特開 2024-69830 内視鏡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024069830

(43)【公開日】2024-05-22

(54)【発明の名称】内視鏡装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20240515BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20240515BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 683

A61B1/04 520

A61B1/00 682

G02B23/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022180061

(22)【出願日】2022-11-10

(71)【出願人】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小松 雅弘

【テーマコード（参考）】

2H040

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040CA01

2H040DA00

2H040GA02

4C161UU05

(57)【要約】

【課題】コネクタ部分を大型化せずに電力の増大に対応できる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】内視鏡装置は、送電コイルおよび制御基板を備えるプロセッサ部と、受電コイルおよび内視鏡を備えるスコープ部と、を備える。前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記送電コイルおよび前記受電コイルが軸方向に少なくとも一部重なり、送電コイルから受電コイルに非接触給電を行うことが可能である。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電コイルおよび制御基板を備えるプロセッサ部と、
受電コイルおよび内視鏡を備えるスコープ部と、
を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記送電コイルおよび前記受電コイルが軸方向に少なくとも一部重なり、送電コイルから受電コイルに非接触給電を行うことが可能である、
内視鏡装置。

【請求項2】

前記送電コイルおよび前記受電コイルは円筒面に沿って巻回されている、請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項3】

前記プロセッサ部および前記スコープ部の一方は、円筒形状の凸面を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部の他方は、円筒形状の凹面を備え、
前記送電コイルおよび前記受電コイルは、いずれも前記凸面または前記凹面に沿って配置され、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記凸面および前記凹面が互いに嵌合する、
請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項4】

前記プロセッサ部は前記送電コイルを複数備え、
前記スコープ部は前記受電コイルを複数備える、
請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項5】

前記プロセッサ部および前記スコープ部の一方は、発光素子を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部の他方は、受光素子を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記発光素子および前記受光素子により光信号の送受信が可能である、
請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項6】

前記プロセッサ部および前記スコープ部は、それぞれ照明光用の光路を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、それぞれの前記光路が結合される、
請求項１に記載の内視鏡装置。

【請求項7】

前記プロセッサ部および前記スコープ部の少なくとも一方は、前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合したことを検出する結合検出スイッチを備える、請求項１に記載の内視鏡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は内視鏡装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内視鏡装置は、プロセッサ部とスコープ部に分離されるものがある。スコープ部は内視鏡を備え、内視鏡において、先端部には、撮像素子およびレンズ等、多数の部品を備える撮像モジュールが配置されている。スコープ部の可撓管部には、映像信号用ケーブル、電源用ケーブル、制御用ケーブル、等が配線されている。

【0003】

プロセッサ部とスコープ部との接続には、中型の電気コネクタ等が用いられる。接続部において非接触給電を行う構成が知られており、スコープ部のコネクタは受電コイルを備え、プロセッサ部のコネクタは送電コイルを備える。

【0004】

撮像素子の高解像度化等により、スコープ部の消費電力は将来増大する可能性がある。

【0005】

特許文献１には、このような非接触給電を行う内視鏡装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５９７８２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来の技術では、コネクタ部分を大型化せずに電力の増大に対応することが困難であるという課題があった。

【0008】

たとえば特許文献１の構成では、送電コイルと受電コイルとが、軸方向端面どうしを突き合わせるように配置される。このような構成では、送電コイルと受電コイルとの結合の強さに限界がある。このため、消費電力が増大すると電力が不足する可能性があり、コネクタ部分の大型化が必要となる。

【0009】

また、スパイラル形状（平面内に配置される渦巻き形状）のコイルを用いる場合でも同様に、消費電力が増大すると電力が不足する可能性があり、コネクタ部分の大型化が必要となる。

【0010】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、コネクタ部分を大型化せずに電力の増大に対応できる内視鏡装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る内視鏡装置の一例は、
送電コイルおよび制御基板を備えるプロセッサ部と、
受電コイルおよび内視鏡を備えるスコープ部と、
を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記送電コイルおよび前記受電コイルが軸方向に少なくとも一部重なり、送電コイルから受電コイルに非接触給電を行うことが可能である。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る内視鏡装置は、コネクタ部分を大型化せずに電力の増大に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態１に係る内視鏡装置のブロック図。

【図2】プロセッサ部２０およびスコープ部３０のより詳細な構成。

【図3】プロセッサ部２０に含まれるコネクタ部２０ａの具体的な構造を示す斜視図。

【図4】図３のコネクタ部２０ａの側面図。

【図5】図３のコネクタ部２０ａの正面図。

【図6】スコープ部３０に含まれるコネクタ部３０ａの具体的な構造を示す斜視図。

【図7】図６のコネクタ部３０ａの側面図。

【図8】図６のコネクタ部３０ａの正面図。

【図9】送電コイル２１および受電コイル３１の関係を説明する図。

【図10】プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合された状態を示す斜視図。

【図11】図１０の状態を示す上面図。

【図12】図１０の状態を示す側面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る内視鏡装置のブロック図である。内視鏡装置１０は、電子内視鏡と呼ばれるものであってもよく、医療用に特化された装置であってもよい。内視鏡装置１０は、プロセッサ部２０およびスコープ部３０を備える。

【0015】

プロセッサ部２０は、送電コイル２１および制御基板２２を備える。制御基板２２は、プロセッサ部２０または内視鏡装置１０全体を制御する制御装置として機能し、たとえば演算手段および記憶手段を備えるコンピュータを用いて構成することができる。

【0016】

スコープ部３０は、受電コイル３１および内視鏡３２を備える。内視鏡３２は公知の構成を有することができるが、たとえば先端から順に、変形しない硬質部分、操作に応じて能動的に屈曲可能な屈曲部分、受動的に変形可能な可撓部分、等を含む。硬質部分には撮像素子（図２等を参照して後述する）が取り付けられている。

【0017】

プロセッサ部２０またはスコープ部３０は、内視鏡３２を操作するための操作部を備えてもよい。内視鏡装置１０の使用者は、操作部を操作することにより、内視鏡３２の動作を制御することができる。たとえば、操作部に対する操作に応じて、内視鏡３２の屈曲部分が屈曲する。屈曲部分は、一般的な電子スコープに組み込まれている周知の機構を用いて実現することができ、たとえば操作部に含まれるノブの回転操作に連動した操作ワイヤーの牽引によって、屈曲部分を屈曲させるように構成されている。

【0018】

内視鏡３２は、先端を含む部分を生体内の任意の体腔に挿入することができ、たとえば気管支、胆道、膵臓、肝管領域、泌尿器領域、等への挿入が可能である。

【0019】

プロセッサ部２０およびスコープ部３０は、互いに着脱可能であり、すなわち分離可能に結合できるよう構成される。プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合された状態において、送電コイルから受電コイルに非接触給電を行うことが可能である。

【0020】

図２は、プロセッサ部２０およびスコープ部３０のより詳細な構成を示す。プロセッサ部２０において、第２コントローラ２１２は、送電コイル２１を制御し、これによって、スコープ部３０に給電される電力を制御する。給電される電力の電源は、プロセッサ部２０に内蔵されるバッテリであってもよく、外部の電源であってもよい。

【0021】

また、第２コントローラ２１２は、スコープ部３０との間で送受信される信号を処理する。後段信号処理回路２７０は、第２コントローラ２１２の入出力信号を処理する。第１コントローラ２１１は、第２コントローラ２１２および後段信号処理回路２７０を制御する。

【0022】

とくに、第２コントローラ２１２はレーザドライバ２６０を制御し、レーザドライバ２６０はレーザダイオード２５０を制御する。レーザダイオード２５０は制御用の光信号をスコープ部３０に対して送信し、これによってスコープ部３０の動作が制御される。

【0023】

フォトダイオード２２１、２２２および２２３は、スコープ部３０からの映像（たとえば撮像素子４０によって撮像されたもの）を表す光信号を受信し、これを電気信号に変換して、それぞれ対応するトランスインピーダンス増幅器２３１、２３２および２３３と、さらにその後段のリミッティングアンプ２４１、２４２および２４３とに送信する。リミッティングアンプ２４１、２４２および２４３は、電気信号を増幅して第２コントローラ２１２に送信する。これによって、第２コントローラ２１２は映像信号を取得する。

【0024】

スコープ部３０において、第１コントローラ３１１は、電流監視部３３を制御する。電流監視部３３は、受電コイル３１および抵抗３４を含む回路を制御し、これによって、プロセッサ部２０から給電される電力を制御しつつ、スコープ部３０の他の部分に供給する。

【0025】

また、第１コントローラ３１１は、撮像素子４０からの映像信号を受信し、これをレーザドライバ３６１、３６２および３６３に送信する。レーザドライバ３６１、３６２および３６３はそれぞれ対応するレーザダイオード３５１、３５２および３５３を制御する。レーザダイオード３５１、３５２および３５３は映像信号用の光信号をプロセッサ部２０に対して送信する。スコープ部３０のレーザダイオード３５１、３５２および３５３からの光信号は、たとえばそれぞれプロセッサ部２０のフォトダイオード２２１、２２２および２２３によって受信される。

【0026】

フォトダイオード３２０は、プロセッサ部２０からの制御用の光信号を受信し、これを電気信号に変換して、トランスインピーダンス増幅器３３０と、さらにその後段のリミッティングアンプ３４０とに送信する。リミッティングアンプ３４０は、電気信号を増幅して第２コントローラ３１２に送信する。これによって、第２コントローラ３１２は、制御信号を受信する。

【0027】

図２の例では、撮像素子４０はスコープ部３０に含まれないが、変形例として撮像素子４０がスコープ部３０に含まれてもよい。なお、図２には示さないが、プロセッサ部２０およびスコープ部３０は、それぞれ照明光用の光路（後述）を備える。この光路を介して、撮像素子４０の撮像対象を照明するための光が搬送される。

【0028】

図３～図５に、プロセッサ部２０に含まれるコネクタ部２０ａの具体的な構造を示す。図３は斜視図であり、図４は側面図であり、図５は正面図である。

【0029】

コネクタ部２０ａは、嵌合用凹部２０ｂを有し、この嵌合用凹部２０ｂに、スコープ部３０の嵌合用凸部３０ｂ（図６～８を用いて後述）が嵌合できるようになっている。嵌合用凹部２０ｂには、コイル支持突起２６が形成されている。コイル支持突起２６は、所定の軸方向に延びる円筒形状の凸面を備え、この凸面に沿って送電コイル２１が配置される（図３および図５では送電コイル２１の位置のみ示す）。すなわち、コイル支持突起２６の周囲に送電コイル２１が巻回される。

【0030】

送電コイル２１は、スパイラル形状ではなくソレノイド形状に形成される。なお、本明細書において、スパイラル形状とはたとえばコイルが平面内で巻回径を変えつつ巻回される渦巻き形状を意味し、ソレノイド形状とはたとえばコイルが円筒面内で軸方向に進みつつ巻回される螺旋形状を意味する。このように、本実施形態では、送電コイル２１は円筒面に沿って巻回されている。

【0031】

送電コイル２１には送電ケーブル２５が接続されており、送電ケーブル２５を介して送電コイル２１に電力が供給される。本実施形態では、プロセッサ部２０は２つの送電コイル２１を備える。

【0032】

また、嵌合用凹部２０ｂに面して、上述のフォトダイオード２２１、２２２および２２３と、レーザダイオード２５０とが配置される（図５）。なお、プロセッサ部２０は、これらと外部との間で光を伝送する光伝送部材をさらに備えてもよく、このような光伝送部材が嵌合用凹部２０ｂに面して配置されてもよい。

【0033】

プロセッサ部２０は、照明光用の光路２７を備え、光路２７は、嵌合用凹部２０ｂに面して配置される。光路２７は、プロセッサ部２０の内部または外部に配置された光源からの照明光を、嵌合用凹部２０ｂへと導く。

【0034】

図６～図８に、スコープ部３０に含まれるコネクタ部３０ａの具体的な構造を示す。図６は斜視図であり、図７は側面図であり、図８は正面図である。

【0035】

コネクタ部３０ａは、嵌合用凸部３０ｂを有する。上述のように、この嵌合用凸部３０ｂは、プロセッサ部２０の嵌合用凹部２０ｂに嵌合可能である。嵌合用凸部３０ｂには、コイル支持凹部３６が形成されている。コイル支持凹部３６は、所定の軸方向に延びる円筒形状の凹面を備え、この凹面に沿って受電コイル３１が配置される（図６および図８では受電コイル３１の位置のみ示す）。すなわち、コイル支持凹部３６の周囲に受電コイル３１が巻回される。

【0036】

受電コイル３１も送電コイル２１と同様に、スパイラル形状ではなくソレノイド形状に形成される。すなわち、本実施形態では、受電コイル３１も円筒面に沿って巻回されている。

【0037】

受電コイル３１には送電ケーブル３５（図６～８には示さず。図９参照）が接続されており、この送電ケーブル３５を介して受電コイル３１からスコープ部３０の他の部分に電力が供給される。本実施形態では、スコープ部３０は２つの受電コイル３１を備える。

【0038】

また、嵌合用凸部３０ｂの端面に、上述のフォトダイオード３２０と、レーザダイオード３５１、３５２および３５３とが配置される。なお、スコープ部３０は、これらと外部との間で光を伝送する光伝送部材をさらに備えてもよく、嵌合用凸部３０ｂの端面にはこのような光伝送部材が配置されてもよい。

【0039】

スコープ部３０は、照明光用の光路３７を備え、光路３７は、嵌合用凸部３０ｂの端面を介して配置される。光路３７は、プロセッサ部２０側から搬送される照明光を、スコープ部３０の他の部分（たとえば先端または撮像素子４０の近傍に配置される照明部）へと搬送する。

【0040】

図９を用いて、送電コイル２１および受電コイル３１の関係を説明する。送電コイル２１の外径は受電コイル３１の内径より小さく形成されており、互いに軸方向に（一部または全体が）重なるように、送電コイル２１を受電コイル３１に挿入することができる。本実施形態では、スコープ部３０の嵌合用凸部３０ｂを、プロセッサ部２０の嵌合用凹部２０ｂに嵌合させることにより、プロセッサ部２０のコイル支持突起２６がスコープ部３０のコイル支持凹部３６内に挿入され、これによって、送電コイル２１が受電コイル３１に挿入される。

【0041】

このように、プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合された状態において、送電コイル２１および受電コイル３１が軸方向に少なくとも一部重なり、送電コイル２１から受電コイル３１に非接触給電を行うことが可能となる。非接触給電の方式は、たとえば電磁誘導方式とすることができるが、共鳴方式または他の方式によってもよい。

【0042】

このように、ソレノイド形状の送電コイル２１および受電コイル３１を用い、これらが軸方向に少なくとも一部重なる状態で給電を行うように構成することにより、比較的大電力が給電可能となる。このため、本発明の実施形態１に係る内視鏡装置１０は、コネクタ部分を大型化せずに電力の増大に対応できる。

【0043】

図１０～図１２に、プロセッサ部２０およびスコープ部３０（より具体的には、プロセッサ部２０のコネクタ部２０ａとスコープ部３０のコネクタ部３０ａ）が互いに結合された状態を示す。図１０は斜視図であり、図１１は上面図であり、図１２は側面図である。

【0044】

プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合された状態では、上述のように、コイル支持突起２６の円筒形状の凸面と、コイル支持凹部３６の円筒形状の凹面とが互いに嵌合する。さらに、この状態では、上述のように送電コイル２１および受電コイル３１が軸方向に重なり、送電コイル２１から受電コイル３１に非接触給電を行うことが可能である。

【0045】

また、この状態では、プロセッサ部２０のレーザダイオード２５０およびスコープ部３０のフォトダイオード３２０により、光信号の送受信が可能であり、これによってスコープ部３０に対する制御信号が送信される。さらに、この状態では、スコープ部３０のレーザダイオード３５１、３５２および３５３と、プロセッサ部２０のフォトダイオード２２１、２２２および２２３とにより、光信号の送受信が可能であり、これによって映像信号がプロセッサ部２０に送信される。

【0046】

さらに、この状態では、プロセッサ部２０の照明光用の光路２７と、スコープ部３０の照明光用の光路３７とが結合される。これによって、スコープ部３０へと照明光が伝送される。

【0047】

［変形例］
本発明の範囲内で、上述の実施形態１において、様々な変形を施すことが可能である。具体例として、以下の変形が可能である。

【0048】

実施形態１では送電コイル２１および受電コイル３１の数はそれぞれ２つであるが、それぞれ１つでもよく、それぞれ３つ以上でもよい。

【0049】

実施形態１では、プロセッサ部２０およびスコープ部３０とは、嵌合用凹部２０ｂと嵌合用凸部３０ｂとが嵌合することによって結合するが、嵌合以外の方式により結合させることも可能である。

【0050】

また、嵌合による場合、凹凸を互いに入れ替えることも可能である。たとえば、プロセッサ部２０が嵌合用凸部およびコイル支持凹部を有してもよく、スコープ部３０が嵌合用凹部およびコイル支持突起を有してもよい。

【0051】

プロセッサ部２０とスコープ部３０との間の制御信号および／または映像信号の送受信は、光信号によるものに限らない。また、光信号を用いる場合、その伝達方向は、プロセッサ部２０からスコープ部３０に向かうものであってもよく、逆にスコープ部３０からプロセッサ部２０に向かうものであってもよい（実施形態１ではこの双方を含む）。

【0052】

プロセッサ部２０は、プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合したことを検出する結合検出スイッチを備えてもよい。また、プロセッサ部２０に代えて、またはこれに加えて、スコープ部３０がそのような結合検出スイッチを備えてもよい。

【0053】

結合検出スイッチの具体例として、図５に示すスイッチ板２０ｃを用いることができる。スイッチ板２０ｃはプロセッサ部２０の嵌合用凹部２０ｂの端面に配置され、たとえばバネにより嵌合用凹部２０ｂの内側に向かって付勢される。プロセッサ部２０およびスコープ部３０が互いに結合すると、スイッチ板２０ｃはスコープ部３０の嵌合用凸部３０ｂに押されて移動し、これによって結合を検出することが可能である。なお結合検出スイッチの具体的構造はこのように板状のものに限らない。

【0054】

プロセッサ部２０およびスコープ部３０は、静電気を放電するための金属接続経路を備えてもよい。この経路は、結合検出スイッチおよびシグナルグランドとは別に設けられてもよい。

【0055】

本開示は、以下の特定事項を包含する。
［特定事項１］
送電コイルおよび制御基板を備えるプロセッサ部と、
受電コイルおよび内視鏡を備えるスコープ部と、
を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記送電コイルおよび前記受電コイルが軸方向に少なくとも一部重なり、送電コイルから受電コイルに非接触給電を行うことが可能である、
内視鏡装置。
［特定事項２］
前記送電コイルおよび前記受電コイルは円筒面に沿って巻回されている、特定事項１に記載の内視鏡装置。
［特定事項３］
前記プロセッサ部および前記スコープ部の一方は、円筒形状の凸面を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部の他方は、円筒形状の凹面を備え、
前記送電コイルおよび前記受電コイルは、いずれも前記凸面または前記凹面に沿って配置され、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記凸面および前記凹面が互いに嵌合する、
特定事項１に記載の内視鏡装置。
［特定事項４］
前記プロセッサ部は前記送電コイルを複数備え、
前記スコープ部は前記受電コイルを複数備える、
特定事項１に記載の内視鏡装置。
［特定事項５］
前記プロセッサ部および前記スコープ部の一方は、発光素子を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部の他方は、受光素子を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、前記発光素子および前記受光素子により光信号の送受信が可能である、
特定事項１に記載の内視鏡装置。
［特定事項６］
前記プロセッサ部および前記スコープ部は、それぞれ照明光用の光路を備え、
前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合された状態において、それぞれの前記光路が結合される、
特定事項１に記載の内視鏡装置。
［特定事項７］
前記プロセッサ部および前記スコープ部の少なくとも一方は、前記プロセッサ部および前記スコープ部が互いに結合したことを検出する結合検出スイッチを備える、特定事項１に記載の内視鏡装置。

【符号の説明】

【0056】

１０…内視鏡装置
２０…プロセッサ部
２１…送電コイル
２２…制御基板
２５…送電ケーブル
２６…コイル支持突起
２７…照明光用の光路
３０…スコープ部
３１…受電コイル
３２…内視鏡
３３…電流監視部
３４…抵抗
３５…送電ケーブル
３６…コイル支持凹部
３７…照明光用の光路
４０…撮像素子
２０ａ…コネクタ部
２０ｂ…嵌合用凹部
２０ｃ…スイッチ板
２１１…第１コントローラ
２１２…第２コントローラ
２２１～２２３…フォトダイオード（受光素子）
２３１～２３３…トランスインピーダンス増幅器
２４１～２４３…リミッティングアンプ
２５０…レーザダイオード（発光素子）
２６０…レーザドライバ
２７０…後段信号処理回路
３０ａ…コネクタ部
３０ｂ…嵌合用凸部
３１１…第１コントローラ
３１２…第２コントローラ
３２０…フォトダイオード（受光素子）
３３０…トランスインピーダンス増幅器
３４０…リミッティングアンプ
３５１～３５３…レーザダイオード（発光素子）
３６１～３６３…レーザドライバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】