JP6450873B2

JP6450873B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP6450873B2
Application number: JP2018032964A
Authority: JP
Inventors: 公威福島
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2018118067A

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

電子内視鏡システムは、光源装置からの光をスコープである電子内視鏡へ導き、この光を先端部から被観察領域へ照射し、先端部に配設されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）等により被観察領域を撮像するものである。この種の電子内視鏡システムでは、電子内視鏡がケーブルを介してコネクタ部によって、光源装置やプロセッサ装置等の外部装置に着脱可能に接続されており、プロセッサ装置を介してビデオ信号がモニタへ供給される。

上述の電子内視鏡システムが特に医療診断のために用いられる場合には、被検体の体腔内に挿入される電子内視鏡を洗浄及び消毒するクリーニング作業が必要である。このため、外部装置と通信を行うための電気的接点である電子内視鏡の電気的コネクタ部には、クリーニング作業を行う際に防水キャップ等の別体の気密手段を装着できるようになっている。しかし、この気密手段は比較的大きくかつ重量もあるため、コネクタ部への着脱に手間がかかる。また、気密手段が装着されずにクリーニング作業が行われると、電気的コネクタ部から電子内視鏡内に浸水する可能性がある。これに対し、外部装置と電気的には接続しない光学的コネクタ部が電子内視鏡に設けられている場合には、この光学的コネクタ部に防水構造を採用することで、上記説明した気密手段を用いることなく電子内視鏡のクリーニング作業を行うことができる（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平１０−１５５７４０号公報特開２０１３−２０８１８７号公報

上記説明した電子内視鏡が外部装置から取り外された状態でクリーニング作業が行われる際、電子内視鏡の光学的コネクタ部は洗浄液や水が高い圧力でかかる場合がある。このため、光学的コネクタ部内の光学半導体素子等が設けられた空間には特に高い気密性が要求される。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、コネクタ部内の光半導体素子等が存在する空間の気密性を向上可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡装置は、外部装置に接続されて上記外部装置との間で光信号を授受するコネクタ部を備えた内視鏡装置であって、上記コネクタ部は、互いに連通した２つの開口を有する中空金属部材と、周囲を封止可能に上記中空金属部材の一方の開口側に圧入固定された光半導体素子と、上記中空金属部材の他方の開口側に設けられたレンズと、上記中空金属部材に上記レンズを固定して、上記レンズと上記中空金属部材との間を封止する第１封止部材と、を備え、上記レンズは、上記光半導体素子からの光を上記外部装置に出力する、又は上記外部装置からの光を上記光半導体素子に入力するものである。

本発明によれば、コネクタ部内の光半導体素子等が存在する空間の気密性を向上可能な内視鏡装置を提供することができる。また、光半導体素子とレンズとの位置合わせを確実に行うことができる。

本発明の実施形態を説明するための、電子内視鏡装置の一例の外観図である。図１の電子内視鏡装置の機能ブロック図である。図１の電子内視鏡及びプロセッサ装置の各々のコネクタの構成を示す図である。図３の電子内視鏡のコネクタの正面図である。図３に示すＶ−Ｖ線部分断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、電子内視鏡システムの一例の構成を示す。

電子内視鏡システム１は、内視鏡装置である電子内視鏡２と、外部装置であるプロセッサ装置３と、プロセッサ装置３に接続されたモニタ４とを備える。

電子内視鏡２は、被検体の体腔内に挿入される挿入部１０と、挿入部１０に連なる操作部１１と、操作部１１から延びるユニバーサルコード１２とを有している。ユニバーサルコード１２の末端にはコネクタ１３が設けられており、コネクタ１３はプロセッサ装置３に設けられたコネクタ１４に接続され、両コネクタ１３，１４を介して電子内視鏡２とプロセッサ装置３とは接続される。両コネクタ１３，１４を介してプロセッサ装置３に接続された電子内視鏡２は、プロセッサ装置３との間で光信号を授受することによって通信可能である。

図２は、電子内視鏡システム１の機能ブロックを示す。

電子内視鏡２の挿入部１０の先端部には、照明光を照射する照明光学系２０と、対物光学系２１及び対物光学系２１によって結ばれる像を受像する撮像装置２２と、が設けられている。

照明光学系２０から照射される照明光は、プロセッサ装置３に設けられている光源２４によって生成され、ユニバーサルコード１２（図１参照）に内包されるライトガイド２５によって光源２４から照明光学系２０まで導かれる。

撮像装置２２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子２８と、撮像素子２８を駆動し、撮像素子２８から画像信号を読み出す駆動読出回路２９とを有する。駆動読出回路２９は、例えば撮像素子２８のドライバや、撮像素子２８から読み出される画像信号を増幅するアンプや、画像信号をデジタル変換して出力するＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。

撮像素子２８及び駆動読出回路２９の動作電力や、駆動読出回路２９に入力される制御信号及び駆動読出回路２９から出力される画像信号は、ユニバーサルコード１２に内包される配線群３０によって伝送され、コネクタ１３，１４を介して電子内視鏡２とプロセッサ装置３との間で授受される。

コネクタ１３には、プロセッサ装置３のコネクタ１４との間で上記の電力及び信号を授受する入出力部３１と、電子内視鏡２のグランドに接続された接触部３２とが設けられている。

プロセッサ装置３は、入出力部３３と、接触部３４と、回路部３５とを有する。

入出力部３３は、コネクタ１４に設けられており、コネクタ１４に接続される電子内視鏡２のコネクタ１３との間で上記の電力及び信号を授受する。接触部３４もまた、コネクタ１４に設けられており、接地されたプロセッサ装置３の筐体（グランド）３６にコンデンサＣ１を介して接続されている。

回路部３５は、例えば図示しない商用電源から撮像素子２８及び駆動読出回路２９に供給する電力を生成する電源回路３７と、駆動読出回路２９の信号を処理する信号処理回路３８とを有する。信号処理回路３８は、例えば駆動読出回路２９の動作を制御する制御回路や、画像信号にホワイトバランス補正等の各種信号処理を施して画像データを生成する画像処理回路などを含んで構成される。信号処理回路３８によって生成された画像データはモニタ４（図１参照）に表示される。

コネクタ１３の入出力部３１とコネクタ１４の入出力部３３とは、互いに絶縁されて電力及び信号を授受する。なお、本明細書において、「絶縁」とは電力や信号を伝送する導体が分離されていることをいい、入出力部３１，３３の間で導体は分離されている。

図示の例では、コイル４０が入出力部３１，３３にそれぞれ設けられており、コイル４０の対は、コネクタ１３，１４が相互に接続された状態で非接触にて対向配置され、電磁誘導を利用して互いに絶縁を保って電力を伝送する。

また、入出力部３１，３３のうち、各信号の出力側に光半導体素子である発光素子４１ａが、入力側に光半導体素子である受光素子４１ｂがそれぞれ設けられ、発光素子４１ａ及び受光素子４１ｂの対は、コネクタ１３，１４が相互に接続された状態でレンズ等を介して非接触にて対向配置され、光を利用して互いに絶縁を保って信号を伝送する。

なお、絶縁を保った電力は上記の方式に限られるものではない。例えば電力の授受には、コイル４０を共振器として利用する磁気共鳴方式を用いることもできる。

一方、コネクタ１３の接触部３２とコネクタ１４の接触部３４とは、コネクタ１３，１４が相互に接続された状態で互いに接触し、電子内視鏡２のグランドとプロセッサ装置３の筐体３６とが互いに導通される。

なお、上述した電子内視鏡システム１では、電子内視鏡２に搭載される電子デバイスとして撮像装置２２（撮像素子２８及び駆動読出回路２９）を例示したが、電子内視鏡２に搭載される電子デバイスは、撮像装置２２に限られるものではない。例えば上述した電子内視鏡システム１では、プロセッサ装置３の光源２４によって生成された照明光をライトガイド２５によって電子内視鏡２の挿入部１０の先端部に導いて照明光学系２０から照射する構成とされているが、挿入部１０の先端部にＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びその駆動回路を設け、ＬＥＤによって照明光を生成することも可能である。

図３及び図４は、電子内視鏡２のコネクタ１３及びプロセッサ装置３のコネクタ１４の構成を示す。

電子内視鏡２のコネクタ１３は、凸状に形成された嵌合部４２を有し、プロセッサ装置３のコネクタ１４は、凹状に形成された嵌合部４３を有する。嵌合部４２，４３は、コネクタ１３，１４の相互の接続に伴って互いに嵌合し、コネクタ１３の嵌合部４２はコネクタ１４の嵌合部４３によって覆われる。

図示の例において、凸状の嵌合部４２はコネクタ１３の略中央部に設けられており、嵌合部４２には照明光を導くライトガイド２５の末端部が保持されている。また、嵌合部４２を間に挟むコネクタ１３の両側部のうち一方の側部には、電力を授受するコイル４０が設けられ、他方の側部には、凸状に形成されたコネクタ部である、信号を授受する発光コネクタ部５１及び受光コネクタ部５２が設けられている。また、コネクタ１４には、嵌合部４３とは別の、凹状に形成された２つの嵌合部５３，５４が設けられている。嵌合部５３には、コネクタ１３，１４の相互の接続に伴って発光コネクタ部５１が嵌合し、嵌合部５４には、コネクタ１３，１４の相互の接続に伴って受光コネクタ部５２が嵌合する。

図５には、図３に示す発光コネクタ部５１のＶ−Ｖ線部分断面図が示される。図５に示すように、発光コネクタ部５１は、基板６１上に取り付けられた発光素子４１ａと、レンズ６２と、互いに連通した２つの開口６３Ａ，６３Ｂを有する略円筒状の中空金属部材６３とを有する。中空金属部材６３の一方の開口６３Ａには発光素子４１ａが圧入され、発光素子４１ａと中空金属部材６３と基板６１との間の領域には、シリコンを主成分とした接着性を有するシーラント６４が充填される。第２封止部材としてのシーラント６４によって、発光素子４１ａと中空金属部材６３との間は封止され、基板６１と中空金属部材６３との間も封止される。

中空金属部材６３の他方の開口６３Ｂにはレンズ６２が配設される。レンズ６２は、中空金属部材６３の空洞部６５に設けられた段部６６で支持された状態で、弾性体によって形成されたＯリング６７を介して開口６３Ｂ側から固定部材６８によって固定される。Ｏリング６７は、レンズ６２と中空金属部材６３との間に係止され、固定部材６８は、中空金属部材６３の外周面で螺合して、Ｏリング６７をレンズ６２と挟んだ状態でレンズ６２と中空金属部材６３との間に固定する。本実施形態ではＯリング６７と固定部材６８とによって第１封止部材が構成され、固定部材６８からの押圧力によって変形した防水部材としてのＯリング６７が、レンズ６２と中空金属部材６３との間を封止する。

レンズ６２が配設された中空金属部材６３の開口６３Ｂは、凸状に形成された発光コネクタ部５１の先端側に位置し、開口６３Ａは発光コネクタ部５１の奥側に位置する。レンズ６２が配設され固定部材６８が螺合された中空金属部材６３の開口６３Ｂからさらに先端側には、レンズ６２を保護するための透明部材７１が設けられる。透明部材７１は、連通した２つの開口を有する保持部材７２の一方の開口７３側の空洞に設けられ、開口７３を塞ぐ。透明部材７１は、弾性体によって形成されたＯリング７４を介して、保持部材７２の他の開口から空洞に挿入された押え部材７５によって固定される。第３封止部材としてのＯリング７４は、透明部材７１と保持部材７２との間で係止され、押え部材７５は、保持部材７２の内周面で螺合して、Ｏリング７４を開口７３側に押圧する。押え部材７５からの押圧力によって変形したＯリング７４が、透明部材７１と保持部材７２との間を封止する。

透明部材７１が開口７３側に固定された保持部材７２は、もう一方の開口から中空金属部材６３に嵌り、中空金属部材６３の外周面で螺合することによって中空金属部材６３に固定される。保持部材７２が中空金属部材６３に固定された状態では、透明部材７１とレンズ６２との間に閉じられた空間７６が形成される。透明部材７１と保持部材７２との間はＯリング７４によって封止されているため、空間７６は気密封止される。

上述のように構成された発光コネクタ部５１では、発光素子４１ａが発した光がレンズ６２及び透明部材７１を透過して発光コネクタ部５１の先端から外部に出力される。なお、受光コネクタ部５２は、発光素子４１ａの代わりに受光素子４１ｂを有する点を除き、発光コネクタ部５１と同様の構成を有する。

以上により、本実施形態では、中空金属部材６３の一方の開口７３側に発光素子４１ａが圧入され、他方の開口７３側にレンズ６２が設けられているため、発光素子４１ａとレンズ６２との位置合わせを確実に行うことができる。また、発光素子４１ａと中空金属部材６３との間はシーラント６４で封止され、かつ、レンズと中空金属部材６３との間も固定部材６８によって固定されたＯリング６７によって封止されているため、発光素子４１ａが存在する中空金属部材６３の空洞部６５の気密を十分に保つことができる。さらに、レンズ６２よりも発光コネクタ部５１の先端側に設けられた透明部材７１と保持部材７２との間はＯリング７４によって封止されているため、レンズ６２と透明部材７１との間に形成された空間７６は気密封止される。

したがって、電子内視鏡２がプロセッサ装置３から取り外された状態でクリーニング作業が行われる際に、コネクタ１３に洗浄液や水が高い圧力でかかっても、発光素子４１ａが存在する中空金属部材６３の空洞部６５や、レンズ６２と透明部材７１との間に形成された空間７６の気密が十分に保たれる。

以上説明したとおり、本明細書に開示された内視鏡装置は、外部装置に接続されて上記外部装置との間で光信号を授受するコネクタ部を備えた内視鏡装置であって、上記コネクタ部は、互いに連通した２つの開口を有する中空金属部材と、周囲を封止可能に上記中空金属部材の一方の開口側に圧入固定された光半導体素子と、上記中空金属部材の他方の開口側に設けられたレンズと、上記中空金属部材に上記レンズを固定して、上記レンズと上記中空金属部材との間を封止する第１封止部材と、を備える。

また、上記コネクタ部は、上記光半導体素子が取り付けられた基板と上記中空金属部材との間を封止する第２封止部材を備える。

また、上記コネクタ部は、上記光半導体素子と上記中空金属部材との間を封止する第２封止部材を備える。

また、上記第１封止部材は、上記レンズと上記中空金属部材との間に係止される、弾性体によって形成された防水部材と、上記中空金属部材と係合して、上記防水部材を上記レンズと上記中空金属部材との間に固定する固定部材と、を有する。

また、上記第２封止部材はシーラントを含む。

また、上記レンズは、上記光半導体素子に対して上記コネクタ部の先端側に設けられ、上記レンズよりも上記コネクタ部の先端側に、上記レンズを保護するための透明部材を備える。

また、上記透明部材を保持し、上記透明部材と上記レンズとの間に閉じられた空間を形成する保持部材と、上記空間を気密封止する第３封止部材と、を備える。

また、上記光半導体素子は発光素子である。

１電子内視鏡システム
２電子内視鏡
３プロセッサ装置
４モニタ
１０挿入部
１１操作部
１２ユニバーサルコード
１３コネクタ部
１４コネクタ部
２０照明光学系
２１対物光学系
２２撮像装置
２４光源
２５ライトガイド
２８撮像素子
２９駆動読出回路
３０配線群
３１入出力部
３３入出力部
３５回路部
４０コイル
４１ａ発光素子
４１ｂ受光素子
４２嵌合部
４３嵌合部
５１発光コネクタ部
５２受光コネクタ部
６１基板
６２レンズ
６３中空金属部材
６３Ａ，６３Ｂ開口
６４シーラント
６７Ｏリング
６８固定部材
７１透明部材
７２保持部材
７５押え部材
７４Ｏリング
７６空間

Claims

外部装置に接続されて前記外部装置との間で光信号を授受するコネクタ部を備えた内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、
互いに連通した２つの開口を有する中空金属部材と、
周囲を封止可能に前記中空金属部材の一方の開口側に圧入固定された光半導体素子と、
前記中空金属部材の他方の開口側に設けられたレンズと、
前記中空金属部材に前記レンズを固定して、前記レンズと前記中空金属部材との間を封止する第１封止部材と、
を備え、
前記レンズは、前記光半導体素子からの光を前記外部装置に出力する、又は前記外部装置からの光を前記光半導体素子に入力するものである、内視鏡装置。
請求項１に記載の内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、凸状に形成されたコネクタ部であり、前記レンズは、前記凸状に形成されたコネクタ部の先端側に位置する、内視鏡装置。
請求項２に記載の内視鏡装置であって、
前記凸状に形成されたコネクタ部は、前記外部装置の凹状のコネクタ部に嵌合するものである、内視鏡装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、前記光半導体素子が取り付けられた基板と前記中空金属部材との間を封止する第２封止部材を備える、内視鏡装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、前記光半導体素子と前記中空金属部材との間を封止する第２封止部材を備える、内視鏡装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡装置であって、
前記第１封止部材は、
前記レンズと前記中空金属部材との間に係止される、弾性体によって形成された防水部材と、
前記中空金属部材と係合して、前記防水部材を前記レンズと前記中空金属部材との間に固定する固定部材と、
を有する、内視鏡装置。
請求項４又は５に記載の内視鏡装置であって、
前記第２封止部材はシーラントを含む、内視鏡装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡装置であって、
前記レンズよりも前記コネクタ部の先端側に、前記レンズを保護するための透明部材を備える、内視鏡装置。
請求項８に記載の内視鏡装置であって、
前記透明部材を保持し、前記透明部材と前記レンズとの間に閉じられた空間を形成する保持部材と、
前記空間を気密封止する第３封止部材と、
を備える、内視鏡装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載の内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、前記外部装置との間で、絶縁を保って電力を伝送する、内視鏡装置。
請求項１０に記載の内視鏡装置であって、
前記コネクタ部は、電力を伝送するためのコイルを備える、内視鏡装置。