の体内に挿入するための可撓管部１０１を備えている。可撓管部１０１は、その一端において手元操作部１０２と接続されている。手元操作部１０２は、例えば湾曲操作ノブ１０２Ａ、その他ユーザによって操作可能な操作部を備えており、内視鏡装置１による撮像のための各種操作をオペレータに行わせるための部分である。なお、手元操作部１０２には、処置具を挿入させるための処置具挿入口１０２Ｂが設けられている。

可撓管部１０１のうち、湾曲部１０３に近い部分は、第１可撓管部１０１Ａであり、手元操作部１０２に近い部分は、第２可撓管部１０１Ｂである。湾曲部１０３が、湾曲操作ノブ１０２Ａのオペレータによる操作により能動的にその形状が変化可能にされているのに対し、この第１可撓管部１０１Ａは、湾曲操作ノブ１０２Ａの操作とは無関係な外力、例えば先端部１０４や湾曲部１０３が消化器官の壁面に当たることによる外力により、受動的にその形状が変化する部分である。第２可撓管部１０１Ｂも同様であるが、形状の変化の度合が第１可撓管部１０１Ａに比べ小さい（最大曲率半径が大きい）。なお、図１の例では、可撓管部１０１が２種類の可撓管部を有しているが、これに限定されるものではなく、３種類以上の可撓管部が備えられていても良いし、１種類でも構わない。

可撓管部１０１の先端には、湾曲可能に構成された湾曲部１０３（能動湾曲部）が設けられている。前述のように、手元操作部１０２に設けられた湾曲操作ノブ１０２Ａの回転操作に連動した操作ワイヤ（図１では図示せず）の牽引によって湾曲部１０３は湾曲する。なお、湾曲部１０３と第１可撓管部１０１Ａとの間には、湾曲用ワイヤＷや外力により変形しない接続部が設けられていてもよい。

更に、湾曲部１０３の先端には、撮像素子（撮像部）を備えた先端部１０４が連結されている。湾曲操作ノブ１０２Ａの回転操作による湾曲部１０３の湾曲動作に応じて先端部１０４の向きが変わることにより、内視鏡１００による撮影領域を変化させることができる。

手元操作部１０２の反対側からは、コネクタ部１０６に向けてユニバーサルケーブル１０５が延びている。ユニバーサルケーブル１０５は、挿入部１０と同様に、その内部にライトガイド、各種配線、各種チューブを含んでいる。

コネクタ部１０６は、内視鏡１００をプロセッサ２００に接続させるための接続部材である。コネクタ部１０６は、プロセッサ２００に設けられたスロットＳＬに挿入され、所定位置まで挿入された後、ラッチＬＴによりプロセッサ２００に対し固定され得る。コネクタ部１０６は、水流及び空気流を挿入部１０に向けて送るための経路としての送水送気用チューブ１０８、及び吸引のための吸引用チューブ１０９を含む。

また、コネクタ部１０６は、プロセッサ２００との間で、電力、光、及び各種信号を非接触で送受信可能に構成されている。具体的にコネクタ部１０６は、その側面に受信コイル１１１を備えている。この受信コイル１１１は、コネクタ部１０６がスロットＳＬに挿入された場合に、プロセッサ２００の側面に設けられた送信コイル２１１と対向する位置に配置される。コネクタ部１０６は、受信コイル１１１を介して送信コイル２１１に供給された電力を受信する。

また、コネクタ部１０６は、光通信のための光送受信ポート１１２を備えている。光送受信ポート１１２は、図示しない発光素子及び受光素子と連携している。この光送受信ポート１１２は、コネクタ部１０６がスロットＳＬに挿入されることにより、スロットＳＬの奥に配置された光送受信ポート２１２と対向する位置に配置される。光送受信ポート２１２も同様に、図示しない発光素子及び受光素子と連携している。なお、図示は省略するが、コネクタ部１０６は、光源装置３００からの光を挿入部１０に伝送するための光ファイバと、光ファイバへの光入射のための光コネクタも設けられている。

図２を参照して、内視鏡１００の先端部１０４の構造を説明する。内視鏡１００の先端部１０４には、配光レンズＬａ、Ｌｂが配置され、先端部１０４からコネクタ部１０６に亘って、ライトガイドＬＧａ、ＬＧｂが延びている。光源装置３００からの光が、このライトガイドＬＧａ、ＬＧｂにより導光され、先端部１０４に配置された配光レンズＬａ、Ｌｂにより、被検体に向けて照射される。

また、内視鏡１００は、図２に示すように、先端部１０４において対物レンズ１１３と撮像素子１３３を備えている。先端部１０４に設けられる対物レンズ１１３は、被検体からの散乱光や反射光を集光して、撮像素子１３３の受光面上に被検体の像を結像させる。

撮像素子１３３は、一例としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Sensor)により構成され得る。撮像素子１３３は、プロセッサ２００から電気配線１３８を介して供給される信号（ゲインコントロール信号、露出制御信号、シャッタ速度制御信号など）により制御されるとともに、プロセッサ２００に対し、撮像された画像の画像信号を電気配線１３８及びＡ／Ｄ変換回路（図示せず）を介して供給するようにされている。電気配線１３８を介して送受信される電気信号は、光信号に変換された後、前述の光透過部Ｗ１、Ｗ２を介して内視鏡１００とプロセッサ２００との間で送受信される。

また、先端部１０４の端面には、各種チューブの端部又は開口として、送気送水口１１４、副送水口１１５、及び処置具口１１６が設けられている。送気送水口１１４（ノズル）は、先端部１０４の洗浄等のための水流、又は空気流を導入するため、送気送水チューブ１２１に接続されている。

また、副送水口１１５は、視野内の汚物除去のための副送水を導入するため、副送水チューブ１２２に接続されている。チューブ１２１～１２２は、先端部１０４、湾曲部１０３、可撓管部１０１、手元操作部１０２、及びユニバーサルケーブル１０５の内部に沿って延びるように配置されている。

このようなチューブ１２１～１２２に加え、内視鏡１００の内部には、処置具チューブ１４１が設けられている。処置具チューブ１４１は、鉗子等の処置具をその内部に進退自在に配置されている。処置具チューブ１４１の先端は、先端部１０４において処置具口１１６を構成している。

図３を参照して、スロットＳＬ及びコネクタ部１０６の構成を説明する。前述のように、コネクタ部１０６の側面には、電力を受信するための受信コイル１１１が配置される。受信コイル１１１は、図３（ａ）に示すような巻線コイルＬ１から構成することができる。一方、スロットＳＬの側面には、巻線コイルＬ１に電力を送信するための送信コイル２１１が配置される。送信コイル２１１は、図３に示すような巻線コイルＬ２から構成することができる。送信コイル２１１に与えられた電力が、電磁誘導により受信コイル１１１に伝送され得る。

図３（ｂ）に示すように、コネクタ部１０６は、その下面に、コネクタ部１０６の挿入方向に沿って延びる直線状の摺動レール１０６１を有している。また、スロットＳＬの下面には、摺動レール１０６１が挿入される摺動溝２００１が形成されている。摺動レール１０６１が摺動溝２００１に挿入された状態で、コネクタ部１０６がスロットＳＬの内部を摺動することにより、コネクタ部１０６はスロットＳＬ内を直線状に移動することができる。

ここで、スロットＳＬの寸法は、奥行き方向（コネクタ部１０６の挿入方向）において長さＤを有し、奥行き方向と直交する高さ方向では長さＨ、奥行き方向と交差する幅方向では長さＷを有する。長さＤは、Ｈ、Ｗよりも大きく、好ましくは、ＤはＨ、Ｗの１．５倍以上とされる。スロットＳＬに挿入されるコネクタ部１０６も、挿入部分においてこのスロットＳＬに対応した形状を有する。

このように、第１の実施の形態の内視鏡装置は、スロットＳＬ及びコネクタ部１０６の挿入部分が、奥行き方向に長い縦長の形状を有している。縦長の形状を有していることにより、例えば内視鏡１００が上下左右に振られ、これによりコネクタ部１０６に力が加わった場合であっても、コネクタ部１０６が左右に振られてその位置に変動が生じる可能性が少なくされている。

また、この第１の実施の形態では、電力の送受信用のコイル１１１、２１１が、コネクタ部１０６及びスロットＳＬの側面に配置されている。受信コイル１１１、及び送信コイル２１１が側面に配置されていることで、その分コネクタ部１０６の前端に他の送受信ポートを配置する面積を増やすことができる。また、受信コイル１１１、及び送信コイル２１１がコネクタ部１０６及びスロットＳＬの側面に形成されていることにより、両者の間の電力の送受信は、コネクタ部１０６の挿入・固定が完了した段階だけでなく、挿入動作の途中からでも可能になる。このため、従来に比べ、プロセッサ２００から内視鏡１００への電力供給の開始のタイミングを早めることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る内視鏡装置を、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５において、図１及び図３と同一の構成要素については図１と同一の参照符号を付しているので、重複する説明は省略する。

第２の実施の形態の内視鏡装置は、図４及び図５に示すように、送信コイル２１１の面積が、受信コイル１１１の面積よりも大きくされている。これにより、第１の実施の形態に比べ、送信コイル２１１から電磁誘導を受けやすくなる。また、図５に示すように、コネクタ部１０６の固定が完了した状態において、受信コイル１１１はその前端、後端も含めて送信コイル２１１に完全に包含され、送信コイル２１１のスロットＳＬの入り口側の一端が、受信コイル１１１の一端よりも、スロットＳＬの入り口側に近くなるのが好ましい。これにより、コネクタ部１０６への電力の伝送が開始されるタイミングを早めることができ、内視鏡装置１の起動を早めることができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に係る内視鏡装置を、図６を参照して説明する。図６において、図３と同一の構成要素については図１と同一の参照符号を付しているので、重複する説明は省略する。

第３の実施の形態の内視鏡装置は、図６に示すように、送信コイル２１１が、複数個（例えば３個）のコイルＬ２１～Ｌ２３から構成されている。複数個のコイルＬ２１～Ｌ２３は、コネクタ部１０６の挿入方向に沿って配列されている。複数個のコイルＬ２１～Ｌ２３は、図６に示すように一部が重畳する形で配列されていてもよいし、所定の間隔を空けて配列されてもよい。

加えて、第２の実施の形態と同様に、送信コイル２１１の総面積は、受信コイル１１１の総面積よりも大きくされている。これにより、第１の実施の形態に比べ、送信コイル２１１から電磁誘導を受けやすくなる。また、図６に示すように、コネクタ部１０６の固定が完了した状態において、受信コイル１１１はその前端、後端も含めて送信コイル２１１に完全に包含され、送信コイル２１１のスロットＳＬの入り口側の一端が、受信コイル１１１の一端よりも、スロットＳＬの入り口側に近くなるのが好ましい。これにより、コネクタ部１０６への電力の伝送が開始されるタイミングを早めることができ、内視鏡装置１の起動を早めることができる。

なお、コイルＬ２１～Ｌ２３に供給される電力は、全て同一であってもよいし、互いに異なっていても良い。例えば、中央のコイルＬ２２は、他のコイルＬ２１、Ｌ２３に比べ大きな電力を供給されてもよい。また、電力が供給されるタイミングも、コイルＬ２１～Ｌ２２の間で互いに異なってもよい。

図７を参照して、第３の実施の形態の動作を説明する。図７（ａ）～（ｃ）は、コネクタ部１０６がスロットＳＬに挿入され、徐々に奥行き方向に進行する状況を時系列で示している。図７（ａ）に示すように、コネクタ部１０６の前端がまだスロットＳＬの入り口付近にある場合でも、送信コイル２１１中のコイルＬ２１と受信コイル１１１が重畳状態となり、プロセッサ２００から内視鏡１００へと電力の供給が開始され得る。内視鏡１００は、この電力供給の開始により、例えば初期設定動作を開始することができる。

更に、図７（ｂ）に示すように、コネクタ部１０６が更にスロットＳＬの奥行き方向に進行すると、コイルＬ２１だけでなく、更に奥側にあるコイルＬ２２からも電磁誘導を受け、より多くの電力の内視鏡１００への供給が開始され得る。そして、図７（ｃ）に示すように、コネクタ部１０６の前端がスロットＳＬの奥まで達し、コネクタ部１０６がラッチＬＴにより固定されると、全てのコイルＬ２１～２３からの電力の供給が開始され得る。

前述のように、コネクタ部１０６は、摺動レール１０６１及び溝２００１に沿ってスロットＳＬの内部を直線状に移動する。このため、光送受信ポート１１２、２１２は、コネクタ部１０６が最終位置に固定される以前より通信可能な状態にされ得る。例えば、図７（ａ）、（ｂ）のような状態においても、光送受信ポート１１２、２１２は、直線状に並んでいるので、光の送受信は可能である。図７（ｃ）の状態となる以前から、受信された電力を用いて、光通信を行い、例えば内視鏡１００の初期設定等を開始することができる。これによれば、コネクタ部１０６の接続準備をしている間において初期設定を完了することができるので、内視鏡装置のパフォーマンスを向上させることができる。

［その他］
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…内視鏡装置、１００…内視鏡、１０…挿入部、１０１…可撓管部、１０１Ａ…第１可撓管部、１０１Ｂ…第２可撓管部、１０２…手元操作部、１０２Ａ…湾曲操作ノブ、１０３…湾曲部、１０４…先端部、１０５…ユニバーサルケーブル、１０６…コネクタ部、ＳＬ…スロット、１０８…送水送気用チューブ、１０９…吸引用チューブ、１１１…送信コイル、２１１…受信コイル、ＬＧａ、ＬＧｂ…ライトガイド、Ｌａ、Ｌｂ…配光レンズ、１１３…対物レンズ、１１４…送気送水口、１１５…副送水口、１１６…処置具口、１２１…送気送水チューブ、１２２…副送水チューブ、１４１…処置具チューブ、１３３…撮像素子、１３８…電気配線、２００…プロセッサ、３００…光源装置、４００…送水送気部、５００…吸引部、６００…ディスプレイ、７００…入力部。

Claims

コネクタ部を備える内視鏡と、前記コネクタ部を挿入するスロットを備え前記内視鏡と接続されるプロセッサとを備え、
前記スロットは、前記コネクタ部が挿入される挿入方向と交差する幅方向において第１の長さを有し、前記挿入方向において前記第１の長さよりも大きい第２の長さを有し、
前記コネクタ部の底面には、前記挿入方向に沿ってレール又は溝部が設けられ、
前記スロットの前記コネクタ部の前記底面に対向する対向面には、前記レール又は前記溝部に対応する溝部又はレールが設けられ、
前記スロットは、前記対向面において電力を送信するための送信コイルを備え、
前記コネクタ部は、前記底面において前記送信コイルから電力を受信する受信コイルを備える
ことを特徴とする内視鏡装置。
前記送信コイルは、前記受信コイルよりも大きな面積を有する、請求項１に記載の内視鏡装置。
前記送信コイルは、前記挿入方向に沿って配列された複数個のコイルを含む、請求項１又は２に記載の内視鏡装置。