(57)【要約】【課題】観察光学系の防曇性能及び洗浄性能の両立を図る。【解決手段】電子内視鏡１０の先端部に配置されたカバーガラス３５の外表面に、所定の相転移温度を界に、低温側で親水性、高温側で疎水性に変化する薄膜３５を形成する。カバーガラス３５の保持枠に薄膜３５を加熱するためのヒータ４２を設け、カバーガラス３５の近傍に設けた温度センサ４３により薄膜３５の温度を検出する。電力制御部５１は、薄膜３５を相転移温度以上の所定温度に保つようにヒータ４２に供給する電力を制御する。ＣＰＵ４７は、送気送水ボタンが押し込まれたことに応じて、電力制御部５１を作動させ、薄膜３５を疎水性にする。薄膜３５は、疎水性の状態で効果的に洗浄が行われる。一方、薄膜３５は、送気送水ボタンが操作されない観察時には電力制御部５１が作動せず、温度が低下して親水性となるので、防曇性能が得られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の先端部に配置された観察光学系の外表面に、親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化する薄膜を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記薄膜は、温度により親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化するものであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記薄膜は、相転移温度を界に、低温側で親水性、高温側で疎水性に変化することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記薄膜は、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドからなることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記薄膜を所定の温度に設定する温度制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２から４いずれか１項に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記観察光学系の外表面に向けて空気または洗浄水を噴出する送気送水手段と、前記送気送水手段による空気または洗浄水の噴出を開始させる操作手段と、前記操作手段の操作に応じて前記温度制御手段を動作させる動作制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記薄膜は、電磁波により親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化するものであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記薄膜に電磁波を照射することにより、前記薄膜の性質を変化させる電磁波照射手段を備えたことを特徴とする請求項７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、内視鏡装置に関し、特に、送気送水装置を備える内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は、医療分野にて広く利用されている。内視鏡装置は、細長い挿入部を体腔内に挿入することによって、挿入部の先端部から体腔内の観察や処理を行うものである。体腔内は、温度約３７℃、湿度約１００％という環境下であるため、その湿気と温度差とによって観察光学系の外表面に曇りが生じ、観察像が見え難くなることが問題となっている。そこで、従来、観察光学系の外表面に撥水性（疎水性）コートを形成することにより、外表面に付着した水分を水玉状の液滴として、水切れ性を向上させることが行われている。
【０００３】
また、一般に、観察光学系の外表面には、体腔内に挿入された際に体液等が付着し、観察の妨げになる場合があるため、挿入部の先端部には、洗浄用の送気送水ノズルが設けられている。観察光学系の外表面は、送気送水ノズルから噴出される洗浄水及び空気により、洗浄及び乾燥が行われる。上記のように観察光学系の外表面に撥水性コートを施した場合、送気送水ノズルから外表面に噴き付けられた洗浄水は、水玉状の液滴となって外表面からはじかれやすくなるが、はじかれずに外表面上に残存した液滴が水玉状に凝集し、部分的に曇りが生じるといった問題があった。
【０００４】
かかる問題を解決するために、観察光学系の外表面に親水性処理を施すことが提案されている（特許文献１参照）。このように、観察光学系の外表面に親水性処理を施すことにより、外表面に付着した液滴は表面全体に拡散され、いわゆる濡れ性が向上するため、曇りが防止される。
【特許文献１】特開２００６−２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のように、観察光学系の外表面を親水性とした場合には防曇効果が得られるが、撥水性が得られないため、送気送水時には、観察光学系の外表面に付着した液滴が吹き飛ばされにくく、洗浄性能が低下するといった問題がある。つまり、従来の技術では、防曇性能と洗浄性能とは相容れず、洗浄性能を向上させると防曇性能が低下し、防曇性能を向上させると洗浄性能が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、観察光学系の防曇性能及び洗浄性能の両立を図ることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡装置は、内視鏡の先端部に配置された観察光学系の外表面に、親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化する薄膜を備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記薄膜は、温度により親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化するものであることが好ましい。
【０００９】
また、前記薄膜は、相転移温度を界に、低温側で親水性、高温側で疎水性に変化することが好ましい。例えば、前記薄膜は、Ｐｏｌｙ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドからなる。
【００１０】
また、前記薄膜を所定の温度に設定する温度制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
また、前記観察光学系の外表面に向けて空気または洗浄水を噴出する送気送水手段と、前記送気送水手段による空気または洗浄水の噴出を開始させる操作手段と、前記操作手段の操作に応じて前記温度制御手段を動作させる動作制御手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記薄膜は、電磁波により親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化するものであることも好ましい。この場合には、前記薄膜に電磁波を照射することにより、前記薄膜の性質を変化させる電磁波照射手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、観察光学系の外表面に、親水性と疎水性との間で性質が可逆的に変化する薄膜を設けたので、観察光学系の防曇性能及び洗浄性能の両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において、内視鏡装置２は、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、光源装置１２、送気送水装置１３などから構成されている。送気送水装置１３は、光源装置１２に内蔵されたポンプ１３ａと、洗浄水を貯留して送水を行う送水タンク１３ｂとから構成されている。電子内視鏡１０は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１４と、挿入部１４の基端部分に連設された操作部１５と、プロセッサ装置１１や光源装置１２に接続されるユニバーサルコード１６とを備えている。
【００１５】
挿入部１４の先端には、撮像素子としてＣＣＤ４０（図３参照）を内蔵した先端部１７が連設されている。先端部１７の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１８が設けられている。湾曲部１８は、操作部１５に設けられたアングルノブ１９が操作されて、挿入部１４内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部１７が体腔内の所望の方向に向けられる。
【００１６】
ユニバーサルコード１６の基端は、コネクタ２０に連結されている。コネクタ２０は、複合タイプのものであり、コネクタ２０にはプロセッサ装置１１が接続される他、光源装置１２及び送気送水装置１３が接続される。
【００１７】
プロセッサ装置１１は、電子内視鏡１０内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１０に給電を行い、ＣＣＤ４０の駆動を制御するとともに、ＣＣＤ４０から出力された撮像信号を伝送ケーブルを介して受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像データは、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ２１に観察像として表示される。また、プロセッサ装置１１は、コネクタ２０を介して光源装置１２と電気的に接続されており、内視鏡装置２の動作を統括的に制御する。
【００１８】
操作部１５には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通される鉗子口２２、送気送水装置１３から供給される空気や洗浄水による送気送水を行うための送気送水ボタン２３、モニタ２１に表示される観察像をフリーズさせるためのフリーズボタン２４などが設けられている。
【００１９】
電子内視鏡１０内には、送気送水装置１３から空気または洗浄水が供給される送気送水管路４１（図３参照）が挿通されている。送気送水管路４１の先端側は、送気送水ノズル３３（図２参照）に連通しており、基端側は、送気管路４１ａ（図３参照）と送水管路４１ｂ（図３参照）とに分岐し、送気送水ボタン２３を介して送気送水装置１３に接続されている。送気送水ボタン２３には、送気管路４１ａに連通した孔が形成されている。送気管路４１ａには、ポンプ１３ａから常に空気が供給されているため、送気送水ボタン２３の孔を塞ぐことにより、送気管路４１ａがつながり、送気送水ノズル３３から空気が噴出される。さらに送気送水ボタン２３を押し込むと、送気管路４１ａが塞がれ、ポンプ１３ａから供給される空気が送水タンク１３ｂに流れ込む。この空気が送水タンク１３ｂ内の洗浄水を押し出すことにより、送水管路４１ｂに洗浄水が流れ込み、送気送水ノズル３３から洗浄水が噴出される。
【００２０】
図２において、先端部１７の端面１７ａには、観察窓３０、照明窓３１、鉗子出口３２及び送気送水ノズル３３が設けられている。観察窓３０は、端面１７ａの片側中央に配置されている。照明窓３１は、観察窓３０に関して対称な位置に２つ配され、体腔内の被観察部位に光源装置１２からライトガイド６０（図３参照）を介して導かれた照明光を照射する。鉗子出口３２は、挿入部１４内に配設された鉗子チャンネルに接続され、操作部１５の鉗子口２２に連通している。鉗子口２２に挿通された各種処置具は、その先端が鉗子出口３２から露出される。送気送水ノズル３３は、上記のように操作部１５の送気送水ボタン２３の操作に応じて送気送水装置１３から供給される空気や洗浄水を、観察窓３０に向けて噴出する。
【００２１】
観察窓３０には、透光性のカバーガラス３４が配設されており、カバーガラス３４の外表面には、温度応答性高分子であるポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（以下、ＰＩＰＡＡｍと略す）を表面処理により化学的に固着してなる透光性の薄膜３５が形成されている。ＰＩＰＡＡｍは、熱刺激により相転移を起こす温度応答性高分子であり、相転移温度である３２℃を界に、低温側で親水性となり、高温側で撥水性（疎水性）となる性質を有する。カバーガラス３４の周囲には、薄膜３５を加熱するためのヒータ４２（図３参照）が設けられており、ヒータ４２の近傍には、温度センサ４３（図３参照）が設けられている。詳しくは後述するが、観察窓３０の洗浄は、薄膜３５の温度を相転移温度以上とし、薄膜３５を撥水性とした状態で行われる。
【００２２】
図３において、カバーガラス３４の後方には、対物レンズ４４が配設されている。本実施形態では、カバーガラス３４及び対物レンズ４４が観察光学系を構成している。対物レンズ４４の結像位置には、ＣＣＤ４０が配設されている。ＣＣＤ４０は、２次元配列された複数の光電変換素子を備え、観察光学系を介して入射した光を光電変換し、撮像信号として出力する。図示は省略するが、ＣＣＤ４０の受光面には、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ（例えば、ベイヤー配列の原色カラーフィルタ）が配置されている。なお、ＣＣＤに代えて、ＣＭＯＳセンサ等の他の撮像素子を用いても良い。
【００２３】
ＣＣＤ４０は、電子内視鏡１０の操作部１５に設けられたタイミングジェネレータ（ＴＧ）４５及びアナログ信号処理回路（ＡＦＥ）４６に接続されている。ＴＧ４５は、操作部１５に設けられたＣＰＵ４７からの制御に基づいて、ＣＣＤ４０の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、リセットパルス等）とＡＦＥ４６用の同期パルスとを生成し、ＣＣＤ４０及びＡＦＥ４６に入力する。
【００２４】
ＡＦＥ４６は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）４８、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）４９、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５０により構成されている。ＣＤＳ４８は、ＣＣＤ４０から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４０で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。ＡＧＣ４９は、ＣＤＳ４８によりノイズ除去が行われた撮像信号を、所定のゲインで増幅する。Ａ／Ｄ５０は、ＡＧＣ４９により増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換し、前述のコネクタ２０を介してプロセッサ装置１１に入力する。
【００２５】
また、操作部１５には、電力制御部５１が設けられている。電力制御部５１は、ＣＰＵ４７に入力される温度センサ４３の検出データに基づき、ヒータ４２に供給する電力を制御する。ヒータ４２は、カバーガラス３４を保持する不図示の保持枠の周囲にコイル状に巻装された電熱線からなる。電力制御部５１は、送気送水ボタン２３が押下され、ＣＰＵ４７により動作が開始された際に、カバーガラス３４上の薄膜３５の温度を相転移温度以上の所定値（例えば、３６℃）とし、薄膜３５が撥水性を保つように、ヒータ４２の温度を一定に保つ。なお、本実施形態では、ヒータ４２、温度センサ４３、及び電力制御部５１が特許請求の範囲に記載の温度制御手段に相当し、ＣＰＵ４７が特許請求の範囲に記載の動作制御手段に対応する。
【００２６】
送気送水ボタン２３は、押下された際に操作信号を発生し、この操作信号をＣＰＵ４７に入力する。ＣＰＵ４７は、送気送水ボタン２３からの操作信号の入力に応じて、電力制御部５１を動作させ、ヒータ４２に電力を供給することにより薄膜３５を加熱して、薄膜３５を撥水性とする。送気送水ノズル３３から噴出される洗浄水は、薄膜３５上に吹き付けられるが、このとき薄膜３５は撥水性となっているため、洗浄水が薄膜３５上で液滴となってはじかれる。この液滴は、送気時においても容易に吹き飛ばされるので、効果的に洗浄がなされる。なお、本実施形態では、送気送水ボタン２３が特許請求の範囲に記載の操作手段に相当する。
【００２７】
一方、ＣＣＤ４０により観察窓３０を介して観察を行う際には、送気送水ボタン２３の押下が解除され、ＣＰＵ４７には操作信号が入力されない。この場合には、電力制御部５１が動作せず、ヒータ４２には電力が供給されないため、薄膜３５は相転移温度以下に低下して親水性となる。このとき、薄膜３５上に残存している液滴が薄膜３５の表面全体に拡散するため、防曇効果が得られ、良好な観察像が得られる。
【００２８】
プロセッサ装置１１には、ＣＰＵ５２、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５３、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）５４などが設けられている。ＣＰＵ５２は、電子内視鏡１０のＣＰＵ４７及び光源装置１２のＣＰＵ５５と通信を行うとともに、プロセッサ装置１１の動作制御を行う。ＤＳＰ５３は、ＣＰＵ５２の制御に基づき、電子内視鏡１０のＡＦＥ４６から入力された撮像信号に対し、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等を行い、画像データを生成する。Ｄ／Ａ５４は、ＤＳＰ５３により生成された画像データをアナログ信号に変換してモニタ２１に出力する。このようにして、モニタ２１には、電子内視鏡１０による観察像が表示される。
【００２９】
光源装置１２には、ＣＰＵ５５、光源５６、光源ドライバ５７、絞り機構５８、集光レンズ５９などが設けられている。ＣＰＵ５５は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ５２と通信し、光源ドライバ５７及び絞り機構５８の制御を行う。光源５６は、キセノンランプやハロゲンランプなどからなり、光源ドライバ５７により駆動制御される。絞り機構５８は、光源５６の光射出側に配置され、集光レンズ５９に入射される光量を増減させる。集光レンズ５９は、絞り機構５８を通過した光を集光して、光源装置１２に接続された電子内視鏡１０のライトガイド６０の入射端に導く。ライトガイド６０は、電子内視鏡１０の基端から先端部１７まで挿通され、出射端が前述の各照明窓３１に接続されている。
【００３０】
上記のように構成された内視鏡装置２で体腔内を観察する際には、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、光源装置１２、及びモニタ２１の各電源をオンにして、電子内視鏡１０の挿入部１４を体腔内に挿入し、光源装置１２からの照明光で体腔内を照明しながら、ＣＣＤ４０により撮像される体腔内の画像（観察像）をモニタ２１で観察する。
【００３１】
通常、体腔内は、温度約３７℃、湿度約１００％という環境下であるため、電子内視鏡１０の挿入部１４を体腔内に挿入した際には、先端部１７の温度は体腔内の温度より低く、その温度差と湿気とにより、観察窓３０等には、水蒸気による水滴が付着する。このとき、観察窓３０のカバーガラス３４上の薄膜３５は、相転移温度である３２℃より低く、親水性となっているため、図４（Ａ）に示すように、薄膜３５上に付着した液滴７０は表面全体に拡散する。これにより、防曇効果が得られ、良好な観察像が得られる。
【００３２】
電子内視鏡１０の使用により薄膜３５上に体液等が付着し、観察の妨げになる汚れが生じた場合には、使用者は送気送水ボタン２３を操作することにより、送気送水ノズル３３から空気及び洗浄水を噴出させ、薄膜３５の洗浄を行うことができる。送気送水ボタン２３が押し込まれると洗浄水の送水が行われる。この際、送気送水ボタン２３は、操作信号を発生してＣＰＵ４７に入力する。ＣＰＵ４７は、操作信号の入力に応じ、送気送水装置１３からから送水が行われる際に電力制御部５１を動作させ、ヒータ４２に電力を供給することにより薄膜３５を加熱し、薄膜３５を撥水性とする。このとき、送気送水ノズル３３から観察窓３０に洗浄水が噴出されるが、図４（Ｂ）に示すように、薄膜３５上に付着した液滴７１は、表面との接触角が大きな水玉状となるため、水切れ性が向上する。この液滴７１は、送気の際に送気送水ノズル３３から吹き付けられる空気を受けやすく吹き飛ばされやすいため、効果的な洗浄及び乾燥がなされる。
【００３３】
この後、送気送水ボタン２３の押し込みが解除されると、電力制御部５１の動作が停止する。薄膜３５は、ヒータ４２の停止や、送水による冷却効果、液滴の気化熱による冷却効果により、温度が相転移温度以下に低下する。このとき、体腔内と薄膜３５との温度差により、観察窓３０に曇りが生じることが懸念されるが、薄膜３５が親水性となるため、防曇効果が得られ、良好な観察像が得られる。そして、体腔内の温度により、薄膜３５の温度が上昇して撥水性となったとしても、そのとき、薄膜３５は体腔内との温度差が小さいため、曇りが生じにくく、良好な観察像が得られる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の内視鏡装置２では、観察光学系の外表面であるカバーガラス３４の表面に、温度応答性を有し、親水性と撥水性（疎水性）との間で変化する薄膜３５を形成しているので、防曇性能及び洗浄性能の両立を図ることができる。つまり、洗浄時には、薄膜３５を撥水性として洗浄性能を高めることができ、挿入部１４の挿入直後や洗浄後の薄膜３５の温度は低く親水性となるため、観察時には、防曇性能を得ることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、観察窓３０にカバーガラス３４を設けているが、このカバーガラス３４を設けず、観察窓３０から対物レンズ４４が露呈された構成としても良い。この場合には、対物レンズ４４の表面が観察光学系の外表面となるため、この表面に薄膜３５を形成すれば良い。
【００３６】
また、上記実施形態では、薄膜３５を加熱するためにカバーガラス３４の保持枠にヒータ４２を設けているが、このヒータ４２を設けず、光源装置１２からの光を、ライトガイド等で電子内視鏡１０の先端部１７に導いて上記保持枠に照射することにより、その輻射熱で薄膜３５を加熱する構成としても良い。
【００３７】
さらには、薄膜３５を加熱するための加熱装置を設けなくても良い。この場合には、薄膜３５は、体腔内の熱を受けて温度変化することになるが、体腔内の温度は約３７℃であって薄膜３５の相転移温度（３２℃）より高いため、使用時間が十分に経過すると、薄膜３５は、相転移温度を超えて撥水性となる。この状態で薄膜３５の洗浄を行うことにより、高い洗浄性能が得られる。洗浄後は、薄膜３５は、温度が低下しては親水性となるため、防曇性能が得られる。
【００３８】
また、上記実施形態では、温度刺激により親水性と撥水性との間で可逆的に変化する材料を用いて薄膜３５を形成しているが、本発明はこれに限定されず、電磁波（可視光を含む）や電気刺激により親水性と撥水性との間で可逆的に変化する材料を用いても良い。図５は、電磁波刺激により親水性と撥水性との間で可逆的に変化する材料として、例えば、光触媒の一種である酸化チタンを用いてカバーガラス３４の外表面上に薄膜８０を形成した場合の内視鏡装置の構成例を示す。酸化チタンは、紫外線が照射された場合に、撥水性（疎水性）から親水性へと改質される性質を有している。
【００３９】
カバーガラス３４の近傍には、ヒータ４２及び温度センサ４３に代えて、紫外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）８１を配設している。ＬＥＤ８１は、ＣＰＵ４７により発光制御が行われ、ＣＣＤ４０による観察時に、薄膜８０に紫外線を照射する。これにより、薄膜８０は、親水性へと変化して防曇性能が得られる。なお、その他の部分については、上記実施形態と同様であるため、同一の符号を付しており、説明を省略する。本実施形態では、ＬＥＤ８１が特許請求の範囲に記載の電磁波照射手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の内視鏡装置を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡の先端部の端面を示す斜視図である。
【図３】内視鏡装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】液滴が付着した薄膜の断面図であり、（Ａ）は薄膜が親水性の場合の断面図であり、（Ｂ）は薄膜が撥水性の場合の断面図である。
【図５】その他の実施形態に係る内視鏡装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
２  内視鏡装置
１０  電子内視鏡
１１  プロセッサ装置
１２  光源装置
１３  送気送水装置
１４  挿入部
１５  操作部
１７  先端部
２３  送気送水ボタン
３０  観察窓
３３  送気送水ノズル
３４  カバーガラス
３５  薄膜
４０  ＣＣＤ
４２  ヒータ
４３  温度センサ
４７  ＣＰＵ
５１  電力制御部
７０，７１  液滴
８０  薄膜
８１  発光ダイオード
【図１】
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【図２】
2009261830.tif 000004
【図３】
2009261830.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009261830.tif 000007