JP5593058B2 - 電子内視鏡の信号ケーブル - Google Patents

Description

この発明は電子内視鏡の信号ケーブルに関する。

電子内視鏡においては一般に、内視鏡観察像を撮像するための固体撮像装置が挿入部の先端に内蔵されて、その固体撮像装置を駆動するための信号及び電力や、固体撮像装置から出力される撮像信号等を伝送するための信号ケーブルが、挿入部内に挿通配置されている。

そのような電子内視鏡の信号ケーブルとして、軸線位置に配置された信号線（例えば同軸線）からなる芯線の周囲に複数の信号線を捩じった状態に配置したものがある（例えば、特許文献１）。

しかし、内視鏡挿入部が小さな曲率半径で不規則に屈曲されて、図１０に略示されるように、信号ケーブル９０が捩じられたり引っ張られたりする動作が繰り返されると、捩じれ力等が集中する芯線部分の信号線に座屈や断線が発生してしまう。

図１１に示されるように、固体撮像装置９１側に設けられている接続端子９２に接続するために、芯線部分の信号線９３は周辺側の信号線９４より接続領域で大きくカーブさせられていることも、その要因になっている。

そこで、芯線として、その周囲に配置された信号線が軸線位置方向に移動するのを規制するだけのための導電性のない可撓性芯材を配置し、信号線に断線が発生しないようにしたものがある（例えば、特許文献２）。

特開平１０−１２５１４５ 特開２００７−４４２３８

近年、電子内視鏡に用いられる固体撮像装置の画素数の増大に伴って同期信号数が増大し、そのため信号ケーブルに必要とされる信号線の数が増加している。すると、特許文献２に記載された電子内視鏡の信号ケーブルのように、全ての信号線が芯材の外周面に沿って配置された構成では、信号ケーブルの外径が太くなってしまい、内視鏡挿入部を太くせざるを得なくなっていた（その結果、被検者に与える苦痛が大きくなる）。

そこで、信号ケーブルの軸線位置付近に可撓性のある芯材を挿通配置して、その周囲に、複数の同軸線が並んで配置された同軸線列を内外２層に配置することが考えられる。そのように構成することで、信号ケーブルの外径を従来より細く形成することが可能となる。

しかし、そのように同軸線列を内外２層に配置すると、外層側の同軸線列の各シールドが、固体撮像装置の背面の軸線位置等に設けられているシールド接続端子に接続される際に、内層側の同軸線列の信号線と信号線の隙間に通されてその状態で捩じられるので、組立作業性が極めて悪くなるだけでなく、内層側の信号線を損傷してしまうおそれもある。

本発明は、信号ケーブルが捩じられたり引っ張られたりする動作が繰り返されても信号線が断線しない優れた耐久性を備え、信号線数が多くなっても従来より外径を細く形成することができ、しかも組立作業が容易で組立作業の際に信号線を損傷するおそれのない電子内視鏡の信号ケーブルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡の信号ケーブルは、内視鏡観察像を撮像するための固体撮像装置が挿入部の先端に内蔵された電子内視鏡の、挿入部内に挿通配置された信号ケーブルにおいて、以下に述べる構成を備えている。信号ケーブルの軸線位置付近に可撓性のある単線状部材または可撓性のある糸状部材で形成された芯材が挿通配置されて、互いに独立した複数の同軸線が並んで配置された内側同軸線列が芯材を囲んで配置され、さらに、互いに独立した複数の単線が並んで配置された外側単線列が内側同軸線列の周囲に配置されている。また、内側同軸線列を構成する同軸線の数と外側単線列を構成する単線の数が同数であり、外側単線列を構成する各単線が、内側同軸線列を構成する互いに隣り合う同軸線と同軸線との間の位置に生じる凹部に係合する状態に配置されている。また、内側同軸線列を構成する各同軸線が芯材の周囲に一方向に捩じられた状態に配置され、外側単線列を構成する各単線が内側同軸線列を構成する各同軸線と同方向に捩じられた状態に配置されている。さらに、芯材の外周面が、内側同軸線列の内周面部に生じる凹凸に係合する凸凹面状に形成されている。

また、信号ケーブルによって伝送される信号のうち、固体撮像装置から出力される撮像信号に係わる水平同期信号は同軸線によって伝送され、垂直同期信号は単線によって伝送されてもよく、固体撮像装置を駆動するために必要な電力は、単線によって伝送されてもよい。

また、外側単線列を構成する各単線どうしの間が空間になっていてもよく、その空間に非導電性又は導電性の詰め物が配置されていてもよい。また、内側同軸線列を構成する各同軸線が、芯材の外周に接触する状態で互いに接触し合った状態になっていてもよい。

また、芯材が、内側同軸線列を構成する同軸線の数と同数の螺旋溝を備えた可撓性のあるスクリュー状に形成され、その各螺旋溝に同軸線が係合していてもよい。

また、外側単線列を囲んで外皮が被覆されていてもよく、外皮が、電気絶縁性の外皮チューブとその内周面に沿って配置されたシールドとを備えていてもよい。

本発明によれば、信号ケーブルの軸線位置付近に可撓性のある芯材が挿通配置されていることにより、信号ケーブルが捩じられたり引っ張られたりする動作が繰り返されても信号線が断線しない優れた耐久性を備え、また、互いに独立した複数の同軸線が並んで配置された内側同軸線列が芯材を囲んで配置され、さらに、互いに独立した複数の単線が並んで配置された外側単線列が内側同軸線列の周囲に配置されていることにより、信号線数が多くなっても従来より外径を細く形成することができ、内側同軸線列を囲む外側単線列にはシールドがないので、組立作業が容易で組立作業の際に同軸線を損傷するおそれがない。加えて、内側同軸線列を構成する同軸線と同軸線との間の凹部に外側単線列を構成する各単線を係合させ、かつ内側同軸線列を構成する各同軸線を芯材の周囲に一方向に捩じられた状態で配置し、外側単線列を構成する各単線を各同軸線と同方向に捩じられた状態で配置し、芯材の外周面を内側同軸線列の内周面部に生じる凹凸に係合する凸凹面状に形成することにより、信号ケーブルの細径化や耐久性向上においてより高い効果を得ることができる。

本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの構成を示す斜視断面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の挿入部先端の側面断面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの軸線に垂直な断面における断面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルが固体撮像装置に接続されている部分の側面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの図５におけるVI−VI断面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルにより伝送される信号等の波形を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの軸線に垂直な断面における断面図である。 本発明の第３の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの軸線に垂直な断面における断面図である。 従来の電子内視鏡の信号ケーブルの作用を略示する斜視図である。 従来の電子内視鏡の信号ケーブルの作用を略示する斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２は電子内視鏡装置の全体構成を示している。
電子内視鏡は、可撓管によって外装された屈曲自在な挿入部１の基端に操作部２が連結され、ビデオプロセッサ２０に着脱自在に接続されるコネクタ部３と操作部２との間が連結可撓管４で連結された構成になっている。

挿入部１の先端には、図示されていない観察窓を通して対物光学系により投影される内視鏡観察像を撮像するための固体撮像装置５が内蔵されており、その固体撮像装置５を駆動するための信号及び電力や、固体撮像装置５から出力される撮像信号等を伝送するための信号ケーブル１０が、挿入部１内に全長にわたって挿通配置されている。

信号ケーブル１０は、挿入部１内からさらに操作部２内と連結可撓管４内を通過して、その基端側はコネクタ部３内に達している。３０は、ビデオプロセッサ２０から出力される映像信号により、内視鏡観察画像が表示されるテレビモニタである。

図３は、電子内視鏡の挿入部１の先端部分を示している。
挿入部１の最先端面に配置された観察窓６の奥に対物光学系７が配置されており、その対物光学系７で投影された被写体の像（内視鏡観察像）が固体撮像装置５の撮像面に投影される。

そして、信号ケーブル１０の先端から引き出された複数の同軸線１１と単線１２が、固体撮像装置５の後端側の領域に設けられている接続端子８に各々半田付け等により接続されている。１１３は、各同軸線１１のシールドであり、互いに捩じり合わせられて一まとめにされている。

図１は、複数の同軸線１１と単線１２とが内挿された信号ケーブル１０を示しており、図の左端部分には軸線に垂直な断面が図示されている。図４は、その軸線に垂直な断面の断面図である。

信号ケーブル１０の軸線位置付近には可撓性のある芯材１３が配置されている。芯材１３は、この実施例においては例えば軟性の合成樹脂材等からなる一本の中実の単線状部材である。ただし、チューブ状であってもよい。

芯材１３の周囲には、互いに独立した複数の同軸線１１が並んで配置された内側同軸線列が芯材１３を囲んで配置されている。内側同軸線列を構成する各同軸線１１は同じ外径に形成されており、その数は例えば６本（又は７〜１０本程度）である。そして、各々が芯材１３の外周面に接触する状態で互いに接触し合った状態になっている。したがって、各同軸線１１がガタつかない。

各同軸線１１は、軸線位置に配置された導電線１１１を囲む電気絶縁性の内装チューブ１１２が金属細線を編組した導電性のシールド１１３で囲まれて、その周囲が絶縁性の外装チューブ１１４で被覆された構成になっている。

そして、そのような内側同軸線列の周囲には、互いに独立した複数の単線１２が並んで配置された外側単線列が配置されている。外側単線列を構成する各単線１２は、各々が同じ（但し、同軸線１１より細い）外径に形成されており、外側単線列を構成する単線１２の数は、内側同軸線列を構成する同軸線１１の数と同数である。

各単線１２は、軸線位置に配置された導電線１２１が電気絶縁性の外装チューブ１２２で被覆された構成になっている。その導電線１２１は、「単線」とは言っても、複数の素線を撚り合わせて形成されている。ただし、導電線１２１が物理的に一本の線で形成されたものであってもよい。

そして、外側単線列を構成する各単線１２は、内側同軸線列を構成する互いに隣り合う同軸線１１と同軸線１１との間の位置に生じる凹部に係合する状態（即ち、嵌まり込んだ状態）に配置されている。したがって、外側単線列を構成する各単線１２どうしは接触しておらず、各単線１２の間は空間になっている。ただし、その空間に非導電性又は導電性の柔軟性のある詰め物を配置してもよい。

そのような外側単線列の周囲を囲む外皮１４は、電気絶縁性の外皮チューブ１４ｔとその内周面に沿って配置されたシールド１４ｓとを備えていて、外側単線列を構成する単線１２がガタつかないように各単線１２を外側から押さえた状態になっている。

なお、内側同軸線列を構成する各同軸線１１は、芯材１３の周囲に一方向に捩じられて芯材１３を締め付けた状態に配置されている。そして、外側単線列を構成する各単線１２は、前述のように内側同軸線列を構成する互いに隣り合う同軸線１１と同軸線１１との間の位置に生じる凹部に嵌まり込んで、内側同軸線列を構成する各同軸線１１と同方向に同じピッチで捩じられた状態になっている。

このように構成された実施例の電子内視鏡の信号ケーブル１０は、捩じられたり引っ張られたりしたときに力が集中する軸線位置に芯材１３が配置されていることにより、捩じられたり引っ張られたりする動作が繰り返されても同軸線１１及び単線１２が断線しない優れた耐久性を有する。

そして、同軸線１１と単線１２が内側同軸線列と外側単線列の内外二層に配置されていることにより、同軸線１１と単線１２の数が多くなっても、信号ケーブル１０の太さを、従来のように全部の信号線が芯材１３の外周に沿って配置された構造に比べて細く形成することができる。

図５と図６は、信号ケーブル１０が固体撮像装置５に接続されている部分の側面図と、そのVI−VI断面図である。なお、図６においては、各同軸線１１のシールド１１３の断面だけにハッチングを施してある。

６本の同軸線１１の各内装チューブ１１２は、シールド１１３内から引き出されて、内装チューブ１１２の先端から露出させた導電線１１１が固体撮像装置５の接続端子８に半田付け等で接続されている。

各同軸線１１のシールド１１３は、先端露出部において一つに捩じり合わされて、固体撮像装置５の後端中央部に設けられているシールド接続端子に半田付け等で接続されている。シールド１１３の捩じり方向は、芯材１３の周囲に捩じられている同軸線１１の捩じり方向と逆方向であるのが、組立作業性等の点から望ましい。

しかし、同軸線１１の外側に配置されている単線１２にはシールドがないので、同軸線１１の接続作業が阻害されず、固体撮像装置５の接続端子８への接続作業の際に同軸線１１の信号線（即ち、導電線１１１と内装チューブ１１２）を損傷するおそれもない。

上述のように構成された信号ケーブル１０により、固体撮像装置５から出力される撮像信号に係わる水平同期信号、垂直同期信号、及び固体撮像装置５を駆動するために必要な電力等が伝送される。

図７は、それらの波形の一例を示すタイムチャートであり、垂直同期信号や電力（即ち、電源電圧）等は水平同期信号等と比較して周波数が遙に低い。そこで、水平同期信号は同軸線１１によって伝送され、垂直同期信号や電力は単線１２によって伝送される。

その結果、水平同期信号等のような高周波信号は、同軸線１１のシールド１１３によりノイズの漏出や受信を免れる。垂直同期信号等のような低周波の信号は、単線１２により伝送されてもノイズの影響を受けたりノイズ源になったりし難い。

図８は、本発明の第２の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの軸線に垂直な断面の断面図である。この実施例では、信号ケーブル１０の内側同軸線列と外側単線列とが、各々７本の同軸線１１と単線１２で形成されていて、単線状の芯材１３の外周面が内側同軸線列の内周面の凹凸に係合する凸凹面状に形成されている。

即ち、芯材１３が、内側同軸線列を構成する同軸線１１の数と同数の螺旋溝を備えた可撓性のあるスクリュー状に形成されていて、内側同軸線列を構成する各同軸線１１が芯材１３の螺旋溝に嵌め込まれた状態になっている。

その他の構成は前述の第１の実施例と同様であり、内側同軸線列を構成する各同軸線１１が芯材１３の螺旋溝に嵌め込まれた状態になっていることにより、同軸線１１の配列が乱れ難い。

図９は、本発明の第３の実施例に係る電子内視鏡の信号ケーブルの軸線に垂直な断面の断面図である。この実施例では、信号ケーブル１０の芯材１３が可撓性のある糸状部材で形成されている。その他の構成は第２の実施例と同様である。

なお、糸状部材からなる芯材１３が、内側同軸線列を構成する同軸線１１の数と同数の素線を同方向に同じピッチで撚り合わせて形成されていれば、その素線間の隙間の凹部に内側同軸線列を構成する同軸線１１が嵌まり込んで、第２の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

１ 挿入部
５ 固体撮像装置
１０ 信号ケーブル
１１ 内側同軸線列を構成する同軸線
１２ 外側単線列を構成する単線
１３ 芯材
１４ 外皮
１４ｔ 外皮チューブ
１４ｓ シールド
１１１ 導電線（信号線）
１１２ 内装チューブ（信号線）
１１３ シールド

Claims (9)

1. 内視鏡観察像を撮像するための固体撮像装置が挿入部の先端に内蔵された電子内視鏡の、上記挿入部内に挿通配置された信号ケーブルにおいて、
   上記信号ケーブルの軸線位置付近に可撓性のある単線状部材または可撓性のある糸状部材で形成された芯材が挿通配置されて、互いに独立した複数の同軸線が並んで配置された内側同軸線列が上記芯材を囲んで配置され、さらに、互いに独立した複数の単線が並んで配置された外側単線列が上記内側同軸線列の周囲に配置されていること；
   上記内側同軸線列を構成する同軸線の数と上記外側単線列を構成する単線の数が同数であり、上記外側単線列を構成する各単線が、上記内側同軸線列を構成する互いに隣り合う同軸線と同軸線との間の位置に生じる凹部に係合する状態に配置されていること；
   上記内側同軸線列を構成する各同軸線が上記芯材の周囲に一方向に捩じられた状態に配置され、上記外側単線列を構成する各単線が上記内側同軸線列を構成する各同軸線と同方向に捩じられた状態に配置されていること；及び
   上記芯材の外周面が、上記内側同軸線列の内周面部に生じる凹凸に係合する凸凹面状に形成されていること；
   を特徴とする電子内視鏡の信号ケーブル。
2. 上記信号ケーブルによって伝送される信号のうち、上記固体撮像装置から出力される撮像信号に係わる水平同期信号は上記同軸線によって伝送され、垂直同期信号は上記単線によって伝送される請求項１記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
3. 上記固体撮像装置を駆動するために必要な電力は、上記単線によって伝送される請求項１又は２記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
4. 上記外側単線列を構成する各単線どうしの間が空間になっている請求項１ないし３のいずれかの項に記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
5. 上記空間に非導電性又は導電性の詰め物が配置されている請求項４記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
6. 上記内側同軸線列を構成する各同軸線が、上記芯材の外周に接触する状態で互いに接触し合った状態になっている請求項１ないし５のいずれかの項に記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
7. 上記芯材が、上記内側同軸線列を構成する同軸線の数と同数の螺旋溝を備えた可撓性のあるスクリュー状に形成され、その各螺旋溝に上記同軸線が係合している請求項１ないし６のいずれかの項に記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
8. 上記外側単線列を囲んで外皮が被覆されている請求項１ないし７のいずれかの項に記載の電子内視鏡の信号ケーブル。
9. 上記外皮が、電気絶縁性の外皮チューブとその内周面に沿って配置されたシールドとを備えている請求項８記載の電子内視鏡の信号ケーブル。

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