WO2014050236A1

WO2014050236A1 - 洗浄機構を有する内視鏡装置

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Publication number: WO2014050236A1
Application number: PCT/JP2013/067543
Authority: WO
Inventors: 嵩伊藤
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-04-03
Also published as: US20150073218A1; EP2901913A1; EP2901913A4; JP5583873B1; JPWO2014050236A1

Abstract

内視鏡装置の挿入部に設けられた洗浄機構は、円筒レンズの中央側に向かう傾斜で直線的に延伸する２つの直線的な側面を前記周側面に接合させ、洗浄液の送液管路及び送気管路を内設する台座部が配置され、各側面に設けられた洗浄ノズルは、共に円筒レンズの中心を通る垂線に対して、周側面に向かって噴出する洗浄液が交差する噴出方向の成す角度が鋭角を成している。

Description

洗浄機構を有する内視鏡装置

　本発明は、挿入部先端に設けられた正面を直視する直視観察窓と、円筒状レンズにより側面周囲を観察する側視観察窓を備え、各観察窓を洗浄する洗浄機構を有する内視鏡装置に関する。

　一般的に使用されている内視鏡装置は、その挿入部の先端面に、挿入方向（軸方向）を所定の視野領域で撮像する直視観察窓と、観察のための照明光を照射する照明窓と、鉗子等を延出させるための鉗子孔等が配置されている。また、例えば、特許文献１には、軸方向に対して直交する側方周囲（軸方向の周り）の観察対象を結像する円筒形状の光学素子が用いられた側視観察窓が搭載された内視鏡装置が提案されている。

　例えば、大腸内視鏡装置による観察は、観察対象となる大腸には襞が多く、湾曲部を回しながら丁寧に観察を行わないと見落としが発生する懸念がある。そこで、側視観察窓を搭載することで、視野領域が広角化し、より見落としを防止することができる。さらに、特許文献２に示すような直視観察を行うための直視観察窓と、側面周囲を観察するための側視観察窓が設けられた内視鏡装置が提案されている。

　また通常、内視鏡挿入部は、患者の体腔内に挿入されるため、先端に設けられた観察窓には、体腔内に残存する異物が付着する。観察窓は、異物が付着すると観察に支障をきたすため、例えば、特許文献３に提案されるように、観察窓の近傍にノズルを配置し、必要に応じて、気体及び／又は液体を噴出して、異物を除去し観察窓を洗浄している。

特開２０１０－１６９７９２号公報特開２００９－１５２５２号公報特開平０５－１０３７５２号公報

　前述した直視観察窓と側視観察窓を挿入部の先端面に設ける場合に、同じ撮像素子を利用して直視と側視による画像を生成する構成であれば、軸方向で先端面上に、側視観察窓を配置し、その前方側に直視観察窓を積み重ねるように配置した円筒形状のレンズ構造が考えられる。また、直視観察窓を洗浄するためのノズルが必要であるため、直視観察窓の高さまでノズルを配置するための構造物を形成しなければならない。さらに、側視観察窓を洗浄するためのノズルも配置する必要がある。

　本発明は、挿入部の先端面に直視観察窓及び側視観察窓が設けられ、それぞれの窓を洗浄するための洗浄機構を有する内視鏡装置を提供する。

　本発明に従う実施形態の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部先端に観察用光学部材として、挿入方向となる軸方向に対する周側面を露呈させて配置される円筒レンズと、前記円筒レンズの中央側に向かう傾斜で直線的に延伸する２つの側面を前記周側面に接合させ、洗浄液を送液する送液管路及び気体を送気する送気管路を内設する台座部と、前記２つの側面のそれぞれに設けられ、前記周側面に向かって、前記洗浄液と前記気体が混合した液流又は前記液体のみ又は前記気体のみを選択的に噴出する２つの洗浄ノズルと、を備え、互いの前記洗浄ノズルから前記周側面に向かって直線的に噴出される前記洗浄液の交差する噴出方向が成す角度が鋭角を成し、前記洗浄液が前記周側面との接合箇所を経て、前記周側面に沿って流動する。

　本発明によれば、挿入部の先端面に直視観察窓及び側視観察窓が設けられ、それぞれの窓を洗浄するための洗浄機構を有する内視鏡装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る直視観察窓及び側視観察窓を有する撮像ユニットを洗浄する洗浄機構が搭載された内視鏡装置の外観構成を示す図である。図２Ａは、挿入部先端の外観構成を示す図である。図２Ｂは、挿入部先端を正面から見た構成を示す図である。図２Ｃは、洗浄ノズルの構成例を示す図である。図３は、内視鏡装置に組み込まれる送気送水経路の構成例を示す図である。図４は、本実施形態のレンズユニット及び洗浄機構における洗浄ノズルから噴出された洗浄液による洗浄について説明するための図である。図５は、本実施形態の送気送液機構の構成例を示す図である。図６は、レンズ中心軸を通る直線からの距離Ｘと、レンズ中心軸と送水向きとの角度βの関係を示す図である。図７は、一般的に考えられるレンズユニット及び洗浄機構における洗浄ノズルから噴出された洗浄液による洗浄について説明するための図である。図８は、撮像部における光学系の構成を概念的に示す図である。図９Ａは、第２の実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端の外観構成を示す図である。図９Ｂは、挿入部先端を正面から見た構成を示す図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。　
　図１は、第１の実施形態に係る直視観察窓及び側視観察窓を有する撮像ユニットを洗浄する洗浄機構が搭載された内視鏡装置の外観構成を示す図である。　
　本実施形態の内視鏡装置は、大別して、内視鏡本体１と、移動可能なトロリー２に搭載された内視鏡用機器７とで構成される。以下の説明については、軟性鏡を例として説明するが、硬性鏡においても同様に搭載することができる。

　内視鏡本体１は、観察対象となる体腔内に挿入される挿入部（可撓管）４と、挿入部４の先端側に設けられ、後述するレンズユニットが、その先端に設けられた湾曲部５と、湾曲部５を湾曲動作させる操作部３と、で構成される。以下の説明において、挿入部４を中央として、湾曲部５側を先端側とし、操作部３側を基端側と称する。

　内視鏡用機器７は、観察対象部位に照射する照明光を生成する光源装置と、撮像された映像信号に所定の画像処理を施すビデオプロセッサと、映像信号を観察画像として表示するモニタと、入力部であるキーボード等を有している。

　さらに、トロリー２の支柱には、洗浄等に用いられる液体（洗浄液：例えば、生理食塩水等の水を主とする液体）を貯留するボトル８が着脱可能に取り付けられている。また、内視鏡用機器７の内部には、送気ポンプユニット３４（図３参照）が配置されている。さらに、トロリー２の棚には、体腔内で後述する洗浄ノズルから体腔内に噴出された液体や気体を吸引する吸引ユニット１０が設けられている。

　内視鏡本体１と光源ユニットは、ユニバーサルケーブル６でコネクタ接続されている。ユニバーサルケーブル６は、光ファイバーからなるライトガイドの他に、映像信号等を伝送する複数の信号線、チューブからなる気体及び液体の供給路（送気送液チャンネル）と排出路を含んでいる。ユニバーサルケーブル６の内視鏡用機器７側に接続するコネクタは、信号線とチューブとライトガイドに分岐して、それぞれの構成部位に接続している。

　図２Ａは、挿入部先端の外観構成を示す図、図２Ｂは、挿入部先端を正面から見た構成を示す図、図２Ｃは、洗浄ノズルの構成例を示す図である。図３は、本実施形態の送気送液機構の構成例を示す図である。図７は、内視鏡の撮像部における光学系の構成を概念的に示す図である。以下の説明で、挿入部の体腔内の進行方向を挿入方向又は軸方向とし、軸方向から見た面を正面（先端面）とし、その軸方向と直交する面を側面又は側周面と称している。

　挿入部４の湾曲部５の先端面には、後述する直視観察窓１４及び側視観察窓１５からなるレンズユニット１１と、直視観察窓１４と同じ面の高さ（前方への張り出し高さ）を有する先端構造物である台座１３と、台座１３の正面側で直視観察窓１４の近傍に配置された洗浄ノズル１６と、台座１３の両側面にそれぞれ配置された２つの洗浄ノズル１７と、図示しない鉗子等を挿通するための鉗子孔の開口部１９と、挿入方向（軸方向）を所定の視野領域で撮像する直視観察窓１４と、台座１３の正面に配置され、直視観察窓１４用の照明光を照射する照明窓１８と、が配置されている。

　レンズユニット１１は、軸方向から見て正面に、直視観察窓１４が配置され、その後方側（基端側）に、側視観察窓１５が配置されている。レンズユニット１１においては、図８に示すように、内視鏡の撮像光学系の一部であり、図示しない撮像素子の前方に配置され、撮像画像を結像するために、複数のレンズ及びレンズ群と、各レンズを支持する鏡枠（１２ａ，１２ｂ）１２と、により構成されている。

　この例では、直視観察窓１４を形成する円形凹面レンズ４１（第１レンズ）と、第１のレンズ群（４２ａ，４２ｂ）４２と、第２のレンズ群（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ）４３とで構成されている。直視観察窓１４から入射した光束Ｌ１は、レンズ４１，４２ａを抜けて、レンズ４２ｂを焦点として集光し、さらに、第２のレンズ群を抜けて図示しない撮像素子へ光像として導かれる。

　また、側視観察窓１５は、円筒形状のレンズ４２ａにより形成される。円筒レンズ４２ａは、円周の側面（周側面とする）が露呈するように配置され、レンズ面の表裏が凸面と凹面に形成された形状である。側方周囲から周側面に入射した光束Ｌ２は、凹内面で反射し、凸内面へ向かう。さらに、凸内面で反射された光束Ｌ２は、凹面を抜けて、レンズ４２ｂを焦点として集光し、第２のレンズ群を抜けて図示しない撮像素子へ光像として導かれる。このようなレンズ構成により、同じ撮像素子を利用して直視と側視によるそれぞれの画像又は構成画像を生成する。

　また、円筒形状を成す鏡枠１２ａ，１２ｂの両方又は何れか一方は、外部に露呈する箇所の周面の全部又は周面の一部が導光部材（透光部材）により形成される。鏡枠１２ｂは、図示しない少なくとも一部がライトガイドから分岐された照明光を導光する。導光された照明光は、各鏡枠面から側視観察窓の観察視野を照明するように、側周面方向に＋照明光を照射する。

　台座１３は、その内部に、洗浄ノズルに繋がる送液路と送気路が配管され、さらに、正面に配置された照明窓１８に照明光を導くように、光ファイバーケーブルが配設されている。台座１３は、図６で一点鎖線に示すような略三角形状を想定し、仮想的に底辺となる部分が湾曲部５先端の円周面と同じ円弧面となり、斜辺となる部分が底辺の両端から直視観察窓１４の中央側に向かう２つの側面となっている。この中央側において、詳細には、直視観察窓１４の中心ｍを上下に通る垂線を想定し、その垂線と底辺とが垂直に交わるものとして、２つの側面の仮想的な交点がその垂線上の位置にある。さらに、これらの２つの側面による仮想的な交点の頂部部分が直視観察窓１４内に位置するように、レンズユニット１１と重なっており、実質的には、レンズユニット１１に密着する略扇形形状となっている。

　台座１３の２つの側面には、それぞれに洗浄ノズル１７が設けられている。洗浄ノズル１７から噴出された洗浄液は、側視観察窓１５の側面に接するように流れ、さらにレンズユニット１１の頂部を回り込むように流れる。このような液流により、側視観察窓１５が洗浄される。

　図２Ｃに示すように、洗浄ノズル１６，１７は、観察窓に向く面をノズル開口面（噴出口）２０ａとし、内部が中空となっている。その中空内で送気送液の開口２０ｂが台座面に形成されている。洗浄する際には、送気送液の開口２０ｂから噴出した洗浄液又は気体は、ノズル開口面２０ａから噴出されて、各観察窓に吹き付けられる。

　図３は、本実施形態の送気送液機構の構成例を示す図である。　
　図１及び図３に示すように送気送液機構２１は、洗浄液となる液体が、ボトル８に収容されており、ボトル８からチューブ、コネクタ９、ユニバーサルケーブル６を経て、内視鏡１に送液される。内視鏡１の挿入部内には、送液チューブ（チャンネル）２２及び送気チューブ２３が設けられており、操作部３に設けられたシリンダ部２４を介して、これらの管路が交わる合流部２５が配置される。さらに、合流部２５から先端側に、合流された送気送液を送出する送気送液チューブ２６が設けられ、湾曲部の先端部近傍で少なくとも３つに分岐して洗浄ノズル１６，１７に接続される。尚、必要に応じて、開口２０ｂから噴出される前記洗浄液と前記気体が混合した流液、前記液体のみ又は、前記気体のみの移動速度を高めるために、開口２０ａ又は２０ｂに絞り部分が設けられている。

　また、シリンダ部２４に繋がる送気チューブ２３は、操作部３内に配置されたバルブ２７で分岐され、分岐された送気チューブ２３は、外部に設けられたボトル８に差し入れられている。内視鏡用機器７の内部の送気ポンプユニット３４から送気された気体は、シリンダ部２４側のみ、ボトル８側のみ又は、シリンダ部２４側及びボトル８側の両方に、それぞれ切り換えることができる。これらの切り換えは、シリンダ部２４の操作に従って行われ、気体と混合する洗浄液、洗浄液のみ、又は気体のみがボタン操作により、選択されて洗浄ノズルから噴出される。

　気体として空気を用いる場合には、気体は、送気ポンプユニット３４からコネクタ９、ユニバーサルケーブル６を経て、内視鏡内に送気される。空気以外の場合には、ボンベ等を使用する。

　図４乃至図７を参照して、レンズユニット１１を洗浄するための洗浄ノズルを配置する台座の形状について説明する。図４は、本実施形態の台座に対する洗浄ノズルから噴出された洗浄液の流れる状態を示している。図５は、洗浄ノズルとレンズユニット１１との位置関係を示す図である。図６は、レンズ中心軸を通る直線からの距離Ｘと、レンズ中心軸と送水向きとの角度βの関係を示す図である。図７は、先に検討された台座に対する洗浄ノズルから噴出された洗浄液の流れる状態を示している。

　まず、洗浄液又は、気体による観察窓の洗浄について説明する。　
　レンズユニット１１の側視観察窓１５は、観察視野範囲が全周囲に亘っていることが理想である。しかし、前述したように、直視観察窓１４と側視観察窓１５をそれぞれに洗浄ノズルを配置するための台座が必要である。そこで、図７に示すように、レンズユニット１１の横に台座を配置した鍵穴のような形状に配置することが考えられる。

　この配置において、側視観察窓１５に四角形の台座３２を当接させる場合には、側視観察窓１５の観察視野を確保するために、台座３２の当接する箇所を斜めに削り取ることにより、くびれ形状で形成することが考えられる。このような「くびれ」を有する形状の場合、平行な側面に洗浄ノズル３１を配置することとなる。この平行な側面上の洗浄ノズル３１は、側視観察窓の中央（図４においては、直視観察窓１４の中央と同じ位置）に向かう方向ではなく、観察窓の周面の接線方向に洗浄液２１を噴出することとなる。

　このため、図７に示すように、洗浄ノズル３１から噴出された洗浄液３３の流れの一部３３ａは、くびれの部分で内側に流れ込むが、主流となっている洗浄液３３の流れに乗れず、くびれ部分で滞留する事態が発生する。つまり、くびれ部分に付着した異物は取り除きにくくなることが想定される。一般的に、くびれ部分には、汚れが溜まりやすく、取り除き難いことが知られている。

　このくびれ部分に洗浄ノズルを配置すればよいが、送液管路や送気管路を配設することが困難である。また、くびれ部分の手前に整流板等の補助部材を設けて、洗浄液の流れをくびれ部分に回し込むことも可能であるが、体腔内に挿入される挿入部の先端部分に設けた場合に、異物が挟まり、洗浄液の流れを止めてしまう事態も想定される。よって、このような補助部材を配置することは好ましくない。

　本実施形態では、図４に示すように、洗浄ノズルに配置する側面が側視観察窓１５の中央に向かう方向に傾けて形成して、洗浄ノズルから噴出された洗浄液が直にくびれ部分を通過して、側視観察窓１５の周面に向かう形状に台座を形成した。ここで、噴出された洗浄液が側視観察窓１５の周面に沿って流れるための、噴出角度と噴出位置が重要となる。

　そこで図５に示す検討例として、側視観察窓１５の円筒レンズの直径２Ｒをφ６．２mmとし、噴出される洗浄液の送液量を３７．５mLとする。また、側視観察窓１５のレンズ径２Ｒは、鏡枠１２と同径であるものとして示している。角度βは、大きくなるにつれて台座１３が大きくなるため、側視観察窓１５からの視野が大きく遮られることとなる。そのため、角度βは、４５度以下としている。４５度を越える場合には、洗浄液２１がレンズ周りを均一に回らなくなり始める。また、角度αが１８０度以上であれば、洗浄液２１が十分に頂部ｎを回り込むことができる。即ち、洗浄液がレンズ全周を回ることができる。この検討例で実験を行った結果を図６に示している。ここでＸ軸は、図５に示すβの成す角度であり、Ｙ軸は、図５に示すＸの距離である。本検討より、角度βが５度以上４５度以下、好ましくは３０度以下であり、レンズの中心点を通る角度βの斜線から側面までの距離Ｘは、１mm～３mm、好ましくは、１．５mm～３mm、即ち、レンズ半径Ｒの１～１／２までの距離が好適するという結果が得られている。勿論、この検討例においては、詳細な部分は、レンズ径と送液量により若干異なる結果が想定されるため、設計時に個々について検証することが好ましい。

　以下は、レンズ径や洗浄液の送液量が異なったとしても、共通して、その結果や傾向がある事項について説明する。　
　ａ．２つの洗浄ノズルの開口面（噴出口）から噴出される洗浄液のそれぞれの方向が、水流の回り込みを行う中心（側視観察窓１５の中心ｍ）を通る直線に対して、５度以上４５度以下の鋭角を成すように、それぞれの側面を傾けるように配置する。従って、２つの洗浄ノズルから噴出される洗浄液の噴出方向が交差する角度は、１０～９０度程度となる。

　ｂ．台座の側面（ノズル配置面）が例えば、４５度以下の傾斜（傾き）を有し、側面に沿った第１の直線と、レンズ中心ｍを通る側面の傾斜と同じ傾きを有する第２の直線とが平行であり、その間隔の距離をＸ、レンズ半径をＲとした場合に、１／２Ｒ≦Ｘ＜Ｒとする。

　以上説明した本実施形態によれば、送液管路及び送気管路や各種部位を配置するスペースを確保し、且つ側視観察窓となる円筒レンズと台座との接合箇所を含み観察窓表面に付着した異物を効率よく完全に払拭するように洗浄することができる。

　次に、第２の実施形態について説明する。　
　図９Ａは、第２の実施形態に係る内視鏡装置の挿入部先端の外観構成を示す図、図９Ｂは、挿入部先端を正面から見た構成を示す図である。尚、本実施形態の構成部位において、前述した第１の実施形態の構成部位と同等の構成部位には同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　本実施形態のレンズユニット５１は、第１の実施形態におけるレンズユニット１１が円筒形状であったのに対して、円錐台形状を成している。

　図９Ａに示すように、レンズユニット５１は、鏡枠５２ａ、円錐台形レンズ５３及び鏡枠５２ｂが積み重ねられて構成され、スムーズな先細りテーパーが掛けられた円錐台形状に形成される。円錐台の上面である先端面には、直視観察窓１４が配置されている。

　台座部５４は、レンズユニット５１との接合箇所が直視観察窓１４側に向かう斜線状に接合している。また、鏡枠５２ａ，５２ｂは、第１の実施形態と同様に、両方又は何れか一方が、外部に露呈する箇所の周面の全部又は周面の一部が透光部材により形成される。鏡枠５２ａ，５２ｂは、ライトガイドから分岐された照明光を導光して、鏡枠面から側周面方向に照明光を照射する。

　本実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様な作用効果を奏する。側視観察窓５３と台座部５４の接合部が洗浄液又は気体の噴出する方向に対して、斜め方向となるため、挿入部が移動した際に、付着した異物が流動的に動き付着しにくくなる。さらに、噴出された洗浄液又は気体が、斜め方向の接合部に沿って接合箇所を連続的に先端側又は後端側に流れるため、より汚れ等が払拭されて洗浄することができる。

　１…内視鏡本体、２…トロリー、３…操作部、４…挿入部（可撓管）、５…湾曲部、６…ユニバーサルケーブル、７…内視鏡用機器、８…ボトル、９…コネクタ、１０…吸引ユニット、１１…レンズユニット、１２，１２ａ，１２ｂ，５２，５２ａ，５２ｂ…鏡枠、１３，５４…台座、１４…直視観察窓、１５，５３…側視観察窓、１６，１７，２１…洗浄ノズル、１８…照明窓、１９…開口部、２０ａ…ノズル開口面、２０ｂ，２０ｃ…開口、３４…送気ポンプユニット、４１…円形凹面レンズ（円筒レンズ）、４２，４２ａ，４２ｂ…第１のレンズ群、４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ…第２のレンズ群。

Claims

　内視鏡の挿入部先端に観察用光学部材として、挿入方向となる軸方向に対する周側面を露呈させて配置される円筒レンズと、
　前記円筒レンズの中央側に向かう傾斜で直線的に延伸する２つの側面を前記周側面に接合させ、洗浄液を送液する送液管路及び気体を送気する送気管路を内設する台座部と、
　前記２つの側面のそれぞれに設けられ、前記周側面に向かって、前記洗浄液と前記気体が混合した液流、前記液体のみ又は前記気体のみを選択的に噴出する２つの洗浄ノズルと、を備え、
　互いの前記洗浄ノズルから前記周側面に向かって直線的に噴出される前記洗浄液の交差する噴出方向が成す角度が鋭角を成し、前記洗浄液が前記周側面との接合箇所を経て、前記周側面に沿って流動することを特徴とする洗浄機構を有する内視鏡装置。
　それぞれの前記洗浄ノズルから直線的に噴出される洗浄液の噴出方向は、前記円筒レンズの中心を径方向に通る直線に対して、それぞれに５度以上３０度以下の角度を成すように前記両側面に洗浄ノズルを配置することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記台座部の一方の側面に沿った第１の直線と、前記円筒レンズの中心を通り前記第１の直線と同じ傾きで平行な第２の直線との間隔の距離Ｘと、前記円筒レンズのレンズ半径Ｒとは、１／２Ｒ≦Ｘ＜Ｒであることを特徴とする洗浄機構を有する内視鏡装置。
　前記挿入部先端に設けられた前記円筒レンズを含むレンズ群は、前記周側面から観察対象の光像を入射させる側視観察窓を構成し、
　さらに、前記挿入部先端の前記円筒レンズに重畳配置された第１レンズが、軸方向の観察対象の光像を入射させる直視観察窓を構成することを特徴とする請求項１に記載の洗浄機構を有する内視鏡装置。
　前記側視観察窓及び前記直視観察窓が、円筒形状の外観形状であることを特徴とする請求項４に記載の洗浄機構を有する内視鏡装置。
　前記側視観察窓及び前記直視観察窓が、円錐台形状の外観形状であることを特徴とする請求項４に記載の洗浄機構を有する内視鏡装置。
　前記側視観察窓の前記レンズ群及び、直視観察窓の第１レンズを支持する鏡枠は、少なくとも一部が照明光を導光する導光部材により形成され、前記前記側視観察窓の観察視野に照明光を照射することを特徴とする請求項４に記載の洗浄機構を有する内視鏡装置。