JP5376858B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、挿入部の先端に撮像素子を備える内視鏡に関するものである。

内視鏡、例えば、電子内視鏡の挿入部先端には、撮像素子が設けられている。電子内視鏡は、撮像素子に接続された信号ケーブルが挿入部の中を通ってプロセッサ装置に接続されるコネクタに繋げられている。よって、撮像素子の動作や、信号ケーブルで伝送される電気信号を外乱ノイズの影響から保護する必要があり、従来より、電子内視鏡のノイズ対策が提示されている。例えば、特許文献１記載の電子内視鏡では、内視鏡の構造体である外装金属をプロセッサ装置にコネクタを介して接続し、プロセッサ装置内の患者回路のアースと接地している。

また、撮像素子に接続される信号ケーブルには、各種電気信号が外乱ノイズに影響されないように、複数の信号ケーブルを束ねた多芯ケーブルの上に、絶縁体を介して１層目の電気シールド層として横巻き線を覆い、さらにこの横巻き線の上に、絶縁体を介して２層目のシールド層として編組線を覆ったものを使用しており、これら横巻き線と編組線の各シールド層をアースしていた。

一方、内視鏡の挿入部には、処置具が挿通される鉗子チャンネルが設けられており、この鉗子チャンネルの中に、処置具として高周波メスが挿入されて使用されることがある。内視鏡の挿入部先端では、スペースに制約があって撮像素子と鉗子チャンネルとが近接しており、高周波メスが使用されると、高周波ノイズが撮像素子の動作に影響を与えることがある。そこで、従来は、撮像素子近傍に設けられ、撮像素子と信号の遣り取りをする回路基板をアースに接続するとともに、この回路基板の鉗子チャンネルに面する側を銅箔板で覆い、銅箔板をアースに接続することで、撮像素子を高周波ノイズから保護していた。これら回路基板と、銅箔板をアースに接続する構成としては、多芯ケーブルの１層目の電気シールド層と回路基板のアース端子を電線接続し、多芯ケーブルの２層目の電気シールド層と銅箔板とを電線接続する。多芯ケーブルの各電気シールド層は、電子内視鏡のコネクタに設けた回路基板のアース端子及びプロセッサ装置の筐体アースとそれぞれ接続している。
特開２００１−１２８９３６号公報

内視鏡の挿入部は、さらなる細径化が望まれている。しかしながら、２層の電気シールド層を有する多芯ケーブルや、多芯ケーブルと銅箔板とを接続する電線が挿入部細径化の妨げとなっていた。特許文献１記載の電子内視鏡では、外装金属で覆われた部分は外乱ノイズの影響を防ぐことができるが、鉗子チャンネルに挿入される高周波メスなどによる高周波ノイズについては考慮されていない。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、撮像素子、及び信号ケーブルを外乱ノイズから保護しながら、挿入部を細径化することが可能な内視鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡は、被検体内へ挿入され、先端に撮像素子が設けられた挿入部と、外部機器に接続されるコネクタと、前記挿入部先端に形成された鉗子出口に連通し、被検体への処置を施す処置具が挿入される鉗子チャンネルであり、少なくとも前記挿入部先端の絶縁体部分が導電性材料で覆われた鉗子チャンネルと、前記撮像素子近傍に設けられ、前記撮像素子と信号の遣り取りをする回路基板と、前記回路基板に接続される多芯ケーブルとを備えており、前記導電性材料は、前記コネクタ及び前記外部機器を介して接地され、前記多芯ケーブルは、複数の信号ケーブルが絶縁体を介して１層の電気シールドで覆われ、前記電気シールドは、前記回路基板のアース端子と電線接続されていることを特徴とする。

なお、前記回路基板の前記鉗子チャンネルに面する側には、導電性を有するプレートが配されていることが好ましい。さらにまた、前記プレートは、前記回路基板のアース端子、または前記電気シールドのうち、いずれかと電線接続されていることが好ましい。

本発明によれば、被検体への処置を施す処置具が挿入される鉗子チャンネルの、少なくとも挿入部先端の絶縁体部分が導電性材料で覆われ、導電性材料がコネクタ及び外部機器を介して接地されるとともに、絶縁体を介して複数の信号ケーブルを１層の電気シールドで覆った多芯ケーブルが回路基板に接続され、且つ電気シールドが回路基板のアース端子と電線接続されているので、撮像素子、及び信号ケーブルを外乱ノイズから保護しながら、挿入部を細径化することができる。

図１に示すように、内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、光源装置１２及び送気・送水装置１３などから構成されている。送気・送水装置１３は、光源装置１２に内蔵され、空気の送気を行う周知の送気装置１３ａと、光源装置１２の外部に設けられ、洗浄水を貯留する洗浄水タンク１３ｂから構成されている。プロセッサ装置１１の前面には、プロセッサ装置１１の電源をオン／オフするための電源スイッチ１４が設けられ、光源装置１２の前面には、光源装置１２の電源をオン／オフする電源スイッチ１５、及び光源（図示せず）を点灯／消灯するための点灯スイッチ１６が設けられている。プロセッサ装置１１は、電子内視鏡１０及び光源装置１２と電気的に接続しており、内視鏡システム２全体の動作を統括的に制御する。

電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１７と、挿入部１７の基端部分に連設された操作部１８と、プロセッサ装置１１や光源装置１２に接続されるユニバーサルコード１９とを備えている。ユニバーサルコード１９の先端には、コネクタ２０が取り付けられている。コネクタ２０は複合タイプのコネクタであり、プロセッサ装置１１、及び光源装置１２がそれぞれ接続されている。

挿入部１７は、先端から順に、先端部１７ａ、湾曲部１７ｂ、及び可撓管部１７ｃとで構成されている。先端部１７ａは、硬質な金属材料等で形成され、被検体内撮影用の撮像素子としてのＣＣＤ３７（図４参照）などが内蔵される。また、可撓管部１７ｃは、操作部１８と湾曲部１７ｂとの間を繋ぐ細径で長尺状の部分であり、可撓性を有している。

図２において、可撓管部１７ｃの内部には、照明光を導くためのライトガイド２１，２２、鉗子チャンネル２３、送気・送水チャンネル２４、多芯ケーブル２５等の複数本の内容物を遊挿した構成になっている。湾曲部１７ｂは、複数の湾曲駒を連結して構成され、操作部１８に設けられたアングルノブ２６（図１参照）の操作に連動して、挿入部１７内に挿設されたワイヤ（図示せず）が押し引きされて上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部１７ａが体腔内の所望の方向に向けられ、被検体内の観察部位をＣＣＤ３７で撮像することができる。

可撓管部１７ｃは、内側より順に可撓性を保ちながら内部を保護するフレックスと呼ばれる螺管２７と、この螺管２７の上に被覆され螺管２７の伸張を防止するブレードと呼ばれるネット２８と、このネット２８上に樹脂を被着した外層２９との３層で構成されている。

図３及び図４において、先端部１７ａには、観察窓３０、照明窓３１，３２、鉗子出口３３、送気・送水ノズル３４などが設けられている。観察窓３０の奥には、被検体内の像光を取り込むための対物光学系３５が配設されている。対物光学系３５を経由した観察部位の像光は、プリズム３６に入射してプリズム３６の内部で屈曲することでＣＣＤ３７の撮像面３７ａに結像する。プリズム３６は、後述するカバーガラス３８に接続されている。

照明窓３１，３２の背後には、照明用レンズが組み込まれており、この照明用レンズには、ライトガイド２１，２２の出射端が面している。ライトガイド２１，２２は、多数の光ファイバー（例えば、石英からなる）を束ねて形成されたものである。ライトガイド２１，２２は、挿入部１７、操作部１８、ユニバーサルコード１９、及びコネクタ２０の内部を通っており、コネクタ２０が光源装置１２に接続されたとき、光源装置１２から発する照明光を、照明窓３１，３２へ導いて被検体内の被観察部位に照射させる。また、送気・送水ノズル３４は、送気・送水チャンネル２４に連結されており、操作部１８に設けられた送気・送水ボタン３９（図１参照）を操作することによって、送気・送水装置１３から供給されるエアー及び洗浄水を観察窓３０へ噴射して洗浄することができる。

鉗子出口３３は、鉗子チャンネル２３に連通している。操作部１８に設けられた鉗子口４０（図１参照）から鉗子チャンネル２３へ、被検体への処置を施す各種処置具が挿入される。鉗子チャンネル２３へ挿入された処置具は鉗子出口３３から突出して、各種処置を被検体に施すことができる。鉗子チャンネル２３は、先端部１７ａに固定され、鉗子出口３３に連通する金属管４１と、一端部が金属管４１に連結され、他端部が鉗子口４０に接続される樹脂チューブ４２とからなる。金属管４１は、ＣＣＤ３７，後述する回路基板４５の下を通って、湾曲部１７ｂの手前で樹脂チューブ４２に接続されている。樹脂チューブ４２は、絶縁性を有する樹脂、例えばフッ素樹脂からなり、その表面が金属メッキ層４３によって覆われている。金属メッキ層４３は、湾曲部１７ｂ、可撓管部１７ｃの曲がりを妨げない程度の剛性を有し、且つ湾曲部１７ｂ，可撓管部１７ｃが曲げられても剥離しないように樹脂チューブ４２に強固に密着している。この金属メッキ層４３は、例えば電気金属メッキ処理や真空蒸着メッキ処理を樹脂チューブ４２に施すことによって形成されている。なお、これに限らず、導電性材料で樹脂チューブ４２を覆う構成であればよく、例えば金属粉や、カーボン入りの塗料で樹脂チューブ４２をコーティングしたり、カーボン入り樹脂製のチューブを樹脂チューブ４２に被せるようにしてもよい。また、樹脂チューブ４２は、全体が導電性材料で覆われることが好ましいが、少なくとも先端部１７ａの内部に位置する部分が導電性材料で覆われていればよい。

ＣＣＤ３７は、例えばインターライン型のＣＣＤからなり、撮像面３７ａが表面に設けられたベアチップが用いられる。図５にも示すように、ＣＣＤ３７の撮像面３７ａ上には、四角枠状のスペーサ４４を介して矩形板状のカバーガラス３８が取り付けられている。ＣＣＤ３７の後端面には、ＣＣＤ３７と略同等の厚さをもつ回路基板４５が接着されている。ＣＣＤ３７の、挿入部１７の後端側の辺縁部３７ｂには、端子４６が集中配置されている。一方、回路基板４５には、辺縁部３７ｂに対向する挿入部１７の先端側の辺縁部４５ａに、端子４７が集中配置されている。端子４６と端子４７とは、ボンディングワイヤなどにより電気的に接続されている。回路基板４５の端子４７の後端側には、多芯ケーブル２５を構成する信号ケーブル４９が半田付けされる入出力端子４８が設けられている。なお、図４においては、煩雑化を避けるため、端子４６，４７の図示を省略し、信号ケーブル４９は１本のみ図示している。

図６において、多芯ケーブル２５は、複数の信号ケーブル４９を束ね、この束ねた信号ケーブル４９に絶縁体５０を覆い、絶縁体５０の上に電気シールド層として編組線５１を覆い、さらにこの編組線５１の上に外皮５２を覆っている。多芯ケーブル２５は、回路基板４５の近傍で絶縁体５０、編組線５１、外皮５２が除去され、複数の信号ケーブル４９を露呈している。入出力端子４８には、信号ケーブル４９の外皮である絶縁体４９ａを剥がした導体４９ｂが接続される。

図７において、多芯ケーブル２５の信号ケーブル４９は、ユニバーサルコード１９及びコネクタ２０を介してプロセッサ装置１１に接続される。コネクタ２０がプロセッサ装置１１のソケット５３に接続されたとき、ＣＣＤ３７はタイミング／ドライバ回路５４及び信号処理部５５にそれぞれ接続される。タイミング／ドライバ回路５４は、ＣＰＵ５６からの指令によって生成したタイミング信号（クロックパルス）により、ＣＣＤ３７の蓄積電荷の読み出しタイミング、ＣＣＤ３７の電子シャッタのシャッタ速度などを制御する。ＣＣＤ３７から出力された撮像信号は、信号処理部５５で増幅、Ａ／Ｄ変換などの各種画像処理が施されて映像信号とされ、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ５７（図１も参照）に内視鏡画像として表示される。

鉗子チャンネル２３を構成する樹脂チューブ４２の金属メッキ層４３は、コネクタ２０にコード接続され、さらにコネクタ２０が接続されるプロセッサ装置１１のソケット５３は、絶縁体５８を介してプロセッサ装置１１の筐体１１ａに取り付けられ、コンデンサ５９を介して、プロセッサ装置１１の筐体１１ａに接続されている。そして、筐体１１ａはアース６０に接地している。これによって、金属メッキ層４３がアースされ、樹脂チューブ４２のシールド層になる。

内視鏡システム２で検査を行う際には、電子内視鏡１０のコネクタ２０をプロセッサ装置１１及び光源装置１２に差し込み、プロセッサ装置１１と光源装置１２とを接続した状態で、プロセッサ装置１１及び光源装置１２の電源スイッチ１４，１５、及び点灯スイッチ１６をそれぞれオンする。電源スイッチ１４，１５がオンされると、プロセッサ装置１１、光源装置１２の各部に電力が供給されるとともに、プロセッサ装置１１から電子内視鏡１０へ電力が供給され、ＣＣＤ３７が起動する。

また、光源装置１２の光源が点灯するとともに、ＣＣＤ３７で被検体内が撮像され、これにより得られた内視鏡画像がモニタ５７に表示され、被検体への検査が行われる。このとき、処置具として高周波メスを鉗子口４０から鉗子チャンネル２３へ挿入することがある。高周波メスが発生する高周波ノイズは、ＣＣＤ３７や、信号ケーブル４９が伝送する電気信号に影響を与えるが、上述したように、鉗子チャンネル２３の樹脂チューブ４２を金属メッキ層４３で覆い、金属メッキ層４３をアース６０に落としているため、ＣＣＤ３７や、信号ケーブル４９の伝送する電気信号を、高周波ノイズから確実に保護することができる。さらに多芯ケーブル２５は、１層の電気シールド層を備えるものを使用しており、従来のように２層の電気シールド層を備えるものを使用する場合と比較して、挿入部１７の細径化を図ることが可能となる。

上記実施形態においては、導電性材料で覆われた鉗子チャンネル２３によってＣＣＤ３７及び信号ケーブル４９をシールドして、鉗子チャンネル２３に挿入された高周波メスが発する高周波ノイズからＣＣＤ３７及び信号ケーブル４９の伝送する電気信号を保護する構成としているが、以下では、上記の構成に加えてＣＣＤ３７の保護をさらに高める電気シールドを備えた構成を説明する。

図８に示す電子内視鏡の挿入部を構成する先端部７０は、ＣＣＤ３７と回路基板４５の底面３７ｃ，４５ｂ（撮像面３７ａの反対側の面、図５も参照）に銅箔板７１を固着して覆い、さらにこの銅箔板７１を絶縁テープ７２で覆っている。これらＣＣＤ３７及び回路基板４５の底面３７ｃ，４５ｂは、鉗子チャンネル２３の金属管４１に対面している。なお、ＣＣＤ３７と回路基板４５の底面３７ｃ，４５ｂを覆うのは銅箔板７１に限らず、導電性を有する板状部材（プレート）であればよい。

銅箔板７１には、アース線７３がハンダ付けにより接続されている。アース線７３は、回路基板４５に設けられたアース端子７４に接続されている。このアース端子７４は、多芯ケーブル２５の編組線５１とコード７５を介して接続される。すなわち、銅箔板７１、アース端子７４、編組線５１は、アース線７３、コード７５により互いに接続されている。

図９に示すように、編組線５１は、コネクタ２０、ソケット５３、コンデンサ５９を介してプロセッサ装置１１の筐体１１ａと接続している。前述のように、筐体１１ａはアース６０に接続されているので、ＣＣＤ３７及び回路基板４５の底面を覆う銅箔板７１がアースされる。したがって、ＣＣＤ３７及び回路基板４５をシールドすることが可能となる。ＣＣＤ３７と回路基板４５は、鉗子チャンネル２３の金属管４１に対面しているため、高周波ノイズの影響を受け易いが、上記構成とすることにより、さらに確実にＣＣＤ３７及び回路基板４５を高周波ノイズから保護することができる。

なお、図8及び図９に示す例では、アース線７３で銅箔板７１と回路基板４５のアース端子７４を接続しているが、これに限らず、図１０に示す先端部８０のように、銅箔板７１に接続したアース線８１を多芯ケーブル２５の編組線５１に直接接続し、この編組線５１がアース６０に接地することによって銅箔板７１をアースするようにしてもよい。

なお、多芯ケーブル２５が信号ケーブル４９として、絶縁体と、電気シールド層の間に、カーボン粉入り樹脂などの副シールド層を設けたものを用いてもよい。これによって、多芯ケーブルや信号ケーブル自体の耐ノイズ性能を高めることができる。

また、上記実施形態においては、プロセッサ装置及び光源装置を別体にした構成を例に上げているが、本発明はこれに限らず、プロセッサ装置と光源装置とを一体型にした構成としてもよい。さらにまた、上記実施形態では、電子内視鏡１０を例示しているがこれに限らず、超音波トランスデューサが先端部１７ａに一体化された超音波内視鏡や、光学的イメージガイドを採用して被検体の状態を観察する内視鏡（ファイバースコープ）にも適用することができる。

内視鏡システムの外観図である。 可撓管部の内部を示す断面図である。 先端部の端面を示す平面図である。 先端部の内部を側面から視た断面図である。 ＣＣＤと回路基板周辺の構成を示す斜視図である。 多芯ケーブルの内部を示す断面図ある。 電子内視鏡及びプロセッサ装置の電気的構成の概略を示すブロック図である。 第１の変形例を適用した先端部の内部を示す断面図である。 図８に示す変形例を適用した電子内視鏡及びプロセッサ装置の電気的構成の概略を示すブロック図である。 第２の変形例を適用した先端部の内部を示す断面図である。

符号の説明

２ 内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１７ 挿入部
１７ａ，７０，８０ 先端部
２３ 鉗子チャンネル
２５ 多芯ケーブル
３０ 観察窓
３３ 鉗子出口
３７ ＣＣＤ
４２ 樹脂チューブ
４３ 金属メッキ層
４５ 回路基板
４８ 入出力端子
４９ 信号ケーブル
５１ 編組線
６０ アース
７１ 銅箔板
７３ アース線

Claims (3)

1. 被検体内へ挿入され、先端に撮像素子が設けられた挿入部と、
   外部機器に接続されるコネクタと、
   前記挿入部先端に形成された鉗子出口に連通し、被検体への処置を施す処置具が挿入される鉗子チャンネルであり、少なくとも前記挿入部先端の絶縁体部分が導電性材料で覆われた鉗子チャンネルと、前記撮像素子近傍に設けられ、前記撮像素子と信号の遣り取りをする回路基板と、前記回路基板に接続される多芯ケーブルとを備えており、前記導電性材料は、前記コネクタ及び前記外部機器を介して接地され、前記多芯ケーブルは、複数の信号ケーブルが絶縁体を介して１層の電気シールドで覆われ、前記電気シールドは、前記回路基板のアース端子と電線接続されていることを特徴とする内視鏡。
2. 前記回路基板の前記鉗子チャンネルに面する側には、導電性を有するプレートが配されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記プレートは、前記回路基板のアース端子、または前記電気シールドのうち、いずれかと電線接続されていることを特徴とする請求項２記載の内視鏡。

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