ＬＥＤ組立体を備えた内視鏡
【課題】大量の熱を発生する光源、制御ノブ、電池動作が不要であり、人体内部疾患の治療に適した高性能、廉価、且つ小型で熱放射性がなく信頼性が高い内視鏡を提供する。
【課題の解決手段】内視鏡の軟性チューブの遠位端がＬＥＤ組立体、ＣＣＤカメラ若しくは画像ガイド束、及び治療用器具を挿入するための作業チャンネルを含み、ＬＥＤ組立体が、ヒートシンク構造を有するプリント回路基板とこのプリント回路基板上に搭載されたＬＥＤ照明部２，３とからなり、ＬＥＤ照明部２，３には、外部電源と繋断可能に接続するための繋断接続手段１０４ａ〜１０４ｄと電圧調整手段１０３ａ〜１０３ｄと過電流遮断手段１０２ａ〜１０２ｄを備えた電源供給部１００から、各ＬＥＤ照明部２，３に適した給電を行なう。
【課題の解決手段】内視鏡の軟性チューブの遠位端がＬＥＤ組立体、ＣＣＤカメラ若しくは画像ガイド束、及び治療用器具を挿入するための作業チャンネルを含み、ＬＥＤ組立体が、ヒートシンク構造を有するプリント回路基板とこのプリント回路基板上に搭載されたＬＥＤ照明部２，３とからなり、ＬＥＤ照明部２，３には、外部電源と繋断可能に接続するための繋断接続手段１０４ａ〜１０４ｄと電圧調整手段１０３ａ〜１０３ｄと過電流遮断手段１０２ａ〜１０２ｄを備えた電源供給部１００から、各ＬＥＤ照明部２，３に適した給電を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟性医療用内視鏡においてその遠位端（先端）内部に光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を使用したＬＥＤ組立体を備えており、光ファイバー導光伝送束のみならず光拡散用導光レンズも熱吸収ヒートシンク用コンデンサロッドレンズも不要である内視鏡に関わる。さらに具体的にいうと、本発明の内視鏡は、人及び動物の体内腔を照明光源を使って可視化するための胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径光ファイバースコープ、超音波スコープ等の軟性医療用内視鏡であり、可視対象物に最も接近する内視鏡遠位端内部に光源が設けられており、光の透過損失を除去したことにより且つグラスファイバー束の摩耗と破裂をなくしたことにより、対象物の鮮明な像が得られる内視鏡である。前記ＬＥＤ組立体は、ＬＥＤ、ＬＥＤを搭載する放熱体（ヒートシンク）である特別仕様のプリント回路基板（以下、ＰＣＢという。）を含む。本発明には大量の熱を発生する光源が無い。本発明は、体内に生じた異常を可視化し処置するのに使用する高性能で、廉価で、且つ熱非放射性の信頼度が高い小型内視鏡を与える。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡とは、治療或いは診断をしながら患者の体内部位を視察するのに使用する医療装置である。内視鏡検査では内視鏡を使って患者の体内腔を検査するが、内視鏡は体内腔とその領域とに応じて胃腸内視鏡、十二指腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡等に分類される。
【０００３】
一般的な内視鏡は光伝送用のファイバー束を収容する長くて細い柔軟性チューブ（以下、軟性チューブという）と外部光源とからなる医療用装置である。患者の体内器官の映像は見ることが出来、また、医師が再検査できるように記録することができる。内視鏡は生体検査や異物取り出しに使用することができ、また治療を施すために使用することもできる。内視鏡は人体の体内腔の中に直接に挿入することができる。
【０００４】
内視鏡は一般的に下記のものから成る。
・剛性または軟性のチューブ、
・検査対象の臓器或いは対象物を照明するための光配送システム（通常、光源は外部的に内視鏡に接続され、光は光ファイバーシステムを介して送られる）、
・内視鏡から観察者へ、スクリーン若しくは光ファイバー画像ガイドに表示できる画像を送信する電子マイクロカメラシステム、及び
・医療器具又は操作器具を挿入可能にするための作業チャンネル。
前記軟性チューブは外部光源から軟性チューブ先端まで光を伝送する光照明ファイバーを内部に備え、それによって患者の体内器官が明瞭に見える。光ファイバーは、芯材と、芯材に光を反射し戻す緩衝塗布材を塗布した被覆材とから成る。現在、体内腔等の中で観察及び治療等を行うための内視鏡は種々存在し、それらは種々の医療とそれに類似する諸用途の分野で使用されている。
【０００５】
内視鏡を使用する際、内視鏡制御部は体外に留め、細長い軟性チューブが患者の体内腔へ挿入される。従来の内視鏡では、人体内部へ進入する軟性チューブの先端に光を拡散するための高価な特別仕様のレンズを具備した一本或いはそれ以上の光ファイバーガイドがあり、それによって人体の内部領域を一様に照明し、観ることができる。光源その他の装置は体外で内視鏡に接続される。光照明ファイバー束は，フィラメントランプやキセノンその他の金属ハロゲンランプを含むアーク灯等の光源に接続される。これらの光源は電力を光に変換する上で非常に非効率であり、その結果大量の熱を発生する。これらの光源は多量の熱を発生し、発光に高電力源を必要とするので、光源は内視鏡外部に保持される。近年、多機能内視鏡を使用する場合、診断の強化とそれに伴う処理能力を向上させるために一層高い輝度が必要になっている。
【０００６】
いくつかの内視鏡使用例では出血が起き、その場合には光源によるさらなる照明が必要であり、現在，その照明はキセノンを基本的に利用するより高価な照明装置でまかなわれている。そこで特別仕様のＬＥＤ組立体を内蔵光源として使用する改良型照明を与えることにより外部光源に関連するこれら諸問題を解決する本発明が成された。本発明は大きくて複雑な光源、光伝送ファイバー束、及びレンズを不要にする。本発明は輝度を高め、しかも電力消費は小さい。
【０００７】
従来において光源にＬＥＤを使用したものとしては、複数のＬＥＤを設けた基板を内視鏡の挿入ユニットの軸線面（長手方向に伸びる軸線を含む平面）上、もしくはその近傍に配置し、第１対物面の一部も同様の位置に配置することで、ＬＥＤを配置するために十分大きな面積を確保するとともに、内視鏡遠位端の外径を可能な限り小さくすることが知られている（特許文献１）。
また、従来、円筒形の長い挿入チューブと、このチューブ遠位端に設けた密封用のキャップと、キャップの凹所内に固定された一対のＬＥＤと、各ＬＥＤに接続された二対のリード線と、キャップ入り口を密閉する蓋とを有するプローブにおいて、二対のリード線に交互に駆動電流を流して、一対のＬＥＤを交互に発光させ、自発蛍光を発生する生体細胞を励起する励起光と、対象物を照明する可視光とを、交互に発生させることが知られている（特許文献２）。
さらに、従来、先端光源の電圧を容易に設定し、先端の熱発生を抑制するために、ＬＥＤＤ１及びＤ２を内視鏡先端に配置し、定電流回路２２からＬＥＤＤ１及びＤ２に特定の定電流を流すとともに、定電流回路２２は第１トランジスタＱ１、電流ミラー構成にした第２、第３トランジスタＱ２、Ｑ３及び可変抵抗ＶＲ１を備え、この可変抵抗ＶＲ１を調節することによりＬＥＤＤ１及びＤ２への定電流供給を安定かつ容易に行うことが知られている（特許文献３）
【０００８】
上述したほか、従来において、光源にＬＥＤを使用し、あるいは光源の光量などを制御する制御機構を備え、あるいは安全性確保のための検出装置を備えた内視鏡として、各種の構成が知られている（特許文献４〜１７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８１７７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１２０１２９号明細書
【特許文献３】特開２００１−３２１３３６号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／０３６３００号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１０／０１８８４９３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／００３９０７７号明細書
【特許文献７】特開２０１０−０２７２７８号公報
【特許文献８】特開２００７−２３６９２１号公報
【特許文献９】特開２００７−２７５２１２号公報
【特許文献１０】特開２００７−０６８６１９号公報
【特許文献１１】国際公開第２００６／０１１５７１号
【特許文献１２】特開２００６−０６１６８５号公報
【特許文献１３】特開２００２−２９１６９７号公報
【特許文献１４】国際公開第１９９８／０８４３０号
【特許文献１５】特開平１０−１１８００９号公報
【特許文献１６】カナダ国特許出願第２０９４６３３号明細書
【特許文献１７】米国特許第５１８７５７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で開示された内視鏡では、挿入ユニットの近位端に制御ユニットが設けられ、その制御ユニットには遠位端のＬＥＤから出謝される光量を調節するための光量調節ノブが設けられ、この光量調節ノブを使って最適な光量を得るために頻繁に手で調節することが必要であり、また、患者の検査や手術中にＬＥＤが故障した場合にとるべき安全策は何ら考慮されていない、という不都合がある。また、特許文献２で開示された内視鏡は、ビデオ内視鏡と照明プローブとを有する蛍光観察用のビデオ内視鏡システムとしても使用可能であり、ビデオ内視鏡を挿通する光ガイドを有するが、この光ガイドの光源部は、ランプ、回転フィラー、集光レンズからなり、ランプは白色光を平行光として発射するための反射鏡を有するので、嵩張ってしまい、取り扱いも容易でない、という不都合がある。さらに、特許文献３で開示された内視鏡は、いくつかのＬＥＤが、故障した場合の安全対策が取られておらず、故障発生が検査中や手術中であれば、当該医療行為を完了することができない、という不都合がある。
【００１１】
また、従来の一般的な内視鏡は外部光源から検査対象まで光を伝送するのに光ファイバー束を使用するので、その照明装置を連続使用すると、光源が発生する大きな熱量が光ガイドプローブの近位端のカバーガラスを破損しかねず、また光ガイドプローブがその遠位端に光と共に熱を伝達し、その結果、熱伝達が起きる虞れが有り、これが体内熱損傷を起こしかねない。そこで、これら不都合を解消するために、特別仕様のＬＥＤ組立体を内蔵光源として使用する改良型照明を与えることにより外部光源に関連するこれら諸問題を解決する本発明が成された。本発明は大きくて複雑な光源、光伝送ファイバー束、及びレンズを不要にする。本発明は輝度を高め、しかも電力消費は小さい。
本発明の目的は、人体内部の照明と安全に適した、内部ＬＥＤ組立体と、単一入力電力源を使用した複数出力端をもつ特別仕様の電力源とを具備した内視鏡、例えば胃腸内視鏡、気管支内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡，小直径ファイバー内視鏡、超音波スコープ等を提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、放熱体（ヒートシンク）として機能する特別仕様のＰＣＢ上に固定された経済的な複数のＬＥＤを軟性チューブの遠位端に具備した内視鏡であって、光伝送用光ファイバー束、合焦レンズ、光ガイド、及び大量の熱を発生する光源を不要にする内視鏡を提供することである。
【００１３】
本発明のさらにもう一つの目的は、遠位端に配置されたＬＥＤの一つまたはそれ以上が故障しても、他のＬＥＤは正常に機能して検査を続行できるように、各ＬＥＤが電源供給部に接続されている内視鏡を提供するところにある。
【００１４】
本発明のさらにもう一つの目的は、熱放射しない内視鏡を提供することである。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの目的は、電力消費が低い高効率ＬＥＤを具備した内視鏡を提供することである。
【００１６】
本発明のさらにもう一つの目的は、非効率なランプによる内視鏡遠位端の加熱による体内熱損傷を回避できるよう、熱放射しない内視鏡を提供することである。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの目的は、内視鏡先端に搭載できて光の一様な拡散と高輝度とを達成できるＬＥＤと、ＬＥＤを配置する特別仕様のＰＣＢにより、画像品質が一定している内視鏡を提供することである。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの目的は、複数のＬＥＤを直列または並列に接続することにより輝度を調整できるようにすることである。
【００１９】
本発明のさらにもう一つの目的は、有色ＬＥＤの組合せを選択することにより光の色スペクトルを選択することができるようにすることである。
【００２０】
本発明のさらにもう一つの目的は、フォトカプラとＤＣ／ＤＣコンバータを使って単一入力電圧から複数出力電圧を与えることにより、最適な性能と光学的安全性が得られるように複数のＬＥＤを作動させる特別仕様の直流電源を与えることである。
【００２１】
本発明のさらにもう一つの目的は、内視鏡の遠位端における組立体にＬＥＤを配置することにより、光ファイバー束を不要にして、挿入部の径を小さくした内視鏡を提供することである。
【００２２】
本発明のさらにもう一つの目的は、いずれかのＬＥＤが機能不全に陥ったときには適切な輝度レベルを維持することができて内視鏡の使用を完了させることができるように、他のＬＥＤが正常に機能して緊急代替が可能となる内視鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係る内視鏡は、複数のＬＥＤとＰＣＢからなるＬＥＤ組立体を内蔵した経済的な改良型内視鏡で、胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径ファイバースコープ、超音波スコープ等の形で使われるものである。
【００２４】
さらに特定すると、本発明は、内視鏡の軟性チューブの遠位端にＬＥＤ組立体を備えた改良型内視鏡であって、光ファイバー導光伝送束も光拡散用導光レンズも不要である。
【００２５】
使用する光源は複数のＬＥＤからなるＬＥＤ照明部であり、光伝送損失とグラスファイバー束の摩耗及び破裂とが回避できるように、ＬＥＤは視察対象物に極めて近接するように搭載される。
【００２６】
ＬＥＤ組立体は単一または複数のＬＥＤ照明部と、該ＬＥＤ照明部を搭載するための特別仕様の放熱体（ヒートシンク）、かつ電子プリント回路基板として機能するＰＣＢとからなる。
【００２７】
本発明は、輝度と光の一様性においてキセノンランプ及びハロゲンランプに匹敵しながら電力消費が低く且つより高効率であるＬＥＤ照明部を備える。
【００２８】
本発明は、光伝送と光拡散のための高価な光ファイバー束や光分散レンズが不要である。また、光源であるＬＥＤに必要な電力は、キセノンランプやハロゲンランプに必要な電力よりも小さい。
【００２９】
本発明は、一つの共有入力を使って多様な標準出力を出すことができ、この多様な出力は繋断接続手段であるフォトカプラーと電圧調整手段であるＤＣ／ＤＣコンバータを各複数組備えた電源供給部を使って生成されている。
【００３０】
本発明のＬＥＤ組立体に使用するＬＥＤ照明部は必要に応じて単色になるようにも多色になるようにも構成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、付随するグラスファイバー束の摩耗や破裂を伴わないので、内視鏡の寿命を延ばすことができる。
本発明はまた、一つの共有入力を使って各ＬＥＤ照明部に適した多様な出力を出すことができる電源供給部を使用することにより、如何なるＬＥＤ損傷をも起こさない安全性を与える。
さらに、本発明はＬＥＤ組立体と電源供給部とを使って電力消費を低く抑えながらキセノンランプに匹敵する輝度を達成することができる。すなわち、使用するＬＥＤ組立体に応じてＤＣ／ＤＣコンバータで電源電圧を適切な電圧に調整することにより、電力消費の低い調光照明が得られる。
またさらに、本発明は、内視鏡遠位端に固定して搭載されたＬＥＤ光源によって一定の画像品質を与えることができ、且つこの光源は放熱体（ヒートシンク）として機能するＰＣＢ上に設けられて、一様な光拡散と高い輝度を与えることができる。
さらにまた、本発明は光ファイバー束の使用を不要にし、且つ光源であるＬＥＤを搭載するＰＣＢが放熱体（ヒートシンク）となる非熱発生材料であり、安全な電源回路を使うことにより内視鏡の遠位端で過度の熱伝達の起きる可能性はない。それゆえ体内熱損傷の虞れは無い。
加えて、本発明は光ガイド、レンズ、制御ノブ、電池駆動、及び光ファイバー束の使用を不要にするので、取扱が容易であり、修理効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】胃腸内視鏡、結腸内視鏡、超音波スコープ等の内視鏡の遠位端（先端）部の一実施例を示す斜視図。
【図２】同じく一つのＬＥＤ組立体の断面図。
【図３】同じく他のＬＥＤ組立体の断面図。
【図４】同じくＬＥＤ照明部に給電する電源供給部の回路図。
【図５】ＬＥＤ照明部の他の実施例を示す回路図。
【図６】十二指腸内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図７】気管支内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図８】小径光ファイバー内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図９】ＰＣＢ上のＬＥＤの配置の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の用途は添付の図面を参照して良く理解できよう。ただし添付図面は本発明を例示するためのものであり、本発明の技術範囲を限定するものではないことを理解されたい。添付の図面は内視鏡の遠位端に搭載したＬＥＤ組立体を、胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径光ファイバースコープ、超音波スコープ等のいろいろの内視鏡にどのように使用できるかを示す、いくつかの具体例およびＬＥＤ照明部に給電する電源供給部の回路図を示すものである。
【００３４】
本発明は、内視鏡の遠位端内部に内蔵光源としてＬＥＤを具えた軟性医療用内視鏡であって、光伝送用の光ファイバー束及び光拡散用の導光レンズを必要としない内視鏡に関わる。本発明は光伝送用の光ファイバー束を使用しないので、より柔軟性に富み、使い勝手が良い。
【００３５】
本発明は胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、或いは小径光ファイバー内視鏡、超音波スコープ等の、内蔵ＬＥＤを具備した改良型廉価内視鏡である。本発明は、可視化対象物に最も接近する内視鏡遠位端にＬＥＤを設けた軟性医療内視鏡であって、特別仕様のＬＥＤ組立体を利用することにより光の透過損失がなく、且つグラスファイバー束の摩耗と破裂がなく、そのために対象物の鮮明な像が得られる医療用内視鏡である。本発明は大量の熱を発生する光源を使わない、高性能、廉価、低熱放射性の内視鏡で、体内疾患の治療に対して高い信頼性を有する。
【００３６】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は内視鏡１の軟性チューブの遠位端に設けたＬＥＤ組立体の一例を示す。図１において，符号２は２個のＬＥＤ２ａ，２ｂを一組にしたＬＥＤ照明部（図２参照）、３は３個のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃを一組にしたＬＥＤ照明部（図３参照）を示す。使用する光源は、単色光または多色光のＬＥＤ照明部２，３である。
【００３７】
電源は通常商用電源を降圧、整流して使用するが、電源供給部（図４参照）のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源供給回路で電源電圧を適切な電圧に調整することにより、調光したＬＥＤ照明が得られる。改良型光源のＬＥＤ照明部２，３は点灯すべきＬＥＤの個数に応じて、一つまたはそれ以上の特別仕様の、ＬＥＤ照明部２，３とはフォトカプラーで外部電源と電気的に分離されたＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源供給回路から各別に供給される調整された電源電圧で点灯することができる。
【００３８】
熱の過剰発生及び熱損傷の発生を完全に防止するため、これら特別仕様の電源供給回路は熱遮断回路若しくは過電流防止装置としてのヒューズを具えた設計になっている。もしもいずれかのＬＥＤが使用中に故障したとしても、直列に或いは並列に接続したそのような一つ以上の電源供給回路を組み合わせることによって、選んだＬＥＤ照明部２，３により対象物の観察に必要な適切な光を得ることができ、光照明が可能になる。また、電源供給回路の電流を調整することにより、光の強度を制御することも可能である。
【００３９】
４はＣＣＤカメラまたは光ファイバー画像ガイドのカバーガラスで、前記ＣＣＤカメラまたは光ファイバー画像ガイドは患者の体内器官の画像を捕捉するのに使用される。５は手術用器具を挿入可能にするための作業チャンネルである。６はＣＣＤカバーガラス洗浄ノズルである。
【００４０】
図２に示すように、ＬＥＤ照明部２は、ＰＣＢ７の表面上に設けられた２つのＬＥＤ２ａ，２ｂからなり、ＰＣＢ７を貫通した給電線８ａ，８ｂを介して電源供給部１００（図４参照）に接続されている。前記ＬＥＤ２ａ，２ｂと前記ＰＣＢ７は、金属製の筒９内に配置され、筒９の先端にはカバーガラス１０が設けられている。
【００４１】
また、図３に示すように、ＬＥＤ照明部３は前記ＬＥＤ照明部２と同様に構成されており、ＰＣＢ７の表面上に設けられた３つのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃからなり、ＰＣＢ７を貫通した給電線１１ａ，１１ｂを介して電源供給部１００（図４参照）に接続されている。前記ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃと前記ＰＣＢ７は、金属製の筒１２内に配置され、この筒１２の先端にはカバーガラス１０が設けられている。
【００４２】
ＰＣＢ７は、放熱体（シートシンク）として機能する積層構造を有し、絶縁基材の裏面に金属箔を設けてなり、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ程度であり、高い熱伝導性を有している。前記絶縁基材としては、例えばガラス不織布とエポキシ樹脂の複合体が好適である。また、前記金属箔としては、例えば銅箔が好適であり、絶縁基材の表裏面に設けることもできる。ＰＣＢ７が高い熱伝導性を有することによって、ＬＥＤ照明部２，３から発生した僅少量の熱を速やかに吸収し、筒９，１２に放熱して、さらに筒９，１２から軟性チューブ全体に放熱することで、内視鏡１先端部の加熱を防止することができる。
【００４３】
続いて、図４に基づいて、ＬＥＤ照明部２，３に外部電源からの電源電圧を供給する電源供給回路を備えた電源供給部について説明する。ＬＥＤ照明部２の２個のＬＥＤ２ａ，２ｂは並列に接続され、それらのアノード側は給電線８ａを介して電源供給部１００の出力部１０１における出力端子１０１ｃに接続される一方、それらのカソード側は給電線８ｂを介して前記出力部１０１における出力端子１０１ｄに接続されている。前記給電線８ａ，８ｂと前記出力端子１０１ｃ，１０１ｄとの接続は固定的接続でもよいが、これを必要に応じて接続可能に構成してもよい。例えば、各給電線８ａ，８ｂの接続端にプラグを設け、各出力端子１０１ｃ，１０１ｄをジャックとして構成し、プラグをジャックに着脱することで、接続状態と非接続状態を容易に選択可能となる。
【００４４】
ＬＥＤ照明部３の３個のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃは互いに並列に接続され、上述したＬＥＤ照明部２の２個のＬＥＤ２ａ，２ｂと同様に構成されている。前記ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃは各給電線１１ａ，１１ｂを介して各出力端子１０１ｅ，１０１ｆと接続されている。そして、前記給電線１１ａ，１１ｂと前記出力端子１０１ｅ，１０１ｆとの接続も、上述の給電線８ａ，８ｂと前記出力端子１０１ｃ，１０１ｄとの接続と同様に構成されている。
【００４５】
上述したように、各ＬＥＤ照明部２，３は、複数のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃを並列に接続したので、あるＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃが損傷して点灯不能となっても、他のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃは点灯可能である。また、この機能は、図示してはいないが、直列接続と並列接続との組み合わせによっても実現可能である。複数のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃは同一の発光色（通常は白色）でもよいし、異なる発光色の組み合わせでもよい。例えば、赤、青、緑の各発光色を組み合わせて白色の発光色とすることができる。また、特定のＬＥＤ照明部２，３を選択して、特定色の光スペクトルを出力するよう構成することもできる。
【００４６】
なお、出力部１０１には、上述した出力端子１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆのほかに、出力端子１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｇ，１０１ｈが設けられ、前記出力端子１０１ａ，１０１ｂはＬＥＤが１個のＬＥＤ照明部を接続するためのものであり、前記出力端子１０１g，１０１ｈはＬＥＤが３個のＬＥＤ照明部を接続するためのものである。したがって、電源供給部１００は、上述した各ＬＥＤ照明部２，３に加えて、ＬＥＤが１個のＬＥＤ照明部と、ＬＥＤが３個のＬＥＤ照明部との４つのＬＥＤ照明部を同時に接続することが可能である一方、いずれか一つのＬＥＤ照明部のみ、あるいはいずれか２つまたはいずれか３つのＬＥＤ照明部を組み合わせて接続することも可能である。このように、電源供給部１００は、内視鏡１のＬＥＤ照明部の各種態様に対応することができる。
【００４７】
図５はＬＥＤ照明部の他の例を示すもので、３個のＬＥＤを、１個のＬＥＤと並列に接続した２個のＬＥＤに分離して構成したものである。このＬＥＤ照明部を単独でＰＣＢ７上に設けて使用する場合は、１個のＬＥＤのアノード側を、例えば出力端子１０１ａに接続し、２個のＬＥＤの並列に接続したアノード側を、例えば出力端子１０１ｃに接続し、３個のＬＥＤの並列に接続したカソード側を、例えば出力端子１０１ｂに接続すればよいものである。
【００４８】
また、この図５に示すＬＥＤ照明部を上述のＬＥＤ照明部２，３とともにＰＣＢ７上に設けて使用する場合は、１個のＬＥＤのアノード側を出力端子１０１ａに接続し、２個のＬＥＤの並列に接続したアノード側を出力端子１０１ｇに接続し、３個のＬＥＤの並列に接続したカソード側を出力端子１０１ｂまたは１０１ｈに接続すればよいものである。このように、ＬＥＤ照明部におけるＬＥＤの個数や接続構成は、内視鏡の使用目的に応じて、適宜選択される。
【００４９】
図４において、各出力端子１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ，１０１ｇは過電流を遮断するための過電流遮断手段であるヒューズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを介して、接続された各ＬＥＤ照明部２，３に適した大きさの電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄの出力端子VOUTに接続されている。これら各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが電圧調整手段を構成する。前記各ヒューズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、例えばＬＥＤの不具合により、過電流による温度上昇が発生した場合、内視鏡の遠位端も高温化して患者が火傷を被る虞があるが、この温度上昇時に断裂して高温化を防止する。
【００５０】
各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄには、各ＬＥＤ照明部２，３の明るさを２段階で調整する各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄから明るさ切替え信号が入力するとともに、各ＬＥＤ照明部２，３をオンオフ制御するＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５から各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄの入力端子VINにオンオフ信号が入力する。前記各フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０５が外部電源と繋断可能に接続するため繋断接続手段を構成する。なお、図４中１０６，１０７は入力部である。
【００５１】
このように、各ＬＥＤ照明部２，３は、各別の独立した電源供給回路によって給電されるので、例えば、ＬＥＤ照明部２の電源供給回路が過電流によってヒューズ１０２ｂが切れるなどの故障を生じても、ＬＥＤ照明部３は何の影響を受けることなく、正常動作を行なうことができる。なお、図５に示すＬＥＤ照明部の場合も、１個のＬＥＤと２個のＬＥＤは各別の独立した電源供給回路によって給電されるので、例えば１個のＬＥＤが故障しても２個のＬＥＤは正常動作をする。ここにおいて、電源供給回路に電流制御手段を設けて、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃに供給する電流を制御し、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃの明るさを制御することも可能である。
【００５２】
各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５の各外部電源側の電源供給回路はアース接地（GNDA）されている。一方、各出力端子１０１ｂ，１０１ｄ，１０１ｆ，１０１ｈと、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５の各ＬＥＤ照明部２，３側の電源供給回路は、電源供給部１００が収納された金属製ケースに接続されてフレーム接地（GNDB）されている。
【００５３】
このように、各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５において、各外部電源側の電源供給回路はアース接地（GNDA）、各ＬＥＤ照明部２，３側の電源供給回路はフレーム接地（GNDB）という異なった接地構成にして、各フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０５の各外部電源側と各ＬＥＤ照明部２，３側の電気的分離をより確実に保証し、外部電源である商業電源電圧が直接的に各ＬＥＤ照明部に印加されることを阻止して、各ＬＥＤ照明部２，３が過電圧で損傷しないように、万全の安全対策を施している。
【００５４】
図６は十二指腸内視鏡２１の遠位端に搭載するＬＥＤ組立体の一例を示す。図６では十二指腸内視鏡２１の先端部に配置したＬＥＤ照明部２２は３個のＬＥＤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる。２３はＣＣＤカメラを示し、２４は作業チャンネルを示す。２５はＬＥＤのカバーガラス、２６はＰＣＢであり、上述のＰＣＢ７と同一構成である。
【００５５】
図７は気管支内視鏡の遠位端に搭載するＬＥＤ組立体を示す。この図７では単一ＬＥＤのＬＥＤ照明部３２，３３が配置されている。３４はＣＣＤカメラ、３５は器具を挿入する作業チャンネルを示す。３６はＬＥＤ照明部３２，３３を搭載した特別仕様で上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ、３７はＬＥＤのカバーガラスである。
【００５６】
図８は小径光ファイバー内視鏡に設けるＬＥＤ組立体を示す。この図８で４２は上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ４６上に搭載した単一ＬＥＤからなるＬＥＤ照明部、４３は画像捕捉用の光ファイバー束、４４は器具を挿入できる作業チャンネル、４５はＬＥＤのカバーガラスである。
【００５７】
図９はＰＣＢ上の複数のＬＥＤの配置例を示す。この図９で５１及び５２は、ヒートシンクとしての構造を有する上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ５３に搭載されているＬＥＤ照明部である。黒く塗りつぶした部分５４はＬＥＤ組立体に防水性を与える樹脂で、この中に前記ＬＥＤ照明部５１，５２およびＰＣＢ５３が配置されている。また、５５はＬＥＤ組立体のカバーガラス、５６，５７はＬＥＤ照明部５１，５２に繋がる給電線である。
【００５８】
なお、図示してはいないが、体内腔を特定波長の光で観察できるようにするため、スイッチで特定の有色ＬＥＤを選択可能に構成すれば、それに応じた当該対象物照明用の光が発光される。また、各ＬＥＤ照明部２，３，２２，３２，３３，４２，５１，５２からいくらかの熱が発生するが、その熱はＬＥＤ照明部２，３，２２，３２，３３，４２，５１，５２を搭載するのに使われるＰＣＢ７，２６，３６，４６，５３によって吸収される。
【００５９】
本発明は、上述した各実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的思想の範囲内で、多くの設計変更が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟性医療用内視鏡においてその遠位端（先端）内部に光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）を使用したＬＥＤ組立体を備えており、光ファイバー導光伝送束のみならず光拡散用導光レンズも熱吸収ヒートシンク用コンデンサロッドレンズも不要である内視鏡に関わる。さらに具体的にいうと、本発明の内視鏡は、人及び動物の体内腔を照明光源を使って可視化するための胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径光ファイバースコープ、超音波スコープ等の軟性医療用内視鏡であり、可視対象物に最も接近する内視鏡遠位端内部に光源が設けられており、光の透過損失を除去したことにより且つグラスファイバー束の摩耗と破裂をなくしたことにより、対象物の鮮明な像が得られる内視鏡である。前記ＬＥＤ組立体は、ＬＥＤ、ＬＥＤを搭載する放熱体（ヒートシンク）である特別仕様のプリント回路基板（以下、ＰＣＢという。）を含む。本発明には大量の熱を発生する光源が無い。本発明は、体内に生じた異常を可視化し処置するのに使用する高性能で、廉価で、且つ熱非放射性の信頼度が高い小型内視鏡を与える。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡とは、治療或いは診断をしながら患者の体内部位を視察するのに使用する医療装置である。内視鏡検査では内視鏡を使って患者の体内腔を検査するが、内視鏡は体内腔とその領域とに応じて胃腸内視鏡、十二指腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡等に分類される。
【０００３】
一般的な内視鏡は光伝送用のファイバー束を収容する長くて細い柔軟性チューブ（以下、軟性チューブという）と外部光源とからなる医療用装置である。患者の体内器官の映像は見ることが出来、また、医師が再検査できるように記録することができる。内視鏡は生体検査や異物取り出しに使用することができ、また治療を施すために使用することもできる。内視鏡は人体の体内腔の中に直接に挿入することができる。
【０００４】
内視鏡は一般的に下記のものから成る。
・剛性または軟性のチューブ、
・検査対象の臓器或いは対象物を照明するための光配送システム（通常、光源は外部的に内視鏡に接続され、光は光ファイバーシステムを介して送られる）、
・内視鏡から観察者へ、スクリーン若しくは光ファイバー画像ガイドに表示できる画像を送信する電子マイクロカメラシステム、及び
・医療器具又は操作器具を挿入可能にするための作業チャンネル。
前記軟性チューブは外部光源から軟性チューブ先端まで光を伝送する光照明ファイバーを内部に備え、それによって患者の体内器官が明瞭に見える。光ファイバーは、芯材と、芯材に光を反射し戻す緩衝塗布材を塗布した被覆材とから成る。現在、体内腔等の中で観察及び治療等を行うための内視鏡は種々存在し、それらは種々の医療とそれに類似する諸用途の分野で使用されている。
【０００５】
内視鏡を使用する際、内視鏡制御部は体外に留め、細長い軟性チューブが患者の体内腔へ挿入される。従来の内視鏡では、人体内部へ進入する軟性チューブの先端に光を拡散するための高価な特別仕様のレンズを具備した一本或いはそれ以上の光ファイバーガイドがあり、それによって人体の内部領域を一様に照明し、観ることができる。光源その他の装置は体外で内視鏡に接続される。光照明ファイバー束は，フィラメントランプやキセノンその他の金属ハロゲンランプを含むアーク灯等の光源に接続される。これらの光源は電力を光に変換する上で非常に非効率であり、その結果大量の熱を発生する。これらの光源は多量の熱を発生し、発光に高電力源を必要とするので、光源は内視鏡外部に保持される。近年、多機能内視鏡を使用する場合、診断の強化とそれに伴う処理能力を向上させるために一層高い輝度が必要になっている。
【０００６】
いくつかの内視鏡使用例では出血が起き、その場合には光源によるさらなる照明が必要であり、現在，その照明はキセノンを基本的に利用するより高価な照明装置でまかなわれている。そこで特別仕様のＬＥＤ組立体を内蔵光源として使用する改良型照明を与えることにより外部光源に関連するこれら諸問題を解決する本発明が成された。本発明は大きくて複雑な光源、光伝送ファイバー束、及びレンズを不要にする。本発明は輝度を高め、しかも電力消費は小さい。
【０００７】
従来において光源にＬＥＤを使用したものとしては、複数のＬＥＤを設けた基板を内視鏡の挿入ユニットの軸線面（長手方向に伸びる軸線を含む平面）上、もしくはその近傍に配置し、第１対物面の一部も同様の位置に配置することで、ＬＥＤを配置するために十分大きな面積を確保するとともに、内視鏡遠位端の外径を可能な限り小さくすることが知られている（特許文献１）。
また、従来、円筒形の長い挿入チューブと、このチューブ遠位端に設けた密封用のキャップと、キャップの凹所内に固定された一対のＬＥＤと、各ＬＥＤに接続された二対のリード線と、キャップ入り口を密閉する蓋とを有するプローブにおいて、二対のリード線に交互に駆動電流を流して、一対のＬＥＤを交互に発光させ、自発蛍光を発生する生体細胞を励起する励起光と、対象物を照明する可視光とを、交互に発生させることが知られている（特許文献２）。
さらに、従来、先端光源の電圧を容易に設定し、先端の熱発生を抑制するために、ＬＥＤＤ１及びＤ２を内視鏡先端に配置し、定電流回路２２からＬＥＤＤ１及びＤ２に特定の定電流を流すとともに、定電流回路２２は第１トランジスタＱ１、電流ミラー構成にした第２、第３トランジスタＱ２、Ｑ３及び可変抵抗ＶＲ１を備え、この可変抵抗ＶＲ１を調節することによりＬＥＤＤ１及びＤ２への定電流供給を安定かつ容易に行うことが知られている（特許文献３）
【０００８】
上述したほか、従来において、光源にＬＥＤを使用し、あるいは光源の光量などを制御する制御機構を備え、あるいは安全性確保のための検出装置を備えた内視鏡として、各種の構成が知られている（特許文献４〜１７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８１７７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０１２０１２９号明細書
【特許文献３】特開２００１−３２１３３６号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／０３６３００号
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１０／０１８８４９３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／００３９０７７号明細書
【特許文献７】特開２０１０−０２７２７８号公報
【特許文献８】特開２００７−２３６９２１号公報
【特許文献９】特開２００７−２７５２１２号公報
【特許文献１０】特開２００７−０６８６１９号公報
【特許文献１１】国際公開第２００６／０１１５７１号
【特許文献１２】特開２００６−０６１６８５号公報
【特許文献１３】特開２００２−２９１６９７号公報
【特許文献１４】国際公開第１９９８／０８４３０号
【特許文献１５】特開平１０−１１８００９号公報
【特許文献１６】カナダ国特許出願第２０９４６３３号明細書
【特許文献１７】米国特許第５１８７５７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１で開示された内視鏡では、挿入ユニットの近位端に制御ユニットが設けられ、その制御ユニットには遠位端のＬＥＤから出謝される光量を調節するための光量調節ノブが設けられ、この光量調節ノブを使って最適な光量を得るために頻繁に手で調節することが必要であり、また、患者の検査や手術中にＬＥＤが故障した場合にとるべき安全策は何ら考慮されていない、という不都合がある。また、特許文献２で開示された内視鏡は、ビデオ内視鏡と照明プローブとを有する蛍光観察用のビデオ内視鏡システムとしても使用可能であり、ビデオ内視鏡を挿通する光ガイドを有するが、この光ガイドの光源部は、ランプ、回転フィラー、集光レンズからなり、ランプは白色光を平行光として発射するための反射鏡を有するので、嵩張ってしまい、取り扱いも容易でない、という不都合がある。さらに、特許文献３で開示された内視鏡は、いくつかのＬＥＤが、故障した場合の安全対策が取られておらず、故障発生が検査中や手術中であれば、当該医療行為を完了することができない、という不都合がある。
【００１１】
また、従来の一般的な内視鏡は外部光源から検査対象まで光を伝送するのに光ファイバー束を使用するので、その照明装置を連続使用すると、光源が発生する大きな熱量が光ガイドプローブの近位端のカバーガラスを破損しかねず、また光ガイドプローブがその遠位端に光と共に熱を伝達し、その結果、熱伝達が起きる虞れが有り、これが体内熱損傷を起こしかねない。そこで、これら不都合を解消するために、特別仕様のＬＥＤ組立体を内蔵光源として使用する改良型照明を与えることにより外部光源に関連するこれら諸問題を解決する本発明が成された。本発明は大きくて複雑な光源、光伝送ファイバー束、及びレンズを不要にする。本発明は輝度を高め、しかも電力消費は小さい。
本発明の目的は、人体内部の照明と安全に適した、内部ＬＥＤ組立体と、単一入力電力源を使用した複数出力端をもつ特別仕様の電力源とを具備した内視鏡、例えば胃腸内視鏡、気管支内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡，小直径ファイバー内視鏡、超音波スコープ等を提供することである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、放熱体（ヒートシンク）として機能する特別仕様のＰＣＢ上に固定された経済的な複数のＬＥＤを軟性チューブの遠位端に具備した内視鏡であって、光伝送用光ファイバー束、合焦レンズ、光ガイド、及び大量の熱を発生する光源を不要にする内視鏡を提供することである。
【００１３】
本発明のさらにもう一つの目的は、遠位端に配置されたＬＥＤの一つまたはそれ以上が故障しても、他のＬＥＤは正常に機能して検査を続行できるように、各ＬＥＤが電源供給部に接続されている内視鏡を提供するところにある。
【００１４】
本発明のさらにもう一つの目的は、熱放射しない内視鏡を提供することである。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの目的は、電力消費が低い高効率ＬＥＤを具備した内視鏡を提供することである。
【００１６】
本発明のさらにもう一つの目的は、非効率なランプによる内視鏡遠位端の加熱による体内熱損傷を回避できるよう、熱放射しない内視鏡を提供することである。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの目的は、内視鏡先端に搭載できて光の一様な拡散と高輝度とを達成できるＬＥＤと、ＬＥＤを配置する特別仕様のＰＣＢにより、画像品質が一定している内視鏡を提供することである。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの目的は、複数のＬＥＤを直列または並列に接続することにより輝度を調整できるようにすることである。
【００１９】
本発明のさらにもう一つの目的は、有色ＬＥＤの組合せを選択することにより光の色スペクトルを選択することができるようにすることである。
【００２０】
本発明のさらにもう一つの目的は、フォトカプラとＤＣ／ＤＣコンバータを使って単一入力電圧から複数出力電圧を与えることにより、最適な性能と光学的安全性が得られるように複数のＬＥＤを作動させる特別仕様の直流電源を与えることである。
【００２１】
本発明のさらにもう一つの目的は、内視鏡の遠位端における組立体にＬＥＤを配置することにより、光ファイバー束を不要にして、挿入部の径を小さくした内視鏡を提供することである。
【００２２】
本発明のさらにもう一つの目的は、いずれかのＬＥＤが機能不全に陥ったときには適切な輝度レベルを維持することができて内視鏡の使用を完了させることができるように、他のＬＥＤが正常に機能して緊急代替が可能となる内視鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係る内視鏡は、複数のＬＥＤとＰＣＢからなるＬＥＤ組立体を内蔵した経済的な改良型内視鏡で、胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径ファイバースコープ、超音波スコープ等の形で使われるものである。
【００２４】
さらに特定すると、本発明は、内視鏡の軟性チューブの遠位端にＬＥＤ組立体を備えた改良型内視鏡であって、光ファイバー導光伝送束も光拡散用導光レンズも不要である。
【００２５】
使用する光源は複数のＬＥＤからなるＬＥＤ照明部であり、光伝送損失とグラスファイバー束の摩耗及び破裂とが回避できるように、ＬＥＤは視察対象物に極めて近接するように搭載される。
【００２６】
ＬＥＤ組立体は単一または複数のＬＥＤ照明部と、該ＬＥＤ照明部を搭載するための特別仕様の放熱体（ヒートシンク）、かつ電子プリント回路基板として機能するＰＣＢとからなる。
【００２７】
本発明は、輝度と光の一様性においてキセノンランプ及びハロゲンランプに匹敵しながら電力消費が低く且つより高効率であるＬＥＤ照明部を備える。
【００２８】
本発明は、光伝送と光拡散のための高価な光ファイバー束や光分散レンズが不要である。また、光源であるＬＥＤに必要な電力は、キセノンランプやハロゲンランプに必要な電力よりも小さい。
【００２９】
本発明は、一つの共有入力を使って多様な標準出力を出すことができ、この多様な出力は繋断接続手段であるフォトカプラーと電圧調整手段であるＤＣ／ＤＣコンバータを各複数組備えた電源供給部を使って生成されている。
【００３０】
本発明のＬＥＤ組立体に使用するＬＥＤ照明部は必要に応じて単色になるようにも多色になるようにも構成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、付随するグラスファイバー束の摩耗や破裂を伴わないので、内視鏡の寿命を延ばすことができる。
本発明はまた、一つの共有入力を使って各ＬＥＤ照明部に適した多様な出力を出すことができる電源供給部を使用することにより、如何なるＬＥＤ損傷をも起こさない安全性を与える。
さらに、本発明はＬＥＤ組立体と電源供給部とを使って電力消費を低く抑えながらキセノンランプに匹敵する輝度を達成することができる。すなわち、使用するＬＥＤ組立体に応じてＤＣ／ＤＣコンバータで電源電圧を適切な電圧に調整することにより、電力消費の低い調光照明が得られる。
またさらに、本発明は、内視鏡遠位端に固定して搭載されたＬＥＤ光源によって一定の画像品質を与えることができ、且つこの光源は放熱体（ヒートシンク）として機能するＰＣＢ上に設けられて、一様な光拡散と高い輝度を与えることができる。
さらにまた、本発明は光ファイバー束の使用を不要にし、且つ光源であるＬＥＤを搭載するＰＣＢが放熱体（ヒートシンク）となる非熱発生材料であり、安全な電源回路を使うことにより内視鏡の遠位端で過度の熱伝達の起きる可能性はない。それゆえ体内熱損傷の虞れは無い。
加えて、本発明は光ガイド、レンズ、制御ノブ、電池駆動、及び光ファイバー束の使用を不要にするので、取扱が容易であり、修理効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】胃腸内視鏡、結腸内視鏡、超音波スコープ等の内視鏡の遠位端（先端）部の一実施例を示す斜視図。
【図２】同じく一つのＬＥＤ組立体の断面図。
【図３】同じく他のＬＥＤ組立体の断面図。
【図４】同じくＬＥＤ照明部に給電する電源供給部の回路図。
【図５】ＬＥＤ照明部の他の実施例を示す回路図。
【図６】十二指腸内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図７】気管支内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図８】小径光ファイバー内視鏡の遠位端に設けたＬＥＤ組立体を示す概略図。
【図９】ＰＣＢ上のＬＥＤの配置の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の用途は添付の図面を参照して良く理解できよう。ただし添付図面は本発明を例示するためのものであり、本発明の技術範囲を限定するものではないことを理解されたい。添付の図面は内視鏡の遠位端に搭載したＬＥＤ組立体を、胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、小径光ファイバースコープ、超音波スコープ等のいろいろの内視鏡にどのように使用できるかを示す、いくつかの具体例およびＬＥＤ照明部に給電する電源供給部の回路図を示すものである。
【００３４】
本発明は、内視鏡の遠位端内部に内蔵光源としてＬＥＤを具えた軟性医療用内視鏡であって、光伝送用の光ファイバー束及び光拡散用の導光レンズを必要としない内視鏡に関わる。本発明は光伝送用の光ファイバー束を使用しないので、より柔軟性に富み、使い勝手が良い。
【００３５】
本発明は胃腸内視鏡、結腸内視鏡、十二指腸内視鏡、気管支内視鏡、或いは小径光ファイバー内視鏡、超音波スコープ等の、内蔵ＬＥＤを具備した改良型廉価内視鏡である。本発明は、可視化対象物に最も接近する内視鏡遠位端にＬＥＤを設けた軟性医療内視鏡であって、特別仕様のＬＥＤ組立体を利用することにより光の透過損失がなく、且つグラスファイバー束の摩耗と破裂がなく、そのために対象物の鮮明な像が得られる医療用内視鏡である。本発明は大量の熱を発生する光源を使わない、高性能、廉価、低熱放射性の内視鏡で、体内疾患の治療に対して高い信頼性を有する。
【００３６】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は内視鏡１の軟性チューブの遠位端に設けたＬＥＤ組立体の一例を示す。図１において，符号２は２個のＬＥＤ２ａ，２ｂを一組にしたＬＥＤ照明部（図２参照）、３は３個のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃを一組にしたＬＥＤ照明部（図３参照）を示す。使用する光源は、単色光または多色光のＬＥＤ照明部２，３である。
【００３７】
電源は通常商用電源を降圧、整流して使用するが、電源供給部（図４参照）のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源供給回路で電源電圧を適切な電圧に調整することにより、調光したＬＥＤ照明が得られる。改良型光源のＬＥＤ照明部２，３は点灯すべきＬＥＤの個数に応じて、一つまたはそれ以上の特別仕様の、ＬＥＤ照明部２，３とはフォトカプラーで外部電源と電気的に分離されたＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電源供給回路から各別に供給される調整された電源電圧で点灯することができる。
【００３８】
熱の過剰発生及び熱損傷の発生を完全に防止するため、これら特別仕様の電源供給回路は熱遮断回路若しくは過電流防止装置としてのヒューズを具えた設計になっている。もしもいずれかのＬＥＤが使用中に故障したとしても、直列に或いは並列に接続したそのような一つ以上の電源供給回路を組み合わせることによって、選んだＬＥＤ照明部２，３により対象物の観察に必要な適切な光を得ることができ、光照明が可能になる。また、電源供給回路の電流を調整することにより、光の強度を制御することも可能である。
【００３９】
４はＣＣＤカメラまたは光ファイバー画像ガイドのカバーガラスで、前記ＣＣＤカメラまたは光ファイバー画像ガイドは患者の体内器官の画像を捕捉するのに使用される。５は手術用器具を挿入可能にするための作業チャンネルである。６はＣＣＤカバーガラス洗浄ノズルである。
【００４０】
図２に示すように、ＬＥＤ照明部２は、ＰＣＢ７の表面上に設けられた２つのＬＥＤ２ａ，２ｂからなり、ＰＣＢ７を貫通した給電線８ａ，８ｂを介して電源供給部１００（図４参照）に接続されている。前記ＬＥＤ２ａ，２ｂと前記ＰＣＢ７は、金属製の筒９内に配置され、筒９の先端にはカバーガラス１０が設けられている。
【００４１】
また、図３に示すように、ＬＥＤ照明部３は前記ＬＥＤ照明部２と同様に構成されており、ＰＣＢ７の表面上に設けられた３つのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃからなり、ＰＣＢ７を貫通した給電線１１ａ，１１ｂを介して電源供給部１００（図４参照）に接続されている。前記ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃと前記ＰＣＢ７は、金属製の筒１２内に配置され、この筒１２の先端にはカバーガラス１０が設けられている。
【００４２】
ＰＣＢ７は、放熱体（シートシンク）として機能する積層構造を有し、絶縁基材の裏面に金属箔を設けてなり、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ程度であり、高い熱伝導性を有している。前記絶縁基材としては、例えばガラス不織布とエポキシ樹脂の複合体が好適である。また、前記金属箔としては、例えば銅箔が好適であり、絶縁基材の表裏面に設けることもできる。ＰＣＢ７が高い熱伝導性を有することによって、ＬＥＤ照明部２，３から発生した僅少量の熱を速やかに吸収し、筒９，１２に放熱して、さらに筒９，１２から軟性チューブ全体に放熱することで、内視鏡１先端部の加熱を防止することができる。
【００４３】
続いて、図４に基づいて、ＬＥＤ照明部２，３に外部電源からの電源電圧を供給する電源供給回路を備えた電源供給部について説明する。ＬＥＤ照明部２の２個のＬＥＤ２ａ，２ｂは並列に接続され、それらのアノード側は給電線８ａを介して電源供給部１００の出力部１０１における出力端子１０１ｃに接続される一方、それらのカソード側は給電線８ｂを介して前記出力部１０１における出力端子１０１ｄに接続されている。前記給電線８ａ，８ｂと前記出力端子１０１ｃ，１０１ｄとの接続は固定的接続でもよいが、これを必要に応じて接続可能に構成してもよい。例えば、各給電線８ａ，８ｂの接続端にプラグを設け、各出力端子１０１ｃ，１０１ｄをジャックとして構成し、プラグをジャックに着脱することで、接続状態と非接続状態を容易に選択可能となる。
【００４４】
ＬＥＤ照明部３の３個のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃは互いに並列に接続され、上述したＬＥＤ照明部２の２個のＬＥＤ２ａ，２ｂと同様に構成されている。前記ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃは各給電線１１ａ，１１ｂを介して各出力端子１０１ｅ，１０１ｆと接続されている。そして、前記給電線１１ａ，１１ｂと前記出力端子１０１ｅ，１０１ｆとの接続も、上述の給電線８ａ，８ｂと前記出力端子１０１ｃ，１０１ｄとの接続と同様に構成されている。
【００４５】
上述したように、各ＬＥＤ照明部２，３は、複数のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃを並列に接続したので、あるＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃが損傷して点灯不能となっても、他のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃは点灯可能である。また、この機能は、図示してはいないが、直列接続と並列接続との組み合わせによっても実現可能である。複数のＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃは同一の発光色（通常は白色）でもよいし、異なる発光色の組み合わせでもよい。例えば、赤、青、緑の各発光色を組み合わせて白色の発光色とすることができる。また、特定のＬＥＤ照明部２，３を選択して、特定色の光スペクトルを出力するよう構成することもできる。
【００４６】
なお、出力部１０１には、上述した出力端子１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆのほかに、出力端子１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｇ，１０１ｈが設けられ、前記出力端子１０１ａ，１０１ｂはＬＥＤが１個のＬＥＤ照明部を接続するためのものであり、前記出力端子１０１g，１０１ｈはＬＥＤが３個のＬＥＤ照明部を接続するためのものである。したがって、電源供給部１００は、上述した各ＬＥＤ照明部２，３に加えて、ＬＥＤが１個のＬＥＤ照明部と、ＬＥＤが３個のＬＥＤ照明部との４つのＬＥＤ照明部を同時に接続することが可能である一方、いずれか一つのＬＥＤ照明部のみ、あるいはいずれか２つまたはいずれか３つのＬＥＤ照明部を組み合わせて接続することも可能である。このように、電源供給部１００は、内視鏡１のＬＥＤ照明部の各種態様に対応することができる。
【００４７】
図５はＬＥＤ照明部の他の例を示すもので、３個のＬＥＤを、１個のＬＥＤと並列に接続した２個のＬＥＤに分離して構成したものである。このＬＥＤ照明部を単独でＰＣＢ７上に設けて使用する場合は、１個のＬＥＤのアノード側を、例えば出力端子１０１ａに接続し、２個のＬＥＤの並列に接続したアノード側を、例えば出力端子１０１ｃに接続し、３個のＬＥＤの並列に接続したカソード側を、例えば出力端子１０１ｂに接続すればよいものである。
【００４８】
また、この図５に示すＬＥＤ照明部を上述のＬＥＤ照明部２，３とともにＰＣＢ７上に設けて使用する場合は、１個のＬＥＤのアノード側を出力端子１０１ａに接続し、２個のＬＥＤの並列に接続したアノード側を出力端子１０１ｇに接続し、３個のＬＥＤの並列に接続したカソード側を出力端子１０１ｂまたは１０１ｈに接続すればよいものである。このように、ＬＥＤ照明部におけるＬＥＤの個数や接続構成は、内視鏡の使用目的に応じて、適宜選択される。
【００４９】
図４において、各出力端子１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ，１０１ｇは過電流を遮断するための過電流遮断手段であるヒューズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを介して、接続された各ＬＥＤ照明部２，３に適した大きさの電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄの出力端子VOUTに接続されている。これら各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが電圧調整手段を構成する。前記各ヒューズ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、例えばＬＥＤの不具合により、過電流による温度上昇が発生した場合、内視鏡の遠位端も高温化して患者が火傷を被る虞があるが、この温度上昇時に断裂して高温化を防止する。
【００５０】
各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄには、各ＬＥＤ照明部２，３の明るさを２段階で調整する各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄから明るさ切替え信号が入力するとともに、各ＬＥＤ照明部２，３をオンオフ制御するＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５から各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄの入力端子VINにオンオフ信号が入力する。前記各フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０５が外部電源と繋断可能に接続するため繋断接続手段を構成する。なお、図４中１０６，１０７は入力部である。
【００５１】
このように、各ＬＥＤ照明部２，３は、各別の独立した電源供給回路によって給電されるので、例えば、ＬＥＤ照明部２の電源供給回路が過電流によってヒューズ１０２ｂが切れるなどの故障を生じても、ＬＥＤ照明部３は何の影響を受けることなく、正常動作を行なうことができる。なお、図５に示すＬＥＤ照明部の場合も、１個のＬＥＤと２個のＬＥＤは各別の独立した電源供給回路によって給電されるので、例えば１個のＬＥＤが故障しても２個のＬＥＤは正常動作をする。ここにおいて、電源供給回路に電流制御手段を設けて、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃに供給する電流を制御し、各ＬＥＤ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃの明るさを制御することも可能である。
【００５２】
各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５の各外部電源側の電源供給回路はアース接地（GNDA）されている。一方、各出力端子１０１ｂ，１０１ｄ，１０１ｆ，１０１ｈと、各ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５の各ＬＥＤ照明部２，３側の電源供給回路は、電源供給部１００が収納された金属製ケースに接続されてフレーム接地（GNDB）されている。
【００５３】
このように、各ＬＥＤハイ／ロウ切替え用フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ及びＬＥＤオン／オフ用フォトカプラ１０５において、各外部電源側の電源供給回路はアース接地（GNDA）、各ＬＥＤ照明部２，３側の電源供給回路はフレーム接地（GNDB）という異なった接地構成にして、各フォトカプラ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０５の各外部電源側と各ＬＥＤ照明部２，３側の電気的分離をより確実に保証し、外部電源である商業電源電圧が直接的に各ＬＥＤ照明部に印加されることを阻止して、各ＬＥＤ照明部２，３が過電圧で損傷しないように、万全の安全対策を施している。
【００５４】
図６は十二指腸内視鏡２１の遠位端に搭載するＬＥＤ組立体の一例を示す。図６では十二指腸内視鏡２１の先端部に配置したＬＥＤ照明部２２は３個のＬＥＤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる。２３はＣＣＤカメラを示し、２４は作業チャンネルを示す。２５はＬＥＤのカバーガラス、２６はＰＣＢであり、上述のＰＣＢ７と同一構成である。
【００５５】
図７は気管支内視鏡の遠位端に搭載するＬＥＤ組立体を示す。この図７では単一ＬＥＤのＬＥＤ照明部３２，３３が配置されている。３４はＣＣＤカメラ、３５は器具を挿入する作業チャンネルを示す。３６はＬＥＤ照明部３２，３３を搭載した特別仕様で上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ、３７はＬＥＤのカバーガラスである。
【００５６】
図８は小径光ファイバー内視鏡に設けるＬＥＤ組立体を示す。この図８で４２は上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ４６上に搭載した単一ＬＥＤからなるＬＥＤ照明部、４３は画像捕捉用の光ファイバー束、４４は器具を挿入できる作業チャンネル、４５はＬＥＤのカバーガラスである。
【００５７】
図９はＰＣＢ上の複数のＬＥＤの配置例を示す。この図９で５１及び５２は、ヒートシンクとしての構造を有する上述のＰＣＢ７と同一構成のＰＣＢ５３に搭載されているＬＥＤ照明部である。黒く塗りつぶした部分５４はＬＥＤ組立体に防水性を与える樹脂で、この中に前記ＬＥＤ照明部５１，５２およびＰＣＢ５３が配置されている。また、５５はＬＥＤ組立体のカバーガラス、５６，５７はＬＥＤ照明部５１，５２に繋がる給電線である。
【００５８】
なお、図示してはいないが、体内腔を特定波長の光で観察できるようにするため、スイッチで特定の有色ＬＥＤを選択可能に構成すれば、それに応じた当該対象物照明用の光が発光される。また、各ＬＥＤ照明部２，３，２２，３２，３３，４２，５１，５２からいくらかの熱が発生するが、その熱はＬＥＤ照明部２，３，２２，３２，３３，４２，５１，５２を搭載するのに使われるＰＣＢ７，２６，３６，４６，５３によって吸収される。
【００５９】
本発明は、上述した各実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的思想の範囲内で、多くの設計変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の体内腔の照明及び治療に供するためのＬＥＤ組立体を内蔵し、該ＬＥＤ組立体が内視鏡の軟性チューブ遠位端に支持された内視鏡であって、
前記軟性チューブの該遠位端がＬＥＤ組立体、ＣＣＤカメラ若しくは画像ガイド束、及び治療用器具を挿入するための作業チャンネルを含み、
前記ＬＥＤ組立体が、ヒートシンクとしての構造を有するプリント回路基板とこのプリント回路基板上に搭載されたＬＥＤ照明部とからなり、
前記ＬＥＤ照明部には、外部電源と繋断可能に接続するための繋断接続手段と電圧調整手段と過電流遮断手段を具えた電源供給部から前記ＬＥＤ照明部に適した給電を行なう
ことを特徴とするＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【請求項２】
前記ＬＥＤ組立体が、高い熱伝導性を有するプリント回路基板と、このプリント回路基板上に搭載された複数のＬＥＤ照明部とからなる
ことを特徴とする前記請求項１に記載のＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【請求項３】
前記電源供給部は、繋断接続手段であるフォトカプラと電圧調整手段であるＤＣ／ＤＣコンバータと過電流遮断手段であるヒューズとを備えた電源供給回路を有する
ことを特徴とする前記請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項４】
前記電源供給回路は、ＬＥＤ照明部ごとに設け、対象となるＬＥＤ照明部に適した電源電圧を供給するよう構成した
ことを特徴とする前記請求項３に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項５】
前記フォトカプラの外部電源側の電源供給回路の接地と、前記フォトカプラのＬＥＤ照明部側の電源供給回路の接地を、相対的にアース接地とフレーム接地とに区別して、前記電源供給回路におけるフォトカプラの外部電源側とＬＥＤ照明部側の電気的分離を保証し、外部電源電圧が直接的にＬＥＤ照明部に印加されないように構成した
ことを特徴とする前記請求項３または請求項４に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項６】
前記ＬＥＤ照明部は複数の有色ＬＥＤからなり、特定色の光スペクトルを得るよう前記ＬＥＤ照明部を選択して給電する
ことを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【請求項１】
人体の体内腔の照明及び治療に供するためのＬＥＤ組立体を内蔵し、該ＬＥＤ組立体が内視鏡の軟性チューブ遠位端に支持された内視鏡であって、
前記軟性チューブの該遠位端がＬＥＤ組立体、ＣＣＤカメラ若しくは画像ガイド束、及び治療用器具を挿入するための作業チャンネルを含み、
前記ＬＥＤ組立体が、ヒートシンクとしての構造を有するプリント回路基板とこのプリント回路基板上に搭載されたＬＥＤ照明部とからなり、
前記ＬＥＤ照明部には、外部電源と繋断可能に接続するための繋断接続手段と電圧調整手段と過電流遮断手段を具えた電源供給部から前記ＬＥＤ照明部に適した給電を行なう
ことを特徴とするＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【請求項２】
前記ＬＥＤ組立体が、高い熱伝導性を有するプリント回路基板と、このプリント回路基板上に搭載された複数のＬＥＤ照明部とからなる
ことを特徴とする前記請求項１に記載のＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【請求項３】
前記電源供給部は、繋断接続手段であるフォトカプラと電圧調整手段であるＤＣ／ＤＣコンバータと過電流遮断手段であるヒューズとを備えた電源供給回路を有する
ことを特徴とする前記請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項４】
前記電源供給回路は、ＬＥＤ照明部ごとに設け、対象となるＬＥＤ照明部に適した電源電圧を供給するよう構成した
ことを特徴とする前記請求項３に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項５】
前記フォトカプラの外部電源側の電源供給回路の接地と、前記フォトカプラのＬＥＤ照明部側の電源供給回路の接地を、相対的にアース接地とフレーム接地とに区別して、前記電源供給回路におけるフォトカプラの外部電源側とＬＥＤ照明部側の電気的分離を保証し、外部電源電圧が直接的にＬＥＤ照明部に印加されないように構成した
ことを特徴とする前記請求項３または請求項４に記載のＬＥＤ組立体を備えた内視鏡。
【請求項６】
前記ＬＥＤ照明部は複数の有色ＬＥＤからなり、特定色の光スペクトルを得るよう前記ＬＥＤ照明部を選択して給電する
ことを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ組立体を内蔵した内視鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９０９２４（Ｐ２０１３−９０９２４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３１３２１（Ｐ２０１２−２３１３２１）
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（５１２２７０６６７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（５１２２７０６６７）
【Ｆターム（参考）】
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