JP2014188170A - 内視鏡および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡において挿入部の先端側に配置される撮像ユニットを精度良く固定しつつ、挿入部の可撓性を損なうことなく挿入部先端における封止性能を維持する。
【解決手段】可撓性を有する挿入部５を備えた内視鏡２において、挿入部の先端側に配置された撮像ユニット２１と、撮像ユニットを保持する撮像ユニットホルダ２２と、撮像ユニットホルダの後側から露出する撮像ユニットの後部に接続された可撓性のケーブル部１１と、撮像ユニットホルダに接着し、撮像ユニットの後部を覆う硬性接着部５１と、硬性接着部に接着し、ケーブル部の先端側を覆う軟性接着部５２とを備え、軟性接着部は、硬性接着部よりも低い硬度を有する構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡および内視鏡システムに関する。

従来、医療用や工業用などの内視鏡として、観察対象の内部に挿入される挿入部に可撓性の素材を用いた軟性鏡が普及している。一般に、軟性鏡の挿入部は、各種信号や照明光などの伝送路を形成する屈曲容易なケーブル部と、このケーブル部の先端に設けられ、対物レンズ系やイメージセンサ等を含む撮像ユニットが収容される先端部とを有している。この先端部は、撮像ユニットを保護するために比較的剛性の高い外筒で覆われており、先端部とケーブル部との接続部位は、撮像ユニットの物理的保護や耐水性確保等の観点から十分な封止性能を必要とする。

そのような内視鏡の挿入部の封止構造として、例えば、挿入部の先端に位置する絶縁チューブにＣＣＤモジュールを挿入し、当該ＣＣＤモジュール用のケーブルを絶縁チューブの開口から延出させた状態で、隙間から絶縁チューブ内に導電性の樹脂を流し込んで導電層を形成することにより、絶縁チューブの開口を封止する構成が知られている（特許文献１参照）。

また、例えば、挿入部を密閉封止するために、撮像ユニット等を収容した中空の金属製のシャフト（フレキシブルシャフト）の先端に金属製のキャップ状カバーを溶接・接合した内視鏡が知られている（特許文献２参照）。

特許３２６８００８号公報 特許４７１９２２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、挿入部を封止するための導電性の樹脂として接着樹脂に導電性のフィラーを混合したものが使用されるが、接着樹脂が硬化した後には、接着樹脂とフィラーとの界面がガスや水分の進入経路となって挿入部の封止性能が著しく低下するという問題がある。

また、上記特許文献２に記載の従来技術は、挿入部を金属製の部材のみによって構成する場合には有効であるが、例えば、挿入部を金属製の部材と樹脂製の部材とによって構成する場合には適用できないという問題がある。また、軟性鏡において金属製のシャフトを用いた場合には、挿入部における良好な可撓性を確保することが難しいという問題もある。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、挿入部の先端側に配置される撮像ユニットを精度良く固定しつつ、挿入部の可撓性を損なうことなく挿入部先端における封止性能を維持することを可能とした内視鏡および内視鏡システムを提供することを主目的とする。

本発明の内視鏡システムは、可撓性を有する挿入部を備えた内視鏡であって、前記挿入部の先端側に配置された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを保持する撮像ユニットホルダと、前記撮像ユニットホルダの後側から露出する前記撮像ユニットの後部に接続された可撓性のケーブル部と、前記撮像ユニットホルダに接着する共に、前記撮像ユニットの後部を覆う第１接着部と、前記第１接着部に接着すると共に、前記ケーブル部の先端側を覆う第２接着部とを備え、前記第２接着部は、前記第１接着部よりも低い硬度を有することを特徴とする。

本発明によれば、挿入部の先端側に配置される撮像ユニットを精度良く固定しつつ、挿入部の可撓性を損なうことなく挿入部先端における封止性能を維持することが可能となるという優れた効果を奏する。

本発明の実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図 内視鏡本体における挿入部先端の拡大図 内視鏡本体における挿入部先端の分解斜視図 内視鏡本体における挿入部先端の断面図 内視鏡本体における挿入部先端の後部側の斜視図 内視鏡本体における挿入部先端の屈曲動作の説明図 図４に示した挿入部先端における接着部の構成の変形例を示す断面図 図３に示した挿入部先端に硬性接着部を保持するホルダ部材を導入した変形例を示す分解斜視図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、可撓性を有する挿入部を備えた内視鏡であって、前記挿入部の先端側に配置された撮像ユニットと、前記撮像ユニットを保持する撮像ユニットホルダと、前記撮像ユニットホルダの後側から露出する前記撮像ユニットの後部に接続された可撓性のケーブル部と、前記撮像ユニットホルダに接着する共に、前記撮像ユニットの後部を覆う第１接着部と、前記第１接着部に接着すると共に、前記ケーブル部の先端側を覆う第２接着部とを備え、前記第２接着部は、前記第１接着部よりも低い硬度を有することを特徴とする。

この第１の発明に係る内視鏡によれば、撮像ユニットホルダの後側から露出する撮像ユニットの後部が第１接着部によって覆われると共に、撮像ユニットの後部に接続された可撓性のケーブル部の先端側が第１接着部よりも低い硬度を有する第２接着部によって覆われるため、挿入部の先端側に配置される撮像ユニットを精度良く固定しつつ、挿入部の可撓性を損なうことなく挿入部先端における封止性能を維持することが可能となる。

また、第２の発明では、上記第１の発明において、前記第１接着部は、前記撮像ユニットホルダの後面に接着されたことを特徴とする。

この第２の発明に係る内視鏡によれば、第１接着部が撮像ユニットホルダの後面に接着されるため、第１接着部の外径を撮像ユニットホルダの外径と略同一またはそれ以下に設定することが可能となり、その結果、第１接着部によって撮像ユニットの後部を固定する場合に挿入部の外径が拡大することを回避することができる。

また、第３の発明では、上記第１または第２の発明において、前記第２接着部は、前記第１接着部の周囲を覆うように設けられたことを特徴とする。

この第３の発明に係る内視鏡によれば、比較的低い硬度を有する第２接着部が第１接着部の周囲を覆うため、外部からの衝撃等を緩和することができる。

また、第４の発明では、上記第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記第１接着部は、紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする。

この第４の発明に係る内視鏡によれば、紫外線硬化樹脂によって第１接着部を短時間で硬化させることが可能となり、位置合わせ後の撮像ユニットのずれを防止して撮像ユニットの固定精度を高めることが可能となる。

また、第５の発明は、上記第１から第４の発明のいずれかに係る内視鏡と、当該内視鏡からの画像を処理する画像処理装置とを備えた内視鏡システムである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる方向については、原則として図１中の方向の記載に従うものとする。ここで、「上」および「下」はビデオプロセッサ３の上下にそれぞれ対応し、「前（先）」および「後」は、内視鏡本体２の挿入部５側およびプラグ部６側にそれぞれ対応する。

図１は本発明の実施形態に係る内視鏡の全体構成図であり、図２は内視鏡本体における挿入部先端の拡大図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、医療用の軟性鏡である内視鏡本体（内視鏡）２と、観察対象（ここでは、人体）の内部を撮影して得られた静止画および動画に対して周知の画像処理等を行うビデオプロセッサ（画像処理装置）３とから主として構成される。内視鏡本体２は、観察対象の内部に挿入される挿入部５と、挿入部５の後部が接続されるプラグ部６とを備える。

ビデオプロセッサ３は、その前壁３ａに開口するソケット部７を有している。このソケット部７には、内視鏡本体２のプラグ部６が挿入され、これにより、内視鏡本体２は、ビデオプロセッサ３との間で電力や各種信号（映像信号、制御信号など）の送受が可能である。

挿入部５は、プラグ部６に後端を接続された可撓性のケーブル部１１と、このケーブル部１１の前端に連なる前端部１２とを有している。ケーブル部１１は、略円形の断面を有すると共に、絶縁体と保護被覆とで覆われた導体からなる複数の電線を束ねた周知の構成を有しており、前端部１２との間の各種信号の伝送路を形成する。前端部１２は、図２に示すように、観察対象を撮像するための撮像ユニット２１と、この撮像ユニット２１を保持する撮像ユニットホルダ２２と、この撮像ユニットホルダ２２の後部とケーブル部１１の先端部との間を覆う接着部２３とを有している。

図３は内視鏡本体における挿入部先端の分解斜視図であり、図４は内視鏡本体における挿入部先端の断面図であり、図５は内視鏡本体における挿入部先端の後部側の斜視図である。図３に示すように、撮像ユニット２１は、対物光学系をなすレンズユニット３１と、レンズユニット３１からの光が受光面に結像されるイメージセンサ３２（ここでは、ＣＭＯＳセンサ）と、このイメージセンサ３２の後面側に折り畳まれた状態で接続された平型のフレキシブルケーブル３３とを有している。

レンズユニット３１では、図４に示すように、ガラス素材または樹脂素材からなる同一径の複数（ここでは、４枚）の光学レンズＬ１〜Ｌ４が金属製の円筒状のレンズ枠体３５に互いに軸方向に密接した状態で組み込まれている。レンズ枠体３５は、略円筒状をなす撮像ユニットホルダ２２のレンズ装着孔２２ａに固定されている。レンズ枠体３５の前方には、カバーガラス３６が設けられている。カバーガラス３６は、撮像ユニットホルダ２２の前端に形成された拡径部３８の前面に開口する撮像窓３９に嵌め込まれている。

撮像ユニットホルダ２２には、その径方向に貫通する複数の調整孔４１が形成されている。挿入部５の組立時には、作業者は、レンズユニット３１の固定位置を調整するために、所定の治具を用いて調整孔４１を介してレンズユニット３１を前後方向に移動させることができる。また、撮像ユニットホルダ２２には、図３に示すように、拡径部３８の前面において撮像窓３９の下方に開口する器具挿通孔４５と、この器具挿通孔４５の左右にそれぞれ開口する一対の照明用孔４６、４６とが形成されている。撮像ユニットホルダ２２の本体部（縮径部）３７の外周部において、撮像ユニットホルダ２２の軸方向に延びるように設けられた溝部４７、４８は、それぞれ器具挿通孔４５および照明用孔４６、４６の一部を構成する。器具挿通孔４５には、図示しない鉗子等を挿通することが可能であり、また、照明用孔４６、４６には、図示しない光ファイバ等を挿通することが可能である。なお、撮像ユニットホルダ２２は、撮像ユニット２１を保護すべく剛性の高い材料（金属や硬質樹脂等）で形成される。

イメージセンサ３２の少なくとも前部は、撮像ユニットホルダ２２のレンズ装着孔２２ａに連通するセンサ固定孔２２ｂ（図４参照）に固定されている。イメージセンサ３２の後側のフレキシブルケーブル３３（すなわち、撮像ユニット２１の後部）は、撮像ユニットホルダ２２から露出している。このフレキシブルケーブル３３の後端に対し、前後方向に延在するケーブル部１１の先端部１１ａが接続されることにより、撮像ユニット２１とプラグ部６とが電気的に接続されている。

接着部２３は、硬度の異なる複数の材料から構成され、図４に示すように、撮像ユニット２１の後部を覆う硬性接着部（第１接着部）５１と、この硬性接着部５１の少なくとも後側に接着し、ケーブル部１１の先端側を覆う軟性接着部（第２接着部）５２とを含む。

硬性接着部５１は、撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃに接着すると共に、その後面２２ｃから後方に延在して撮像ユニット２１を覆う。硬性接着部５１の前部５１ａは、略円柱状をなし、その外径は撮像ユニットホルダ２２の後部（本体部３７）の外径よりも小さく設定されている。硬性接着部５１の後部５１ｂは、前部５１ａの後側に連なり、後方に向けて徐々に先細り状をなすように略回転放物面状の外形を有している。

硬性接着部５１は、比較的硬質の接着剤から形成され、特に、紫外線硬化樹脂を用いたものが好ましい。より詳細には、硬性接着部５１を形成する材料として、例えば、エポキシ系接着剤や、変性アクリレート系接着剤（ポリエステル変性アクリレート、エポキシ変性アクリレート、及びウレタン変性アクリレート樹脂等）が挙げられる。硬性接着部５１は、後述するようなケーブル部１１の屈曲動作の際にも、撮像ユニットホルダ２２に対する撮像ユニット２１の固定位置を維持可能な剛性を有することが必要である。

硬性接着部５１の形成（接着剤の塗付及び硬化）は、撮像ユニットホルダ２２に対して撮像ユニット２１を位置合わせした状態で行われる。硬性接着部５１に紫外線硬化樹脂を用いた場合には、熱硬化や常温硬化の場合に比べて短時間で硬化させることが可能であり、塗付された硬性接着部５１の垂れを防止できると共に、撮像ユニットの位置ずれを防止して撮像ユニットの固定精度を高めることができるという利点がある。

なお、本実施形態では、硬性接着部５１は、撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃから後方に突出する撮像ユニット２１の後部全体を覆うが、これに限らず、少なくとも撮像ユニットホルダ２２と撮像ユニット２１とを接着して当該撮像ユニット２１を固定可能な限りにおいて、硬性接着部５１が撮像ユニット２１の後部の一部を覆う構成も可能である。硬性接着部５１の形状についても、ここに示したものに限らず種々の変更が可能である。また、本明細書において、２つの物に関して用いる「接着」及び「接着剤」の用語は、それらの表面を貼り合せること及びそれに用いる物質という厳密な意味ではなく、２つの物が結合する及びそれに用いる物質という程度の広い意味で用いられる。

軟性接着部５２は、硬性接着部５１の全体（撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃとの接着面を除く）を覆うようにその外周面に接着すると共に、図５にも示すように、後方に延在してケーブル部１１の先端部１１ａを覆う。軟性接着部５２の前部５２ａは、撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃ（硬性接着部５１の周囲）に接着する。また、軟性接着部５２の前部５２ａは、略円柱状をなし、その外径は撮像ユニットホルダ２２の後部（本体部３７）の外径と略同一あるいはその後部の外形以下に設定されている。軟性接着部５２の後部５２ｂは、前部５２ａの後側に連なり、後方に向けて徐々に先細り状をなすように略回転放物面状の外形を有している。

このように、接着部２３（ここでは、硬性接着部５１および軟性接着部５２）は撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃに接着し、しかも接着部２３（ここでは、軟性接着部５２）の外径が撮像ユニットホルダ２２（ここでは、本体部３７）の外径と略同一またはそれ以下に設定されるため、接着部２３を設けた場合でも挿入部５の外径の拡大を回避することができる。

軟性接着部５２は、硬性接着部５１よりも低い硬度を有する比較的軟質の接着剤から形成される。より詳細には、軟性接着部５２を形成する材料として、例えば、エポキシ系接着剤、変性アクリレート系接着剤、変性シリコーン系接着剤、ポリウレタン系接着剤及びそれらの２以上の混合物や、クロロプレンゴム系接着剤ならびに酢酸ビニル系接着剤が挙げられる。軟性接着部５２は、後述するように、ケーブル部１１の屈曲動作に追従可能な可撓性を有することが必要である。また、内視鏡システム１を人体の観察に用いる場合には、人体への影響（接着剤成分の漏出）等を考慮して適切な材料を選択することが必要である。

軟性接着部５２の形成（接着剤の塗付及び硬化）は、硬性接着部５１の形成後に行われる。硬性接着部５１の周囲を覆うように軟性接着部５２を設けることで、接着部２３に外部から衝撃が加えられた場合でも、その衝撃を緩和できるという利点がある。また、後述するようなケーブル部１１の屈曲動作の際にも、軟性接着部５２を介して硬性接着部５１に及ぶ応力を分散して撮像ユニット２１の故障等を回避することができるという利点もある。更に、周囲環境（例えば、人体内部）に暴露される軟性接着部５２のみに所定の特性（例えば、酸、アルカリ、及びアルコール等に対する耐性）を付与すればよく、硬性接着部５１の成分について選択の自由度が高まるという利点もある。

なお、硬性接着部５１および軟性接着部５２の硬度については、例えば、デュロメータ（ショア硬度計）タイプＡ・タイプＤや、ＪＩＳ−Ａによって測定することができる。また、硬性接着部５１および軟性接着部５２の成分については、硬度のみならず、塗付作業の容易さ等を考慮して適切なチクソトロピー性やタレ防止性を適切に確保するように選択することが好ましい。また、接着部２３は、一時的に水没しても内部に浸水することがない程度の防水性能を有するように設けられる。

図６は内視鏡本体における挿入部先端の屈曲動作の説明図である。内視鏡本体２のケーブル部１１は、軟性接着部５２に覆われた先端部１１ａ付近を含め、任意の位置において屈曲動作が可能である。これにより、図６に示すように、内視鏡本体２は、従来の軟性鏡と同様に、挿入部５の先端の角度を自由に変えながら観察対象（人体内等）に挿入可能である。この場合、軟性接着部５２は、ケーブル部１１の先端部１１ａの屈曲動作に追従して弾性変形するため、剥離や亀裂が生じて封止性能が低下することはない。一方で、ケーブル部１１の屈曲動作は、硬性接着部５１に対してほとんど影響を及ぼすことはなく、撮像ユニット２１の固定精度は良好に維持される。

図７は図４に示した挿入部先端における接着部の構成の変形例を示す断面図である。図４に示した例では、軟性接着部５２は、硬性接着部５１の全体を覆うようにその外周面に接着するが、これに限らず接着部２３の構成は種々の変更が可能である。例えば、図７に示すように、硬性接着部５１の外径は、撮像ユニットホルダ２２（ここでは、本体部３７）の外径と略同一とすることができる。この場合、硬性接着部５１は、略円柱状をなし、撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃから後方に延在して撮像ユニット２１を覆う。また、軟性接着部５２は、その前面５２ｃが硬性接着部５１の後面５１ｃに接着すると共に、後方に延在してケーブル部１１の先端部１１ａを覆う。このような構成により、接着部２３の外径の調整が容易となるという利点がある。

図８は図３に示した挿入部先端に硬性接着部を保持するホルダ部材を導入した変形例を示す分解斜視図である。上述のように、硬性接着部５１は、撮像ユニット２１を覆うようにその周囲に塗り付けられるが、硬性接着部５１の特性（動粘度が小さい等）によっては、硬化するまで形状を維持できない場合もあり得る。そこで、例えば、図８に示すように、硬性接着部５１を保持するためのホルダ部材６１を用いることができる。ここでは、ホルダ部材６１は、円筒の一部が切り欠かれた略Ｃ字状をなし、その前端６１ａが、撮像ユニットホルダ２２の後面２２ｃ（図５参照）に固着される。ホルダ部材６１には、その切り欠かれた側を上方として内周面側に硬性接着部５１が流し込まれる。

なお、硬性接着部５１に紫外線硬化樹脂を用いる場合には、ホルダ部材６１は紫外線を透過可能な材料で形成するとよい。また、ホルダ部材６１の形状やサイズは種々の変更が可能である。場合によっては、軟性接着部５２の一部（前部）を保持するホルダ部材を別途設けることもできる。

このように、内視鏡システム１では、撮像ユニットホルダ２２の後側から露出する撮像ユニット２１の後部が硬性接着部５１によって覆われると共に、撮像ユニット２１の後部に接続された可撓性のケーブル部１１の先端部１１ａ側が軟性接着部５２によって覆われるため、挿入部５の先端側に配置される撮像ユニット２１を硬性接着部５１によって精度良く固定する一方、軟性接着部５２によって挿入部５の可撓性を損なうことなく挿入部５先端における封止性能を維持することが可能となる。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、挿入部における接着部やケーブル部が露出している構成としたが、挿入部の可撓性を阻害しない限りにおいて、接着部やケーブル部を覆う外筒（円筒形のカバー部材）を設けてもよい。その場合、外筒の先端を撮像ユニットホルダ（例えば、拡径部の後部）に固着することができ、これにより、外筒内の密閉性が確保される。また、上記実施形態では、硬さの異なる２種類の接着剤によって接着部を構成したが、上述のような撮像ユニットの固定性能および挿入部の封止性能を維持可能な限りにおいて、３種類以上の接着剤を用いることも可能である。なお、上記実施形態に示した本発明に係る内視鏡の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本発明に係る内視鏡および内視鏡システムは、挿入部の先端側に配置される撮像ユニットを精度良く固定しつつ、挿入部の可撓性を損なうことなく挿入部先端における封止性能を維持することを可能とし、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡および内視鏡システムなどとして有用である。

１ 内視鏡システム
２ 内視鏡本体（内視鏡）
３ ビデオプロセッサ（画像処理装置）
５ 挿入部
６ プラグ部
７ ソケット部
１１ ケーブル部
１１ａ 先端部
１２ 前端部
２１ 撮像ユニット
２２ 撮像ユニットホルダ
２３ 接着部
３１ レンズユニット
３２ イメージセンサ
３３ フレキシブルケーブル
５１ 硬性接着部（第１接着部）
５２ 軟性接着部（第２接着部）

Claims (5)

1. 可撓性を有する挿入部を備えた内視鏡であって、
   前記挿入部の先端側に配置された撮像ユニットと、
   前記撮像ユニットを保持する撮像ユニットホルダと、
   前記撮像ユニットホルダの後側から露出する前記撮像ユニットの後部に接続された可撓性のケーブル部と、
   前記撮像ユニットホルダに接着する共に、前記撮像ユニットの後部を覆う第１接着部と、
   前記第１接着部に接着すると共に、前記ケーブル部の先端側を覆う第２接着部と
   を備え、
   前記第２接着部は、前記第１接着部よりも低い硬度を有することを特徴とする内視鏡。
2. 前記第１接着部は、前記撮像ユニットホルダの後面に接着されたことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記第２接着部は、前記第１接着部の周囲を覆うように設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記第１接着部は、紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の内視鏡と、当該内視鏡からの画像を処理する画像処理装置とを備えた内視鏡システム。

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