JP2008080112A

JP2008080112A - 温度に基づいた光源制御を備えた内視鏡デバイス

Info

Publication number: JP2008080112A
Application number: JP2007222825A
Authority: JP
Inventors: Dana J Landry; ダナ・ジェイ・ランドリー
Original assignee: Karl Storz Endovision Inc
Current assignee: Karl Storz Endovision Inc
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-04-10
Also published as: EP1894517A2; US20080058602A1; CA2599198A1; EP1894517A3

Abstract

【課題】温度に基づいた光源制御を備えた内視鏡デバイスを提供する。
【解決手段】内視鏡システムは、中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイス、内視鏡デバイスと通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る光源、光源と通信し、光ガイドへと送られる照明光の強度を制御する光源制御装置、及び少なくとも一部が内視鏡デバイスに取り付けられた少なくとも１つの温度センサを含む。温度センサは内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成し、信号は光源制御装置へと送られる。光源制御装置は、少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて、光ガイドへと送られる照明光の強度を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に内視鏡デバイスに照明光を供給するための光源を含む内視鏡システムに関し、より詳細には、光源が温度関連のフィードバックに基づいて自動的に制御される内視鏡システムに関する。

医学及び獣医学の分野では、内視鏡による体表面の画像化が良く知られている。これは一般に、内視鏡を体内管腔へと挿入し、強力な光源出力を内視鏡を通して体内組織に向けることを伴う。次いで、体内組織によって反射した光が光路に沿って導かれ、（旧来型内視鏡の場合は）組織を直接視認するためにアイピースへ、または（電子内視鏡の場合は）組織のビデオ画像を生成する画像センサへと向かう。

光源から放射される照明光は、光ガイド等を通って内視鏡の挿入ユニット部分の遠位部に伝播される。照明光は、遠位部を通り照明光学システムによって、病変または他の体内組織などの対象領域に照射される。

旧来型内視鏡の場合、挿入ユニットの遠位部に配置された対物レンズによって対象領域の画像が生成される。光学送信手段を使用して光学画像がアイピースへと送られる。次いで、アイピースの光学システムによって光学画像を見ることができる。光学送信手段は、使用方法または使用目的によって様々である。例えば、可撓性の内視鏡との組合せでは一般にファイバ束が使用され、剛性の内視鏡との組合せでは一般にリレーレンズシステムが使用される。

ＣＣＤなどソリッドステートイメージングデバイスを含む電子内視鏡では、挿入ユニット遠位部に、対物レンズによってＣＣＤの画像生成面に光学画像が生成される。ＣＣＤは、画像情報を電気信号の形で送るように光学画像を光電変換する。画像情報は様々な種類の画像処理を受け、対象領域の望ましい画像がモニター等に表示される。

従来の内視鏡デバイスの短所は、旧来型のものであるか電子式のものであるかにかかわらず、観察する領域または管腔を照らすために必要な高い光エネルギーが通過するために使用中に高温になる場合があることである。これは特に金属の本体を有する剛性の内視鏡にあてはまるが、過剰な加熱は半剛性または可撓性の内視鏡デバイスとの関連でも起きることがある。内視鏡デバイスの露出部分の温度は５０℃を超えない、または適用可能な基準で許容されるものであることが望ましい。

内視鏡デバイスの温度は、それを通過する光の強度を調整することによって変えることができることが、十分に理解されている。従来、これは光源制御装置のダイアル等を手動で調整して照明光の強度を増加または減少させることによって達成された。しかし、この手法では、オペレータの注意が実施中の医療処置からそれるため、問題が多い。更に、閾値温度を超えないようにするため、また同時に視野を改善するために照明光の強度を安全に可能な限り高く維持するために、光の強度をどの程度変化させるべきかを詳細に知ることは難しい。感知した温度に基づいて自動化された制御ソリューションが、はるかに望ましい。

あらかじめ定めた長さの時間が経過すると光源が切れるもの（特許文献１）、光源が表面に方向付けられていないと光源が切れるもの（特許文献２）、収集した画像を最適化するために、ＣＣＤなどのイメージングユニットによって生成された画像信号に基づいて光の強度を設定するもの（特許文献３及び特許文献４）など、光源に対してある程度の自動化された制御を行なう従来技術のシステムがあることが知られているが、出願人は、内視鏡デバイスのいくつかの部分で感知した温度に基づいて照明光の強度を制御するシステムがあるとは考えていない。

この理由の１つは、従来のタイプの温度センサは内視鏡デバイスに沿って温度を測定する際の使用には適していないことである場合がある。例えば、温度を測定するための熱電対の適用は良く知られているが、そのようなデバイスは、多くの理由から内視鏡に沿った温度の測定と関連して効果的に使用することができない。より詳細には、熱電対は一般に内視鏡デバイス内部で利用可能な容積に対して比較的大きく、熱電対は電圧を発生する電気デバイスであり、従って患者の安全性を損なう可能性があり、かつ熱電対は機械的ワイヤ接続を必要とし、内視鏡デバイスは一般にオートクレーブしなければならないため問題となることがある。
米国特許第４，９６３，９６０号明細書米国特許第６，５１１，４２２号明細書米国特許第５，１３１，３８１号明細書米国特許第５，９５７，８３４号明細書

従って、安全性を強化し患者が火傷を負う可能性を低減し、内視鏡デバイスの温度が閾値温度を超えないようにし、内視鏡デバイスのいくつかの部分で感知した温度に基づいて照明光の強度を自動的に制御し、一般的な内視鏡デバイスの内部で利用可能な容積内に収まることのできる温度センサを使用し、電圧を発生せず、従って患者の安全性を損なわない温度センサを使用し、内視鏡デバイスが簡単にオートクレーブできるように機械的ワイヤ接続を必要としない温度センサを使用する、内視鏡システムが望ましい。

従って、本発明の目的は、安全性を強化し患者が火傷を負う可能性を低減した内視鏡システムを提供することである。

本発明の別の目的は、上述の特徴を有し、内視鏡デバイスの温度が閾値温度を超えないようにする内視鏡システムを提供することである。

本発明の他の目的は、上述の特徴を有し、内視鏡デバイスのいくつかの部分で感知した温度に基づいて照明光の強度を自動的に制御する内視鏡システムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、上述の特徴を有し、一般的な内視鏡デバイスの内部で利用可能な容積内に収まることのできる温度センサを使用する内視鏡システムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、上述の特徴を有し、電圧を発生せず、従って患者の安全性を損なわない温度センサを使用する内視鏡システムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、上述の特徴を有し、内視鏡デバイスが簡単にオートクレーブできるように機械的ワイヤ接続を必要としない温度センサを使用する内視鏡システムを提供することである。

これら及び他の目的は、中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイス、内視鏡デバイスと通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る光源、光源と通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと送られる照明光の強度を制御する光源制御装置、及び少なくとも一部分が内視鏡デバイスに取り付けられた少なくとも１つの温度センサを有する内視鏡システムを本発明の一実施形態に従って提供することによって達成される。少なくとも１つの温度センサが内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成し、信号は光源制御装置へと送られる。光源制御装置は、少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて、光ガイドへと送られる照明光の強度を変化させる。

いくつかの実施形態では、光源制御装置は、感知した温度を閾値より低く維持するように、光ガイドへと送られる照明光の強度を変化させる。これらのうちのある実施形態では、光源制御装置は、感知した温度が閾値より高い場合、光ガイドへと送られる照明光の強度を低下させる。いくつかの実施形態では、内視鏡デバイスは、剛性の内視鏡、半剛性の内視鏡及び可撓性の内視鏡の少なくとも１つである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの温度センサは内視鏡デバイスに沿って配設された複数の温度センサの形をとる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの温度センサは、近位端及び遠位端を有する光ファイバ、光ファイバの遠位端に隣接して配設された第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材、及び部材の第２の端部に隣接して配設された反射面を含む。これらの実施形態では、光源は光ファイバの近位端に光エネルギーを供給し、光エネルギーは光ファイバの遠位端へと伝播し、部材を第１の端部から第２の端部へと通過し、反射面によって反射し、部材を第２の端部から第１の端部へと通過し、光ファイバの遠位端に入り、光ファイバの近位端へと伝播し、光ファイバの近位端から出る。光エネルギーは、部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する。

本発明の別の実施形態によると、内視鏡システムは内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための少なくとも１つの温度センサを有する内視鏡デバイスを含む。少なくとも１つの温度センサは、近位端及び遠位端を有する光ファイバ、光ファイバの遠位端に隣接して配設された第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材、及び部材の第２の端部に隣接して配設された反射面を含む。光エネルギーが光ファイバの近位端に供給され、光ファイバの遠位端へと伝播し、部材を第１の端部から第２の端部へと通過し、反射面によって反射し、部材を第２の端部から第１の端部へと通過し、光ファイバの遠位端に入り、光ファイバの近位端へと伝播し、光ファイバの近位端から出る。光エネルギーは、部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの温度センサは、光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成するための光エネルギー分析装置を更に含む。これらのうちのある実施形態では、光エネルギー分析装置は分光光度計である。ある実施形態では、少なくとも１つの温度センサは、少なくとも一部は光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は部材の光吸収／送信特性と部材の温度との既知の関係に基づいて、部材の温度を判断するための温度分析装置を更に含む。これらのうちのある実施形態では、少なくとも１つの温度センサは部材の温度を表示するための温度表示器を更に含む。

いくつかの実施形態では、内視鏡システムは、内視鏡デバイスと通信し、内視鏡デバイスの光ガイドに照明光を送る光源、光源と通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと送られる照明光の強度を制御する光源制御装置を更に含む。これらの実施形態では、光源制御装置は、少なくとも一部は少なくとも１つの温度センサによって感知した温度に基づいて、光ガイドへと送られる照明光の強度を変化させる。

本発明の他の実施形態によると、内視鏡システムは、中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイス、内視鏡デバイスと通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る光源、光源と通信し、内視鏡デバイスの光ガイドへと送られる照明光の強度を制御する光源制御装置、及び少なくとも１つの温度センサを含む。温度センサは、近位端及び遠位端を有する光ファイバ、光ファイバの遠位端に隣接して配設された第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材、及び部材の第２の端部に隣接して配設された反射面を含む。光エネルギーが光ファイバの近位端に供給され、光ファイバの遠位端へと伝播し、部材を第１の端部から第２の端部へと通過し、反射面によって反射し、部材を第２の端部から第１の端部へと通過し、光ファイバの遠位端に入り、光ファイバの近位端へと伝播し、光ファイバの近位端から出る。光エネルギーは、部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する。内視鏡システムは、光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成するための光エネルギー分析装置、及び少なくとも一部は光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は部材の光吸収／送信特性と部材の温度との既知の関係に基づいて、部材の温度を判断するための温度分析装置を更に含む。温度分析装置は判断された部材の温度を表す信号を生成し光源制御装置へと送り、光源制御装置は、少なくとも一部は判断された部材の温度を表す信号に基づいて、光ガイドへと送られる照明光の強度を変化させる。

本発明の更に別の実施形態によると、内視鏡システムを制御する方法は、（ｉ）中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスを設ける段階、（ｉｉ）内視鏡デバイスと通信する光源を使用して、内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る段階、（ｉｉｉ）少なくとも一部分が内視鏡デバイスに取り付けられた少なくとも１つの温度センサを使用して、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成する段階、（ｉｖ）感知した温度を表す信号を光源制御装置へと送る段階、及び（ｖ）少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて、光源制御装置を使用して、光ガイドへと送られる照明光の強度を自動的に変化させる段階を含む。

いくつかの実施形態では、変化させる段階（ｖ）は、感知した温度を閾値より低く維持するように、少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて、光源制御装置を使用して、光ガイドへと送られる照明光の強度を自動的に変化させる段階を含む。これらのうちのある実施形態では、変化させる段階（ｖ）は、感知した温度を表す信号が感知した温度が閾値より高いことを示す場合、光源制御装置を使用して、光ガイドへと送られる照明光の強度を自動的に低下させる段階を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの温度センサは内視鏡デバイスに沿って配設された複数の温度センサの形をとる。

いくつかの実施形態では、感知する段階（ｉｉｉ）は、（ａ）近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階、（ｂ）光ファイバの遠位端に隣接する第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材を配設する段階、（ｃ）部材の第２の端部に隣接する反射面を配設する段階、及び（ｄ）光エネルギーを光ファイバの近位端へ供給し、光エネルギーを光ファイバの遠位端へと伝播させ、光エネルギーを第１の端部から第２の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを反射面によって反射させ、光エネルギーを第２の端部から第１の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを光ファイバの遠位端に入らせ、光エネルギーを光ファイバの近位端へと伝播させ、光エネルギーを光ファイバの近位端から出させる段階を含む。これらの実施形態では、光エネルギーは、部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する。

本発明の更に他の実施形態によれば、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知する方法は、（ｉ）近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階、（ｉｉ）光ファイバの遠位端に隣接して配設された第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材を配設する段階、（ｉｉｉ）部材の第２の端部に隣接する反射面を配設する段階、及び（ｉｖ）光エネルギーを光ファイバの近位端へ供給し、光エネルギーを光ファイバの遠位端へと伝播させ、光エネルギーを第１の端部から第２の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを反射面によって反射させ、光エネルギーを第２の端部から第１の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを光ファイバの遠位端に入らせ、光エネルギーを光ファイバの近位端へと伝播させ、光エネルギーを光ファイバの近位端から出させる段階を含む。光エネルギーは、部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する。

いくつかの実施形態では、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知する方法は、（ｖ）光ファイバの近位端から出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成する段階を更に含む。これらのうちのある実施形態では、分析する段階（ｖ）は分光光度計を使用して実施される。ある実施形態では、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知する方法は、（ｖｉ）少なくとも一部は光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は部材の光吸収／送信特性と部材の温度との既知の関係に基づいて、部材の温度を判断する段階を更に含む。これらのうちのある実施形態では、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知する方法は、（ｖｉｉ）部材の温度を表示する段階を更に含む。

いくつかの実施形態では、内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知する方法は、（ｖ）感知した温度を使用して、内視鏡デバイスに供給される照明光の強度を変化させる段階を更に含む。

本発明の更に別の実施形態によると、内視鏡システムを制御する方法は、（ｉ）中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスを設ける段階、（ｉｉ）内視鏡デバイスと通信する光源を使用して、内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る段階、（ｉｉｉ）近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階、（ｉｖ）光ファイバの遠位端に隣接して配設された第１の端部及び第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材を配設する段階、（ｖ）部材の第２の端部に隣接する反射面を配設する段階、及び（ｖｉ）光エネルギーを光ファイバの近位端へ供給し、光エネルギーを光ファイバの遠位端へと伝播させ、光エネルギーを第１の端部から第２の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを反射面によって反射させ、光エネルギーを第２の端部から第１の端部へと部材を通過させ、光エネルギーを光ファイバの遠位端に入らせ、光エネルギーを光ファイバの近位端へと伝播させ、光エネルギーを光ファイバの近位端から出させ、光エネルギーが部材を通過する際に部材の光学特性によって部材の温度に応じて変化する段階、（ｖｉｉ）光ファイバの近位端から出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成する段階、（ｖｉｉｉ）少なくとも一部は光ファイバの近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は部材の光吸収／送信特性と部材の温度との既知の関係に基づいて、部材の温度を判断する段階、及び（ｉｘ）少なくとも一部は判断された部材の温度に基づいて、光源制御装置を使用して、光ガイドへと送られる照明光の強度を自動的に変化させる段階を含む。

本発明及びその特定の特徴及び利点は、添付の図面を参照して説明される以下の詳細な説明から、より明らかになるであろう。

まず図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態による内視鏡システム１０が示されている。内視鏡システム１０は、アイピース、及びレンズシステムまたはファイバ光学システムなどの光学送信手段を備えた旧来型の内視鏡、ビデオ画像を生成するように遠位側に配設されたイメージングユニットまたは近位端に取り付けられたカメラヘッドを有する電子内視鏡、あるいはいくつかの他のタイプの画像視認システムを含むことができる内視鏡デバイス１２を含む。いくつかの実施形態では、イメージングユニットは画像センサ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）を含む。内視鏡システム１０は、画像の増幅、ゲイン及び／またはイメージングユニットの露出時間を制御し変化させるためのイメージングユニットと通信するイメージング制御装置を更に含むことができる。しかし、当技術分野では多くのタイプの画像収集／視認システムが良く知られており、かつ本発明は画像収集／視認システムではなく照明システムに関するものであることから、本発明に関連して使用することのできる多くの画像収集／視認システムは、本願明細書では説明せず、明確性のためその要素は図示していない。更に本発明は、限定はされないが、剛性の内視鏡、半剛性の内視鏡、及び可撓性の内視鏡など、既知のまたは後に開発される実質的にどのようなタイプの内視鏡デバイスにも関連して使用することができることに留意されたい。

内視鏡デバイス１２は、使用中、一般に開口部または体管腔内へと挿入され、組織１６を検査するために組織１６の方向に向けられる遠位端１４を含む。知られているように、一般に開口部または体管腔内には非常にわずかな光しかなく、視認のために組織１６を照らすために照明光１８を設ける必要がある。一般に、この照明光１８は高輝度光源２０によってもたらされ、内視鏡デバイス１２を遠位端１４へと通る光ガイド２２を通って、内視鏡デバイス１２の遠位端１４へと送られる。

光ガイド２２は、例えば光結合器２６等を使用して光源２０から光エネルギーを供給される光ケーブル２４に連結された光ファイバ束などの形をとることができる。もちろん、光ガイド２２は他の形としてもよい。

光源２０は多くのタイプの既知または未開発の光源を含むことができる。既知の光源の１つのタイプは、増幅器によって起動され、光源の光の強度を設定するように出力制御回路によって制御される、白熱電球（キセノン電球または他のタイプ）を使用する高輝度光源である。もちろん、機械的な絞りまたはアイリス、液晶シャッター、回転リードまたはスロットデバイス等、他のタイプの光源強度出力制御も当技術分野では知られている。これらの様々なタイプの光源出力制御を本発明のシステム内で使用することもできる。唯一必要なことは、本発明で使用するための光源２０が、入力信号に反応して内視鏡デバイス１２の光ガイド２２へと送られる照明光１８の強度を自動的に制御することのできる制御装置２８を有することである（以下でより詳細に説明する）。光源２０はまた、発光ダイオード（”ＬＥＤ”）及び／またはダイオードレーザ（例えば、高速切替え特性を備えたもの）などの半導体素子光源を含むこともできる。

内視鏡デバイス１２は、内視鏡デバイス１２の少なくとも一部の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成することに関連した、少なくとも１つの、好ましくは複数の温度センサ３０を含む。好ましくは、温度センサ３０は内視鏡デバイス内部に配設されるが、所望であれば外面に取り付けることもできる。様々な位置で温度の読取りを行なって、いずれかの位置で所望の最大温度を局所的に超えることがないように、内視鏡１２に沿って温度センサ３０を様々な位置に離間して配置することもまた、好ましい。

温度センサ３０によって生成された感知した温度を表す信号は光源制御装置２８へ送られ、少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて、光ガイド２２へと送られる照明光１８の強度を変化させる。より詳細には、光源制御装置２８は、感知した温度を閾値より低く維持するように、光ガイド２２へと送られる照明光１８の強度を変化させる。上述のように、いくつかの環境では閾値は５０℃であるが、いくつかの他の閾値を適切とし、または適切な基準によって指示することもできる。いくつかの実施形態では、感知した温度を表す信号をイメージング制御装置に送信して、光源２０とイメージングユニット及び／またはビデオ信号の切替えを同期させる。イメージング制御装置は更に、光源制御装置２８からの信号を受け取って、イメージングユニットを光源２０と同期して調整または切り替えることもできる。

少なくとも一部は感知した温度を表す信号に基づいて照明光１８の強度を変化させるために、光源制御装置２８によって多くのアルゴリズムを使用することができる。温度センサ３０のいずれかで感知した温度が閾値（例えば５０℃）より高い場合、１つの単純なアルゴリズムを使用して光ガイド２２に送られる照明光１８の強度を低下させ、その後温度センサ３０のすべてで感知した温度が別の値（例えば閾値マイナス３℃、すなわち４７℃）より低くなった場合、照明光１８の強度を再び上げることができる。もちろん、当業者であれば簡単かつ慣例的に光源制御装置２８を他の制御アルゴリズムでプログラムすることができるだろう。

いくつかの実施形態では、イメージングユニットは光源２０と同期して調整される。例えば、照明光１８の強度を低下させるとき、画像の増幅及び／またはイメージングユニットの露出時間を増加させることができる。他の実施形態では、照明光１８の強度を低下させるとき、ピクセルビニングのプロセスを使用して、互いに付近にあるいくつかのピクセルをグループ化する。ピクセルビニングによって画像の解像度は低下するが、画像の輝度は増加する。他の実施形態では、画像処理及び表示ユニットを使用して、ビデオストリーム（例えば、ＰＡＬ、ＮＴＳＣ）のそれぞれ前半画像のみが２倍照明され表示されるように、光源２０が光源制御装置２８によってパルスされる。この削減により、光エネルギーは半分しか発生しない。ビデオ出力周波数は変わらないまま、解像度のみが低下する。

いくつかの実施形態では、内視鏡システムは、感知した温度を表す信号に反応して作動するアラームを更に含む。例えば、温度センサ３０によって感知された温度が閾値を超えるとき、アラームを作動させることができる。システムはまた、温度センサ３０によって感知された温度が閾値を超えるとき作動する一体化された冷却システム（例えば、熱パイプのペルチェ素子）を使用することもできる。

上記で詳述したように、熱電対など既知の温度センサには、一般に本発明による内視鏡システム１０と関連した使用には不適切な、多くの短所がある。図１に加えて図２を参照すると、本発明の別の態様による温度センサ３０がより詳細に説明されている。

各センサ３０は、光エネルギーを供給される近位端３４、及び遠位端３６を有する光ファイバ３２を含む。近位端３４に供給される光エネルギーは、例えば光結合器２６を通して光源２０によって供給することができ、またはいくつかの他の光源によって供給することができる。光ファイバ３２は単一の撚り線または複数の撚り線を含むことができる。

各センサ３０はまた、光ファイバ３２の遠位端３６に隣接して配設された第１の端部４０及び第１の端部４０の反対側の第２の端部４２を有する部材３８も含む。部材３８は温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を備えた材料を含む。例えば部材３８は、異なる温度で異なる周波数の光エネルギーを通過させる、異なる温度で異なる量の光エネルギーを通過させる等の材料から形成することができる。光学特性と温度の変化の関係が既知である限り、温度とともに変化する特定の光学特性は重要ではない。部材３８を形成することができる材料の一例は、ネオジミウムを添加したボアシリケートグラスであり、この材料は通過する光エネルギーの周波数を様々な温度で変化させることができ、その特定の関係が十分に立証されている。

反射面４４が部材３８の第２の端部４２に隣接して配設されており、反射面４４に当たる大部分、好ましくは実質的にすべての光エネルギーを反射するように作用する。反射面４４はミラーまたは既知または後に開発される多くの他の反射要素／材料を含むことができる。反射面４４は、部材３８の第２の端部４２に取り付けられた別個の要素を含むことができ、部材３８の第２の端部４２上に塗装、金属被覆、または他の方法で直接適用することができ、部材３８の第２の端部４２に隣接して配置する等とすることができる。

光ファイバ３２の近位端３４に供給され（Ａで示す）、光ファイバ３２の遠位端３６へと伝播し（Ｂで示す）、第１の端部４０から第２の端部４２へと部材３８を通過する（Ｃで示す）光エネルギーは、反射面４４によって反射され、第２の端部４２から第１の端部４０へと部材３８を通過し（Ｄで示す）、光ファイバ３２の遠位端３６に入り（Ｅで示す）、光ファイバ３２の近位端３４へと伝播し（Ｆで示す）、光ファイバ３２の近位端３４から出る（Ｇで示す）。部材３８を通過する前の光エネルギーを表す矢印Ａ、Ｂと、部材３８を通過した後の光エネルギーを表す矢印Ｅ、Ｆ、Ｇの間のサイズの違いで示すように、光エネルギーは、前述したように、部材３８を通過する際にその光学特性によって部材３８の温度に応じて変化する。

光ファイバ３２の近位端３４を出る光エネルギー（Ｇで示す）の特性は、光エネルギー分析装置４６を使用して分析され、そのような特性を表す信号を生成する。図示された実施形態では、光エネルギー分析装置４６は分光光度計を含む。従って、部材３８が通過する光エネルギーの周波数を様々な温度で変化させる材料から形成されている場合は、分光光度計を使用して光ファイバ３２の近位端３４を出る光エネルギー（Ｇで示す）の周波数を測定し、その周波数を表す信号を生成することができる。

温度分析装置４８は、光エネルギー分析装置４６によって生成された光ファイバ３２の近位端３４を出る光エネルギー（Ｇで示す）の特性を表す信号を受け取り、少なくとも一部はこの信号に基づいて、かつ少なくとも一部は部材３８の光吸収／送信特性と部材３８の温度との既知の関係に基づいて、部材３８の温度を判断する。従って、温度分析装置４８は、部材３８を形成する材料の光学特性と温度の変化の既知の関係を表すデータを保存し、または他の方法でそれにアクセスする。

部材３８の感知した温度を表示するために、温度表示器５０を任意で設けることができる（点線で示す）。複数の部材３８が設けられているとき、温度表示器５０は感知した温度のすべてを表示することができ、または感知した温度の一部（例えば、最高温度）のみを表示することができる。

光エネルギー分析装置４６、温度分析装置４８、温度表示器５０及び光源２０の制御装置２８は、図１では別個の要素として示されているが、それらの２つ以上を組み合わせて１つとし、またはより一体型のユニットとすることができる。

従って、本発明は、安全性を強化し患者が火傷を負う可能性を低減し、内視鏡デバイスの温度が閾値温度を超えないようにし、内視鏡デバイスのいくつかの部分で感知した温度に基づいて照明光の強度を自動的に制御し、一般的な内視鏡デバイスの内部で利用可能な容積内に収まることのできる温度センサを使用し、電圧を発生せず、従って患者の安全性を損なわない温度センサを使用し、内視鏡デバイスが簡単にオートクレーブできるように機械的ワイヤ接続を必要としない温度センサを使用する、内視鏡システムを提供する。

以上、特定の部品配置、特性等を参照して本発明を説明したが、これらはすべての可能な配置または特徴を排除するものではなく、当業者には実際に他の多くの修正及び変形が確認可能である。

本発明の実施形態による内視鏡システムの概略図である。図１の内視鏡システムで使用されるセンサの実施形態の拡大概略図である。

符号の説明

１０内視鏡システム
１２内視鏡デバイス
１４遠位端
１６組織
１８照明光
２０高輝度光源
２２光ガイド
２４光ケーブル
２６光結合器
２８光源制御装置
３０温度センサ
３２光ファイバ
３４近位端
３６遠位端
３８部材
４０第１の端部
４２第２の端部
４４反射面
４６光エネルギー分析装置
４８温度分析装置
５０温度表示器

Claims

中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスと、
前記内視鏡デバイスと通信し、該内視鏡デバイスの前記光ガイドへと照明光を送る光源と、
前記光源と通信し、前記内視鏡デバイスの前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を制御する光源制御装置と、
少なくとも一部が前記内視鏡デバイスに取り付けられ、該内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成し、該信号が前記光源制御装置へと送られる少なくとも１つの温度センサとを含み、
前記光源制御装置が、少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を変化させる内視鏡システム。
前記光源制御装置が、前記感知した温度を閾値より低く維持するように、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を変化させる、請求項１に記載の内視鏡システム。
前記光源制御装置が、前記感知した温度が前記閾値より高い場合、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を低下させる、請求項２に記載の内視鏡システム。
前記内視鏡デバイスが、剛性の内視鏡、半剛性の内視鏡及び可撓性の内視鏡のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
前記少なくとも１つの温度センサが、前記内視鏡デバイスに沿って配設された複数の温度センサを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
前記少なくとも１つの温度センサが、
近位端及び遠位端を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配設された第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材と、
前記部材の前記第２の端部に隣接して配設された反射面とを含み、
前記光源が前記光ファイバの前記近位端に光エネルギーを供給し、該光エネルギーが前記光ファイバの前記遠位端へと伝播し、前記部材を前記第１の端部から前記第２の端部へと通過し、前記反射面によって反射し、前記部材を前記第２の端部から前記第１の端部へと通過し、前記光ファイバの前記遠位端に入り、前記光ファイバの前記近位端へと伝播し、前記光ファイバの前記近位端から出て、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化する、請求項１に記載の内視鏡システム。
画像センサを含むイメージングユニットと、
画像の増幅及びイメージングユニットの露出時間を制御し変化させるためのイメージング制御装置とを更に含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
前記イメージング制御装置が、少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて、前記画像の増幅及び前記露出時間の少なくとも１つを変化させる、請求項７に記載の内視鏡システム。
前記イメージング制御装置が、前記照明光の強度を変化させる前記光源制御装置と同期して、前記画像の増幅及び露出時間の少なくとも１つを変化させる、請求項７に記載の内視鏡システム。
前記光源が発光ダイオード及びダイオードレーザの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
冷却システムを更に含み、該冷却システムが少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて作動する、請求項１に記載の内視鏡システム。
アラームを更に含み、該アラームが少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて作動する、請求項１に記載の内視鏡システム。
内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための少なくとも１つの温度センサを有する内視鏡デバイスを含む内視鏡システムであって、前記少なくとも１つの温度センサが、
近位端及び遠位端を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配設された第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材と、
前記部材の前記第２の端部に隣接して配設された反射面とを含み、
光エネルギーが前記光ファイバの前記近位端に供給され、前記光ファイバの前記遠位端へと伝播し、前記部材を前記第１の端部から前記第２の端部へと通過し、前記反射面によって反射し、前記部材を前記第２の端部から前記第１の端部へと通過し、前記光ファイバの前記遠位端に入り、前記光ファイバの前記近位端へと伝播し、前記光ファイバの前記近位端から出て、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化する内視鏡システム。
前記少なくとも１つの温度センサが、前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成するための光エネルギー分析装置を更に含む、請求項１３に記載の内視鏡システム。
前記光エネルギー分析装置が分光光度計を含む、請求項１４に記載の内視鏡システム。
前記少なくとも１つの温度センサが、少なくとも一部は前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は前記部材の光吸収／送信特性と該部材の温度との既知の関係に基づいて、該部材の温度を判断するための温度分析装置を更に含む、請求項１４に記載の内視鏡システム。
前記少なくとも１つの温度センサが、前記部材の温度を表示するための温度表示器を更に含む、請求項１６に記載の内視鏡システム。
前記内視鏡デバイスと通信し、該内視鏡デバイスの光ガイドへと照明光を送る光源と、
前記光源と通信し、前記内視鏡デバイスの前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を制御する光源制御装置とを更に含み、
前記光源制御装置が、少なくとも一部は前記少なくとも１つの温度センサによって感知した温度に基づいて、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を変化させる、請求項１３に記載の内視鏡システム。
中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスと、
前記内視鏡デバイスと通信し、該内視鏡デバイスの前記光ガイドへと照明光を送る光源と、
前記光源と通信し、前記内視鏡デバイスの前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を制御する光源制御装置と、
近位端及び遠位端を有する光ファイバ、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配設された第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を有し、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料から形成された部材、
前記部材の前記第２の端部に隣接して配設された反射面を含み、
光エネルギーが前記光ファイバの前記近位端に供給され、前記光ファイバの前記遠位端へと伝播し、前記部材を前記第１の端部から前記第２の端部へと通過し、前記反射面によって反射し、前記部材を前記第２の端部から前記第１の端部へと通過し、前記光ファイバの前記遠位端に入り、前記光ファイバの前記近位端へと伝播し、前記光ファイバの前記近位端から出て、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化し、
前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成するための光エネルギー分析装置、及び
少なくとも一部は前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は前記部材の光吸収／送信特性と該部材の温度との既知の関係に基づいて、該部材の温度を判断するための温度分析装置を含み、該温度分析装置が判断された前記部材の温度を表す信号を生成し前記光源制御装置へと送る、少なくとも１つの温度センサとを含み、
前記光源制御装置が、少なくとも一部は前記判断された前記部材の温度を表す信号に基づいて、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を変化させる内視鏡システム。
内視鏡システムを制御する方法であって、
中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスを設ける段階と、
前記内視鏡デバイスと通信する光源を使用して、該内視鏡デバイスの前記光ガイドへと照明光を送る段階と、
少なくとも一部分が前記内視鏡デバイスに取り付けられた少なくとも１つの温度センサを使用して、前記内視鏡デバイスの少なくとも一部の温度を感知し、感知した温度を表す信号を生成する段階と、
前記感知した温度を表す信号を光源制御装置へと送る段階と、
少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて、前記光源制御装置を使用して、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を自動的に変化させる段階とを含む方法。
前記変化させる段階が、前記感知した温度を閾値より低く維持するように、少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて、前記光源制御装置を使用して、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を自動的に変化させる段階を含む、請求項２０に記載の内視鏡システムを制御する方法。
前記変化させる段階が、前記感知した温度を表す信号が前記感知した温度が前記閾値より高いことを示す場合、前記光源制御装置を使用して、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を自動的に低下させる段階を含む、請求項２１に記載の内視鏡システムを制御する方法。
前記照明光の強度を低下させるとき、受け取った画像の輝度を増加させるように、該受け取った画像の２つ以上のピクセルをピクセルビニングによってグループ化する段階を更に含む、請求項２２に記載の方法。
前記少なくとも１つの温度センサが、前記内視鏡デバイスに沿って配設された複数の温度センサを含む、請求項２０に記載の内視鏡システムを制御する方法。
前記感知する段階が、
近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階と、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接する第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料を含む部材を配設する段階と、
前記部材の前記第２の端部に隣接する反射面を配設する段階と、
光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へ供給し、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記第１の端部から前記第２の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記反射面によって反射させ、前記光エネルギーを前記第２の端部から前記第１の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端に入らせ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端から出させる段階とを含み、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化する、請求項２０に記載の内視鏡システムを制御する方法。
前記内視鏡デバイスがイメージングユニットを含み、
少なくとも一部は前記感知した温度を表す信号に基づいて、画像の増幅及びイメージングユニットの露出時間の少なくとも１つを変化させる段階を更に含む、請求項２０に記載の方法。
前記内視鏡デバイスがイメージングユニットを含み、
前記照明光の強度の変化と同期して、画像の増幅及びイメージングユニットの露出時間の少なくとも１つを変化させる段階を更に含む、請求項２０に記載の方法。
内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法であって、
近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階と、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配設される第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料を含む部材を配設する段階と、
前記部材の前記第２の端部に隣接する反射面を配設する段階と、
光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へ供給し、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記第１の端部から前記第２の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記反射面によって反射させ、前記光エネルギーを前記第２の端部から前記第１の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端に入らせ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端から出させる段階とを含み、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化する方法。
前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成する段階を更に含む、請求項２８に記載の内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法。
前記分析する段階が分光光度計を使用して実施される、請求項２９に記載の内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法。
少なくとも一部は前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は前記部材の光吸収／送信特性と該部材の温度との既知の関係に基づいて、該部材の温度を判断する段階を更に含む、請求項２９に記載の内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法。
前記部材の温度を表示する段階を更に含む、請求項３１に記載の内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法。
前記感知した温度を使用して、前記内視鏡デバイスに供給される照明光の強度を変化させる段階を更に含む、請求項２８に記載の内視鏡デバイスの少なくとも一部分の温度を感知するための方法。
内視鏡システムを制御する方法であって、
中を通って遠位端へ向かう光ガイドを有する内視鏡デバイスを設ける段階と、
前記内視鏡デバイスと通信する光源を使用して、該内視鏡デバイスの前記光ガイドへと照明光を送る段階と、
近位端及び遠位端を有する光ファイバを設ける段階と、
前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配設される第１の端部及び該第１の端部の反対側の第２の端部を備え、部材の温度に対して既知の関係で変化する光吸収／送信特性を有する材料を含む部材を配設する段階と、
前記部材の前記第２の端部に隣接する反射面を配設する段階と、
光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へ供給し、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記第１の端部から前記第２の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記反射面によって反射させ、前記光エネルギーを前記第２の端部から前記第１の端部へと前記部材を通過させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記遠位端に入らせ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端へと伝播させ、前記光エネルギーを前記光ファイバの前記近位端から出させ、
前記光エネルギーが、前記部材を通過する際に該部材の光学特性によって該部材の温度に応じて変化する段階と、
前記光ファイバの前記近位端から出る光エネルギーの特性を分析し、それを表す信号を生成する段階と、
少なくとも一部は前記光ファイバの前記近位端を出る光エネルギーの特性を表す信号に基づいて、かつ少なくとも一部は前記部材の光吸収／送信特性と該部材の温度との既知の関係に基づいて、該部材の温度を判断する段階と、
少なくとも一部は前記判断された前記部材の温度に基づいて、光源制御装置を使用して、前記光ガイドへと送られる前記照明光の強度を自動的に変化させる段階とを含む方法。