特許第6389605号(P6389605)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6389605
(24)【登録日】2018年8月24日
(45)【発行日】2018年9月12日
(54)【発明の名称】内視鏡装置
(51)【国際特許分類】
   A61B 1/00 20060101AFI20180903BHJP
   A61B 1/04 20060101ALI20180903BHJP
   A61B 1/12 20060101ALI20180903BHJP
   G02B 23/26 20060101ALI20180903BHJP
【FI】
   A61B1/00 715
   A61B1/04 530
   A61B1/12 541
   G02B23/26 B
【請求項の数】11
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2013-262050(P2013-262050)
(22)【出願日】2013年12月19日
(65)【公開番号】特開2015-116356(P2015-116356A)
(43)【公開日】2015年6月25日
【審査請求日】2016年9月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】HOYA株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090169
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100124497
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100147762
【弁理士】
【氏名又は名称】藤 拓也
(72)【発明者】
【氏名】水口 直志
【審査官】 北島 拓馬
(56)【参考文献】
【文献】 特開2012−120746(JP,A)
【文献】 特開2013−000225(JP,A)
【文献】 特開2009−028416(JP,A)
【文献】 特開2012−183330(JP,A)
【文献】 特開2011−000346(JP,A)
【文献】 特開平11−253385(JP,A)
【文献】 特開平10−178571(JP,A)
【文献】 特開平02−008808(JP,A)
【文献】 特開平06−133917(JP,A)
【文献】 特開2009−064986(JP,A)
【文献】 特開2012−115520(JP,A)
【文献】 特開2013−085715(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2002/0153015(US,A1)
【文献】 特開2005−287804(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61B 1/00 − 1/32
G02B 23/24 −23/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを保持する筒状の保持部材と接続されていて、
前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項2】
スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
背面側に基板が設けられた前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを側面から保持する保持部材と接続されていて、
前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項3】
前記信号ケーブルが、前記冷媒輸送管に対して同軸的に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の内視鏡装置。
【請求項4】
スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
媒を、前記冷媒輸送管を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して前記冷媒供給部へ戻り、
前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
前記冷媒輸送管内において、前記信号ケーブルの外表面と前記冷媒輸送管との間に、スペーサが設けられていることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項5】
前記冷媒輸送管のスコープ先端側端部のサイズが、前記イメージセンサを保持する保持部材端部のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項6】
前記冷媒輸送管のスコープ先端部側端部が、前記イメージセンサを保持する保持部材の前記スコープ操作部側端部よりも、前記スコープ操作部側に位置することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項7】
前記冷媒の帰還経路に設けられ、前記冷媒以外の不純物を除去するフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項8】
前記シールド材の端部が、フランジ状になってスコープ径方向に延びて前記保持部材と接続していることを特徴とする請求項1または2に記載の内視鏡装置。
【請求項9】
前記冷媒輸送管が、少なくとも前記スコープ操作部から、前記スコープ先端部まで延びていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項10】
スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
媒を、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを保持する筒状の保持部材と接続されていて、
前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記冷媒輸送管を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項11】
スコープ挿入部に設けられ、スコープ操作部からイメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、
冷媒を、前記スコープ挿入部内の前記冷媒輸送管以外の隙間空間を通じて前記スコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、
背面側に基板が設けられた前記イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルが、前記冷媒輸送管内に設けられ、
前記信号ケーブルを覆うシールド材が、前記イメージセンサを側面から保持する保持部材と接続されていて、
前記スコープ先端部に輸送された前記冷媒が、前記シールド部材と前記保持部材との間に流れ込み、前記冷媒輸送管を経由して前記冷媒供給部へ戻ることを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、器官などの観察対象を撮像する内視鏡装置に関し、特に、スコープ(内視鏡)先端部の冷却に関する。
【背景技術】
【0002】
電子内視鏡装置では、ビデオスコープの先端部にCCDなどのイメージセンサが設けられており、スコープ動作中、センサ部の発熱によってスコープ先端部の温度が高くなる。これは、スコープ先端部に設けられた電気回路などの耐久性などに影響を与える。
【0003】
自然放熱に頼らずにスコープ先端部を冷却する構成として、スコープ内部に気体通路となる管路を設ける内視鏡装置が提案されている(特許文献1参照)。そこでは、管路を通じてスコープ先端部に冷気を供給し、発熱部分に吹き付ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−115520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高性能であるイメージセンサがスコープ先端部に設けられると、今まで以上にセンサから発熱する。特に、CMOSセンサの場合、増幅回路、A/D変換回路など様々な電気回路がセンサモジュールに組み込まれており、電気回路などに対する発熱の影響が一層問題となる。
【0006】
冷気を吹き付ける構成では、スコープ先端部を十分に放熱させることができず、画質劣化の恐れがある。また、イメージセンサ、電気回路などへ直接空気を当てるため、デバイスの耐久性に影響を与える恐れがある。
【0007】
したがって、内視鏡作業中、スコープ先端部内のデバイスに影響を与えることなく、効率よくスコープ先端部を冷却することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の内視鏡装置は、ビデオスコープなどのスコープの挿入部に設けられ、イメージセンサが設けられたスコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びるチューブ(以下、冷媒輸送管という)と、冷媒を、冷媒輸送管を通じてスコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備える。
【0009】
冷媒供給部の構成は任意であり、ヒートポンプ、冷凍機など、熱交換器、ポンプを備えればよい。また、排気装置を設けることも可能である。冷媒輸送管のスコープ先端側端部は、イメージセンサの設置場所付近に位置すればよく、剛性のスコープ先端部内部、あるいは湾曲部に位置してもよい。
【0010】
冷媒輸送管は、少なくともスコープ操作部からスコープ先端部まで延びるように構成可能であって、スコープ操作部、スコープコネクタ部、あるいは内視鏡プロセッサに冷媒供給部を設置可能である。
【0011】
本発明では、冷媒を使用することによってスコープ先端部で発生する熱を回収する構成であり、専用の冷媒輸送管によって冷媒がスコープ先端部へ運ばれる。スコープ先端部に輸送された冷媒は、スコープ挿入部内の冷媒輸送管以外の隙間空間を経由して冷媒供給部へ戻る。これにより、安定した冷却を行うことが可能となる。
【0012】
イメージセンサから出力される画素信号を送信する信号ケーブルを、冷媒輸送管内に設けることが可能である。これにより、冷媒の帰還経路となる空間を十分確保することができる。特に、信号ケーブルのシールド材は、イメージセンサを保持する保持部と接続させるのがよい。冷媒輸送管内を伝わる冷媒が、シールド材に伝わったスコープ先端部からの熱を吸収することができる。
【0013】
例えば、信号ケーブルを、冷媒輸送管に対して同軸的に配置することが可能である。この場合、冷媒輸送管内において、信号ケーブルの外表面と冷媒輸送管との間に、スペーサを設けてもよい。これによって、冷媒輸送管内において、冷媒がシールド材に伝わった熱を信号ケーブル外表面全体から吸収することが可能であり、また、冷媒が、イメージセンサの配置されたスコープ先端部へ全体的に冷媒輸送管から流出することが可能となる。
【0014】
イメージセンサが保持部材によって保持されている場合、基板冷媒輸送管のスコープ先端側端部のサイズを、イメージセンサを保持する保持部材のサイズよりも小さくすることが可能である。保持部材の中央付近へ冷媒を当てることが可能である。
【0015】
また、冷媒の循環を良好にすることを考慮し、冷媒輸送管のスコープ先端部側端部を、イメージセンサを保持する保持部材のスコープ操作部側端部よりも、スコープ操作部側に位置させることが可能である。
【0016】
本発明の他の態様における内視鏡装置は、スコープ挿入部に設けられ、スコープ先端部もしくはスコープ先端部付近まで延びる冷媒輸送管と、冷媒を、スコープ挿入部内の冷媒輸送管以外の隙間空間を通じてスコープ先端部へ送る冷媒供給部とを備え、スコープ先端部に輸送された冷媒が、冷媒輸送管を経由して冷媒供給部へ戻ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
このように本発明によれば、スコープ先端部を安定して冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本実施形態である電子内視鏡装置の概略的構成図である。
図2】スコープ先端部付近の長手方向に沿った概略的断面図である。
図3】湾曲部の径方向に沿った概略的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【0020】
図1は、本実施形態である電子内視鏡装置の概略的構成図である。
【0021】
電子内視鏡装置は、その挿入部分が体内へ挿入されるビデオスコープ10と、ビデオスコープ10が着脱自在に接続されるプロセッサ(図示せず)とを備える。ビデオスコープ10は、体内へ挿入される挿入部12を備え、挿入部12は操作部10Mに接続されている。
【0022】
スコープ先端部10Tには、光学系(図示せず)およびイメージセンサモジュール50が設けられており、ここでは、CMOSセンサがイメージセンサとして設けられている。イメージセンサモジュール50から出力される画素信号は、信号ケーブル21(ここでは図示せず)を包含するユニバーサルケーブル15を介してプロセッサへ送られる。
【0023】
挿入部12は、その端部が剛性のスコープ先端部10Tとして構成され、スコープ先端部10Tに湾曲部11が繋がっている。操作部10Mに設けられた操作ダイヤル/操作レバーに対する操作によって湾曲部11が湾曲し、それに応じてスコープ先端部10の向きが、上、下、左、あるいは右方向に変わる。湾曲部11と連結する挿入部本体部分12Tは、可撓性のあるチューブによって構成されている。
【0024】
本実施形態では、内視鏡作業中、スコープ先端部10Tを冷却可能であり、ビデオスコープ10は、スコープ先端部10Tを内部から冷却するヒートポンプ30に接続されている。そして、ビデオスコープ10の挿入部12内部には、操作部10Mからスコープ先端部10Tに渡って延びる冷媒用のパイプ(冷媒輸送管)18が設けられている。
【0025】
ヒートポンプ30は、フィルタ40、ポンプ60、熱交換器70、排気装置80とを備え、排気装置80が操作部10Mに設けられている。ビデオスコープ10内のパイプ18と接続するパイプ45Aと、ポンプ60と接続するパイプ45Bとの間に、熱交換器70が設けられている。また、操作部10Mに設けられた排管口と接続するパイプ35Aと、ポンプ60と接続するパイプ35Bとの間に、フィルタ40が設けられている。
【0026】
乾燥空気などの冷媒Mは、熱交換器70によって冷却された後、パイプ18を経由してスコープ先端部10Tまで移動する。そして、スコープ先端部10Tに送られた冷媒Mは、排気装置80によって操作部10Mの方向へ移動する。そして、挿入部12の内部において、スコープ先端部10Tに輸送された冷媒Mは、パイプ18以外の空間、すなわちパイプ18の周囲の隙間を移動し、操作部10Mを通って外部のパイプ35A、フィルタ40、パイプ35Bを経由し、ポンプ60に帰還する。
【0027】
内視鏡作業中、ヒートポンプ30を作動させることによって冷媒Mが循環し、スコープ先端部10Tのイメージセンサモジュール50から発生する熱が吸収される。ビデオスコープ10外部に排出される冷媒Mがフィルタ40を通過するため、冷媒Mとともに排出されたビデオスコープ10内の不純物(粉体、液体など)が除去される。熱交換器70には温度センサ(図示せず)が設けられており、スコープ先端部10Tに供給される冷媒Mが所定温度となるように、熱交換器70が制御される。
【0028】
図2は、スコープ先端部付近の長手方向に沿った概略的断面図である。図3は、湾曲部の径方向に沿った概略的側面図である。図2、3を用いて、スコープ先端部付近の内部構造について説明する。
【0029】
スコープ先端部10Tに内蔵されたイメージセンサモジュール50は、対物レンズ56、イメージセンサ52、基板54とを備え、対物レンズ56、イメージセンサ52は、筒状保持部57によって固定されている。保持部57は、金属などによって成形されており、シールドパイプとして機能する。イメージセンサ52の背面側に設けられた基板54には、信号ケーブル21が接続されている。
【0030】
図3に示すように、信号ケーブル21は、複数の信号線23から構成されており、チューブ状の導電性シールド材19によって覆われている。シールド材19は、絶縁性外被膜27に覆われている。信号ケーブル21を囲むパイプ18は、可撓性のある樹脂素材によって成形されている。なお、信号ケーブル21は、パイプ18の操作部側端部において、パイプ18の密閉性を維持した状態でパイプ外へ抜けている。
【0031】
信号ケーブル21は、パイプ18の管内全体に渡って延びており、パイプ18に対して同軸的に配置されている。信号ケーブル21とパイプ18との隙間である隙間空間12Sには、スペーサ29が設けられており、信号ケーブル21がパイプ18に対して同軸的に配置される。これにより、隙間空間12Sの径方向の距離が全周において均一に設定される。また、湾曲部11が湾曲した場合でもスペーサ29により隙間空間12Sが潰されることがなく、安定して冷媒Mを通すことができる。この隙間空間12Sをヒートポンプ30から送出された冷媒Mが通ってスコープ先端部側に向かって流れる。
【0032】
信号ケーブル21の先端部分は、パイプ18の端部18Tから突出してスコープ先端側に延びており、イメージセンサモジュール50の保持部端部57Tと、パイプ端部18Tは、軸方向に沿って離間している。すなわち、パイプ端部18Tは、軸方向に関して保持部端部57Tよりもスコープ操作部側に位置する。
【0033】
シールド材19は、外被膜27よりも軸方向に沿ってスコープ先端部側へさらに延び、また、フランジ状となって径方向に延びており、基板54および保持部57と繋がっている。また、パイプ18の外径dは、保持部57の内径Dよりも小さく、パイプ端部18Tのサイズは保持部端部57Tのサイズよりも小さい。
【0034】
内視鏡作業中、イメージセンサ52、基板54が発熱し、これらから発生した熱は保持部57、シールド材19に伝わる。パイプ18を経由してパイプ先端部18Tから吐出する冷媒Mは、シールド材19と保持部57との間に流れ込む。このとき、冷媒Mは、シールド材19、保持部57の熱を吸収する。
【0035】
また、イメージセンサ52、基板54において発生した熱は、保持部57、基板54と繋がったシールド材19を伝わることにより、パイプ18内部にあるシールド材19に沿って移動していく。この放熱経路の傍を冷媒Mが通過することにより、シールド材19に輸送された熱が吸収される。
【0036】
さらに、パイプ18と信号ケーブル21との間にスペーサ29を設けることにより、信号ケーブル21外表面全体から熱を吸収することが可能であり、また、冷媒Mがパイプ端部18Tから偏りなく均一に吐出することによって、イメージセンサモジュール50全体から熱を吸収することができる。
【0037】
スコープ先端部10Tへ輸送された冷媒Mは、操作部10Mに設けられた排気装置80によって操作部側へ移動する。このとき、冷媒Mは、パイプ18ではなく、挿入部12の外管12Aとパイプ18との隙間となる隙間空間10Sを通って移動する。冷媒Mが循環することにより、スコープ先端部10Tを安定して冷却することが可能となり、特に、冷媒Mの供給経路と帰還経路を別々に設けることにより、循環がスムーズなものとなる。
【0038】
このように本実施形態によれば、ビデオスコープ10の挿入部12内にパイプ18が設けられており、パイプ18内に信号ケーブル21が配置されている。そして、ヒートポンプ30によって、冷媒Mがパイプ18を経由してスコープ先端部10Tへ供給される。スコープ先端部10Tに輸送された冷媒Mは、挿入部12の外管12Aとパイプ18との隙間空間10Sを経由して、ヒートポンプ30に帰還する。
【0039】
なお、パイプ18の径を保持部57の径と同程度の大きさ、あるいはそれ以上に設定してもよい。この場合、パイプ18の端部を先細いテーパー形状にするのがよい。また、保持部57の端部57T付近において、周方向にスリットを形成し、冷媒Mを周囲に拡散させるように構成することもできる。
【0040】
また、挿入部の隙間空間10Sを経由して冷媒を供給し、パイプ18を経由して冷媒を帰還させる構成にすることも可能である。このような構成においても、スコープ先端部10Tを十分に冷却することが可能である。
【符号の説明】
【0041】
10 ビデオスコープ
18 パイプ(冷媒輸送管)
19 シールド材
21 信号ケーブル
30 ヒートポンプ(冷媒供給部)
50 イメージセンサモジュール
52 イメージセンサ
図1
図2
図3