内視鏡は低侵襲手術において不可欠な診断・治療機器です。しかし、手術が重要な段階に達すると、画像が突然ぼやけたり、赤みがかったり、ノイズが入ったりすることがあります。これらの問題は内視鏡の故障ではなく、レンズの過熱が原因です。内視鏡内部の温度を制御するために、直径5mm未満の熱電冷却器（TEC）を内視鏡内に設置することができます。これにより、温度が安定した動作範囲に保たれ、内視鏡の曇りを防ぎ、ぼやけた画像による手術ミスを回避できます。

I.内視鏡はなぜ曇りやすいのでしょうか？

内視鏡は通常、室温から体内に直接挿入されます。レンズ表面は比較的冷たいため、体内の暖かく湿った空気に触れると水分が急速に凝縮し、曇ってしまいます。これは、冬場に室内で眼鏡をかけると曇るのと似ています。同時に、内視鏡内部のLED光源と撮像素子は動作中に継続的に発熱するため、画質が著しく低下し、ノイズの増加、色の歪み、そして深刻な場合には血管や組織の境界の判別が困難になることもあります。II.半導体温度制御ソリューションを選択する理由

内視鏡の人体への挿入部分は直径4～8mmと非常に細いため、このような限られたスペースにアクティブ冷却ユニットを取り付けることは大きな課題となります。まず、レンズ、光ファイバー、フラッシングチャネルに干渉しない程度に小型でなければなりません。次に、ノイズや振動は画像に影響を及ぼすため、動作は静音かつ無振動でなければなりません。さらに、内視鏡は滅菌が必要なため、冷却素子は134℃の高温高圧蒸気滅菌環境に耐えなければなりません。

▲小型半導体冷却チップ

内視鏡の限られた内部空間と厳格な温度管理要件という課題に対処するため、フェロテックチームは医療用内視鏡専用の小型半導体冷却チップ（直径4mm未満、厚さ2mm未満）を開発しました。可動部品がなく、静音・無振動のこの冷却チップは、高精度な画像撮影に最適です。また、134℃の高温高圧蒸気滅菌にも耐えることができ、医療機器の滅菌基準を満たしています。小型温度センサーと組み合わせることで、このシステムはレンズ温度のリアルタイム閉ループモニタリングを実行できます。温度が正常範囲を超えると、システムが自動的に冷却を有効化/強化し、目標温度に達すると、過冷却による表面の結露を防ぐため、システムは直ちに冷却を低下させます。

III.内視鏡における半導体冷却技術の利点

実世界テストの結果、高温多湿環境下において、マイクロTECを搭載した内視鏡は2時間連続使用後も鮮明で安定した画像を維持するのに対し、受動冷却方式の内視鏡は30分以内に曇りや画像の歪みが見られることが分かりました。これは、半導体冷却技術が、外科医が手術中に高精細で安定した視野を維持し、画像のぼやけや歪みによる誤判断のリスクを軽減するだけでなく、手術効率を大幅に向上させ、冷却のために装置を停止することなく複数の手術を連続して行うことができることを示しています。同時に、イメージセンサーの効果的な温度制御は機器の寿命を延ばし、その後のメンテナンスコストを削減します。現在、この温度制御ソリューションは、腹腔鏡、子宮鏡、耳鼻咽喉科内視鏡など、さまざまな内視鏡製品に広く採用されており、特に4K超高精細や蛍光イメージングシステムなどのハイエンドモデルでは、ほぼ標準構成となっています。

半導体冷却デバイスの世界的リーディングサプライヤーであるFerroTecは、医療業界向けに、電力、材質、外観をカスタマイズ可能な高性能小型半導体冷却チップを提供しています。製品の詳細やソリューションのお問い合わせは、0571-89712612までご連絡ください。