JP2012176043A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入部の先端内部に撮像素子およびその撮像素子が接続される回路基板が設けられた内視鏡装置において、回路基板と信号配線との断線を防止する。
【解決手段】体内に挿入される挿入部１１を備え、撮像素子３９と該撮像素子３９と電気的に接続され挿入部１１の長手方向に平行に配置された回路基板４０と該回路基板４０に電気的に接続され上記長手方向に延設された信号配線４２とが挿入部１１内に設けられた内視鏡装置において、回路基板４０と信号配線４２との接続部分に、該接続部分にかかる力を緩和する緩和部材５０を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、体内に挿入される挿入部を備えた内視鏡装置に関するものであり、特に、挿入部の先端内部の配線接続構造に関するものである。

従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、体腔内の被観察部を撮像素子によって撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。

上述した内視鏡システムは、体内に挿入される挿入部を備えている。そして、その挿入部の先端近傍には湾曲部が設けられており、この湾曲部は、内視鏡本体の手元の操作部に設けられた操作ノブを回転操作することで上下左右方向のいずれにも湾曲する。これにより患者の体内への挿入性をスムーズにし、また、挿入部先端を体腔内の所望の方向に向けることができ、所望の被観察部の画像を撮像することができる。

そして、挿入部の内部には、照明光を導くためのライトガイドや観察像を撮像する撮像素子に接続される信号配線を束ねた多芯ケーブルなどが遊挿され、挿入部の先端内部には、撮像素子として、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）が、パッケージングが行われていないベアチップの形態で設けられている。そして、そのチップ上の電極が回路基板上に形成された配線パターンに接続され、その回路基板の配線パターンには、挿入部内に延設された多芯ケーブル内の各信号線が半田付けなどにより接続されている。

ここで、挿入部の湾曲部は、上述したように体内に挿入されて種々の形状に曲げられるが、このとき挿入部内に延設された多芯ケーブルに曲げや引っ張りの力が加わることで、回路基板の配線パターンに接続された部分に力が加わり、回路基板の配線パターンから信号配線が外れてしまうおそれがある。

そこで、たとえば、特許文献１には、信号配線の回路基板との接続部分近傍に、櫛型の弾性部材を信号配線に絡めるように設けることにより、挿入部の長手方向への引っ張りに対して伸縮可能としたものが提案されている。また、特許文献２においては、内視鏡本体の操作部内に多芯ケーブルに弾性を付与する弾性付与手段を設けることが提案されている。

特開２００９−８９９２４号公報 特開２００９−８９９２５号公報

しかしながら、上述したように挿入部の先端部は、湾曲部が変形することによって種々の方向に向けられるが、特許文献１や特許文献２に記載の発明は、挿入部の長手方向についての引っ張り力はある程度吸収することができるが、信号配線と回路基板との接続部分にかかるトルク力に対しては吸収することができず、やはり断線のおそれがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、挿入部の先端内部に撮像素子およびその撮像素子が接続される回路基板が設けられた内視鏡装置において、回路基板と信号配線との接続部分にかかる引っ張り力だけでなく、トルク力も吸収することができ、回路基板と信号配線との断線を防止することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡装置は、体内に挿入される挿入部を備え、撮像素子と該撮像素子と電気的に接続され挿入部の長手方向に平行に配置された回路基板と該回路基板に電気的に接続され上記長手方向に延設された信号配線とが挿入部内に設けられた内視鏡装置において、回路基板と信号配線との接続部分に、該接続部分にかかる力を緩和する緩和部材が設けられていることを特徴とする。

また、上記本発明の内視鏡装置においては、緩和部材を、回路基板に形成された配線パターンと接触するとともに、信号配線が接続されたパッド部材と、該パッド部材を揺動可能に支持する支持部材とを備えたものとできる。

また、支持部材を、パッド部材の位置を規制するものとできる。

また、支持部材を、パッド部材の動き量を規制するものとできる。

また、パッド部材を、球状に形成された配線パターンと接触する接触部を備えたものとできる。

また、パッド部材を、球状の接触部と信号配線が接続される接続板部と接触部と接続板部とを接続する柱部とを有するものとし、支持部材を、柱部が貫入される貫通穴を有するものとできる。

また、接続板部を、柱部を軸として傾倒するものとできる。

また、貫通穴を、回路基板側の開口よりもパッド部材側の開口の方が大きくなるようにテーパー状に形成することができる。

また、柱部を、接触部側に向かって細くなるようにテーパー形状で形成することができる。

また、柱部が回路基板に対して垂直な方向から傾斜した際、該柱部のテーパー形状の部分が貫通穴の内壁に接触する前に、接触板部が支持部材に当接するように柱部と接触板部を形成することができる。

また、パッド部材を、球状に形成された配線パターンと接触する接触部を有するものとし、その接触部が揺動可能に係合する球形の穴を支持部材として配線パターンの一部に形成することができる。

本発明の内視鏡装置によれば、体内に挿入される挿入部を備え、撮像素子と該撮像素子と電気的に接続され挿入部の長手方向に平行に配置された回路基板と該回路基板に電気的に接続され上記長手方向に延設された信号配線とが挿入部内に設けられた内視鏡装置において、回路基板と信号配線との接続部分に、該接続部分にかかる力を緩和する緩和部材が設けるようにしたので、回路基板と信号配線との接続部分にかかる引っ張り力だけでなく、トルク力も緩和部材によって吸収することができ、回路基板と信号配線との断線を防止することができる。

本発明の内視鏡装置の一実施形態を用いた内視鏡システムの概略構成を示す外観図 挿入部の可撓管部の内部を示す断面図 挿入部の先端の構成を示す図 挿入部の先端の内部を示す断面図 図４に示す緩和部材を矢印Ｘ方向から見た図 図５に示す緩和部材の６−６’線断面図 図６に示すパッド部材と支持部材の一部拡大図 本発明の緩和部材における支持部材のその他の実施形態を示す図 本発明の緩和部材のその他の実施形態を示す図 本発明の緩和部材のその他の実施形態を示す図 本発明の緩和部材のその他の実施形態を示す図

以下、図面を参照して本発明の内視鏡装置の一実施形態を用いた内視鏡システムについて詳細に説明する。本実施形態は、体内に挿入される挿入部の先端内部の配線接続構造に特徴を有するものであるが、まずは、そのシステム全体の構成から説明する。図１は、本実施形態の内視鏡システムの概略構成を示す外観図である。

本実施形態の内視鏡システムは、図１に示すように、内視鏡本体１０と、内視鏡本体１０に一端が接続されるユニバーサルケーブル１３と、ユニバーサルケーブル１３の他端が接続されるプロセッサ装置１８および光源装置１９と、プロセッサ装置１８から出力された画像信号に基づいて画像を表示するモニタ２０とを備えている。

内視鏡本体１０は、体内に挿入される挿入部１１と、操作者の所定の操作を受け付ける操作部１２とを備えている。挿入部１１は管状に形成されたものであり、具体的には、図１に示すように、先端から順に、先端硬質部１４と湾曲部１５と可撓管部１６とを備えている
先端硬質部１４は、硬質な金属材料などから形成されるものであり、また、可撓管部１６は、操作部１２と湾曲部１５との間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有するものである。湾曲部１５は、操作部１２に設けられたアングルノブ１２ａの操作に連動して挿入部１１内に挿設されたアングルワイヤが押し引きされることによって湾曲動作するものである。これにより先端硬質部１４が体内の所望の方向に向けられ、先端硬質部１４内に設けられた後述する撮像素子によって所望の被観察部が撮像される。また、操作部１２には、処置具が挿通される鉗子口２１が設けられており、この鉗子口２１は挿入部１１内に配される後述する鉗子チューブ２６に接続される。

可撓管部１６は、図２に示すように、可撓性管２３の内部に、先端硬質部１４の照明用レンズに照明光を導くためのライトガイド２４，２５、鉗子チューブ２６、送気・送水チューブ２７、多芯ケーブル２８、およびジェット噴射用チューブ２９などの複数本の内容物を遊挿した構成になっている。多芯ケーブル２８は、主に、プロセッサ装置１８から撮像素子を駆動するための制御信号を送るための制御信号配線や、撮影素子によって撮像された画像信号をプロセッサ装置１８に送るための画像信号配線をまとめたものであり、これらの複数の信号配線を保護被膜で覆ったものである。なお、符号３０は、湾曲部１５を操作するためのアングルワイヤであり、密着コイルパイプ３０ａの中に挿通されている。

先端硬質部１４の先端面１４ａには、図３に示すように、観察窓３１、照明窓３２,３３、ジェット噴射用噴射口３４、鉗子出口３５、送気・送水ノズル３６などが設けられている。観察窓３１には、体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系の一部が配されている。照明窓３２，３３は、照明用レンズの一部が組み込まれており、光源装置１９から発せられ、ライトガイド２４，２５によって導光された照明光を体内の被観察部位に照射するものである。鉗子出口３５は、鉗子チューブ２６を介して操作部１２に設けた鉗子口２１と連通されるものである。送気・送水ノズル３６は、操作部１２に設けた送気・送水ボタンを操作することによって観察窓３１の汚れを落とすための洗浄水やエアーを噴射するものである。ジェット噴射用噴射口３４は、送気装置から供給される流体、例えば空気や二酸化炭素ガスなどを被観察部位に向けて噴射するものである。

そして、図４に示すように、観察窓３１に対向する位置に対物光学系３７が配置されている。照明窓３２，３３から発せられる照明光は、被観察部位を反射して観察窓３１に入射する。観察窓３１から入射した被観察部の像は、対物光学系３７を通ってプリズム３８に入射し、プリズム３８の内部で屈曲することによって撮像素子３９の撮像面に結像される。撮像素子３９としては、例えばＣＣＤセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが用いられるが、本実施形態においてはパッケージングが行われていないベアチップの形態になっており、ワイヤボンディング、TAB（tape automated bonding）、フリップチップなどの方法によりチップ上の電極が接続線４１を介して回路基板４０上の配線パターンに接続されている。

回路基板４０は、挿入部１１の長手方向に平行に配設されるものであり、先端硬質部１４の内部で固定されている。そして、回路基板４０には、撮像素子３９に入力される制御信号や撮像素子３９から出力される画像信号を、多芯ケーブル２８の制御信号配線や画像信号配線（以下、これらをまとめて信号配線という）に受け渡すための配線パターンが形成されている。

挿入部１１の長手方向に平行に配設された多芯ケーブル２８の端部からは複数の信号配線４２が露呈されており、この複数の信号配線４２は、緩和部材５０を介して回路基板４０の配線パターンに電気的に接続される。この緩和部材５０の詳細な構成については、後で詳述する。

信号配線４２は、導体の周りに絶縁体で覆った絶縁電線となっているが、この信号配線４２のうちの絶縁体を剥がした導体が緩和部材５０に接続される。

湾曲部１５の内部には、合成樹脂製のフレキシブル管４４が配されている。フレキシブル管４４の一端には、鉗子チューブ２６が接続されており、他端には先端硬質部１４の内部に配した硬質管４５が接続されている。この硬質管４５は、先端硬質部１４の内部で固定されており、先端が鉗子出口３５に接続されている。

ここで、可撓管部１６が曲げられたり、湾曲部１５が湾曲動作したりすると、多芯ケーブル２８の根元は操作部１２の内部で固定されているので、多芯ケーブル２８が操作部１２側に向けて引っ張れられ、これに伴って信号配線４２も回路基板４０に対して引っ張られることになる。そして、所定量の長さを超えて操作部１２側に向けて引っ張られることで、信号配線４２の断線や信号配線４２の先端の半田外れ等が生じる。

そこで、本実施形態の内視鏡システムにおいては、このような信号配線４２の引っ張りによって信号配線４２の接続部分にかかる力を軽減するために緩和部材５０を設けるようにしている。

ここで、緩和部材５０の詳細な構成について、図５から図７を参照しながら説明する。図５は、図４に示す信号配線４２と緩和部材５０とを矢印Ｘ方向から見た図であり、図６は、図５の６−６’線断面図であり、図７は、図６の一部拡大図である。なお、図５においては、図４に示す上下２本の信号配線４２が重なって示されており、下側の信号配線は上側に信号配線の真下に配置されているので隠れて見えていないものとする。

図５および図６に示すように、緩和部材５０は、回路基板４０に形成された配線パターン４３と接触するとともに、信号配線４２が半田などで接続されたパッド部材５１と、パッド部材５１を揺動可能に支持する支持部材５２とを備えている。

パッド部材５１は、各信号配線４２に対してそれぞれ設けられるものであり、具体的には、図６に示すように、配線パターン４３と直接接触する球状に形成された接触部５１ａと、信号配線４２が半田などで直接接続される矩形の接続板部５１ｂと、接触部５１ａと接続板部５１ｂとを接続する円柱形状の柱部５１ｃとから構成されている。これらはいずれも金属などの導体から形成されている。

そして、支持部材５２は、絶縁性の材料によって所定の空間を有する箱型形状で形成されたものであり、図６に示すように、回路基板４０上に箱型形状を伏せたような状態で設けられるものである。支持部材５２には、パッド部材５１の柱部５１ｃが貫入する貫通穴５２ａが形成されている。

図７は、支持部材５２の貫通穴５２ａ近傍を拡大した図である。支持部材５２は、パッド部材５１の接触部５１ａが回路基板４０の配線パターン４３に直接接触して浮かないような高さで形成されている。そして、支持部材５２の貫通穴５２ａは、図７に示すように、回路基板４０側の開口の径よりもパッド部材５１の接続板部５１ｂ側の開口の径の方が大きくなるようにテーパー状に形成されている。貫通穴５２ａの回路基板４０側の開口の径は、パッド部材５１の接触部５１ａが配線パターン４３からずれることなく、かつパッド部材５１の柱部５１ｃがその中心軸を中心として回転可能な径で形成されている。貫通穴５２ａの接続板部５１ｂ側の開口の径は、パッド部材５１の柱部５１ｃが傾倒可能な径で形成されている。

そして、パッド部材５１の柱部５１ｃは、接触部５１ａ側に向かって細くなるようにテーパー形状で形成されている。このテーパー部分のテーパー量は、パッド部材５１の柱部５１ｃが傾倒したときにテーパー部分の外周面５１ｄが、貫通穴５２ａの内壁に接触しないような程度となっている。すわなち、図６において点線で示すようにパッド部材５１が傾倒した際、テーパー部分の外周面が貫通穴５２ａの内周面に接触する前に、パッド部材５１の接続板部５１ｂの端部５１ｅが支持部材５２に接触するように貫通穴５２ａと柱部５１ｃとのテーパー量が設定されている。このように構成することでパッド部材５１の接続板部５１ｂと柱部５１ｃとの接続部分に力が加わるのを避けることができ、耐久性を向上することができる。

緩和部材５０を上述したように構成することによって、信号配線４２が接続されるパッド部材５１が、接触部５１ａと回路基板４０の配線パターン４３との接触点を中心としてあらゆる方向に回転することができ、さらにパッド部材５１の接続板部５１ｂが、図６に示す矢印Ａ方向に揺動することができるので、図５において矢印で示す方向の信号配線４２への押し力や引張力のほか、トルク力も緩和することができる。

なお、パッド部材５１の接続板部５１ｂの信号配線４２との接続面と、球状の接触部５１ａの表面とは導体を露呈し、パッド部材５１のその他の面については絶縁被膜などで覆うことが望ましい。

また、上記実施形態においては、支持部材５２に円形の貫通穴５２ａを設けるようにしたが、これに限らず、図８に示すように、支持部材５２に対し、挿入部１１の長手方向に延びる矩形の貫通穴５２ｆを設けるようにしてもよい。これによりパッド部材５１が、矢印Ｂ方向にさらに長い距離を揺動することができ、挿入部１１の長手方向に対する引張力や押し力の許容量を大きくすることができる。ただし、矩形の貫通穴５２ｆの長手方向の長さは、パッド部材５１が回路基板４０の配線パターン４３からずれないような長さとする必要がある。

また、上記実施形態においては、絶縁性部材からなる支持部材５２によってパッド部材５１を支持するようにしたが、これに限らず、たとえば、図９に示すように、回路基板４０に設ける配線パターン４３に対して球形の穴を形成し、この穴に接触部５１ａを揺動可能に係合させることによってパッド部材５１を配線パターン４３によって支持するようにしてもよい。すなわち、配線パターン４３の一部をパッド部材５１の支持部材として形成するようにしてもよい。なお、図９に示すように構成する場合には、たとえば、パッド部材５１の接触部５１ａを導電性弾性体で形成するようにすれば、配線パターン４３の球形の穴に押し込んでいれることができる。

または、図１０に示すように配線パターン４３に対して、金属などの導体で形成された箱型形状からなる導体支持部材４６を形成し、この導体支持部材４６によってパッド部材５１を支持するようにしてもよい。この場合も導体支持部材４６の高さはパッド部材５１の接触部５１ａが配線パターン４３から離れないような高さで形成され、パッド部材５１の柱部５１ｃが貫通する貫通穴４６ａも上記実施形態と同様にテーパー形状で形成することが望ましい。

また、信号配線が接続されるパッド部材は、上記実施形態のような形状に限らず、たとえば、図１１に示すように、信号配線４２が直接接続される板状の接続板部５３ａをパッド部材とし、その接続板部５３ａと回路基板４０の配線パターン４３とを接続する導体のバネ部材からなる接続バネ部５３ｂを支持部材として設けるようにしてもよい。

また、信号配線４２と回路基板４０の配線パターン４３とを、シリコンなどの樹脂材料に銀などの導体を混ぜ合わせた導電体ペーストによって接続することによって接続部分に柔軟性を持たせるようにしてもよい。

１０ 内視鏡本体
１１ 挿入部
１２ 操作部
１４ 先端硬質部
１５ 湾曲部
１６ 可撓管部
１８ プロセッサ装置
１９ 光源装置
２０ モニタ
２８ 多芯ケーブル
３１ 観察窓
３２，３３ 照明窓
３７ 対物光学系
３８ プリズム
３９ 撮像素子
４０ 回路基板
４１ 接続線
４２ 信号配線
４３ 配線パターン
４４ 導体支持部材
４４ａ 貫通穴
５０ 緩和部材
５１ パッド部材
５１ａ 接触部
５１ｂ 接続板部
５１ｃ 柱部
５２ 支持部材
５２ａ 貫通穴
５３ パッド部材
５３ａ 接続板部
５３ｂ 接続バネ部

Claims (11)

1. 体内に挿入される挿入部を備え、撮像素子と該撮像素子と電気的に接続され前記挿入部の長手方向に平行に配置された回路基板と該回路基板に電気的に接続され前記長手方向に延設された信号配線とが前記挿入部内に設けられた内視鏡装置において、
   前記回路基板と前記信号配線との接続部分に、該接続部分にかかる力を緩和する緩和部材が設けられていることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記緩和部材が、前記回路基板に形成された配線パターンと接触するとともに、前記信号配線が接続されたパッド部材と、該パッド部材を揺動可能に支持する支持部材とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記支持部材が、前記パッド部材の位置を規制するものであることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。
4. 前記支持部材が、前記パッド部材の動き量を規制するものであることを特徴とする請求項２または３記載の内視鏡装置。
5. 前記パッド部材が、球状に形成された前記配線パターンと接触する接触部を備えたものであることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の内視鏡装置。
6. 前記パッド部材が、前記球状の接触部と前記信号配線が接続される接続板部と前記接触部と前記接続板部とを接続する柱部とを有し、
   前記支持部材が、前記柱部が貫入される貫通穴を有するものであることを特徴とする請求項５記載の内視鏡装置。
7. 前記接続板部が、前記柱部を軸として傾倒するものであることを特徴とする請求項６記載の内視鏡装置。
8. 前記貫通穴が、前記回路基板側の開口よりも前記パッド部材側の開口の方が大きくなるようにテーパー状に形成されたものであることを特徴とする請求項６または７記載の内視鏡装置。
9. 前記柱部が、前記接触部側に向かって細くなるようにテーパー形状で形成されたものであることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の内視鏡装置。
10. 前記柱部が前記回路基板に対して垂直な方向から傾斜した際、該柱部のテーパー形状の部分が前記貫通穴の内壁に接触する前に、前記接触板部が前記支持部材に当接するように前記柱部と前記接触板部が形成されたものであることを特徴とする請求項９記載の内視鏡装置。
11. 前記パッド部材が、球状に形成された前記配線パターンと接触する接触部を備え、
    該接触部が揺動可能に係合する球形の穴が前記支持部材として前記配線パターンの一部に形成されていることを特徴とする請求項２記載の内視鏡装置。

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