JP4578899B2 - 被検体内導入装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に導入されて機能実行手段によって所定の機能を実行する、たとえば飲み込み型のカプセル型内視鏡などの被検体内導入装置の製造方法に関するものである。

近年、内視鏡の分野では、撮像機能と無線機能とが装備されたカプセル型内視鏡が登場している。このカプセル型内視鏡は、観察（検査）のために被検体である被検者に飲み込まれた後、被検者の生体から自然排出されるまでの観察期間、胃、小腸などの臓器の内部（体腔内）をその蠕動運動に伴って移動し、撮像機能を用いて順次撮像する構成である。

また、これら臓器内の移動によるこの観察期間、カプセル型内視鏡によって体腔内で撮像された画像データは、順次無線通信などの無線機能により、被検体の外部に設けられた外部装置に送信され、外部装置内に設けられたメモリに蓄積される。被検者がこの無線機能とメモリ機能を備えた外部装置を携帯することにより、被検者は、カプセル型内視鏡を飲み込んだ後、排出されるまでの観察期間、不自由を被ることなく行動が可能になる。観察後は、医者もしくは看護士によって、外部装置のメモリに蓄積された画像データに基づいて、体腔内の画像をディスプレイなどの表示手段に表示させて診断を行うことができる。

この種のカプセル型内視鏡では、上記機能を実行するために、たとえば特許文献１に示すような飲み込み型のものがある。このカプセル型内視鏡は、ＬＥＤなどの照明手段、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子、これら照明手段や固体撮像素子の駆動回路、電池などを含む電源部および固体撮像素子からの画像データを外部装置に送信するための送信部などの機能実行手段を内部に備え、これら機能実行手段を密閉したカプセル形状の容器内に収容したものが提案されている。カプセル形状の容器は、照明手段による容器外部への照明やたとえばこの照明光による反射光を受光して容器外部の撮像を行うための半球形状の透明カバーと、これら機能実行手段を収容する円筒形状の外装ケースとに分割して形成されており、製造時に、この透明カバーと外装ケースを液密的に接合することで、カプセル形状の容器を密閉していた。

このようなカプセル型内視鏡に収容される機能実行手段は、複数のリジット基板に実装されており、これらリジット基板は、一連のフレキシブル基板をそれぞれ挟む態様で設けられている。これらリジット基板とフレキシブル基板は、せん断工程でこれら基板を外枠のフレーム部から切断加工していた。

特開２００１−９１８６０号公報

ところが、せん断工程において、これら基板をフレーム部から切断する際には、通常刃物を用いてフレーム部の外側フレームと基板とを繋ぐ固定バーを削ることが一般に考えられるが、このせん断工程に用いる刃物の形状を基板外形に合わせることが、刃物の加工上困難であり、ある定められた形状の刃物を使用する必要がある。このため、基板の外形に沿って上記固定バーを削る際に、固定バーの削り残り（バリ）が発生することがある。カプセル型内視鏡の内径は、たとえば基板の径に合わせて、予め決められた径に生成されているので、このようなバリが形成されると基板をカプセル型内視鏡に収容することが困難になるという問題があった。また、せん断時に発生する削りカスなどのゴミが、基板に実装された光学素子などの光学部品へ付着すると、被検体内の画像を取り込む際に、悪影響を与える恐れがあり、良好な観察像が得られないという問題もあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、生成された基板を高精度にせん断加工することができる被検体内導入装置の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる被検体内導入装置の製造方法は、被検体内に導入されて、予め設定された各機能実行手段によって所定の機能を実行する被検体内導入装置の製造方法において、前記被検体内導入装置内に実装される実装基板を含むフレーム部を生成する生成工程と、前記実装基板に前記各機能実行手段を実装する実装工程と、前記フレーム部から前記実装基板をレーザ発振手段から発振するレーザ光によってせん断するせん断工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる被検体内導入装置の製造方法は、上記発明において、前記せん断工程では、前記レーザ発振手段から発振されたレーザ光を、前記実装基板の外形に沿って照射することを特徴とする。

本発明にかかる被検体内導入装置の製造方法は、レーザ発振手段から発振するレーザ光を実装基板の外形に沿って照射して、実装基板が接続されたフレーム部から前記実装基板をせん断するので、バリの発生やゴミなどの光学部品への付着を防いで、生成された基板を高精度にせん断加工することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる被検体内導入装置の製造方法を説明するための実施の形態を図１〜図４の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。

（実施の形態１）
はじめに、被検体内導入装置の構成について図１の側断面図を参照して説明する。なお、この実施の形態では、被検体内情報取得装置として、被検体である人間の口などから体腔内に導入して、体腔内の被検部位を撮影するカプセル型内視鏡を一例として説明する。

このカプセル型内視鏡１は、図１に示すように、カプセル形状に形成された外装ケースである密閉容器２と、予め設定された所定の機能を実行するための機能実行手段として、体腔内を被検部位を照明するための照明光を出射する照明手段３と、機能実行手段として、照明光による反射光を受光して被検部位を撮像する撮像手段４と、照明手段３と撮像手段４の駆動制御および信号処理を行う制御手段５と、機能実行手段を駆動するための駆動電力を蓄積する蓄電手段６と、撮像手段４によって取得された画像データを被検体外に無線送信する無線送信手段７を備える。

密閉容器２は、人が飲み込める程度の大きさのものであり、略半球状の先端カバー２１と、筒形状の胴部カバー２２とを弾性的に嵌合させて形成されている。先端カバー２１は、略半球状のドーム形状であって、ドームの後側が円形状に開口している。この先端カバー２１は、透明性あるいは透光性を有する透明部材、たとえば光学的性能や強度を確保するのに好ましいシクロオレフィンポリマーあるいはポリカーボネイトなどで成形され、照明手段３からの照明光を密閉容器２の外部に透過することを可能にするとともに、この照明光による被検体からの反射光を内部に透過することを可能にする。この先端カバー２１の内面には、照明手段３の後述する照明基板３０が当接する台座２１ａが周設されている。

また、胴部カバー２２は、先端カバー２１の後側に位置して、上記機能実行手段を覆う部材である。この胴部カバー２２は、円筒形状の胴部２３と、略半球状のドーム形状の後端部２６を一体に形成し、この胴部２３の前側が円形状に開口している。この胴部カバー２２は、強度を確保するのに好ましいポリサルフォンなどで形成され、照明手段３と、撮像手段４と、制御手段５とを胴部２３に収容し、無線送信手段７を後端部２６に収容している。この後端部２６には、無線送信手段７の後述する送信基板７１が当接する台座２６ａが周設されている。

先端カバー２１の開口部には、開口端部の縁に沿って円筒形状の接合端部２４が設けられている。また、胴部２３の開口部には、開口端部の縁に沿って円筒形状の接合端部２５が設けられている。各接合端部２４，２５は、先端カバー２１と胴部カバー２２を相互に接合する際に、密閉容器２の内外で重合して互いに接触する接合面２４ａ，２５ａを有する。この実施の形態では、先端カバー２１の接合端部２４が密閉容器２の内側にあって、その外面が接合面２４ａをなし、胴部カバー２２の接合端部２５が密閉容器２の外側にあって、その内面が接合面２５ａをなし、接合面２４ａの外径と、接合面２５ａの内径とは、略一致して形成されている。なお、各接合端部２４，２５は、たとえば型成形時の抜き勾配の角度が０度のストレートで、かつほぼ同一の内外径にした筒形状に形成して互いの接合を容易にしてある。

接合面２４ａには、その全周に渡って突起２４ｂが無端状に形成され、接合面２５ａには、その全周に渡って溝２５ｂが無端状に形成されている。この突起２４ｂと溝２５ｂとは、接合面２４ａと２５ａが重合した状態で互いに係合される。このように、突起２４ｂおよび溝２５ｂは、互いに係合することによって、先端カバー２１と胴部カバー２２との接合した状態を保持する接合保持手段を構成している。

照明手段３は、図１に示すように、中央部分に通穴３０ａが設けられた円盤形状に形成された照明基板３０と、この照明基板３０の前面（図１中、先端カバー２１側）に設けられた発光ダイオード、たとえば白色ＬＥＤなどの４つの発光体３１と、後面（図１中、撮像基板４０側）に発光体３１を駆動するための回路を構成するチップ部品３２とを備え、発光体３１からの照明光は、先端カバー２１を介して外部に照射されている。

撮像手段４は、図１に示すように、円盤形状に形成された撮像基板４０と、この撮像基板４０の前面（図１中、照明基板３０側）に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子４１と、固体撮像素子４１に被写体の像を結像させる結像レンズ４２とを備える。結像レンズ４２は、固体撮像素子４１の前面（図１中、照明基板３０側）に設けられており、被写体側に位置して可動枠４３ａに設けられる第２レンズ４２ｂと、固体撮像素子４１側に位置する固定枠４３ｂに設けられる第１レンズ４２ａとから構成される。可動枠４３ａと固定枠４３ｂは、第１レンズ４２ａおよび第２レンズ４２ｂを光軸に沿って移動させるピント調整機構４３を構成している。また、可動枠４３ａは、照明基板３０の通穴３０ａに挿通しており、結像レンズ４２の光軸を照明基板３０の前面に向けている。これにより、撮像手段４は、照明手段３の照明光によって照らされた範囲を撮像することができる。また、図１に示すように、撮像基板４０の前面および後面（図１中、スイッチ基板６２側）には、固体撮像素子４１を囲む態様で、固体撮像素子４１を駆動するための回路を構成するチップ部品４４が設けられている。

制御手段５は、図１に示すように、ＤＳＰ（ディジタル シグナル プロセッサ）５１を有し、ＤＳＰ５１は、撮像基板４０の後面でチップ部品５２に囲まれる態様で設けられている。このＤＳＰ５１は、カプセル型内視鏡１の駆動制御の中枢を司り、固体撮像素子４１の駆動制御および出力信号処理、照明手段３の駆動制御を行う。なお、撮像基板４０の後面のチップ部品４４は、ＤＳＰ５１から出力される映像信号およびクロック信号の２つの信号を、無線送信手段７から送信するにあたり、１つの信号にミキシングする機能などを有する半導体部材である。

蓄電手段６は、図１に示すように、酸化銀電池などのボタン型乾電池６１と、円盤形状に形成されたスイッチ基板６２と、リードスイッチ６３ａとバイアス磁石６３ｂを有し、スイッチ基板６２の前面（図１中、撮像基板４０側）に設けられるスイッチ部６３、電源部６４とを備える。ボタン型乾電池６１は、複数個、たとえばこの実施の形態では、２個を直列にして負極キャップ側を後側（図１中、電源基板６６側）に向けて配置してある。なお、電池６１は、酸化銀電池に限定されるものではなく、たとえば充電式電池、発電式電池などを用いても良く、個数も２個に限定されるものではない。

また、スイッチ基板６２の後面には、板バネで形成された接点６５が設けられ、この接点６５は、ボタン型乾電池６１の正極缶に接触して、ボタン型乾電池６１を板バネの付勢力で、後側（図１中、電源基板６６側）に付勢している。

電源部６４は、円盤形状に形成された電源基板６６と、電源基板６６の後面（図１中、後端部２６側）に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ６４ａを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４ａは、常にシステムに必要な一定の電圧を得るために、ボタン型乾電池６１で得られる電圧をたとえば昇圧などのコントロールを行う。また、電源基板６６の前面（図１中、スイッチ基板６２側）には、板バネで形成された接点６７が設けられ、この接点６７は、ボタン型乾電池６１の負極キャップと接触して、ボタン型乾電池６１を板バネの付勢力で、前側（スイッチ基板６２側）に付勢している。この実施の形態において、蓄電手段６は、スイッチ基板６２と電源基板６６の間に複数のボタン型乾電池６１を直列に接続配置して各機能実行手段への電源供給を可能にする。

無線送信手段７は、円盤形状に形成された送信基板７１と、送信基板７１の後面（図１中、後端部２６側）に設けられた発振回路７２と、アンテナ基板７３と、アンテナ基板７３の後面（図１中、後端部２６側）に設けられたアンテナ７４とを備える。このアンテナ７４は、アンテナ基板７３の後面に、略渦巻き状のパターンで構成されている（図示せず）。この無線送信手段７は、上記チップ部品４４（半導体部材）でミキシングした信号から一定の周波数・振幅・波形を持つ信号を発振回路７２によって取り出し、この取り出した信号をアンテナ７４からカプセル型内視鏡１の外部に送信する。なお、送信基板７１とアンテナ基板７３とは、たとえば後述するせん断工程の後の工程において、半田によって電気的に接続されて一体の送信ユニットを構成している。

上述した照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６および送信基板７１は、リジット基板からなる。図２に示すように、これらリジット基板は、一連のフレキシブル基板８０をそれぞれ挟む態様で設けられて、リジットフレキ配線基板８を構成している。すなわち、これらリジット基板は、フレキシブル基板８０を介して、照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６、送信基板７１の順で所定間隔おきに配設され、互いに電気的に接続されている。

以下に、カプセル型内視鏡１の製造工程について図２〜図４の図面を参照して説明する。まず、図３において、たとえば押出し成形などの生成工程によって、実装基板（リジット基板およびフレキシブル基板）を含む被加工物が生成される。この被加工物は、フレーム部１０からなり、このフレーム部１０は、外側フレーム１１と、各リジット基板とフレキシブル基板で構成される実装基板１２と、外側フレーム１１と実装基板１２を繋ぐ固定バー１３とから構成されている。

このように生成された実装基板１２に対して、次に各機能実行手段やチップ部品などをリジット基板に実装する実装工程を行う。この実装工程では、たとえば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いて、上述した各機能実行手段やチップ部品などの表面実装部品（ＳＭＤ）を、チップマウンタで該当する各リジット基板３０，４０，６２，６６の表面に装着する。

次に、せん断工程においては、フレーム部１０は、各単体毎のフレーム部１０ａ，１０ｂ，…に分割され、この実装基板１２は、各フレーム部１０ａ，１０ｂ，…から切断される。このせん断工程では、レーザを用いて各フレーム部１０ａ，１０ｂ，…から実装基板１２を切断しており、図４は、このせん断工程で使用されるレーザ発振手段としてのレーザ切断装置の構成を示す模式図である。図４において、１３は、レーザ発振器であり、このレーザ発振器１４は、たとえばビームモードがシングルに近い連続タイプのＣＯ２レーザを採用しているものが一般的である。このレーザ発振器１４から発振したレーザ光は、反射ミラーなどによって構成される光学的な伝送路（光路）１４を介して集光光学部１６に到る。

集光光学部１６では、伝送路１５を介して伝送されてきたレーザ光を集光レンズによって細く絞って、テーブル１９に載置された被加工物である各単体毎のフレーム部に照射することで、局部的な切断を可能にしている。また、レーザと同軸に配置されたノズル１７からは、ガスボンベ１８から供給されるアシストガス（補助ガス）が噴出して、レーザ光の照射によって、フレーム部１０の切断面から発生した溶融物を吹き飛ばすことで、狭い溝幅の高精度な切断を実現している。

なお、この切断工程においては、集光光学部１６を図示しない駆動系で移動させて、レーザ光をリジット基板の外形に沿って照射させて、固定バー１３を切断して各フレーム部１０ａ，１０ｂ，…と実装基板１２を切り離しても良い。または、集光光学部１６とともに、各フレーム部１０ａ，１０ｂ，…が載置されたテーブル１９を駆動系で移動させて、上記と同様に、レーザ光をリジット基板の外形に沿って照射させて、固定バー１３を切断して各フレーム部１０ａ，１０ｂ，…と実装基板１２を切り離しても良い。ここで、リジット基板の外形もしくは任意の場所に設けられたアライメントマークを基準として、テーブル１９を駆動系で移動させることで、高精度かつ高速に固定バー１３を切断することが可能となる。また、レーザ発振器１４は、ＣＯ２レーザに限らず、たとえばパルスタイプのＹＡＧレーザを用いることも可能である。この場合には、伝送路１５に光ファイバーなどの物理的な伝送路を用いるのが好ましい。

次に、せん断工程でせん断された実装基板１２に送信基板７１とアンテナ基板７３を半田などで電気的に接続させて、この実装基板１２に一体の送信ユニットを形成することで、リジットフレキ配線基板８を構成することができる。そして、このリジットフレキ配線基板８を外装ケースである密閉容器２に収納して、カプセル型内視鏡１を組み立てる場合には、まず、このリジットフレキ配線基板のフレキシブル基板８０を折り曲げることによって、図１に示す態様で、照明基板３０、撮像基板４０、スイッチ基板６２、電源基板６６および送信基板７１は、先端カバー２１側と後端部２６側の前後方向に積層して配置する。この際に、照明基板３０と撮像基板４０とを、絶縁性を有する接着剤９により、電気的に絶縁して固着する。

次に、リジットフレキ配線基板８を胴部カバー２２内に収納して、台座２６ａに送信基板７１を当接させる。そして、先端カバー２１の接合端部２４の接合面２４ａに接着剤を塗布して、先端カバー２１の接合端部２４に対して胴部カバー２２の接合端部２５を重合して接合し、接合保持手段としての突起２４ｂと溝２５ｂとを係合する。これにより、接着性が向上した各接合面２４ａ，２５ａの間に接着剤が浸潤する。また、この際に、台座２１ａと照明基板３０とが当接され、台座２１ａ，２６ａによってリジット配線基板が、円筒形状の胴部２３内に固定される。そして、最後に、突起２４ｂと溝２５ｂの接合した状態を保持しつつ、各接合面２４ａ，２５ａを相対的に回転させる。これにより、各接合面２４ａ，２５ａの間に浸潤した接着剤が互いに係合する突起２４ｂと溝２５ｂの間に至り、先端カバー２１と胴部カバー２２とが液密を確保した状態で接合される。この先端カバー２１と胴部カバー２２の接合力は、板バネで形成された接点６５，６７の付勢力を容易に上回る接合性を有することとなる。

このように、この実施の形態では、レーザ発振器から発振するレーザ光を集光光学部を介して実装基板の外形に沿って照射し、固定バーを狭い溝幅で高精度に切断することで、フレーム部から前記実装基板をせん断するとともに、アシストガスを固定バーの切断面に噴きつけて溶融物を吹き飛ばすので、バリの発生やゴミなどの光学部品への付着を防いで、生成された基板を高精度にせん断加工することができる。

また、この実施の形態では、狭い溝幅で固定バーを切断するレーザ光を用いるとともに、アシストガスを噴きつけるので、発生する熱が局所的なものとなり、実装されたＳＭＤなどに与える熱影響を小さくすることができる。さらに、レーザ光による切断では、振動がほとんどないので、高い精度による切断が可能になるとともに、振動による基板とＳＭＤとの接続不良などを防ぐことも可能となる。

なお、この実施の形態では、せん断工程において、レーザ光による切断の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、たとえば水に圧力を加えてノズルの先端から噴出させるウォータジェット方式を用いて固定バーを切断することも可能である。この場合にも、バリの発生やゴミなどの光学部品への付着を防いで、生成された基板を高精度にせん断加工することができる。

本発明にかかる被検体内情報取得装置の構成を示す側断面図である。 図１に示したリジットフレキ配線基板を展開した展開図である。 生成されるフレーム部の構成を示す構成図である。 せん断工程で使用されるレーザ切断装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ カプセル型内視鏡
２ 密閉容器
３ 照明手段
４ 撮像手段
５ 制御手段
６ 蓄電手段
７ 無線送信手段
８ リジットフレキ配線基板
９ 接着剤
１０，１０ａ，１０ｂ，… フレーム部
１１ 外側フレーム
１２ 実装基板
１３ 固定バー
１４ レーザ発振器
１５ 伝送路
１６ 集光光学部
１７ ノズル
１８ ガスボンベ
１９ テーブル
２１ 先端カバー
２１ａ，２６ａ 台座
２２ 胴部カバー
２３ 胴部
２４，２５ 接合端部
２４ａ，２５ａ 接合面
２４ｂ 突起（雄ネジ）
２５ｂ 溝（雌ネジ）
２６ 後端部
３０ 照明基板（リジット基板）
３０ａ 通穴
３１ 発光体
３２，４４，５２ チップ部品
４０ 撮像基板（リジット基板）
４１ 固体撮像素子
４２ 結像レンズ
４２ａ，４２ｂ レンズ
４３ ピント調整機構
４３ａ 可動枠
４３ｂ 固定枠
６１ ボタン型乾電池
６２ スイッチ基板（リジット基板）
６３ スイッチ部
６３ａ リードスイッチ
６３ｂ バイアス磁石
６４ 電源部
６４ａ コンバータ
６５，６７ 接点
６６ 電源基板（リジット基板）
７１ 送信基板
７２ 発振回路
７３ アンテナ基板（リジット基板）
７４ アンテナ
８０ フレキシブル基板

Claims (6)

1. 透明なドーム状の先端カバーの外側に形成された無端状の突起部と円筒形状の胴部カバーの内側に形成された無端状の溝部とを係合してカプセル形状を形成し、前記胴部カバー内に収容された各機能実行手段によって被写体内の画像を撮影する被検体内導入装置の製造方法において、
   前記胴体カバー内に実装される実装基板を含むフレーム部を生成する生成工程と、
   前記生成工程によって生成された前記フレーム部の前記実装基板に前記各機能実行手段をそれぞれ実装する実装工程と、
   前記実装工程によって実装された前記実装基板を、レーザ発振手段が照射するレーザ光によって前記フレーム部からせん断するせん断工程と、
   前記せん断工程によってせん断された前記実装基板を前記胴部カバー内に収納後、接着剤を外側に塗布した前記先端カバーを前記胴部カバーに係合しながら回転させて前記突起部と前記溝部とを接合する接合工程と、
   を含むことを特徴とする被検体内導入装置の製造方法。
2. 前記せん断工程は、前記実装基板の外形に沿って前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置の製造方法。
3. 前記せん断工程は、前記実装基板を載置したテーブルを移動させることによって前記レーザ光を前記実装基板の外形に沿って照射することを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置の製造方法。
4. 前記せん断工程は、前記実装基板に設けた所定のマークを基準にして前記テーブルを移動させることを特徴とする請求項３に記載の被検体内導入装置の製造方法。
5. 前記せん断工程は、前記レーザ光を照射するとともに前記フレーム部と前記実装基板との切断部にガスを噴きつけることを特徴とする請求項１に記載の被検体内導入装置の製造方法。
6. 透明なドーム状の先端カバーの外側に形成された無端状の突起部と円筒形状の胴部カバーの内側に形成された無端状の溝部とを係合してカプセル形状を形成し、前記胴部カバー内に収容された各機能実行手段によって被写体内の画像を撮影する被検体内導入装置の製造方法において、
   前記胴体カバー内に実装される実装基板を含むフレーム部を生成する生成工程と、
   前記生成工程によって生成された前記フレーム部の前記実装基板に前記各機能実行手段をそれぞれ実装する実装工程と、
   前記実装工程によって実装された前記実装基板を、圧力を加えた水をノズルの先端から噴出させるウォータジェット方式によって前記フレーム部からせん断するせん断工程と、
   前記せん断工程によってせん断された前記実装基板を前記胴部カバー内に収納後、接着剤を外側に塗布した前記先端カバーを前記胴部カバーに係合しながら回転させて前記突起部と前記溝部とを接合する接合工程と、
   を含むことを特徴とする被検体内導入装置の製造方法。

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