JP6368662B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に関する。

内視鏡は、例えば被検体の体腔内に挿入される挿入部を有する。この挿入部は、先端から順に、先端硬質部、湾曲部、軟性部となっている。そして、先端硬質部の先端面には、観察窓、照明窓、鉗子出口、送気送水ノズルが設けられている。また、先端硬質部の内面には、観察窓に対応した位置でカメラモジュールが、照明窓に対応した位置でライトガイドがそれぞれ取り付けられている。湾曲部は、複数の節輪ユニットを連結して構成されており、ワイヤ操作によって先端硬質部を所望の方向に向けることができる。軟性部は、被検体の所望の観察部位に先端硬質部を到達させるために、１ｍ〜２ｍ程度の長さとなっている。

カメラモジュールは撮影レンズユニット及び撮像ユニットから構成されている。撮影レンズユニットは、ハウジング内に複数個のレンズを収納して構成されている。撮像ユニットは、撮影レンズユニットによって結像された光学画像を撮像信号に光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージエリアセンサを有する。イメージエリアセンサはフレキシブル基板やサブ基板などの回路基板を介して伝送ケーブルに接続されている。また、フレキシブル基板やサブ基板にはイメージエリアセンサを駆動するために電子部品が実装されている。撮像ユニットからの信号は、フレキシブル基板やサブ基板、伝送ケーブルを介して画像処理装置に送られる。画像処理装置では信号を画像処理して、モニタに病変等の画像を表示する。

撮像ユニットからの信号を画像処理装置に送る伝送ケーブルは、複合多芯ケーブルから構成されている。この伝送ケーブルは、挿入部の全長にわたって挿通されているので、挿入部がループされたり湾曲されたりする度に、強く押し引きされる。伝送ケーブルが引き込まれると、伝送ケーブルと回路基板との接合部が剥離したり、伝送ケーブルが断線したりする場合がある。

このような剥離や切断を回避するため、特許文献１に記載の内視鏡では、先端硬質部の内周面とイメージエリアセンサとの間の空きスペースに、ケーブル連結具が配置されている。ケーブル連結具は、伝送ケーブルの外皮に一端が固着され、先端硬質部を構成するプリズム保持具の取付筒部に他端が取り付けられる。さらに、ケーブル連結具の他端には、取付筒部の先端面に係止する係止爪が形成されている。このため、内視鏡の挿入部が繰り返し曲げられて伝送ケーブルが引っ張られる場合でも、ケーブル連結具により引っ張り力がプリズム保持具に伝達されるため、回路基板などに引っ張り力が作用することがなく、伝送ケーブルと回路基板との接合部の剥離や伝送ケーブルの断線などが発生しない。

また、特許文献２に記載の電子内視鏡にも、レンズ鏡筒と信号ケーブルとを連結してプリズムの少なくとも一面を覆う連結部材が設けられている。この電子内視鏡では、信号ケーブルのケーブルカバーの端部が連結部材の一端部の内側に接着剤によって接着され、レンズ鏡筒の鍔部に連結部材の他端部に形成された一対の爪部が係合している。このため、信号ケーブルが連結部材から離れる方向に引っ張られても、信号ケーブルと回路基板との接合部の剥離や信号ケーブルの断線などが発生しない。

特開２０１３−７５０２６号公報 特許第５４３６４７０号公報

上記説明した特許文献１に記載の内視鏡では、ケーブル連結具を含むカメラモジュールは、内視鏡の先端部本体に形成された取り付け穴にこのカメラモジュールのハウジングが入り込み、ねじ止めされることにより先端部本体に固定される。また、特許文献２に記載の電子内視鏡では、レンズ鏡筒の外周部の例えば３箇所に設けられた雌ねじに、雄ねじが螺合されることにより、電子内視鏡の先端硬質部内の所定位置に、連結部材を含む撮像装置がねじ止め固定される。これらカメラモジュールのハウジングやレンズ鏡筒といった光学部材保持部は肉薄に形成されている。このため、内視鏡の湾曲部が曲げられた際にケーブルに加わった外力がケーブル連結具又は連結部材を介して光学部材保持部に伝達すると、ねじ止め箇所を起点とした変形応力が光学部材保持部に加わってしまう。この変形応力によって光学部材保持部が変形すると、光学部材保持部が保持する撮影レンズ又はプリズム等の光学部材の接着剥離等といった不具合が発生する可能性があった。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、連結部材を介した外力による光学部材保持部の変形を防止可能な内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡は、撮影レンズを介して結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、上記固体撮像素子と電気的に接続された回路基板と、上記回路基板に電気的に接続された信号ケーブルと、上記撮影レンズ又はプリズムを保持する光学部材保持部と、上記信号ケーブルに一端が固着され、上記光学部材保持部に係止する係止爪が他端に設けられた、上記光学部材保持部及び上記信号ケーブルを連結する連結部材と、を備えた内視鏡であって、上記光学部材保持部の外周から外れることなく、空間を介して上記外周の少なくとも一部を囲う装着部材を備え、上記装着部材が上記内視鏡の本体部に固定されている。
また、本発明の一態様の内視鏡は、撮影レンズ及びプリズムを介して結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、上記固体撮像素子と電気的に接続された回路基板と、上記回路基板に電気的に接続された信号ケーブルと、上記プリズムを保持する光学部材保持部と、上記信号ケーブルに一端が固着され、上記光学部材保持部に係止する係止爪が他端に設けられた、上記光学部材保持部及び上記信号ケーブルを連結する連結部材と、上記光学部材保持部の外周の少なくとも一部に装着される装着部材と、を備え、上記装着部材が上記内視鏡の本体部に固定される内視鏡であって、上記光学部材保持部は、上記プリズムを端面で保持し、上記装着部材は、上記光学部材保持部が上記プリズムを保持する上記端面を跨いで、上記連結部材に係合する係合爪を有する。

本発明によれば、連結部材を介した外力による光学部材保持部の変形を防止可能な内視鏡を提供することができる。

本発明に係る一実施形態の内視鏡を示す外観図である。 内視鏡の先端部の内部を側方から示す図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 フレキシブル基板の一例を示す斜視図である。 カメラモジュールを斜め上方から見た斜視図である。 他の例のカメラモジュールを斜め上方から見た斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態の内視鏡を示す外観図である。図２は、内視鏡の先端部の内部を側方から示す図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、フレキシブル基板の一例を示す斜視図である。図４は、カメラモジュールを斜め上方から見た斜視図である。

図１に示すように、内視鏡１０は、例えば被検体の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１１と、挿入部１１の基端部分に連設された操作部１２と、プロセッサ装置及び光源装置（いずれも図示せず）に接続されるユニバーサルコード１３とを備える。

プロセッサ装置は、光学画像を撮像信号に光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージエリアセンサ２９（図２参照）からユニバーサルコード１３を介して入力された撮像信号に各種画像処理を施して、映像信号に変換するとともに、イメージエリアセンサ２９の駆動を制御する駆動制御信号を送信する。プロセッサ装置で変換された映像信号は、プロセッサ装置にケーブル接続されたモニタ（図示せず）に内視鏡画像として表示される。

挿入部１１には、先端から順に、先端硬質部１４、湾曲部１５、及び軟性部１６が構成されている。

先端硬質部１４の前端部１４ａ（内視鏡１０の本体部）は硬質樹脂で形成され、先端硬質部１４の周表皮３１は軟質樹脂で形成されている。周表皮３１の内側には、硬質な金属材料から形成された筒状部３２が一端部を前端部１４ａに接合されて設けられている。先端硬質部１４内には、図２に示すように、後述するカメラモジュール１が取り付けられている。

湾曲部１５は、複数の関節用節輪を連結して構成され、操作部１２に設けられたアングルノブ１７，１８を操作することにより軟性部１６内に挿通されたアングルワイヤー（図示せず）の移動に連動して上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端硬質部１４が体腔内の所望の方向に向けられ、体腔内の被観察部位をカメラモジュール１で撮像することができる。

軟性部１６は、操作部１２と湾曲部１５との間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。

操作部１２には、鉗子口１９が設けられている。鉗子口１９には、患部の治療に用いられる鉗子や注射針といった処置具が挿通される。鉗子口１９は、挿入部１１内に配設された鉗子チャンネル３０（図２参照）に接続され、鉗子チャンネル３０は、先端硬質部１４に設けられた鉗子出口２３（図２参照）に接続される。

操作部１２には、送気送水ボタン２０及び吸引ボタン２１が設けられている。送気送水ボタン２０が操作されると、挿入部１１内に設けられた送気送水チャンネル（図示せず）を介して、先端硬質部１４の端面に設けられた送気送水ノズル２４（図２参照）からエアー又は水等の液体が噴射される。吸引ボタン２１は、体内の液体や組織等の被吸引物を鉗子出口２３から吸引する際に操作される。

以下、内視鏡１０の先端硬質部１４内に配設されるカメラモジュール１の構成について、図２〜図５を参照して説明する。図２及び図４に示すように、カメラモジュール１は、対物光学系２５（撮影レンズ）と、レンズ鏡筒２６（光学部材保持部）と、プリズム保持具３３（光学部材保持部）と、プリズム２７と、イメージエリアセンサ２９（固体撮像素子）と、フレキシブル基板３５（回路基板）と、信号ケーブル３７と、連結部材４０と、リング部材３４（装着部材）とを主に有する。

図２に示すように、先端硬質部１４の端面には、観察窓２２、照明窓（図示せず）、鉗子出口２３、及び送気送水ノズル２４が設けられている。観察窓２２の奥には、体腔内の像光を取り込むための対物光学系２５がレンズ鏡筒２６内に配設されている。さらに、レンズ鏡筒２６には、プリズム保持具３３が取り付けられている。プリズム保持具３３は、レンズ鏡筒２６の後端側の外周に嵌合して取り付けられる取付筒部３３ａと、プリズム２７が取り付けられるプリズム取付枠３３ｂとを有する。プリズム取付枠３３ｂには、対物光学系２５を経由した観察部位の像光が透過する開口が設けられ、プリズム２７は、この開口を塞ぐようにしてプリズム取付枠３３ｂの後端面に接着される。すなわち、この後端面が、プリズム保持具３３がプリズム２７を保持する端面である。対物光学系２５を経由した観察部位の像光は、プリズム２７に入射してプリズム２７の内部で屈曲され、カバーガラス２８を介してイメージエリアセンサ２９の撮像面２９ａに結像する。

イメージエリアセンサ２９は、細長いフレキシブル基板３５の一端部３５ａに形成された開口３５ｂ（図３参照）から撮像面２９ａが露呈されるように、周辺部が一端部３５ａの外面に密接され、ボンディングワイヤにより一端部３５ａに電気的に接続される。フレキシブル基板３５は、Ｕ字型に湾曲された湾曲部３５ｃを有し、略真っ直ぐに延びた直線部３５ｄを介して、その他端部３５ｅがプリズム２７近傍まで達している。

他端部３５ｅの所定長さ範囲は、プリズム２７の傾斜面に対して略平行となるように、直線部３５ｄに対して屈曲されている。他端部３５ｅのプリズム２７側の面には、イメージエリアセンサ２９を駆動する回路やイメージエリアセンサ２９から出力される映像信号を増幅するアンプ等の部品（図２に破線で仮想的に示す）が設けられている。他端部３５ｅには、カバー３６が固着され、このカバー３６の両縁部がプリズム２７の両側面に固着されている。カバー３６によって上述したアンプ等が囲われ、保護される。なお、イメージエリアセンサ２９やアンプ等の部品は駆動される際に熱を発するが、この熱はフレキシブル基板３５及び後述する連結部材４０によって放熱される。

フレキシブル基板３５には、図３に示すように、直線部３５ｄの長手方向に直交する方向に突出されるとともに直角に折り曲げられた枝部３５ｆが連設され、この先端部に長方形をしたサブ基板３５ｇが連設されている。このサブ基板３５ｇの面は、枝部３５ｆの面に対して直角であり、直線部３５ｄの面に対して略平行になっている。この面に対向するサブ基板３５ｇの内面には、半田付け部３５ｈが設けられ、この半田付け部３５ｈに設けられた多数の端子に、後述する信号ケーブル３７（図２参照）の各信号線３８がそれぞれ半田付けされる。

図２に戻って、信号ケーブル３７は、多数の信号線３８を円筒状のケーブルカバー３９内に収納した多芯ケーブルで、挿入部１１及び操作部１２内を経てユニバーサルコード１３内に挿通されている。

図４に示すように、プリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂとケーブルカバー３９の端部３９ａは、略Ｔ字板状の金属板により構成された連結部材４０によって連結される。連結部材４０は、略Ｔ字状に形成された連結部材４０の一端側の両側部を折り曲げて断面がＵ字状に形成された取付枠部４０ａと、連結部材４０の中央部に形成された連結板部４０ｂと、連結板部４０ｂの両縁部から他端側に向かって延長されるように細長く連設された一対のアーム部４０ｃとから構成される。一対のアーム部４０ｃの各先端には、互いに内側に屈曲された爪部４０ｄ（係止爪）が形成され、この爪部４０ｄがプリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂの縁に係合する。また、取付枠部４０ａはケーブルカバー３９の端部３９ａを覆い、取付枠部４０ａとケーブルカバー３９の端部３９ａとの間の隙間に接着材が充填されることによって、連結部材４０の一端が信号ケーブル３７のケーブルカバー３９に固着される。連結部材４０の一端がケーブルカバー３９に固着され、連結部材４０の他端がプリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂに係合した状態で、連結板部４０ｂはサブ基板３５ｇ（図２，３参照）を覆う。

本実施形態では、プリズム保持具３３の取付筒部３３ａの後部外周に嵌合する円筒状のリング部材３４が装着される。取付筒部３３ａに嵌合されたリング部材３４は、リング部材３４の後端がプリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂに係合した連結部材４０の爪部４０ｄと当接するまでプリズム取付枠３３ｂに寄せて配設される。したがって、リング部材３４は、連結部材４０の爪部４０ｄをプリズム取付枠３３ｂと挟み込む。

リング部材３４の内径は取付筒部３３ａの外径よりも若干大きいため、リング部材３４と取付筒部３３ａとの間には隙間４１が形成される。隙間４１は、空気層としての空間であっても、リング部材３４とプリズム保持具３３とを接着する接着剤が充填された接着剤層であっても良い。隙間４１が接着剤層である場合、リング部材３４とプリズム保持具３３とを一体化できる。

リング部材３４の外周部の少なくとも１箇所には、プリズム保持具３３の取付筒部３３ａの外周に装着されたリング部材３４を先端硬質部１４の前端部１４ａ内の所定位置にねじ止めして固定するための雌ねじ部３４ａが設けられている。図２に示すように、リング部材３４の雌ねじ部３４ａに雄ねじ４５が螺合されることにより、リング部材３４を含むカメラモジュール１が先端硬質部１４の内部に固定される。その後、前端部１４ａの後部には筒状部３２が固定され、更に、この上に周表皮３１が被せられる。

なお、リング部材３４は、プリズム保持具３３の取付筒部３３ａの周方向における全てを囲う構成に限らず、取付筒部３３ａの周方向の少なくとも一部を囲う、断面がＣ字状の構成であっても良い。この場合であっても、リング部材３４は、プリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂに係合した連結部材４０の爪部４０ｄをプリズム取付枠３３ｂと挟み込む。また、リング部材３４は、連結部材４０の爪部４０ｄがレンズ鏡筒２６に係合する構成である場合には、爪部４０ｄをレンズ鏡筒２６と挟み込む。

さらに、リング部材３４は、図５に示すように、連結部材４０の爪部４０ｄとの係合箇所近傍から後端側に向かって延長されるように細長く連結された一対の係合爪３４ｂを有していても良い。係合爪３４ｂは、プリズム２７が接着されたプリズム取付枠３３ｂの後端面を跨いで、連結部材４０のアーム部４０ｃに外側から係合する。リング部材３４の係合爪３４ｂは、接着剤によって連結部材４０のアーム部４０ｃに固定される。なお、接着剤による連結部材４０とリング部材３４との固定は、アーム部４０ｃと係合爪３４ｂとの間だけでなく、リング部材３４の後端面と連結部材４０の爪部４０ｄとの間で行っても良い。

以上により、本実施形態では、ケーブルカバー３９の端部３９ａには連結部材４０の取付枠部４０ａが固着され、プリズム保持具３３のプリズム取付枠３３ｂには連結部材４０の爪部４０ｄが係合している。また、プリズム保持具３３の取付筒部３３ａの外周にはリング部材３４が装着され、リング部材３４が、内視鏡１０の先端硬質部１４の内部に雄ねじ４５によって固定される。このように、リング部材３４がねじ止めによって固定されることで、リング部材３４が外周に装着されたプリズム保持具３３も間接的に固定される。しかし、プリズム保持具３３は、雄ねじ４５等の固定具によって直接的には固定されていない。このため、連結部材４０からプリズム保持具３３に伝わった応力は、プリズム保持具３３の１箇所に集中せずに分散するため、プリズム保持具３３の変形が抑えられ、プリズム２７の接着剥離等といった不具合の発生を防止できる。

また、リング部材３４とプリズム保持具３３の取付筒部３３ａとの間には、空気層としての空間又は接着剤層である隙間４１が形成されている。この隙間４１は、連結部材４０からプリズム保持具３３に伝わった応力にとっての緩衝層として機能するため、より一層応力が分散して、プリズム保持具３３の変形が抑えられる。

また、リング部材３４が雄ねじ４５によってねじ止めされることによって、リング部材３４を含むカメラモジュール１を先端硬質部１４の内部に確実に固定することができる。

さらに、リング部材３４が図５に示した一対の係合爪３４ｂを有する場合には、係合爪３４ｂがプリズム取付枠３３ｂの後端面を跨いで連結部材４０のアーム部４０ｃに外側から係合する。係合爪３４ｂは、連結部材４０のアーム部４０ｃを介してプリズム取付枠３３ｂを側方から挟み込むため、この挟み込み方向の応力に抗して連結部材４０とプリズム保持具３３との係合を維持することができる。また、リング部材３４と連結部材４０とが接着剤によって固定されることで、連結部材４０の爪部４０ｄを挟み込むリング部材３４による連結部材４０とプリズム保持具３３との連結強度をより一層向上することができる。

また、係合爪３４ｂは、プリズム２７が接着されたプリズム取付枠３３ｂの後端面を跨いでいるため、係合爪３４ｂがプリズム取付枠３３ｂを挟み込む方向の応力からプリズム取付枠３３ｂを保護することができる。その結果、この応力によりプリズム取付枠３３ｂが撓んでプリズム２７が剥離するといった事態を防ぐことができる。

以上説明したとおり、本明細書に開示された内視鏡は、撮影レンズを介して結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、上記固体撮像素子と電気的に接続された回路基板と、上記回路基板に電気的に接続された信号ケーブルと、上記撮影レンズ又はプリズムを保持する光学部材保持部と、上記信号ケーブルに一端が固着され、上記光学部材保持部に係止する係止爪が他端に設けられた、上記光学部材保持部及び上記信号ケーブルを連結する連結部材と、を備えた内視鏡であって、上記光学部材保持部の外周の少なくとも一部に装着される装着部材を備え、上記装着部材が上記内視鏡の本体部に固定されている。

また、上記装着部材は、空間又は接着剤層を介して上記光学部材保持部の外周の少なくとも一部を囲う。

また、上記装着部材は、上記本体部にねじ止めされることによって上記本体部に固定される。

また、上記光学部材保持部は、上記プリズムを端面で保持し、上記装着部材は、上記光学部材保持部が上記プリズムを保持する上記端面を跨いで、上記連結部材に係合する係合爪を有する。

１ カメラモジュール
１０ 内視鏡
１１ 挿入部
１２ 操作部
１３ ユニバーサルコード
１４ 先端硬質部
１４ａ 前端部
１５ 湾曲部
１６ 軟性部
１７，１８ アングルノブ
１９ 鉗子口
２０ 送気送水ボタン
２１ 吸引ボタン
２２ 観察窓
２３ 鉗子出口
２４ 送気送水ノズル
２５ 対物光学系
２６ レンズ鏡筒
２７ プリズム
２８ カバーガラス
２９ イメージエリアセンサ
３０ 鉗子チャンネル
３１ 周表皮
３２ 筒状部
３３ プリズム保持具
３３ａ 取付筒部
３３ｂ プリズム取付枠
３４ リング部材
３４ａ 雌ねじ部
３４ｂ 係合爪
３５ フレキシブル基板
３５ｇ サブ基板
３６ カバー
３７ 信号ケーブル
３８ 信号線
３９ ケーブルカバー
４０ 連結部材
４０ａ 取付枠部
４０ｂ 連結板部
４０ｃ アーム部
４０ｄ 爪部
４１ 隙間
４５ 雄ねじ

Claims (4)

1. 撮影レンズを介して結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子と電気的に接続された回路基板と、
   前記回路基板に電気的に接続された信号ケーブルと、
   前記撮影レンズ又はプリズムを保持する光学部材保持部と、
   前記信号ケーブルに一端が固着され、前記光学部材保持部に係止する係止爪が他端に設けられた、前記光学部材保持部及び前記信号ケーブルを連結する連結部材と、を備えた内視鏡であって、
   前記光学部材保持部の外周から外れることなく、空間を介して前記外周の少なくとも一部を囲う装着部材を備え、
   前記装着部材が前記内視鏡の本体部に固定された内視鏡。
2. 請求項１に記載の内視鏡であって、
   前記装着部材は、前記本体部にねじ止めされることによって前記本体部に固定される内視鏡。
3. 請求項１又は２に記載の内視鏡であって、
   前記光学部材保持部は、前記プリズムを端面で保持し、
   前記装着部材は、前記光学部材保持部が前記プリズムを保持する前記端面を跨いで、前記連結部材に係合する係合爪を有する内視鏡。
4. 撮影レンズ及びプリズムを介して結像された光学画像を光電変換する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子と電気的に接続された回路基板と、
   前記回路基板に電気的に接続された信号ケーブルと、
   前記プリズムを保持する光学部材保持部と、
   前記信号ケーブルに一端が固着され、前記光学部材保持部に係止する係止爪が他端に設けられた、前記光学部材保持部及び前記信号ケーブルを連結する連結部材と、
   前記光学部材保持部の外周の少なくとも一部に装着される装着部材と、
   を備え、前記装着部材が前記内視鏡の本体部に固定される内視鏡であって、
   前記光学部材保持部は、前記プリズムを端面で保持し、
   前記装着部材は、前記光学部材保持部が前記プリズムを保持する前記端面を跨いで、前記連結部材に係合する係合爪を有する内視鏡。

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