JP5000357B2 - カプセル型医療装置の製造方法およびカプセル型医療装置 - Google Patents

カプセル型医療装置の製造方法およびカプセル型医療装置 Download PDF

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Description

本発明は、患者等の被検体の臓器内部に導入され、この被検体の体内情報を取得するカプセル型医療装置の製造方法に関するものである。
従来から、内視鏡の分野において、撮像機能と無線通信機能とを有する飲込み型のカプセル型内視鏡が登場している。カプセル型内視鏡は、臓器内部の観察(検査)のために患者等の被検体の口から嚥下等によって臓器内部に導入され、その後、蠕動運動等によって臓器内部を移動しつつ、この被検体内部の画像(以下、体内画像という場合がある)を所定間隔、例えば0.5秒間隔で順次撮像し、最終的には被検体の体外に自然排出される。
このようにカプセル型内視鏡が被検体の臓器内部に存在する間、このカプセル型内視鏡によって撮像された体内画像は、無線通信によってカプセル型内視鏡から体外の受信装置に順次送信される。かかる受信装置は、この被検体によって携帯され、この被検体の臓器内部に導入されたカプセル型内視鏡が無線送信した体内画像群を受信し、受信した体内画像群を記録媒体に保存する。
かかる受信装置の記録媒体に保存された体内画像群は、ワークステーション等の画像表示装置に取り込まれる。画像表示装置は、この記録媒体を介して取得した被検体の体内画像群を表示する。医師または看護師等は、かかる画像表示装置に表示された体内画像群を観察することによって、この被検体を診断することができる。
このようなカプセル型内視鏡は、透明な光学ドームを端部に備えたカプセル型筐体を有し、このカプセル型筐体の内部に、光学ドーム越しに臓器内部を照明するLED等の照明部と、この照明部によって照明された臓器内部の画像を結像するレンズ等の光学ユニットと、この光学ユニットによって結像された臓器内部の画像(すなわち体内画像)を撮像するCCD等の撮像部とを備える(例えば特許文献1,2を参照)。また、かかるカプセル型内視鏡には、カプセル型筐体の前方側および後方側の両端部に光学ドームを有し、前方側の光学ドーム越しに臓器内部の画像(前方側の体内画像)を撮像する前方側の撮像機構と、後方側の光学ドーム越しに臓器内部の画像(後方側の体内画像)を撮像する後方側の撮像機構とをカプセル型筐体の内部に備えた二眼タイプのカプセル型内視鏡もある。なお、かかる前方側および後方側の各撮像機構は、光学ドーム越しに臓器内部を照明する照明部と、照明部によって照明された臓器内部の画像を結像する光学ユニットと、光学ユニットによって結像された臓器内部の画像を撮像する撮像部とをそれぞれ有する。
特開2005−198964号公報 特開2005−204924号公報
ところで、従来の二眼タイプのカプセル型内視鏡を製造する場合、上述した前方側および後方側の各撮像機構および無線通信部等を搭載したリジッドフレキ基板をカプセル型筐体の内部に配置する。リジッドフレキ基板は、照明基板、撮像基板、または無線基板等のリジッド回路基板(以下、単にリジッド基板という)と、必要数のリジッド基板間を接続するフレキシブル回路基板(以下、単にフレキ基板という)とを一体的に形成した一連の基板構造を有する。かかるリジッドフレキ基板を構成する一連のリジッド基板のうち、カプセル型筐体内部の前方側に配置される照明基板および撮像基板には前方側の撮像機構の照明部および撮像部がそれぞれ実装され、カプセル型筐体内部の後方側に配置される照明基板および撮像基板には後方側の撮像機構の照明部および撮像部がそれぞれ実装される。また、前方側の撮像機構の光学ユニットは、かかる前方側の照明基板および撮像基板に取り付けられ、後方側の撮像機構の光学ユニットは、かかる後方側の照明基板および撮像基板に取り付けられる。
このようなリジッドフレキ基板をカプセル型筐体の内部に配置して製造される従来の二眼タイプのカプセル型内視鏡では、このリジッドフレキ基板に搭載された各種部品(例えば前方側および後方側の各撮像機構)のうちの一部に不具合が発生した場合、残りの部品が正常に動作するもの(良品状態)であっても、このリジッドフレキ基板に搭載された全ての部品をリジッドフレキ基板毎交換しなければならない。具体的には、かかるリジッドフレキ基板に搭載された前方側および後方側の各撮像機構のうちの一方に組立不良等の不具合が発生した場合、残りの撮像機構が良品状態であっても、これらの撮像機構をリジッドフレキ基板毎交換し、この不良状態である一方の撮像機構とともに良品状態の残りの撮像機構を無駄に廃棄しなければならない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回路基板に実装した機能部品群の一部が不良状態であっても、良品状態である残りの機能部品群を無駄に廃棄せずに製造できるカプセル型医療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、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、互いに別体である第1の回路基板群と第2の回路基板群とに1以上の機能部品をそれぞれ実装し、前記第1の回路基板群および前記第2の回路基板群と別体である制御基板に、前記1以上の機能部品の動作を制御する制御部を実装する実装ステップと、前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群とを前記制御基板に接続する基板接続ステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、上記の発明において、前記第1の回路基板群に実装した1以上の機能部品が正常に動作するか否かを検査し、前記第2の回路基板群に実装した1以上の機能部品が正常に動作するか否かを検査する検査ステップをさらに含み、前記基板接続ステップは、前記検査ステップによって正常に動作すると判断された良品状態の前記第1の回路基板群と良品状態の前記第2の回路基板群とを前記制御基板に接続することを特徴とする。
また、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、上記の発明において、前記実装ステップは、前記第1の回路基板群の同一側の基板面に1以上の機能部品を実装し、前記第2の回路基板群の同一側の基板面に1以上の機能部品を実装することを特徴とする。
また、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、上記の発明において、照明基板および撮像基板を有する一体的なフレキシブル回路基板である前記第1の回路基板群と、少なくとも照明基板および撮像基板を有する一体的なフレキシブル回路基板である前記第2の回路基板群と、リジッド回路基板である前記制御基板とを別体に形成する基板形成ステップをさらに含み、前記実装ステップは、被検体内部の体内画像を撮像するための機能部品である照明部および撮像部を前記第1の回路基板群の照明基板および撮像基板にそれぞれ実装し、前記体内画像と異なる方向の体内画像を撮像するための機能部品である照明部および撮像部を前記第2の回路基板群の照明基板および撮像基板にそれぞれ実装することを特徴とする。
また、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、上記の発明において、前記基板形成ステップは、前記照明基板と前記撮像基板と無線基板とを有する一体的なフレキシブル回路基板である前記第2の回路基板群を形成し、前記実装ステップは、前記体内画像および前記異なる方向の体内画像を外部に無線送信するための機能部品である無線ユニットを前記第2の回路基板群の無線基板に実装することを特徴とする。
また、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法は、上記の発明において、前記基板接続ステップによって接続された前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群と前記制御基板とによって形成される一連の回路基板内の各回路基板を互いに対向する態様で略平行に配置する基板配置ステップと、少なくとも前記一連の回路基板をカプセル型の筐体の内部に配置する筐体内部配置ステップと、をさらに含むことを特徴とする。
本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法では、互いに別体に形成された第1の回路基板群と第2の回路基板群とに1以上の機能部品をそれぞれ実装し、必要な機能部品が実装された第1の回路基板群および第2の回路基板群を制御基板に接続して、必要な機能部品群を有する一連の回路基板を製造するようにした。このため、回路基板に実装した機能部品群の一部が不良状態であっても、良品状態である残りの機能部品群を無駄に廃棄せずに、不良状態の機能部品を良品状態のものに交換してカプセル型医療装置を製造することができるという効果を奏する。
以下、図面を参照して、本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下では、被検体内部に導入され、被検体の体内情報の一例である体内画像を撮像する撮像機能と、撮像した体内画像を無線送信する無線通信機能とを有するカプセル型内視鏡を、本発明にかかる製造方法によって製造されるカプセル型医療装置の一例として説明するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡の一構成例を示す縦断面模式図である。図2は、図1に示す方向F側から光学ドーム越しに見たカプセル型内視鏡の内部構造を例示する模式図である。図3は、図1に示す方向B側から光学ドーム越しに見たカプセル型内視鏡の内部構造を例示する模式図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1は、方向F側(前方側)の体内画像と方向B側(後方側)の体内画像とを撮像する2眼タイプのカプセル型内視鏡であり、被検体の臓器内部に導入可能な大きさに形成されたカプセル型の筐体2を有し、この筐体2の内部に、方向F側の体内画像を撮像するための撮像機能と、方向B側の体内画像を撮像するための撮像機能と、かかる撮像機能によって撮像された体内画像を外部に無線送信する無線通信機能とを備える。
詳細には、図1〜3に示すように、カプセル型内視鏡1は、筐体2の内部に、方向F側の被検体内部を照明する複数の発光素子3a〜3dを実装した照明基板19aと、発光素子3a〜3dによって照明された被検体内部の画像を結像する光学ユニット4と、光学ユニット4によって結像された被検体内部の画像(すなわち方向F側の体内画像)を撮像する固体撮像素子5を実装した撮像基板19bと、を有する。また、カプセル型内視鏡1は、筐体2の内部に、方向B側の被検体内部を照明する複数の発光素子6a〜6dを実装した照明基板19fと、発光素子6a〜6dによって照明された被検体内部の画像を結像する光学ユニット7と、光学ユニット7によって結像された被検体内部の画像(すなわち方向B側の体内画像)を撮像する固体撮像素子8を実装した撮像基板19eと、を有する。また、カプセル型内視鏡1は、筐体2の内部に、かかる固体撮像素子5,8によって撮像された各体内画像をアンテナ9bを介して外部に無線送信する無線ユニット9aを実装した無線基板19dと、かかる撮像機能および無線通信機能を制御する制御部10を実装した制御基板19cと、を有する。
また、カプセル型内視鏡1は、筐体2の内部に、複数の発光素子3a〜3d,6a〜6dと固体撮像素子5,8と無線ユニット9aと制御部10とに対して電力を供給するための電源系、すなわち磁気スイッチ11a等の各種回路部品と、電池12a,12bと、電源基板18a,18bと、かかる電池12a,12bと電源基板18a,18bとを通電可能に接続する接点ばね13a,13bと、を有する。さらに、カプセル型内視鏡1は、筐体2の内部に、筐体2の前端をなす光学ドーム2bに対する発光素子3a〜3dおよび光学ユニット4の各相対位置を決定する位置決め部14と、筐体2の後端をなす光学ドーム2cに対する発光素子6a〜6dおよび光学ユニット7の各相対位置を決定する位置決め部15と、接点ばね13aの弾性力を受けて位置決め部14を光学ドーム2bに対して固定する荷重受け部16と、接点ばね13bの弾性力を受けて位置決め部15を光学ドーム2cに対して固定する荷重受け部17と、を有する。
筐体2は、被検体の臓器内部に導入し易い大きさのカプセル型筐体であり、筒状構造を有する筒状胴部2aの両側開口端部に光学ドーム2b,2cを取り付けることによって実現される。筒状胴部2aは、光学ドーム2b,2cに比して大きい外径寸法を有し、かかる光学ドーム2b,2cを両側開口端部近傍の内周面に嵌合可能な構造を有する。かかる筒状胴部2aの両側開口端部近傍の内周面には、光学ドーム2b,2cを嵌合した際に光学ドーム2b,2cの端面と当接する段部が形成されている。かかる筒状胴部2a段部に光学ドーム2b,2cの各端面を当接させることによって、筒状胴部2aに対する光学ドーム2b,2cの各相対位置が決定される。
光学ドーム2b,2cは、略均一な肉厚で形成された光学的に透明なドーム部材であり、光学ドーム2b,2cの開口端部近傍の外周面には、筒状胴部2aの開口端部近傍の内周面に設けられた凸部と係合する凹部が形成される。光学ドーム2bは、筒状胴部2aの前方側(図1に示す方向F側)開口端部近傍の内周面に嵌合され、この内周面の凸部と光学ドーム2bの凹部とを係止することによって筒状胴部2aの前方側開口端部に取り付けられる。この場合、光学ドーム2bの端面は、上述した筒状胴部2aの内周面における段部と当接した状態である。かかる光学ドーム2bは、カプセル型の筐体2の一部(具体的には前端部)を形成する。一方、光学ドーム2cは、筒状胴部2aの後方側(図1に示す方向B側)開口端部近傍の内周面に嵌合され、この内周面の凸部と光学ドーム2cの凹部とを係止することによって筒状胴部2aの後方側開口端部に取り付けられる。この場合、光学ドーム2cの端面は、上述した筒状胴部2aの内周面における段部と当接した状態である。かかる光学ドーム2cは、カプセル型の筐体2の一部(具体的には後端部)を形成する。かかる筒状胴部2aおよび光学ドーム2b,2cによって形成される筐体2は、図1に示すように、カプセル型内視鏡1の各構成部を液密に収容する。
発光素子3a〜3dは、方向F側に位置する被検体内部を照明する照明部として機能する。具体的には、発光素子3a〜3dは、LED等の発光素子であり、略円盤状に形成されたフレキ基板である照明基板19aに実装される。この場合、発光素子3a〜3dは、図1,2に示すように、照明基板19aの開口部に挿通した光学ユニット4のレンズ枠4d(後述する)を囲むように照明基板19a上に実装される。かかる発光素子3a〜3dは、所定の照明光(例えば白色光)を発光して、前端側の光学ドーム2b越しに方向F側の被検体内部を照明する。
なお、照明基板19aに実装される発光素子の数量は、方向F側の被検体内部を照明するに十分な光量の照明光を発光可能であれば、特に4つに限定されず、1以上であってもよい。また、上述した発光素子3a〜3dに例示されるように照明基板19aに複数の発光素子を実装する場合、かかる複数の発光素子は、照明基板19aの開口部に挿通した光学ユニット4の光軸を中心に回転対称の各位置に実装されることが望ましい。
光学ユニット4は、上述した発光素子3a〜3dによって照明された方向F側の被検体内部からの反射光を集光して、この方向F側の被検体内部の画像を結像する。かかる光学ユニット4は、例えばガラスまたはプラスチックの射出成形等によって形成されたレンズ4a,4bと、レンズ4a,4bの間に配置された絞り部4cと、かかるレンズ4a,4bおよび絞り部4cを保持するレンズ枠4dとによって実現される。
レンズ4a,4bは、上述した発光素子3a〜3dによって照明された方向F側の被検体内部からの反射光を集光して、この方向F側の被検体内部の画像を固体撮像素子5の受光面に結像する。絞り部4cは、かかるレンズ4a,4bによって集光される反射光の明るさを好適なものに絞る(調整する)。レンズ枠4dは、両端が開口した筒状構造を有し、筒内部にレンズ4a,4bおよび絞り部4cを保持する。かかるレンズ枠4dは、照明基板19aに形成された開口部に挿通された態様で位置決め部14の板状部14a(後述する)の貫通孔に嵌合固定される。この場合、レンズ枠4dは、上端部(レンズ4a側の開口端部)および胴部を照明基板19a側に突出させるとともに、板状部14aの貫通孔の周縁部に下端部を係止させる。このように位置決め部14の板状部14aに固定されたレンズ枠4dは、位置決め部14によって決定される所定の位置(すなわち光学ドーム2bに対する好適な相対位置)にレンズ4a,4bを保持する。かかるレンズ4a,4bは、筐体2の長手方向の中心軸CLと光軸とを一致させることができる。
ここで、かかるレンズ枠4dに保持されるレンズ4bは、図1に示すように脚部を有し、この脚部を固体撮像素子5の受光側素子面に当て付けることによって、レンズ4bと固体撮像素子5との光軸方向の位置関係を決定している。このようにレンズ4bの脚部が固体撮像素子5の受光側素子面に当接した状態において、レンズ枠4dの下端部と撮像基板19bとの間にはクリアランスが形成される。かかるクリアランスには所定の接着剤が充填され、この接着剤によって、レンズ枠4dの下端部と撮像基板19bとが接着される。また、かかる接着剤およびレンズ枠4dは、レンズ4a,4bおよび固体撮像素子5の受光面に対して不必要な光が入射しないように遮光する。
固体撮像素子5は、受光面を有するCCDまたはCMOS等の固体撮像素子であり、上述した発光素子3a〜3dによって照明された方向F側の被検体内部の画像を撮像する撮像部として機能する。具体的には、固体撮像素子5は、略円盤状に形成されたフレキ基板である撮像基板19bに実装(例えばフリップチップ実装)され、この撮像基板19bの開口部を介してレンズ4bと受光面とを対向させる。この場合、固体撮像素子5は、上述したように受光側素子面とレンズ4bの脚部とを当接させ、撮像基板19bとレンズ枠4dの下端部との接着によって、このレンズ4bの脚部との当接状態を維持しつつ光学ユニット4に対して固定配置される。かかる固体撮像素子5は、上述したレンズ4a,4bによって集光された被検体内部からの反射光を受光面を介して受光し、かかるレンズ4a,4bによって受光面に結像された被検体内部の画像(すなわち方向F側の体内画像)を撮像する。
発光素子6a〜6dは、方向B側に位置する被検体内部を照明する照明部として機能する。具体的には、発光素子6a〜6dは、LED等の発光素子であり、略円盤状に形成されたフレキ基板である照明基板19fに実装される。この場合、発光素子6a〜6dは、図1,3に示すように、照明基板19fの開口部に挿通した光学ユニット7のレンズ枠7d(後述する)を囲むように照明基板19f上に実装される。かかる発光素子6a〜6dは、所定の照明光(例えば白色光)を発光して、後端側の光学ドーム2c越しに方向B側の被検体内部を照明する。
なお、照明基板19fに実装される発光素子の数量は、方向B側の被検体内部を照明するに十分な光量の照明光を発光可能であれば、特に4つに限定されず、1以上であってもよい。また、上述した発光素子6a〜6dに例示されるように照明基板19fに複数の発光素子を実装する場合、かかる複数の発光素子は、照明基板19fの開口部に挿通した光学ユニット7の光軸を中心に回転対称の各位置に実装されることが望ましい。
光学ユニット7は、上述した発光素子6a〜6dによって照明された方向B側の被検体内部からの反射光を集光して、この方向B側の被検体内部の画像を結像する。かかる光学ユニット7は、例えばガラスまたはプラスチックの射出成形等によって形成されたレンズ7a,7bと、レンズ7a,7bの間に配置された絞り部7cと、かかるレンズ7a,7bおよび絞り部7cを保持するレンズ枠7dとによって実現される。
レンズ7a,7bは、上述した発光素子6a〜6dによって照明された方向B側の被検体内部からの反射光を集光して、この方向B側の被検体内部の画像を固体撮像素子8の受光面に結像する。絞り部7cは、かかるレンズ7a,7bによって集光される反射光の明るさを好適なものに絞る(調整する)。レンズ枠7dは、両端が開口した筒状構造を有し、筒内部にレンズ7a,7bおよび絞り部7cを保持する。かかるレンズ枠7dは、照明基板19fに形成された開口部に挿通された態様で位置決め部15の板状部15a(後述する)の貫通孔に嵌合固定される。この場合、レンズ枠7dは、上端部(レンズ7a側の開口端部)および胴部を照明基板19f側に突出させるとともに、板状部15aの貫通孔の周縁部に下端部を係止させる。このように位置決め部15の板状部15aに固定されたレンズ枠7dは、位置決め部15によって決定される所定の位置(すなわち光学ドーム2cに対する好適な相対位置)にレンズ7a,7bを保持する。かかるレンズ7a,7bは、筐体2の長手方向の中心軸CLと光軸とを一致させることができる。
ここで、かかるレンズ枠7dに保持されるレンズ7bは、上述した光学ユニット4のレンズ4bと同様に脚部(図1を参照)を有し、この脚部を固体撮像素子8の受光側素子面に当て付けることによって、レンズ7bと固体撮像素子8との光軸方向の位置関係を決定している。このようにレンズ7bの脚部が固体撮像素子8の受光側素子面に当接した状態において、レンズ枠7dの下端部と撮像基板19eとの間にはクリアランスが形成される。かかるクリアランスには所定の接着剤が充填され、この接着剤によって、レンズ枠7dの下端部と撮像基板19eとが接着される。また、かかる接着剤およびレンズ枠7dは、レンズ7a,7bおよび固体撮像素子8の受光面に対して不必要な光が入射しないように遮光する。
固体撮像素子8は、受光面を有するCCDまたはCMOS等の固体撮像素子であり、上述した発光素子6a〜6dによって照明された方向B側の被検体内部の画像を撮像する撮像部として機能する。具体的には、固体撮像素子8は、略円盤状に形成されたフレキ基板である撮像基板19eに実装(例えばフリップチップ実装)され、この撮像基板19eの開口部を介してレンズ7bと受光面とを対向させる。この場合、固体撮像素子8は、上述したように受光側素子面とレンズ7bの脚部とを当接させ、撮像基板19eとレンズ枠7dの下端部との接着によって、このレンズ7bの脚部との当接状態を維持しつつ光学ユニット7に対して固定配置される。かかる固体撮像素子8は、上述したレンズ7a,7bによって集光された被検体内部からの反射光を受光面を介して受光し、かかるレンズ7a,7bによって受光面に結像された被検体内部の画像(すなわち方向B側の体内画像)を撮像する。
無線ユニット9aおよびアンテナ9bは、上述した固体撮像素子5,8によって撮像された方向F側または方向B側の各体内画像を外部に無線送信する無線通信機能を実現するためのものである。具体的には、無線ユニット9aは、略円盤状に形成されたフレキ基板である無線基板19dに実装され、上述した固体撮像素子8を実装した撮像基板19eと対向する態様で筐体2の内部に配置される。アンテナ9bは、図1,3に示すように、位置決め部15の板状部15aの面上に固定された照明基板19f上に固定配置され、無線基板19dおよび照明基板19f等を介して無線ユニット9aと接続される。この場合、アンテナ9bは、後端側の光学ドーム2cと対向する照明基板19fの外縁部であって上述した発光素子6a〜6dに比して外側に固定配置される。
無線ユニット9aは、固体撮像素子5によって撮像された方向F側の体内画像を含む画像信号を取得した場合、その都度、取得した画像信号に対して変調処理等を行って方向F側の体内画像を含む無線信号を生成し、この生成した無線信号をアンテナ9bを介して外部に送信する。一方、無線ユニット9aは、固体撮像素子8によって撮像された方向B側の体内画像を含む画像信号を取得した場合、その都度、取得した画像信号に対して変調処理等を行って方向B側の体内画像を含む無線信号を生成し、この生成した無線信号をアンテナ9bを介して外部に送信する。かかる無線ユニット9aは、制御部10の制御に基づいて、方向F側の体内画像を含む無線信号と方向B側の体内画像を含む無線信号とを交互に生成し、生成した各無線信号を交互に送信する。
制御部10は、DSP等のプロセッサであり、略円盤状に形成されたリジッド基板である制御基板19cに実装された状態で筐体2内部の略中央に配置される。制御部10は、制御基板19cおよびフレキ基板を介して照明基板19a,19f、撮像基板19b,19e、および無線基板19dと電気的に接続され、照明基板19aに実装された発光素子3a〜3dと、照明基板19fに実装された発光素子6a〜6dと、撮像基板19b,19eにそれぞれ実装された固体撮像素子5,8と、無線基板19dに実装された無線ユニット9aとを制御する。具体的には、制御部10は、発光素子3a〜3dの発光動作に同期して固体撮像素子5が方向F側の体内画像を所定時間毎に撮像するように、発光素子3a〜3dと固体撮像素子5との動作タイミングを制御する。同様に、制御部10は、発光素子6a〜6dの発光動作に同期して固体撮像素子8が方向B側の体内画像を所定時間毎に撮像するように、発光素子6a〜6dと固体撮像素子8との動作タイミングを制御する。また、制御部10は、かかる方向F側の体内画像と方向B側の体内画像とを交互に無線送信するように、無線ユニット9aを制御する。なお、制御部10は、ホワイトバランス等の画像処理に関する各種パラメータを有し、固体撮像素子5が撮像した方向F側の体内画像を含む画像信号と固体撮像素子8が撮像した方向B側の体内画像を含む画像信号とを順次生成する画像処理機能を有する。
一方、かかる制御基板19cには、制御部10が実装された基板面と反対側の基板面に電源系の回路部品、すなわち磁気スイッチ11a等の各種回路部品が実装される。図4は、制御基板19cに電源系の回路部品が実装された状態を例示する模式図である。図1,4に示すように、制御基板19cの一基板面には、電源系の回路部品として、例えば、磁気スイッチ11aとコンデンサ11b,11cと電源IC11dとが実装される。この場合、コンデンサ11b,11cおよび電源IC11dは制御基板19cに表面実装され、磁気スイッチ11aは、その両端部から延出したリード線によって電源IC11dを跨ぐ態様で制御基板19cに実装される。かかる磁気スイッチ11aは、所定方向の外部磁場を印加することによってオンオフ状態を切り替え、オン状態の場合に、発光素子3a〜3d,6a〜6dと固体撮像素子5,8と無線ユニット9aと制御部10とに対して電池12a,12bからの電力を供給開始し、オフ状態の場合に、かかる電池12a,12bからの電力を供給停止する。一方、電源IC11dは、かかる磁気スイッチ11aを介した各構成部への電力供給を制御する電源制御機能を有する。
電池12a,12bは、上述した発光素子3a〜3d,6a〜6d、固体撮像素子5,8、無線ユニット9a、および制御部10を動作させるための電力を生成する。具体的には、電池12a,12bは、例えば酸化銀電池等のボタン型乾電池であり、図1に示すように、荷重受け部16,17の間に配置される態様で位置決め部14の端部と荷重受け部17の端部とによって把持される。ここで、かかる電池12a,12bにそれぞれ対向する荷重受け部16、17の各面には、フレキ基板等を介して制御基板19cと電気的に接続される電源基板18a,18bがそれぞれ設けられる。また、かかる電源基板18a、18bには、導電性の接点ばね13a,13bがそれぞれ設けられる。かかる荷重受け部16,17の間に配置された電池12a,12bは、接点ばね13a,13bを収縮させた状態で位置決め部14の端部と荷重受け部17の端部とによって把持され、収縮状態の接点ばね13a,13bおよび電源基板18a,18bを介して制御基板19c上の電源系の回路部品(磁気スイッチ11a、コンデンサ11b,11c、および電源IC11d)と電気的に接続される。なお、筐体2内部に配置される電池の数量は、必要な電力を供給可能な程度であればよく、特に2つに限定されない。
位置決め部14は、発光素子3a〜3dを実装した照明基板19aと光学ユニット4とが固定配置され、前端側の光学ドーム2bの内周面に嵌合固定される。この光学ドーム2bの内周面に嵌合固定した位置決め部14は、光学ドーム2bと発光素子3a〜3dと光学ユニット4との位置関係を固定して、光学ドーム2bに対する発光素子3a〜3dおよび光学ユニット4の好適な各相対位置を決定する。かかる位置決め部14は、光学ドーム2bの内周面に嵌合される板状部14aと、この板状部14aを光学ドーム2bの内周面における所定位置に固定するための突起部14bとによって形成される。
板状部14aは、光学ドーム2bの内径寸法に合わせた外径寸法を有する略円盤形状の板部材であり、光学ドーム2bの内周面に嵌合する外周面を有する。また、板状部14aには、上述した照明基板19aおよび光学ユニット4が固定配置される。具体的には、板状部14aは、光学ドーム2bの内周面に嵌合された場合に光学ドーム2bに対向する面上に照明基板19aを固定配置する。また、板状部14aは、照明基板19aに形成された開口部に連通する貫通孔を略面中心部に有し、この貫通孔に光学ユニット4のレンズ枠4dを挿入固定(例えば嵌合固定)する。なお、かかる板状部14aの貫通孔に挿入固定されたレンズ枠4dは、上述したように、照明基板19aの開口部に挿通した態様で照明基板19a側に上端部および胴部を突出させる。かかる板状部14aは、レンズ枠4dの上端部に比して低い位置に発光素子3a〜3dの各上端部が位置するように、レンズ枠4dと発光素子3a〜3dとの位置関係を固定する。
突起部14bは、上述した板状部14aから突起し、光学ドーム2bの開口端部に係止して光学ドーム2bの内周面に板状部14aを固定する。具体的には、突起部14bは、板状部14aと一体的に形成され、照明基板19aが固定配置された板状部14aの面の裏面から突起する。かかる突起部14bは、光学ドーム2bの内径寸法に合わせた外径寸法(すなわち板状部14aと同等の外径寸法)の筒状構造を有し、この筒状構造の開口端部に、光学ドーム2bの開口端部と係合するフランジ部を有する。このような構造を有する突起部14bは、上述した板状部14aとともに光学ドーム2bの内周面に嵌合されつつ、光学ドーム2bの開口端部にフランジ部を係止する。これによって、突起部14bは、光学ドーム2bの内周面における所定位置に板状部14aを固定する。
位置決め部15は、発光素子6a〜6dを実装した照明基板19fと光学ユニット7とが固定配置され、後端側の光学ドーム2cの内周面に嵌合固定される。この光学ドーム2cの内周面に嵌合固定した位置決め部15は、光学ドーム2cと発光素子6a〜6dと光学ユニット7との位置関係を固定して、光学ドーム2cに対する発光素子6a〜6dおよび光学ユニット7の好適な各相対位置を決定する。かかる位置決め部15は、光学ドーム2cの内周面に嵌合される板状部15aと、この板状部15aを光学ドーム2cの内周面における所定位置に固定するための突起部15bとによって形成される。
板状部15aは、光学ドーム2cの内径寸法に合わせた外径寸法を有する略円盤形状の板部材であり、光学ドーム2cの内周面に嵌合する外周面を有する。また、板状部15aには、上述した照明基板19fおよび光学ユニット7が固定配置される。具体的には、板状部15aは、光学ドーム2cの内周面に嵌合された場合に光学ドーム2cに対向する面上に照明基板19fを固定配置する。また、板状部15aは、照明基板19fに形成された開口部に連通する貫通孔を略面中心部に有し、この貫通孔に光学ユニット7のレンズ枠7dを挿入固定(例えば嵌合固定)する。なお、かかる板状部15aの貫通孔に挿入固定されたレンズ枠7dは、上述したように、照明基板19fの開口部に挿通した態様で照明基板19f側に上端部および胴部を突出させる。かかる板状部15aは、レンズ枠7dの上端部に比して低い位置に発光素子6a〜6dの各上端部が位置するように、レンズ枠7dと発光素子6a〜6dとの位置関係を固定する。
突起部15bは、上述した板状部15aから突起し、光学ドーム2cの開口端部に係止して光学ドーム2cの内周面に板状部15aを固定する。具体的には、突起部15bは、板状部15aと一体的に形成され、照明基板19fが固定配置された板状部15aの面の裏面から突起する。かかる突起部15bは、光学ドーム2cの内径寸法に合わせた外径寸法(すなわち板状部15aと同等の外径寸法)の筒状構造を有し、この筒状構造の開口端部に、光学ドーム2cの開口端部と係合するフランジ部を有する。このような構造を有する突起部15bは、上述した板状部15aとともに光学ドーム2cの内周面に嵌合されつつ、光学ドーム2cの開口端部にフランジ部を係止する。これによって、突起部15bは、光学ドーム2cの内周面における所定位置に板状部15aを固定する。
荷重受け部16は、上述した接点ばね13aの弾性力(弾発力)を受け、この弾性力によって位置決め部14を光学ドーム2bの開口端部に押圧固定する。具体的には、荷重受け部16は、位置決め部14の突起部14bの内周側に形成された段部に外縁部を係合させる略円盤形状の板部材であり、上述したように、電池12aに対向する面上に電源基板18aおよび接点ばね13aを有する。かかる荷重受け部16は、上述した接点ばね13aの収縮に伴って発生した接点ばね13aの弾性力を受け、この接点ばね13aの弾性力によって突起部14bのフランジ部を光学ドーム2bの開口端部に押圧固定する。この場合、荷重受け部16は、光学ドーム2bの開口端部に対して突起部14bを押圧固定することによって、この突起部14bと一体的な板状部14aを光学ドーム2bの内周面における所定位置に嵌合固定する。
なお、かかる荷重受け部16には、図1に示すように、撮像基板19bに実装されたコンデンサ等の回路部品との接触を回避するための貫通孔が設けられる。また、荷重受け部16が突起部14bの内周側段部に係合された場合、かかる荷重受け部16および位置決め部14は、図1に示すように、レンズ4bの脚部に当接した状態の固体撮像素子5と、レンズ枠4dの下端部に対して固定された状態の撮像基板19bとを配置するに十分な空間を形成する。
荷重受け部17は、上述した接点ばね13bの弾性力(弾発力)を受け、この弾性力によって位置決め部15を光学ドーム2cの開口端部に押圧固定する。具体的には、荷重受け部17は、筐体2の筒状胴部2aの内径寸法に比して若干小さい外径寸法を有する筒状構造部を有し、この筒状構造部の一方の開口端側に、上述した電池12bに対向する板状部を有する部材である。
かかる荷重受け部17の筒状構造部は、筐体2の内部に所定の空間を形成するスペーサとして機能するものであり、その他方の開口端部を位置決め部15の突起部15bの開口端部(フランジ部)に係合させる。この場合、荷重受け部17の筒状構造部および位置決め部15は、図1に示すように、制御部10および磁気スイッチ11a等の回路部品を実装した制御基板19cと、無線ユニット9aを実装した無線基板19dと、レンズ7bの脚部に当接した状態の固体撮像素子8と、レンズ枠7dの下端部に対して固定された状態の撮像基板19eとを配置するに十分な空間を形成する。
一方、荷重受け部17の板状部は、荷重受け部17の筒状構造部の一開口端側に一体的に形成され、図1に示すように、電池12bに対向する面上に電源基板18bおよび接点ばね13bを有する。また、荷重受け部17の板状部は、上述した荷重受け部17の筒状構造部によって形成された空間に配置した制御基板19cに実装されているコンデンサ等の回路部品との接触を防止するための貫通孔を有する。かかる荷重受け部17の板状部は、上述した接点ばね13bの収縮に伴って発生した接点ばね13bの弾性力を受け、この接点ばね13bの弾性力によって荷重受け部17の筒状構造部を位置決め部15の突起部15bの開口端部に押圧する。
かかる筒状構造部および板状部を有する荷重受け部17は、上述した接点ばね13bの弾性力によって、突起部15bのフランジ部を光学ドーム2cの開口端部に押圧固定する。この場合、荷重受け部17は、光学ドーム2cの開口端部に対して突起部15bを押圧固定することによって、この突起部15bと一体的な板状部15aを光学ドーム2cの内周面における所定位置に嵌合固定する。
つぎに、カプセル型内視鏡1の筐体2内部に配置される一連の回路基板(具体的には、照明基板19a,19f、撮像基板19b,19e、制御基板19c、および無線基板19d)について説明する。図5は、カプセル型内視鏡1の筐体2内部に畳まれた態様で配置される一連の回路基板を展開した状態を例示する模式図である。なお、以下では、図5に図示したフレキ基板またはリジッド基板の各基板面を表側の基板面(表基板面)と定義し、かかる図示された表基板面の裏面を裏側の基板面(裏基板面)と定義する。
図5に示すように、カプセル型内視鏡1の筐体2内部に配置される一連の回路基板20は、照明基板19aと撮像基板19bとを連結した態様の一連のフレキ基板20aと、リジッド基板である制御基板19cと、無線基板19dと撮像基板19eと照明基板19fとを連結した態様の一連のフレキ基板20bとを電気的に接続することによって実現される。
照明基板19aは、カプセル型内視鏡1の方向F側の被写体を照明する照明機能を実現するための回路が形成された略円盤形状のフレキ基板である。照明基板19aの表基板面には、上述した複数の発光素子3a〜3dが実装され、かかる発光素子3a〜3dによって囲まれる照明基板19aの基板面中心部には、固体撮像素子5に脚部を当接した状態のレンズ4bを有する光学ユニット4のレンズ枠4dを挿入するための開口部H1が形成される。かかる照明基板19aは、外縁部から延出したフレキ基板部である延出部A1を介して撮像基板19bと電気的に接続される。
撮像基板19bは、方向F側の体内画像を撮像する撮像機能を実現するための回路が形成された略円盤形状のフレキ基板である。撮像基板19bの表基板面には、上述した固体撮像素子5がフリップチップ実装され、さらに、コンデンサ等の回路部品が必要に応じて実装される。なお、撮像基板19bには、図5の点線によって例示されるように、かかるフリップチップ実装された固体撮像素子5の受光面に方向F側の被検体内部からの反射光を入射するための開口部が形成される。ここで、特に図5には図示されていないが、この撮像基板19bの裏基板面には、図1に示したように、この撮像基板19bの開口部を介して固体撮像素子5の受光側素子面にレンズ4bの脚部を当接させた光学ユニット4のレンズ枠4dの下端部が固定される。かかる撮像基板19bは、外縁部から延出したフレキ基板部である延出部A2を介して制御基板19cと電気的に接続される。
制御基板19cは、磁気スイッチ11a等の電源系および制御部10に必要な回路が形成された略円盤形状のリジッド基板である。制御基板19cの表基板面には、上述した制御部10が実装され、さらに、コンデンサ等の回路部品が必要に応じて実装される。一方、制御基板19cの裏基板面には、図4に示したように、電源系の回路部品である磁気スイッチ11a、コンデンサ11b,11c、および電源IC11dが実装される。かかる制御基板19cは、後述する無線基板19dの外縁部から延出したフレキ基板部である延出部A3を介して無線基板19dと電気的に接続される。なお、特に図5には図示しないが、制御基板19cは、フレキ基板等(図示せず)を介して、上述した電源基板18a,18bと電気的に接続される。
無線基板19dは、方向F側の体内画像と方向B側の体内画像とを順次外部に無線送信する無線通信機能を実現するための回路が形成された略円盤形状のフレキ基板である。無線基板19dの表基板面には、上述した無線ユニット9aが実装される。なお、特に図5には図示されていないが、この無線基板19dは、図1,3に示したように照明基板19fの外縁部に固定配置されたアンテナ9bと電気的に接続される。かかる無線基板19dは、外縁部から延出したフレキ基板部である延出部A4を介して撮像基板19eと電気的に接続される。
撮像基板19eは、方向B側の体内画像を撮像する撮像機能を実現するための回路が形成された略円盤形状のフレキ基板である。撮像基板19eの表基板面には、上述した固体撮像素子8がフリップチップ実装され、さらに、コンデンサ等の回路部品が必要に応じて実装される。なお、撮像基板19eには、図5の点線によって例示されるように、かかるフリップチップ実装された固体撮像素子8の受光面に方向B側の被検体内部からの反射光を入射するための開口部が形成される。ここで、特に図5には図示されていないが、この撮像基板19eの裏基板面には、図1に示したように、この撮像基板19eの開口部を介して固体撮像素子8の受光側素子面にレンズ7bの脚部を当接させた光学ユニット7のレンズ枠7dの下端部が固定される。かかる撮像基板19eは、外縁部から延出したフレキ基板部である延出部A5を介して照明基板19fと電気的に接続される。
照明基板19fは、カプセル型内視鏡1の方向B側の被写体を照明する照明機能を実現するための回路が形成された略円盤形状のフレキ基板である。照明基板19fの表基板面には、上述した複数の発光素子6a〜6dが実装され、かかる発光素子6a〜6dによって囲まれる照明基板19fの基板面中心部には、固体撮像素子8に脚部を当接した状態のレンズ7bを有する光学ユニット7のレンズ枠7dを挿入するための開口部H2が形成される。
ここで、一連のフレキ基板20aは、上述した照明基板19aおよび撮像基板19bを有する回路基板群であり、照明基板19aと撮像基板19bとを接続した態様の一体的なフレキ基板として形成される。かかる一連のフレキ基板20aは、制御基板19cに接続するための延出部A2を外縁部から延出した撮像基板19bと照明基板19aとを延出部A1を介して接続した一連の回路基板構造を有する。一方、一連のフレキ基板20bは、上述した無線基板19dと撮像基板19eと照明基板19fとを有する回路基板群であり、無線基板19dと撮像基板19eと照明基板19fとを接続した態様の一体的なフレキ基板として形成される。かかる一連のフレキ基板20bは、制御基板19cに接続するための延出部A3を外縁部から延出した無線基板19dと撮像基板19eとを延出部A4を介して接続した一連の基板構造と、この撮像基板19eと照明基板19fとを延出部A5を介して接続した一連の基板構造とを有する。そして、カプセル型内視鏡1の筐体2内部に配置される一連の回路基板20は、かかる一連のフレキ基板20a,20bと制御基板19cとを延出部A2,A3を介して接続することによって実現される。
つぎに、本発明の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1の製造方法について説明する。カプセル型内視鏡1は、必要な機能部品群を搭載した一連の回路基板20(図5を参照)を作製し、この作製した一連の回路基板20と位置決め部14,15と荷重受け部16,17と電池12a,12bとを組み合わせることによって機能ユニットを作製し、この作製した機能ユニットを筐体2の内部に配置することによって製造される。
具体的には、制御部10等の必要な機能部品群が実装された良品状態の制御基板19cに対して、発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5等の必要な機能部品群が実装された一連のフレキ基板20aと、発光素子6a〜6dおよび固体撮像素子8等の必要な機能部品群が実装された一連のフレキ基板20bとを接続することによって、図5に例示した一連の回路基板20を製造する。なお、ここでいう良品状態とは、各回路基板に実装された各機能部品がそれぞれ正常に動作する状態である。かかる一連の回路基板20の製造方法の詳細については、後述する。
つぎに、上述したように製造した一連の回路基板20と位置決め部14,15と荷重受け部16,17と電池12a,12bとを組み合わせることによって、カプセル型内視鏡1の機能ユニットを製造する。かかる機能ユニットは、図1に示したカプセル型内視鏡1のうちの筐体2を除いたもの(すなわち筐体2の内部に配置されるユニット)である。
かかる機能ユニットにおいて、撮像基板19bに実装された光学ユニット4のレンズ枠4dは、位置決め部14の板状部14aに形成された貫通孔に嵌合固定される。この板状部14aの一面(光学ドーム2bに対向する面)には接合部材として接着剤あるいは両面テープが塗布あるいは貼付され、照明基板19aは、開口部H1にレンズ枠4dを挿通した態様で接合部材によって板状部14aに固定される。このように照明基板19aおよび撮像基板19b等が取り付けられた位置決め部14の突起部14bには、荷重受け部16の外縁部が係合される。この場合、荷重受け部16は、この撮像基板19bの固体撮像素子5に対向する面の裏面に電源基板18aおよび接点ばね13aを配する態様で突起部14bに取り付けられる。
一方、撮像基板19eに実装された光学ユニット7のレンズ枠7dは、位置決め部15の板状部15aに形成された貫通孔に嵌合固定される。この板状部15aの一面(光学ドーム2cに対向する面)には接合部材として接着剤あるいは両面テープが塗布あるいは貼付され、照明基板19fは、開口部H2にレンズ枠7dを挿通した態様で接合部材によって板状部15aに固定される。このように照明基板19fおよび撮像基板19e等が取り付けられた位置決め部15の突起部15bには、荷重受け部17の筒状構造部の端部が係合される。この場合、荷重受け部17は、その筒状構造部によって形成された空間内に制御基板19cおよび無線基板19dを配するとともに、上述した荷重受け部16の電源基板18aおよび接点ばね13aに対して電源基板18bおよび接点ばね13bをそれぞれ対向可能な態様で突起部15bに取り付けられる。
さらに、上述したように電源基板18aおよび接点ばね13aに対して電源基板18bおよび接点ばね13bをそれぞれ対向させる荷重受け部16,17の間には、電池12a,12bが配置される。この場合、電池12a,12bは、互いの+極と−極とを接触させた態様で位置決め部14の突起部14bと荷重受け部17の端部とによって把持される。かかる電池12a,12bは、接点ばね13a,13bを収縮させるとともに、これら接点ばね13a,13bを介して電源基板18a,18bと電気的に接続される。
以上のようにして、カプセル型内視鏡1の機能ユニットが製造される。なお、かかる機能ユニットに組み込まれた一連の回路基板20は、所定の態様で畳まれている。この場合、かかる一連の回路基板20内の各回路基板(すなわち、一連のフレキ基板20a内の照明基板19aおよび撮像基板19b、一連のフレキ基板20b内の照明基板19f、撮像基板19e、および無線基板19d、ならびに制御基板19c)を互いに対向する態様で略平行に配置する。具体的には、図1に示したように、位置決め部14の板状部14aを介して照明基板19aの裏基板面と撮像基板19bの裏基板面とが対向し、荷重受け部16,17および電池12a,12b等を介して撮像基板19bの表基板面と制御基板19cの表基板面とが対向している。また、制御基板19cの裏基板面と無線基板19dの裏基板面とが対向し、無線基板19dの表基板面と撮像基板19eの表基板面とが対向し、位置決め部15の板状部15aを介して撮像基板19eの裏基板面と照明基板19fの裏基板面とが対向している。また、延出部A1は、位置決め部14に形成された切り欠け部(図示せず)に挿通され、延出部A2は、位置決め部14の突起部14bおよび荷重受け部17に形成された各切り欠け部(図示せず)に挿通される。延出部A3は、荷重受け部17の筒状構造部に形成された切り欠け部(図示せず)に挿通され、延出部A4は、荷重受け部17の開口端部および位置決め部15の突起部15bに形成された各切り欠け部(図示せず)に挿通され、延出部A5は、位置決め部15に形成された切り欠け部(図示せず)に挿通される。
その後、上述した態様で畳まれた一連の回路基板20を含む機能ユニットは、カプセル型の筐体2の内部に配置される。すなわち、上述した機能ユニットは筒状胴部2aの内部に挿入され、この機能ユニットを収容した筒状胴部2aの両側開口端部に光学ドーム2b,2cが取り付けられる。この場合、光学ドーム2b,2cは、図1に示したように、筒状胴部2aの両側開口端近傍の各内周面に嵌合され、接着剤等によって固定される。これによって、図1に示したようなカプセル型内視鏡1が完成する。
つぎに、かかるカプセル型内視鏡1の機能ユニットに組み込まれる一連の回路基板20の製造方法について詳細に説明する。図6は、カプセル型内視鏡1の機能ユニットに組み込まれる一連の回路基板20の製造方法を説明するための模式図である。図7は、制御基板19cに対して一連のフレキ基板20a,20bを接続する状態を例示する模式図である。以下、図6,7を参照しつつ、一連の回路基板20の製造方法を説明する。
まず、照明基板19aおよび撮像基板19bを有する一連のフレキ基板20aと、照明基板19fと撮像基板19eと無線基板19dとを有する一連のフレキ基板20bと、リジッド基板である制御基板19cとを別体に形成する(基板形成ステップ)。この基板形成ステップにおいて、延出部A1を介して照明基板19aと撮像基板19bとを接続した態様の一体的なフレキ基板である一連のフレキ基板20aを形成する。また、延出部A4,A5を介して無線基板19dと撮像基板19eと照明基板19fとを接続した態様の一体的なフレキ基板であって一連のフレキ基板20aに対して別体である一連のフレキ基板20bを形成する。また、かかる一連のフレキ基板20a,20bに対して別体である制御基板19cを形成する。
つぎに、かかる基板形成ステップによって互いに別体に形成された一連のフレキ基板20a,20bおよび制御基板19cに対して、必要な機能部品をそれぞれ実装する(実装ステップ)。具体的には、この実装ステップにおいて、一連のフレキ基板20aの照明基板19aには複数の発光素子3a〜3dが実装され、撮像基板19bには固体撮像素子5とコンデンサ等の回路部品とが実装される。この場合、かかる発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5等は、一連のフレキ基板20aの同一側の基板面に実装される。すなわち、発光素子3a〜3dは照明基板19aの表基板面に実装され、固体撮像素子5およびコンデンサ等は撮像基板19bの表基板面に実装される。
また、この実装ステップにおいて、一連のフレキ基板20bの照明基板19fには複数の発光素子6a〜6dとアンテナ9b(図1を参照)とが実装され、撮像基板19eには固体撮像素子8とコンデンサ等の回路部品とが実装され、無線基板19dには無線ユニット9aが実装される。この場合、かかる発光素子6a〜6d、固体撮像素子8、および無線ユニット9a等は、一連のフレキ基板20bの同一側の基板面に実装される。すなわち、発光素子6a〜6dおよびアンテナ9bは照明基板19fの表基板面に実装され、固体撮像素子8およびコンデンサ等は撮像基板19eの表基板面に実装され、無線ユニット9aは無線基板19dの表基板面に実装される。
さらに、この実装ステップにおいて、制御基板19cに対して制御部10等の必要な機能部品が実装される。具体的には、制御基板19cの表基板面には制御部10とコンデンサ等の回路部品とが実装され、制御基板19cの裏基板面には上述した電源系の回路部品(磁気スイッチ11a、コンデンサ11b,11c、電源IC11d)が実装される。この場合、かかる制御基板19cの表基板面には、一連のフレキ基板20a,20bの各延出部A2,A3を接続するための実装エリアE1,E2が確保される。また、かかる制御基板19cの裏基板面には、図7に示す加圧受け治具100に制御基板19cを載置するための未実装エリア(図示せず)が確保される。
つぎに、かかる一連のフレキ基板20a,20bおよび制御基板19cにそれぞれ実装した各機能部品が正常に動作するか否かを検査する(検査ステップ)。この検査ステップにおいて、一連のフレキ基板20aの照明基板19aに実装された発光素子3a〜3dの発光動作と、撮像基板19bに実装された固体撮像素子5の撮像動作とを検査し、かかる発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5の各々が正常に動作するか否かを判断する。一連のフレキ基板20aは、かかる発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5の各々が正常に動作する場合、良品状態であると判断される。
また、この検査ステップにおいて、一連のフレキ基板20bの照明基板19fに実装された発光素子6a〜6dの発光動作と、撮像基板19eに実装された固体撮像素子8の撮像動作と、無線基板19dに実装された無線ユニット9aの無線通信動作とを検査し、かかる発光素子6a〜6d、固体撮像素子8、および無線ユニット9aの各々が正常に動作するか否かを判断する。一連のフレキ基板20bは、かかる発光素子6a〜6d、固体撮像素子8、および無線ユニット9aの各々が正常に動作する場合、良品状態であると判断される。
さらに、この検査ステップにおいて、制御基板19cに実装された制御部10および磁気スイッチ11aの各動作を検査し、かかる制御部10および磁気スイッチ11aの各々が正常に動作するか否かを判断する。制御基板19cは、かかる制御部10および磁気スイッチ11aの各々が正常に動作する場合、良品状態であると判断される。
なお、上述した一連のフレキ基板20aが良品状態ではない(組立不良等によって発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5の少なくとも一つが正常に動作しない不良状態である)場合、良品状態である別の一連のフレキ基板20aと交換される。同様に、上述した一連のフレキ基板20bが良品状態ではない(組立不良等によって発光素子6a〜6d、固体撮像素子5、および無線ユニット9aの少なくとも一つが正常に動作しない不良状態である)場合、良品状態である別の一連のフレキ基板20bと交換される。また、上述した制御基板19cが良品状態ではない(組立不良等によって制御部10および磁気スイッチ11aの少なくとも一つが正常に動作しない不良状態である)場合、良品状態である別の制御基板19cと交換される。
つぎに、上述した検査ステップによって良品状態であると判断された一連のフレキ基板20a,20bと制御基板19cとを接続する(基板接続ステップ)。この基板接続ステップにおいて、図6に示すように、良品状態である制御基板19cの実装エリアE1には、良品状態である一連のフレキ基板20aが接続され、この制御基板19cの実装エリアE2には、良品状態である一連のフレキ基板20bが接続される。
詳細には、図7に示すように、良品状態である制御基板19cは、その裏基板面の未実装エリアと加圧受け治具100とを接触させる態様で加圧受け治具100上に載置される。なお、加圧受け治具100は、良品状態の制御基板19cと一連のフレキ基板20a,20bとを基板間接続する際に各基板に印加される圧力を受けるものであり、制御基板19cの裏基板面(詳細には上述した未実装エリア)を支持する。かかる加圧受け治具100には、制御基板19cを載置する際に制御基板19cの裏基板面上の回路部品(磁気スイッチ11a、コンデンサ11b,11c、および電源IC11d)との接触を回避するための凹部が形成されている。
かかる加圧受け治具100に載置した制御基板19cの実装エリアE1,E2には、一連のフレキ基板20a,20bを接着するための接着剤21が塗布され、この接着剤21を介して良品状態の一連のフレキ基板20a,20bの各延出部A2,A3がそれぞれ押し付けられる。かかる延出部A2,A3が押し付けられた接着剤21は、加圧されつつ加熱硬化されて、制御基板19cの実装エリアE1,E2に延出部A2,A3をそれぞれ接着する。その後、かかる制御基板19cの各端子と延出部A2,A3の各端子とを、金またはアルミニウム等を含む金属ワイヤ22のボンディングによってそれぞれ電気的に接続し、かかる各端子間を接続した各金属ワイヤ22を封止樹脂23によって覆う。この場合、各金属ワイヤ22は、かかる封止樹脂23によって外力から保護される。
以上のようにして、良品状態の制御基板19cと一連のフレキ基板20a,20bとを延出部A2,A3を介して電気的および物理的に接続する基板間接続が達成され、かかる制御基板19cと一連のフレキ基板20a,20bとの基板間接続によって、上述した図5に示したような良品状態の一連のフレキ基板20aと良品状態の制御基板19cと良品状態の一連のフレキ基板20bとが接続された一連の基板構造を有する一連の回路基板20が製造される。
その後、かかる一連の回路基板20のうちの撮像基板19b,19eには、上述した光学ユニット4,7がそれぞれ取り付けられる。この場合、光学ユニット4は、上述したように撮像基板19bの固体撮像素子5とレンズ4bの脚部とを当接させる態様で撮像基板19bの裏基板面に取り付けられる。光学ユニット7は、上述したように撮像基板19eの固体撮像素子8とレンズ7bの脚部とを当接させる態様で撮像基板19eの裏基板面に取り付けられる。
かかる光学ユニット4のレンズ枠4dは、上述した位置決め部14に対して別体であり、図1に示したように位置決め部14(具体的には板状部14a)の貫通孔に嵌合固定する前に、撮像基板19bの裏基板面に固定される。このため、この撮像基板19bとレンズ枠4dの下端部とのクリアランスに接着剤を塗布するために必要な作業スペースを十分に確保することができ、この接着剤によって撮像基板19bにレンズ枠4dを容易に固定することができる。このことは、撮像基板19eの裏基板面に取り付けられるレンズ枠7dについても同様である。
ここで、従来のカプセル型医療装置のように、フレキ基板を介して照明基板および撮像基板等の複数のリジッド基板を接続した態様で一体的に形成されたリジッドフレキ基板に機能部品群を実装した場合、これら実装した機能部品群の一部に組立不良等の不具合が発生した際に、残りの機能部品群が良品状態であっても、この不具合が発生した一部の機能部品とともに、このリジッドフレキ基板に実装した良品状態の機能部品群を含む全機能部品を廃棄して、良品状態のリジッドフレキ基板を再度製造しなければならない。具体的には、前方側(図1に示す方向F側)の発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5と後方側(図1に示す方向B側)の発光素子6a〜6dおよび固体撮像素子8とをリジッドフレキ基板に実装した場合、例えば固体撮像素子5のみに組立不良が発生すれば、残りの発光素子3a〜3d,6a〜6dおよび固体撮像素子8が良品状態であっても、この不良状態の固体撮像素子5とともに、良品状態の発光素子3a〜3d,6a〜6dおよび固体撮像素子8をリジッドフレキ基板ごと廃棄しなければならない。このため、良品状態の機能部品群を無駄に廃棄してしまう場合が多く、この結果、カプセル型医療装置の製造歩留まりの低下を招来する。
これに対し、本発明の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡1の製造方法では、前方側の発光素子3a〜3dおよび固体撮像素子5を一連のフレキ基板20aの照明基板19aおよび撮像基板19bにそれぞれ実装し、この一連のフレキ基板20aとは別体である一連のフレキ基板20bの照明基板19fおよび撮像基板19eに、後方側の発光素子6a〜6dおよび固体撮像素子8をそれぞれ実装している。このため、例えば一連のフレキ基板20aに実装した機能部品群(発光素子3a〜3d、固体撮像素子5)に組立不良等の不具合が発生した場合であっても、この不良状態の一連のフレキ基板20aのみを良品状態のものに交換すればよく、良品状態である残りの制御基板19cおよび一連のフレキ基板20bに実装された各種機能部品を無駄に廃棄せずに済む。同様に、一連のフレキ基板20bに実装した無線ユニット9aまたはアンテナ9b(すなわち体内画像の撮像に関する機能部品以外)に組立不良等の不具合が発生した場合であっても、この不良状態の一連のフレキ基板20bのみを良品状態のものに交換すればよく、良品状態である残りの制御基板19cおよび一連のフレキ基板20aに実装された各種機能部品を無駄に廃棄せずに済む。この結果、かかるカプセル型内視鏡1の製造歩留まりを高めるとともに、かかるカプセル型内視鏡1の製造コストを低減することができる。
以上、説明したように、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の製造方法では、互いに別体に形成された一連のフレキ基板である第1の回路基板群(例えば一連のフレキ基板20a)と第2の回路基板群(例えば一連のフレキ基板20b)とに1以上の機能部品をそれぞれ実装し、必要な機能部品が実装された第1の回路基板群および第2の回路基板群を制御基板に接続して、必要な機能部品群を有する一連の回路基板を製造するようにした。このため、かかる第1の回路基板群、第2の回路基板群、または制御基板に組立不良等の不具合が発生した場合、良品状態である残りの回路基板を無駄に廃棄することなく、不良状態の回路基板を良品状態のものに交換することができ、これによって、良品状態である第1の回路基板群と、良品状態である第2の回路基板群と、良品状態である制御基板とを効率的に基板間接続することができる。この結果、回路基板に実装した機能部品群の一部が不良状態であっても、良品状態である残りの機能部品群を無駄に廃棄せずにカプセル型医療装置を製造することができる。本発明にかかるカプセル型医療装置の製造方法によれば、カプセル型医療装置の製造歩留まりを高めるとともに、カプセル型医療装置の製造コストを低減することができる。
また、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の製造方法では、照明基板、撮像基板、および無線基板等の回路基板としてフレキ基板を採用したため、かかる回路基板としてリジッド基板を採用した従来のカプセル型医療装置の製造方法に比してカプセル型医療装置の小型化および軽量化を促進できるとともに、基板コストの低減を図ることができる。
さらに、本発明の実施の形態にかかるカプセル型医療装置の製造方法では、各種機能部品を実装する第1および第2の回路基板群(一連のフレキ基板20a,20b)の部品実装面を同一側の基板面(例えば表基板面)に統一し、発光素子、固体撮像素子、および無線ユニット等の各種機能部品を第1および第2の回路基板群の同一側の基板面に実装するようにした。このため、かかる第1および第2の回路基板群に対して、必要な各種機能部品を容易に実装することができる。
なお、上述した本発明の実施の形態では、熱硬化性の接着剤21によって延出部A2,A3を制御基板19cの実装エリアE1,E2にそれぞれ接着し、かかる延出部A2,A3の各端子と制御基板19cの各端子とを金属ワイヤ22によって電気的に接続することによって、一連のフレキ基板20a,20bと制御基板19cとを基板間接続していたが、これに限らず、異方性導電接着剤を用いて一連のフレキ基板20a,20bと制御基板19cとを基板間接続してもよい。この場合、図8に示すように、制御基板19cの実装エリアE1,E2に異方性導電接着剤25を配置(塗布)し、この異方性導電接着剤25によって、一連のフレキ基板20a.20bの延出部A2,A3と制御基板19cの実装エリアE1,E2とをそれぞれ接着するとともに、延出部A2,A3の各端子と実装エリアE1,E2の各端子とを電気的に接続すればよい。
また、かかる異方性導電接着剤に限らず、半田または金等を含む金属バンプと絶縁性接着剤とを用いて一連のフレキ基板20a,20bと制御基板19cとを基板間接続してもよい。この場合、図9に示すように、制御基板19cの実装エリアE1,E2の各端子と延出部A2,A3の各端子とを金属バンプ27によって電気的に接続し、かかる金属バンプ27が配置された延出部A2,A3と制御基板19cとの間隙に絶縁性接着剤28を充填し、この絶縁性接着剤28によって延出部A2,A3と制御基板19cの実装エリアE1,E2とをそれぞれ接着すればよい。
さらに、上述した本発明の実施の形態では、前方側の照明基板19aおよび撮像基板19bを接続した態様の一連のフレキ基板20aと、後方側の照明基板19fと撮像基板19eと無線基板19dとを接続した態様の一連のフレキ基板20bとを互いに別体に形成していたが、これに限らず、互いに別体に形成される一連のフレキ基板には、少なくとも照明基板および撮像基板が含まれていればよく、例えば、前方側の照明基板19aおよび撮像基板19bを接続した態様の一連のフレキ基板と、後方側の照明基板19fおよび撮像基板19eを接続した態様の一連のフレキ基板と、無線基板19dとをそれぞれ別体に形成してもよい。この場合、無線基板19dに組立不良等の不具合が発生した際に、かかる一連のフレキ基板を無駄に廃棄せずに不良状態の無線基板19dを良品状態のものに交換することができる。
また、本発明の実施の形態では、被検体内部に導入されるカプセル型医療装置として、撮像機能および無線通信機能を有し、体内情報の一例である体内画像を取得するカプセル型内視鏡を例示したが、これに限らず、生体内のpH情報を体内情報として計測するカプセル型pH計測装置であってもよいし、生体内に薬剤を散布または注射する機能を備えたカプセル型薬剤投与装置であってもよいし、体内情報として生体内の物質(体組織等)を採取するカプセル型採取装置であってもよい。
本発明の実施の形態にかかるカプセル型内視鏡の一構成例を示す縦断面模式図である。 図1に示す方向F側から光学ドーム越しに見たカプセル型内視鏡の内部構造を例示する模式図である。 図1に示す方向B側から光学ドーム越しに見たカプセル型内視鏡の内部構造を例示する模式図である。 制御基板に電源系の回路部品が実装された状態を例示する模式図である。 カプセル型内視鏡の筐体内部に畳まれた態様で配置される一連の回路基板を展開した状態を例示する模式図である。 カプセル型内視鏡の機能ユニットに組み込まれる一連の回路基板の製造方法を説明するための模式図である。 制御基板に対して一連のフレキ基板を接続する状態を例示する模式図である。 異方性導電接着剤によって一連のフレキ基板と制御基板とを基板間接続する状態を例示する模式図である。 金属バンプおよび絶縁性接着剤によって一連のフレキ基板と制御基板とを基板間接続する状態を例示する模式図である。
符号の説明
1 カプセル型内視鏡
2 筐体
2a 筒状胴部
2b,2c 光学ドーム
3a〜3d,6a〜6d 発光素子
4,7 光学ユニット
4a,4b,7a,7b レンズ
4c,7c 絞り部
4d,7d レンズ枠
5,8 固体撮像素子
9a 無線ユニット
9b アンテナ
10 制御部
11a 磁気スイッチ
11b,11c コンデンサ
11d 電源IC
12a,12b 電池
13a,13b 接点ばね
14,15 位置決め部
14a,15a 板状部
14b,15b 突起部
16,17,36 荷重受け部
18a,18b 電源基板
19a,19f 照明基板
19b,19e 撮像基板
19c 制御基板
19d 無線基板
20 一連の回路基板
20a,20b 一連のフレキ基板
21 接着剤
22 金属ワイヤ
23 封止樹脂
25 異方性導電接着剤
27 金属バンプ
28 絶縁性接着剤
100 加圧受け治具
A1〜A5 延出部
CL 中心軸
E1,E2 実装エリア
H1,H2 開口部

Claims (10)

  1. 照明基板および撮像基板を含む一体的なフレキシブル回路基板である第1の回路基板群と、少なくとも照明基板および撮像基板を含む一体的なフレキシブル回路基板である第2の回路基板群と、リジッド回路基板である制御基板とを別体に形成する基板形成ステップと、
    互いに別体である前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群とに1以上の機能部品をそれぞれ実装し、前記第1の回路基板群および前記第2の回路基板群と別体である前記制御基板に、前記1以上の機能部品の動作を制御する制御部を実装する実装ステップと、
    前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群とを前記制御基板に接続する基板接続ステップと、
    を含むことを特徴とするカプセル型医療装置の製造方法。
  2. 前記第1の回路基板群に実装した1以上の機能部品が正常に動作するか否かを検査し、前記第2の回路基板群に実装した1以上の機能部品が正常に動作するか否かを検査し、前記制御基板に実装した前記制御部が正常に動作するか否かを検査する検査ステップをさらに含み、
    前記基板接続ステップは、前記検査ステップによって正常に動作すると判断された良品状態の前記第1の回路基板群と良品状態の前記第2の回路基板群とを前記検査ステップによって正常に動作すると判断された良品状態の前記制御基板に接続することを特徴とする請求項1に記載のカプセル型医療装置の製造方法。
  3. 前記実装ステップは、前記第1の回路基板群の同一側の基板面に1以上の機能部品を実装し、前記第2の回路基板群の同一側の基板面に1以上の機能部品を実装することを特徴とする請求項1または2に記載のカプセル型医療装置の製造方法。
  4. 記実装ステップは、被検体内部の体内画像を撮像するための機能部品である照明部および撮像部を前記第1の回路基板群の照明基板および撮像基板にそれぞれ実装し、前記体内画像と異なる方向の体内画像を撮像するための機能部品である照明部および撮像部を前記第2の回路基板群の照明基板および撮像基板にそれぞれ実装することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のカプセル型医療装置の製造方法。
  5. 前記基板形成ステップは、前記照明基板と前記撮像基板と無線基板とを有する一体的なフレキシブル回路基板である前記第2の回路基板群を形成し、
    前記実装ステップは、前記体内画像および前記異なる方向の体内画像を外部に無線送信するための機能部品である無線ユニットを前記無線基板に実装することを特徴とする請求項4に記載のカプセル型医療装置の製造方法。
  6. 前記基板接続ステップによって接続された前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群と前記制御基板とによって形成される一連の回路基板内の各回路基板を互いに対向する態様で略平行に配置する基板配置ステップと、
    少なくとも前記一連の回路基板をカプセル型の筐体の内部に配置する筐体内部配置ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のカプセル型医療装置の製造方法。
  7. 照明基板および撮像基板を含む一体的なフレキシブル回路基板であり、1以上の機能部品を実装した第1の回路基板群と、
    少なくとも照明基板および撮像基板を含む一体的なフレキシブル回路基板であり、1以上の機能部品を実装した第2の回路基板群と、
    リジッド回路基板であり、前記第1の回路基板群および前記第2の回路基板群にそれぞれ実装された1以上の機能部品の動作を制御する制御部を実装した制御基板と、
    を有し、
    前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群と前記制御基板とは互いに別体であり、
    前記第1の回路基板群と前記第2の回路基板群と前記制御基板とを接続することにより、一連の回路基板が形成されていることを特徴とするカプセル型医療装置。
  8. 前記第1の回路基板群に実装された1以上の機能部品と前記第2の回路基板群に実装された1以上の機能部品とは同一の機能を有する機能部品を含むことを特徴とする請求項7に記載のカプセル型医療装置。
  9. 前記同一の機能を有する機能部品は、被検体内部を照明する照明部および被検体内部の体内画像を撮像する撮像部であることを特徴とする請求項8に記載のカプセル型医療装置。
  10. 前記第1の回路基板群に実装された前記撮像部と前記第2の回路基板群に実装された前記撮像部とは、互いに異なる方向の体内画像を撮像することを特徴とする請求項9に記載のカプセル型医療装置。
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