JP2008155016A

JP2008155016A - 電子内視鏡

Info

Publication number: JP2008155016A
Application number: JP2007312873A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kishi; 孝浩岸
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】挿入部先端部における撮像部周辺の過度の温度上昇を防止することが可能な電子内視鏡を提供する。
【解決手段】内視鏡挿入部の先端側に形成された先端部本体２３と、前記先端部本体部における挿入孔部３８に当該先端部本体の後端側より挿入された、外枠部を備えた撮像部２７であって、固体撮像素子３５、当該固体撮像素子の駆動電気回路部４１および撮影光学系部を有する撮像部と、前記撮像部における前記外枠部の外周面を覆う熱伝導性部材３７であって、当該外枠部の外周面と前記先端部本体における前記挿入孔部の内周面との間の空隙部を少なくとも含む、前記挿入孔部内において前記外枠部の外周部に形成された空間部に設けられた、少なくとも当該撮像部と当該先端部本体とを熱結合する熱伝導性部材と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、挿入部先端部に固体撮像素子を有してなる撮像部を備えた電子内視鏡に関する。

内視鏡の挿入部先端部にＣＣＤ等の固体撮像素子により構成された撮像部を備え、観察対象部位の像の画像信号を得てモニタ等で観察したり、ＶＴＲ等の画像記録装置に記録したりすることのできる電子内視鏡が種々提案され、最近では一般に用いられるようになってきている。

電子内視鏡の挿入部先端部の構成としては、例えば特開平７−１３４２５４号公報に開示されているように、内視鏡先端部の先端部本体に、対物光学系、固体撮像素子及び電子回路部品等を一体的に形成した撮像部と共に、鉗子チャンネルの接続パイプなどを組み付けた構成のものが一般的である。

前述したような従来の電子内視鏡では、内視鏡の挿入部先端部において熱対策は特に考慮されておらず、撮像部の固体撮像素子や電子回路等で発生した熱が十分に放熱されずに内部にこもってしまい。挿入部先端部の内部の温度がかなり高くなることがあった。この場合、発熱によって固体撮像素子の動作が不安定となり、出力画像信号のノイズが増えるなど画像上の問題点が生じるおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、挿入部先端部における撮像部周辺の過度の温度上昇を防止することが可能な電子内視鏡を提供することを目的としている。

本発明の電子内視鏡は、内視鏡挿入部の先端側に形成された先端部本体と、前記先端部本体部における挿入孔部に当該先端部本体の後端側より挿入された、外枠部を備えた撮像部であって、固体撮像素子、当該固体撮像素子の駆動電気回路部および撮影光学系部を有する撮像部と、前記撮像部における前記外枠部の外周面を覆う熱伝導性部材であって、当該外枠部の外周面と前記先端部本体における前記挿入孔部の内周面との間の空隙部を少なくとも含む、前記挿入孔部内において前記外枠部の外周部に形成された空間部に設けられた、少なくとも当該撮像部と当該先端部本体とを熱結合する熱伝導性部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、挿入部先端部における撮像部周辺の過度の温度上昇を防止することが可能な電子内視鏡を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１及び図２は本発明の第１実施形態に係り、図１は内視鏡の挿入部先端部の構成を示す断面図、図２は内視鏡装置の全体構成を示す説明図である。

図２に示すように、本実施形態の内視鏡１は、観察対象部位へ挿入する細長の挿入部２と、この挿入部２の基端部に連設された把持部を兼ねた操作部３と、この操作部３の側部より延設され信号ケーブルやライトガイド等を内蔵したユニバーサルコード４と、このユニバーサルコード４の端部に設けられたコネクタ部５とを有して構成される。内視鏡１は、コネクタ部５を介して外部の光源装置６及びビデオプロセッサ７に着脱自在に接続されて使用され、観察画像をモニタ８に表示したりできるようになっている。

挿入部２は、後述する撮像部等を内蔵した先端部９、所望の角度に湾曲可能な湾曲部１０、可撓性を有する可撓管部１１が連設されて構成されている。操作部３には、観察画像のフリーズ、レリーズ等を操作指示するリモートスイッチ１２、送気・送水操作を行う送気送水ボタン１３、吸引操作を行う吸引ボタン１４、湾曲部１０の湾曲操作を行う湾曲操作ノブ１５が設けられている。

コネクタ部５には、光源装置６に接続するライトガイド端部１６が先端より突設されていると共に、側部には電気コネクタ１７が設けられ、ビデオプロセッサ７と電気接続するための接続コード１８が装着されるようになっている。また、コネクタ部５には加圧管１９、送水管２０、吸引口金２１が設けられ、図示しない流体制御装置や吸引装置に接続されるようになっている。

図１を参照して、挿入部２の先端部９の内部構成を詳しく説明する。先端部９は、金属部材からなる硬性の先端部本体２３を有してなり、この先端部本体２３の先端側外周には樹脂等の部材からなる先端カバー２４が装着されている。先端部本体２３には、ライトガイド２５の先端部及び照明レンズ２６と、撮像部２７とが組み付けられて固定されている。

また、先端部本体２３の後端部には、湾曲部１０の主要構成部材である複数の金属筒状部材が回動可能に連結されて湾曲自在となった湾曲管の湾曲駒２８の先端が接続固定されており、この湾曲駒２８の外周には金属の網管等からなるブレード２９、金属粉末等を含有するゴムからなる湾曲ゴム３０が被覆され、先端部本体２３より外側は熱伝導性の高い部材で構成されている。そして、湾曲ゴム３０の先端が糸巻き部３１により固定されている。

撮像部２７は、先端部にレンズ枠３２に保持された対物レンズ３３を有し、レンズ枠３２の後端側には撮像素子枠３４が連結され、この撮像素子枠３４内にＣＣＤ等の固体撮像素子３５が配設されている。また、レンズ枠３２の外周にはＯリング３６が設けられ、レンズ枠３２と先端部本体２３との間の水密が保持されている。

そして、撮像部２７の固体撮像素子３５など発熱体近傍の外周部には、介挿部材として金属部材や金属粉末等を含有する樹脂成形部材などの熱伝導性の高い材料からなる筒状のスペーサ３７が設けられ、撮像部２７の外面と先端部本体２３の撮像部挿入孔３８内面との両方に接するように嵌合している。なお、スペーサ３７の代わりに、撮像部２７と先端部本体２３との間の空間に金属粉末等を含有する熱伝導性の高い樹脂を流し込んで充填させるようにしても良い。

撮像部２７後端側の固体撮像素子３５は、後方に電気リード３９が延出しており、この電気リード３９に信号線４０と回路基板４１が接続されている。回路基板４１には、抵抗器やコンデンサ等の電気素子４２，４３と信号増幅用のプリアンプ等の回路を内蔵したＩＣ４４とが実装されている。そして、ＩＣ４４の側周部は封止樹脂４５で封止され、同軸信号線４６の外側のシールド線４７がＩＣ４４の表面に当接し、同軸信号線４６の芯線４８が回路基板４１上に接続されている。さらに、回路基板４１周辺の撮像素子枠３４内は絶縁樹脂４９で封止され、撮像素子枠３４の外周は被覆チューブ５０で覆われている。

本実施形態の内視鏡１を用いて観察を行う際には、挿入部２を体腔内等に挿入して先端部９を観察対象部位まで導き、被検体を撮像する。光源装置６からの照明光はライトガイド２５，照明レンズ２６を介して観察対象部位へ照射され、照明された被検体の像が撮像部２７の対物レンズ３３を通して固体撮像素子３５の撮像面に入射し、固体撮像素子３５により光電変換される。固体撮像素子３５から出力される被検体の画像信号は、ＩＣ４４で増幅等が行われた後に同軸信号線４６を介してビデオプロセッサ７まで送られて信号処理が施され、モニタ８に観察画像が表示される。

内視鏡１の使用時には、撮像部２７の固体撮像素子３５やＩＣ４４において、動作中の熱が発生する。これらの撮像部２７で発生した熱は、その熱源近傍の外周に介挿されたスペーサ３７を介し、先端部本体２３、湾曲駒２８、湾曲ゴム３０を伝わって内視鏡の外部に向かって放熱される。撮像部２７の外周から先端部９の外部に至る部分は、スペーサ３７、先端部本体２３、湾曲駒２８、湾曲ゴム３０等の熱伝導性の高い部材が連設されているため、撮像部２７で発生した熱は挿入部２の内部にこもることなく、効率的に外部へ放熱され、固体撮像素子３５の温度が過度に上昇することを防げる。

また、ＩＣ４４には同軸信号線４６のシールド線４７が接触しているため、ＩＣ４４の発熱をシールド線４７を通じて同軸信号線４６の後端部まで逃がして、グランドとなる筐体等に放熱することができ、固体撮像素子３５の周囲の温度上昇を抑えることができる。

従って、本実施形態によれば、固体撮像素子等の挿入部先端部の過度の温度上昇を抑え、撮像部周辺の温度を固体撮像素子の動作保証温度範囲内に維持することが可能な冷却構造を実現できる。これにより、固体撮像素子の誤動作を防止でき、撮像部を常に安定に動作させることができるため、出力画像信号のノイズ増加など画像上の不具合を防止することが可能となる。また、挿入部先端部の外周面の不要な発熱を防ぐことができる。

次に、第１実施形態の変形例を図３に示す。この変形例は、先端カバーの構成を変更したものであり、第１実施形態の先端カバー２４の代わりに、金属粉末等を含有する樹脂成形部材などの熱伝導性の高い材料からなり、放熱フィン５１が形成された先端カバー５２を先端部９に設けている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

このように放熱フィン５１を有する先端カバー５２を設けて先端部９の表面積を大きくすることにより、挿入部２の先端部９の冷却効率を向上させることができ、先端部９の内部及び外部の温度上昇を抑止できる。

また、図４及び図５は挿入部２の先端面における観察窓及び照明窓と送気送水ノズルの配置構成例を示したものである。挿入部２の先端部９は、撮像部２７やライトガイド２５などの発熱によって、先端面などの外表面が熱くなり、内視鏡検査時に支障をきたすおそれがあったが、ここではこのような先端面の温度上昇を防止する構造を説明する。

図４に示す第１の構成例では、対物レンズ３３の観察窓５３に隣接して送気送水ノズル５４が設けられ、この送気送水ノズル５４は観察窓５３に向かって開口しており、送気送水ノズル５４の送水方向延長上に２つの照明レンズ２６の照明窓５５が配設されている。また、照明レンズ２６の近傍には吸引チャンネル５６の開口部が設けられている。ここでは送気送水ノズル５４の下に観察窓５３を配置すると共に、送気送水ノズル５４と観察窓５３を結ぶ直線上に観察窓５３とほぼ並ぶように２つの照明窓５５を配置している。

この構成において、送気送水ノズル５４より噴出する洗浄水の流れを模式的に示すと図中矢印のようになり、洗浄水は観察窓５３にかかって観察窓５３が洗浄されると共に、観察窓５３を通った後に洗浄水は照明窓５５にも意図的にかかるようになっており、照明レンズ２６の表面及び内部が冷却される。

図５に示す第２の構成例では、前記第１の構成例に加えて、送気送水ノズル５４の送水方向の両側に水流制御壁５７を突設している。この水流制御壁５７によって、送気送水ノズル５４より噴出する洗浄水は観察窓５３を通った後に積極的に照明窓５５にかかるようになり、照明レンズ２６の表面及び内部が冷却される。

これらの第１及び第２の構成例によれば、送気送水ノズル５４からの洗浄水によって照明レンズ２６及びライトガイド２５を冷却でき、先端部９の過度の温度上昇を防止することができる。また、挿入部先端部の先端面の不要な発熱を防ぐことができる。

なお、図４及び図５のような照明レンズを２つ配設した構成に限らず、送気送水ノズルと対物レンズに対して略直線上に照明レンズを１つだけ配設するような構成であっても良い。

図６は本発明の第２実施形態に係る内視鏡の挿入部先端部の構成を示す断面図である。

第２実施形態は、撮像部２７の近傍に冷却用のペルチェ素子を設けた構成例である。撮像部２７の後端部外周近傍には、ペルチェ素子５８が配設され、このペルチェ素子５８の貫通孔に撮像部２７より延出した信号ケーブル５９が挿通されている。ペルチェ素子５８は、低温側５８ａが先端側の撮像部２７に向かって配置されて湾曲駒２８に固定されており、高温側５８ｂが後端側に向かって配置されている。ペルチェ素子５８の通電用の信号線６０は、信号ケーブル５９内を延設されて図示しない通電回路に接続されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

内視鏡の使用時には、ペルチェ素子５８に通電することにより、低温側５８ａの近傍にある撮像部２７の固体撮像素子３５やＩＣ４４が冷却される。

このようにペルチェ素子５８を設けることにより、撮像部２７を効果的に冷却でき、固体撮像素子３５の過度の温度上昇を防止することができる。

次に、内視鏡の内部に冷却用の送気システムを設けた構成例を図７に示す。内視鏡１の挿入部２、操作部３、ユニバーサルコード４の内部には、送気チャンネル６１と送水チャンネル６２とが設けられている。これらの送気チャンネル６１及び送水チャンネル６２の中間部には操作部３において送気送水バルブ６３が設けられ、送気チャンネル６１と送水チャンネル６２は先端部近傍で一つの管路に合流して先端の送気送水ノズル５４にて開口している。

また、送気チャンネル６１は、操作部３において分岐部６４，６５より管路が分岐しており、挿入部２内に冷却用チャンネル６６，６７が配設されている。これらの冷却用チャンネル６６，６７は挿入部２の先端部近傍で一端が開口しており、復路側の冷却用チャンネル６７の基端部には逆止弁６８が設けられ、挿入部２内に冷却用気体が充満するのを防止している。さらに、送気チャンネル６１の手元側はコネクタ部５において２つに分岐し、前記加圧管１９に連通すると共に、光源装置６内の図示しない送気ポンプと接続される送気口金６９に連通している。

この構成例では、手元側のコネクタ部５において、ＩＣ４４等を搭載した回路基板４１が配設され、信号ケーブル５９を介して先端部の固体撮像素子３５を有する撮像部２７と接続されている。この回路基板４１に電気コネクタ１７の接点ピン７０が接続され、接続コード１８と電気接続されるようになっている。

図７の構成において、内視鏡使用時には、光源装置６内の図示しない送気ポンプより送気チャンネル６１に空気を送り、冷却用チャンネル６６，６７によって空気を還流して挿入部２の先端部９近傍の冷却を行う。送気チャンネル６１に送られた空気は分岐部６４より往路側の冷却用チャンネル６６を通り、先端部９の内部空間を流れて復路側の冷却用チャンネル６７に入り、逆止弁６８，分岐部６５から送気チャンネル６１に戻って送気送水バルブ６３より外部へ放出される。

このように冷却用チャンネル６６，６７を設けて空気を還流させることによって先端部９の撮像部２７やライトガイド２５を冷却することができ、固体撮像素子３５等の温度上昇を抑えることができる。なお、冷却用チャンネル６６の開口はできるだけ先端側の撮像部２７の近くに位置させた方が冷却効果が高まり、効率よく冷却できる。

また、固体撮像素子３５の出力信号増幅用のＩＣ４４等を搭載した回路基板４１を手元側のコネクタ部５に設けるようにしたため、ＩＣ４４の発熱による撮像部２７の温度上昇をなくすことができ、さらに先端部９の温度上昇を減少させることが可能である。

［付記］
（１）挿入部先端部に固体撮像素子を有してなる撮像部を備えた電子内視鏡において、
前記撮像部の外周と前記挿入部先端部の先端部本体とに接触し両者間に介在する介挿部材を設けたことを特徴とする電子内視鏡。

（２）前記挿入部先端部は、前記撮像部の一部が固定される前記先端部本体と、前記先端部本体にその先端が固定される湾曲管と、前記湾曲管の外周を被覆する湾曲ゴムとを有して構成されており、
前記撮像部、介挿部材、先端部本体、湾曲管、湾曲ゴムを順次連続して接触させたことを特徴とする付記１に記載の電子内視鏡。

（３）前記先端部本体及び介挿部材を熱伝導率の高い材料で構成したことを特徴とする付記１に記載の電子内視鏡。

（４）前記先端部本体、介挿部材、湾曲管、湾曲ゴムを熱伝導率の高い材料で構成したことを特徴とする付記２に記載の電子内視鏡。

（５）前記介挿部材を熱伝導率の高い合成樹脂または充填材によって構成したことを特徴とする付記３または４に記載の電子内視鏡。

（６）前記介挿部材を前記撮像部の固体撮像素子の近傍外周に設けたことを特徴とする付記１に記載の電子内視鏡。

（７）前記介挿部材を前記撮像部の信号増幅用回路を含むＩＣの近傍外周に設けたことを特徴とする付記１に記載の電子内視鏡。

本発明の第１実施形態に係る内視鏡の挿入部先端部の構成を示す断面図内視鏡装置の全体構成を示す説明図第１実施形態の変形例に係る内視鏡の挿入部先端部の構成を示す断面図挿入部の先端面における観察窓及び照明窓と送気送水ノズルの配置の第１の構成例を示す平面図挿入部の先端面における観察窓及び照明窓と送気送水ノズルの配置の第２の構成例を示す平面図本発明の第２実施形態に係る内視鏡の挿入部先端部の構成を示す断面図内視鏡の内部に冷却用の送気システムを設けた構成例を示す説明図

符号の説明

１…内視鏡
２…挿入部
９…先端部
１０…湾曲部
２３…先端部本体
２７…撮像部
２８…湾曲駒
３０…湾曲ゴム
３３…対物レンズ
３５…固体撮像素子
３７…スペーサ
４１…回路基板
４４…ＩＣ

Claims

内視鏡挿入部の先端側に形成された先端部本体と、
前記先端部本体部における挿入孔部に当該先端部本体の後端側より挿入された、外枠部を備えた撮像部であって、固体撮像素子、当該固体撮像素子の駆動電気回路部および撮影光学系部を有する撮像部と、
前記撮像部における前記外枠部の外周面を覆う熱伝導性部材であって、当該外枠部の外周面と前記先端部本体における前記挿入孔部の内周面との間の空隙部を少なくとも含む、前記挿入孔部内において前記外枠部の外周部に形成された空間部に設けられた、少なくとも当該撮像部と当該先端部本体とを熱結合する熱伝導性部材と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡。
前記熱伝導性部材は、金属物質を含む成型部材で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。