专利名称：内窥镜及内窥镜用光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用肉眼观察患者体腔内的纤维镜等内窥镜以及与该内窥镜连接的内窥镜用光源装置。
背景技术：
作为医疗用的内窥镜，公知借助导像装置(image-guided)用肉眼观察患者体腔内的纤维镜。由于纤维镜不需要如电子内窥镜那样拍摄体腔内的CCD等摄像装置，因而也 无需发送通过拍摄得到的信号的信号电缆、接收该信号并生成内窥镜图像的处理器装置等
坐寸ο因此在使用了纤维镜的内窥镜观察过程中，除了纤维镜之外，只要具有向光导向设备(light guide)提供照明光的光源装置，就可观察体腔内。此外，作为光源装置，通过使用不需要电缆等的、可直接安装于纤维镜自身的电池式的便携型光源单元，从而能够容易搬运。由此，也可在医院以外的自己住宅等进行内窥镜诊断。在将这种便携型光源单元安装于纤维镜进行内窥镜观察的情况下，为了进行长时间的观察，需要能够长时间照射具有充足光量的照射光。例如，如日本特开2009-146893号公报所示，将以一定频率以上的频率发出脉冲状照明光的照明方法也应用于纤维镜的照明中。近年来，作为体腔内的照明光，除了从氙灯发出的氙光等宽带光之外，如日本特开2007-324239号公报所示，逐渐使用向荧光体等波长变换构件照射特定波长的激发光进行激发发光的白色光。这样，在使用波长变换构件激发发光出白色光的情况下，通过激发光的脉冲发光，从而也能够实现白色光的脉冲发光。由此，能够谋求节省电力化，另外因为即便用脉冲照明人类眼睛也能识别为连续照明，所以能够进行充分亮的照明。然而，由于波长变换构件的荧光变换效率具有温度特性(在激发光的光量中被波长变换构件变换成荧光的比例随着温度而变化的特性)，因而激发光量与荧光光量的比例会发生变化，白色光的色调会发生改变。另外，作为激发光光源，在如发光二极管那样使用了响应速度慢的半导体光源的情况下，难以使脉冲宽度小且亮。此外，近年来，为了谋求诊断能力及治疗的进一步提高，除了进行基于白色光的普通光观察之外，也进行通过窄带光强调显示表层血管等的NBI (Narrow Band Imaging)、观察从体腔内发出的突光的 AFI (Auto Fluorescence Imaging)、PDD (Photo DynamicDiagnosis)等特殊光观察、向肿瘤患部照射治疗光以灭绝肿瘤的F1DT(Photo DynamicTherapy)等光学治疗。因此，要求一种能够实施这些多种类的观察或治疗的纤维镜。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种在纤维镜等内窥镜中不改变色调就能照明得充分亮的内窥镜及内窥镜用光源装置。另外，本发明的其他目的在于提供一种，不仅进行普通光观察还能进行特殊光观察或光学治疗的内窥镜及内窥镜用光源装置。
本发明的内窥镜，其特征在于，具备激光器光源部，至少具有第I及第2激光器光源，所述第I激光器光源产生第I激光，所述第2激光器光源产生中心波长与所述第I激光不同的第2激光；波长变换部，配置成入射所述第I及第2激光，并将所述第I激光变换成白色光，向该白色光射出混合了第2激光的照明光；和光导向设备，传送所述照明光并向体腔内放射。优选，所述第I激光的中心波长为445nm。优选，所述第2激光是用于使体腔内的血管强调显示的窄带光。优选，所述第2激光是用于从体腔内激发荧光的激发光。优选，所述第2激光的中心波长为405nm。优选，所述第2激光是用于使体腔内的肿瘤患部光学性灭绝的治疗光。优选，所述第2激光的中心波长为635nm。优选，所述第2激光是中心波长为405nm的蓝色窄带光。优选，所述第2激光是中心波长为473nm的蓝色窄带光。优选，所述第I及第2激光器光源周期性发出脉冲状的激光。优选，所述第I及第2激光器光源能以GHz为单位进行调制。优选，内窥镜具备接收来自体腔内的反射光并导出到目镜部的导像装置。 优选，所述内窥镜具备内窥镜本体，具有所述光导向设备；和光源单元，以与所述内窥镜本体自由装卸的方式设置，该光源单元具有所述激光器光源部、所述波长变换部及向所述激光器光源部供电的电池部。本发明的一种内窥镜用光源装置，连接于或者安装于向体腔内射出经由光导向设备导出的光的内窥镜，其特征在于，所述内窥镜用光源装置具备激光器光源部，至少具有第I及第2激光器光源，所述第I激光器光源产生第I激光，所述第2激光器光源产生中心波长与所述第I激光不同的第2激光；和波长变换部，配置成入射所述第I及第2激光，并将所述第I激光变换成白色光，向该白色光射出混合了第2激光的照明光，来自所述波长变换部的照明光入射到所述光导向设备。根据本发明，利用半导体激光器(Laser Diode)等激光器光源的发光点比发光二极管(Light Emitting Diode)小很多的特性，将来自多个激光器光源的激光聚光到一个荧光体，并混合从该荧光体发出的白色光及激光后入射到光导向设备。因而，由于能够与白色光一起，经由光导向设备照射窄带光、激发光、治疗光等激光，因而除了普通光观察之外，也能够进行NBI、AFI、PDD等特殊光观察或PDT等光学治疗。另外，由于激光器光源能够以GHz为单位进行调制，因而能够根据荧光体的波长变换效率的温度特性等各种条件进行激光调制，从而能够不改变色调进行照明。
图I是第I实施方式的支气管镜的外观图。图2是光源单元的示意图。图3是用于说明脉冲状蓝色激光的说明图。图4是表示白色光的分光强度的曲线图。图5是表示中心波长为405nm的蓝色激光和白色光的分光强度的曲线图。图6是表示中心波长为405nm的蓝色激光、中心波长为635nm的治疗光、白色光的分光强度的曲线图。图7是用于说明脉冲数、脉冲宽度、脉冲高度的说明图。
图8是在图2的光源单元中增加了半导体激光器(473nm)的光源单元的示意图。图9是表示中心波长为405nm的蓝色激光、中心波长为473nm的蓝色激光、白色光的分光强度的曲线图。图10是第2实施方式的支气管镜的外观图。图11是第3实施方式的支气管镜的外观图。
具体实施例方式图I所示的第I实施方式的支气管镜10是纤维镜，并具备内窥镜本体11，其向体腔内同时混合照射多种光，用肉眼观察来自体腔内的反射光；和光源单元12，其与该内窥镜本体11自由装卸，向内窥镜本体11提供光和电力。内窥镜本体11具备向体腔内插入的可挠性插入部20、用于观察体腔内的目镜部21、设置于插入部20与目镜部21之间进行各种操作的操作部22。插入部20由前端部23、弯曲部24和可挠部25构成。弯曲部24由相互连结的多个弯曲部分(湾曲駒)构成，通过操作操作部20的角度钮(angle knob，省略图示)，使其沿着上下左右方向弯曲动作，并使前端部23朝向体腔内的希望方向。插入部20及操作部22设有导出来自光源单元12的光的光导向设备30 (LightGuide(LG))、和导出来自体腔内的反射光的导像装置31(Image Guide (IG) )0此外，在附图中，为了便于观看，用细线表示。光导向设备30由捆绑了多个光学纤维的纤维束(fiberbundle)构成。该光导向设备30的入射侧被作为一个纤维束，中间被分为2个纤维束30a、30b。被分开的一个纤维束30a的射出部朝向前端部23a的玻璃保护片33a，另一个纤维束30b朝向前端部23a的玻璃保护片33b。从光导向设备30射出的光，经由玻璃保护片33a、33b向体腔内照射。另外，在光导向设备30中的分叉点，优选在其跟前使光学纤维变形(混、抒)O导像装置31由纤维束构成，从前端部23a的观察窗35接收来自体腔内的反射光，并将接收到的光导出到目镜部21。由此，在目镜部21中可观察体腔内。此外，在观察窗35与导像装置31之间配置有成像透镜(省略图示)。另外，在前端部23内，也可在玻璃保护片33a、33b与纤维束30a、30b之间配置照明透镜系统。如图2所示，光源单元12具备激光器光源部39、波长变换部40、电池部41、模式切换按钮42。激光器光源部39、波长变换部40以及电池部41被收纳在外壳53内，模式切换按钮42被装配在外壳53的外面。激光器光源部39具有发出中心波长互不相同的激光的半导体激光器(激光二极管，Laser Diode)45 47。波长变换波40具备入射来自各激光器45 47的激光的荧光体48、设置在各激光器45 47与荧光体48之间的第I聚光透镜50、配置在荧光体48与光导向设备30之间的第2聚光透镜51。另外,在外壳53中与光导向设备30对置的部分形成了开口 53a。在该开口 53a，作为保护机构(省略图示)装配有避免尘土等异物进入到光源单元12内的透明盖或可开闭的快门。半导体激光器(405nm) 45发出中心波长为405nm的蓝色激光(405nm)。半导体激 光器(445nm)46发出中心波长为445nm的蓝色激光(445nm)。半导体激光器(653nm)47发出中心波长为635nm的治疗光。荧光体48包括吸收来自半导体激光器45 47的激光器中的蓝色激光(445nm)的一部分而激发发光为绿色 黄色的多种荧光体物质(例如，YAG系荧光体、或者BAM(BaMgAlltlO17)等荧光体)而构成。因而，通过蓝色激光(445nm)的激发发光，使得荧光体48发出包括蓝色激光(445nm)和绿色 红色成分的光在内的白色光(参照图4)。另外，优选荧光体48具有大致长方体形状。这种情况下，荧光体48通过粘结剂将荧光体物质凝固形成为大致长方体形状，另外，也可以将在无机玻璃等树脂中混合了荧光体物质后的物质形成为大致长方体形状。另一方面，蓝色激光(445nm)以外的蓝色激光(405nm)或治疗光不被荧光体48吸收而直接透过去(其中，有时蓝色激光(405nm)会激发荧光体)。半导体激光器45 47的各发光点例如如ΙμπιΧΙ μ m那样小，因而能够使来自这3个半导体激光器45 47的光通过第I聚光透镜50而聚光在一个荧光体48上。另外，通 过使荧光体48微小化，由于来自荧光体48的光也能够有效地聚光在光导向设备30上，因而能够谋求光导向设备30的细直径化。另外，在将来自荧光体48的光经由第I聚光透镜50入射到光导向设备30之际，由于大多数光都入射到光导向设备30，因而能够抑制透镜转动引起的发热。因而，即便长时间进行内窥镜诊断，也能够避免光源单元12及其附近的发热问题。与此相对,专利文献I这样的发光二极管(Light Emitting Diode)的发光点例如如ImmX Imm那样大,所以难以如上述半导体激光器那样将来助多个发光二极管的光聚光到一个荧光体上。假设要将来自多个发光二极管的光聚光到一个荧光体上，则荧光体不得不变大。这样，当荧光体变大时，由于光向光导向设备30入射的入射效率也变差，因而易于引起发热问题。另外，在半导体激光器(445nm)46中，如图3所示，周期性地发出脉冲状的蓝色激光(445nm)。因而，这种脉冲状的蓝色激光(445nm)被周期性地照射到荧光体48，故从荧光体48也周期性发出脉冲状的白色光。由此，在体腔内周期性照射脉冲状的白色光。然后，通过缩短该脉冲状的白色光的发光周期，从而不会感觉到是脉冲发光，与普通的连续照明同样地能够被人类识别。此外，由于半导体激光器较之发光二极管，其峰值亮度非常高，因而能够更有效地进行向光导向设备的聚光，另外也能够明亮地被察觉。进而，在脉冲发光的情况下，由于较之普通的连续照明能够实现节省电力化，因而能够使得电池60更耐用。此外，为了防止偏差，优选蓝色激光(445nm)的闪烁周期尽量快。另外，除了蓝色激光(445nm)之外，蓝色激光(405nm)或治疗光^35nm)也周期性照射为脉冲状。半导体激光器45 47根据由模式切换按钮42设定的模式来切换点亮和熄灭。在被设定为普通光观察模式的情况下，由于只有半导体激光器(445nm)46点亮，因而从荧光体48只发出白色光。因而，具有图4所示的分光强度的白色光被照射到体腔内。在被设定为特殊光观察模式的情况下，由于半导体激光器(405nm)45和半导体激光器(445nm) 46这2个激光器点亮，因而除了由蓝色激光(445nm)激发发光的白色光之外，从荧光体48还发出直接透过荧光体48的蓝色激光(405nm)。因而，具有图5所示的分光强度的白色光和蓝色激光(405nm)被同时混合照射到体腔内。通过向体腔内照射窄带光的蓝色激光(405nm)，得到了表层血管等被强调显示的效果(NBI)。另外，由于蓝色激光(405nm)也是激发体腔内的荧光的激发光，因而通过蓝色激光(405nm)的照射能够观察从体腔内发出的自身荧光(AFI)，另外在下药时能够观察从体腔内发出的药剂荧光(PDD)。此外，在PDD中，药剂荧光的波长因给患者下的药剂而不同。例如，作为药剂，在给患者“光敏素(Photofrin) ”、“他拉泊芬钠(Laserphyrin) ”及“维速达尔(Vi sudyne) ”药剂时，从生物体组织发出中心波长为660nm的药剂荧光。另外，作为药剂，在给患者“ 5-ALA (氨基乙酰丙酸，7 ^ ^ 7 7' ^ ) 5-aminolevulinic acid”药剂时,从生物体组织发出具有波长为635nm、670nm这2个峰值的药剂荧光。此外，在本发明中，除了 PDD之外，作为荧光药剂，也可使用ICG(Indocyanine Green)进行近红外突光观察。在近红外突光观察过程中，为了激发具有峰值波长845nm的近红外域的荧光，需要能够发出中心波长为SOOnm左右的激发光的光源(LD、LED等)。在被设定为治疗模式的情况下，由于半导体激光器(405nm)45、半导体激光器(445nm)46、半导体激光器^35nm)47点亮，因而除了白色光之外，从荧光体48还发出直接透过荧光体48的蓝色激光(405nm)及治疗光。因而，具有图6所示的分光强度的白色光、 蓝色激光(405nm)、治疗光被同时混合照射到体腔内。此外，在治疗模式下，也可照射蓝色激光(405nm)。在体腔内，当向蓄积了光敏物质(light-sensitive substance)的肿瘤患部照射治疗光时，发出具有杀死细胞作用的活性氧。因而，肿瘤患部因持续照射一定时间以上的治疗光而被灭绝(PDT)。在本实施方式中，由于作为F1DT的药剂而使用了 “光敏素”或“5-ALA(氨基乙酰丙酸)”药剂，因而使用中心波长为635nm的治疗光。此外，作为PDT的药齐U，在使用“他拉泊芬钠”的情况下而使用中心波长为664nm的治疗光，在使用“维速达尔”的情况下而使用中心波长为689nm的治疗光。电池部41具备电池(例如干电池或锂电池等)60和调制部61。电池60向半导体激光器45 47或内窥镜本体11提供电力。调制部61通过控制电池60向半导体激光器(445nm)46的供电，从而如图7所示那样调整蓝色激光(445nm)的脉冲数、脉冲宽度、脉冲高度(亮度)(关于该脉冲调制，参照日本特开2009-56248号公报)。此外，在本实施方式中，虽然只进行蓝色激光(445nm)的脉冲调制，但是也可进行蓝色激光(405nm)或治疗光的脉冲调制。由于半导体激光器(445nm) 46具有几GHz的响应速度，因而能够极其细致地微调脉冲数、脉冲宽度、脉冲高度等脉冲特性。另一方面，由于发光二极管只具有几MHz的响应速度，因而难以如半导体激光器那样微调脉冲特性。因而，调制部61在向荧光体48照射蓝色激光(445nm)时，通过在考虑荧光体48的波长变换效率的温度特性的基础上微调蓝色激光(445nm)的脉冲特性，从而能够将白色光的色调保持为一定。荧光体48的波长变换效率的温度特性，是指因针对蓝色激光(445nm)的波长变换效率的变化，蓝色激光(445nm)和激发光的光量比发生变化，色调发生改变。作为脉冲特性的微调方法，例如考虑预先确定与波长变换效率的温度特性相对应的脉冲数、脉冲宽度、脉冲高度(亮度)的组合，并根据温度特性来变更组合的方法。例如，在内窥镜诊断开始时刻，以50 IkHz以上的脉冲宽度进行点亮，然后进一步以50k 几十MHz (例如，优选50k 20MHz，但是并不限定于此)的脉冲宽度进行点亮，由此，能够使作为观察者的医生感觉到足够亮。另外，也可通过上述脉冲调制抑制白色光的斑点。在抑制该斑点时，除了脉冲调制之外，也可进行高频叠加。另外，也可根据从荧光体48发出的白色光的光量或通过了荧光体48的蓝色激光的透过光量进行蓝色激光的功率控制(APC(Aut0 PowerControl))。此外，在第I实施方式中，在激光器光源部39中设置了半导体激光器(405nm)45、半导体激光器(445nm)46、半导体激光器^35nm) 47这3个激光器，但除此之外，也可如图8所示那样设置发出中心波长为473nm的蓝色激光(473nm)的半导体激光器70。在普通光观察模式下，如图4所示，白色光的绿色成分和红色成分具有充足的光量，关于蓝色成分，蓝色激光(445nm)的波长域以外的部分其光量不足。为了消除该蓝色成分中的光量不足，在普通光观察模式下也使半导体激光器(405nm)45和半导体激光器(473nm)70点亮。由此，如图9所示那样，能够充分地补足蓝色成分的光量不足部分。另外，在第I实施方式中，为了安全起见，优选只在光源单元12安装在内窥镜本体11时和光源单元12从内窥镜本体11卸下时，使光源单元12内的半导体激光器点亮。另外，在卸下光源单元12时，为了防止静电破坏，优选半导体激光器的阴极与阳极相连。另外，优选通过将光源单元12内的第2聚光透镜51作为防水样式的密封密闭窗，能够洗净光源单元12。另外，为了抑制发热，优选光源单元12从电池外面侧放热。如图10所示，第2实施方式的支气管镜100具备安装了产生白色光的光源部101的内窥镜本体102、相对于内窥镜本体102可自由装卸的、向光源部101等提供电力的电池部104。光源部101由第I实施方式的激光器光源部39和波长变换部40构成。另外，电池部104与第I实施方式的光源单元12内的电池部41大致相同。此外，模式切换按钮42与第I实施方式不同，被设置在内窥镜本体12内。除此之外的结构与第I实施方式相同。另夕卜，通过将光源部101设置在内窥镜本体102内部，从而能够确保半导体激光器的安全。此夕卜，由于可自由装卸电池部104，因而易于洗净内窥镜本体11。如图11所示，第3实施方式的内窥镜系统120具备支气管镜124，其安装了产生白色光的光源部121和使冷却水循环以冷却光源部121的冷却部122 ;电源装置127，其经由电源电缆126向光源部121等供电；和供水装置130，其经由送水管128提供冷却水。关于支气管镜124,在其内部设置光源部121、冷却部122、电源电缆的插口 126a和送水管的插口 128a，在其外部设置模式切换按钮42，除此之外与第I实施方式的内窥镜本体11相同。另外，光源部121与第2实施方式的光源部101相同。此外，向光源部等的供电以不使用电源电缆等有线的非接触供电方式进行。在第3实施方式中，通过从外部的电源装置(例如，将商用电源变换成期望的电压、电流的电源装置等)127向电源部供电，而不是如第I及第2实施方式那样安装在内窥镜本身的电池部，由此能够谋求支气管镜124的轻量化。进而，通过使用能够提供比电池60还高的电力的电源装置127，从而能够将激光的光量提升至期望大小。因此，伴随着激光光 量的增加，能够增大白色光的光量。这样，随着光量的增大，发热量也增大，但是该发热能够被围绕光源部121设置的冷却部122释放。
权利要求
1.一种内窥镜，其特征在于，具备 激光器光源部，至少具有第I及第2激光器光源，所述第I激光器光源产生第I激光，所述第2激光器光源产生中心波长与所述第I激光不同的第2激光； 波长变换部，配置成入射所述第I及第2激光，并将所述第I激光变换成白色光，向该白色光射出混合了第2激光的照明光；和 光导向设备，传送所述照明光并向体腔内放射。
2.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第I激光的中心波长为445nm。
3.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光是用于使所述体腔内的血管强调显示的窄带光。
4.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光是用于从体腔内激发荧光的激发光。
5.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光的中心波长为405nm。
6.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光是用于使体腔内的肿瘤患部灭绝的治疗光。
7.根据权利要求6所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光的中心波长为635nm。
8.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光是中心波长为405nm的蓝色窄带光。
9.根据权利要求8所述的内窥镜，其特征在于， 所述第2激光是中心波长为473nm的蓝色窄带光。
10.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第I及第2激光器光源周期性地发出脉冲状的激光。
11.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述第I及第2激光器光源能以GHz为单位进行调制。
12.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述内窥镜具备导出来自所述体腔内的反射光的导像装置。
13.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 所述内窥镜具备 内窥镜本体，具有所述光导向设备；和 光源单元，以与所述内窥镜本体自由装卸的方式设置，该光源单元具有所述激光器光源部、所述波长变换部及向所述激光器光源部提供电力的电池部。
14.一种内窥镜用光源装置，连接于或者安装于向体腔内射出经由光导向设备导出的光的内窥镜，该内窥镜用光源装置的特征在于， 具备 激光器光源部，至少具有第I及第2激光器光源，所述第I激光器光源产生第I激光，所述第2激光器光源产生中心波长与所述第I激光不同的第2激光；和 波长变换部，配置成入射所述第I及第2激光，并将所述第I激光变换成白色光，向该白色光射出混合了第2激光的照明光， 来自所述波长变换部的照明光入射到所述光导向设备。
全文摘要
本发明提供一种内窥镜及内窥镜用光源装置。支气管镜具备与内窥镜本体可自由装卸的光源单元。在光源单元内的激光器光源部中，从3个半导体激光器发出中心波长为405nm、445nm、635nm的激光。这3种激光通过第1聚光透镜而入射到荧光体。中心波长为445nm的蓝色激光被荧光体波长变换成白色光。该白色光与中心波长为405nm的蓝色激光或中心波长为635nm的治疗光一起通过第2聚光透镜而入射到光导向设备。
文档编号A61B1/07GK102697449SQ201110362078
公开日2012年10月3日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者水由明 申请人:富士胶片株式会社