(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位端部と遠位端部を有し、身体内部の特徴を目視するための内視鏡であって、
光路に沿って位置合わせされた複数のロッドレンズと、
前記複数のロッドレンズが、前記光路に沿って位置合わせされるようにそれぞれ嵌合する長形の支持構造と、
中空の内部領域を有する外管であって、前記複数のロッドレンズと共に前記長形の支持構造が前記外管の前記中空の内部領域内に配置される、外管と、
を含み、
前記内視鏡の前記遠位端部における前方端片を更に含み、当該前方端片が、前記身体部分の画像を形成すべく、光を受容するための開口内部領域を有し、
前記身体の特徴の画像を前記近位端部へ中継するために前記レンズ間に適切な間隔を設けるために前記複数のロッドレンズが互いから離間され、
前記前方端片は、前記複数のロッドレンズを介して前記身体の特徴から受容された光を反射するために前記内部開口領域の側壁上へ少なくとも一つの反射面を更に含む、
内視鏡。
【請求項２】
前記長形の支持構造が、複数のロッドレンズがそれぞれ嵌入する複数のスロットを形成するために管の部分が取り除かれた中空の円筒形の前記管を含む、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記外管への前記長形の支持構造の挿入を容易にするために、前記長形の支持構造の一端が先細りになっている、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記複数のロッドレンズが圧縮成形レンズを含む、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記前方端片は、前記身体の特徴を照らすために複数の固体エミッタを含む、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項６】
前方端片は、前記身体特徴からの光を受容するように構成されたレンズを更に備えた、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項７】
前方端片は、前記画像を生成するための形状と向きを有する前記反射面を含むために、成形された、請求項１に記載の内視鏡。
【請求項８】
前記側壁面は、研磨された、請求項７に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記反射面を形成すべく、前記側壁面を金属化することを更に含む、請求項７に記載の内視鏡。
【請求項１０】
身体の部分を目視するために用いられ、近位端部と遠位端部を有する、内視鏡アセンブリを製造する方法であって、
光学素子を挿入するための複数の部位を有する長形の支持構造を提供し、
前記長形の支持構造に複数のレンズを挿入し、
開口内部領域を有する中空の外部保護シールド内へ前記長形の支持構造を挿入すること、
を含み、
前記遠位端部から前記近位端部へ画像を中継する位置合わせされた光学システムを提供するために、前記複数のレンズが側方に位置決めされ、互いから長手方向に離間され、
前方端片は、前記内視鏡アセンブリの前記遠位端部に取り付けられ、該前方端片が、前記身体部分の画像を形成すべく、光を受容するための開口内部領域を有し、
少なくとも一つの反射面は、前記複数のレンズを介して前記身体部分から受容された光を反射するために前記前方端片の前記内部開口領域の側壁上にある、
内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１１】
複数の固体エミッタは、前記身体部分を照らすために前記前方端片へ固定された、請求項１０に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１２】
前記身体部分から光を受容するために前記前方端片へレンズを取り付けることを更に含む、請求項１０に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１３】
前記画像を生成するための形状と向きによって前記反射面を形成するために前記内部開口領域上で前記側壁面を含むべく、前記前方端片を成形することを更に含む、請求項１０に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１４】
前記反射面を形成すべく、前記側壁面を金属化することを更に含む、請求項１３に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１５】
金属化の前に前記側壁面を研磨することを更に含む、請求項１４に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１６】
前記長形の支持構造は、導電性を備える請求項１に記載の内視鏡。
【請求項１７】
前記長形の支持構造は、金属を備える請求項１に記載の内視鏡。
【請求項１８】
前記長形の支持構造は、導電性を備える請求項１０に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【請求項１９】
前記長形の支持構造は、金属を備える請求項１０に記載の内視鏡アセンブリ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、全体内容が本明細書中に参照することによって援用されている、２００４年４月６日に出願された米国仮特許出願第60/559,813号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に光学システムに係り、いくつかの態様においては、内視鏡と他の医療用具に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、内視鏡は、患者に挿入される画像形成光学系を有する管を含む。照明（イルミネーション）は、患者の外側に位置する光源によって提供され得る。該照明光源からの光は、光ファイバまたはファイバ光束などの導管を介して、管を通って、患者の内部へ進む。光は、治療または目視部位の近傍の該管の遠位端部において患者の内部へ発せられ得る。同様に、身体内部の特徴が照らされ、該特徴が患者の内部の画像を形成する画像形成光学系を用いて目視される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一つの態様において、内視鏡は、身体の空洞の内部を目視する、近位端部と遠位端部を有する。該内視鏡は、電気的入力と光学的出力を有し、該内視鏡の遠位端部に配置され、身体内の空洞の少なくとも一部を照らすべく励起された時に光を照射する、一つ以上の固体エミッタと、該遠位端部におけるオブジェクトの画像が該近位端部に形成され得るように、該内視鏡の該遠位端部から該近位端部へかけて光を伝播させるために該遠位端部から該近位端部まで延出する光路と、該内視鏡の該近位端部から該遠位端部まで延出し、該一つ以上の固体エミッタへ電力を提供するために、該一つ以上の固体エミッタの該電気的入力に電気的に接続される導電経路と、を含む。
【０００５】
他の態様において、内視鏡は、内視鏡の遠位端部が挿入される身体の内部の特徴を目視する、近位端部と該遠位端部を有する。該遠位端部から該近位端部まで延出し、内部空洞領域を有する、長手部材と、該長手部材の該内部空洞領域を通過し、該内視鏡の該遠位端部から該近位端部まで光を伝播させる、光路と、該長手部材の該遠位端部において該光路に沿って配置され、該長手部材の斜め方向から該遠位端部に集光されるように角度付けされる、第１の正反射金属化ノンガラス面と、を含む。
【０００６】
また他の態様において、電池式携帯内視鏡器具は、身体の内部領域の画像を生成するために近位端部と遠位端部を有する。該内視鏡器具は、電気的入力と光学的出力を有し、該内視鏡器具の該遠位端部に配置され、該身体内の該内部領域を照らす、一つ以上の固体エミッタと、該近位端部に画像を形成すべく、該内視鏡器具の該遠位端部から該近位端部まで光を伝播するために該遠位端部から該近位端部まで延出する光路と、該近位端部における電池から該遠位端部における該一つ以上の固体エミッタへ電力を提供するために該一つ以上の固体エミッタの該電気的入力に電気的に接続され、該近位端部から該遠位端部間で延出する導電経路と、該内視鏡の該近位端部に配置され、電力入力と電気信号出力を有する光センサを含む、光センサと、該光センサに形成された画像に対応する該光センサの該電気的信号出力から電気的信号を受信するように該光センサの該電気的信号出力に電気的に接続されたワイヤレストランスミッタと、を含む。
【０００７】
一つの態様において、内視鏡は、身体内部を目視するための近位端部と遠位端部を有し、光路に沿って位置合わせされた複数のロッドレンズと、該複数のロッドレンズが、該光路に沿って位置合わせされるようにそれぞれ嵌入する複数のスロットを含むスロット付の長形の支持構造と、該長形の支持構造が該複数のロッドレンズと共に配置される中空の内部領域を有する外管と、を含み、該身体における特徴の画像を該近位端部へ中継するために該レンズ間に適切な間隔を設けるために該スロットが互いから離間されていることを特徴とする。
【０００８】
他の態様において、内視鏡アセンブリ製造方法であって、身体の部分を目視するために用いられ、近位端部と遠位端部を有する、内視鏡アセンブリを製造する方法であって、光学素子を挿入するための複数の部位を有する長形の支持構造を提供し、該部位に複数のレンズを挿入し、開口内部領域を有する中空の外部保護シールド内へ該長形の支持構造を挿入すること、を含み、該遠位端部から該近位端部へ画像を中継する位置合わせされた光学システムを提供するために、該複数の部位が側方に位置決めされ、互いから長手方向に離間されている。
【０００９】
また他の態様において、身体の部分を目視するために内視鏡の前端を製造する方法であって、該方法が、該身体部分の目視を可能とすべく、該身体部分から光を受容するための前方端片を形成し、該前方端片内に該身体部分から該光を通過させるための内部空洞領域を形成し、該内部空洞領域内に少なくとも一つのほぼ平らな側壁面を形成し、該身体部分から受容された該光を反射する実質的な反射面を形成するために、該少なくとも一つのほぼ平らな側壁面を金属化すること、を含む。
【００１０】
更に他の態様において、オブジェクトを目視するための内視鏡用ヘッドであって、該内視鏡用ヘッドが、前部と後部を含む本体であって、該オブジェクトからの光が該本体の該前部に向かって伝播されるように該オブジェクトに対して配置される、本体と、該本体内の内部開口領域であって、該オブジェクトからの光が該内部開口領域へ伝播され、該内部開口領域が該本体の内部側壁によって画定される、内部開口領域と、該内部開口領域へアクセスを提供する、該本体の該前部および後部における開口と、を含み、該オブジェクトの画像が形成されるように該オブジェクトからの光を反射する実質的な反射面を形成するために、該側壁の少なくとも一つが、実質的な反射材料によって被覆され、ほぼ平滑な面となる。
【００１１】
一つの態様において、身体内部の特徴を目視するための使い捨て可能な内視鏡であって、該使い捨て可能な内視鏡が、遠位端部と近位端部と内部空洞領域を有する長手部材であって、該内部空洞へ光を入射させるための開口を有する遠位端部に少なくともプラスチックを含む端部を含む、該長手部材と、照明をもたらすために該長手部材の該遠位端に配置された一つ以上の固体エミッタと、該長手部材の該遠位端部から該近位端部まで光を伝播させるために該長手部材の該内部空洞領域を通過し、少なくとも一つの光学素子を含む、光路と、を含み、該長手部材の該端部が、該光路に沿った該開口を介して受容された光を該長手部材の該近位端部へ反射させるために、該長手部材の該端部において該プラスチック上に形成された反射材料を含む。
【００１２】
他の態様において、身体内部の特徴を目視するための使い捨て可能な内視鏡であって、該使い捨て可能な内視鏡が、遠位端部と近位端部と内部空洞領域を有する長手部材であって、該内部空洞へ光を入射させるための開口を有する遠位端部に少なくともセラミックを含む端部を含む、該長手部材と、照明をもたらすために該長手部材の該遠位端に配置された一つ以上の固体エミッタと、該長手部材の該遠位端部から該近位端部まで光を伝播させるために該長手部材の該内部空洞領域を通過し、少なくとも一つの光学素子を含む、光路と、を含み、該長手部材の該端部が、該光路に沿った該開口を介して受容された光を該長手部材の該近位端部へ反射させるために、該長手部材の該端部において該セラミック上に形成された反射材料を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態は、静脈または動脈などの血管またはそれ以外の身体の空洞内部を目視するための内視鏡を含む。この内視鏡は、身体の空洞内へ挿入されて照明をもたらすべく、構成され、サイズ決定され、位置決めされる光源を有する。種々の実施の形態において、この光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの少なくとも一つの固体エミッタを含む。好ましくは、この固体エミッタは小型で明るい。光源から発せられる光は身体の空洞の内部のオブジェクトまたは壁から反射される。この光は、オブジェクトまたは壁の画像を形成するための内視鏡を介して光路に沿って方向付けられる。いくつかの実施の形態において、光路は、支持構造またはクレードル（受け台）内に配置されたロッドレンズなどの一連のレンズを含む。次に、この光は、例えば、光検出器アレイまたは光学カメラなどの光センサへ方向付けられる。このようにして、身体の空洞内のオブジェクトの画像が目視され得る。
【００１４】
図１は、例えば、身体の部分の内部の特徴のビデオやディジタル画像などの電子画像を生成するためのシステム１００を示す。該システム１００は、ケーブル１１２を介して、画像形成およびコントロール装置１１４に接続された内視鏡構造１１０を含む。該画像形成およびコントロール装置１１４は、光センサ１１６、プロセッサ１１８、ディスプレイ１２０、電源１２２、および電源コントロール１２４を含む。
【００１５】
内視鏡構造１１０は、人体などの身体の一部に挿入される長形の部材を含む。該内視鏡構造１１０は、遠位端部１２６と近位端部１２８を含む。好ましくは、一つ以上の固体エミッタ（図示しない）は、遠位端部１２６に配置される。固体エミッタは、それぞれ、電気的入力を含み、光学的出力を有する。固体エミッタは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。好ましくは、これらの固体エミッタは明るく、小型である。いくつかの実施の形態において、例えば、これらの固体エミッタは１０ルーメン以上照射する。これらのＬＥＤは、１ｍｍ未満であり、いくつかの実施の形態においては、約０．５ｍｍである。これらのエミッタが高輝度であり、サイズが小さいことによって、このような内視鏡が、照明をもたらすために大きなファイバ光束に依存する従来の内視鏡より小さな断面を有することが可能になる。縮小されたサイズによって、内視鏡の貫入度が少なくなり、身体への損傷や外傷の発生を減少させることができる。複数のこのような小さな固体エミッタは、内視鏡構造１１０の遠位端に配置され得る。いくつかの実施の形態においては、２、３、４、５、６、７、８またはそれ以上のエミッタが用いられる。いくつかの実施の形態において、エミッタが白光エミッタである必要はないが、これらのエミッタは白い光を放つ。着色されたエミッタおよび狭い波長の範囲で照射するエミッタも用いることができる。例えば、画像は、照明に対して使用される特定の波長領域に対して感度のある光センサ１１６によって形成され得る。いくつかの実施の形態において、特定の波長の照明は、蛍光用途に用いることもできる。
【００１６】
固体エミッタは、光を照射し、身体の空洞のブロック部分を照らす。従って、内視鏡構造１１０の遠位端１２６は、身体空洞の照らされた部分から反射されたり分散されたりした光を集めるための開口（図示しない）を含む。該開口を介して収集された光は、内視鏡構造１１０の遠位端部１２６から近位端部１２８まで光路（図示しない）に沿って伝送される。好ましくは、該空洞の照らされた部分における特徴が画像形成され、該画像は、該近位端部１２８において身体の空洞の一部の画像を形成すべく、該光路に沿って送られる。
【００１７】
従って、光と画像は、内視鏡構造１１０の近位端部１２８から、ケーブル１１２を介して、画像形成およびコントロール装置１１４へ伝送される。従って、好ましくは、ケーブルは、リレーレンズのシステムまたはコヒーレントなファイバ束を含む。好ましくは、該ケーブルは、該画像を画像形成装置１１４の光センサ１１６へ転送する。ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサアレイなどの検出器アレイを含む光センサ１１６は、該ケーブル１１２から光を受容する感光性光学的入力を有する。好ましくは、光センサ１１６は、身体の空洞の照らされた部分の画像に対応する電気的信号を出力するために電気的信号出力を更に含む。光センサ１１６からの電気的信号は、プロセッサ１１８、さらに、ビデオスクリーンまたはコンピュータモニタなどのディスプレイ装置１２０へ送信される。図示されていないが、他の実施の形態は、例えば、光センサ１１６が処理を実行するとき、光センサ１１６からディスプレイ装置１２０へ直接電気的信号を送信することを含み得る。
【００１８】
上記に説明されるように、いくつかの実施の形態において、ケーブル１１２は、コヒーレントなファイバ光束などの光ファイバを含む。好ましくは、ケーブル１１２は、内視鏡１１０の遠位端１２６に配置される固体エミッタへ電力を提供する、細い電気リードや配線などの電力ライン（図示しない）を含む。電力ラインは、電源１２２に電気的に接続される。例えば、この電源１２２は、１．５アンペアの電流へ１２または２４ボルトおよび２０ミリアンペアを送るが、この範囲以外の電圧および電流を用いることも可能である。電源１２２は、電力コントローラ１２４によって制御され得る。例えば、電力コントローラ１２４は、内視鏡構造１１０の遠位端１２６において固体エミッタへ供給される電流が調整されるのを可能し得る。従って、固体エミッタから発せられた光の輝度または強度が調整され得る。一つの実施の形態において、電力コントロールは、レオスタット（時定数回路）を含む。
【００１９】
ケーブル１１２は、図１に示される内視鏡システム１００に含まれるが、このケーブルはなくてもよい。他の実施の形態において、このケーブル１１２は除外されてもよい。例えば、光センサ１１６は、内視鏡構造１１０の近位端部１２８に配置され得る。このような設計において、電気ケーブルは、遠位端部１２６における一つ以上の固体エミッタへ電力供給するために内視鏡構造１１０に接続され得る。
【００２０】
ある実施の形態において、内視鏡構造１１０は使い捨て可能である。以下により詳細に説明されている種々の設計の特徴によって、該内視鏡構造を何度も繰り返し使用する必要がないだけでなく、使用後に処分することができるように、内視鏡構造１１０の費用を削減し得る。いくつかの実施の形態では、内視鏡構造１１０がケーブル１１２につながれ、これによって、取り外してもよいし、捨てられてもよいし、次の処置のために取り替えることもできる。
【００２１】
図２は、使い勝手の良くなったシステム２００を示す。システム２００は、内視鏡構造２２０、受信器２２２、プロセッサ２２４、およびディスプレイ装置２２６を含む。しかしながら、図２に示される内視鏡は、上記のように、身体の内部領域の画像を生成するように構成された電池式携帯器具である。図示されている内視鏡構造２２０は、遠位端２３０と近位端２３２、および身体の内部領域を照らすために光を発する遠位端に一つ以上の固体エミッタ（図示しない）を含む。内視鏡構造２２０の遠位端２３０は、該固体エミッタから発せられ、身体の内部領域から反射される光を集めるための開口（図示しない）を更に含む。光路（図示しない）は、内視鏡構造２２０の遠位端２３０から近位端２３２まで延出する。
【００２２】
内視鏡構造２２０の近位端２３２には、光センサ２３４、トランスミッタ２３６、電池２３８、およびコントロール装置２４０がある。光センサ２３４は、集められた光を受容し、より具体的には、身体の一部の画像を受像し、電気的信号出力を送信するように、配置される。近位端２３２では、遠位端２３０で集められた光が身体の照らされた内部領域の画像に対応する電気的出力を生成する光センサ２３４に画像を形成する。電気的信号はトランスミッタ２３６へ送られ、該トランスミッタは受信器２２２へ該信号を送信する。好ましくは、該トランスミッタ２３６と該受信器２２２は、ワイヤレスである。種々の実施の形態において、トランスミッタ２３６はＲＦトランスミッタを含み、受信器２２２はＲＦ受信器を含む。受信器２２２は、受信された信号をディスプレイ装置２２６へ信号を送るプロセッサ２２４へ送る。いくつかの実施の形態において、身体の照らされた内部領域の画像が表示され得るように該受信された信号をフォーマットし得る。このプロセッサ２２４は、更なる画像処理を提供し得る。他の実施の形態において、光センサ２３４は、必要なフォーマッティングとプロセッシングをもたらし、受信された信号は、受信器２２２からディスプレイ装置２２６まで直接転送される。光センサ２３４とプロセッサ２２４の電子間の機能の他の分配方法を取り入れてもよい。
【００２３】
電池２３８は、トランスミッタ２３６、光センサ２３４に電気的に連結され、さらに、内視鏡構造２２０の遠位端２３０に配置された固体エミッタにも電気的に連結される。コントロール装置２４０は、内視鏡のユーザが、内視鏡構造２２０の遠位端２３０に配置された固体エミッタに対して電池２３８によって供給された電流の量をコントロールすることができるように構成され得る。ある実施の形態において、コントロール装置２４０は、該ユーザが、トランスミッタ２３６および固体エミッタに対して電池２３８からの電力信号を選択的に印加または削除することができるように構成される。例えば、いくつかの実施の形態において、このコントロール装置２４０は、レオスタット、ポテンショメータ、ディジタルスイッチを含み得る。いくつかの実施の形態において、該コントロール装置は、マイクロプロセッサなどの集積回路チップを含み得る。
【００２４】
内視鏡構造２２０の近位端２３２に配置される光センサ２３４、トランスミッタ２３６、および電池２３８は、内視鏡構造が、容易に操作可能であり、すぐに移動できる自蔵器具とさせることができる。内視鏡構造２２０は、電力を供給するため、または、画像または信号を処理およびディスプレイ器具へ伝送するためにワイヤまたはケーブルによって取り付けられる必要がない。従って、ユーザは、内視鏡構造を操作する際の自由度が高くなり、操作卓（コンソール）または電源に繋がれることもなくなった（そうでなければ、処置中の動き範囲が大いに制限される）。上記のように、種々の実施の形態において、内視鏡構造２２０は使い捨て可能である。いくつかの例において、固体エミッタを含む内視鏡構造２２０は使い捨て可能であり、再利用可能な光センサ２３４、トランスミッタ２３６、電池２３８、およびコントロール装置２４０から取り外し可能である。これらのさまざまな設計上の特徴は、内視鏡構造１１０のコストが削減され、使い捨ておよび交換が再利用に匹敵するような選択肢となることを可能にするために有用である。
【００２５】
図３は、本発明の種々の実施の形態による内視鏡構造を含む長手部材３００を示す分解斜視図である。長手部材３００は、遠位端３２０と近位端３２２を含む。長手部材３００は、遠位端３２０から近位端３２２までの光路を提供する中空内部空洞領域３２４を含む。
【００２６】
複数の固体エミッタ３２６（５個図示）が長手部材３００の遠位端３２０に配置されている。種々の実施の形態において、固体エミッタ３２６は、それぞれＬＥＤを含む。該固体エミッタは、身体へ光を放つように構成される。
【００２７】
遠位端３２０において、長手部材３００は、固体エミッタ３２６を受け取るための座金を有する前面３３２を有する前方レンズホルダ３２８を含む。前方レンズホルダ３２８は、長手部材３００の内部空洞領域２３４の一部を含むチャネル(溝）を有する。前方レンズホルダ３２８における前方および後方の開口は、レンズホルダ３２８を介して溝および光路へのアクセスをもたらす。身体の部分から反射される照明は、この光路に沿った溝を介して進行する。好ましくは、前方レンズホルダ３２８は、固体エミッタ３２８から前方レンズホルダ３２８の内部空洞領域３２４内へ反射した光を集める前方レンズ３３９を保持するように構成される。いくつかの好ましい実施の形態において、前面３３２は、長手部材３００に対して斜め方向から遠位端３２０で集光されるように角度付けされる。例えば、長手部材３００は、該長手部材３００を血管の長手方向に挿入し、画像を形成したいとする血管の内部側壁の一部へ傾斜した前面３３２が方向付けられるように該長手部材３００を回転させることによって、静脈や動脈などの血管の内部側壁を観察するように使用され得る。
【００２８】
長手部材３００は、前方レンズホルダ３２８に取付可能なクレードル(受け台）３４０を更に含む。クレードル３４０は、長手部材３００の遠位端３２０から近位端３２２までの光路において少なくとも一つの光素子のための支持構造となるように構成される。種々の実施の形態において、クレードル３４０は、複数のレンズ素子３４２（５個図示）を支持し位置合わせするように構成される。これらのレンズ素子３４２は、例えば、ロッドレンズを含み得る。クレードル３４０は、スロット３４４（５個図示）を形成するために管の部分が取り去られた中空の円筒形の管を含む長形の支持構造である。種々の実施の形態において、スロット３４４は、レンズ素子３４２を受け取り、内部空洞領域３２４における光路に沿って自動的にレンズ素子３４２を位置合わせすべく、寸法決定され、構成され、位置決めされる。更に、好ましくは、スロット３４４は、レンズの処方によって画定される長手方向および光軸に沿って、レンズ３４２の適切な間隔を提供するように離間される。
【００２９】
長手部材３００は、外管３５０を更に含む。この外管３５０は、内部領域３５２と外部領域３５４を含む。レンズ素子３４２がクレードル３４０のスロット３４４に配置されると、クレードル３４０は、外管３５０の内部領域３５２内へ摺動され得る。外管３５０は、クレードル３４０とレンズ素子３４２を遮蔽（シールド）し、保護し得る。
【００３０】
いくつかの実施の形態において、外管３５０の外部領域３５４は、アルミニウム、鉄鋼などの熱伝導性材料を含む。このような実施の形態において、外管３５０は、長手部材３００の遠位端３２０から離れた状態で、固体エミッタ３２６によって生成される熱を伝導し得る。他の実施の形態において、外管３５０の他の部分、クレードル３４０、および／またはレンズホルダ３２８が熱伝導性材料を含んでいてもよい。いくつかの実施の形態において、伝導性材料が、外管３５０、クレードル３４０および／またはレンズホルダ３２８に付着（蒸着）されてもよい。例えば、これらの構成部品は、例えば、電気鍍金または電気化学蒸着によって金属化された部分が形成されたセラミックまたはプラスチックを含み得る。いくつかの実施の形態において、外管３５０が鉄鋼を含み、熱伝導および／または電気的接続のためにこの外管３５０の一部がアルミニウムによって電気鍍金される。他の設計も可能である。
【００３１】
図示されないが、拡散器または複数の拡散器が固体エミッタ３２６の前方に配置され得る。拡散器または複数の拡散器は、固体エミッタ３２６からの光を拡散するように構成される。
【００３２】
動作上、長手部材３００の少なくとも遠位端３２０は身体の空洞内へ挿入される。電力信号は、クレードル３４０および前方レンズホルダ３２８の表面に沿って配置され得る細い電線（図示しない）または電気トレース（図示しない）によって固体エミッタ３２６へ伝送される。電力信号は、固体エミッタ３２６に、該電力信号に比例する強度を有する光を放出させる。長手部材３００が金属などの伝導性材料を含む場合、伝導性の長手部材３００は、エミッタ３２６へ電力または接地を提供するために電気的経路として作用し得る。
【００３３】
光は、身体の空洞または該身体の空洞の内壁の内部のオブジェクトを反射する。反射光の一部は、前面３３２の開口（図示しない）を介して前方レンズホルダ３２８の内部空洞部分３２４内へ集光される。上記に説明されているように、光は前方レンズ３３０によって集められる。次に、光は、クレードル３４０に配置された複数のレンズ素子３４２を介して方向付けされる。このように、光は、長手部材３００の遠位端３２０から長手部材３００の近位端３２２まで伝播する。好ましくは、レンズ素子３４２は、照らされたオブジェクトまたは内壁の画像を中継するためにクレードルによって位置決めされ位置合わせされる。
【００３４】
固体エミッタ３２６は発光する際に発熱する。好ましくは、熱は、外管３５０の熱伝導面３５４によって、長手部材３００の遠位端部３２０から離れて伝導される。他の実施の形態において、外管の他の部分、クレードル３４０、および／またはレンズホルダ３２８は、エミッタ３２６によって生成された熱を移動させるために熱伝導性材料または熱伝導性層を含み得る。熱伝導率が高くなると、エミッタ３２６がより多くの電力によって駆動され、より多くの光を放出することができる。いくつかの実施の形態において、ＬＥＤは４０未満あるいは６０ｍアンペア以上の電流で駆動される。
【００３５】
好ましくは、いくつかの実施の形態において、長手部材３００は、３乃至４ｍｍ未満の小断面を有する。エミッタのサイズが小さいことによって、このような小断面の形成が容易となる。上記のように、小断面は内視鏡が挿入された身体への外傷や損傷を緩和する。
【００３６】
種々の実施の形態において、長手部材３００は使い捨て可能である。レンズ３４２は、比較的廉価で製造され得る圧縮成形ガラスを含んでいてもよく、これによって、長手部材３４０とともにエミッタ３２６やレンズも一回切りの使用で処分が可能となり、従来の内視鏡設計に比較してもコスト有効度は変わらない。いくつかの実施の形態において、長手部材は滅菌処理可能である。
【００３７】
図４は、図３に示された長手部材３００などの内視鏡の長手部材とともに使用する例示的な前方レンズホルダ４００を示す後方斜視図である。前方レンズホルダ４００は、前面４０２、後面４０４、および内部空洞領域４０６を含む。前面４０２および後面４０４はそれぞれ内部空洞領域４０６への開口を含む。図示目的のために、図４は、前面４０２上の開口へ入射し、内部空洞領域４０６を通過して、後面４０４の開口へ出射する光路４１０を示す。
【００３８】
前面４０２は、前方レンズホルダ４００の後面４０４に対して傾斜される。傾斜された前面４０２によって、前方レンズホルダ４００は、内視鏡の側面に配置されたオブジェクトから反射した光を集めることができる。例示的な実施の形態において、前面４０２は、後面４０４に対して約３０°から７０°の間で傾斜される。いくつかの実施の形態において、例えば、この傾斜が、約４５°であってもよい。しかしながら、前面４０２の傾斜は、これに限定はされないが、後面４０４に並列な平らな面を含む、任意の角度の範囲に応じて、内視鏡のユーザに、内視鏡の側面に配置されたオブジェクトを目視する能力を提供するように、選択され得ることが理解されよう。これらの実施の形態のいくつかにおいて、前面４０２上に配置された固体エミッタ（図示しない）は、例えば、内視鏡の側面へオブジェクトを照らす角度で光を放出するように角度付けされ得る。レンズホルダ４００におけるレンズ（図示しない）は、身体の空洞の側壁から反射または散乱された光を集めるために傾斜され得る。
【００３９】
前方レンズホルダ４００は、内視鏡を介した光路に沿ってオブジェクトの画像を伝送するように後面４０４内の開口を介して前方レンズホルダ４００を出射するために、前面４０２内の開口を介して前方レンズホルダ４００に入射する光を再方向付けするように構成され得る。いくつかの実施の形態において、前方レンズホルダ４００に入射する光は、一つ以上の反射面を含むプリズム（図示しない）などの光学素子を用いて再方向付けされる。しかしながら、種々の好ましい実施の形態において、前方レンズホルダ４００に入射する光は、第１の反射面４２０と第２の反射面４２２を用いて再方向付けされる。好ましくは、第１と第２の反射面４２０、４２２はガラスを含まない。これらの反射面４２０および４２２は、レンズホルダ４００の表面に形成される金属層などの反射層を含み得る。
【００４０】
図４は、内部空洞領域４０６を画定する第１の反射面４２０と第２の反射面４２２の壁を示す。第１の反射面４２０と第２の反射面４２２は、前面４０２とほぼ垂直を成す空洞領域４０６に入射する光の光路４１０が、後面４０４とほぼ垂直を成す空洞領域４０６へ出射するように再方向付けされる。従って、例えば、図３に示される長手部材３００に入射する光が、複数のロッドレンズ３４２を介した遠位端３２０から近位端３２２までの内部空洞領域３２４を介して再方向付けされると共に伝送される。
【００４１】
前方レンズホルダ４００を介して光を再方向付けするという概念を図解するために、図５は、後面５１２に対してある角度で傾斜された前面５１０を通過する光路５０８を示す略図である。光路５０８は、前面５１０をほぼ垂直に通過し、第２の反射面５１６へ光路５０８を再方向付けるように位置決めされ角度付けされる第１の反射面５１４と交差する。後面５１２にほぼ垂直に通過するように光路５０８を再方向付けするために、第２の反射面５１６が置決めされ角度付けされる。他の実施の形態において、前面５１０と後面５１２はこの光路５０８に対して垂直ではない。しかしながら、好ましくは、第１の反射面５１４と第２の反射面５１６は、長形部材の長さ全体にわたって光路を方向付けるように配向される。
【００４２】
再び、図４に戻って、第１の反射面４２０と第２の反射面４２２は、実質的に、鏡面反射（正反射）する。例えば、第１の反射面４２０と第２の反射面４２２は、平滑であり、平らな面であってもよい。前方レンズホルダ４００は、成形または機械加工され得る材料から形成され得る。種々の実施の形態において、前方レンズホルダ４００は、プラスチック、セラミック、またはニッケルなどの金属を含む群から選択される材料から形成される。いくつかの好ましい実施の形態において、第１の反射面４２０と第２の反射面４２２は、ほぼ平滑化されるまで研磨される。例えば、第１の反射面４２０と第２の反射面４２２は、ほぼ８Å平均粗度まで研磨され得る。研磨後、第１と第２の反射面は、ニッケル、クロムなどの実質的な反射性材料によって金属化され得る。他の反射層を用いてもよい。いくつかの実施の形態において、実質的な反射性の材料は、電気鍍金されたり、研磨された表面に電気化学的に蒸着されたりしてもよい。例えば、種々の例示的な実施の形態において、レンズホルダは、反射性の金属層を形成するために電気鍍金されたモールディング（成形）されたり機械加工されたりしたプラスチックまたはセラミックを含む。例えば、電気成形（electroforming)は、第１および／または第２の反射面４２０および４２２を作成するために用いられ得る。このような処理は着実に開発されており、比較的安価であり、すぐに製造プロセスで実施可能である。
【００４３】
レンズホルダの内壁に反射面を形成することによっていくつかの利点がもたらされる。反射面をレンズホルダ内に内蔵することによって、光学的に位置合わせすべき多数の素子を削減することができる。例えば、レンズホルダの内壁に反射面が形成されると、正確なアライメント（位置合わせ）は、単にレンズホルダ４００を長手部材３００上の適所に挿入またはスナップ止めすることによって、達成される。対照的に、従来の設計においては、小さなプリズムを位置合わせするために顕微鏡が用いられていた。これらのマイクロプリズムは非常に高価である。例えば、レンズホルダ４００を射出成形し、レンズホルダ上の内面を研磨し、ニッケル電気成形またはクロム鍍金を実行することは、小さなガラス製のマイクロプリズムを研磨することに比べて相対的に廉価である。このような設計によって発生したコスト削減によって内視鏡を使い捨て可能にすることができる。
【００４４】
図６は、図３に示された長手部材３００のような、内視鏡の長手部材と共に使用するための前方レンズホルダ６００を示す図である。図６は、前方レンズホルダ６００を示す部分的前方斜視図である。前方レンズホルダ６００は、前面６１０と後面６１２を含む。中空の内部領域６１４は、前面６１０内の開口から後面６１２内の開口まで延出する。種々の実施の形態において、前方レンズホルダ６００は、前面６１０内の開口を覆うレンズ（図示しない）を保持するように構成されたレンズ座金６１６を含む。レンズの規格、例えば、倍率、開口数などが、好ましくは、光をレンズホルダ６００に方向付けるために選択される。あるいは、前面６１０内の開口は、光の選択された波長に対して透明であるウィンドウまたは材料（図示しない）によって覆われてもよい。レンズは、レンズホルダ６００の内部領域６１４内に配置されてもよいし、ある実施の形態においては、レンズホルダの外側に配置されてもよい。中空の内部領域６１４は、気密密閉され、気体または液体が充填され得る。あるいは、中空内部領域６１４は真空であってもよい。
【００４５】
前方レンズホルダ６００の前面６１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体エミッタ（図示しない）を保持するために構成される複数の座金６２２（８個図示）を含む。座金６２２は、該座金６２２のそれぞれの場所から放出される光が、前面６１０内の開口を介してオブジェクトから戻るように反射されるように位置決めされる。種々の実施の形態において、これらの座金は、実質的に均一な照明を提供するように配置される。
【００４６】
前面６１０は、電力に対する経路６２４も含む。ある実施の形態において、該経路６２４は、電源に固体エミッタを接続させる細い電線を保持するように形付けられる。あるいは、経路６２４は、固体エミッタへ電力を提供するための伝導性のトレースを含む。この経路６２４は、電源（図示しない）からの電力を電気的に連結するために一つ以上の貫通穴６２６（２個図示）に接続されてもよい。
【００４７】
上記に説明されるように、前方レンズホルダ６００は、例えば、モールディング、機械加工、または他の製造プロセスによって形成され得る。レンズホルダは、一緒に嵌入する二つ以上の分離可能なピース（片）を含む。このような設計は、内部側壁の反射部分を形成するために内面を研磨するなどの製造を容易にする。種々の実施の形態において、前方レンズホルダ６００は使い捨て可能であり、さらに／あるいは、滅菌処理可能である。
【００４８】
図７は、図３に示されたクレードル３４０のような、クレードルとして使用され得る長形の支持構造７００を示す斜視図である。長形の支持構造７００は、各々が、ロッドレンズ（図示しない）などのレンズまたは他の光学素子を保持すべく構成された複数のスロット７１２（５個図示）を有する中空の管７１０を含む。これらのスロット７１２は、画像を好適に中継するためのロッド素子の適切なアライメントおよび長手方向の分離を提供すべく、各々が寸法決定され位置決めされるスペーサ部分７１４（４個図示）によって離間される。即ち、スロット７１２の間隔は、光学的な設計上の処方に従ってロッドレンズを互いから長手方向に離間するようにスペーサ部分７１４によって画定される。
【００４９】
長形の支持構造７００は、例えば、モールディング、機械加工または他の製造プロセスによって形成され得る。長形の支持構造７００は、例えば、プラスチック、セラミック、または金属を含むことができる。いくつかの実施の形態において、一つ以上の電気的なトレースまたは経路が、長形の支持構造７００の表面上に形成され、固体エミッタ３２６（図示しない）へ電力を提供することができる。種々の実施の形態において、長形の支持構造７００は、滅菌処理可能であり、および／または、使い捨て可能である。
【００５０】
図８は、図３に示されたクレードル３４０のようなクレードルとして使用され得る他の例示的なスロット付の長形の支持構造８００を示す部分的斜視図である。スロット付の長形の支持構造は、ロッドレンズ（図示しない）などのレンズまたは他の光学素子を保持するように構成されたスロット８１２を有する中空の管８１０を含む。スロット８１２は、画像の好適な伝播のためにロッド素子の適切な長手方向の分離を提供すべく、各々が寸法決定され位置決めされたスペーシング素子８１４（２個図示）によって離間される。好ましくは、スロット８１２は、レンズや他の光学素子の適切な双方向の位置決めをもたらすように、位置決めされる。
【００５１】
スロット付の長形の支持構造８００は、一端が尖ったテーパリングされた「Ｖ」字形部分８２０をも含む。テーパリングされた「Ｖ」字形部分８２０は、図３に示された外管３５０のような外管へスロット付の長形の支持構造８００が挿入されるのを容易にするように構成される。スロット付の長形の支持構造８００を外管と位置合わせする時、好ましくは、「Ｖ」字形部材８２０の先端が外管に容易に挿入できるように十分に小さい。「Ｖ」字形部材８２０によって、挿入時に、外管とスロット付の長形の支持構造８００を適切に位置合わせすることによって、製造プロセスを簡単にすることもできる。
【００５２】
スロット付の長形の支持構造８００は、他の形状を有してもよい。いくつかの実施の形態において、例えば、スロット付の長形の支持構造は、その長さの実質的に部分に対してＶ字形の横断面を有した「Ｖ」字形に形成されてもよい。
【００５３】
本明細書中に記載されている特徴は、改良された内視鏡の設計を行うために単独または種々に組み合わされて用いることもできる。例えば、固体エミッタを有する内視鏡構造は、プリズムを含まないレンズホルダと一緒に用いられてもよい。あるいは、本明細書中で説明されているレンズホルダの設計は、ＬＥＤに代わって、ファイバ光束を使用するなどの従来の照明方法によっても用いることもできる。同様に、固体エミッタの有無にかかわらず、そして、レンズのアレイを介して画像を方向付けるための反射性内部側壁を有するレンズホルダの有無にかかわらず、スロット付の長形の支持構造を用いることができる。
【００５４】
また、図３は、ロッドレンズが内視鏡構造において配置されている状態を示すが、種々の実施の形態では、長手方向の厚みが削られたレンズなどの他のタイプのレンズが用いらされてもよい。ロッドレンズは、ラグランジュ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）の不変量を増加させることによって光学的な処理量を有利に増やすことができる。しかしながら、ＬＥＤのような複数の小さくて明るい固体エミッタは、実質的な照明を提供し得る。しかしながら、固体エミッタは、これらの電力接続と一緒に用いても、従来の内視鏡のデバイスにおいて照明のために使用されるファイバ光束ほど、内視鏡構造の横断面にわたる面積を占拠することはない。従って、極小の固体エミッタを使用する高い開口数と処理量を有する大径レンズを受け入れる余裕さえある。処理量が増加すれば、ロッドレンズより肉薄のレンズを用いることもできる。減少したラグランジュの不変量は、これらのレンズの直径が増加することによってオフセットされる。ロッドレンズの代わりに肉薄のレンズが用いられる場合には、処理量も大きくなり得る。同様に、ロッドレンズは、例えば、内部反射側壁を有するレンズホルダおよび／またはスロット付の長形の支持構造と組み合わされて用いられてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、いくつかの実施の形態において、長形の支持構造は、ロッドレンズ以外のレンズを収容するために長さが短いスロットを有していてもよい。一般に、ロッドレンズは、肉薄のレンズより高価である。従って、内視鏡の製造コストは削減され得る。
【００５５】
上述されるように、種々の組合せおよび構成が用いられる。従って、構造および装置は、図１乃至図８に示された、または、これらの図の説明において具体的に開示されている具体的な設計に限定されない。他の実施の形態も可能である。これらの実施の形態には、従来の技術において周知である特徴のみならず、今後改良される特徴も含まれる。
【００５６】
上記のように、内視鏡装置を製造するプロセスは簡単化されてもよいし、改良されてもよい。例えば、いくつかの実施の形態において、レンズは、身体において画像を中継するためにレンズ間で好適な間隔を有するようにクレードル内に自動的に位置決めされてもよい。近位端および遠位端を有する内視鏡装置を形成するこのような方法は、例えば、光学素子の挿入するための複数の部位を有する長形の支持構造を提供することと、該部位に複数のレンズを挿入することを含む。長形の支持構造は、開口内部領域を有する中空の外部保護シールドへ挿入され得る。好ましくは、複数の部位は、遠位端部から近位端部へ画像を中継する位置合わせされた光学システムを提供するために互いに対して横方向で位置決めされ長手方向で離間される。このような製造方法は、いくつかの場合において、部分的にまたは全体的にロボット的な動きで実施され得る。このような自動化された製造プロセスによって、製造コストが削減される。
【００５７】
他の種々の実施の形態において、前方端片（エンドピース）が内視鏡アセンブリの端部に取り付けられてもよい。好ましくは、前方端片は、身体の部分の画像を形成すべく受光するための開口内部領域を有する。好ましくは、複数の固体エミッタが、身体の部分を照らすために前方端片に固定される。少なくとも一つの反射面が前方端片の内部開口領域の側壁上に形成され、複数のレンズを介して身体部分から受容された光を反射させる。
【００５８】
他の製造方法は、画像を形成するための形状および配向を有する反射面を形成するために、内部開口領域上に側壁面を含むように、前方端片を成形することを含み得る。反射面は、側壁面を金属化することによって形成され得る。いくつかの実施の形態において、壁面は金属化の前に研磨される。
【００５９】
他の実施の形態において、身体の部分を目視するための内視鏡の前端を製造する方法は、身体の部分の目視を可能とするために身体部分からの光を受容するための前方端片を形成することを含む。身体部分から光を通すために前方端片内に内部空洞領域が形成され、該内部空洞領域内に少なくとも一つのほぼ平らな側壁面が形成される。該方法は、身体部分から受容された光を反射する実質的に反射性の面を形成するために、少なくとも一つのほぼ平らな側壁面を金属化することを含む。該側壁面は、ほぼ平らな面を生成するために金属化の前に研磨され得る。
【００６０】
身体部分を照らすべく一つ以上の固体エミッタを配置するために、好ましくは、少なくとも一つの座金が前方端片内に形成される。レンズ座金は、身体部分から光を受容するレンズを取り付けるために前方端片内に形成され得る。いくつかの実施の形態において、前方端片はモールディングによって形成される。いくつかの実施の形態において、前方端片の少なくとも一部が機械加工によって形成される。
【００６１】
製造工程の種々の組合せは、多かれ少なかれその工程と共に用いられるが、具体的な方法は、本明細書中に説明されている具体的なプロセスに限定されなお。広範囲な製造方法が可能である。
【００６２】
本発明は、具体的に、且つ、例示的な実施の形態を用いて、開示されているが、当業者は、本発明がそれらに限定されるものではないことを容易に理解するであろう。また、本発明が、添付クレームおよびそれらの同等のものによってのみ限定され、本発明の範囲を逸脱しない限り、本開示における実施の形態に対して、多数の追加、削除、および変更、およびそれらの変形を行うことが可能であることは、当業者に認識され且つ理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】身体部分の内部の特徴の画像を生成するための一つのシステムを示す図である。
【図２】身体部分の内部の特徴の画像を生成するための他のシステムを示す図である。
【図３】内視鏡構造を含む長手部材を示す分解斜視図である。
【図４】図３の長手部材とともに使用される例示的な前方レンズホルダを示す後部斜視図である。
【図５】後面に対してある角度で傾斜した前面を介した光路を示す略図である。
【図６】図３の長手部材のような長手部材とともに使用される前方レンズホルダを示す他の図である。
【図７】図３のクレードルとして使用され得る長形の支持構造を示す斜視図である。
【図８】図３のクレードルとして使用され得る、例示的なスロット付の長形の支持構造を示す部分斜視図である。
【図１】
0005555670.tif 000002
【図２】
0005555670.tif 000003
【図３】
0005555670.tif 000004
【図４】
0005555670.tif 000005
【図５】
0005555670.tif 000006
【図６】
0005555670.tif 000007
【図７】
0005555670.tif 000008
【図８】
0005555670.tif 000009