JP2017158948A - 電子内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子を先端部に備えるとともに操作部電子内視鏡において、ボタンの操作性を損なうことなく、静電気による輻射ノイズ伝播を抑える。【解決手段】撮像素子１２を先端部１０Ｔに備えるとともに操作部に操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄを設けたビデオスコープ１０において、撮像素子１２に生じる画素信号を伝送する撮像素子信号ケーブル１３と、操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄの入力操作検知信号を伝送するリモートケーブル１７を設けたビデオスコープ１０において、操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄ下方に配置された電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄと接続するリード線１７Ａ〜１７Ｄに対し、フェライトコア５０Ａ〜５０Ｄを設置する。【選択図】図１

Description

本発明は、体内器官等の被写体を撮像して処置、手術などを行う内視鏡装置に関し、特に、電子内視鏡（以下、ビデオスコープともいう）に混入するノイズの遮断、抑制に関する。

電子内視鏡は体内に挿入して撮像する器具であるため、安全を確保する絶縁対策が施されるとともに、画質劣化や誤動作などの原因となる不要輻射ノイズを低減するようにＥＭＣ対策が採られている。例えば、スコープ先端部の撮像素子と接続する撮像素子信号ケーブルを挿入部内において電磁シールド層で覆うとともに、操作部からプロセッサ側に向けて延びるユニバーサルケーブル内部にも電磁シールド層を形成する（特許文献１参照）。

また、操作部の外装ケース（ハウジング）内面に電磁遮断シールドを形成し、電磁遮断シールドを、撮像素子内蔵のスコープ先端部や回路基板内蔵のコネクタ部などと電気的に接続させる（特許文献２参照）。

特開平６−１４２０３９号公報 特開２０１１−３６３３１号公報

操作部に設けられた操作ボタンの隙間から静電気が混入すると、電流が操作ボタンと接続するリモートケーブルを流れていく。リモートケーブルは撮像素子信号ケーブルと並走しているため、誘導電流が信号ケーブルに生じ、撮像素子の動作に影響を与える。特に、高電圧を内視鏡装置にかけたときに、操作ボタンを経由する静電気混入の問題が生じやすい。

しかしながら、信号ケーブルに電磁シールド層を設けると、スコープ挿入部の重量が増大し、内視鏡作業時のスコープ操作に影響を与える。また、静電気混入を防ぐために樹脂製の操作ボタンと内部金属部分までの沿面距離を確保しようとすると、操作ボタンが大型化、あるいは複雑化し、操作性が損なわれる。

したがって、操作ボタンの操作性を損なうことなく、操作ボタン周囲から混入する静電気に起因する不要輻射ノイズを、確実に低減することが求められる。

本発明の電子内視鏡は、先端部に撮像素子を設けた挿入部と、操作ボタンと、操作ボタンに対する操作を検知する電気スイッチとを備えた操作部とを備え、その内部には、撮像素子から読み出される画素信号をプロセッサ側へ伝送する信号線（ここでは、画素信号伝送線と、電気スイッチから出力される操作検出信号をプロセッサ側へ伝送する信号線（ここでは、操作検出信号伝送線という）が配設されている。

そして本発明では、静電気が操作検出信号伝送線を伝搬するのを抑えるように、操作検出信号伝送線に対して設けられるノイズ抑制部材を備え、ノイズ抑制部材は、操作部内において、操作検出信号伝送線の画素信号伝送線と並走していない部分に設けられている。ノイズ抑制部材は、操作部に設けられた１つもしくは複数の操作ボタン（電気スイッチ）すべてあるいはその一部に対して設けることが可能である。

例えばノイズ抑制部材は、フェライトコアなど、操作検出信号伝送線を中に通すリング状磁性体によって構成することができる。

このようなリング状磁性体であれば、複数の操作ボタンが操作部に設けられている場合、複数のノイズ抑制部材を、複数の電気スイッチとそれぞれ接続する複数の操作検出信号伝送線に取り付けることができる。あるいは、単一のノイズ抑制部材を、複数の電気スイッチとそれぞれ接続する複数の操作検出信号伝送線を束ねた部分に取り付けることができる。

一方、ノイズ抑制部材は、電気スイッチと操作検出信号伝送線との間に設置される抵抗器によって構成することができる。

一方、本発明の他の態様における電子内視鏡は、先端部に撮像素子を設けた挿入部と、
撮像素子から読み出される画素信号をプロセッサ側へ伝送する画素信号伝送線と、操作ボタンの操作によって生じる操作信号をプロセッサ側へ伝送する操作検出信号伝送線と、電気スイッチと操作検出信号伝送線との間に設置され、操作部内においてＧＮＤと接続する導電部材と接続するコンデンサとを備える。

このように本発明によれば、ボタンの操作性を損なうことなく、静電気による輻射ノイズ伝播を抑えることができる。

第１の実施形態であるビデオスコープの内部構成を概略的に示した図である。 操作部における操作ボタン付近の内部構成を概略的に示した断面図である。 第２の実施形態におけるビデオスコープの概略的内部構成図である。 第３の実施形態における電気スイッチとリード線との接続部分を模式的に示した図である。 第４の実施形態における電気スイッチとリード線との接続部分を模式的に示した図である。

以下では、図面を参照して本実施形態であるビデオスコープについて説明する。

図１は、第１の実施形態であるビデオスコープの内部構成を概略的に示した図である。

ビデオスコープ１０は、挿入部１０Ａ、操作部１０Ｂ、ユニバーサルケーブル１０Ｃ、電気コネクタ１０Ｄ、ライトガイドコネクタ１０Ｅから構成されている。ビデオスコープ１０は、電気コネクタ１０Ｄ、ライトガイドコネクタ１０Ｅを介してビデオプロセッサ３０および光源装置３２と着脱自在に接続される。

ビデオスコープ１０（挿入部１０Ａ）の先端部１０Ｔは、硬性部１０Ｍ、可撓部１０Ｎを有し、硬性部１０Ｍにはイメージセンサ１２、対物レンズ１８などが内蔵されている。操作部１０Ｂには、可撓部１０Ｎを湾曲するための湾曲操作レバー（図示せず）が設けられている。

ビデオスコープ１０内部には、光源装置３２からの照明光をビデオスコープ１０の先端部１０Ｔへ導くライトガイド（光ファイバーバンドル）１１が設けられている。ライトガイド１１は、スコープ先端部１０Ｔから挿入部１０Ａ、操作部１０Ｂ、ユニバーサルケーブル１０Ｃ、そしてライトガイドコネクタ１０Ｅに渡って延びている。ライトガイド１１から射出した光は、先端部１０Ｔに設けられた配光レンズ（図示せず）を通って被写体に照射される。

被写体で反射した光は、対物レンズ１８によってイメージセンサ１２の受光面に結像される。ビデオスコープ１０内には、スコープ先端部１０Ｔから電気コネクタ１０Ｄにまで渡って信号ケーブル（以下、撮像素子信号ケーブルという）１３が延びており、イメージセンサ１２から読み出された画素信号は、撮像素子信号ケーブル１３を介して電気コネクタ１０Ｄの回路基板１９へ送られる。画素信号は回路基板１９において信号処理された後、ビデオプロセッサ３０に送られる。

操作部１０Ｂには、ここでは４つの操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄが操作部表面に配置されている。操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄは、静止画像記録ボタン（フリーズボタン）、送気／送水ボタンなど、装置の動作制御を実行させるボタンとして構成される。操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄの下方には、電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄがそれぞれ配置されている。電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄと接続するリモートケーブル１７は、操作部１０Ｂから、ユニバーサルケーブル１０Ｃを経て電気コネクタ１０Ｄまで延びている。

オペレータが操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄのうちいずれかのボタンを操作すると、その下部に配置された電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄの中で対応する電気スイッチがＯＮ状態となり、操作検出信号がリモートケーブル１７を経由してビデオプロセッサ３０へ送信される。

操作部１０Ｂは、樹脂などの絶縁体である外装ケース２２と、その内部に金属製のフレーム板２４とを備え、フレーム板２４は操作部１０Ｂを支持している。可撓部１０Ｎには、電磁遮断シールドとなる管状金属ブレード（図示せず）が内挿されており、電磁遮断シールドを兼ねた金属製の硬性部１０Ｍと接続されている。ユニバーサルケーブル１０Ｃ、電気コネクタ１０Ｄ、ライトガイドコネクタ１０Ｅも、絶縁体の樹脂製ハウジング２６、２７、２８によって覆われている。また、電気コネクタ１０Ｄでは、回路基板１９のハウジング１９Ａに対し、絶縁部材２３、２５がケーブル入口および接続端子付近に設けられている。

リモートケーブル１７は、電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄとそれぞれ接続するリード線１７Ａ〜１７Ｄが束ねられて一本化されたケーブルとして構成されており、操作部１０Ｂ内の途中から撮像素子信号ケーブル１３と並走し、電気コネクタ１０Ｄまで延びている。本実施形態では、リモートケーブル１７が撮像素子信号ケーブル１３と並走する前の配線部分に対し、静電気混入による不要輻射ノイズ伝搬を抑えるためのノイズ抑制部材を設けている。具体的には、不要輻射ノイズ伝搬を抑えるフェライトコア５０Ａ〜５０Ｄが、リモートケーブル１７の電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄ付近の配線部分に設けられている。以下、これについて詳述する。

図２は、操作部１０Ｂにおける操作ボタン付近の内部構成を概略的に示した断面図である。ここでは、操作ボタン１４Ａの内部構造のみ示している。他の操作ボタン１４Ｂ〜１４Ｄも同様の構造になっている。

押しボタンである操作ボタン１４Ａは、一方を開放端とした金属製のガイドシリンダ４６と、ガイドシリンダ４６の内周面に沿って摺動可能な押し部材４５とを備え、押し部材４５は絶縁体のボタンカバー４２によって覆われている。押し部材４５の下端は、電気スイッチ１８Ａのスイッチ本体４４は、絶縁性のスイッチ受け部材４８を介してガイドシリンダ４６に固定されている。

電気スイッチ１８Ａは、ここではタクタイルスイッチなど、モーメンタリ型のプッシュスイッチで構成されている。電気スイッチ１８Ａの電極部４９Ａ、４９Ｂには、リード線１７Ａがはんだ付けされており、はんだ付け部分を覆うように接着剤４７が充填されている。そして、リード線１７Ａのはんだ付け部分近くには、リング状のフェライトコア５０Ａがリード線１７Ａを周方向に沿って囲むように固定配置されている。

図２に示すように、操作ボタン１４Ａのボタンカバー４２と外装ケース２２との間には僅かな隙間があり（符号Ｇ参照）、オペレータの指が操作ボタン１４Ａと接触するとき、この隙間Ｇを通って静電気が混入することがある。特に、ビデオプロセッサ３０からビデオスコープ１０に供給される電源電圧が高電圧の場合、静電気が混入しやすい。ガイドシリンダ４６、電気スイッチ１８Ａの電極部４９Ａが導電性であることから、静電気が隙間Ｇを経由してガイドシリンダ４６、電極部４９Ａを通ってリード線１７Ａに入り込む。

静電気混入による電流（以下、ＥＳＤ電流という）がリード線１７Ａを経由してリモートケーブル１７に流れてしまうと、リモートケーブル１７に対して途中から並走する撮像素子信号ケーブル１３に誘導電流が生じ、誘導電流がイメージセンサ１２のあるスコープ先端部１０Ｔの方向へ流れていく。

しかしながら、リード線１７Ａがフェライトコア５０Ａの穴を通ることにより、リード線１７Ａとフェライトコア５０Ａとがコイル、すなわちインダクタを構成し、高周波成分ほど高いインピーダンスをもつことになる。すなわち、高周波電流を阻止するローパスフィルタとして機能し、高周波ノイズであるＥＳＤ電流を減衰させる。また、ＥＳＤ電流がフェライトコア５０Ａを流れると、ヒステリシス損によってノイズエネルギーが消費されることとなり、ノイズ伝播が抑えられる。

フェライトコア５０Ａは、ノイズ電流を熱変換させるため、ここでは巻き数１（１ターン）で構成されている。また、ＥＳＤ電流に対する効果的なインピーダンス特性を有するような材質によって成形されており、例えばＮｉ−Ｚｎ系のフェライトが使用される。

電気スイッチ１８Ｂ〜１８Ｄと接続するリード線１７Ｂ〜１７Ｄに対しても、フェライトコア５０Ａと同様の性質をもつフェライトコア５０Ｂ〜５０Ｄが設けられており、操作ボタン１４Ｂ〜１４Ｄの外装ケース２２との隙間から静電気が混入しても、ＥＳＤ電流がリモートケーブル１７と撮像素子信号ケーブル１３との並走部分にまで流れるのを抑える。

このように本実施形態によれば、イメージセンサ１２に生じる画素信号を伝送する撮像素子信号ケーブル１３と、操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄの操作検知信号を伝送するリモートケーブル１７を設けたビデオスコープ１０において、操作ボタン１４Ａ〜１４Ｄ下方に配置された電気スイッチ１８Ａ〜１８Ｄと接続するリード線１７Ａ〜１７Ｄに対し、フェライトコア５０Ａ〜５０Ｄを設置している。

リモートケーブル１７と撮像素子信号ケーブル１３との操作部１０Ｂでの並走が始まる部分よりも前（ボタン側）にフェライトコア５０Ａ〜５０Ｄを配置することにより、ボタン操作性を損なうことなく、不要な輻射ノイズを確実に抑えることができる。

次に、図３を用いて、第２の実施形態である内視鏡装置について説明する。第２の実施形態では、電気スイッチと接続するリード線を束ねた部分にフェライトコアが配置されている。

図３は、第２の実施形態におけるビデオスコープの概略的内部構成図である。

図３に示すように、フェライトコア１５０が、リモートケーブル１７、すなわちリード線１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄを束ねた配線部分に設けられており、撮像素子信号ケーブル１３と並走する前の部分に設置されている。これにより、ＥＳＤ電流の伝搬を抑えることができる。

次に、図４を用いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、フェライトコアの代わりに抵抗器が設けられている。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図４は、第３の実施形態における電気スイッチとリード線との接続部分を模式的に示した図である。第３の実施形態では、対になっているリード線１７Ａと電極部４９Ａ、４９Ｂとの間に、抵抗器６０Ａ、６０Ｂが設けられている。これにより、静電気が混入しても、抵抗器６０Ａ、６０ＢによってＥＳＤ電流がリード線１７Ａに流れていくのを抑えることができる。

なお、上記フェライトコア以外のリング状磁性体であってもよく、また、フェライトコア、抵抗器以外のノイズ抑制、低減部品、部材を用いてもよい。

次に、図５を用いて第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、フェライトコアや抵抗器を配置する代わりに、コンデンサを設けてＧＮＤと接続させている。それ以外の構成については、第１、第２の実施形態と実質的に同じである。

図５は、第４の実施形態における電気スイッチとリード線との接続部分を模式的に示した図である。一対のリード線１７Ａの電極部４９Ａ側の信号線はＧＮＤラインであり、他方の電極部４９Ｂ側が信号線になる。コンデンサ７０は、リード線８０Ｂを介して金属製フレーム板２４に接続されており、また、電極部４９Ａもリード線８０Ａを介してフレーム板２４と接続されている。ただし、フレーム板２４は、絶縁されておらず、ＧＮＤ側に接続されているものとする。

コンデンサ７０は、高周波においてインピーダンスが低くなる。そのため、静電気混入によるＥＳＤ電流は、コンデンサ７０を通じてＧＮＤ側（フレーム板２４）へ逃げていく。その結果、ＥＳＤ電流がリモートケーブル１７に流れていかない。このように第４の実施形態では、ＥＳＤ電流をＧＮＤ側に逃がすことでＥＳＤ電流のスコープ先端側への伝播を防ぐことができる。

なお、操作部の外装ケースを電気コネクタなどと接続してＧＮＤと接続するようにした場合、コンデンサを外装ケースに接続させてもよい。

なお、電子内視鏡については、操作部、操作ボタンの構成などについて上記実施形態に限定されるものではなく、操作部内において撮像素子信号ケーブルとリモートケーブルとが並走開始し、並走しながらプロセッサ側へ延びている構成の電子内視鏡装置であれば適用可能である。

１０ ビデオスコープ（電子内視鏡）
１０Ｂ 操作部
１０Ｃ ユニバーサルケーブル
１２ イメージセンサ（撮像素子）
１３ 撮像素子信号ケーブル（画素信号伝送線）
１４Ａ〜１４Ｄ 操作ボタン
１７ リモートケーブル（操作検出信号伝送線）
１８Ａ〜１８Ｄ 電気スイッチ
２４ フレーム板（導電部材）
５０Ａ〜５０Ｄ フェライトコア（ノイズ抑制部材、リング状磁性体）
６０Ａ、６０Ｂ 抵抗器
７０ コンデンサ

Claims (7)

1. 先端部に撮像素子を設けた挿入部と、
   操作ボタンと、前記操作ボタンに対する操作を検知する電気スイッチとを備えた操作部と、
   前記撮像素子から読み出される画素信号をプロセッサ側へ伝送する画素信号伝送線と、
   前記電気スイッチから出力される操作検出信号をプロセッサ側へ伝送する操作検出信号伝送線と、
   静電気が前記操作検出信号伝送線を伝搬するのを抑えるように、前記操作検出信号伝送線に対して設けられるノイズ抑制部材とを備え、
   前記ノイズ抑制部材が、前記操作部内において、前記操作検出信号伝送線の前記画素信号伝送線と並走していない部分に設けられることを特徴とする電子内視鏡。
2. 前記ノイズ抑制部材が、前記操作検出信号伝送線を中に通すリング状磁性体によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
3. 複数の操作ボタンと複数の電気スイッチとが前記操作部に設けられており、
   複数のノイズ抑制部材が、前記複数の電気スイッチとそれぞれ接続する複数の操作検出
   信号伝送線に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡。
4. 複数の操作ボタンと複数の電気スイッチとが前記操作部に設けられており、
   単一のノイズ抑制部材が、前記複数の電気スイッチとそれぞれ接続する複数の操作検出信号伝送線を束ねた部分に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡。
5. 前記ノイズ抑制部材が、フェライトコアを有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の電子内視鏡。
6. 前記ノイズ抑制部材が、前記電気スイッチと前記操作検出信号伝送線との間に設置される抵抗器を有することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
7. 先端部に撮像素子を設けた挿入部と、
   操作ボタンと、前記操作ボタンに対する操作を検知する電気スイッチとを備えた操作部と、
   前記撮像素子から読み出される画素信号をプロセッサ側へ伝送する画素信号伝送線と、
   前記操作ボタンの操作によって生じる操作検出信号をプロセッサ側へ伝送する操作検出信号伝送線と、
   前記電気スイッチと前記操作検出信号伝送線との間に設置され、前記操作部内においてＧＮＤと接続する導電部材と接続するコンデンサと
   を備えたことを特徴とする電子内視鏡。

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