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JP5361511B2 - 内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、静電結合により信号を伝達する内視鏡システムに関する。
従来、内視鏡システムでは、一般に、生体の内部に挿入する挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、生体の外部に設置されモニター等の生体外装置と、が備えられている。そして、これらの一方から他方に信号を伝達するために、両方にそれぞれ備えられた電極を互いに直接接触させ、制御信号や映像信号等を伝達している。
ここで、挿入部を生体内に挿入すると生体の体液等が挿入部に付着するので、使用後に挿入部等を消毒液等を用いて消毒し、滅菌する必要がある。このとき、消毒した電極に消毒液の拭き残しがあると、この電極が腐食する恐れがある。
そこで、例えば特許文献1に示すように、静電結合により電極同士を直接接触させることなく信号を伝達する電子内視鏡システムが提案されている。
この電子内視鏡システムでは、内視鏡スコープ挿入部に備えられたユニバーサルコードが生体外装置に接続されている。ユニバーサルコードと生体外装置との接続部に、互いに着脱可能な一対のコネクタ(信号接続部)が設けられている。
内視鏡スコープ挿入部側のコネクタには、中央部に配置された円形の第1のパッド(電極)と、この第1のパッドを囲むように配置された環状の第2のパッドと、が備えられている。また、生体外装置側のコネクタには、中央部に配置された第3のパッドと、この第3のパッドを囲むように配置された環状の第4のパッドと、が備えられている。
そして、これらのコネクタを互いに装着したときに、第1のパッドと第3のパッド、第2のパッドと第4パッドが、それぞれユニバーサルコードの延在方向に対向するとともに、対向するパッドが互いに接近するように構成されている。
第1のパッドと第3のパッドの静電結合により、内視鏡スコープ挿入部から生体外装置へ生体内の画像情報が伝達され、第2のパッドと第4のパッドの静電結合により、生体外装置から内視鏡スコープ挿入部へ制御信号等が伝達される。
この電子内視鏡システムでは、第1のパッド及び第3のパッドは絶縁体で覆われている。このため、内視鏡スコープ挿入部を消毒液を用いても洗浄してもこれらのパッドが腐食することが防止され、内視鏡スコープ挿入部の洗浄が容易になるとともに腐食も防止されるという。
特開2007−97767号公報
しかしながら、上記特許文献1の電子内視鏡システムでは、例えば、互いに対向するように配置されるパッドの面積を広く確保する場合には、接続部の前記延在方向に直交する方向の外径が大きくなり、ユニバーサルコードの取り回しが悪くなるという問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、洗浄が容易であるとともに、静電結合のための電極の面積を広く確保する場合であっても信号接続部の外径が大きくなるのを抑えた内視鏡システムを提供するものである。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1の態様の内視鏡システムは、生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第3の電極を有する第2のスコープ側信号接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第4の電極を有し、前記第2のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第2の生体外側信号接続部と、を更に備え、前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、前記第2のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第2の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第2の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第3の電極と前記第4の電極は静電結合し、前記第3の電極と前記第4の電極間の静電結合に係る信号は、前記第1の電極と前記第2の電極間の静電結合に係る信号に対し逆の位相となることを特徴としている。
本発明の第2の態様の内視鏡システムは、生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1のコイルを有するスコープ側電力接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2のコイルを有し、前記スコープ側電力接続部と係合する筒状の生体外側電力接続部と、を更に備え、前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、前記スコープ側電力接続部の全部又は一部は、前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記生体外側電力接続部の筒内空間に配置され、前記第1のコイルと前記第2のコイルは電磁結合し、前記スコープ側電力接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有し、前記第1のスコープ側信号接続部は、前記スコープ側電力接続部の筒内空間の外側に配置されることを特徴としている。
本発明の第3の態様の内視鏡システムは、生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、
前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1のコイルを有するスコープ側電力接続部と、前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2のコイルを有し、前記スコープ側電力接続部と係合する筒状の生体外側電力接続部と、を更に備え、前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、前記スコープ側電力接続部の全部又は一部は、前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記生体外側電力接続部の筒内空間に配置され、前記第1のコイルと前記第2のコイルは電磁結合し、前記スコープ側電力接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有し、前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記スコープ側電力接続部の筒内空間に配置されることを特徴としている。
なお、ここで言う筒状とは本明細書において、文字通りの円くて長くて中空になっている形状だけでなく、中空になっている部分を取り囲む壁状の部分の一部が欠けている形状、すなわち、長手方向から見て略C字状の形状も含む形状を意味する。
また、上記第1の態様の内視鏡システムにおいて、前記第1の電極および前記第3の電極は、それぞれ円筒状に形成され、前記第2の電極は、その内径が前記第1の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第1の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、前記第4の電極は、その内径が前記第3の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第2の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、前記第1のスコープ側信号接続部を前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、第1の電極と前記第2の電極とは、径方向に対向して静電結合し、前記第2のスコープ側信号接続部を前記第2の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第3の電極と前記第4の電極とは、前記第1の電極および前記第2の電極と軸方向にずれた位置で、径方向に対向して静電結合することがより好ましい。
また、上記第2または第3の態様の内視鏡システムにおいて、前記第1の電極は、円筒状に形成され、前記第2の電極は、その内径が前記第1の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第1の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、前記第1のスコープ側信号接続部を前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の電極と前記第2の電極とは、径方向に対向して静電結合することがより好ましい。
また、上記第2または第3の態様の内視鏡システムにおいて、前記第2のコイルは、その内径が前記第1のコイルの外径よりも大径に形成されるとともに前記生体外側電力接続部の軸線と同軸に配置され、前記スコープ側電力接続部を前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記第1のコイルと前記第2のコイルとは、径方向に対向して電磁結合することがより好ましい。
また、上記の内視鏡システムにおいて、前記内視鏡スコープ挿入部は、前記生体外装置に対し、前記第1の生体外側信号接続部の筒軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする内視鏡システム。がより好ましい。
また、上記の内視鏡システムにおいて、前記第1のスコープ側信号接続部と前記第1の生体外側信号接続部とを係合したときに、前記第1の電極と前記第2の電極との間に、比誘電率が1よりも大きい個体または液体の誘電体が配置されていることがより好ましい。
また、上記の内視鏡システムにおいて、前記第1のスコープ側信号接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有することがより好ましい。
また、上記の内視鏡システムにおいて、前記筒内空間にライトガイドを挿入することがより好ましい。
本発明の内視鏡システムによれば、洗浄が容易であるとともに、静電結合のための電極の面積を広く確保する場合であっても、信号接続部の外径が大きくなるのを抑えることができる。
本発明の第1実施形態の内視鏡システムの全体構成を示す図である。 同内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 同内視鏡システムの信号伝送部の構成を示すブロック図である。 同内視鏡システムのスコープ側コネクタと生体外側コネクタを接続した状態の断面図である。 同内視鏡システムのスコープ側コネクタの断面図である。 同内視鏡システムの生体外側コネクタの断面図である。 同信号伝送装置の信号伝送部の信号伝達の動作を示すタイミング図である。 本発明の第1実施形態のスコープ側コネクタと生体外側コネクタを接続した状態の断面図である。 同内視鏡システムのスコープ側コネクタの断面図である。 同内視鏡システムの生体外側コネクタの断面図である。
(第1実施形態)
以下、本発明に係る内視鏡システムの第1実施形態を、図1から図7を参照しながら説明する。図1に示すように、この内視鏡システム1は、生体に挿入部2を挿入し、生体の内部を観察する装置である。
本実施形態の内視鏡システム1は、先端側を観察可能なCCD(観察手段)3が設けられた挿入部2を有する内視鏡スコープ挿入部4と、生体の外部に設置される生体外装置5と、を備える。
内視鏡スコープ挿入部4は、可撓性を有する材料で形成され先端側に湾曲部8が設けられた前述の挿入部2と、挿入部2の基端部に取付けられ湾曲部8を湾曲操作するアングルノブ等が設けられた操作部9と、操作部9と生体外装置5と接続するユニバーサルコード10と、を備えている。
挿入部2の先端部、すなわち湾曲部8の先端側には、後述するスコープ側ライトガイド53及び生体外側ライトガイド58を通して導かれた照明光で挿入部2の先端側を照明する例えば集光光学系等である不図示の照明手段と、前述のCCD3が設けられている。
生体外装置5は、ベースとなる本体部11と、CCD3からの映像信号を表示する表示ユニット12と、を備えている。ユニバーサルコード10の基端部と本体部11との間には、互いに接続/分離可能なスコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14がそれぞれ設けられている。
なお、本実施形態では、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14がユニバーサルコード10の基端部と本体部11との間に設けられたので、ユニバーサルコード10が内視鏡スコープ挿入部4を構成した。しかし、スコープ側コネクタと生体外側コネクタがユニバーサルコード10の先端部と操作部9との間に設けられる場合には、ユニバーサルコードは生体外装置5を構成することとなる。
すなわち、スコープ側コネクタと生体外側コネクタにより分離される部分より挿入部2側が内視鏡スコープ挿入部、本体部11側が生体外装置となる。
また、スコープ側コネクタと生体外側コネクタとを組にしたものは、ユニバーサルコード10や挿入部2等、どの部分に設けても良い。
図2に示すように、内視鏡システム1は、信号を符号化して静電結合により伝達し、伝達された信号を復号化する信号伝送部15a、15bを備えている。後で詳述するように、信号伝送部15aにより内視鏡スコープ挿入部4から生体外装置5(上り方向)に信号が伝達され、信号伝送部15bにより生体外装置5から内視鏡スコープ挿入部4(下り方向)に信号が伝達されるようになっている。
信号伝送部15aと信号伝送部15bの構成は同一なので、信号伝送部15aのみを詳しく説明する。なお、信号伝送部15aと信号伝送部15bの対応する構成には、符号において同一の数字を付し、信号伝送部15aの要素には符号“a”、信号伝送部15bの要素には符号“b”をそれぞれ数字に付して区別することとする。
内視鏡スコープ挿入部4は、CCD3の駆動状態を制御するCCD駆動回路26と、CCD3によって撮像された画像データ(映像信号)等を処理する映像信号処理回路27と、映像信号処理回路27で得られたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路28と、交流電流を直流電流に変換する整流回路29と、直流電流の電圧を調整するDC/DCコンバータ30と、を有している。
また、内視鏡スコープ挿入部4は、信号を符号化して送る上り送信部16aと、受けた信号を復号化する下り受信部17bと、をさらに有している。
本体部11は、内視鏡スコープ挿入部4及び生体外装置5を制御し映像信号を処理するシステムコントロール部33と、後述する1次コイルリング36の駆動状態を制御する1次コイル駆動回路34と、受けた信号を復号化する上り受信部17aと、信号を符号化して送る下り送信部16bと、を有している。
スコープ側コネクタ13は、電力を供給される2次コイルリング(第1のコイル)35と、静電結合により信号を送る送信用リング(第1の電極)18a、送信用リング(第3の電極)19aと、静電結合により信号を受ける受信用リング(第1の電極)20b及び受信用リング(第3の電極)21bと、を有している。
そして、生体外側コネクタ14は、電力を供給する1次コイルリング(第2のコイル)36と、静電結合により信号を受ける受信用リング(第2の電極)20a及び受信用リング(第4の電極)21aと、静電結合により信号を送る送信用リング(第2の電極)18b、送信用リング(第4の電極)19bと、を有している。
上り送信部16a、上り受信部17a、送信用リング18a、送信用リング19a、受信用リング20a、及び受信用リング21aで上記の信号伝送部15aが構成され、下り送信部16b、下り受信部17b、送信用リング18b、送信用リング19b、受信用リング20b、及び受信用リング21bで上記の信号伝送部15bが構成される。
次に、信号伝送部15aの詳細な構成を説明する。
図3に示すように、上り送信部16aは、A/D変換回路28から伝達されるデジタル信号(データ)を変調してマンチェスタ符号化する変調回路39aと、変調回路39aに接続され、変調回路39aで変調された符号化データ、及びこの符号化データから生成した逆の位相のデータの電流を増幅したりインピーダンス変換したりして伝送ライン41a、42aの一端にそれぞれ出力するドライバ回路40aと、を有している。
伝送ライン41a、42aの他端は前述の送信用リング18a、19aにそれぞれ電気的に接続され、受信用リング20a、21aは伝送ライン43a、44aの一端にそれぞれ電気的に接続されている。
上り受信部17aは、伝送ライン43a、44aの他端に接続され各データのレベルを検出する二値化回路45aと、二値化回路45aに接続され符号化データからクロックを再生するクロック再生回路46aと、二値化回路45a及びクロック再生回路46aに接続され符号化データの復調を行う復調回路47aと、を有する。
復調回路47aで復調された映像信号は、システムコントロール部33に伝達される。
次に、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14の構成について説明する。
図4に示すように、スコープ側コネクタ13は円筒状に形成され、生体外側コネクタ14はスコープ側コネクタ13の外周面を囲繞するように円筒状に形成されている。そして、生体外側コネクタ14に対してスコープ側コネクタ13を係合し、この係合を外すことで、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14とを接続/分離することが可能となっている。なお、生体外側コネクタ14にスコープ側コネクタ13を接続した時には、それぞれが共通の軸線(筒軸)C1上に配置されるようになっている。
スコープ側コネクタ13は、管状に形成され軸線C1上に配置されたスコープ側軸部材50と、円筒状に形成された送信用リング18a、19a、受信用リング20b、21b、及び2次コイルリング35と、これら送信用リング18a、19a、受信用リング20b、21b、及び2次コイルリング35の外周面及び端部を覆うように設けられ誘電体からなるスコープ側被覆部材51と、リング状に形成されたベアリング52と、を備えている。
送信用リング18a、19a、2次コイルリング35、及び受信用リング20b、21bは、軸線C1に沿って延在するように配置され、絶縁性を有する材料で形成された支持部材にそれぞれ取付けられている。
送信用リング18a、19a、2次コイルリング35、及び受信用リング20b、21bは、この順でスコープ側軸部材50の先端側から基端側に並ぶように、前述の支持部材を介してスコープ側軸部材50の基端部にそれぞれ取付けられている。そして、送信用リング18aと送信用リング19a、送信用リング19aと2次コイルリング35、2次コイルリング35と受信用リング20b、受信用リング20bと受信用リング21bの間には、電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材がそれぞれ設けられている。
ベアリング52は、スコープ側被覆部材51より径方向外側にわずかに突出するように設定され、露出した状態になっている。ベアリング52の外周面及び内周面は、軸線C1に沿うように配置されている。そして、この外周面は内周面に対して軸線C1回りに摩擦力を低減させた状態で回転できるようになっている。
また、スコープ側軸部材50内には、不図示の照明手段に照明光を導くスコープ側ライトガイド53が挿通されている。
図5に示すように、スコープ側コネクタ13は、第1の電極である送信用リング18a、受信用リング20bをそれぞれ有する第1のスコープ側信号接続部D1、D2と、第1のコイルである2次コイルリング35を有するスコープ側電力接続部D3と、第3の電極である送信用リング19a、受信用リング21bをそれぞれ有する第2のスコープ側信号接続部D4、D5と、が一体となって構成されているとみることができる。
これら第1のスコープ側信号接続部D1、D2、スコープ側電力接続部D3、第2のスコープ側信号接続部D4、D5は、それぞれが円筒状に形成されて同一の内径及び外径を有し、それぞれの軸線が軸線C1と一致するように、互いに軸線C1方向に位置をずらして配置されている。
言い換えれば、第1のスコープ側信号接続部D1、D2は、スコープ側電力接続部D3の内部に形成される空間である筒内空間S0の外側に配置されている。
再び図4に戻って説明する。生体外側コネクタ14は、管状に形成され軸線C1上に配置された生体外側軸部材56と、円筒状に形成された受信用リング20a、21a、送信用リング18b、19b、及び1次コイルリング36と、これら受信用リング20a、21a、送信用リング18b、19b、及び1次コイルリング36の内周面、外周面及び端部を覆うように設けられ誘電体からなる生体外側被覆部材57と、を備えている。
受信用リング20a、21a、1次コイルリング36、及び送信用リング18b、19bは、軸線C1に沿って延在するように配置され、絶縁性を有する材料で形成された支持部材にそれぞれ取付けられている。
受信用リング20a、21a、1次コイルリング36、及び送信用リング18b、19bは、この順で本体部11に近づくように生体外側被覆部材57内に取付けられている。そして、受信用リング20aと受信用リング21a、受信用リング21aと1次コイルリング36、1次コイルリング36と送信用リング18b、送信用リング18bと送信用リング19bの間には、電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材がそれぞれ設けられている。
また、生体外側軸部材56内には、本体部11内に設けられた不図示の発光装置から発せられた照明光を導く生体外側ライトガイド58が挿通されている。
上記のスコープ側被覆部材51及び生体外側被覆部材57としては、本実施形態では、比誘電率が2.95のポリカーボネートが用いられている。
そして、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14を接続すると、送信用リング18aと受信用リング20a、送信用リング19aと受信用リング21a、コイルリング35と1次コイルリング36、受信用リング20bと送信用リング18b、そして受信用リング21bと送信用リング19bが、互いに対向するように配置されている。
図6に示すように、生体外側コネクタ14は、第2の電極である受信用リング20a、送信用リング18bをそれぞれ有する第1の生体外側信号接続部D6、D7と、第2のコイルである1次コイルリング36を有する生体外側電力接続部D8と、第4の電極である受信用リング21a、送信用リング19bをそれぞれ有する第2の生体外側信号接続部D9、D10と、が一体となって構成されているとみることができる。
これら第1の生体外側信号接続部D6、D7、生体外側電力接続部D8、第2の生体外側信号接続部D9、D10は、それぞれが円筒状に形成されて同一の内径及び外径を有し、それぞれの軸線が軸線C1と一致するように、互いに軸線C1方向に位置をずらして配置されている。
すなわち、第1の生体外側信号接続部D6の筒内空間S1、第1の生体外側信号接続部D7の筒内空間S2、生体外側電力接続部D8の筒内空間S3、第2の生体外側信号接続部D9の筒内空間S4、及び第2の生体外側信号接続部D10の筒内空間S5は、互いに重ならず軸線C1方向に位置をずらして配置される。
また、図4に示すように、スコープ側コネクタ13の軸線と生体外側コネクタ14の軸線とを一致させた状態で、ベアリング52の外周面に生体外側被覆部材57の内周面を取付けると、生体外側コネクタ14にスコープ側コネクタ13が係合されて接続される。このとき、スコープ側コネクタ13は、生体外側コネクタ14に対し、軸線C1回りに回転可能に構成されている。
図5及び図6に示すように、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14を接続すると以下のようになる。第1のスコープ側信号接続部D1は第1の生体外側信号接続部D6の筒内空間S1に配置され、送信用リング18aと受信用リング20aとが静電結合する。第1のスコープ側信号接続部D2は第1の生体外側信号接続部D7の筒内空間S2に配置され、受信用リング20bと送信用リング18bとが静電結合する。スコープ側電力接続部D3は生体外側電力接続部D8の筒内空間S3に配置され、2次コイルリング35と1次コイルリング36が電磁結合する。第2のスコープ側信号接続部D4は第2の生体外側信号接続部D9の筒内空間S4に配置され、送信用リング19aと受信用リング21aが静電結合する。そして、第2のスコープ側信号接続部D5は第2の生体外側信号接続部D10の筒内空間S5に配置され、受信用リング21bと送信用リング19bが静電結合する。
また、図4に示すように、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14が接続したときに、スコープ側ライトガイド53の端面と生体外側ライトガイド58の端面が対向するように配置される。そして、生体外側ライトガイド58側からスコープ側ライトガイド53に照明光を伝達することが可能となっている。
次に、信号伝送部15aの各部の動作を説明する。
図3及び図7に示すように、A/D変換回路28から伝達されるデジタル信号である送信データは、変調回路39aでマンチェスタ符号化され、各送信データが“1”又は“0”のレベルで表される2つのビットに変調され符号化データが生成される。符号化データはドライバ回路40aに伝達され、ドライバ回路40aは符号化データの逆の位相のデータを生成する。
符号化データは送信用リング18aと受信用リング20aとの静電結合により、逆の位相のデータは送信用リング19aと受信用リング21aとの静電結合により、受信用リング20aと受信用リング21aにそれぞれ伝達される。そして、二値化回路45aは、伝達された符号化データと逆の位相のデータとのレベルの差を検出することにより両データに共通に含まれるノイズを除去するとともに、各ビットのレベルを“1”又は“0”で表した、二値化データを生成する。二値化データは、クロック再生回路46aと復調回路47aに伝達される。クロック再生回路46aでは、1つ目のビットと2つ目のビットとの切り替わりのタイミングにより再生クロックを生成する。再生クロックは、復調回路47aに伝達され、復調回路47aは再生クロックに基づいて符号化データの復調を行い受信データを生成する。
次に、内視鏡スコープ挿入部4と生体外装置5との間で信号等を伝達する工程を説明する。まず、生体外装置5から内視鏡スコープ挿入部4(下り方向)へ信号及び電力を伝達する工程について説明する。
図2に示すように、システムコントロール部33は、下り送信部16b、上り受信部17a、1次コイル駆動回路34、及び表示ユニット12にそれぞれ接続されている。
システムコントロール部33が下り送信部16bにCCD3を制御する信号を送ると、下り送信部16bでは、この制御信号が符号化され、符号化データ、及びこの符号化データの逆の位相のデータが生成される。これらのデータは、送信用リング18bと受信用リング20b、送信用リング19bと受信用リング21b、のそれぞれの静電結合により伝達され、下り受信部17bで復号化される。
復号化された制御信号は、下り受信部17bに接続されたCCD駆動回路26に伝達される。CCD駆動回路26は、この制御信号に基づいて自身が接続されたCCD3を制御する。
一方で、システムコントロール部33が1次コイル駆動回路34に制御信号を送ると、1次コイル駆動回路34に電気的に接続された1次コイルリング36に所定の交流電流が供給される。すると、1次コイルリング36と2次コイルリング35との電磁結合により2次コイルリング35に交流電流が流れる。この交流電流は、2次コイルリング35に電気的に接続された整流回路29に送られて直流電流に変換される。変換された直流電流は、整流回路29に接続されたDC/DCコンバータ30で電圧を調整され、CCD駆動回路26等に供給される。
次に、内視鏡スコープ挿入部4か生体外装置5(上り方向)へ信号を伝達する工程について説明する。
CCD3が撮像した映像信号は、CCD3が接続された映像信号処理回路27に伝達されて処理され、アナログ信号が生成される。このアナログ信号は、映像信号処理回路27に接続されたA/D変換回路28でデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、A/D変換回路28に接続された上り送信部16aに伝達される。
上り送信部16aに伝達された映像信号は符号化され、符号化データ、及びこの符号化データの逆の位相のデータが生成される。これらのデータは、送信用リング18aと受信用リング20a、送信用リング19aと受信用リング21a、のそれぞれの静電結合により伝達され、上り受信部17aで復号化される。
復号化された映像信号は、上り受信部17aからシステムコントロール部33に伝達されて処理され、さらに表示ユニット12に送られて表示される。
こうして、本発明の第1実施形態の内視鏡システム1によれば、送信用リング18a、受信用リング20b、及びこれらにそれぞれ対向するように配置された受信用リング20a、送信用リング18bは、それぞれ円筒状に形成されるとともに軸線C1に沿って延在するように配置されている。
従って、これら送信用リング18a、18b、受信用リング20a、20bの面積を広くする場合であっても、これらのリング18a、18b、20a、20bを軸線C1方向にさらに延びるように配置することで、第1の生体外側信号接続部D6、D7及び第1のスコープ側信号接続部D1、D2のそれぞれの外径が大きくなるのを抑えることができる。そして、互いに静電結合した、送信用リング18aと受信用リング20a、受信用リング20bと送信用リング18bとの間で信号を確実に伝達することが可能となる。
また、生体の体液等が付着しやすい挿入部2を有する内視鏡スコープ挿入部4に設けられる第1のスコープ側信号接続部D1は、この第1のスコープ側信号接続部を筒内空間S1に配置するD6に比べて、外面や内面における凹凸や表面積を低減させることが可能となる。従って、内視鏡スコープ挿入部4側の洗浄を容易にすることができる。
また、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14とを接続させると、生体外側電力接続部D8に設けられた1次コイルリング36と、この生体外側電力接続部D8の筒内空間S3に配置されるスコープ側電力接続部D3に設けられた2次コイルリング35とが電磁結合する。
この接合させた状態で、1次コイルリング36に交流電圧を供給することにより、相互誘導で2次コイルリング35に誘導起電力が生じる。従って、生体外装置5から内視鏡スコープ挿入部4に電力を供給することができる。
また、送信用リング19a、受信用リング21b、及びこれらにそれぞれ対向するように配置された受信用リング21a、送信用リング19bは、それぞれ円筒状に形成されるとともに軸線C1に沿って延在するように配置されている。
従って、これら送信用リング19a、19b、受信用リング21a、21bの面積を広くする場合であっても、これらのリング19a、19b、21a、21bを軸線C1方向にさらに延びるように配置することで、第2の生体外側信号接続部D9、D10及び第2のスコープ側信号接続部D4、D5のそれぞれの外径が大きくなるのを抑えることができる。
そして、互いに静電結合した送信用リング18aと受信用リング20aの間で符号化データを伝達し、送信用リング19aと受信用リング21aの間で符号化データの逆の位相のデータを伝達し、これら両データのレベルの差を検出することで、両信号に共通に含まれるノイズを低減し信号をより確実に検出することができる。
また、スコープ側コネクタ13は、生体外側コネクタ14に対して軸線C1回りに回転可能に構成されているので、内視鏡スコープ挿入部4の取り回しを向上させることができる。
また、スコープ側コネクタ13の表面及び生体外側コネクタ14の表面には、スコープ側被覆部材51及び生体外側被覆部材57がそれぞれ設けられているので、互いに静電結合する送信用リング18aと受信用リング20a、受信用リング20bと送信用リング18b、送信用リング19aと受信用リング21a、そして受信用リング21bと送信用リング19bを確実に絶縁することができる。
また、これらの電極の間に空気だけが設けられている場合より両電極間の浮遊容量を増加させることができる。従って、これらの電極の間の静電結合を強め、信号をより確実に伝達することができる。
また、スコープ側被覆部材51及び生体外側被覆部材57のような固体の誘電体を用いることで、送信用リング18aと受信用リング20a、受信用リング20bと送信用リング18b、送信用リング19aと受信用リング21a、そして受信用リング21bと送信用リング19bのそれぞれの距離を安定させ、信号をより安定させて伝達することができる。
また、スコープ側コネクタ13と生体外側コネクタ14は、それぞれが円筒状に形成されているので、それぞれの軸線上にスコープ側ライトガイド53及び生体外側ライトガイド58を配置することができる。そして、これらのライトガイド53、58により照明光を不図示の照明手段に導いて、挿入部2の先端側を照明することができる。
また、信号接続部D1、D2、D4、D5、及びスコープ側電力接続部D3、側信号接続部D6、D7、D9、D10、及び生体外側電力接続部D8は、それぞれが互いに軸線C1方向に位置をずらして配置されている。従って、スコープ側コネクタ13及び生体外側コネクタ14の外径が大きくなるのを抑えることができる。
なお、本実施形態では、スコープ側コネクタ13及び生体外側コネクタ14は、それぞれ円筒状に形成されるとした。
しかし、スコープ側コネクタ13及び生体外側コネクタ14の形状は、軸線方向から見て中空の楕円形状や中空の多角形状でも良く、さらに、円筒の側面の一部が取り除かれ、軸線方向から見て略C字状に形成されていても良い。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態においては、図8及び図9に示すように、スコープ側コネクタ64において、送信用リング18a及び送信用リング19aに対して、径方向外側に離間した位置に2次コイルリング35が配置されている。そして、送信用リング18a、19a、及び2次コイルリング35には、絶縁性を有する材料で形成された支持部材がそれぞれ取付けられ、これら送信用リング18a、19a、及び2次コイルリング35は、誘電体からなるスコープ側被覆部材66内で固定されている。
送信用リング18a、19aと2次コイルリング35との間には、受信用リング20a、21aと係合するための一定の隙間が設けられている。
なお、本実施形態のスコープ側コネクタ64には、下り方向用の第1のスコープ側信号接続部及び第2のスコープ側信号接続部は設けられていない。
すなわち、本実施形態の内視鏡システム61では、スコープ側電力接続部D11は円筒状に形成され、第1のスコープ側信号接続部D1及び第2のスコープ側信号接続部D4は、スコープ側電力接続部D11の筒内空間S6に配置されている。別の言い方をすれば、第1のスコープ側信号接続部D1及び第2のスコープ側信号接続部D4に対して、スコープ側電力接続部D11は、第1のスコープ側信号接続部D1の軸線(筒軸)C2方向に位置をずらすことなく、同軸に配置されている。
また、図8及び図10に示すように、生体外側コネクタ65において、受信用リング20a及び受信用リング21aに対して、径方向外側に離間した位置に1次コイルリング36が配置されている。そして、受信用リング20a、21a、及び1次コイルリング36には、絶縁性を有する材料で形成された支持部材がそれぞれ取付けられ、これら受信用リング20a、21a、及び1次コイルリング36は、誘電体からなる生体外側被覆部材67内で固定されている。
受信用リング20a、21aと1次コイルリング36との間には、2次コイルリング35と係合するための一定の隙間が設けられている。
なお、本実施形態の生体外側コネクタ65には、下り方向用の第1の生体外側信号接続部及び第2の生体外側信号接続部は設けられていない。
すなわち、本実施形態の内視鏡システム61では、第1の生体外側信号接続部D6及び第2の生体外側信号接続部D9は、生体外側電力接続部D12の筒内空間S7に配置されている。別の言い方をすれば、第1の生体外側信号接続部D6及び第2の生体外側信号接続部D9に対して、生体外側電力接続部D12は、軸線(筒軸)C2方向に位置をずらすことなく、同軸に配置されている。
以上のように構成された内視鏡システム61は、スコープ側電力接続部D11及び生体外側電力接続部D12を備え、生体外装置5と内視鏡スコープ挿入部4との間で電力を供給する場合であっても、第1のスコープ側信号接続部D1及びスコープ側電力接続部D11の全体としての軸線C2方向の長さを短くすることができる。言い換えれば、スコープ側コネクタ64と生体外側コネクタ65の、それぞれの軸線C2方向の長さを短くすることができる。
また、1次コイルリング36及び2次コイルリング35を径方向外側に配置することで、1次コイルリング36と2次コイルリング35が電磁結合する面積をより広く確保し、1次コイルリング36と2次コイルリング35との間で伝達される電力を増加させることができる。
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、上記第1実施形態及び第2実施形態では、スコープ側被覆部材及び生体外側被覆部材としてポリカーボネートを用いた。しかし、スコープ側被覆部材及び生体外側被覆部材は、比誘電率が1よりも大きい個体または液体により形成されていれば良い。さらに、スコープ側被覆部材と生体外側被覆部材の一方は、備えられなくても良い。
また、上記第1実施形態及び第2実施形態では、信号を変調してマンチェスタ符号化した。しかし、信号の変調方法はこれに限ることなく、他の変調方法を用いても良い。
また、上記第1実施形態及び第2実施形態では、内視鏡スコープ挿入部4がバッテリー等を搭載していて、このバッテリーからCCD駆動回路26等に電力が供給されるときには、スコープ側コネクタと生体外側コネクタにスコープ側電力接続部と生体外側電力接続部を設けなくても良い。
また、上記第1実施形態及び第2実施形態では、信号を伝達するときのノイズが少ないときには、送信用リング19a及び受信用リング21aは備えられなくても良い。
1、61 内視鏡システム
2 挿入部
3 CCD(観察手段)
4 内視鏡スコープ挿入部
5 生体外装置
18a 送信用リング(第1の電極)
19a 送信用リング(第3の電極)
20a 受信用リング(第2の電極)
21a 受信用リング(第4の電極)
35 2次コイルリング(第1のコイル)
36 1次コイルリング(第2のコイル)
C1、C2 軸線(筒軸)
D1、D2 第1のスコープ側信号接続部
D3、D11 スコープ側電力接続部
D4、D5 第2のスコープ側信号接続部
D6、D7 第1の生体外側信号接続部
D8、D12 生体外側電力接続部
D9、D10 第2の生体外側信号接続部
S0〜S7 筒内空間

Claims (10)

  1. 生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第3の電極を有する第2のスコープ側信号接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第4の電極を有し、前記第2のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第2の生体外側信号接続部と、
    を更に備え、
    前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、
    前記第2のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第2の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第2の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第3の電極と前記第4の電極は静電結合し、
    前記第3の電極と前記第4の電極間の静電結合に係る信号は、前記第1の電極と前記第2の電極間の静電結合に係る信号に対し逆の位相となる
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  2. 生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1のコイルを有するスコープ側電力接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2のコイルを有し、前記スコープ側電力接続部と係合する筒状の生体外側電力接続部と、
    を更に備え、
    前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、
    前記スコープ側電力接続部の全部又は一部は、前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記生体外側電力接続部の筒内空間に配置され、前記第1のコイルと前記第2のコイルは電磁結合し、
    前記スコープ側電力接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有し、
    前記第1のスコープ側信号接続部は、前記スコープ側電力接続部の筒内空間の外側に配置される
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  3. 生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープ挿入部と、前記生体の外部に設置される生体外装置と、を備える内視鏡システムであって、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1の電極を有する第1のスコープ側信号接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2の電極を有し、前記第1のスコープ側信号接続部と係合する筒状の第1の生体外側信号接続部と、
    前記内視鏡スコープ挿入部に設けられ該内視鏡スコープ挿入部と電気的に接続された第1のコイルを有するスコープ側電力接続部と、
    前記生体外装置に設けられ該生体外装置と電気的に接続された第2のコイルを有し、前記スコープ側電力接続部と係合する筒状の生体外側電力接続部と、
    を更に備え、
    前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の生体外側信号接続部の筒内空間に配置され、前記第1の電極と前記第2の電極は静電結合し、
    前記スコープ側電力接続部の全部又は一部は、前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記生体外側電力接続部の筒内空間に配置され、前記第1のコイルと前記第2のコイルは電磁結合し、
    前記スコープ側電力接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有し、
    前記第1のスコープ側信号接続部の全部又は一部は、前記スコープ側電力接続部の筒内空間に配置される
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  4. 請求項1に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記第1の電極および前記第3の電極は、それぞれ円筒状に形成され、
    前記第2の電極は、その内径が前記第1の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第1の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、
    前記第4の電極は、その内径が前記第3の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第2の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、
    前記第1のスコープ側信号接続部を前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、第1の電極と前記第2の電極とは、径方向に対向して静電結合し、
    前記第2のスコープ側信号接続部を前記第2の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第3の電極と前記第4の電極とは、前記第1の電極および前記第2の電極と軸方向にずれた位置で、径方向に対向して静電結合する
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  5. 請求項2または3に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記第1の電極は、円筒状に形成され、
    前記第2の電極は、その内径が前記第1の電極の外径よりも大径の円筒状に形成されるとともに前記第1の生体外側信号接続部の軸線と同軸に配置され、
    前記第1のスコープ側信号接続部を前記第1の生体外側信号接続部と係合した際に、前記第1の電極と前記第2の電極とは、径方向に対向して静電結合する
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  6. 請求項2または3に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記第2のコイルは、その内径が前記第1のコイルの外径よりも大径に形成されるとともに前記生体外側電力接続部の軸線と同軸に配置され、
    前記スコープ側電力接続部を前記生体外側電力接続部と係合した際に、前記第1のコイルと前記第2のコイルとは、径方向に対向して電磁結合する
    ことを特徴とする内視鏡システム。
  7. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記内視鏡スコープ挿入部は、前記生体外装置に対し、前記第1の生体外側信号接続部の筒軸を中心に回転可能に構成されていることを特徴とする内視鏡システム。
  8. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記第1のスコープ側信号接続部と前記第1の生体外側信号接続部とを係合したときに、
    前記第1の電極と前記第2の電極との間に、比誘電率が1よりも大きい個体または液体の誘電体が配置されていることを特徴とする内視鏡システム。
  9. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記第1のスコープ側信号接続部は筒状に形成され、内部に筒内空間を有することを特徴とする内視鏡システム。
  10. 請求項に記載の内視鏡システムにおいて、
    前記筒内空間にライトガイドを挿入することを特徴とする内視鏡システム。
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