WO2014208106A1 - 内視鏡システム - Google Patents

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WO2014208106A1
WO2014208106A1 PCT/JP2014/050804 JP2014050804W WO2014208106A1 WO 2014208106 A1 WO2014208106 A1 WO 2014208106A1 JP 2014050804 W JP2014050804 W JP 2014050804W WO 2014208106 A1 WO2014208106 A1 WO 2014208106A1
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power
electrode
unit
treatment
channel
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尚英 鶴田
勇太 杉山
亮 松井
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オリンパス株式会社
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    • H02J2310/10The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/20The network being internal to a load
    • H02J2310/23The load being a medical device, a medical implant, or a life supporting device

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system that wirelessly supplies power to a device that is inserted through a channel of a flexible endoscope.
  • U.S. Pat. No. 7,824,407 discloses a high-frequency incision forceps that applies a high-frequency current to a living tissue as a device that is inserted into a body through a channel of a flexible endoscope.
  • US Pat. No. 6,949,068 discloses an endoscope shape detection device that detects and displays the shape of an insertion portion of a flexible endoscope by inserting a probe having a plurality of magnetism generating elements through a channel. ing.
  • a cable is connected to a device such as a high-frequency incision forceps and a probe of an endoscope shape detection device in order to supply electric power necessary for operation.
  • this cable may interfere with the operation of the operator and may reduce operability.
  • An object of the embodiment of the present invention is to provide an endoscope system including a device with good operability that is inserted into a channel of a flexible endoscope.
  • An endoscope system includes a flexible insertion portion including a distal end portion on which an imaging portion is disposed, an operation portion disposed on a proximal end side of the insertion portion, and the insertion
  • a flexible endoscope having a flexible channel that passes through the unit, a power source that outputs high-frequency power, a power source that outputs high-frequency power, and a power source that is inserted through the insertion port of the operation unit and through the channel and through the opening of the distal end unit.
  • An endoscopic system including a treatment tool including a pair of blades that energize a treatment target, wherein the flexible endoscope is alternating current by the high-frequency current input from the power source.
  • a power transmission unit including a first power transmission electrode and a second power transmission electrode laid along an outer peripheral surface of the channel that generates an electric field, and the treatment tool performs a treatment with electric power, and the treatment The part is inserted into the channel to the operating position.
  • a power receiving unit that receives the AC electric field and that forms a resonance circuit having the same resonance frequency as the frequency of the high-frequency power input from.
  • An endoscope system includes a flexible insertion portion including a distal end portion on which an imaging portion is disposed, an operation portion disposed on a proximal end side of the insertion portion, and the insertion portion Endoscope system comprising: a flexible endoscope having a flexible channel that passes through the device; a device that is inserted from the insertion port of the operation unit and that passes through the channel; and a power source that outputs high-frequency power.
  • the flexible endoscope includes a first power transmission electrode and a second power transmission electrode, and includes a power transmission unit that generates an AC electric field applied to the channel by the high-frequency power input from the power source.
  • the device includes a treatment unit that performs treatment with electric power, a first power reception electrode that is capacitively coupled to the first power transmission electrode, and a second power reception electrode that is capacitively coupled to the second power transmission electrode, together with the power transmission unit
  • the high frequency input from the power source And Resonant Frequencies of force constituting the same resonance circuit, and a power receiving unit for receiving the AC electric field, the power receiving portion is received power is outputted to the treatment portion.
  • an endoscope system includes a flexible insertion portion including a distal end portion on which an imaging unit is disposed, an operation portion disposed on a proximal end side of the insertion portion,
  • An endoscope comprising: a flexible endoscope having a flexible channel that passes through the insertion portion; a device that is inserted from the insertion port of the operation portion and passes through the channel; and a power source that outputs high-frequency power.
  • the flexible endoscope includes a first power transmission electrode and a second power transmission electrode that are capacitively coupled to each other, and forms a resonance circuit having the same frequency as the high-frequency power input from the power supply and the resonance frequency.
  • a power transmission unit that generates an AC electric field applied to the channel by the high-frequency power includes a treatment unit that performs a treatment by the power, and a first power receiving electrode and a second power receiving electrode that are capacitively coupled to each other. From the power supply The RF power frequency and the resonant frequency of which is force constitutes the same resonance circuit, and a power receiving unit for receiving the AC electric field, the power the power receiving unit is receiving power is outputted to the treatment portion.
  • an endoscope system including a device with good operability that is inserted into a channel of a flexible endoscope.
  • the endoscope system 1 of the present embodiment is a treatment instrument that is a device that is inserted into a flexible endoscope (hereinafter referred to as “endoscope”) 10 and a channel 14 of the endoscope 10. 20 and a power source 30.
  • endoscope flexible endoscope
  • the endoscope 10 includes an insertion portion 11, an operation portion 12 disposed on the proximal end side of the insertion portion 11, and a universal cord 13 extending from the operation portion 12.
  • the insertion portion 11 includes a distal end portion 11A on which an imaging unit 15 (see FIG. 2) is disposed, a bending portion 11B for changing the direction of the distal end portion 11A, and a flexible elongated soft portion 11C.
  • the operation unit 12 is a non-flexible unit that is held by an operator and performs a direction operation of the distal end portion 11A, an air / water supply operation, an endoscope image photographing operation, and the like.
  • the insertion portion 11 is a flexible portion that is inserted into the digestive tract or the like from the oral cavity or anus.
  • the processor 32 connected to the universal cord 13 of the endoscope 10 includes a control unit (not shown) including a CPU that performs overall control of the endoscope system 1, and outputs an imaging signal output by the imaging unit 15.
  • the endoscope image is displayed on the monitor 33.
  • a power supply 30 connected to the processor 32 supplies high frequency power to the treatment instrument 20.
  • the foot switch SW31 controls ON / OFF of the output of the power supply 30.
  • the wiring branched from the universal cord 13 may be directly connected to the power supply 30.
  • the endoscope 10 has a flexible channel 14 made of a resin tube that passes through the insertion portion 11 from the insertion port 14A of the operation portion 12 to the opening 14B of the distal end portion 11A.
  • the treatment instrument 20 is an operation that is performed outside the body by an operator, which is disposed on the distal end portion 21A where the treatment portion 22 is disposed, the elongated flexible insertion portion 21B, and the proximal end portion side of the insertion portion 21B. 21C.
  • the treatment instrument 20 is inserted from the insertion port 14A, is inserted through the channel 14, and the distal end portion 21A protrudes from the opening 14B.
  • tip parts have a pair of braid
  • the living tissue (affected area) LT which is the treatment area sandwiched between the pair of blades 22A and 22B (see FIG. 3) of the forceps according to the operation of the operation section 21C, is excised / hemostatically by Joule heat caused by a high-frequency current.
  • the power supply 30 outputs high-frequency power having a frequency of 100 kHz to 100 MHz, for example.
  • the frequency of the high-frequency power is preferably selected from frequencies permitted for use by laws and regulations, for example, 13.56 MHz.
  • the amplitude of the high frequency power is not particularly limited, but the waveform is preferably a sine wave.
  • the treatment tool 20 and the power supply 30 are not connected by wire. However, when the treatment tool 20 is inserted into the channel 14, the power necessary for the treatment is received from the power supply 30 via the endoscope 10 by wireless power transmission. Wireless power transmission has the same meaning as wireless power supply.
  • the endoscope 10 includes a first power transmission electrode 18 ⁇ / b> A and a second power transmission electrode 18 ⁇ / b> B, and includes a power transmission unit 19 that converts high-frequency power output from the power supply 30 into an alternating electric field.
  • the first power transmission electrode 18 and the second power transmission electrode 18B of the endoscope 10 are made of a cylindrical conductor laid so as to cover the outer periphery of the channel 14.
  • the length of the first power transmission electrode 18A and the diameter and length of the second power transmission electrode 18B are substantially the same (for example, ⁇ 20%), and there is a gap (gap) for insulation between them.
  • the channel 14 includes a flexible tube and a branch pipe, and one of the branch pipes is connected to the air supply / suction pipe 14X.
  • the power transmission unit 19 may be configured to have a hollow portion in which a part of the channel 14 is replaced as long as it is inside at least one of the operation unit 12 and the insertion unit 11.
  • the component forming the hollow portion of the above configuration is also regarded as a part of the channel 14.
  • the conductors of the first power transmission electrode 18A and the second power transmission electrode 18B may be exposed on the inner surface of the hollow portion, but the channel 14 is also used for air feeding and suction, etc.
  • the inner surface of the part is preferably sealed with an insulator.
  • the treatment instrument 20 includes a first power receiving electrode 28 ⁇ / b> A and a second power receiving electrode 28 ⁇ / b> B, and includes a power receiving unit 29 that receives an alternating electric field.
  • the first power receiving electrode 28A and the second power receiving electrode 28B of the treatment tool 20 are made of a cylindrical conductor laid along the outer peripheral surface of the insertion portion 21B.
  • the length and length of the first power receiving electrode 28A and the second power receiving electrode 28B are substantially the same, and there is a gap (air gap) for insulation between them.
  • each of the first power transmission electrode 18A and the second power transmission electrode 18B is referred to as a power transmission electrode 18, and each of the first power reception electrode 28A and the second power reception electrode 28B is referred to as a power reception electrode 28.
  • a part of the insertion portion 21B in which the power receiving electrode 28 is disposed is disposed so that the conductor is not exposed on the outermost peripheral surface and can be inserted into the channel 14 as long as it is inserted.
  • the outer diameter ⁇ (20) may be larger than that of the region.
  • the power receiving electrode 28 of the treatment tool 20 is used for the endoscope until the treatment portion 22 protrudes from the opening 14B.
  • the AC electric field generated by the ten power transmission electrodes 18 cannot be received efficiently.
  • the power receiving electrode 28A and 28B are inserted into the power transmission electrodes 18A and 18B, respectively. Therefore, in the endoscope system 1, the power receiving electrode 28 is strongly capacitively coupled with the power transmission electrode 18 in a state where the treatment portion 22 protrudes from the opening 14 ⁇ / b> B, and can efficiently receive the AC electric field generated by the power transmission electrode 18.
  • the power transmitting electrodes 18A and 18B laid along the outer surface of the cylindrical channel and the power receiving electrodes 28A and 28B laid along the outer surface of the cylindrical treatment tool are both cylindrical.
  • the first power transmitting electrode 18A and the first power receiving electrode 28A that are concentrically opposed to each other are arranged.
  • the first capacitor C1 is formed.
  • the second power transmission electrode 18B and the second power reception electrode 28B concentrically opposed to each other form a second capacitor C2.
  • the treatment instrument 20 does not have physical contact (connection) between the endoscope 10 and a conductor. However, the power reception unit 29 of the treatment instrument 20 is capacitively coupled to the power transmission unit 19 of the endoscope 10.
  • the high frequency power output from the power supply 30 of the endoscope 10 is output to the treatment unit 22 of the treatment instrument 20 via the capacitors C1 and C2.
  • the wiring connecting the power supply 30 and the second power transmission electrode 18B may be grounded.
  • the power from the power transmission unit 19 is transmitted to the power receiving unit 29 that is capacitively coupled, and the power is supplied to the treatment instrument 20.
  • the efficiency of wireless transmission by capacitive coupling is based on the magnitude of capacitive coupling between the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28, that is, the capacities CA and CB of the capacitors C 1 and C 2 constituted by the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28. Proportional. Note that the capacitance CA of the capacitor C1 and the capacitance CB of the capacitor C2 are substantially the same.
  • the capacitance C of the capacitor is proportional to the dielectric constant ⁇ between the electrodes and the counter electrode area A, and inversely proportional to the interelectrode distance g.
  • the inner diameter ⁇ (14) of the channel 14 is larger than the outer diameter ⁇ (20) of the insertion portion 21B so that the insertion portion 21B of the treatment instrument 20 can be inserted.
  • ⁇ (14) 2.8 mm
  • ⁇ (20) 2.6 mm.
  • the inter-electrode distance g of the capacitors C1 and C2 is as very short as 0.1 mm when they are coaxial with each other and are not eccentric.
  • the counter electrode area A is proportional to the length L of the shorter electrode.
  • the length of the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 is preferably 1 cm or more. Power transmission / reception is possible within the above range.
  • the maximum length of the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 is determined by the length D of the channel 14.
  • the channel length D of the flexible endoscope 10 is about 100 cm to 230 cm.
  • the maximum lengths of the first power transmission electrode 18A and the second power transmission electrode 18B are approximately (D ⁇ ) / 2.
  • the maximum length of the power receiving electrode 28 is also approximately (D ⁇ ) / 2.
  • the lengths of the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 are particularly preferably 5 cm or more and 100 cm or less from the viewpoint of power transmission / reception efficiency and self-inductance.
  • an insulating material having a high dielectric constant ⁇ such as a fluororesin may be disposed between the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 to increase the capacitance C.
  • the center position of the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 is decentered, or the channel in which the power transmission electrode 18 is laid is pressed and deformed to the center side or one side to locally reduce the inter-electrode distance g.
  • the capacity C may be increased.
  • the capacity is maximized in a state in which the power receiving electrode 28 is not eccentric when the power receiving electrode 28 is inserted over the entire length of the power transmitting electrode 18.
  • the length of the power receiving electrode 28 is longer than the length of the power transmitting electrode 18, and further considering the amount of protrusion d from the opening 14B of the treatment instrument 20, the total length of the two power receiving electrodes 28 is: It is particularly preferable that (the total length of the two power transmission electrodes 18 + the gap ⁇ + the protrusion amount d).
  • the protrusion amount d changes with treatment tools, it is 1 cm or more and 10 cm or less, for example.
  • the shortest length of the power transmission electrode 18 and the like is such a length that the parasitic capacitance of the circuit and the capacitance related to power transmission / reception, that is, the combined capacitance of the capacitance CA of the capacitor C1 and the capacitance CB of the capacitor C2 are substantially the same. is there.
  • the parasitic capacitance of the circuit is larger than the capacitance related to power transmission / reception, much of the power supply does not reach the treatment section.
  • the treatment unit consumes more power input from the power transmission unit to the power reception unit, the transmission efficiency becomes higher.
  • the load of the treatment section that is, the resistance is larger than various resistance components of the circuit.
  • FIG. 2 shows an example in which the power transmission electrode 18 is disposed in the channel 14 of the operation unit 12, but it may be disposed in the channel 14 of the flexible part 11 ⁇ / b> C, It may be arranged in the channel 14 of the flexible part 11C. Further, the first power transmission electrode 18A may be disposed in the channel 14 of the operation unit 12, and the second power transmission electrode 18B may be disposed in the channel 14 of the flexible portion 11C.
  • the power receiving electrode 28 shown in FIG. 3 is short in length, but may be an electrode having substantially the same length as the length of the insertion portion 21B, for example.
  • the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 only need to be disposed at a position where the capacitive coupling is strongly performed during operation of the treatment section.
  • positioned inside the flexible soft part 11C need to have flexibility.
  • capacitors C1 and C2 having a short inter-electrode distance g, a large counter electrode area A, and a large capacitance C can be configured.
  • the length D of the channel 14 of the endoscope 10 is as long as 100 cm or more, but most of the length D is disposed inside the flexible flexible portion 11C.
  • the lengths of the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 are set according to the length of the insertion portion 11. Since it can be long, the efficiency of wireless power transmission is high.
  • the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 can easily be 5 cm or longer in length, but the power transmission electrode 18 and the power reception electrode 28 disposed inside the flexible soft part 11C have flexibility. There is a need.
  • the capacitors C1 and C2 are made of concentric counter electrodes, the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28 are stably capacitively coupled even if the treatment instrument 20 rotates about the longitudinal direction in the channel 14. . For this reason, the surgeon can perform the insertion operation without worrying about the rotation of the treatment instrument 20.
  • the power transmission electrode 18 is made of a cylindrical metal laid so as to cover the outer periphery of the channel 14.
  • the power transmission electrode 18 can be produced by forming a metal film such as copper on the outer peripheral surface of the channel 14 that is a flexible tube by vapor deposition or plating.
  • the power reception electrode 28 can be produced by forming a metal film on the outer peripheral surface of the insertion portion 21 ⁇ / b> B of the treatment instrument 20.
  • the surfaces of the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28 are preferably covered with an insulating film in order to ensure insulation and reliability.
  • the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28 made of a metal film are easy to lay on a curved surface and have flexibility.
  • the same treatment instrument 20 can be used even with a plurality of endoscopes having different channel lengths D.
  • the arrangement position of the power transmission electrode 18 is set with reference to the opening 14B. That is, it is only necessary that the center of gravity of the power transmission electrode 18 of the endoscope is disposed at a predetermined distance D1 from the opening 14B.
  • the center of gravity means the center position in the longitudinal direction of the entire length of the electrode related to power transmission or power reception.
  • the electrode is divided into a plurality in the longitudinal direction, it is the central position of the entire length including all of the electrodes.
  • an endoscope having a long channel length D has a longer distance D2 from the insertion opening 14A to the power transmission electrode 18 than an endoscope having a short channel length D.
  • each power transmission electrode 18 is disposed at a predetermined distance D1 from the opening 14B and a treatment tool 20
  • the plurality of endoscopes are treatment tools. 20 can be efficiently wirelessly fed.
  • a plurality of power receiving units 29 are arranged at positions where one endoscope and the AC electric field generated by the power transmitting unit 19 can be received most efficiently in a state where each endoscope is inserted into the channel 14 to the operating position. Needless to say, the endoscope system including the treatment tool has the same effect.
  • the endoscope system 1 includes an endoscope side circuit including a power supply 30 and a power transmission unit 19, a power reception unit 29, and a treatment unit 22 (22 ⁇ / b> A, 22 ⁇ / b> B), and supplies power. There is no physical contact with the treatment instrument side circuit that applies a current to the living tissue LT that is the consuming load part.
  • the power reception unit 29 is capacitively coupled to a non-radiating AC electric field generated in the space near the power transmission unit 19. Electric power is supplied to the treatment unit 22 of the treatment tool 20 through the capacitively coupled power receiving unit 29.
  • the treatment tool 20 of the endoscope system 1 is easy to handle and has good operability because there is no wiring (cable) connected to the power supply 30. Furthermore, since the power transmission unit 19 is disposed inside the endoscope 10, the generated electromagnetic field is difficult to leak to the outside of the endoscope 10, so that the influence of the leaked electromagnetic field on surrounding devices and the like is small. Moreover, since the distance between the living body that is the treatment target and the power transmission / reception unit is secured, the influence of heat generation is small.
  • the cylindrical power receiving electrode 28 is coaxial with the cylindrical power transmitting electrode 18 and has the largest counter electrode area among the counter electrodes of the same size, so that the capacitance C of the capacitor is large. Furthermore, since the power receiving electrode 28 and the power transmitting electrode 18 can be disposed over the entire length of the insertion portion 11 of the flexible endoscope 10, it is easy to further increase the capacity.
  • the relative positional relationship between the power transmission unit 19 and the power reception unit 29 is defined by disposing the power transmission unit 19 inside the endoscope 10, a strong capacitive coupling state between the power transmission unit 19 and the power reception unit 29. That is, since the state where the power transmission efficiency is high can be stably maintained, the energy saving property is also excellent.
  • the endoscope system 1 may include an inductance element 17 in a power transmission / reception circuit including a power transmission unit 19 of the endoscope 10 and a power reception unit 29 of the treatment instrument 20.
  • the power transmission / reception circuit forms a series resonance circuit having a predetermined resonance frequency F1 by adding an inductance component.
  • the circuit capacitance Ctotal including the capacitance CA of the capacitor C1 and the capacitance CB of the capacitor C2, the circuit inductance Ltotal including the inductance element 17, and the frequency F0 of the high-frequency power output from the power supply 30 have the following relationship (Equation 1). It has become.
  • the power receiving part 29 of the treatment tool 20 may contain the inductance element, and the power transmission part 19 and the power receiving part 29 may each contain the inductance element.
  • the voltage between the terminals of the inductance element of the resonance circuit and the voltage between the terminals of the capacitor are the same voltage, and the inductance of the inductance element is set so as to cancel out the reactance at a specific frequency with the capacitance of the capacitor.
  • the terminal voltage is inversely proportional to the capacitance. Therefore, the larger the capacitance of the capacitor, the smaller the voltage between terminals, and the risk of dielectric breakdown can be reduced.
  • the capacitance is too large, self-resonance may occur due to the self-inductance of the resonance circuit without the inductance element 17, resulting in poor controllability.
  • the capacity In order to improve the controllability by providing the inductance element, the capacity needs to be small. For this reason, the capacity is set in consideration of the trade-off between the risk of dielectric breakdown and controllability.
  • the voltage between the terminals of the inductance element is proportional to the inductance, and thus behaves in the opposite manner to the capacitance element.
  • a switch is used for ON / OFF control of the power output to the treatment instrument 20.
  • the switch is exemplified as the foot switch 31, but the switch may be disposed on the power supply 30, the operation unit 12 of the endoscope 10, or the operation unit 21 ⁇ / b> C of the treatment instrument 20.
  • a switch connected to the power supply 30 or a switch disposed in the power supply 30 controls ON / OFF of the output of the power supply 30.
  • the switch disposed in the operation unit 12 or the operation unit 21 ⁇ / b> C performs power ON / OFF control with an internal circuit of the power transmission unit 19 or the power reception unit 29. Note that the same effect as the ON / OFF control can be obtained by changing the power transmission / reception efficiency greatly by increasing / decreasing the Q value of the power transmission / reception circuit instead of the ON / OFF control in the power transmission / reception circuit. However, when the amount of power is large, the Q value reduction control may cause problems such as heat generation.
  • the switch may be a button switch, a touch gesture-compatible operation unit, or a voice recognition operation unit.
  • a switch that is a power transmission start / stop unit for starting or stopping output from the power supply 30 is disposed separately from the power supply 30, or It is disposed on the operation unit 12 of the endoscope 10 or the treatment instrument 20.
  • endoscope systems 1A to 1F and the like according to modifications 1 to 6 of the first embodiment will be described. Since the endoscope systems 1A to 1F and the like have the same configuration as the endoscope system 1 already described and are similar, the same reference numerals are given to components having the same functions, and the description thereof will be omitted.
  • the endoscope systems 1A to 1F and the like all have the effects of the endoscope system 1, and each has an effect superior to that of the endoscope system 1.
  • the inductance element 17A is an inductance variable element. Then, the control unit 32A adjusts the inductance of the inductance element 17A so that the resonance frequency F1 of the resonance circuit matches the frequency F0 of the high-frequency power output from the power supply 30.
  • the control unit 32A is disposed in the processor 32, the power supply 30, or the endoscope 10.
  • the resonance frequency F1 of the resonance circuit changes.
  • the resonance frequency F1 is adjusted to coincide with the frequency F0 of the high frequency power.
  • control unit 32A may control the power supply 30 in accordance with a change in the resonance frequency F1 of the power transmission / reception circuit to change the frequency F0 of the high-frequency power or the output value of the high-frequency power.
  • the inductance element 17A has been described as a part of the power transmission unit 19A.
  • the inductance element 17A and the control unit 32A may be a part of the processor 32.
  • the inductance element 17A and the like may be disposed on the operation unit 21C of the treatment instrument 20. That is, in the endoscope system 1A, any component may include the inductance element 17A and the control unit 32A.
  • an impedance matching circuit is transmitted so as to suppress reflection by matching the impedance on the treatment unit side with the output impedance of the power source from the power transmitting unit.
  • the power input efficiency from the power supply 30 to the resonance circuit may be increased.
  • An impedance matching circuit configured by combining two or more capacitance elements, inductance elements, and the like may be a part of the processor 32 or may be disposed in the operation unit 21C of the treatment instrument 20.
  • Electrode Structure The distribution and capacitive coupling state of the alternating electric field generated by the structure and arrangement of the electrodes of the power transmission / reception unit differ greatly. However, as long as the AC electric field generated by the power transmission unit 19 and the power reception unit 29 are capacitively coupled, power can be transmitted wirelessly.
  • a cylindrical metal film has been described as an example of the power transmission electrode 18 of the power transmission unit 19 and the power reception electrode 28 of the power reception unit 29, but the electrode for generating / receiving the AC electric field is cylindrical. It is not limited to a metal film.
  • 9A to 12 show modified electrodes of the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28.
  • the configuration of the power receiving electrode 28 of the power receiving unit 29 may be the same as or different from the configuration of the power transmitting electrode 18 of the power transmitting unit 19.
  • the electrode 8A in FIG. 9A is made of a metal member having a copper foil or the like in a cylindrical shape, or a copper tube.
  • the electrode 8B in FIG. 9B connects and electrically connects a plurality of cylindrical metal members. Even if the flexibility of each cylindrical metal member is low, the electrode 8B has flexibility.
  • the electrode 8C of FIG. 9C is flexible because it is made of a mesh-like metal member. Since the electrode 8D in FIG. 9D has slits formed in the longitudinal direction, loss reduction due to eddy current is small.
  • the electrode 8E in FIG. 9E is divided by a plurality of slits, but is electrically connected. Since the electrode 8E is divided into a plurality of elongated members, it has flexibility.
  • the electrode 8F in FIG. 9F has a spiral shape.
  • adjacent wires are not in contact with each other, but a so-called densely wound coil in which adjacent wires are in contact with each other and are conductive is preferable for reducing self-inductance.
  • the electrode 8G in FIG. 9G is spiral and has a folded portion.
  • the electrode 8H in FIG. 9H has a folded portion at the end in the longitudinal direction.
  • a tightly wound spiral coil may be disposed in the insertion portion 21B of the treatment instrument 20 in order to ensure flexibility and mechanical strength.
  • the power receiving electrode 28 can be used as the power receiving electrode 28 by connecting a conducting wire to a spiral coil for shape retention.
  • a shape-maintaining spiral coil is made of stainless steel or the like having a relatively high electrical resistance
  • a low-resistance metal such as copper or silver is formed on the surface by a plating method or the like in order to reduce the electrical resistance. It is preferable to do.
  • at least a part of the stainless steel coil may be replaced with a coil made of a low resistance metal in order to be used as the power receiving electrode 28.
  • the electrode 8I shown in FIG. 9I is similar in structure to the electrode 8B, but adjacent cylindrical metal members are used as the power transmission electrode 18A or the power transmission electrode 18B, respectively. That is, adjacent cylindrical metal members are not connected.
  • the flexible channel 14 is greatly deformed, and each electrode distance gA between the power transmission electrode 18A and the power reception electrode 28A, and each electrode distance between the power transmission electrode 18B and the power reception electrode 28B.
  • the capacitance CA of the capacitor C1 and the capacitance CB of the capacitor C1 do not differ greatly. That is, the change in the capacitance CA of the capacitor C1 and the change in the capacitance CB of the capacitor C1 are averaged. For this reason, even if the channel 14 is greatly deformed, the power transmission / reception efficiency is hardly changed.
  • the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28 may be arranged so that two sets of capacitors C1 and C2 are formed at the same position in the longitudinal direction.
  • the electrode length can be halved or the maximum length of the electrode length can be doubled, so that the degree of freedom in design is high. .
  • the power transmission electrode 18 is divided into 10 power transmission electrodes 18N1 to 18N10.
  • the power transmission electrodes 18N1 to 18N10 are connected to the power source 30 via respective switching elements (not shown).
  • the treatment instrument 20 is rotatable inside the channel 14.
  • the power transmission electrodes 18N1 to 18N10 that are most strongly capacitively coupled to the power reception electrode 28 are selected to form capacitors C1 and C2.
  • the number of divided electrodes is preferably 3 or more and 10 or less. If it is within the above range, a predetermined effect can be obtained.
  • the endoscope system 1B even if the electrode is divided, it is possible to suppress a change in power transmission efficiency with respect to rotation about the longitudinal direction of the treatment instrument 20 as an axis center.
  • the power transmission electrodes 18A and 18B constitute a capacitor C3 that generates an alternating electric field as a near field.
  • the power receiving electrodes 28A and 28B constitute a capacitor C4, and the capacitor C4 is capacitively coupled to the AC electric field generated by the capacitor C3.
  • the power transmission electrode 18A and the power transmission electrode 18B are arranged in a dipole antenna shape.
  • the power transmission unit 19C and the power reception unit 29C include inductance elements 17C and 27C, respectively, and constitute independent resonance circuits.
  • the resonance frequency F1C of the power transmission unit 19C, the resonance frequency F2C of the power reception unit, and the frequency F0 of the high frequency power are the same.
  • the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28 may have the forms shown in FIGS. 14B to 14E.
  • 14B to 14E show a structure in which the electrode of the dipole antenna shape shown in FIG. 14A is folded or wound.
  • FIG. 14E shows a structure in which two electrodes paired in the longitudinal direction are wound in a double spiral shape. Since the electrode wound in a double spiral shape has a larger capacity than folding or winding in the opposite direction, the transmission efficiency is high, and furthermore, the electric field is distributed over a wide range in the longitudinal direction. The position of the tool 20 is high and the operability is excellent.
  • ⁇ Modification 4> Shielding member As already described, in the endoscope system 1, since the power transmission unit 19 is disposed inside the endoscope 10, the generated electromagnetic field leaks to the outside of the endoscope 10. Hard to do. Further, in order to prevent a leakage electromagnetic field, an endoscope system 1D having an endoscope 10D provided with a shielding member 18S for shielding the electromagnetic field is preferable as shown in FIG. Although the shielding member 18S should just be arrange
  • the shielding member 18S As the shielding member 18S , a conductive material, for example, a metal such as gold, silver, copper, aluminum, or stainless steel, a highly doped semiconductor, or a conductive resin is used. In addition, by using a soft magnetic material such as permalloy as the shielding member, it is possible to obtain not only shielding but also an effect as a magnetic yoke for controlling the path of the lines of magnetic force.
  • the shielding member 18S may be connected to the ground (ground connection).
  • the channel 14 is covered with the shielding member 18S that covers the power transmission unit 19.
  • Treatment Tool As a device of the endoscope system 1, various bipolar treatment tools having a load unit that operates by the power received by the power reception unit 29 can be used. That is, for example, a high-frequency incision forceps, a high-frequency hemostatic forceps, a hot biopsy forceps, a high-frequency coagulation treatment tool, a plasma AC generation treatment tool, a fever treatment tool, a cooling treatment tool, a vibration treatment tool, or a radiation treatment tool is used as the treatment tool 20. be able to.
  • the device is not limited to a treatment instrument that performs treatment by applying high-frequency power to the living tissue LT, and may be various types of electrically driven treatment instruments.
  • a treatment instrument that performs treatment by applying high-frequency power to the living tissue LT
  • various types of electrically driven treatment instruments for example, an ultrasonic treatment tool that cuts and coagulates living tissue using ultrasonic vibration, an ultrasonic suction treatment tool that crushes and sucks biological tissue using ultrasonic vibration, a rotational force of a drill, etc. It can also be used for excision treatment tools that pulverize living tissue using the above, a treatment tool with an actuator that has a function of moving the forceps tip electrically.
  • the wirelessly transmitted power can be output to the load portion as with the treatment instrument 20. That is, in the present invention, the device includes a probe that is inserted into the channel 14 but does not protrude from the opening 14B.
  • a probe having a plurality of magnetism generating elements of an endoscope shape detection apparatus for detecting an insertion shape of an endoscope is also a device of the present invention.
  • the electric power received by wireless transmission is output to the magnetism generating element that is a load unit.
  • the auxiliary illumination probe 20E in which the LED element 22E is disposed at the distal end of the endoscope system 1E is also used in a state where the distal end 21A does not protrude from the opening 14B.
  • the received power is output to the LED element 22E which is a load unit.
  • the sum of the electrode total length Lelec that is, the total length of the overlapping portions of the power transmitting electrode 18 and the power receiving electrode 28, and the total of the gap ⁇ depending on the electrode structure is 50 cm or more. It was drawn to be 100 cm or less and substantially the same as the length D of the channel 14.
  • the power transmission unit 19 is inserted in the channel 14 up to the operating position, in other words, in the insertion state that requires power supply.
  • the power receiving unit 29 is disposed at a position where the AC electric field generated by the can is received most efficiently.
  • auxiliary illumination probe 20E When the auxiliary illumination probe 20E is used, for example, even an endoscope not equipped with a special light observation function emits special light having a wavelength suitable for the affected area, which is generated by the auxiliary illumination probe 20E, as necessary. More effective observation.
  • the endoscope system includes a treatment instrument having power reception efficiency corresponding to the load.
  • the counter electrode area is set to be small, for example, so that the power reception efficiency of the treatment instrument having a required power of 1 W is 1/100 of the power reception efficiency of the treatment instrument having a required power of 100 W.
  • the power reception efficiency may be lowered by intentionally shifting the resonance frequency of the power reception unit from the frequency of the AC electric field.
  • the power transmission efficiency between the power transmission unit 19 and the power reception unit 29 is reduced in a treatment tool that requires a small amount of power for treatment.
  • An endoscope system including a plurality of treatment tools each having a power reception unit with a power reception efficiency set according to a load does not need to adjust the output of the power supply 30 according to the treatment tool 20, and thus has high operability. .
  • the high-frequency AC power received by the power receiving unit 29 is used as it is for the treatment of the treatment unit 22. That is, the power used for the treatment was the same as the high-frequency power output from the power supply 30, for example, 13.56 MHz sine wave AC power.
  • the treatment instrument 20F of the endoscope system 1F according to the modified example 6 includes a power conversion unit 25 that converts the high-frequency power received by the power reception unit 29 and outputs the high-frequency power to the treatment unit 22.
  • the power conversion unit 25 converts the power received by the power reception unit 29 into power having specifications suitable for the treatment of the treatment unit 22.
  • the power switching unit 29 may include an output switching unit that is a switch for switching between outputting the high-frequency power received by the power receiving unit 29 directly to the treatment unit 22 or the power conversion unit 25. good.
  • the power conversion unit 25 boosts, for example, sine wave high-frequency AC power, amplitude-modulates DC power, pulse waveform power, attenuation waveform power, rectangular wave power, or the like, or frequency modulates.
  • the treatment instrument 20F of the endoscope system 1F includes the power conversion unit 25 that converts the waveform of the power received by the power reception unit 29 into the waveform of the power applied by the treatment unit. Furthermore, the treatment instrument 20F includes an output switching unit for applying either the power received by the power receiving unit 29 as it is or the power converted by the power conversion unit 25 to the treatment unit 22. The power receiving unit 29 receives power. The endoscope system 1F that converts the converted power into power suitable for treatment and outputs the power to the treatment unit 22 can perform more appropriate treatment.
  • an endoscope system 1G according to the second embodiment will be described. Since the endoscope system 1G is similar to the endoscope systems 1 to 1F already described, the same reference numerals are given to components having the same functions, and the description thereof will be omitted.
  • the treatment instrument 20G of the endoscope system 1G includes a power conversion unit 25G that converts received AC power into DC power, a power storage unit 40 that stores power output from the power conversion unit 25G, A notification unit 41 that notifies the storage state of the unit 40; and a drive unit 42 that converts DC power stored and output by the storage unit 40 into power according to the specifications of the treatment unit 22.
  • the power storage unit 40 is not limited to a battery such as a lithium ion secondary battery.
  • the electric double layer capacitor has a smaller chargeable capacity than the secondary battery, but can be particularly preferably used as the power storage unit 40 because it can be rapidly charged and discharged and is less deteriorated by charge and discharge.
  • the electrical storage part 40 may be comprised from the secondary battery and the electric double layer capacitor.
  • the notification part 41 is a display part which consists of LED, for example, and displays the amount of electrical storage (remaining charge) of the electrical storage part 40.
  • the display unit emits green light when the charged amount is sufficient and the treatment can be performed for a long time, emits yellow light when the charged amount is slightly small, and emits red light when the charged amount is small and cannot be treated.
  • the notification unit 41 notifies the surgeon by sound, light, vibration, or the like when the power storage unit 40 discharged by the procedure reaches an amount of power that can be treated by storing the received power. Also good.
  • the endoscope system 1G has the effects of the endoscope system 1 and the like, and can perform treatment even when the power receiving unit 29 cannot receive power.
  • the said effect can be acquired also in the endoscope system which comprises a primary battery, it is more preferable to have the electrical storage part 40 which does not need battery replacement.
  • the treatment instrument 20G can charge the power storage unit 40 between the treatments even if the power receiving unit 29 can receive only small power.
  • the electric field intensity generated by the power transmission unit 19 needs to be increased.
  • the electric field intensity that can be generated by the power transmission unit 19, that is, the power that can be supplied to the treatment unit 22.
  • the treatment instrument 20G uses the power stored in the power storage unit 40 for treatment, there is no problem even if the power required by the treatment unit 22 exceeds the power received by the power receiving unit 29, and it is not necessary to generate a strong electric field. Nevertheless, high power treatment is possible. That is, even when a large amount of power is required instantaneously, the power transmission unit 19 does not need to generate a strong electric field. For this reason, there is no possibility that the leakage electric field will adversely affect the surrounding equipment.
  • the power received by the power receiving unit 29 may be used for the treatment as it is.
  • an endoscope system includes a flexible insertion portion including a distal end portion on which an imaging portion is disposed, an operation portion disposed on a proximal end side of the insertion portion, and the insertion
  • a flexible endoscope having a flexible channel that passes through the unit, a power source that outputs high-frequency power, a power source that outputs high-frequency power, and a power source that is inserted through the insertion port of the operation unit and through the channel and through the opening of the distal end unit.
  • a treatment tool that protrudes from the treatment portion including a pair of blades that energize the treatment portion,
  • a power transmission unit including a first power transmission electrode and a second power transmission electrode, which is laid along an outer peripheral surface of the channel, in which the flexible endoscope generates an alternating electric field by the high-frequency current input from the power source;
  • the treatment instrument is configured to perform treatment with electric power, and in a state where the treatment unit is inserted into the channel to the operation position, the treatment tool is disposed concentrically facing the first power transmission electrode to form a first capacitor.

Abstract

内視鏡システム1は、挿入部11を挿通する可撓性のチャンネル14を有する内視鏡10と、内視鏡10の操作部12の挿入口14Aから挿入されチャンネル14を挿通する処置具20と、高周波電力を出力する電源30と、を具備し、内視鏡10が第1送電電極18A及び第2送電電極18Bを含み高周波電力によりチャンネル14に印加される交流電界を発生する送電部19を有し、処置具20が第1送電電極18Aと容量結合する第1受電電極28Aと第2送電電極18Bと容量結合する第2受電電極28Bとを含み、送電部19とともに高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、交流電界を受電する受電部29を有する。

Description

内視鏡システム
 本発明は、軟性内視鏡のチャンネルを挿通するデバイスに無線給電する内視鏡システムに関する。
 米国特許第7824407号明細書には、軟性内視鏡のチャンネルを挿通して体内に挿入されるデバイスとして、生体組織に高周波電流を印加して処置する高周波切開鉗子が開示されている。
 また、米国特許第6949068号明細書には、複数の磁気発生素子を有するプローブをチャンネルに挿通し、軟性内視鏡の挿入部の形状を検出して表示する内視鏡形状検出装置が開示されている。
 高周波切開鉗子及び内視鏡形状検出装置のプローブ等のデバイスには、動作に必要な電力を供給するためにケーブルが接続されている。しかし、このケーブルは術者の操作に支障をきたし操作性を低下させるおそれがあった。
 なお、米国特許第6187002号明細書及び米国特許第6206875号明細書には、トロッカーの送電電極から、トロッカーに挿入された容量型コードレス手術器具の受電電極に、容量結合を介して電力を無線給電することが開示されている。
 本発明の実施形態は、軟性内視鏡のチャンネルに挿入される、操作性のよいデバイスを具備する内視鏡システムを提供することを目的とする。
 本発明の一態様の内視鏡システムは、撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、高周波電力を出力する電源と、前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通して前記先端部の開口から、電力を被処置部に通電する一対のブレードを含む処置部が突出する処置具と、を具備する内視鏡システムであって、前記軟性内視鏡が、前記電源から入力される前記高周波電流により交流電界を発生する、前記チャンネルの外周面に沿って敷設された第1送電電極及び第2送電電極、を含む送電部を有し、前記処置具が、電力により処置を行う処置部と、前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、前記第1送電電極と同心円状に対向配置される第1受電電極と、前記第2送電電極と同心円状に対向配置される第2受電電極と、を含み、前記送電部とともに前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と同じ共振周波数の共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有する。
 別の実施形態の内視鏡システムは、撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通するデバイスと、高周波電力を出力する電源と、を具備する内視鏡システムであって、前記軟性内視鏡が、第1送電電極及び第2送電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力により前記チャンネルに印加される交流電界を発生する送電部を有し、前記デバイスが、電力により処置を行う処置部と、前記第1送電電極と容量結合する第1受電電極と、前記第2送電電極と容量結合する第2受電電極と、を含み、前記送電部とともに前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有し、前記受電部が受電した電力が、前記処置部に出力される。
 更に、別の実施形態の内視鏡システムは、撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通するデバイスと、高周波電力を出力する電源と、を具備する内視鏡システムであって、前記軟性内視鏡が、互いに容量結合する第1送電電極及び第2送電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記高周波電力により前記チャンネルに印加される交流電界を発生する送電部を有し、前記デバイスが、電力により処置を行う処置部と、互いに容量結合する第1受電電極及び第2受電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有し、前記受電部が受電した電力が、前記処置部に出力される。
 本発明の実施形態によれば、軟性内視鏡のチャンネルに挿入される、操作性のよいデバイスを具備する内視鏡システムを提供できる。
第1実施形態の内視鏡システムの構成図である。 第1実施形態の内視鏡システムの内視鏡の断面模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの処置具の断面模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの送電電極及び受電電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの断面模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの断面模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの送電電極及び受電電極の断面図である。 第1実施形態の内視鏡システムの送電電極及び受電電極の断面図である。 第1実施形態の内視鏡システムの等価回路図である。 第1実施形態の変形例1の内視鏡システムの等価回路図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の断面模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例2の電極の断面模式図である。 第1実施形態の変形例3の内視鏡システムの等価回路図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例3の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例3の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例3の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例3の電極の模式図である。 第1実施形態の内視鏡システムの変形例3の電極の模式図である。 第1実施形態の変形例4の内視鏡システムの内視鏡の断面模式図である。 第1実施形態の変形例5の内視鏡システムの送受電部の断面模式図である。 第1実施形態の変形例6の内視鏡システムの受電部の等価回路図である。 第2実施形態の内視鏡システムの受電部の等価回路図である。
<第1実施形態>
 図1に示すように本実施形態の内視鏡システム1は、軟性内視鏡(以下、「内視鏡」という)10と、内視鏡10のチャンネル14に挿通されるデバイスである処置具20と、電源30とを具備する。
 内視鏡10は、挿入部11と、挿入部11の基端部側に配設された操作部12と、操作部12から延設されたユニバーサルコード13と、を有する。挿入部11は、撮像部15(図2参照)が配設された先端部11Aと、先端部11Aの方向を変えるための湾曲部11Bと、可撓性の細長い軟性部11Cとを含む。操作部12は術者が把持し、先端部11Aの方向操作、送気送水操作、及び内視鏡画像撮影操作等を行う非可撓性部である。これに対して、挿入部11は、口腔又は肛門から消化管の内部等に挿入される可撓性部である。
 内視鏡10のユニバーサルコード13と接続されたプロセッサ32は、内視鏡システム1の全体の制御を行うCPU等からなる制御部(不図示)を具備し、撮像部15が出力する撮像信号を処理し、モニタ33に内視鏡画像を表示する。プロセッサ32と接続された電源30は、処置具20に高周波電力を供給する。例えば、フットスイッチSW31は電源30の出力をON/OFF制御する。なお、ユニバーサルコード13から分岐した配線が電源30と直接接続されていてもよい。
 内視鏡10は、操作部12の挿入口14Aから先端部11Aの開口14Bまで、挿入部11を挿通する樹脂チューブからなる可撓性のチャンネル14を有する。
 処置具20は、処置部22が配設された先端部21Aと、細長い可撓性の挿入部21Bと、挿入部21Bの基端部側に配設された、術者が体外で操作する操作部21Cと、を有する。処置具20は、挿入口14Aから挿入されチャンネル14を挿通して開口14Bから、先端部21Aが突出する。
 先端部21Aは、処置部22である、高周波電流が通電される一対のブレード(電極)22A、22B(図3参照)を有する。操作部21Cの操作に応じて鉗子の一対のブレード22A、22B(図3参照)に挟持された被処置部である生体組織(患部)LTは、高周波電流によるジュール熱で切除/止血される。
 電源30は、例えば、周波数が100kHz以上100MHz以下の高周波電力を出力する。高周波電力の周波数は法令等で使用が認められている周波数から選択されることが好ましく、例えば13.56MHzである。高周波電力の振幅は特に制限はないが波形は正弦波が好ましい。
 内視鏡システム1では、処置具20と電源30とは有線接続されていない。しかし、処置具20はチャンネル14に挿入されると、内視鏡10を介して電源30から処置に必要な電力を無線電力伝送により受電する。なお、無線電力伝送は、無線による電力供給と同じ意味である。
 すなわち、図2及び図4に示すように、内視鏡10は、第1送電電極18A及び第2送電電極18Bを含み、電源30が出力する高周波電力を交流電界に変換する送電部19を有する。内視鏡10の第1送電電極18及び第2送電電極18Bは、チャンネル14の外周を覆うように敷設されている円筒状の導体からなる。第1送電電極18Aの長さと第2送電電極18Bの径及び長さが略同じ(例えば±20%)で、両者の間には絶縁のためのギャップ(空隙)がある。なお、チャンネル14は、可撓性のチューブ及び分岐管を含み、分岐管の一方は送気吸引管14Xと接続されている。
 送電部19は、操作部12及び挿入部11の少なくともいずれかの内部であれば、チャンネル14の一部を置きかえる中空部を有する構成であってもよい。すなわち、本明細書においては、前記構成の中空部を形成する構成要素も、チャンネル14の一部とみなす。
 また、電極としての機能上は、第1送電電極18A及び第2送電電極18Bの導体が中空部の内面に露出していてもよいが、チャンネル14は送気吸引等にも用いられるため、中空部の内面は絶縁体で封止されていることが好ましい。
 一方、図3及び図4に示すように、処置具20は、第1受電電極28A及び第2受電電極28Bを含み、交流電界を受電する受電部29を有する。処置具20の第1受電電極28A及び第2受電電極28Bは、挿入部21Bの外周面に沿って敷設されている円筒状の導体からなる。第1受電電極28Aの長さと第2受電電極28Bとは、径及び長さが略同じで、両者の間には絶縁のためのギャップ(空隙)がある。
 以下、第1送電電極18A及び第2送電電極18Bのそれぞれを送電電極18といい、第1受電電極28A及び第2受電電極28Bのそれぞれを受電電極28という。
 なお、受電電極28が配設されている挿入部21Bの一部の領域は、最外周面に導体が露出しないように配設されており、かつ、チャンネル14内に挿通可能であれば、他の領域よりも外径φ(20)が大きくてもよい。
 ここで、図5Aに示すように、処置具20が挿入口14Aからチャンネル14に挿入されても、開口14Bから処置部22が突出するまでは、処置具20の受電電極28は、内視鏡10の送電電極18が発生する交流電界を効率良くは受電できない。
 これに対して、図5Bに示すように、開口14Bから処置部22が突出した状態では、言い換えれば、処置部22が動作する状態まで処置具20がチャンネル14に挿入された状態では、受電電極28A、28Bは、それぞれ送電電極18A、18Bの内部に挿入された状態となる。このため、内視鏡システム1では開口14Bから処置部22が突出した状態において、受電電極28は送電電極18と強く容量結合し、送電電極18が発生する交流電界を効率良く受電できる。
 円筒状のチャンネルの外面に沿って敷設された送電電極18A、18B及び、円筒状の処置具の外面に沿って敷設された受電電極28A、28Bは、共に円筒状である。
 このため、図6Aに示すように、第1送電電極18Aの内部に第1受電電極28Aが挿入された状態では、同心円状に対向配置された第1送電電極18Aと第1受電電極28Aとは、第1キャパシタC1を形成する。一方、図6Bに示すように、同心円状に対向配置された第2送電電極18Bと第2受電電極28Bとは、同様に第2キャパシタC2を形成する。
 内視鏡システム1では、処置具20は、内視鏡10と導体による物理的接触(接続)がない。しかし、処置具20の受電部29は、内視鏡10の送電部19と容量的に結合する。
 この結果、図7に示すように、内視鏡システム1では、内視鏡10の電源30が出力する高周波電力は、キャパシタC1、C2を介して、処置具20の処置部22に出力される。なお、電源30と第2送電電極18Bとを接続している配線は、接地接続されていてもよい。
 容量的に結合した受電部29に送電部19からの電力が伝達され、処置具20に電力が供給される。
 ここで、容量結合による無線伝送の効率は、送電電極18と受電電極28との容量結合の大きさ、すなわち送電電極18と受電電極28とにより構成されるキャパシタC1、C2の容量CA、CBに比例する。なお、キャパシタC1の容量CAとキャパシタC2の容量CBとは略同じである。
 キャパシタの容量Cは、電極間の誘電率εと対向電極面積Aとに比例し、電極間距離gに反比例する。
 すなわち、C=εA/g
 図6A及び図6Bに示したように、チャンネル14の内径φ(14)は、処置具20の挿入部21Bが、挿通可能なように、挿入部21Bの外径φ(20)よりも大きい。例えばφ(14)=2.8mmであり、φ(20)=2.6mmである。チャンネル14の肉厚を0とみなすと、キャパシタC1、C2の電極間距離gは、互いに同軸で偏心がない場合、0.1mmと非常に短い。また、対向電極面積Aは、短い方の電極の長さLに比例する。
 このため、送電電極18及び受電電極28の長さは、1cm以上が好ましい。前記範囲以上であれば電力の送受電が可能である。一方、送電電極18及び受電電極28の最大長はチャンネル14の長さDで決定される。例えば、可撓性の内視鏡10のチャンネル長Dは、100cm以上230cm以下程度である。第1送電電極18Aと第2送電電極18Bとの間には所定長αのギャップ(空隙)がある。このため、第1送電電極18A及び第2送電電極18Bの最大長は、おおよそ(D-α)/2となる。受電電極28の最大長も、おおよそ(D-α)/2である。
 なお、送電電極18及び受電電極28の長さは、5cm以上100cm以下が、送受電効率及び自己インダクタンスの観点から特に好ましい。
 なお、送電電極18と受電電極28との間に、フッ素樹脂などの誘電率εの高い絶縁材料を配設し容量Cを大きくしてもよい。
 また、送電電極18と受電電極28との中心位置を偏心させる、又は、送電電極18が敷設されているチャンネルを中央側又は片側に押圧変形して電極間距離gを局部的に小さくする機構により、容量Cを大きくしてもよい。
 なお、偏心していない状態で最も容量が大きくなるのは、送電電極18の全長にわたって受電電極28が挿入された状態である。このため、受電電極28の長さは送電電極18の長さより長いことが好ましく、更に、処置具20の開口14Bからの突出量dを考慮すると、2つの受電電極28の長さの合計は、(2つの送電電極18の長さの合計+ギャップα+突出量d)であることが特に好ましい。なお、突出量dは処置具により異なるが、例えば、1cm以上10cm以下である。
 なお、送電電極18等の最短長は、回路の寄生容量と、送受電に関わる容量、すなわち、キャパシタC1の容量CAとキャパシタC2の容量CBとの合成容量と、が略同じになる長さである。送受電に関わる容量よりも回路の寄生容量が大きいと、給電電力の多くが処置部に到達しない。
 また、送電部から受電部へ入力された電力を、処置部がより多く消費すると、伝送効率がより高くなる。このため、回路の各種抵抗成分に比べて、処置部の負荷、すなわち抵抗が大きいことが好ましい。
 すなわち、図2では、送電電極18が、操作部12のチャンネル14に配設されている例を示しているが、軟性部11Cのチャンネル14に配設されていてもよいし、操作部12及び軟性部11Cのチャンネル14に配設されていてもよい。また、第1送電電極18Aが操作部12のチャンネル14に配設されていて、第2送電電極18Bが軟性部11Cのチャンネル14に配設されていてもよい。
また、図3に示した受電電極28は長さが短いが、例えば挿入部21Bの長さと略同じ長さの電極であってもよい。
 送電電極18と受電電極28とは、処置部の動作時に強く容量結合する位置に配設されていればよい。なお、可撓性の軟性部11Cの内部に配置される、送電電極18及び受電電極28は可撓性を有している必要がある。
 内視鏡システム1では、チャンネル14を活用することで、電極間距離gが短く、対向電極面積Aが広く、容量Cの大きなキャパシタC1、C2を構成できる。
 内視鏡10のチャンネル14の長さDは100cm以上と非常に長いが、その大部分は可撓性の軟性部11Cの内部に配置されている。可撓性の長い挿入部11(チャンネル14)を有する軟性内視鏡10を具備する内視鏡システム1は、送電電極18及び受電電極28の長さを、挿入部11の長さに応じて長くできるため、無線電力伝送の効率が高い。
 送電電極18及び受電電極28は長さ5cm以上とすることが容易であるが、可撓性の軟性部11Cの内部に配置される送電電極18及び受電電極28は可撓性を有している必要がある。
 更に、キャパシタC1、C2は、同心円状の対向電極からなるため、チャンネル14の中で処置具20が長手方向を軸に回転しても、送電電極18と受電電極28とは安定に容量結合する。このため、術者は処置具20の回転を気にすることなく、挿入操作を行える。
 すでに説明したように、送電電極18はチャンネル14の外周を覆うように敷設されている円筒状の金属からなる。例えば、可撓性チューブであるチャンネル14の外周面に、蒸着法又はめっき法により、銅等の金属膜を成膜することで、送電電極18を作製できる。
 受電電極28も、送電電極18と同様に処置具20の挿入部21Bの外周面に金属膜を成膜することで、送電電極18を作製できる。なお、送電電極18及び受電電極28の表面は絶縁性及び信頼性を担保するために絶縁膜で覆われていることが好ましい。
 金属膜からなる送電電極18及び受電電極28は、曲面への敷設が容易で、かつ、可撓性を有する。
 ここで、チャンネル長Dの異なる複数の内視鏡であっても、同じ処置具20が使用できることが好ましい。このためには、送電電極18の配設位置は、開口14Bを基準に設定されていることが好ましい。すなわち、内視鏡の送電電極18の重心が開口14Bから所定の距離D1の位置に配設されていればよい。ここで、重心とは、送電又は受電に関わる電極全長の長手方向の中央位置を意味する。電極が長手方向に複数に分割されている場合、その全てを含んだ全長の中央位置である。この場合には、チャンネル長Dの長い内視鏡は、挿入口14Aから送電電極18までの距離D2が、チャンネル長Dの短い内視鏡よりも長くなる。
 それぞれの送電電極18が開口14Bから所定の距離D1の位置に配設されている複数の内視鏡と、処置具20と、を具備する内視鏡システムでは、複数の内視鏡が処置具20に対して効率的に無線給電できる。
 なお、1つの内視鏡と、それぞれが動作位置までチャンネル14に挿入された状態において、送電部19が発生した交流電界を最も効率良く受けられる位置に受電部29が配設されている複数の処置具とを具備する内視鏡システムが同様の効果を有することはいうまでもない。
 図7の等価回路図に示すように、内視鏡システム1では、電源30及び送電部19を含む内視鏡側回路と、受電部29及び処置部22(22A、22B)を含み、電力を消費する負荷部である生体組織LTに電流を印加する処置具側回路とは、導体を介しての物理的接触がない。
 しかし、受電部29は、送電部19近傍の空間に発生した非放射の交流電界と容量結合する。容量結合した受電部29を介して処置具20の処置部22に電力が供給される。
 内視鏡システム1の処置具20は、電源30と接続された配線(ケーブル)がないため、取り扱いが容易で操作性がよい。更に、送電部19が内視鏡10の内部に配設されているため、発生する電磁界は内視鏡10の外部に漏洩しにくいため、周囲の機器等に対する漏洩電磁界の影響が小さい。また、被処置体である生体と送受電部との距離が担保されているため、発熱の影響が小さい。
 また、円筒形の受電電極28は円筒形の送電電極18と同軸であり、同サイズの対向電極の中で対向電極面積が最も大きいため、キャパシタの容量Cが大きい。更に、受電電極28及び送電電極18は、軟性内視鏡10の挿入部11の全長にわたって配設できるため、更に容量を大きくすることが容易である。
 また、内視鏡10の内部に送電部19を配設することにより、送電部19と受電部29の相対位置関係が規定されるため、送電部19及び受電部29の間の強い容量結合状態、即ち電力伝送効率の高い状態を安定に維持できるため省エネルギー性にも優れている。
 更に、図7に示すように、内視鏡システム1は、内視鏡10の送電部19、処置具20の受電部29を含む送受電回路にインダクタンス素子17を有していてもよい。送受電回路は、インダクタンス成分が加わることにより所定の共振周波数F1の直列共振回路を構成している。
 そして、キャパシタC1の容量CA及びキャパシタC2の容量CBを含む回路容量Ctotalと、インダクタンス素子17を含む回路インダクタンスLtotalと、電源30が出力する高周波電力の周波数F0は以下の(式1)の関係になっている。
(式1)
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 すなわち、電源30が出力する高周波電力の周波数F0が、送受電回路の共振周波数F1と、一致している。このため、電源30が出力する高周波電力は効率良く、処置部22に出力される。
 なお、インダクタンス素子17に替えて、処置具20の受電部29がインダクタンス素子を含んでいてもよいし、送電部19及び受電部29が、それぞれインダクタンス素子を含んでいてもよい。
 ここで、共振回路のインダクタンス素子の端子間電圧とキャパシタの端子間電圧とは同電圧になり、インダクタンス素子のインダクタンスはキャパシタのキャパシタンスと特定の周波数でリアクタンスを相殺するように設定される。ここではより本質的なキャパシタの端子間電圧のみを議論すると、端子間電圧は容量に反比例する。よって、キャパシタの容量は大きい方が端子間電圧が小さく、絶縁破壊のリスクを低減できる。しかし、容量が大きすぎると、インダクタンス素子17がなくとも共振回路の自己インダクタンスで自己共振することがあり、制御性が悪くなる。インダクタンス素子を配設し制御性を良くするためには容量は小さい必要がある。このため、絶縁破壊のリスクと制御性とのトレードオフを考慮し容量は設定される。なお、詳説しないが、インダクタンス素子の端子間電圧は、インダクタンスに比例するため、キャパシタンス素子とは逆の振る舞いをする。
 ここで、すでに説明したように、内視鏡システム1では、処置具20に出力する電力のON/OFF制御には、スイッチを用いる。図1では、スイッチをフットスイッチ31として例示したが、電源30、内視鏡10の操作部12、又は、処置具20の操作部21Cにスイッチが配設されていてもよい。
 電源30と接続されたスイッチ又は電源30に配設されたスイッチは、電源30の出力をON/OFF制御する。操作部12又は操作部21Cに配設されたスイッチは、送電部19又は受電部29の内部回路で電力をON/OFF制御する。なお、送受電回路におけるON/OFF制御に替えて、送受電回路のQ値を増減し送受電効率を大きく変えることでON/OFF制御と同じ効果を得ることもできる。但し、電力量が大きい場合にはQ値減少制御は発熱等の問題が発生するおそれがある。
 なお、スイッチは、ボタンスイッチ、タッチジェスチャー対応操作部、又は、音声認識による操作部等であっても良い。
 以上の説明のように、内視鏡システム1では、電源30からの出力を開始又は停止するための送電開始停止手段であるスイッチが、電源30とは別体で配設されているか、又は、内視鏡10の操作部12、又は、処置具20に配設されている。
<第1実施形態の変形例>
 次に第1実施形態の変形例1~6の内視鏡システム1A~1F等について説明する。内視鏡システム1A~1F等は、すでに説明した内視鏡システム1と同じ構成を具備し、類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
 内視鏡システム1A~1F等は、いずれも、内視鏡システム1の効果を有し、更に、それぞれが内視鏡システム1よりも優れた効果を有する。
<変形例1> 共振制御
 図8に示すように、内視鏡システム1Aでは、インダクタンス素子17Aがインダクタンス可変素子である。そして、制御部32Aが、共振回路の共振周波数F1が、電源30が出力する高周波電力の周波数F0と一致するように、インダクタンス素子17Aのインダクタンスを調整する。制御部32Aは、例えば、プロセッサ32、電源30又は内視鏡10に配設されている。
 送電電極18と受電電極28との位置関係、又は処置状態等が変化すると、共振回路の共振周波数F1が変化する。しかし、内視鏡システム1Aでは、高周波電力の周波数F0と一致するように共振周波数F1が調整される。
 このため、電源30から共振回路への電力入力が高効率である。
 なお、送受電回路の共振周波数F1の変化に応じて、制御部32Aが電源30を制御して、高周波電力の周波数F0、又は高周波電力の出力値を変化させてもよい。
 なお、以上の説明では、インダクタンス素子17Aを、送電部19Aの一部として説明したが、例えば、インダクタンス素子17A及び制御部32Aはプロセッサ32の一部でもよい。また、インダクタンス素子17A等が処置具20の操作部21Cに配設されていてもよい。すなわち、内視鏡システム1Aはいずれかの構成要素が、インダクタンス素子17A及び制御部32Aを含んでいればよい。
 なお、電源30として、出力インピーダンスがゼロでない例えば50Ω電源を用いた場合には、送電部より処置部側のインピーダンスと電源の出力インピーダンスとを一致させることで反射を抑えるようにインピーダンスマッチング回路を送電部の前に配設し、電源30から共振回路への電力入力の効率を高くしてもよい。
 キャパシタンス素子、インダクタンス素子等を、2素子以上組み合わせて構成されるインピーダンスマッチング回路は、プロセッサ32の一部でもよいし、処置具20の操作部21Cに配設されていてもよい。
<変形例2> 電極構造
 送受電部の電極の構造及び配置によって発生する交流電界の分布及び容量結合状態等は大きく異なる。しかし、送電部19で発生した交流電界と受電部29とが容量結合を生じる構成であれば、無線で電力伝送できる。
 すなわち、内視鏡システム1では、送電部19の送電電極18及び受電部29の受電電極28として円筒状金属膜を例に説明したが、交流電界の発生/受電のための電極は、円筒状金属膜に限られるものではない。図9A~図12に、送電電極18及び受電電極28の変形例の電極を示す。
 なお、受電部29の受電電極28の構成は送電部19の送電電極18の構成と同じでもよいし、異なっていてもよい。
 図9Aの電極8Aは、銅箔等を円筒状とした金属部材、又は銅管等からなる。図9Bの電極8Bは複数の円筒状金属部材を連結し電気的に接続している。それぞれの円筒状金属部材の可撓性が低くとも、電極8Bは可撓性を有する。図9Cの電極8Cは、メッシュ状の金属部材からなるため、可撓性を有する。図9Dの電極8Dは、長手方向にスリットが形成されているため、渦電流による損失低下が小さい。図9Eの電極8Eは、複数のスリットにより分割されているが、電気的には接続されている。電極8Eは、複数の細長い部材に分割されているため可撓性を有する。
 図9Fの電極8Fは、スパイラル状である。なお、電極8Fでは隣り合う素線同士は非接触であるが、隣り合う素線同士が互いに接触し導通している、いわゆる密巻きコイルであることが、自己インダクタンス低減のため好ましい。図9Gの電極8Gは、スパイラル状で折り返し部を有する。図9Hの電極8Hは、長手方向の端部に折り返し部を有する。
 ここで、処置具20の挿入部21Bには可撓性と機械的強度とを担保するために密巻きのスパイラルコイルが配設されている場合がある。受電電極28を、電極10Fと同じ構造の、処置具20の形状保持用のスパイラルコイルの一部を用いて構成することで、処置具20の小型化及び低コスト化が図られる。
 すなわち、形状保持用のスパイラルコイルに通電用の導線を接続することで、受電電極28として用いることができる。なお、形状保持用のスパイラルコイルが、比較的電気抵抗の高いステンレス等からなる場合には、電気抵抗を低減するために、表面に低抵抗金属、例えば、銅又は銀等をめっき法等により形成することが好ましい。又は、ステンレスコイルの少なくとも一部を、受電電極28として用いるために、低抵抗金属からなるコイルに、置換してもよい。
 また、図9Iに示す電極8Iは、電極8Bと構造は類似しているが、隣り合う円筒状金属部材が、それぞれ送電電極18A、又は送電電極18Bとして用いられる。すなわち、隣り合う円筒状金属部材は接続されていない。電極8Iでは、可撓性のチャンネル14が、大きく変形し、送電電極18Aと受電電極28Aとの一つ一つの電極間距離gA、送電電極18Bと受電電極28Bとの一つ一つの電極間距離gB、が変化しても、キャパシタC1の容量CAとキャパシタC1の容量CBとが大きく異なる状態にはならない。すなわち、キャパシタC1の容量CAの変化と、キャパシタC1の容量CBの変化と、が平均化される。このため、チャンネル14が、大きく変形しても送受電効率が大きく変化しにくい。
 また、図10及び図11等に示すように、長手方向の同じ位置に2組のキャパシタC1、C2が形成されるように送電電極18及び受電電極28が配置されていてもよい。送電電極18と受電電極28とを長手方向に配設する場合に比べて、それぞれの電極長を1/2にしたり、電極長の最大長を2倍にしたりできるため、設計の自由度が高い。
 図12に示す内視鏡システム1Bでは、送電電極18が、送電電極18N1~18N10に10分割されている。送電電極18N1~18N10は、それぞれのスイッチング素子(不図示)を介して電源30と接続されている。処置具20は、チャンネル14の内部で回転自在である。
 内視鏡システム1Bでは、受電電極28と最も強く容量結合している送電電極18N1~18N10が選択されてキャパシタC1、C2が形成される。なお、電極の分割数は、3以上10以下が好ましい。前記範囲内であれば所定の効果が得られる。
 内視鏡システム1Bでは、電極が分割されていても処置具20の長手方向を軸中心とする回転に対する電力伝送効率の変化を抑制できる。
<変形例3> 共鳴構造
 図13に示すように、内視鏡システム1Cでは、送電電極18A、18Bが近傍界として交流電界を発生するキャパシタC3を構成している。そして、受電電極28A、28Bが、キャパシタC4を構成しており、前記キャパシタC4はキャパシタC3が発生した交流電界と容量結合する。
 例えば、図14Aに示すように送電電極18A及び送電電極18B(受電電極28Aと送電電極18B)が、ダイポールアンテナ状に配置されている。
 更に、内視鏡システム1Cでは、送電部19Cと受電部29Cとは、それぞれがインダクタンス素子17C、27Cを含み、独立した共振回路を構成している。そして、送電部19Cの共振周波数F1Cと、受電部の共振周波数F2Cと、高周波電力の周波数F0とは同じである。
 なお、送電電極18及び受電電極28は図14B~図14Eに示すような形態でもよい。図14B~図14Eは、図14Aに示したダイポールアンテナ状の電極を折り返した構造、又は、巻回した構造である。図14Eは長手方向に対にした2つの電極を二重螺旋状に巻回している構造を示している。二重螺旋状に巻回された電極は、逆方向に折り返したり巻回したりするよりも大きな容量が得られるため、伝送効率が高く、更に、長手方向に広範囲で電界が分布するために、処置具20の位置自由度が高く、操作性に優れている。
<変形例4> 遮蔽部材
 すでに説明したように内視鏡システム1では、送電部19が内視鏡10の内部に配設されているため、発生する電磁界は内視鏡10の外部に漏洩しにくい。更に漏洩電磁界を防止するためには、図15に示すように、電磁界を遮蔽する遮蔽部材18Sを配設した内視鏡10Dを有する内視鏡システム1Dが好ましい。遮蔽部材18Sは、送電電極18の外周の少なくとも一部を覆うように配設されていればよいが、外周を完全に覆うように配設することが好ましい。
 遮蔽部材18Sとしては、導電性材料、例えば金、銀、銅、アルミ、若しくはステンレスなどの金属、ハイドープ半導体、又は、導電性樹脂等を用いる。なお、遮蔽部材として、パーマロイ等の軟磁性材料などを用いることで遮蔽だけでなく、磁力線の経路を制御する磁気ヨークとしての効果を得ることもできる。ここで、遮蔽部材18Sは、グラウンドに接続(接地接続)していても良い。
 以上の説明のように、内視鏡システム1Dでは、チャンネル14が送電部19を覆う遮蔽部材18Sで覆われている。
<変形例5> 処置具
 内視鏡システム1のデバイスとしては、受電部29が受電した電力により動作する負荷部を有する各種のバイポーラ処置具を用いることができる。すなわち例えば、高周波切開鉗子、高周波止血鉗子、ホットバイオプシー鉗子、高周波凝固処置具、プラズマ用交流発生処置具、発熱処置具、冷却処置具、振動処置具、又は放射処置具などを処置具20として用いることができる。
 更に、デバイスは、高周波電力を生体組織LTに印加して処置を行う処置具に限られるものではなく、各種の電気駆動式の処置具であってもよい。例えば、超音波振動を利用して生体組織を切開したり凝固したりする超音波処置具、超音波振動を利用して生体組織を粉砕して吸引する超音波吸引処置具、ドリル等の回転力を利用して生体組織を粉砕する切除処置具や、鉗子先端を電動で動かす機能のあるアクチュエータ付き処置具等にも用いることができる。
 また、チャンネル14に挿通されるが、開口14Bから先端部21Aが突出しないプローブ等のデバイスであっても、処置具20と同様に無線伝送された電力を負荷部に出力できる。すなわち、本発明においてデバイスとは、チャンネル14に挿通されるが、開口14Bから先端部21Aが突出しないプローブ等も含む。
 例えば、内視鏡の挿入形状を検出する内視鏡形状検出装置の複数の磁気発生素子を有するプローブも、本発明のデバイスである。無線伝送により受電された電力は負荷部である磁気発生素子に出力される。
 また、図16に示すように、内視鏡システム1Eの、先端部にLED素子22Eが配設された補助照明プローブ20Eも、開口14Bから先端部21Aが突出しない状態で使用される。受電した電力は負荷部であるLED素子22Eに出力される。なお、内視鏡システム1Eでは、電極合計長Lelec、すなわち送電電極18と受電電極28との重畳部分の長さの合計と、電極構造によっては存在するギャップαの合計との和は、50cm以上100cm以下であり、チャンネル14の長さDと略同じであるように描いた。
 なお、図16に示すように、開口14Bから先端部21Aが突出しない補助照明プローブ20Eでも、動作位置までチャンネル14に挿入された状態、言い換えれば、電力供給が必要な挿入状態において、送電部19が発生した交流電界を最も効率良く受けられる位置に受電部29が配設される。
 補助照明プローブ20Eを用いると、例えば特殊光観察機能を搭載していない内視鏡であっても、必要に応じて、補助照明プローブ20Eが発生する、患部に適した波長の特殊光を照射して、より効果的な観察ができる。
 なお、必要な電力が異なる複数の処置具を具備する内視鏡システムでは、それぞれの処置具の負荷に応じて電源30の出力を適切に調整する必要があり、操作が煩雑である。このため、内視鏡システムは、負荷に応じた受電効率の処置具を有することが好ましい。
 例えば、必要電力が1Wの処置具の受電効率は、必要電力が100Wの処置具の受電効率の1/100となるように、例えば対向電極面積が小さく設定されている。又は、必要電力が小さい処置具において、受電部の共振周波数を交流電界の周波数と、意図的にずらして設定することで、受電効率を低下させてもよい。
 言い換えれば、複数の処置具を具備する内視鏡システムでは、処置に必要な電力が小さい処置具では、送電部19と受電部29との間の電力伝送効率を低下させている。
 それぞれが負荷に応じて設定された受電効率の受電部を有する複数の処置具を具備する内視鏡システムは、処置具20に応じて電源30の出力を調整する必要がないため操作性が高い。
<変形例6>電力変換
 内視鏡システム1等では受電部29が受電した高周波交流電力を、そのまま処置部22の処置に用いていた。すなわち、処置に用いる電力は、電源30が出力する高周波電力と同じ、例えば、13.56MHzの正弦波交流電力であった。
 これに対して図17に示すように、変形例6の内視鏡システム1Fの処置具20Fは、受電部29が受電した高周波電力を変換して処置部22に出力する電力変換部25を有する。電力変換部25は、受電部29が受電した電力を、処置部22の処置に適した仕様の電力に変換する。更に、図には示していないが、受電部29が受電した高周波電力を直接、処置部22に出力するか、電力変換部25に出力するかを切り替えるスイッチである出力切替部を有しても良い。
 電力変換部25は、例えば正弦波の高周波交流電力を、昇圧したり、直流電力、パルス波形電力、減衰波形電力、又は矩形波電力等に振幅変調したり、周波数変調したりする。
 以上の説明のように、内視鏡システム1Fの処置具20Fは、受電部29が受電した電力の波形等を、処置部が印加する電力の波形等に変換する電力変換部25を有する。更に、処置具20Fは、受電部29が受電した電力をそのまま、又は電力変換部25が変換した電力、のいずれかを、処置部22に印加するための出力切替部を有する
 受電部29が受電した電力を、処置に適した電力に変換して処置部22に出力する内視鏡システム1Fは、より適切な処置ができる。
<第2実施形態>
 次に第2実施形態の内視鏡システム1Gについて説明する。内視鏡システム1Gは、すでに説明した内視鏡システム1~1Fと類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
 図18に示すように、内視鏡システム1Gの処置具20Gは、受電した交流電力を直流電力に変換する電力変換部25Gと、電力変換部25Gが出力する電力を蓄える蓄電部40と、蓄電部40の蓄電状態を告知する告知部41と、蓄電部40が蓄えて出力する直流電力を処置部22の仕様に応じた電力に変換する駆動部42と、を具備する。
 蓄電部40としては、リチウムイオン二次電池等のバッテリに限られるものではない。例えば、電気二重層コンデンサは、蓄電可能容量は二次電池よりも小さいが、急速充放電が可能なこと、充放電による劣化が少ないこと、から蓄電部40として特に好ましく用いることができる。また、蓄電部40が、二次電池と電気二重層コンデンサとから構成されていてもよい。
 告知部41は、例えばLEDからなる表示部であり、蓄電部40の蓄電量(充電残量)を表示する。例えば、表示部は、蓄電量が十分で長時間の処置可能なときには、緑色に発光し、蓄電量がやや少ないときは黄色に発光し、蓄電量が少なく処置不可能なときには赤色に発光する。また、告知部41は処置により放電された蓄電部40が、受電された電力を蓄電することで処置可能な蓄電量になったときに、音、光、又は振動等により術者に告知してもよい。
 内視鏡システム1Gは、内視鏡システム1等が有する効果を有し、更に、受電部29が電力を受電できない状態でも処置を行える。なお、1次電池を具備する内視鏡システムでも上記効果を得ることはできるが、電池交換の必要のない蓄電部40を有することが、より好ましい。
 更に、処置部22が電力を用いる時間は短時間でかつ間欠的である。このため、処置具20Gは、受電部29が小電力しか受電できなくても、処置と処置との間に、蓄電部40を充電できる。
 また、受電した電力を直接、処置に用いる処置具では処置に必要な電力量が大きいときには、送電部19が発生する電界強度を強くする必要がある。しかし、送電部19が発生できる電界強度、すなわち、処置部22に供給できる電力には限界がある。
 処置具20Gは、蓄電部40が蓄えた電力を処置に用いるため、処置部22が必要な電力が、受電部29が受電する電力を超えていても問題はなく、かつ、強い電界発生が不要であるにも係わらず、大電力処置が可能である。すなわち、瞬間的に大電力が必要なときにも、送電部19が強い電界を発生する必要がない。このため、漏洩電界が周囲の機器等に悪影響を及ぼすおそれがない。
 すなわち、内視鏡システム1Gは、電源30が出力する高周波電力が小さくてすむため、送電部19からの電界漏洩が少なく、発熱等の問題も発生しにくい。
 もちろん、内視鏡システム1Gにおいても、処置に必要な電力が小さいときには、受電部29が受電した電力を、そのまま処置に用いても良い。
 ここで、上述した実施形態及び変形例等を組み合わせた内視鏡システムは、それぞれの内視鏡システムの効果を併せ持つ。
 例えば、一実施形態の内視鏡システムは、撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、高周波電力を出力する電源と、前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通して前記先端部の開口から、電力を被処置部に通電する一対のブレードを含む処置部が突出する処置具と、を具備し、
 前記軟性内視鏡が、前記電源から入力される前記高周波電流により交流電界を発生する、前記チャンネルの外周面に沿って敷設された、第1送電電極及び第2送電電極、を含む送電部を有し、
 前記処置具が、電力により処置を行う処置部と、前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、前記第1送電電極と同心円状に対向配置され第1キャパシタを構成する第1受電電極と、前記第2送電電極と同心円状に対向配置され、前記第1キャパシタと同じ長さで第2キャパシタを構成する第2受電電極と、を含み、前記送電部とともに前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と同じ共振周波数の共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、前記受電部が受電する電力を蓄え、前記受電部が受電する前記電力よりも大きい電力を前記処置部に出力する蓄電部と、前記蓄電部の蓄電状態を告知する告知部と、を有する。
 本発明は上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、組み合わせ等ができる。
 本出願は、2013年6月28日に日本国に出願された特願2013-136760号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (15)

  1.  撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、
     高周波電力を出力する電源と、
     前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通して前記先端部の開口から、電力を被処置部に通電する一対のブレードを含む処置部が突出する処置具と、を具備する内視鏡システムであって、
     前記軟性内視鏡が、
      前記電源から入力される前記高周波電流により交流電界を発生する、前記チャンネルの外周面に沿って敷設された、それぞれの長さが5cm以上100cm以下の第1送電電極及び第2送電電極、を含む送電部を有し、
     前記処置具が、
      電力により処置を行う処置部と、
      前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、前記第1送電電極と同心円状に対向配置され第1キャパシタを構成する第1受電電極と、前記第2送電電極と同心円状に対向配置され、前記第1キャパシタと同じ長さで、第2キャパシタを構成する第2受電電極と、を含み、前記送電部とともに前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と同じ共振周波数の共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有することを特徴とする内視鏡システム。
  2.  撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、
     前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通するデバイスと、
     高周波電力を出力する電源と、を具備する内視鏡システムであって、
     前記軟性内視鏡が、第1送電電極及び第2送電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力により前記チャンネルに印加される交流電界を発生する送電部を有し、
     前記デバイスが、電力により処置を行う処置部と、前記第1送電電極と容量結合する第1受電電極と、前記第2送電電極と容量結合する第2受電電極と、を含み、前記送電部とともに前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有し、前記受電部が受電した電力が、前記処置部に出力されることを特徴とする内視鏡システム。
  3.  前記デバイスの前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、前記第1送電電極と容量結合する位置に前記第1受電電極が配設されており、前記第2送電電極と容量結合する位置に前記第2受電電極が配設されていることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡システム。
  4.  前記第1送電電極及び前記第2送電電極が、前記チャンネルの円筒状の外面に沿って敷設された導体からなり、
     前記第1受電電極及び前記第2受電電極が、前記デバイスの円筒状の外面に沿って敷設された導体からなることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡システム。
  5.  前記デバイスの前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、前記第1送電電極と前記第1受電電極とが同心円状に対向配置され、前記第2送電電極と前記第2受電電極とが同心円状に対向配置されることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡システム。
  6.  撮像部が配設された先端部を含む可撓性の挿入部と、前記挿入部の基端部側に配設された操作部と、前記挿入部を挿通する可撓性のチャンネルと、を有する軟性内視鏡と、
     前記操作部の挿入口から挿入され前記チャンネルを挿通するデバイスと、
     高周波電力を出力する電源と、を具備する内視鏡システムであって、
     前記軟性内視鏡が、互いに容量結合する第1送電電極及び第2送電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記高周波電力により前記チャンネルに印加される交流電界を発生する送電部を有し、
     前記デバイスが、電力により処置を行う処置部と、互いに容量結合する第1受電電極及び第2受電電極を含み、前記電源から入力される前記高周波電力の周波数と共振周波数が同じ共振回路を構成する、前記交流電界を受電する受電部と、を有し、前記受電部が受電した電力が、前記処置部に出力されることを特徴とする内視鏡システム。
  7.  前記デバイスの前記処置部が動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、互いに容量結合した前記第1及び第2送電電極と、容量結合する位置に、互いに容量結合した前記第1及び第2受電電極が配設されることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡システム。
  8.  前記受電電極は、前記デバイスの形状保持用のスパイラルコイルの一部からなることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項6に記載の内視鏡システム。
  9.  前記デバイスの前記処置部が、動作位置まで前記チャンネルに挿入された状態において、互いに容量結合した前記第1及び第2送電電極と、互いに容量結合した前記第1及び第2受電電極とが同心円状に対向配置されることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡システム。
  10.  前記デバイスが、被処置部に電力を通電する一対のブレードを含む処置部を有する処置具であることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
  11.  前記共振回路が、インダクタンス可変素子を含み、
     前記共振周波数が、前記高周波電力の周波数になるように前記インダクタンス可変素子のインダクタンスを調整する制御部を具備することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
  12.  前記デバイスが、前記受電部が受電する電力を処置に用いる電力に変換する電力変換部を有することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
  13.  前記デバイスが、前記受電部が受電する電力を蓄え、蓄えた電力を前記処置部に出力する蓄電部を有することを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
  14.  前記デバイスが、前記蓄電部の蓄電状態を告知する告知部を有することを特徴とする請求項13に記載の内視鏡システム。
  15.  前記受電部が受電する電力よりも、前記蓄電部が出力する電力が大きいことを特徴とする請求項13に記載の内視鏡システム。
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