(57)【要約】【課題】内視鏡スコープ先端部の表面における結露を除去することが可能な内視鏡装置を得る。【解決手段】マイコン２３４は第２のトランジスタＱ５のベース端子Ｐ１へ電流を流す。第１の入力端２３７から入力された電流は第２のトランジスタＱ５を通過し、抵抗Ｒ４を経てグラウンドに接続される。第１の入力端２３７に印加される電圧は一定であるため、第１のトランジスタＱ４のベース端子Ｂ１に入力される電流の大きさは抵抗Ｒ２、Ｒ４との合成抵抗の値に依存する。合成抵抗値はＲ２よりも小さいため、電子回路２１６へ流れる電流の大きさが増加する。増加された電流が与えられた電子回路は発熱する。熱は撮像レンズ及び照明レンズを暖め、結露を除去する。一定時間が経過するとマイコン２３４はベース端子Ｐ１へ電流を流すことを停止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡スコープの先端部に設けられる撮像素子と、
前記撮像素子の周辺回路として前記先端部に設けられる電子回路と、
前記電子回路に流れる電流を制御することにより前記先端部の温度を上昇させ、前記先端部に設けられるレンズの結露を取り除く電流制御回路とを備える内視鏡装置。
【請求項２】
前記電流制御回路は、前記電流のオン又はオフを切り替える第１のスイッチング手段と、
前記第１のスイッチング手段から出力される電流の大きさを調節する第２のスイッチング手段とを備える請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチング手段は定電流回路を備え、
前記第２のスイッチング手段は開閉回路と抵抗と処理装置とを備え、前記開閉回路は、前記処理装置からの信号に従って前記定電流回路に前記抵抗を接続することにより前記第１のスイッチング手段から出力される電流の大きさを調節する請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記第２のスイッチング手段は複数の開閉回路を備え、前記複数の開閉回路は並列に接続され、前記処理装置からの信号に従って前記定電流回路に前記抵抗を接続する請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記内視鏡装置は前記内視鏡スコープの種類毎に前記電流の増加量及び増加させる時間を記憶する記憶手段を備える請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記内視鏡スコープの種類は、前記先端部の太さ又は前記先端部まで照明光を伝達するライトガイドファイバの太さにより決定される請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記内視鏡装置は観察対象物に投光する照明手段をさらに備え、
前記電流制御回路は前記照明手段の種類に従って前記電流の増加量及び増加させる請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記内視鏡装置は前記内視鏡スコープから送られる画像信号の処理を行う内視鏡プロセッサをさらに備え、
前記電流制御回路は、前記内視鏡スコープが前記内視鏡プロセッサに接続されたときに、前記電子回路に流れる電流を増加させる請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記内視鏡装置は前記内視鏡スコープから送られる画像信号の処理を行う内視鏡プロセッサと、観察対象物に投光する照明手段とをさらに備え、
前記電流制御回路は、前記内視鏡スコープが前記内視鏡プロセッサに接続され、かつ前記照明手段が点灯されたときに、前記電子回路に流れる電流を増加させる請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記内視鏡装置は体内に挿入されていることを検出する検出手段をさらに備え、
前記電流制御回路は、前記検出手段が前記内視鏡スコープが体内に挿入されたことを検知したとき、前記電子回路に流れる電流を減少させる請求項８又は９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記内視鏡装置は内視鏡プロセッサの種類毎に前記電流の増加量及び増加させる時間を記憶する記憶手段をさらに備える請求項８又は９に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡スコープ先端部の結露を取り除く内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は内視鏡スコープと内視鏡プロセッサとを主に備え、例えば人体の体内を観察、検査、あるいは治療するために用いられる。内視鏡スコープの先端には撮像素子と照明とが設けられる。先端が人体に挿入されると撮像素子は体内を撮像し、得られた動画が内視鏡プロセッサに伝送される。内視鏡プロセッサは伝送された動画を画像処理して記録する。
【０００３】
人体内部は湿度が高いため、内視鏡先端部の表面は人体内部よりも低温であるときに結露する。結露により照明光は拡散されて充分な照明を提供できなくなり、撮像素子は鮮明な画像を得ることができなくなる。これを解消するために内視鏡の外表面にペルチェ素子を設けることにより電力を得て、その電力を使用して発熱素子が内視鏡の先端部を加温し、内視鏡先端部の結露を除去する硬性内視鏡が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２９１６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、軟性内視鏡は可撓性が要求されるため、ペルチェ素子を外表面に設けると可撓性を維持することができない。また発熱素子及びペルチェ素子を設けることにより、内視鏡の径が太くなって人体に対する負荷が大きくなる。
【０００５】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、可撓性及び内視鏡の径の細さを維持しながら、内視鏡先端部の表面における結露を除去することが可能な内視鏡装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による内視鏡装置は、内視鏡スコープの先端部に設けられる撮像素子と、撮像素子の周辺回路として先端部に設けられる電子回路と、電子回路に流れる電流を制御することにより先端部の温度を上昇させ、先端部に設けられるレンズの結露を取り除く電流制御回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
電流制御回路は、電流のオン又はオフを切り替える第１のスイッチング手段と、  第１のスイッチング手段から出力される電流の大きさを調節する第２のスイッチング手段とを備えることが好ましい。
【０００８】
第１のスイッチング手段は定電流回路を備え、第２のスイッチング手段は開閉回路と抵抗と処理装置とを備え、開閉回路は、処理装置からの信号に従って定電流回路に抵抗を接続することにより第１のスイッチング手段から出力される電流の大きさを調節するものであればなお良い。
【０００９】
第２のスイッチング手段は複数の開閉回路を備え、複数の開閉回路は並列に接続され、処理装置からの信号に従って定電流回路に抵抗を接続することが望ましい。
【００１０】
内視鏡装置は内視鏡スコープの種類毎に電流の増加量及び増加させる時間を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。
【００１１】
内視鏡装置は内視鏡スコープから送られる画像信号の処理を行う内視鏡プロセッサをさらに備え、電流制御回路は、内視鏡スコープが内視鏡プロセッサに接続されたときに、電子回路に流れる電流を増加させるものが好適である。
【００１２】
内視鏡装置は内視鏡スコープから送られる画像信号の処理を行う内視鏡プロセッサと、観察対象物に投光する照明手段とをさらに備え、電流制御回路は、内視鏡スコープが内視鏡プロセッサに接続され、かつ照明手段が点灯されたときに、電子回路に流れる電流を増加させるものであっても良い。
【００１３】
内視鏡装置は体内に挿入されていることを検出する検出手段をさらに備え、電流制御回路は、検出手段が内視鏡スコープが体内に挿入されたことを検知したとき、電子回路に流れる電流を減少させるものであればなお良い。
【００１４】
内視鏡装置は内視鏡プロセッサの種類毎に電流の増加量及び増加させる時間を記憶する記憶手段をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内視鏡先端部の表面における結露を除去することが可能な内視鏡装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における内視鏡装置の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１を用いて内視鏡装置の構成について説明する。
【００１８】
内視鏡装置１００は、内視鏡スコープ２００と内視鏡プロセッサ３００とからなる。内視鏡スコープ２００は人体に挿入され、体内の観察部位の画像を内視鏡プロセッサ３００に伝達する。内視鏡プロセッサ３００は照明用光源３２０を備え内視鏡スコープ２００に照明光を供給し、内視鏡スコープ２００から伝達された映像を画像処理して記録する。
【００１９】
内視鏡スコープ２００は人体内部に挿入される挿入部２１０と、内視鏡スコープ２００を操作するための操作部２４０と、内視鏡スコープ２００を内視鏡プロセッサ３００に接続するコネクタ２３０とから成る。挿入部２１０は可撓性を有する円柱形状であり、ユーザは操作部２４０を把持して内視鏡スコープ２００の操作を行う。
【００２０】
挿入部２１０の先端である先端部２２０には撮像レンズ２１１が設けられ、撮像レンズ２１１の光軸上には撮像素子２１２が設けられる。撮像素子２１２は電子回路２１６と共に基板２１３に取り付けられる。電子回路２１６は撮像素子２１２の周辺回路として動作し、撮像素子２１２に対する電力供給や信号入出力を補助する。電子回路２１６からは撮像素子２１２からの信号を伝送する信号線２１４が操作部２４０に延びる。
【００２１】
さらに、先端部２２０には照明レンズ２２１が設けられる。照明レンズ２２１は、内視鏡プロセッサ３００から供給される照明光を観察部位に照射する。照明光は内視鏡スコープ２００の操作部２４０から先端部２２０に延びるライトガイドファイバ２２３を介し、内視鏡プロセッサ３００から照明レンズ２２１へ送られる。
【００２２】
操作部２４０には、照明のオン・オフや、画像の記録等を行うためのスイッチから成る操作スイッチ２４２が設けられる。
【００２３】
コネクタ２３０はスコープ内回路２３１を備え、接続部２３９で内視鏡スコープ３００と接続する。スコープ内回路２３１は、マイコン２３４と、第１のスイッチング回路である定電流回路２３２と、開閉回路２３３とを備える。マイコン２３４は開閉回路２３３を制御する。開閉回路２３３は定電流回路２３２に接続され、定電流回路２３２から出力される電流の大きさを変化させる。定電流回路２３２は電子回路２１６に定電流を流して電子回路２１６から送信される信号を補償する。
【００２４】
接続部２３９には接続検知スイッチ２３５が設けられる。接続検知スイッチ２３５は内視鏡スコープ２００と内視鏡プロセッサ３００との接続を検知して、マイコン２３４に通知する。
【００２５】
図２を用いてスコープ内回路２３１の動作について説明する。図２は内視鏡スコープ２００内部に設けられる回路の一部を模式的に示した図である。
【００２６】
撮像素子２１２には電子回路２１６内に設けられるバッファ回路２１５が接続される。撮像素子２１２から出力された映像信号はバッファ回路２１５により増幅され、挿入部２１０内に設けられる信号線２１４を介して伝送される。
【００２７】
信号線２１４は定電流回路２３２に接続される。定電流回路２３２は第１のトランジスタＱ４と３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とから主に構成される。第１の入力端２３７に流される電流は、抵抗Ｒ１を経てトランジスタＱ４のベース端子Ｂ１に入力する。トランジスタＱ４はベース端子Ｂ１に入力される電流の大きさに従って電子回路２１６へ流れる電流の大きさを決定する。ベース端子Ｂ１に入力される電流は抵抗Ｒ２を経てグラウンドに接続されるため、電子回路２１６へ流れる電流の大きさはＲ２の値に依存する。
【００２８】
第２のスイッチング回路２３６はマイコン２３４と第２のトランジスタＱ５と抵抗Ｒ４とから主に構成される。
【００２９】
マイコン２３４は先端部２２０を加温するとき、第２のトランジスタＱ５のベース端子Ｐ１へ電流を流す。これにより、第１の入力端２３７から入力された電流は第２のトランジスタＱ５を通過することが可能となり、抵抗Ｒ４を経てグラウンドに接続される。このとき、第１の入力端２３７に印加される電圧は一定であるため、第１のトランジスタＱ４のベース端子Ｂ１に入力される電流の大きさは抵抗Ｒ２、Ｒ４との合成抵抗の値に依存することになる。この合成抵抗値はＲ２よりも小さいため、電子回路２１６へ流れる電流の大きさが増加する。
【００３０】
増加された電流が信号線２１４を介して電子回路２１６に与えられると、電子回路２１６が発熱する。熱は先端部２２０に伝達されて撮像レンズ２１１及び照明レンズ２２１を暖める。撮像レンズ２１１及び照明レンズ２２１は人体の体内温度である約３７℃よりも高い温度、例えば約４２℃にまで暖められる。これにより撮像レンズ２１１及び照明レンズ２２１は周囲の温度よりも高温になり、撮像レンズ２１１及び照明レンズ２２１に生じる結露が消える。一定時間が経過すると、マイコン２３４はベース端子Ｐ１へ電流を流すことを停止する。そのため第１の入力端２３７からの電流は抵抗Ｒ２のみを流れる。これにより電子回路２１６に流れる電流の大きさは下げられ、電子回路２１６は発熱しなくなり、先端部２２０は周囲に熱を奪われ、周囲の温度まで低下する。
【００３１】
次に、図３を用いて先端部の温度を上昇させる温度上昇処理について説明する。
【００３２】
温度上昇処理は内視鏡プロセッサ３００に内視鏡スコープ２００を取り付けたときに行われる。内視鏡スコープ２００が内視鏡プロセッサ３００に挿入されると、接続部２３９に設けられた接点２３８を介して内視鏡プロセッサ３００から内視鏡スコープ２００に電力が与えられ、Ｖｃｃが上昇する。挿入により接続検知スイッチ２３５がオンになると、マイコン２３４が接続を検知して、ベース端子Ｐ１に電流を流す。ベース端子Ｐ１へ電流が流されると、第１のトランジスタＱ４のベース端子Ｂ１に抵抗Ｒ４が接続される。これにより合成抵抗が減少して、電子回路２１６に流される電流Ｉが上昇する。
【００３３】
接続後一定時間が経過すると、マイコン２３４はベース端子Ｐ１へ流す電流を停止する。これにより抵抗Ｒ４は第１のトランジスタＱ４のベース端子Ｂ１に接続されなくなって抵抗が増加する。そして、電子回路２１６に流れる電流値は減少する。
【００３４】
接続から電流を停止するまでの加温時間は、ライトガイドファイバ２２３の太さ及び数、挿入部２１０の太さ、並びに光源の種類によって実験により定められ、マイコン２３４に記憶される。人体内部の温度は約３７℃であるため、先端温度が約３７℃から約４２℃の範囲となるように加温時間が定められる。挿入部２１０が太いときは先端部２２０が暖まりにくいため電流を流す時間は大きくなり、ライトガイドファイバ２２３が多いときはライトガイドファイバ２２３の発熱により先端部２２０が熱を持つため電流を流す時間は少なくなる。
【００３５】
マイコン２３４は照明用光源３２０の種類によっても加温時間を変化させる。照明用光源３２０の種類は接続部２３９を介して検知される内視鏡プロセッサ３００の情報から判断され、照明用光源３２０の種類に応じた加温時間をマイコン２３４が記憶する。
【００３６】
図４を用いて内視鏡スコープ２００先端温度の時間変化について、比較例による内視鏡装置の時間変化と比較して説明する。
【００３７】
横軸は電子回路２１６に流される電流量を増加させたとき、つまり加温を開始したときからの経過時間を示し、縦軸は先端部２２０の温度を示す。実線４１に示すように、加温開始から電流量が増加させられると、先端部２２０の温度は実線４２に示すように上昇する。所定の時間が経過すると電流値は下げられ、撮像素子２１２は発熱しなくなって加温が終了する。このときの先端部２２０の温度は約４２℃である。加温が終了すると先端部２２０の熱は周囲に奪われて低下し、周囲温度である約３７℃にまで低下する。
【００３８】
比較例１は挿入部２１０の径が大きい内視鏡装置における先端部２２０の温度変化を示したグラフである。この例では、電子回路２１６に流される電流量は破線４３に示すように一定であって、電子回路２１６の発熱量はわずかである。さらに、挿入部２１０の径が大きいことにより挿入部２１０の熱容量が大きいため、照明により加温されても約３７℃になることはない。そのため、破線４４に示すように先端部２２０温度は約３７℃に達せず、先端部２２０の結露は解消しない。
【００３９】
比較例２は挿入部２１０の径が小さい内視鏡装置における先端部２２０の温度変化を示したグラフである。この例では、電子回路２１６に流される電流量は破線４３に示すように一定であって、電子回路２１６の発熱量はわずかである。また、挿入部２１０の径が小さいため挿入部２１０の熱容量は小さい。そのため、先端部２２０は電子回路２１６の発熱、及び照明からの熱により約３７℃に到達する。これにより先端部２２０の結露は解消する。しかし、先端部２２０に与えられる熱量が小さいため、結露が解消するまでに時間がかかる。
【００４０】
ここで、先端部２２０の温度上昇性状は挿入部２１０の太さだけでなく、ライトガイドファイバ２２３の太さ及び数等によっても影響を受け得る。そのため、ライトガイドファイバ２２３が細く、又は少ない内視鏡スコープは、比較例１及び２と同様の性状を示しうる。
【００４１】
図５を用いて先端部２２０の結露が解消される時間と挿入部２１０の径との関係について説明する。横軸は挿入部２１０の径を示し、縦軸は先端部２２０の結露が解消するまでの時間を示す。
【００４２】
実線５１は本実施形態による内視鏡装置を示したものであり、破線５２は電子回路２１６による加温を行わない比較例を示したものである。本実施形態では、比較例よりも先端部２２０の結露が解消するまでの時間が少ない。さらに、挿入部２１０の径が太くなると挿入部の熱容量が大きくなり、比較例では先端部２２０の結露が解消するまでの時間が増える。しかし本実施形態では、挿入部２１０の径が太くなっても、先端部２２０の結露が解消するまでの時間は比較例ほど増加しない。
【００４３】
本実施形態によれば、内視鏡スコープを内視鏡プロセッサに挿入したときに先端部を加温するため、観察前に結露を除去することが可能となる。
【００４４】
次に図６を用いて第２の実施形態による温度上昇処理について説明する。第１の実施形態と同様の構成に関しては説明を省略する。
【００４５】
温度上昇処理は内視鏡プロセッサ３００に内視鏡スコープ２００を取り付け、照明のスイッチ２４２をオンにしたときに行われる。
【００４６】
内視鏡スコープ２００が内視鏡プロセッサ３００に挿入されると、接続部２３９に設けられた接点を介して内視鏡プロセッサ３００から内視鏡スコープ２００に電力が与えられ、Ｖｃｃが上昇する。さらに、照明のスイッチがオンにされると、マイコン２３４が照明スイッチ２４２のオンを検知して、ベース端子Ｐ１に電流を流す。これにより合成抵抗が減少して、電子回路２１６に流される電流Ｉが上昇する。
【００４７】
照明スイッチは観察を開始するときにオンにされるものであるため、本実施形態によれば、観察の開始を検知して、先端部の結露を除去することができる。
【００４８】
なお、マイコン２３４が検知するのは照明スイッチ２４２のオンでなくても良く、観察を開始するために操作されるスイッチであれば良い。
【００４９】
次に図７を用いて第３の実施形態による温度上昇処理について説明する。第１の実施形態と同様の構成に関しては説明を省略する。
【００５０】
温度上昇処理は第１の実施形態と同様に、内視鏡プロセッサ３００に内視鏡スコープ２００を取り付けたときに行われ、先端部２２０の温度が上昇する。電子回路２１６に流される電流Ｉが下げられて加温が終了する。そして操作部に設けられる観察スイッチが押されると、マイコン２３４はベース端子Ｐ１に流れる電流を切断する。電子回路２１６に流される電流Ｉが下げられて加温が終了する。
【００５１】
先端部２２０の温度が規定値まで上昇していないときでも、観察の開始を検知することが可能なスイッチ２４２が押されると電流値は減少する。これにより、温度が上昇して体内組織に悪影響が及ぶことを防止する。
【００５２】
また、本実施形態によれば、内視鏡スコープ２００が体内に挿入される前に先端部２２０を暖めることができる。これにより内視鏡スコープ２００が体内に挿入されたときに結露が生じず、結露の解消を待つ必要がなくなって観察時間を短縮することが可能になる。
【００５３】
なお、体内へ挿入部２１０が挿入されたことを検知するのはマイコン２３４でなく、内視鏡プロセッサ３００が備える処理装置であっても良い。
【００５４】
また、ベース端子Ｐ１に流れる電流を切断するときは、操作部２４０に設けられる観察スイッチが押されたときではなく、マイコン２３４が体内への挿入を検知したときでもよい。体内への挿入は、画像の変化をマイコン２３４が検知することにより検出される。画像の変化は例えば画像の明るさの変化や、画像が有する色のうち体内組織の多くが有するピンク系の色の占める割合が高くなることにより、検知される。
【００５５】
なお、定電流回路２３２及び第２のスイッチング回路２３６は内視鏡プロセッサに設けられても良い。操作部を小型化することができる。
【００５６】
また、開閉回路２３３は複数設けられても良い。このとき、開閉回路２３３はベース端子Ｂ１に並列に接続される。定電流回路から流される電流値は、ライトガイドファイバ２２３の太さ及び数、挿入部２１０の太さ、並びに光源の種類によって実験により定められ、マイコン２３４に記憶される。人体内部の温度は約３７℃であるため、先端温度が約３７℃から約４２℃の範囲となるように電流値が定められる。挿入部２１０が太いときは先端部２２０が暖まりにくいため電流量は大きくなり、ライトガイドファイバ２２３が多いときはライトガイドファイバ２２３の発熱により先端部２２０が熱を持つため電流量は少なくなる。これにより、定電流回路２３２から流れる電流の大きさをきめ細かく制御することができると共に、様々な内視鏡スコープ及び内視鏡プロセッサに対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態による内視鏡装置のブロック図である。
【図２】内視鏡スコープの回路の一部を模式的に示した図である。
【図３】電子回路に流す電流のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図４】先端部の温度変化を示したグラフである。
【図５】先端部の結露が除去されるに要する時間を示したグラフである。
【図６】第２の実施形態により電子回路に流す電流のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図７】第３の実施形態により電子回路に流す電流のタイミングを示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１００  内視鏡装置
２００  内視鏡スコープ
２１２  撮像素子
２１５  電子回路
２３４  マイコン
２３３  開閉回路
２３６  第２のスイッチング回路
２３２  定電流回路
３００  内視鏡プロセッサ
３２０  照明用光源
【図１】
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【図２】
2008259602.tif 000004
【図３】
2008259602.tif 000005
【図４】
2008259602.tif 000006
【図５】
2008259602.tif 000007
【図６】
2008259602.tif 000008
【図７】
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