JP2013059438A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【目的】内視鏡の挿入部先端に，接着されて格納されている回路基板を容易に剥がすようにする。
【構成】内視鏡の挿入部先端には電子回路82が実装されているフレキシブル基板74が格納されている。このフレキシブル基板74はＳ字状に折りたたまれて，フレキシブル基板74同士が解体性接着剤94で接着されている。また，解体性接着剤94には高熱伝導充填部材が充填されている。解体性接着剤94に熱が加えられることにより，解体性接着剤の強度が弱まり，接着されている基板94同士を剥がすことができる。解体性接着剤94には高熱伝導充填部材が充填されているので放熱性に優れ，発熱による撮像素子72のノイズ発生が未然に防止される。
【選択図】図２

Description

この発明は，内視鏡に関する。

内視鏡は，一般的に，被検体内に挿入する細長状の挿入部を有し，この挿入部の先端部に体内の観察領域を照らす照明部と観察領域を撮像する撮像部とが配置されている。照明部には光ファイバ束によって形成されるライトガイドがあり，ライトガイドの基端側は光源装置に接続されている。光源装置からの光が挿入部の先端部に導光されて，照明光として出射する。挿入部の先端部に対物レンズが配置され，この対物レンズの結像位置となる挿入部の先端部に撮像素子が配置されている。撮像素子によって観察領域が撮像される。挿入部の先端部には，撮像素子以外にも電子回路が実装された回路基板があり，撮像素子は，回路基板を介して信号ケーブルと接続される。信号ケーブルはプロセッサと接続されており，撮像素子から出力された電気信号がプロセッサに伝送され，表示画面に撮像により得られた観察画像が表示される。

内視鏡の挿入部の先端部は，被験者への負担軽減を目的として，細径化することが望まれている。このために，フレキシブル基板に電子部品を実装し，フレキシブル基板を折り曲げて立体構造とし，フレキシブル基板に電子部品と信号ケーブルの接続部とを樹脂で封止することで挿入部の先端部の省スペース化を実現するものがある（特許文献１）。

また，内視鏡先端部の空間に充填されている熱伝導軟性体が鉄粉等からなるものもある（特許文献２）。さらに，分解したい部分に弾力性接着剤を用いることで，先端部本体の分解修理の際に，対物，撮像素子ユニットを容易に取り外して回収できるものもある（特許文献３）。先端部を除く領域には弾力性を有する弾力性接着剤を充填して，先端付近の領域には加熱処理により流動質から硬質に変化する硬質接着剤を充填し，弾力性接着剤と先端部本体の外表面とが接触しないように樹脂の充填エリアを区分するという工夫で分解しやすくするものである。

さらに，接着部材の解体方法（特許文献４），ハロゲン系解体性分を含有した解体性接着剤（特許文献５），熱膨張性接着剤を利用したシューズの解体方法（特許文献６）などもある。

内視鏡の細径化に伴い，小型化が進んでいる固体電子撮像素子，撮像モジュールには，それらの構造部品の接合，内視鏡挿入部内部への固定などに接着剤が多用されている。接着剤による接合方法は，安価，軽量，異種材料の接合が容易などの特徴をもち，多くの分野に普及されているが，リサイクル困難な部品を作り出すことも高く，近年，問題となっている。接着剤は，より接着力が強く，より耐久性が高く，耐熱性，温湿度環境の変動に強いものが求められている。しかし，限りある資源を有効に活用しようとするリサイクルの面では，一度組み立てられた部品を再利用するための接着剤が必要で，たとえば，補修時に接合部分を剥離させることが可能な接着剤，いわゆる解体性接着剤の開発が進んでいる。

特開2010-69231号公報 特開平5-228105号公報 特開2008-200158号公報 特開2010-270316号公報 特開2011-42705号公報 特開2008-56843号公報

上述のように，限りある資源を有効に利用しようとしているにも関わらず，特許文献１に記載の発明では，補修などの解体方法については考えられていない。特許文献２においても，解体時の作業性，リサイクル性は考慮されていない。特許文献３では，対物，撮像素子を自由に動かない状態にする程度の接着力にして内容物を押出し治具などで取り出すものであり，接着力自体を弱めて分解性を向上させるものであり，耐久性の観点から強力な接着力が求められる内視鏡の機能を損ねることとなる。特許文献４から６においても内視鏡に特有に求められる強力な接着力と解体とを可能にすることは全く考えられていない。

この発明は，耐久性と解体性とを同時に満たす内視鏡を提供することを目的とする。

この発明による内視鏡は，電子回路が実装されている１または複数の回路基板同士が解体性接着剤によって接着されている，そのような回路基板が挿入部に含まれているものである。

この発明によると，電子回路が実装されている１または複数の回路基板同士が解体性接着剤によって接着されている。解体性接着剤により回路基板同士が接着されているから，通常は耐久性があるが，回路基板を取り外す場合には容易に解体できる。耐久性と解体性とを同時に満たすことができる。回路基板が折りたたまれている場合に，その折りたたまれている回路基板が解体性接着剤により接着されていてもよいし，異なる複数の回路基板が解体性接着剤により接着されていてもよい。

上記解体性接着剤は，たとえば，加熱されることにより接着強度が弱まるものである。

上記解体性接着剤には熱伝導フィラーが充填されており，かつ上記解体性接着剤の熱伝導率は，たとえば，２W/mk以上である。

上記解体性接着剤には，たとえば，加熱されることにより膨張する熱膨張性マイクロ・カプセルが充填されている。

上記熱膨張性マイクロ・カプセルの充填率は，たとえば，20vol％である。また，上記熱伝導フィラーの充填率は，たとえば，50vol％である。

内視鏡の斜視図である。 内視鏡の先端部の断面図である。

図１は，この発明の実施例を示すもので，内視鏡100の斜視図である。

内視鏡100には，手元操作部12と，この手元操作部12に接続される挿入部14とが含まれている。手元操作部12は術者に把持され，挿入部14は被検者の体内に挿入される。

手元操作部12にはユニバーサル・ケーブル16が連結され，ユニバーサル・ケーブル16の先端にＬＧコネクタ18が設けられている。このＬＧコネクタ18が光源装置（図示略）に着脱自在に連結されることによって，挿入部14の先端部に配設された照明光学系52に照明光が送られる。また，ＬＧコネクタ18には，ケーブル22を介して電気コネクタ24が接続されている。この電気コネクタ24がプロセッサ（図示略）に着脱自在に連結される。これにより，内視鏡100によって得られた観察画像のデータがプロセッサに出力され，プロセッサに接続された表示装置（図示略）の表示画面に観察画像が表示される。

手元操作部12には，送気／送水ボタン26，吸引ボタン28，シャッタ・ボタン30および機能切替ボタン32が設けられている。送気／送水ボタン26は，挿入部14の先端部44に配設された送気／送水ノズル54からエアまたは水を観察光学系50に向けて噴射するときに操作されるボタンであり，吸引ボタン28は，先端部44に配設された鉗子口56から病変部等を吸引するときに操作されるボタンである。シャッタ・ボタン３０は，観察画像の録画等を操作するためのボタンであり、機能切替ボタン32は，シャッタ・ボタン30の機能等を切り替えるための操作ボタンである。

手元操作部12には，一対のアングル・ノブ34およびロック・レバー36が設けられている。アングル・ノブ34が操作されることによって湾曲部42が湾曲操作され、ロック・レバー36が操作されることによってアングル・ノブ34が固定され，かつ解除される。

手元操作部12には，鉗子挿入部38が設けられており，この鉗子挿入部38が先端部44の鉗子口56につながっている。鉗子等の内視鏡処置具（図示略）が鉗子挿入部38から挿入されることによって内視鏡処置具が鉗子口56から導出される。

挿入部14は，手元操作部12側から順に，軟性部40，湾曲部42，先端部44によって構成されている。軟性部40は，可撓性を有しており，金属製の網管や金属板の螺旋管から成る心材に樹脂などの被覆を被せることによって構成されている。

湾曲部42は，手元操作部12のアングル・ノブ34を回すことによって遠隔的に湾曲するように構成される。たとえば湾曲部42は，円筒状の複数の節輪（図示略）をガイド・ピン（図示略）によって回転自在に連結するとともに，その節輪内に複数本の操作ワイヤ（図示略）を挿通させて前記ガイド・ピンにガイドさせる。操作ワイヤは，密着コイルに挿通された状態で挿入部14の軟性部40に挿通され，手元操作部12のアングル・ノブ３４にプーリ(図示略)等を介して連結される。これにより，アングル・ノブ34を操作することによって操作ワイヤが押し引き操作され，節輪（図示略）が回動して湾曲部42が湾曲操作される。

先端部44の先端面（側視鏡の場合には側面）には，観察光学系（観察レンズ）50，照明光学系（照明レンズ）52，送気／送水ノズル54，鉗子口56等が設けられている。

照明光学系52は，観察光学系50に隣接して設けられており，必要に応じて観察光学系50の両側に配置される。照明光学系52の奥には、ライトガイド（図示略）の出射端が配設され，このライトガイドは挿入部14，手元操作部12，ユニバーサル・ケーブル16に挿通されており，ライトガイドの入射端がＬＧコネクタ18内に配置される。ＬＧコネクタ18を光源装置（図示略）に連結することによって，光源装置から照射された照明光がライトガイドを介して照明光学系52に伝送され，照明光学系52から前方の観察範囲に照射される。

送気／送水ノズル54は，観察光学系50に向けて開口されており，この送気／送水ノズル54に送気／送水チューブ（図示略）が接続されている。送気／送水チューブは挿入部14に挿通され，途中で分岐された後，手元操作部12内の送気／送水バルブ（図示略）に接続される。送気／送水バルブは送気／送水ボタン26によって操作され，これによって，エアまたは水が送気／送水ノズル54から観察光学系50に向けて噴射される。

鉗子口56には，チューブ状の鉗子チャネル58（図２参照）が接続されており，この鉗子チャネル58が挿入部14の内部に挿通される。鉗子チャネル58は，分岐された後，一方が手元操作部12の鉗子挿入部38に連通され，他方が手元操作部12内の吸引バルブ（図示略）に接続される。吸引バルブは，吸引ボタン28によって操作され，これによって鉗子口56から病変部等を吸引することができる。鉗子口56や鉗子チャネル58等は必要に応じて設けられるものであり，たとえば経鼻内視鏡等の場合には省かれることもある。

図２は，挿入部14の先端部44の断面図である。

先端部44に撮像装置10が配置されている。観察光学系50は，レンズ68，レンズ鏡胴69，プリズム70等から構成されており，本体60に挿通された状態で固定されている。本体60は金属等によってほぼ円柱状に形成されており，その先端側には樹脂製のキャップ62が取り付けられている。また，本体60には，湾曲部42の先端スリーブ64が取り付けられており，その周囲は被覆部材66によって覆われている。

観察光学系50のプリズム70には，ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子72が取り付けられている。固体撮像素子72は可撓性のフレキシブル基板74の一部に固定されている。フレキシブル基板74には，信号伝送用の多数の信号ケーブル78（芯線ともいう）が電気的に接続されている。各信号ケーブル78は，芯線が被覆で覆われており，これらの複数本の信号ケーブル78が束になった状態でさらに被覆76により覆われている。信号ケーブル78は，多心ケーブルとして挿入部14，ユニバーサル・ケーブル16等に挿通されて電気コネクタ24まで延設され，プロセッサ（図示略）に接続される。観察光学系50で取り込まれた観察像は固体撮像素子72の受光面に結像されて電気信号に変換された後，その信号が信号ケーブル78を介してプロセッサに出力され，映像信号に変換される。これにより，上述したようにプロセッサに接続された表示装置の表示画面に観察画像が表示される。

フレキシブル基板74に実装されている複数の電子部品82は第１の樹脂90によって封止されている。第１の樹脂90は，チクソ比1.5以下，粘度１から５００Ｐａ・ｓを有している。第１の樹脂90はチクソ比が低いので流動性が高い。これにより，複数の電子部品82を封止する際に，第１の樹脂90が未充填となるのを防止でき，ボイドの発生を少なくできる。第１の樹脂90にボイドが発生したときに生じる問題，例えば，高温時にボイド内の空気が膨張することによる電子部品の剥離，ボイド内への水蒸気進入に伴う腐食などを防止できる。また，第１の樹脂90のＴｇ（ガラス転移温度）を内視鏡の使用温度である６０℃以上とすることで，撮像装置10の物理的（機械的），電気的保護が確実なものとなる。

第１の樹脂90として，熱硬化性のエポキシ系樹脂を使用することができる。エポキシ系樹脂は，吸湿量低減，熱膨張係数低減，熱伝導率を上げる等の目的ため，シリカ，アルミナ等の無機フィラーを含んでいる。また，エポキシ系樹脂は，シリカ，アルミナ，アスベスト，有機繊維，炭酸カルシウム等のフィラーや微粉末を，チクソ性をコントロールするチクソ剤として含んでいる。エポキシ系樹脂として，ビスフェノールＡ型，ビスフェノールＢ型，脂環式エポキシ等を使用できる。

複数の信号ケーブル78は，フレキシブル基板74上で，フレキシブル基板74の長手方向に沿って形成されたランドにハンダ等により電気的に接続されている。これにより，複数の信号ケーブル78が，フレキシブル基板74上で上下方向に一部が重なり合う状態で，電気的にフレキシブル基板74に接続される。

一般的に，信号ケーブル78は，被覆されているので樹脂をはじきやすい構造となっている。また，信号ケーブル78は複数本が束ねられているので，樹脂で封止した場合，毛細管現象により樹脂が流れ出しやすい構造となっている。このために，この実施例では，複数の信号ケーブル78とフレキシブル基板74の接続部が，第２の樹脂92で封止されている。第２の樹脂92は，チクソ比2.2から3.5，粘度100から500Ｐａ・ｓを有している。第２の樹脂92はチクソ比が比較的高いので，流動性が抑制される。第２の樹脂92が信号ケーブル78に沿って接続部から流れ出すのをより効果的に防止することができる。

第２の樹脂92のチクソ比は高すぎないので，ある程度の流動性を有している。これにより，上下に重なるように配置された複数の信号ケーブル78の下側に位置する信号ケーブル78の接続部を確実に封止できる。さらに，第２の樹脂92にボイドが発生するのを防止できる。また，第２の樹脂92のＴｇ（ガラス転移温度）を内視鏡の使用温度である60℃以上とすることで，撮像装置10の物理的（機械的），電気的保護が確実なものとなる。第２の樹脂92は，第１の樹脂90と同様に，熱硬化性のエポキシ系樹脂を使用できる。

フレキシブル基板74は，信号ケーブル78と直交する方向を中心に２箇所で折り曲げられている。フレキシブル基板74はＳ字形状となるよう折り曲げられていることとなる。フレキシブル基板74の折り曲げ回数や折り曲げ方向は，上述したものに限られない。

フレキシブル基板74が折り曲げられることによって，電子部品82および第１の樹脂90がフレキシブル基板74同士の間に配置される。同様に，信号ケーブル78の接続部と第２の樹脂92とがフレキシブル基板74同士の間に配置される。これにより，撮像装置10が小型化される。

フレキシブル基板74の折り曲げ形状（Ｓ字形状）を保持するため，第１の樹脂90と第２の樹脂92とが解体性接着剤94によって接着されている。

解体性接着剤94は，絶縁性樹脂と，熱膨張性部材と，高熱伝導充填部材とから構成されている。もっとも，高熱伝導充填部材を利用せずに絶縁性樹脂と熱膨張性部材とから解体性接着剤94を作ることもできる。

絶縁性樹脂は，接着機能を発生させるもので，シリコーン，柔軟性エポキシ樹脂などの絶縁性の高い樹脂を利用できる。シリコーン，柔軟性エポキシ樹脂に限らない。

熱膨張性部材は，マイクロ波の照射，オーブンなどの炉での加熱によって膨張するものである。熱膨張性マイクロ・カプセルがある。この熱膨張性マイクロ・カプセルの膨張開始温度の一例は，123度から133度程度であり，平均粒子径の一例は，10μmから14μm程度である。熱膨張性部材への絶縁性樹脂への充填率は，一例として20vol％である。

高熱伝導充填部材は，接着剤に数十μm以下の粒子サイズの熱伝導フィラーを配合したものである。熱伝導率は２Ｗ／ｍｋ以上である。熱伝導フィラーの材質例としては，窒化アルミニウム，アルミナ，ダイアモンド，酸化マグネシウムなどがあり，その粒子径は数μmから数十μm程度である。高熱伝導充填部材として粒径20μmの球状アルミナを，充填率50vol％で充填したところ，充填後の接着剤の熱伝導率は2.5Ｗ／ｍｋとなった。

上述の条件で熱膨張性部材と高熱伝導充填部材とが充填されたエポキシ系樹脂で硬化させられた撮像モジュールをオーブンに入れ，125度で約0.5時間の間，加熱することにより，解体性接着剤94の接着強度が弱まり，接着硬化された部分が分解することができ，回路基板同士を剥がすことができた。

この実施例では，フレキシブル基板74同士の接着に解体性接着剤を利用しているので，内視鏡100の挿入部14の先端部44の分解修理，点検の際に，小型化するために折りたたまれたフレキシブル基板74を容易に開くことができ，固化されているケーブル78を容易に取り外すことができる。任意の電子部品82の電極部分にテスターを接触させるなどで故障解析や電気的な再調整などを行うことができる。しかも，解体性接着剤には高熱伝導充填部材が充填されているので，組み立て時には，先端部44の熱を，接着層を介して接する外周部品に積極的に逃がすことができる。熱により撮像素子72に発生するノイズを抑えることができる。

また，撮像素子72の周辺部のフレキシブル基板74を開くだけでなく，他の部品そのものの接着部分の解体も容易になるため，先端部44内に固定されている光学部品，照明部品，チューブ類なども，解体が容易であれば，故障修理の際に，これらの接着部分を外して点検，再調整することにより，再利用できるようになる。

このように，高熱伝導性を有した解体性接着剤を利用することで，放熱性と解体性とを満足することができるようになる。

上述の実施例においては，折りたたまれているフレキシブル基板74が解体性接着剤94によって接着されているが，折りたたまれていない複数の回路基板同士を解体性接着剤94によって接着してもよい。そのような場合であっても，接着された複数の回路基板同士を容易に取り外すことができるようになる。

また，上述の実施例では，フレキシブル基板74に実装されている電子部品82が第１の樹脂90で封止されており，かつ複数の信号ケーブル78とフレキシブル基板74の接続部が，第２の樹脂92で封止されているが，これらの第１の樹脂90および第２の樹脂90による封止を止めて解体性接着剤94で封止することもできる。電子部品82，信号ケーブル78の取り外しがより容易となる。

74 フレキシブル基板
94 解体性接着剤

Claims (6)

1. 電子回路が実装されている１または複数の回路基板同士が解体性接着剤によって接着されている，そのような回路基板が挿入部に含まれている内視鏡。
2. 上記解体性接着剤は，加熱されることにより接着強度が弱まるものである，請求項１に記載の内視鏡。
3. 上記解体性接着剤には熱伝導フィラーが充填されており，かつ上記解体性接着剤の熱伝導率は，２W/mk以上である，請求項１または２に記載の内視鏡。
4. 上記解体性接着剤には，加熱されることにより膨張する熱膨張性マイクロ・カプセルが充填されている，請求項１から３のうち，いずれか一項に記載の内視鏡。
5. 上記熱膨張性マイクロ・カプセルの充填率は20vol％である，請求項４に記載の内視鏡。
6. 上記熱伝導フィラーの充填率は50vol％である，請求項３から５のうち，いずれか一項に記載の内視鏡。

Images