JPWO2017158924A1 - 走査型内視鏡 - Google Patents
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Abstract
走査型内視鏡21は、照明用光ファイバPと、照明用光ファイバPを保持する保持部24と、照明用光ファイバPを揺動させる複数の駆動素子と、金属によって形成され、照明用光ファイバP及び複数の駆動素子22aが配置され、保持部24が固定され、接地電位に電気的に接続される筒体23と、を有する。
Description
本発明は、走査型内視鏡に関する。
従来、照明光によって被写体を走査して撮像する走査型内視鏡装置がある。例えば、日本国特開2015−80488号公報では、アクチュエータによって照明用光ファイバを揺動させ、照明光を被写体に照射し、被写体の反射光を受光用光ファイバによって受光し、被写体を撮像する、走査型内視鏡を備えた走査型内視鏡装置が開示される。
特に、医療分野における走査型内視鏡は、挿入部にCCD等の撮像素子を有さないため、挿入部を細径化することができ、患者の負担を軽減させることができる。
しかしながら、従来の走査型内視鏡では、剛性を高めるため、挿入部先端の筒体である保護パイプを金属によって構成した場合、外部から受ける衝撃等によって筒体の内壁にアクチュエータが触れると、アクチュエータと筒体が導通し、筒体に異常な電圧が発生する懸念がある。
そこで、本発明は、挿入部先端の筒体が金属によって形成され、外部から受ける衝撃によってアクチュエータが筒体の内壁に触れた場合においても、筒体における異常な電圧の発生が抑えられる走査型内視鏡を提供することを目的とする。
本発明の一態様の走査型内視鏡は、入射側端部から入射された照明光を照射側端部から被写体に照射する照明用光ファイバと、前記照明用光ファイバを保持する保持部と、前記照射側端部と前記保持部との間において前記照明用光ファイバを揺動させることができるように配置され、駆動信号に応じて前記照明用光ファイバを揺動させる複数の駆動素子と、金属によって形成され、前記照明用光ファイバ及び前記複数の駆動素子が配置され、前記保持部が固定され、接地電位に電気的に接続される筒体と、を有する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
(構成)
図1は、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の概略構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡装置1の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、走査型内視鏡装置1は、走査型内視鏡プロセッサ11と、走査型内視鏡21と、表示装置31と、を有して構成される。走査型内視鏡プロセッサ11は、走査型内視鏡21及び表示装置31に接続される。
走査型内視鏡プロセッサ11は、光源ユニット12と、ドライバユニット13と、検出ユニット14と、画像処理部15と、患者GND16と、を有して構成される。
光源ユニット12は、赤色、緑色及び青色のレーザー光を発生させることができるように構成される。光源ユニット12は、照明用光ファイバPに接続される。光源ユニット12は、図示しない赤色、緑色及び青色の各々のレーザー光源からレーザー光を順次繰り返して発生し、図示しない合波器を介し、レーザー光を照明用光ファイバPの入射側端部Piに入射する。
照明用光ファイバPは、入射側端部Piから入射された照明光を照射側端部Poから被写体に照射することができるように構成される。照明用光ファイバPは、入射側端部Piが光源ユニット12に接続され、照射側端部Poが走査型内視鏡21内に配置される。照明用光ファイバPは、光源ユニット12から入射されたレーザー光を、走査型内視鏡21内の照明用光ファイバPの照射側端部Poに導光し、照明光として照射側端部Poから被写体に照射する。
ドライバユニット13は、走査型内視鏡21内のアクチュエータ22を駆動し、照明用光ファイバPの照射側端部Poを揺動させる回路である。ドライバユニット13は、駆動信号線Dによってアクチュエータ22に接続される。ドライバユニット13は、図示しない信号発生器によって駆動信号AX、AYを生成し、駆動信号線Dを介し、アクチュエータ22に出力する。
駆動信号AXは、例えば、下記数式(1)によって規定される。下記数式(1)において、X(t)は時刻tにおける駆動信号AXの信号レベルであり、Mxは時刻tに依存しない振幅値であり、Gx(t)は正弦波sin(2πft)を変調する所定の関数である。
X(t)=Mx×Gx(t)×sin(2πft) …(1)
駆動信号AYは、例えば、下記数式(2)によって規定される。下記数式(2)において、Y(t)は時刻tにおける駆動信号AYの信号レベルであり、Myは時刻tに依存しない振幅値であり、Gy(t)は正弦波sin(2πft+φ)を変調する所定の関数であり、φは駆動信号AXに対する位相である。
駆動信号AYは、例えば、下記数式(2)によって規定される。下記数式(2)において、Y(t)は時刻tにおける駆動信号AYの信号レベルであり、Myは時刻tに依存しない振幅値であり、Gy(t)は正弦波sin(2πft+φ)を変調する所定の関数であり、φは駆動信号AXに対する位相である。
Y(t)=My×Gy(t)×sin(2πft+φ) …(2)
検出ユニット14は、被写体の反射光を検出する回路である。検出ユニット14は、図示しない光電変換素子を有して構成される。検出ユニット14は、走査型内視鏡21の受光用光ファイバRと、画像処理部15とに接続される。照明用光ファイバPの照射側端部Poから被写体に照明光が照射されると、受光部Riは、被写体の反射光を受光する。検出ユニット14は、受光部Riから受光用光ファイバRを介して入力される被写体の反射光を撮像信号に変換し、画像処理部15に出力する。
検出ユニット14は、被写体の反射光を検出する回路である。検出ユニット14は、図示しない光電変換素子を有して構成される。検出ユニット14は、走査型内視鏡21の受光用光ファイバRと、画像処理部15とに接続される。照明用光ファイバPの照射側端部Poから被写体に照明光が照射されると、受光部Riは、被写体の反射光を受光する。検出ユニット14は、受光部Riから受光用光ファイバRを介して入力される被写体の反射光を撮像信号に変換し、画像処理部15に出力する。
画像処理部15は、画像処理を行う回路である。画像処理部15は、表示装置31に接続される。画像処理部15は、検出ユニット14から入力される撮像信号に基づき、図示しないマッピングテーブルを参照し、各種の画像補正処理を行い、1フレームずつ出力画像を生成し、表示装置31に出力する。
患者GND16は、患者回路の接地端子である。患者GND16は、商用電源に接続される装置側回路とは分離される。患者GND16は、接地電位に接続される。患者GND16の接地電位は、駆動信号AX、AYの基準電位である。患者GND16は、フェルール28に接続される。
表示装置31は、走査型内視鏡プロセッサ11から出力される出力画像を表示できるように構成される。
図2は、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡21の保護パイプ23内の構成を示す図である。図3は、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡21のアクチュエータ22の断面図である。図4A及び図4Bは、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡21の渦巻き状の走査経路を説明する説明図である。図5は、本発明の実施形態に係わる、走査型内視鏡21の保持部24の構成を示す斜視図である。
走査型内視鏡21は、挿入部25(図1)を被写体に挿入し、光源ユニット12によって発せられた照明光を被写体に照射し、被写体を撮像できるように構成される。走査型内視鏡21は、挿入部25と、アクチュエータ22と、保持部24と、レンズ26と、を有して構成される。
挿入部25は、被写体内に挿入できるように構成される。挿入部25は、細長状に形成され、先端に筒体である保護パイプ23を有して構成される。
図2に示すように、保護パイプ23は、金属を材質として構成される。保護パイプ23は、筒状に形成される。より具体的には、保護パイプ23は、円筒状である。保護パイプ23内には、照明用光ファイバP及びアクチュエータ22が配置され、保持部24によって保護パイプ23に固定される。
照明用光ファイバPは、照射側端部Poが保護パイプ23内に配置されるように、保護パイプ23の基端27から内挿される。照明用光ファイバPには、外周の一部にフェルール28が設けられる。
フェルール28は、金属を材質として構成される。フェルール28は、接地線Eが接続され、接地線Eを介して走査型内視鏡プロセッサ11内の患者GND16に接続される。フェルール28は、四角柱状に形成されるが、四角柱状に限られず、例えば、多角柱状、円柱状等であっても構わない。
アクチュエータ22は、照明用光ファイバPの照射側端部Poと、照明用光ファイバPを保持する保持部24との間に配置され、照明用光ファイバPを揺動させることができるように構成される。アクチュエータ22は、駆動信号AX、AYに応じて照明用光ファイバPを揺動させる複数の駆動素子である圧電素子22aを有する。
圧電素子22aは、フェルール28の外周を取り囲むように配置される。図3では、照明用光ファイバPをX軸方向に揺動させる2つのX軸用圧電素子22axと、照明用光ファイバPをY軸方向に揺動させる2つのY軸用圧電素子22ayとが、フェルール28の外周を取り囲むように配置される。
圧電素子22aの各々は、板状に形成される。各圧電素子22aの一方の面に配置される電極は、駆動信号線Dに取り付けられ、駆動信号線Dを介してドライバユニット13に接続される。各圧電素子22aの他方の面に配置される電極は、フェルール28に取り付けられ、フェルール28を介して患者GND16に接続される。
ドライバユニット13が信号レベルを増加させながら駆動信号AX、AYを出力すると、照明用光ファイバPは、アクチュエータ22によって揺動され、照明用光ファイバPのレーザー光の照射位置は、図4AのA1からB1に示されるように、漸次中心から遠ざかる渦巻き状の走査経路に沿って移動する。その後、ドライバユニット13が信号レベルを減少させながら駆動信号AX、AYを出力すると、照明用光ファイバPのレーザー光の照射位置は、図4BのB2からA2に示されるように、漸次中心へ近づく渦巻き状の走査経路に沿って移動する。これにより、赤色、緑色及び青色の各レーザー光が、渦巻き状に被写体に照射され、被写体の反射光が受光部Ri(図1)に受光される。
保持部24は、照明用光ファイバPを保持することができるように構成される。保持部24は、金属を材質として構成される。保持部24は、保護パイプ23の基端27に内嵌めできるように、短柱状に形成される。より具体的には、保持部24は、短円柱状に形成される。保持部24は、保護パイプ23と電気的に接続されるように、導電性の接着剤29によって保護パイプ23に固定される。
すなわち、保持部24は、保持部24の外周の少なくとも一部と、保護パイプ23の内壁23aの少なくとも一部とが互いに重ね配置になるように筒体に内嵌めされ、保護パイプ23と、電気的に接続される。
保持部24は、照明用光ファイバPを取り付けるための光ファイバ取付部24aと、駆動信号AX、AYを伝達する駆動信号線Dを配置する信号線配置部24bと、を有する。
光ファイバ取付部24aは、保持部24を軸方向に沿って貫通する中央の嵌着孔によって構成される。図5では、光ファイバ取付部24aは、四角形の嵌着孔によって構成される。光ファイバ取付部24aには、照明用光ファイバPの外周に設けられたフェルール28が嵌着される。フェルール28が光ファイバ取付部24aに嵌着されることにより、保持部24は、フェルール28とともに照明用光ファイバPを保持する。これにより、保持部24は、患者GND16に接続されるフェルール28と電気的に接続される。保護パイプ23及び保持部24も電気的に接続されるため、保護パイプ23は、接地電位である患者GND16に電気的に接続される。
信号線配置部24bは、保持部24の外周に軸方向に沿って設けられる貫通溝によって構成される。図5では、信号線配置部24bは、4つの貫通溝によって構成される。信号線配置部24bには、ドライバユニット13に接続される駆動信号線Dが配置される。駆動信号線Dは、ゴム又はビニル等によって絶縁被覆される。したがって、保持部24の信号線配置部24bは、駆動信号線Dとは絶縁される。
レンズ26は、保護パイプ23の先端に設けられ、照明用光ファイバPの照射側端部Poから照射された照明光を被写体に照射できるように構成される。
これにより、保護パイプ23は、保持部24を介して患者GND16の接地電位に電気的に接続される。保護パイプ23が外部から衝撃を受け、例えば、保護パイプ23の折れ曲がりや、保持部24の破損等によってアクチュエータ22が筒体の内壁23aに触れ、アクチュエータ22と保護パイプ23が導通した場合においても、アクチュエータ22から保護パイプ23に流入した電流は、保持部24、フェルール28及び接地線Eを介し、患者GND16に流入する。言い換えれば、保護パイプ23は、接地電位に電気的に接続され、アクチュエータ22と導通した場合においても、接地電位が維持される。したがって、走査型内視鏡21では、保護パイプ23に異常な電圧が生じることが抑えられる。
走査型内視鏡21では、接地線Eは、フェルール28に接続される。したがって、保護パイプ23内には、接地線Eが配置されず、保護パイプ23は細径化することができる。
上述の実施形態によれば、走査型内視鏡21では、挿入部25先端の保護パイプ23が金属によって形成され、外部から受ける衝撃によってアクチュエータ22が保護パイプ23の内壁23aに触れた場合においても、保護パイプ23における異常な電圧の発生が抑えられる。
(実施形態の変形例1)
実施形態では、保持部24は、挿入部25の基端27に導電性の接着剤29によって保護パイプ23の基端27に固定されるが、導電性の接着剤29を使用せずに固定されても構わない。
実施形態では、保持部24は、挿入部25の基端27に導電性の接着剤29によって保護パイプ23の基端27に固定されるが、導電性の接着剤29を使用せずに固定されても構わない。
図6は、本発明の実施形態の変形例1に係わる、走査型内視鏡121の保護パイプ23内の構成を示す図である。
図6に示すように、走査型内視鏡121の保持部24は、保護パイプ23の基端27に内嵌めされ、固定される。より具体的には、保持部24は、保護パイプ23の基端27に圧入されることによって固定される。
これにより、走査型内視鏡121は、導電性の接着剤29を使用することなく、保護パイプ23に保持部24を固定することができ、生産工程を簡略化できる。
(実施形態の変形例2)
実施形態では、接地線Eは、フェルール28に取り付けられるが、接地線Eは、保護パイプ23に取り付けられても構わない。
実施形態では、接地線Eは、フェルール28に取り付けられるが、接地線Eは、保護パイプ23に取り付けられても構わない。
図7は、本発明の実施形態の変形例2に係わる、走査型内視鏡221の保護パイプ223内の構成を示す図である。
図7に示すように、保護パイプ223は、接地線Eが取り付けられ、接地線Eを介して患者GND16に接続される。
変形例2では、保持部24は、プラスチック等の樹脂を材質として構成しても構わない。保持部24は、接地線配置部24cを有する(図5の2点鎖線)。接地線配置部24cには、接地電位を伝達する接地線Eが配置され、接地線Eと保護パイプ223が電気的に接続される状態で、接地線Eが固定される。保持部24は、保護パイプ223に内嵌めされ、接着剤29aによって固定される。接着剤29aは、導電性を有さなくても構わない。
鏡枠223aは、プラスチック等の樹脂を材質として構成される。鏡枠223aは、短筒状に形成され、内側にレンズ26を保持できるように構成される。鏡枠223aは、保護パイプ223の先端に内嵌めされることによって保護パイプ223に固定される。
これにより、走査型内視鏡221では、保護パイプ223が金属によって形成され、保護パイプ223が外部から衝撃を受け、アクチュエータ22と保護パイプ223が導通した場合においても、保護パイプ23における異常な電圧の発生が抑えられる。
また、走査型内視鏡221では、保護パイプ223の先端が樹脂の鏡枠223aによって構成され、挿入部25の先端の被写体や操作者に対する絶縁性を向上させる。
(実施形態の変形例3)
実施形態では、接地線Eは、フェルール28に接続されるが、保護パイプ23の外周を金属シート223bによって巻かれ、金属シート223bに接地線Eが接続されても構わない。
実施形態では、接地線Eは、フェルール28に接続されるが、保護パイプ23の外周を金属シート223bによって巻かれ、金属シート223bに接地線Eが接続されても構わない。
図8は、本発明の実施形態の変形例3に係わる、走査型内視鏡321の保護パイプ223内の構成を示す図である。
図8に示すように、走査型内視鏡321の保護パイプ223の外周は、金属シート223bによって巻かれる。
金属シート223bは、例えば、銅やアルミ等の金属テープ、金属メッシュ又は金属箔等の導電性部材によって構成される。金属シート223bは、鏡枠223a及び保護パイプ223の外周に巻かれる。金属シート223bは、接地線Eに接続され、接地線Eを介して患者GND16に接続される。
すなわち、保護パイプ223は、外周の少なくとも一部を導電性部材である金属シート223bによって巻かれ、金属シート223bは、接地電位に接続される。
これにより、走査型内視鏡321では、保護パイプ223が金属によって形成され、保護パイプ223が外部から衝撃を受け、アクチュエータ22と保護パイプ223が導通した場合においても、保護パイプ223における異常な電圧の発生が抑えられる。
走査型内視鏡321では、保護パイプ223及び金属シート223bの互いの接触部位の面積が大きく、保護パイプ223及び金属シート223bの接触部位の電気抵抗は小さい。さらに、走査型内視鏡321では、金属シート223bは、例えば、保護パイプ223の基端27からさらに延出させる等により、接地線Eとの接続部位の面積を広くすることが可能であり、金属シート223b及び接地線Eの接続部位の電気抵抗を小さくできるともに、接地線Eの取り付けを容易にすることができる。
(実施形態の変形例4)
実施形態では、保持部24は、保護パイプ23に内嵌めされるが、保持部24は保護パイプ23と一体であっても構わない。
実施形態では、保持部24は、保護パイプ23に内嵌めされるが、保持部24は保護パイプ23と一体であっても構わない。
図9は、本発明の実施形態の変形例4に係わる、走査型内視鏡421の保護パイプ223内の構成を示す図である。
図9に示すように、走査型内視鏡421の保護パイプ223は、保持部424と一体の金属によって形成される。
これにより、走査型内視鏡421では、保護パイプ223が金属によって形成され、保護パイプ223が外部から衝撃を受け、アクチュエータ22と保護パイプ223が導通した場合においても、保護パイプ223における異常な電圧の発生が抑えられる。
(実施形態の変形例5)
実施形態では、保護パイプ23は、接地線Eを介して患者GND16に接続されるが、保護パイプ23は、外皮チューブT内の導電部Tcを介して患者GND16に接続されても構わない。
実施形態では、保護パイプ23は、接地線Eを介して患者GND16に接続されるが、保護パイプ23は、外皮チューブT内の導電部Tcを介して患者GND16に接続されても構わない。
図10は、本発明の実施形態の変形例5に係わる、走査型内視鏡521の挿入部525の構成を示す図である。
実施形態の変形例5では、走査型内視鏡521では、保護パイプ223の外周に受光部Riを備える受光用光ファイバRが配置され、さらにその外側に外皮チューブTが配置され、挿入部25先端から外皮チューブT先端を覆うように、キャップ523が配置される。
外皮チューブTは、内層Ti及び外層Toを、例えば、ゴム又はビニル等の絶縁部材によって構成し、内層Tiと外層Toの間に、例えば、金属メッシュチューブによって構成される導電部Tcを有する。外皮チューブTは、保護パイプ223に取り付けられる。外皮チューブTの先端側では、導電部Tc1が延出され、保護パイプ223の外周に接続される。外皮チューブTの基端側では、導電部Tcが接地線Eを介して患者GND16に接続される。すなわち、保護パイプ223には、外皮チューブTが取り付けられ、外皮チューブTは、導電部Tcを含んで構成され、保護パイプ223は、導電部Tc及び接地線Eを介して患者GND16に接続される。
キャップ523は、プラスチック等の樹脂を材質として構成される。キャップ523は、短筒状に形成され、保護パイプ223の外周に嵌着できるように構成される。
これにより、走査型内視鏡521では、保護パイプ223が金属によって形成され、保護パイプ223が外部から衝撃を受け、アクチュエータ22と保護パイプ223が導通した場合においても、保護パイプ223における異常な電圧の発生が抑えられる。
(実施形態の変形例6)
実施形態では、光ファイバ取付部24aが、四角形の嵌着孔によって構成され、信号線配置部24bが、保持部24の外周に軸方向に沿って設けられる貫通溝によって構成されるが、保持部は、この構成に限られない。
実施形態では、光ファイバ取付部24aが、四角形の嵌着孔によって構成され、信号線配置部24bが、保持部24の外周に軸方向に沿って設けられる貫通溝によって構成されるが、保持部は、この構成に限られない。
図11は、本発明の実施形態の変形例6に係わる、走査型内視鏡の保持部624の構成を示す斜視図である。
図11に示すように、光ファイバ取付部624aは、例えば、円形の嵌着孔等、他の形状の嵌着孔であっても構わない。また、信号線配置部624bは、外周の溝ではなく貫通孔であっても構わない。また、接地線配置部624cは、端面に設けられる凹部であっても構わない。
これにより、保持部624は、保持部624は、外周に溝を形成せず、保持部624の外周全体が保護パイプ23、223の内周の一部と接合可能であり、保持部624及び保護パイプ23、223の接合部位の面積が大きく、接合部位の電気抵抗を小さくすることができる。
本発明は、上述した実施の形態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、改変等が可能である。
本発明によれば、挿入部先端の筒体が金属によって形成され、外部から受ける衝撃によってアクチュエータが筒体の内壁に触れた場合においても、筒体における異常な電圧の発生が抑えられる走査型内視鏡を提供することができる。
本出願は、2016年3月17日に日本国に出願された特願2016−053503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、請求の範囲に引用されるものとする。
Claims (11)
- 入射側端部から入射された照明光を照射側端部から被写体に照射する照明用光ファイバと、
前記照明用光ファイバを保持する保持部と、
前記照射側端部と前記保持部との間において前記照明用光ファイバを揺動させることができるように配置され、駆動信号に応じて前記照明用光ファイバを揺動させる複数の駆動素子と、
金属によって形成され、前記照明用光ファイバ及び前記複数の駆動素子が配置され、前記保持部が固定され、接地電位に電気的に接続される筒体と、
を有する、ことを特徴とする走査型内視鏡。 - 前記保持部は、金属によって形成され、
前記筒体は、前記保持部を介して前記接地電位に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。 - 前記照明用光ファイバは、外周の一部にフェルールが設けられ、
前記駆動素子は、前記フェルールに配置され、
前記保持部は、前記フェルールとともに前記照明用光ファイバを保持する、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。 - 前記フェルールは、金属によって形成され、前記保持部を介して前記接地電位に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項3に記載の走査型内視鏡。 - 前記保持部は、
前記照明用光ファイバを取り付けるための光ファイバ取付部と、
前記駆動信号を伝達する駆動信号線を配置する信号線配置部と、
前記接地電位を伝達する接地線を配置する接地線配置部と、
を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。 - 前記信号線配置部は、前記駆動信号線と絶縁され、
前記接地線配置部は、前記接地線と電気的に接続され、
前記保持部は、前記保持部の外周の少なくとも一部と、前記筒体の内壁の少なくとも一部とが互いに重ね配置になるように前記筒体に内嵌めされ、前記筒体と電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項5に記載の走査型内視鏡。 - 前記保持部は、導電性の接着剤によって前記筒体に固定されることを特徴とする請求項2に記載の走査型内視鏡。
- 前記筒体は、外周の少なくとも一部を導電性部材によって巻かれ、
前記導電性部材は、前記接地電位に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。 - 前記導電性部材は、金属シートである、
ことを特徴とする請求項8に記載の走査型内視鏡。 - 前記筒体は、前記保持部と一体の金属によって形成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。 - 前記筒体に取り付けられる外皮チューブを有し、
前記外皮チューブは、金属メッシュチューブを含んで構成され、
前記筒体は、前記金属メッシュチューブを介して前記接地電位に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の走査型内視鏡。
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