JP2009506824A - 内視鏡の使い捨てキャップ - Google Patents

Abstract

内視鏡の光学ヘッドに着脱式に接続可能なキャップであって、射出成型によって不透明プラスチックで製造される管状収容体を有している。収容体は、後方開口端部と、前面部によって閉鎖された前方端部と、光学ヘッドのビューアを妨害反射現象から保護するためのグレア防止リングとを有している。グレア防止リングは、キャップの前面部に埋め込まれており、光学ヘッドは、グレア防止リングによって囲まれる前面部の一部を介して物体を視認することができる。グレア防止リングには、キャップの射出成型中にプラスチック材料を流入させるための少なくとも１つの非連続領域が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡の分野に関し、特には、内視鏡の光学ヘッドに取り付け可能なキャップに関する。

このキャップは、結腸鏡としてのごとき医療用に使用が可能である。結腸鏡は、結腸内の検査に使用される。検査中、光学ヘッドが取り付けられたフレキシブルな管体は、直腸及び結腸に挿入され、結腸内部の異常の有無を調べるように結腸内部を視覚化する。

しかし、本発明は、結腸鏡で使用されるキャップにのみ限定されるものではない。本発明は、検査、手術、診断、治療その他の目的で使用される全ての他の内視鏡装置での使用を目的とする。

そのような目的に使用される内視鏡装置の中には、食道、胃及び十二指腸の検査のための内視鏡や、膀胱検査用のための膀胱鏡、血管鏡、気管鏡、腹腔鏡、関節鏡、Ｓ字結腸鏡その他の内視鏡が存在する。

さらに、本発明は、医療用のみならず産業用にも利用可能であり、産業用内視鏡である所謂ボロスコープにも利用が可能である。

体内腔部内又は体内管部内の視覚化のために光学ヘッドを採用する様々な内視鏡が実在する。そのような光学ヘッドの必須部品は、結像化システム及び照光システムである。この結像化システムは、内視鏡の先端に取り付けられた対物レンズ又は内視鏡の手前端に取り付けられたファイバ束及び接眼レンズを含み、体内管部内の観察を可能にする。

最新の内視鏡装置では、結像化システムは、結像化用の光学部品及び撮像チップ、例えばＣＣＤチップ又はＣＭＯＳを含んでおり、反射光信号を電気信号に変換し、電気線を介して装置の手前端に送り、リアルタイムの画像として内視鏡外部の映像再生装置に視覚的に送る。

本明細書では、対物レンズ、接眼レンズを備えたファイバ束又はＣＣＤチップあるいはＣＭＯＳは、画像ビューアと呼称する。

照光システムは、光を内視鏡の先端に送り、観察対象部位を照明するものである。そのような照光システムは、外部光源、例えばキセノン光源又はハロゲン光源を含むことができる。あるいは、内部光源、例えば内視鏡に内蔵された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。

内視鏡の光学ヘッド内でのＣＣＤセンサー並びにＬＥＤの使用は、比較的新しい技術である。しかしながら、そのような光学装置が提供された内視鏡を解説する多数の特許が存在する。

ＬＥＤ照光システムを備えた内視鏡の例は、ナカシマ（米国特許第６，５３３，７２２号明細書）で解説されている。この内視鏡では、ＬＥＤは内視鏡シャフト内で、その先端に設置される。

ＣＣＤチップ並びにＬＥＤを備えた内視鏡の別例は、イリオン（米国特許第６，７３０，０１９号明細書）で解説されている。この内視鏡では、結像化システムも内視鏡シャフト内に設置されており、ＬＥＤは、シャフト外で内視鏡の手前端に設置されている。

本発明は、光学ヘッドに関係する。好適には光学ヘッドには、投影レンズを備えたＣＣＤカメラが画像ビューアとして採用されており、ＬＥＤが光源を提供する。

最新内視鏡は、外殻体又はスリーブも備えている。スリーブは、内視鏡挿入管を覆い、内視鏡処置時の汚染を防止する。

そのような内視鏡の例は、アイゼンフェルド（ＷＯ２００４/０１６２９９：ＰＣＴ/ＩＬ２００３/０００６６１）に記載されている。

本願では、保護スリーブで覆われた挿入管を備えた結腸鏡装置が解説されている。キャップが挿入管の先端を封閉しており、スリーブの先端はそのキャップに接続されている。キャップの先端には、開口部が提供されており、内視鏡処置時に体内通路の内部を視認させる。透明材料で提供された窓部がその開口部を閉鎖する。

残念ながら、透明窓部の利用には、所謂ゴースト像の問題又はグレア（眩視）の問題が伴う。投影レンズを通してＣＣＤカメラに進入する不都合な反射、又は妨害反射現象がこの問題を引き起こす。不都合な反射の理由は、例えば窓部の内面からの光の反射、あるいは窓部自体内の反射であろう。従って投影レンズは、実像を表す対象物体からの反射光のみならず、結像のシャープ度やコヒーレンス度を低減させる妨害反射現象をも感知する。

この問題は、知られており、その問題を解消させるべく様々な試行が行われている。例えばシルベルスタイン（米国特許第５，１９３，５２５号明細書）では、内視鏡の外殻体用のグレア防止チップが開示されている。このグレア防止チップには、専用嵌合領域が提供されており、画像ビューアに内視鏡外部の物体から反射する光のみを感知させる。

しかしながら、この問題解消法の弱点は、嵌合領域内でチップと内視鏡の先端に、専用の嵌合突起と凹部とを設置する必要性があることに関連する。望ましいグレア防止効果を得るためには、これら突起と凹部とを精密に加工することが必要である。即ち、それらの製造には、非常に厳しい許容誤差が要求される。よって、製造の複雑性が増し、製造コストが上昇する。

さらに、コロノサイト（ColonoSight ^TM）の登録商標で販売されている、サイトライン テクノロジー リミテッド（Stryker GI Ltd．）により開発された内視鏡装置が存在する。この装置は、使い捨て膨出式スリーブで覆われた挿入管を含んでおり、その先端は、プラスチックキャップに固定されている。ここには、光学ヘッドが収容される。キャップの前面には、透明窓部が提供されており、画像ビューアでの観察を可能にしている。即ち、ＣＣＤチップの投影レンズでの観察を可能にしている。また、投影レンズ周囲には、グレア防止リングも設けられている。

キャップは、プラスチック材料、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン）樹脂の射出成型で製造される。射出に先立ってグレア防止リングが金型内に設置される。キャップが射出成型されているときは、グレア防止リングは金型内に残っている。キャップが金型から除去されると、リングは、キャップの前面内に埋め込まれる。リングは、閉鎖状であるため金型内に射出されるプラスチック材料は、リングに囲まれた領域に到達できない。この領域は、空状態のままであり、次の製造工程中に透明窓部によって封止される。この工程は、窓部をリングと同心的に配置させるため、グレア防止リングに造られた凹部内へ窓部を注意深く設置するステップを含む。

次に、窓部をその場で固定するため、窓部とリングとの間の環状溝部を接着剤で充填するステップが続く。この製造工程は、キャップの構造によって影響される。即ち、窓部がキャップとは、分離しているという事実に影響される。このような製造工程には、複数のステップが含まれているため、この工程は、複雑であって不便で、しかも製造コストが高くなる。

窓部は、キャップとは、別体であるため、窓部とレンズは、離れていなければならない。さもなければレンズは、窓部側に突き出し過ぎて窓部を圧力でずらす可能性がある。光線は、この隙間を通過して屈折するため、光線の出口点は窓部のエッジに近くなる。これによって対象外の物体を窓部の外で捕獲することになるであろう。従って、窓部は、凹部内に細心の注意を払って精密に設置されねばならない。さもないと対象外の物体からの反射が視野に進入するであろう。この必要性は、キャップの要素の寸法に厳格な誤差許容量を要求する。よって製造工程は、さらに複雑化することになる。

内視鏡の光学ヘッド用キャップを考案する努力が為されているが、容易で、安価に、しかも便利に製造でき、必要なグレア防止機能を備えた新規で改良されたキャップの需要は厳然と存在する。

特に、窓部をキャップと一体的に提供して窓部をグレア防止リングに固定する追加の工程を不要とするために、窓部と同時に製造できるキャップの考案が望まれている。

製造並びに光学ヘッドの組み入れが厳格な寸法誤差許容範囲を要求しないキャップの考案も望まれている。

本発明及びその利便性と利点のさらに完全な理解のため、添付図面を利用して本発明の実施例を以下において詳細に説明する。

図１と図２では、本発明のキャップ１０の実施例が図示されている。このキャップは、内視鏡装置、好適には、結腸鏡装置で使用するようにデザインされている。結腸鏡装置の部品、例えば運用通路とナビ機構とを備えた挿入管、操作ハンドル、制御装置、モニター付きビデオコンソール等のよく知られた部品は、図１では、示されていない。キャップは、挿入管の先端に取り付けられる光学ヘッドを収容する。このキャップは、安価な使い捨て部品であり、不透明プラスチック材料、例えば商業的に入手可能なＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン）樹脂で射出成型により製造される。

キャップ１０は、後方開口端部１４と、前面部１６で閉鎖された前方端部とを有した管状収容体１２を含む。この収容体の内部は、光学ヘッドを収容するよう寸法で設計されている。開口部１８が前面部１６に提供され、手術器具が挿入管内で目的箇所にまで進行したときに手術器具を通過させる。この開口部１８は、真空の提供にも利用される。

灌漑通路を設けるため、前方端部に出口ポート２０が設けられている。細部は、図示されていないが、この出口ポート２０を介して前面部１６に設けられた窓部に向かって放水される。この放水は、キャップの前面部に提供されたガイド突出体２２（左側突出体のみ図示）間に固定されたスプリンクラーシールド（図示せず）によって方向制御される。

前面部の後方には、短凹領域２４が設けられている。この領域は、カバースリーブの先端を取り付けるためのものである。キャップをカバースリーブを利用しない内視鏡装置に使用する時には、領域２４は不要である。

図２は、接続前のキャップ１０と光学ヘッド４０を示している。実際には、キャップは、光学ヘッドにスナップ式接続によって着脱式に接続できる。図１に示すごとくこの接続は、キャップの収容体内に提供された弾性タング部２６を含んでいる。タング部には、突出部２８と畝状領域部３０が設けられている。タング部周囲には、切欠部３２が提供されており、この構造によって畝状領域部を押すとタング部がレバーのごとく弾性的に移動する。光学ヘッドには、突出部が係合するか、又は外れるときにキャップを光学ヘッドへそれぞれ着脱させる突出部と嵌合する孔４９が設けられている。

図１に示すように前面部の下方部分には、グレア防止リング３４が埋め込まれている。従来式のキャップとは異なり本発明では、このリングは、閉じておらず、非連続領域即ち、隙間３６を有している。この非連続領域の目的は、射出成型中にリングに囲まれた領域３８内にプラスチック材料を流入させるためである。この構造によって、キャップを形成するプラスチック材料を包囲領域３８内に射出することができる。射出成型することでこの領域は、キャップの前面部と一体化する。キャップは、不透明材料で形成されているため、この領域は、窓部として機能し、ここを介して光学ヘッドの画像ビューア、即ち、ＣＣＤチップ又はＣＭＯＳの投影レンズが目的対象物を感知する。

図２と図３では、光学ヘッド４０とキャップ１０が示されている。光学ヘッドは、先端面部４４と近開口端部４６を有する主要本体部４２を含んでいる。先端面部４４に隣接する主要本体部の部分には、Ｕ形状凹部４８が提供されており、主要本体部の残りの部分と近端部４６は、筒形状である。Ｕ形状凹部は、挿入管（図示せず）の運用通路のための出口を設けている。

主要本体部の筒形状部には、孔４９が形成されている。この孔は、キャップの弾性タング部２６の突出部２８と嵌合する。近端部周囲に形成されたボア部５０が示されている。このボア部は、光学ヘッドをナビ機構の脊椎部と接続するネジ体のためのものである。

本出願人の米国特許願６０/６２６３８２は、光学ヘッドをさらに詳細に解説している。この解説によれば、主要本体部内には、照光手段の２つのグループ、即ち、白色ＬＥＤが設けられている。このＬＥＤは、主要本体部内で各グループが、先端面部の左側又は、右側に提供されたアーチ形領域内にそれぞれ存在するようにアレンジされている。先端面部４４には、アーチ形領域と嵌合する２つの透明カバー部５２、５４が取り付けられている。ＬＥＤから発生する光は、これらのカバー部を通過する。

図３は、先端面部の開口部５６を通って突き出る投影レンズ５８を示している。この投影レンズは、キャップ前面部内に埋め込まれたグレア防止リング３４の妨害反射現象から保護されている。グレア防止リングには、キャップの前面部からレンズ側に突き出る下方部分が設けられている。

図５でさらに明確に図示されているように、開口部５６は、グレア防止リングに隣接する広がっている領域を有して形成されている。投影レンズ、グレア防止リング及び窓部は、図４と図５でさらに明確に図示されている。これらの図面には、３桁の符号が使用されており、１桁目は、図面の番号を、残りの２桁は、図１、図２及び図３で説明した要素に対応している。

図４は、キャップの前面部４１６内に埋め込まれた連続したグレア防止リング４３４を利用する従来技術のキャップの一部を示している。このキャップには、リングに配置されて接着されている窓部４３８が設けられている。接着剤は、窓部を囲む環状溝部４４０内に配置される。光学ヘッドの先端面部４４４内で開口部４５６に沿って突出する投影レンズ４５８も示されている。このレンズは、窓部から距離Ｄだけ離れている。グレア防止リングの下方部は、開口部の広がっている領域４６０内に収容されている。

図５は、本発明によるキャップの一部を示している。このキャップは、キャップの前面部５１６内に埋め込まれた非連続グレア防止リング５３４を利用している。前面部は、これと一体的であって、グレア防止リングによって囲まれる領域５３８を有している。この領域は、窓部として機能する。光学ヘッドの先端面部５４４内で開口部５５６に沿って突き出る投影レンズ５５８も示されている。グレア防止リングの下方部分は、開口部の広がっている領域内で突き出ている。投影レンズは、窓部領域５３８と面一である。

本発明によれば、グレア防止リングは、非連続形状であるにもかかわらず妨害反射現象を確実に排除し、シャープでコヒーレントな画像を提供する。

図６、図７及び図８は、非連続領域が提供されたグレア防止リングの様々な実施例を示している。このリングは、射出成型中の埋め込み工程で発生する圧力に耐える強度を提供するアルミニウム等の金属材料で製造できる。

図６及び図７の実施例では、グレア防止リングには、円錐台面６２と棚部６４を有する上方部６０が設けられている。この棚部は、リングがキャップの前面部内に埋め込まれている際にリングを確実に安定させるためのものである。グレア防止リングは、上方部から光学ヘッドの開口部の広がっている領域側へ突き出る下方部６６も有している。リングの上方部には、非連続性を提供する隙間３６が設けられている。

一方、リングの下方部は、連続している。非連続領域は、隙間だけではなくスロットやリングにドリル加工された孔によって提供することもできる。非連続領域は、リングで閉じられた領域内にプラスチック材料を入れキャップと窓部を同時的に射出成型させるように充分な大きさである必要がある。グレア防止効果を衰えさせない限り、射出成型の効率性を向上させるため、さらに数多くの非連続領域を提供することもできる。

図８に示す実施例では、リングの特徴の大部分は同じであるが、下方の突出部分が省かれ、平坦な下方面６８が設けられている。キャップにこの実施例によるグレア防止リングが設けられている。場合、窓部の下方面は、投影レンズと面一である。

窓部は、キャップと同時的に形成できるので、キャップに窓部を取付ける必要はなく手間が減るため、製造工程がさらに簡単、便利及び安価となる。

図９及び図１０に関して本発明のさらなる利点を説明する。これらの図面は、窓部から離れた、あるいは窓部と（本発明のキャップのごとく）面一である投影レンズの視野を概略的に示している。

図９は、連続したグレア防止リングと分離した専用の窓部を利用する従来式キャップを示している。

図１０は、グレア防止リングが非連続であり、窓部がキャップの前面部と一体的である本発明のキャップを示している。

図９は、縦軸Ｘ−Ｘを有する投影レンズ９５８を概略的に示している。レンズは、レンズと窓部との偶然の接触を防止するのに必要な距離Ｄだけ窓部９３８から離れている。光線ＬＢは、レンズの焦点Ｆから発生し、角度αでレンズのエッジに向かい、さらに窓部の下方面に向かってレンズを通過する。光線は、窓部の下方面へ縦軸Ｘ−Ｘから距離Ｌの位置で接近する。ここで光線は、屈折して角度αとは異なる角度α_１でレンズを通過する。屈折した光が窓部から出る出口点ＥＰは、グレア防止リングに非常に近いことが理解できよう。このため、距離Ｄ及び窓部の寸法の厳格な寸法誤差許容範囲に従う必要がある。さもなければ出口の光線がリング付近の対象外の物体を捉え、これらの物体が視野に入るであろう。

図１０は、縦軸Ｘ−Ｘを有する投影レンズ１０５８と窓部１０３８を示している。比較のため、図１０のレンズと窓部は、図９で示すものと同じ形態と寸法で示されている。

窓部は、キャップと一体的であるため、窓部が押し出される危険性はない。従って、図１０に示すようにレンズを窓部の下方面と面一に設置することができる。焦点Ｆから発生し、レンズエッジへと方向付けられた光線ＬＢは距離Ｌ１の位置で窓部の下方面に接近するであろう。レンズと窓部との間には距離が存在しないため、距離Ｌ１は距離Ｌよりも短くなるであろう。このため、屈折した光線は、グレア防止リングから離れた出口点ＥＰで窓部から出るであろう。従って対象外の物体がレンズの視野に入る可能性が低くなることから製造誤差の許容範囲が緩和される。

本発明は、前述の実施例に限られず、当業者であれば請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱せずに本発明を変形させることができる。

本発明の別実施例について以下でいくつか述べる。

グレア防止リングに下方突出部分を必ずしも設ける必要はなく、光学ヘッドの先端面部にこの突出部分を収容するための広がっている領域を必ずしも提供する必要はない。代わりに、グレア防止リングと光学ヘッドの先端面部との間に弾性封止リングを利用することもできる。

以上の説明、及び/又は請求の範囲、及び/又は図面に開示された特徴は、単独でも組合せでも本発明の別形態の実施を可能にすることは理解できよう。

図１は、本発明によるキャップの１実施例の一部切欠き斜視図である。 図２は、図１で示すキャップと光学ヘッドの斜視図である。 図３は、キャップが取り付けられた状態の光学ヘッドの斜視図である。 図４は、従来キャップの一部の断面図であり、グレア防止リングと窓部とを示している。 図５は、本発明によるキャップの一部の断面図であり、グレア防止リングと窓部とを示している。 図６は、本発明のキャップで使用されるグレア防止リングの３つの異なる実施例の斜視図である。 図７は、本発明のキャップで使用されるグレア防止リングの３つの異なる実施例の斜視図である。 図８は、本発明のキャップで使用されるグレア防止リングの３つの異なる実施例の斜視図である。 図９は、従来キャップと本発明のキャップの視野を定める光線の方向を概略的に示している。 図１０は、従来キャップと本発明のキャップの視野を定める光線の方向を概略的に示している。

Claims (15)

1. 内視鏡の光学ヘッドに着脱式に接続可能なキャップであって、
   後方開口端部と前面部によって閉鎖された前方端部とを有した管状収容体と、前記光学ヘッドのビューアを妨害反射現象から保護するためのグレア防止リングとを含んでおり、
   前記グレア防止リングは、前記前面部に固定されており、
   前記光学ヘッドは、前記グレア防止リングによって囲まれる前記前面部の一部を介して物体を視認することができ、
   前記グレア防止リングには、少なくとも１つの非連続領域が設けられていることを特徴とするキャップ。
2. キャップは、プラスチック材料製であり、
   グレア防止リングは、前記プラスチック材料内に埋め込まれており、
   前記キャップの前面部は、前記グレア防止リングと面一であることを特徴とする請求項１記載のキャップ。
3. 少なくとも１つの非連続領域は、グレア防止リングに提供されたスロットを含んでいることを特徴とする請求項１記載のキャップ。
4. グレア防止リングは、不透明材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のキャップ。
5. グレア防止リングは、金属製であることを特徴とする請求項４記載のキャップ。
6. キャップは、光学ヘッドに着脱式に接続できることを特徴とする請求項１記載のキャップ。
7. キャップは、光学ヘッドにスナップ式に接続されていることを特徴とする請求項６記載のキャップ。
8. スナップ式接続は、収容体内に形成されており、
   光学ヘッドに形成された孔と、嵌合する突出部が提供された弾性タング部とを含むことを特徴とする請求項７記載のキャップ。
9. キャップは、射出成型によって製造されており、
   少なくとも１つの非連続領域は、製造中に、グレア防止リングによって囲まれる前面部の一部内に、プラスチック材料を流入させることを特徴とする請求項２記載のキャップ。
10. グレア防止リングは、上方部分と、光学ヘッドの投影レンズ側に面する下方部分とを含んでいることを特徴とする請求項１記載のキャップ。
11. 下方部分は、平坦であることを特徴とする請求項１０記載のキャップ。
12. 下方部分は、光学ヘッドの先端部に形成された開口部内に突出していることを特徴とする請求項１０記載のキャップ。
13. 上方部分には、円錐形状と、棚部とが設けられていることを特徴とする請求項１０記載のキャップ。
14. グレア防止リングは、アルミニウム製であることを特徴とする請求項５記載のキャップ。
15. 少なくとも１つの非連続領域は、グレア防止リングによって囲まれる前面部内に、プラスチック材料を含んでいることを特徴とする請求項２記載のキャップ。

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