JP2007075261A - カプセル内視鏡およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カプセルの組み立てが容易で密閉性に優れ、振動に対する内蔵部品の保護に優れたカプセル内視鏡を提供する。
【解決手段】前部に照明手段、撮像光学系および撮像手段を内蔵し、後部に前記撮像手段を駆動して映像信号を出力する信号処理手段、該映像信号を無線送信する送信手段および前記各手段に電力を供給する電源手段を内蔵したカプセル内視鏡であって、前記照明手段および撮像光学系よりも前方部分が透明な、後部側が開放された前部筐体と、前記撮像手段の後方に配置された各手段を包含して前記前部筐体の開放側縁部と密着接合すると共に前記前部筐体と一体化してカプセル内視鏡の表面形状を形成する樹脂からなる後部ボディとを備えた。
【選択図】 図９

Description

本発明は、体腔内を撮像し、その画像情報を体外に無線送信するカプセル内視鏡およびその製造方法に関する。

従来のファイバースコープや電子内視鏡装置は、人体外に配置した操作部や画像モニタ装置と、人体内に導入される撮像部とが可撓性管でつながれている構成となっている。被験者の苦痛を軽減するために撮像ヘッド部の小型化や細径化が図られても、「管」が被験者の喉を通る苦痛を根本的になくすことができない。そこで近年、管の無いカプセル状の撮影部と、撮影部とは離隔された画像モニタ部を有するカプセル内視鏡装置が提案されている（特許文献１）。

従来提案されているカプセル内視鏡装置は、体腔内を照明する照明素子と、照明された体腔内を撮像するイメージセンサと、このイメージセンサが撮像した映像情報を送信信号に変調して無線送信する送信器および送信アンテナおよびバッテリを内蔵したカプセル内視鏡を体内に導入し、体内のカプセル内視鏡が撮像した映像情報を無線によって体外のモニタ部へ送信し、モニタに表示するものである。カプセル内視鏡の各部品は、前後二つに分割される前部カプセルおよび後部カプセル内に内蔵され、前部カプセルおよび後部カプセルの連結部分が接着剤などにより接着され、密封されていた（特許文献１）。
特開２００１‐２３１７４４号公報

しかしながら、前部、後部カプセルを接着する生体安全性接着剤としては、通常、シリコーン系接着剤が利用されているが、シリコーン系接着剤は乾燥するまでに長時間を要し、コスト高の要因となっていた。カプセル間の接着ミス、例えば接着剤の塗布ムラ、作用ミス等により、所望の密閉性が得られない虞がある。カプセル同士の結合構造にねじ結合を適用すると、強度を得るためにねじ部分を厚くしなければならない、そのため径が太くなるなどの問題がある。

カプセル内視鏡は、構造上の特徴から従来の密閉確認試験、つまりカプセル内を陽圧にして水中に入れ、空気の漏れ（泡の発生）が無いことを確かめることができなかった。

また、カプセルと内蔵部品との間に空洞が存在するため、特にフレキシブル基板を使用している場合は振動や衝撃で部品が動き、フレキシブル基板上の導通部、部品が断線、破損する虞があった。
各内蔵部品を予め台に固定し、台ごとカプセル内にパッケージングすれば上記振動や衝撃に関する問題を軽減できるが、前記密閉に関する問題は解消できず、各部品を台に固定するための組み立て工数が増え、製造コストがアップしてしまう。

本発明は、かかる従来のカプセル内視鏡の問題に鑑みてなされたものであって、カプセルの組み立てが容易で密閉性に優れ、振動に対する内蔵部品の保護に優れたカプセル内視鏡を提供することを目的とする。

かかる課題を解決する本発明は、透明な前部筐体を備えたカプセル内視鏡であって、前記前部筐体と一体化して該カプセル内視鏡の表面を形成する後部ボディが、カプセル内視鏡に内蔵された部品を包含し、前記前部筐体の開放側内周面と密着接合した樹脂によって形成されていることことに特徴を有する。

本発明は、前部に照明手段、撮像光学系および撮像手段を内蔵し、後部に前記撮像手段を駆動して映像信号を出力する信号処理手段、該映像信号を無線送信する送信手段および前記各手段に電力を供給する電源手段を内蔵したカプセル内視鏡であって、前記照明手段および撮像光学系よりも前方部分が透明な、後部側が開放された前部筐体と、前記撮像手段の後方に配置された各手段を包含して前記前部筐体の開放側縁部と密着接合すると共に前記前部筐体と一体化してカプセル内視鏡の表面形状を形成する樹脂からなる後部ボディとを備えたことに特徴を有する。

好ましい実施形態では、前記照明手段、撮像手段、信号処理手段、送信手段および電源手段が、フレキシブルプリント基板上に装着され、カプセル前部および後部カプセルの輪郭内に収まるように該フレキシブルプリント基板が折り曲げられていて、前記撮像光学系は、円筒部および円筒部内にレンズ部を備え全体として円筒形のレンズユニットからなり、該レンズユニットの円筒部が前記撮像手段に被せられている。前記レンズユニットの円筒部外周面および前記前部筐体の内周面にはそれぞれ、前記レンズユニットを前部筐体内に挿入可能にガイドし、かつ所定位置に保持するガイド部材が形成されていて、前記撮像手段は前記フレキシブルプリント基板の撮像手段部に実装され、該撮像手段部が、前記レンズユニットの円筒部後端面と円盤状の押え板とに挟持されていて、該押え板の外周部と前記前部筐体の内周面との間が接着剤によって接着される。そうして、前記樹脂によって、前記前部筐体および押え板の後部側の各手段が包含され、かつ前部筐体の後端縁部と密閉接合されている。

別の観点からなる本発明は、前記カプセル内視鏡の製造方法であって、前記前部筐体に対して、前記照明手段、撮像光学系、撮像手段、信号処理手段送信手段および電源手段を支持させ、前記前部筐体に組み付けられた各手段を、金型の後部ボディ形成空間内に挿入し、前記前部筐体の開放側縁部が前記後部ボディ形成空間に挿入された位置で保持し、前記後部ボディ形成空間内に、溶融した樹脂を注入して前記後部ボディを形成することに特徴を有する。

本発明によれば、カプセル内視鏡の表面を前部筐体とにより形成する後部ボディが、カプセル内視鏡に内蔵された部品を包含し、前部筐体の開放側縁部と密着接合した樹脂によって形成されている

以下、図示実施形態に基づいて、本発明を説明する。図１は、本発明のカプセル内視鏡に搭載されるフレキシブルプリント基板１０の実施形態を展開して示す平面図、図２は同フレキシブルプリント基板１０にカプセル内視鏡を構成する電子品等を実装した平面図である。

フレキシブルプリント基板１０は、図において左端から右方向に、撮像素子を実装する円形のイメージセンサ部１１、映像信号処理部１３および変調・送信アンプ部１５を備え、これらの各部１１、１３、１５が連結部１２、連結部１４を介して連結されている。変調・送信アンプ部１５は、連結部１４に対して直交方向に延びる連結部１６を介して連結されたアンテナ部１７を備えている。イメージセンサ部１１にはさらに、放射方向に延びる４本の連結部１８および各連結部１８の先端部に形成された照明部１９を備えている。

以上のフレキシブルプリント基板１０には、以下の電子部品等が実装される。イメージセンサ部１１にはＣＣＤ、ＣＭＯＳタイプのイメージセンサ２１が実装され、各照明部１９には発光ダイオード２２が実装される。映像信号処理部１３には、イメージセンサ２１を駆動して撮像し、撮像した映像信号に対して所定の処理を施す映像信号処理回路２３が実装される。映像信号処理部１３と変調・送信アンプ部１５を連結する連結部１４には、直列に電池２４ａ、２４ｂが実装される。変調・送信アンプ部１５には、映像信号処理回路２３で所定の処理が施された映像信号を変調・増幅する変調・送信アンプ２５が実装されている。アンテナ部１７には、変調・送信アンプ２５で変調・増幅された映像信号を送信するアンテナ線２６が、プリント形成されている。

各電子部品等が実装されたフレキシブルプリント基板１０は、図２においてはイメージセンサ部１１と連結部１２の境界部が山折り、連結部１２と映像信号処理部１３の境界部が谷折り、連結部１４と変調・送信アンプ部１５の境界部が山折り、変調・送信アンプ部１５と連結部１６との境界部が谷折りされ、アンテナ部１７が変調・送信アンプ２５および電池２４ａ、２４ｂを囲むように筒状に曲げられる。図３には、以上のようにフレキシブルプリント基板１０を折り曲げた状態の側面を、アンテナ部１７を除いて示した。

以上のように折り曲げたフレキシブルプリント基板１０に、レンズユニット３０を装着する。本実施形態のレンズユニット３０は、円筒形のレンズ支持筒３１の中空部３２の端部にレンズ部３３が形成されている。さらにレンズ支持筒３１の外周面には周方向に所定間隔で、レンズ部３３の光軸Ｏと平行に延びる４本のガイド溝３４が形成されている。このレンズユニット３０を、その中空部３２内にイメージセンサ２１が納まるようにイメージセンサ部１１上に乗せる。なお、レンズユニット３０とイメージセンサ２１とは、中空部３２をイメージセンサ２１に被せるだけでレンズ部３３の光軸とイメージセンサ２１とが軸合わせされるように形成しておくのが好ましい。

イメージセンサ部１１の反対面には、円板形状の押え板３６を装着する。押え板３６は、連結部１２が通る切欠３７を有し、この切欠３７が連結部１２に対応するように位置合わせされた状態でイメージセンサ部１１に装着される。その後連結部１８をイメージセンサ部１１との境界部付近からレンズ支持筒３１の外周面に沿って折り曲げ、さらにレンズ支持筒３１の上端面に沿ってレンズユニット３０を抱え込むように折り曲げて、ＬＥＤ２２をレンズ支持筒３１の上面に位置させる。

レンズユニット３０および押え板３６を装着した状態で（図５（Ａ））、前部筐体としての透明カプセル４０を装着する。透明カプセル４０はドーム形状を呈していて、筒状部４１の内面に、ガイド溝３４に嵌る凸ガイド４２が設けられている。さらに筒状部４１の開放側縁部には、外周面に、周方向に嵌め合い段部４３が形成されている。この透明カプセル４０は、凸ガイド４２をガイド溝３４の開放端部に位置合わせした状態で相対移動させて、凸ガイド４２とガイド溝３４とを嵌合させる（図５（Ｂ））。

次に、押え板３６と筒状部４１の内周面との隙間を塞ぐように接着剤４５を塗布（充填）する（図６）。接着剤４５としては、エポキシ系接着剤等が使用できる。接着剤４５によって透明カプセル４０とレンズユニット３０、電子部品等を接着固定、つまり透明カプセル４０に対して各部品を支持したら、後部ボディ５０を形成する（図９）。後部ボディ５０を製造する方法は、次の通りである。

透明カプセル４０を治具（図示せず）等で把持して、電子部品等側から、金型６０の後部ボディ成型空間６１内に挿入する。
嵌め合い段部４３が後部ボディ成型空間６１内に入り、内周面６２と重複する位置まで挿入したら、その位置に保持する。

この金型６０は、後部ボディ成型空間６１を形成する内周面６２の形状が、カプセル内視鏡の後部カプセルの表面形状として転写されるように形成されている。金型６０には、後部ボディ成型空間６１の底部に、溶融した樹脂を注入するゲート６３が設けられている。

次に、溶融した樹脂５１を、ゲート６３から後部ボディ成型空間６１内に注入する。なお、通常は、樹脂５１を後部ボディ成型空間６１内に充填するに従って後部ボディ成型空間６１内の空気が逃げるガスベントが内周面６２の開口縁部に形成されている。
後部ボディ成型空間６１内に流し込まれた樹脂５１は、フレキシブルプリント基板１０に実装された各電子部品の隙間に流れ込み、さらに透明カプセル４０の嵌め合い段部４３と内周面６２の隙間にも流れ込み、後部ボディ成型空間６１内が樹脂５１で充填される。後部ボディ成型空間６１と嵌め合い段部４３との隙間が塞がれるまで、樹脂５１を注入する。これにより、透明カプセル４０と樹脂５１とは、嵌め合い段部４３において直接接合される。

樹脂５１が固化したら、透明カプセル４０を所定の治具等で挟んで金型６０から引き抜くと、後部ボディ成型空間６１を規制する内周面６２の形状が、後部ボディ５０の表面形状（輪郭）として樹脂５１に転写されている（図９）。

このように本実施形態のカプセル内視鏡は、従来の後部カプセルに相当する後部ボディ５０を樹脂５１による射出成型により形成したので、射出成型の際の圧力で樹脂５１が後部ボディ成型空間６１内の各部材間に回り込んで各部材を包含し、さらに透明カプセル４０の嵌め合い段部４３と内周面６２との間まで充填され、樹脂５１が嵌め合い段部４３と直接密着して接合する。したがて、透明カプセルに後部カプセルを接着剤によって接合する従来技術のような接着剤の塗りむらを生じることが無く、塗りむらによって生じる非密閉性を発生する虞も無い。

後部ボディ５０を形成する樹脂５１は、各部材を包み込み、部材間に隙間を生じないので、振動や衝撃などによる電子部品の移動、断線、破壊などの障害が大幅に低減される。

樹脂５１としては、絶縁性、生体安全性のある樹脂であればよく、例えばフッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ノリルなどが望ましいが、これらは流動化させるために通常は２００℃以上に過熱するので、カプセル内視鏡に内蔵する各電子部品等は耐熱性の高いものを使用する。耐熱性が低い電子部品等を使用する場合は、樹脂による射出成型工程など一連の工程において高温を必要としない、例えば常温硬化ポリエステル樹脂、紫外線硬化樹脂などを使用することが好ましい。

電子部品等の熱破壊を防ぐため、生体内での使用実績があまり無い低温溶融樹脂を使う場合には、後部ボディ成型空間６１よりもやや小さい後部ボディ成型空間を備えた金型を形成し、後部カプセル内蔵部品をまずこの後部ボディ成型空間内に挿入して、低温で射出成型が可能な樹脂を充填する。次に本来の大きさの後部ボディ成型空間を備えた金型を用いて、例えばフッ素樹脂のように溶融に高温を要するが生体内での使用実績が豊富な樹脂にて最外殻の成型を行う、あるいは金型を用いずに後部ボディの表面に所定の材料をコートしても良い。
また、内層に弾性樹脂、例えばゴムを充填し、その後フッ素樹脂等で最外層を成型すれば、後部カプセル内蔵部品がこれらを包含する弾性樹脂（ゴム）によって断熱保護される上、カプセルが完成後も弾性樹脂によって後部カプセル内蔵部品を衝撃などの物理的ダメージから保護することができる。

本発明を適用したカプセル内視鏡のフレキシブルプリント基板の実施形態を展開して示す平面図である。 同フレキシブルプリント基板に電子部品を実装した状態を示す平面図である。 同電子部品を実装したフレキシブルプリント基板を折り曲げた状態を示す側面図である。 （Ａ）は同折り曲げたフレキシブルプリント基板に押え板およびレンズユニットを装着する様子を説明する図、（Ｂ）はレンズユニットの正面図、（Ｃ）は押え板の正面図である。 押え板およびレンズユニットを装着したフレキシブルプリント基板に、（Ａ）は透明カプセルを装着する様子を説明する、透明カプセルを縦断した側面図、（Ｂ）は透明カプセルを装着した状態を透明カプセルを縦断して示す側面図である。 透明カプセルと押え板の間を接着及び密封するために接着剤を塗布した様子を示す側面図である。 後部ボディを形成するための金型の実施形態を示す断面図である。 同金型の後部ボディ形成空間に電子部品等を挿入した状態を一部断面で示す側面図である。 同金型の後部ボディ形成空間内に樹脂を注入し、その後引き抜いた状態を一部切断して示す側面図である。

符号の説明

１０ フレキシブルプリント基板
１１ イメージセンサ部
１２ 連結部
１３ 映像信号処理部
１４ 連結部
１５ 変調・送信アンプ部
１６ 連結部
１７ アンテナ部
１８ 連結部
１９ 照明部
２１ イメージセンサ
２２ 発光ダイオード
２３ 映像信号処理回路
２４ ２４ａ ２４ｂ 電池
２５ 変調・送信アンプ
２６ アンテナ線
３０ レンズユニット
３１ レンズ支持筒
３２ 中空部
３３ レンズ部
３４ ガイド溝
３６ 押え板
４０ 透明カプセル
４２ 凸ガイド
４３ 嵌め合い段部
４５ 接着剤
５０ 後部ボディ
５１ 樹脂
６０ 金型
６１ 後部ボディ成型空間
６２ 内周面
６３ ゲート

Claims (6)

1. 前部に透明な前部筐体を備えたカプセル内視鏡であって、
   該カプセル内視鏡の表面を前記前部筐体とにより形成する後部ボディが、カプセル内視鏡に内蔵された部品を包含し、前記前部筐体の開放側縁部と密着接合した樹脂によって形成されていることを特徴とするカプセル内視鏡。
2. 前部に照明手段、撮像光学系および撮像手段を内蔵し、後部に前記撮像手段を駆動して映像信号を出力する信号処理手段、該映像信号を無線送信する送信手段および前記各手段に電力を供給する電源手段を内蔵したカプセル内視鏡であって、
   前記照明手段および撮像光学系よりも前方部分が透明な、後部側が開放された前部筐体と、
   前記撮像手段の後方に配置された各手段を包含して前記前部筐体の開放側縁部と密着接合すると共に前記前部筐体と一体化してカプセル内視鏡の表面形状を形成する樹脂からなる後部ボディとを備えたことを特徴とするカプセル内視鏡。
3. 請求項２記載のカプセル内視鏡において、前記照明手段、撮像手段、信号処理手段、送信手段および電源手段は、フレキシブルプリント基板上に装着され、カプセル前部および後部カプセルの輪郭内に収まるように該フレキシブルプリント基板が折り曲げられていて、前記撮像光学系は、円筒部および円筒部内にレンズ部を備え全体として円筒形のレンズユニットからなり、該レンズユニットの円筒部が前記撮像手段に被せられているカプセル内視鏡。
4. 請求項３記載のカプセル内視鏡において、前記レンズユニットの円筒部外周面および前記前部筐体の内周面にはそれぞれ、前記レンズユニットを前部筐体内に挿入可能にガイドし、かつ所定位置に保持するガイド部材が形成されていて、前記撮像手段は前記フレキシブルプリント基板の撮像手段部に実装され、該撮像手段部が、前記レンズユニットの円筒部後端面と円盤状の押え板とに挟持されていて、該押え板の外周部と前記前部筐体の内周面との間が接着剤によって接着されているカプセル内視鏡。
5. 請求項４記載のカプセル内視鏡において、前記樹脂によって、前記前部筐体および押え板の後部側の各手段が包含され、かつ前部筐体の後端縁部と密閉接合されているカプセル内視鏡。
6. 請求項２乃至５に記載されたカプセル内視鏡の製造方法であって、
   前記前部筐体に対して、前記照明手段、撮像光学系、撮像手段、信号処理手段送信手段および電源手段を支持させ、
   前記前部筐体に組み付けられた各手段を、金型の後部ボディ形成空間内に挿入し、
   前記前部筐体の開放側縁部が前記後部ボディ形成空間に挿入された位置で保持し、
   前記後部ボディ形成空間内に、溶融した樹脂を注入して前記後部ボディを形成すること、を特徴とするカプセル内視鏡の製造方法。

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