(57)【要約】【課題】内視鏡先端部の姿勢が変化する場合でも、同一の洗浄効果を得ることができ、また重力検出機構を簡単かつコンパクトな構成として先端部への配置を容易にする。【解決手段】対物光学系の観察窓とノズル４が配設された先端部１６Ａを湾曲自在に構成する内視鏡１６と、上記観察窓に対しノズル４から送気／送水を実行するための送気／送水機構とを有する内視鏡装置で、上記先端部１６Ａにその重力方向を検出する重力センサ部３１を設け、この重力センサ部３１で検出された重力方向に基づいて、上記観察窓に対するノズル４からの送気／送水の単位時間当りの流量を調整する。例えば、観察窓に対しノズル４が下側に位置するときは大流量で、ノズル４が上側に位置するときは小流量で送気／送水を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系の観察窓及び送気／送水ノズルが配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、この先端部の観察窓に対しノズルから送気／送水を実行するための送気／送水機構と、を有する内視鏡装置において、
上記内視鏡先端部に配設され、この先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、
この重力検出機構で検出された重力方向に基づいて、上記観察窓に対する送気／送水の流量が重力を考慮した最適値となるように調整する流量制御回路と、を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
上記重力検出機構は、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に磁性流体又は透磁率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する磁気センサとを備え、この磁気センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項３】
上記重力検出機構は、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に誘電率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する静電容量センサとを備え、この静電容量センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出することを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
【請求項４】
対物光学系の観察窓が配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、上記対物光学系を介して捉えられた被観察体像を表示する表示器とを有する内視鏡装置において、
上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に磁性流体又は透磁率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する磁気センサとを備え、この磁気センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、
この重力検出機構で検出された重力方向を上記表示器に表示する制御回路と、を設けたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項５】
対物光学系の観察窓が配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、上記対物光学系を介して捉えられた被観察体像を表示する表示器とを有する内視鏡装置において、
上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に誘電率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する静電容量センサとを備え、この静電容量センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、
この重力検出機構で検出された重力方向を上記表示器に表示する制御回路と、を設けた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】
本発明は内視鏡装置、特に内視鏡先端部の重力方向を検出し、この重力方向を考慮した送気、送水の制御や内視鏡先端部の姿勢位置を把握することが可能となる装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７及び図８には、従来の内視鏡装置の内視鏡（スコープ）先端部の構成が示されており、図８に示されるように、先端部１の先端面には、光ファイバ等に接続された２つの照明窓２ａ，２ｂ、観察窓３、この観察窓３へ送気／送水するためのノズル４、処置具を被観察体内へ導入するための処置具導出口５等が設けられる。
【０００３】
図７に示されるように、上記観察窓３には、対物光学系を構成するレンズ部７、プリズム８が設けられ、このプリズム８の底面側に、固体撮像素子であるＣＣＤ９が光学的に接続される。このＣＣＤ９で撮像された映像（画像）信号は、回路基板１０を介して内視鏡内の信号処理回路１１に供給され、この信号処理回路１１からプロセッサ装置１２へ出力される。このプロセッサ装置１２では、カラー画像処理、マスク処理、画像情報表示処理等の各種の処理を行うことにより、被観察体の画像を表示器（モニタ）へ表示することができる。
【０００４】
一方、上記ノズル４には、内視鏡内に配置された送気／送水管１４が接続され、この送気／送水管１４は、例えば送気／送水制御装置（電磁弁ユニット等）に連結されている。このような送気／送水機構によれば、例えば操作部に設けられた送気／送水スイッチの操作により、送気／送水制御装置及び送気／送水管１４を介して先端部１のノズル４から観察窓３に対して送気／送水をすることができ、これにより、観察窓３に付着する水分や汚れ等を洗浄することができる。
【０００５】
また、上記先端部１は、その後端側に湾曲自在のアングル部（挿入部）が連結されており、操作部に設けられたアングル操作ツマミを操作することにより、上下、左右に曲げ駆動され、これによって、屈曲する被観察体（体腔）内への先端部１の挿入を容易にすると共に、所望の部位を観察することが可能になる。
【特許文献１】特開平３−１１８０１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６２８９号公報
【特許文献３】特開平２−４１１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の内視鏡装置で得られる画像では、先端部１の姿勢（重力方向）に関係なく、先端部１（又はＣＣＤ９）の基準位置の上方がモニタ画面上の上方となり、被観察体内での重力方向がどの向きにあるのかを把握することは難しい。そのため、従来では、上記特許文献１〜３に示されるように、画像の重力方向を検出することが行われるが、この重力方向検出のための機構は、先端部１内に配設することから、簡単かつコンパクトな構成であることが望まれる。
【０００７】
一方、上述した送気／送水機構によれば、ノズル４から観察窓３に対して行う送気／送水の流量は、先端部１の姿勢に関係なく一定であるため、例えば図８のように、ノズル４が観察窓３の下側に位置するときと、このノズル４が観察窓３の上側に位置するときとでは、観察窓３に与えられる送水、送気の強さ或いは噴射状態が異なるという問題がある。即ち、ノズル４が観察窓３の下側にあるときは、上側にあるときに比べると、観察窓３での送水／送気の強さが弱くなり、また噴射角度が広がる傾向にあり、同一の洗浄効果が得られなくなる。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡先端部の姿勢が変化する場合でも、同一の洗浄効果を得ることができ、また重力検出機構を簡単かつコンパクトな構成として先端部への配置を容易にすることができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、対物光学系の観察窓及び送気／送水ノズルが配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、この先端部の観察窓に対しノズルから送気／送水を実行するための送気／送水機構とを有する内視鏡装置において、上記内視鏡先端部に配設され、この先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、この重力検出機構で検出された重力方向に基づいて、上記観察窓に対する送気／送水の流量（単位時間当りの流量）が重力を考慮した最適値となるように調整する流量制御回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記重力検出機構として、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に磁性流体又は透磁率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する磁気センサとを備え、この磁気センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出することを特徴とする。
請求項３の発明は、上記重力検出機構として、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に誘電率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する静電容量センサとを備え、この静電容量センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、対物光学系の観察窓が配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、上記対物光学系を介して捉えられた被観察体像を表示する表示器とを有する内視鏡装置において、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に磁性流体又は透磁率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する磁気センサとを備え、この磁気センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、この重力検出機構で検出された重力方向を上記表示器に表示する制御回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、対物光学系の観察窓が配設され、被観察体内で湾曲自在に構成された内視鏡先端部と、上記対物光学系を介して捉えられた被観察体像を表示する表示器とを有する内視鏡装置において、上記内視鏡先端部の側面内周形状に略沿うように環状路が形成され、この環状路内に誘電率の高い流体を内包した環状路形成部材と、この環状路形成部材の環状に沿って配設され、上記環状路内における上記流体の滞留状態を検出する静電容量センサとを備え、この静電容量センサの出力に基づいて上記先端部の重力方向を検出する重力検出機構と、この重力検出機構で検出された重力方向を上記表示器に表示する制御回路と、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、重力検出機構によって先端部の重力方向が検出され、その重力方向に対するノズルと観察窓の位置に応じて、送気／送水機構により送気／送水の単位時間当りの流量（噴射力）が制御される。例えば、観察窓に対するノズルの位置が重力方向の下側にあるときは、重力方向の上側にあるときに比べて、送気／送水の流量が高くなるように可変調整される。
【００１２】
また、重力検出機構として、環状路内に流体（磁性流体又は高透磁率流体、高誘電率流体）を入れた環状路形成部材を設け、この流体の滞留状態を磁気センサや静電容量センサで検出することができ、このような構成によれば、環状路内の流体の滞留状態から、３次元［先端面（ＸＹ平面）及び内視鏡軸（Ｚ軸方向））における重力方向が検出される。そして、請求項４及び５の構成の場合は、この重力方向のマークが被観察体画像と共にモニタに表示される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１の内視鏡装置によれば、内視鏡先端部の姿勢が変化し、観察窓に対してノズルがどのような位置にある場合でも、観察窓に対する送気／送水の強度或いは噴射角度等を常に最適な（同一の）状態にすることができ、同一の洗浄効果を得ることが可能になる。
【００１４】
また、請求項２及び３の発明によれば、簡単かつコンパクトな構成の重力検出機構となるので、重力検出機構を先端部へ容易に配置をすることができるという効果がある。
更に、請求項４及び５の発明によれば、重力方向が被観察体画像を表示したモニタに表示されるので、内視鏡先端部の姿勢を正確に把握し、この先端部の湾曲操作や挿入操作が容易になるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、実施例に係る内視鏡装置の全体の構成が示されており、図示されるように、この内視鏡装置は、先端部１６Ａ、湾曲自在のアングル部１６Ｂ、操作部１６Ｃ等を有する内視鏡１６と、画像形成のための各種の信号処理をするプロセッサ装置１７、被観察体画像を表示するモニタ（表示器）１８と、送気／送水とその制御を行う電磁弁ユニット（送気／送水制御装置）２０等から構成される。上記内視鏡１６の先端部１６Ａには、その先端面に、図８でも説明したように、照明窓２ａ，２ｂ、観察窓３、送気／送水のためのノズル４が配置されると共に、上記観察窓を含む対物レンズ系を介してＣＣＤ（固体撮像素子）が配置され、このＣＣＤ及び信号処理回路で処理された映像信号が上記プロセッサ装置１７へ供給される。
【００１６】
上記湾曲部１６Ｂは、図示していないが、操作部１６Ｃに設けられたアングル（湾曲）操作ツマミ（回転体）を操作することにより、上下、左右方向に曲げることができ、これによって、先端部１６Ａ（姿勢）が所望の方向に変えられる。上記操作部１６Ｃには、フリーズスイッチ２３、送気／送水スイッチ２４、吸引スイッチ２５等が設けられる。また、内視鏡１６の内部には、上記ノズル４に連通する送気／送水管２６、この送気／送水管２６から分岐する送気管２６ａ及び送水管２６ｂが設けられ、この送気管２６ａと送水管２６ｂは電磁弁ユニット２０へ接続される。この電磁弁ユニット２０には、送気／送水のためのポンプ２８が設けられると共に、送水管２６ｂとこれを内包する送気管２６ａを介して送水タンク２９が配設される。
【００１７】
このような構成の内視鏡装置において、内視鏡１６の先端部１６Ａに、この先端部１６Ａでの重力方向を検出する重力センサ部３１が設けられると共に、例えば電磁弁ユニット２０の内部には、検出した重力方向（先端部１６Ａの姿勢）に基づいて送気／送水の流量を制御するポンプ圧力制御部３２が設けられる。このポンプ圧力制御部３２では、重力方向が下向きにあり、ノズル４が観察窓３の上側の所定角度（例えば１２０°）領域にあるときは、単位時間当りの流量が小、ノズル４が観察窓３の下側の所定角度（例えば１２０°）領域にあるときは、流量が大、それ以外の位置にあるときは、流量が中となるように、ポンプ２８の送気圧力を段階的に調整する。この流量制御は、更に細かく制御することができる。
【００１８】
図２（Ａ），（Ｂ）には、上記重力センサ部３１の構成が示されており、この重力センサ部３１には、先端部１６Ａの外装体内周に沿った環状路（円形路）を形成するための中空の環状管３４が設けられ、この環状管３４は、管断面形状が例えば四角とされ、その内部に磁性流体（液体）３５を入れて密封した状態とされる。なお、この磁性流体３５の代わりに、透磁率の高い流体（液体）を入れてもよいし、この環状管３４の径は、外装体内周形状に略相似する形で小さくすることができる。
【００１９】
また、この環状管３４の円形に沿って等間隔で複数、例えば８個ずつの磁気センサ３６（３６ａ〜３６ｈ）と永久磁石３７（３７ａ〜３７ｈ）が対で設けられ、これら磁気センサ３６と磁石３７は、環状管３４を挟んで対向する状態で配置される。更に、この重力センサ部３１には、上記環状管３４（環状路）の各点の磁気センサ３６で検出された磁気検出信号を入力する重力方向判定回路３８が設けられており、この重力方向判定回路３８は、磁気（量）の強さ及び変化の情報に基づいて環状管３４の各点における磁性流体３５の滞留状態（滞留量）を把握することにより、重力方向を判定する。
【００２０】
図３（Ａ），（Ｂ）には、上記重力センサ部３１の他の構成例が示されており、図３（Ａ）の例は、環状管３４の内部に誘電率の高い流体（液体）４０を入れ、図２（Ｂ）の磁気センサ３６と同様の位置に、例えば８個の静電容量センサ４１を設けたものである。この静電容量センサ４１は、環状管３４の各点での静電容量の大きさを検出し、この検出信号を重力方向判定回路４２へ出力し、この重力方向判定回路４２では、この静電容量の強さ及び変化の情報に基づいて環状管３４の各点における高誘電率流体４０の滞留状態を把握することにより、重力方向を判定する。
【００２１】
また、図３（Ｂ）の例は、環状管４４の管形状（環状路の断面形状）を三角としたものである。この場合は、内視鏡先端部１６Ａが仰角、俯角方向に曲げられたときの重力方向、即ち３次元での重力方向（ＸＹ軸平面内の方向だけでなく、Ｚ軸に対する方向）を良好に検出することができる。
【００２２】
実施例は以上の構成からなり、その作用を図４〜図６により説明する。図４には、上記重力センサ部３１での検出状況［図（Ａ），（Ｂ）］とモニタ上の表示状態［図（Ｃ），（Ｄ）］が示されており、図４（Ａ）のように、先端部１６Ａの真上、即ちＣＣＤ（１０）の画像上の真上が磁気センサ３６ａの位置（基準位置）にあるものとする。そうすると、図４（Ａ）の状態では、磁気センサ３６ｅで最大の磁気、磁気センサ３６ｄ及び３６ｆで小さい方の磁気を検出することにより、重力方向判定回路３８では、重力方向がセンサ３６ａからセンサ３６ｅへ向かう方向にあることが判定される。そして、この重力方向の情報は、プロセッサ装置１７とポンプ圧力制御部３２へ供給されることになり、プロセッサ装置１７では、この重力方向を示すマークを表示するための処理を行い、図４（Ｃ）に示されるように、モニタ１８の画面には、被観察体画像表示領域の周囲等に、重力方向の上を示す丸のカラーマークＭ１や重力方向を示す矢印マークＭ２等が表示される。
【００２３】
一方、図４（Ｂ）のように、先端部１６Ａを図の時計方向に６７．５度程度回転させた場合は、磁気センサ３６ｃと３６ｄが最大の磁気を検出することになり、重力方向がセンサ３６ｇと３６ｈの中間点からセンサ３６ｃと３６ｄの中間点へ向かう方向にあることが判定される。そして、図４（Ｄ）に示されるように、モニタ１８には、図４（Ｃ）の基準位置から反時計方向に６７．５度程度回転させた位置に、上を示すマークＭ１や矢印マークＭ２が表示される。このようなマークＭ１，Ｍ２によれば、被観察体画像上の重力方向が容易に把握できることになる。
【００２４】
図５には、図３（Ｂ）の重力センサ部３１を用いた場合のＺ軸に対する重力方向の検知状況が示されており、図において、先端部１６Ａ（Ｚ軸−内視鏡軸）が水平位置にあるときの重力センサ部３１の位置はＰ０であり、先端部１６Ａが仰角方向に曲げられると、重力センサ部３１は位置Ｐ１１、Ｐ１２というように傾き、最終的には先端面が上を向く位置Ｐ１３に至る。逆に、先端部１６Ａが俯角方向に曲げられると、重力センサ部３１は位置Ｐ２１、Ｐ２２というように傾き、最終的には先端面が下を向く位置Ｐ２３に至ることになる。
【００２５】
このような重力センサ部３１の各位置Ｐ０〜Ｐ２３への移動において、環状管３４内の磁性流体３５の滞留量は図のように変化し、その変化も管形状を三角形としたことにより顕著となり、この滞留量の変化を磁気センサ３６ａ〜３６ｈで捉えることにより、Ｚ軸に対する重力方向を判定することが可能となる。そして、このＺ軸に対する重力方向の検出によれば、先端部１６Ａが仰角方向（上向き）に曲げられているか、俯角方向（下向き）に曲げられているかが把握され、この先端部１６Ａの仰角、俯角の程度を上記モニタ１８の画面上に表示（水平方向に対する先端部１６Ａの傾き度合いの表示、３次元的表示）することが可能となる。
【００２６】
そして、実施例では、検出された重力方向に応じて送気／送水の流量（単位時間当りの流量）がポンプ圧力制御部３２にて調整される。
図６（Ａ）には、観察窓３に対するノズル４の位置と送気／送水流量との関係が示されており、例えば重力方向が下向きであって、ノズル４が観察窓３の上側（例えば１２０°の領域）に位置するときは、単位時間当りの流量が小となり、ノズル４が観察窓３の下側（例えば１２０°の領域）に位置するときは、単位時間当りの流量が大となり、ノズル４と観察窓３が略水平位置にある等のその他の領域にあるときは、単位時間当りの流量が中となる。
【００２７】
従って、図６（Ｂ）のように、先端部１６Ａが基準位置にあるときは、送気／送水が大流量（強い噴射）で行われ、図６（Ｃ）のように、先端部１６Ａの先端面が左側へ少し回転し、ノズル４が観察窓３の真下にきたときも、大流量の送気／送水が行われる。また、図６（Ｄ）のように、先端部１６Ａの先端面が右側へ回転し、ノズル４が観察窓３の真上にきたときは、小流量の送気／送水が行われる。このようにして、観察窓３に対するノズル４の位置が変わった場合でも、観察窓３に対して常に同一の強さ及び同一の噴射角度で送気／送水が行われ、重力方向によって送気／送水が弱くなったり、噴射角度が変化したりすることがない。なお、この図６では、先端部１６Ａが水平に維持されている場合を説明したが、これに加えて、Ｚ軸に対する重力方向も考慮して送気／送水の流量を制御すればよいことになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る内視鏡装置の全体の構成を示す図である。
【図２】実施例の重力センサ部（磁気センサを用いたもの）の構成を示し、図（Ａ）は側面断面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線切断図である。
【図３】実施例の重力センサ部の他の構成例を示し、図（Ａ）は静電容量センサを用いたときの図、図（Ｂ）は環状体の管形状を三角形とした場合の図である。
【図４】実施例の重力センサ部での検出状況［図（Ａ），（Ｂ）］及びモニタ上の表示状態［図（Ｃ），（Ｄ）］を示す図である。
【図５】図３（Ｂ）の重力センサ部を用いた場合のＺ軸に関する検出状況を示す図である。
【図６】実施例の観察窓に対するノズルの位置と送気／送水の流量との関係を示す図である。
【図７】従来又は実施例の内視鏡先端部の内部構成及び内視鏡装置の構成を示す一部断面図である。
【図８】図７の内視鏡先端部の先端面の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
３…観察窓、              ４…ノズル、
１２，１７…プロセッサ装置、  １６…内視鏡、
１６Ａ…先端部、          １８…モニタ、
２６…送気／送水管、      ２６ａ…送気管、  ２６ｂ…送水管、
３１…重力センサ部、      ３２…ポンプ圧力制御部、
３４，４４…環状管、      ３５…磁性流体（液体）、
３６（３６ａ〜３６ｈ）…磁気センサ、  ３７（３７ａ〜３７ｈ）…磁石、
３８，４２…判定回路、    ４０…高誘電率流体（液体）、
Ｍ１，Ｍ２…マーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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