JP5580538B2

JP5580538B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP5580538B2
Application number: JP2009014422A
Authority: JP
Inventors: 英俊平田; 貴行仲村; 和義原; 竜也杉澤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010167196A

Description

本発明は、内視鏡装置に係り、特に、内視鏡先端アングル部における照明光学系や撮像素子等から発生した熱の放熱状況を改善する技術に関する。

従来、生体の体腔内を観察する内視鏡装置として、生体の体腔内で照明光を照射し、生体組織によって反射された反射光による像を、内視鏡先端部に配置された撮像素子で撮像し、モニタ等に表示する電子内視鏡装置が広く普及され、様々な分野で利用されている。

このとき、内視鏡先端部では、撮像素子及び照明光学系の損失から生じる熱により温度が上昇する。この内視鏡先端部の温度上昇により、撮像素子のノイズ信号の増加や性能劣化という懸念が増すため、できるだけ内視鏡先端部の温度を下げることが望ましい。

しかし、近年内視鏡においてもハイビジョン化やハイフレーム化の傾向があり、高画素化や高度な画像処理を行うために、撮像素子の発熱量は増加する傾向にある。また、その一方で、患者の負担を軽減するために、内視鏡はより細くなる傾向にあり、長手方向への熱抵抗が増加している。このような状況から、先端部のみ温度が上昇する傾向にある内視鏡に対して、効果的な放熱手段が提供されることが望まれている。

これに対して、例えば、内視鏡の挿入部内に放熱部材を設け、照明部材や撮像素子からの熱が放熱部材を伝わり放熱部材の基端側へと放熱されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
特開２００８−２９５９７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、内視鏡先端部内に熱伝導部材を設けることしか開示されておらず、この放熱方法では、内視鏡先端部をより細径化する場合には、放熱部材の設置空間がなくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡の細径化を阻害することなく、先端部で発生した熱の長手方向の放熱性を向上させることのできる内視鏡装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、挿入側先端部に熱源を有するとともに、先端部に続いて湾曲可能な湾曲部を備えた内視鏡であって、前記先端部側から湾曲部を覆うように配置されるアングルネット部材の少なくとも一部を、熱伝導率１００Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導部材で構成し、前記高熱伝導部材は、純銅、銅合金、純アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかに対してメッキを施した互いに異なる径を有する素線から成り、一方は第１の径を有する素線であり、他方は第１の径よりも細い第２の径を有する素線であり、第１の径の素線の間の隙間が第２の径の素線により埋められて形成される、ことを特徴とする内視鏡装置を提供する。

これにより、内視鏡先端部で発生した熱の長手方向への放熱性を向上させるとともに、新たな放熱部材を設置するための空間を必要とせず、内視鏡の細径化への対応も容易となる。

また、アングルネット部材の少なくとも一部を構成する高熱伝導部材が素線から成るため、内視鏡の径が太くなるのを抑制することができる。

また、請求項２に示すように、前記アングルネット部材の少なくとも一部を前記高熱伝導部材の素線で編み込んだネットで構成する場合に、その持ち数のすべてを高熱伝導部材と非高熱伝導部材を交互に編み込んだことを特徴とする。

このように、アングルネット部材の少なくとも一部を高熱伝導部材で構成することにより、内視鏡先端部で発生した熱を内視鏡長手方向に放熱することができる。

以上説明したように、本発明によれば、内視鏡先端部で発生した熱の長手方向への放熱性を向上させるとともに、新たな放熱部材を設置するための空間を必要とせず、内視鏡の細径化への対応も容易となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る内視鏡装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る内視鏡装置の一実施形態の全体構成を示す外観図である。

図１に示すように、内視鏡装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、及びモニタ装置４００とから構成されている。なお、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよく、内視鏡装置１０は、さらにＯＣＴプロセッサ５００を備えていてもよい。

内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。

手元操作部１１２には、ユニバーサルケーブル１１６が接続され、ユニバーサルケーブル１１６の先端にＬＧコネクタ１２０が設けられている。このＬＧコネクタ１２０を光源装置３００に着脱自在に連結することによって、挿入部１１４の先端部に配設された照明光学系（図示省略）に照明光が送られる。また、ＬＧコネクタ１２０には、ユニバーサルケーブル１１６を介して電気コネクタ１１０が接続され、電気コネクタ１１０が内視鏡プロセッサ２００に着脱自在に連結される。これにより、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置４００に画像が表示されるようになっている。

また、手元操作部１１２には、送気・送水ボタン１２６、吸引ボタン１２８、シャッターボタン１３０、ズーム操作用のシーソースイッチ１３２、アングルノブ１３４、及び鉗子挿入部１３６が設けられている。

また、挿入部１１４は、軟性部１３８、湾曲部１４０、及び先端部１４２で構成されている。湾曲部１４０は、手元操作部１１２に設けられた一対のアングルノブ１３４、１３４を回動することによって遠隔的に湾曲操作されるようになっている。これにより、先端部１４２の先端面を所望の方向に向けることができる。

鉗子挿入部１３６は、先端部１４２の鉗子口（図示省略）に連通されている。例えば、ＯＣＴプローブを鉗子挿入部１３６から挿入することによって、ＯＣＴプローブを鉗子口から導出し、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography)計測を行うことができる。

図２に、挿入部１１４の先端部１４２の先端面を示す。

図２に示すように、先端部１４２の先端面には、観察光学系４４、照明光学系４６、４６、送気・送水ノズル４８、鉗子口５０が配設されている。

また先端面には、キャップ５２が、ネジ５４によって固定され、装着されている。観察光学系４４は、先端面の略中央に配置され、この観察光学系４４の左右に照明光学系４６、４６が配設されている。

図３に、内視鏡１００の先端部１４２の縦断面図を示す。

図３に示すように、先端部１４２内には、観察光学系４４、照明光学系４６及び鉗子口５０が配設されている。

照明光学系４６は、照明光を拡散させる光学系である照明レンズ５６と、光源装置３００から照明レンズ５６へ照明光を伝送するライトガイド５８とを備えている。これにより、光源装置３００からの照明光は、ライトガイド５８及び照明レンズ５６を介して、先端部１４２の先端面のカバーガラスが嵌め込まれた照明窓６０より射出されるようになっている。

なお、図３ではライトガイド等は一つのみ表示されているが、例えば、光源装置３００が可視光源及び近赤外光源の両方を備えている場合には、それぞれの光源に対して一つずつライトガイドが設けられる。

観察光学系４４は、先端面側に固定レンズ６２ａ、６２ｂ及び可動レンズ６４を備えている。なお、図ではこれらのレンズはそれぞれ一つのレンズのように省略して表示されているが、実際には複数のレンズからなるレンズ群として構成されている。

固定レンズ６２ｂの後方の位置に、撮像装置６６が配置されている。撮像装置６６は、観察光学系４４に入射した可視光を９０°屈曲させる光路変更手段としてのプリズム６８と、プリズム６８の下側に基盤７１に支持されて配置された、可視光による通常の撮像を行う撮像デバイス（ＣＣＤ）７０とを有し、プリズム６８で屈曲された被写体光がＣＣＤ７０の受光面に結像するようになっている。

そして、ＣＣＤ７０によって被写体光が電気信号に変換され、この電気信号が信号ケーブル７２を介して送信されるようになっている。信号ケーブル７２は、挿入部１１４、手元操作部１１２、ユニバーサルケーブル１１６等に挿通されて電気コネクタ１１０まで延設され、内視鏡プロセッサ２００に接続されている。

これにより、観察光学系４４で取り込まれた観察像は、ＣＣＤ７０の受光面に結像されて電気信号に変換され、この電気信号が信号ケーブル７２を介して内視鏡プロセッサ２００に出力され、映像信号に変換され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置４００に観察画像が表示される。

前述したように、内視鏡１００の挿入部１１４の湾曲部１４０は、手元操作部１１２に設けられたアングルノブ１３４を回動することによって遠隔的に湾曲操作され、先端部１４２の先端面を任意の方向に向けることが可能となっているが、湾曲部１４０を自在に湾曲させるために、湾曲部１４０にはアングル部材と呼ばれる機構が配置されている。

図４に、湾曲部１４０に配置されるアングル部材を模式的に示す。図４に示すように、アングル部材８０は、複数の構成要素が回動可能に連結されて構成されている。図示を省略したが、アングル部材８０は、ワイヤーによって手元操作部１１２からの操作によって操作され、湾曲部１４０が任意の方向に湾曲するようになっている。

また、アングル部材８０の外周には、内容物が出ないようにアングルネット８２が配置され、さらにアングルネット８２はゴムカバー８４で覆われている。

アングルネット８２及びゴムカバー８４は、先端部１４２から軟性部１３８にわたり、湾曲部１４０を完全に覆うように配置されている。

本実施形態は、このアングルネット８２を構成する部材の少なくとも一部を銅等の高熱伝導部材で構成することにより、先端部１４２に設けられた照明光学系４６や観察光学系（ＣＣＤ）４４等から発生する熱をアングルネット８２を通じて内視鏡長手方向に放熱しようというものである。

図５に、アングルネット８２の構成を示す。

図５（ａ）はアングルネット８２の全体構成を示し、図５（ｂ）はアングルネット８２の編み部を拡大して示すものである。

図５（ａ）に示すように、アングルネット８２の長さＡは１００±１０ｍｍであり、アングルネット８２の内側に設けられたチューブ８３の径Ｂは６ｍｍ、アングルネット８２の外径Ｃは７〜８ｍｍである。

また、図５（ｂ）に示すように、アングルネット８２は、ステンレス８２ａ（具体的には、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ）と錫メッキされた銅８２ｂの素線を持ち数４で交互に編み込み、打ち数４４で構成されている。なお、素線径は０．０５±０．００５ｍｍであり、ピッチは１１±１．１、密度は７１．０％、数量は２０本である。

このように、アングルネット８２をＳＵＳ及び銅をそれぞれ５０％ずつ用いた場合、シミュレーションした結果、先端部１４２の温度上昇は、アングルネット８２を１００％ＳＵＳにした場合と比較して７５％低減させることができた。この例では、アングルネット８２を構成する全部材のうち５０％を銅としたが、アングルネット８２を構成する部材１００％すべてを銅で構成してもよい。１００％銅で構成した場合のシミュレーション結果としては、１００％ＳＵＳとした場合に比較して温度上昇を６０％に低減することができた。

図６に、本実施形態による放熱効果のグラフを示す。

図６のグラフＴ１に示すように、具体的には、例えば２５℃の環境下において、先端温度が５５℃であったものが、基端側へ向かって先端部から離れるにしたがって放熱され、温度が４７．５℃へと低下した。また同様に、図６のグラフＴ２に示すように、２５℃環境において、先端温度が５５℃であったものが４３℃へと低下した。

このように、アングルネットを構成する部材の少なくとも一部を銅のように高熱伝導率の材料を用いて構成することにより、内視鏡長手方向への放熱性を向上させ、先端部における温度上昇を充分低減することができる。また、アングルネットで放熱部材を兼ねるようにしたため、新たな放熱部材を設置するための空間を必要とせず、またネットを編む素線の径は、０．０５ｍｍと細いものを使用するようにしたため、内視鏡の細径化への対応も容易である。

なお、先端部で発生した熱の放熱性と細径化の両立を維持し、編み込み時の強度を高めるために、素線径を０．１０ｍｍと太くしてもよい。内視鏡先端部で発生した熱を長手方向に逃がすには、ネットを形成する素線の断面積が大きい方がその面を追加する熱量が多くなるため効果があると考えられる。例えば、素線径を倍にすると素線１本あたりの断面積が４倍となるため、線数を半分にしても断面積が２倍となり、長手方向への放熱に効果があると考えられる。

具体的には、例えば、０．０５ｍｍ径の素線でネットの半分を銅で形成した場合７５％の温度低減効果があったところ、０．１ｍｍ径の素線でネットの半分を銅で形成した場合６０％の温度低減効果があった。また、０．０５ｍｍ径の素線でネットの全部を銅で形成した場合６０％の温度低減効果があったところ、０．１ｍｍ径の素線でネットの全部を銅で形成した場合５０％の温度低減効果があった。

このように、素線径を太くすることで銅線同士、又は発熱体との接触面積が減少し、結果的に放熱効果が下がる場合には、細径と太径の複数の素線径を用いて、例えば図７に示すように、太い線９０の間に細い線９２を入れることで隙間が埋まるようなアングルネットを形成することで、さらに密度を高め、放熱性と細径化と編み込み時の強度アップを実現することができる。

また、純銅以外に、例えばアルミニウムやアルミニウム合金あるいは銅合金等の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を有する材料を用いるようにしてもよい。

また、アングルネットの構成部材の少なくとも一部を高熱伝導率の材料とする場合に、網の構成は上に示した例に限定されるものではない。例えば、上の例では、持ち数４であったが、持ち数を変えてもよいし、あるいは持ち数のすべてを高熱伝導部材および非高熱伝導部材として交互に編むようにしてもよい。例えば、銅の素線２本とＳＵＳの素線２本とを組み合わせて編むようにしてもよい。

また、いままで述べた例は、アングルネット８２を素線を編んだ網で構成したが、必ずしもアングルネット８２はこのような網に限定されるものではない。例えば、図８（ａ）に示すような、無数の細孔が形成された柔軟性のあるシート状の部材を、図８（ｂ）に示すように筒状に構成して左右（ＬＲ）、上下（ＵＤ）方向に湾曲可能に構成したものであってもよい。

このとき、例えば左右方向（ＬＲ）はそれぞれ９０°、上下方向（ＵＤ）はそれぞれ２１０°および９０°湾曲可能であればよい。

このような柔軟性のあるシートを銅などの高熱伝導部材で薄膜に形成し、多数の孔を開けて筒状にし、少なくとも上記のような湾曲特性を有するようにしたものをアングルネットとして利用するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、特別な放熱部材を設置することなく、湾曲部に用いられているアングルネットの少なくとも一部を高熱伝導部材で構成することにより、内視鏡挿入部の径を太くすることなく、内視鏡先端部で発生した熱を内視鏡長手方向に放熱することが可能となった。

以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る内視鏡装置の一実施形態の全体構成を示す外観図である。内視鏡挿入部の先端部の先端面を示す正面図である。内視鏡の先端部の縦断面図である。内視鏡の湾曲部に設置されるアングル部材を示す模式図である。（ａ）はアングルネットの全体構成を示す説明図であり、（ｂ）はアングルネットの編み部の拡大図である。本実施形態における放熱効果を示すグラフである。アングルネットを太い線と細い線を組み合わせて形成した例を示す拡大断面図である。アングルネットの他の例を示す（ａ）はシート状の部材の説明図であり、（ｂ）はそれを筒状にした状態を示す説明図である。

１０…内視鏡装置、４４…観察光学系、４６…照明光学系、４８…送気・送水ノズル、５０…鉗子口、５２…キャップ、５４…ネジ、５６…照明レンズ、５８…ライトガイド、６０…照明窓、６２ａ、６２ｂ…固定レンズ、６４…可動レンズ、６６…撮像装置、６８…プリズム、７０…撮像デバイス（ＣＣＤ）、７２…信号ケーブル、８０…アングル部材、８２…アングルネット、８４…ゴムカバー、１００…内視鏡、１１０…電気コネクタ、１１２…手元操作部、１１４…挿入部、１１６…ユニバーサルケーブル、１２０…ＬＧコネクタ、１２６…送気・送水ボタン、１２８…吸引ボタン、１３０…シャッターボタン、１３２…シーソースイッチ、１３４…アングルノブ、１３６…鉗子挿入部、１４０…湾曲部、１４２…先端部、２００…内視鏡プロセッサ、３００…光源装置、４００…モニタ装置

Claims

挿入側先端部に熱源を有するとともに、先端部に続いて湾曲可能な湾曲部を備えた内視鏡であって、前記先端部側から湾曲部を覆うように配置されるアングルネット部材の少なくとも一部を、熱伝導率１００Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導部材で構成し、
前記高熱伝導部材は、純銅、銅合金、純アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかに対してメッキを施した互いに異なる径を有する素線から成り、一方は第１の径を有する素線であり、他方は第１の径よりも細い第２の径を有する素線であり、第１の径の素線の間の隙間が第２の径の素線により埋められて形成される、
ことを特徴とする内視鏡装置。
前記アングルネット部材の少なくとも一部を前記高熱伝導部材の素線で編み込んだネットで構成する場合に、その持ち数のすべてを高熱伝導部材と非高熱伝導部材を交互に編み込んだことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
前記非高熱伝導部材は、ＳＵＳを材料とする請求項２に記載の内視鏡装置。