JP6550318B2 - 内視鏡 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡に関する。
内視鏡の挿入部の先端部に搭載される撮像装置は、一般に、イメージセンサと、イメージセンサが実装される回路基板とを備え、挿入部に挿通された複数の電線が回路基板に接続される。
特許文献1に記載された撮像装置では、回路基板と電線との接続の耐久性を高める目的で、複数の電線が回路基板の基板面に沿って平面状に並べられており、複数の電線それぞれの被覆が粘着材を介して回路基板に固着され、回路基板に固着された部分よりも先側で複数の電線それぞれの導体が回路基板のランドに接続されている。
また、特許文献2に記載された撮像装置では、挿入部の細径化を図る目的で、複数の電線それぞれの端末部が平面状に並べられ、これらの端末部が可撓な線状部材によって一纏めに束ねられている。
特開2009−131513号公報 特開2015−24029号公報
内視鏡の挿入部のさらなる細径化が求められている。挿入部の細径化に伴い、挿入部の内部は狭くなり、挿入部に挿通された複数の電線と挿入部の他の内容物とが密に配置される。一纏めに束ねられた複数の電線は相互に拘束され、電線それぞれの暴れが抑制されるので、複数の電線を束ねることは挿入部の細径化に有用であり、また、挿入部の他の内容物との接触による電線の損傷を抑制するうえでも有用である。
しかし、特許文献2に記載された撮像装置では、複数の電線を、挿入部の如何なる位置で、如何なる向きに平面状に並べて束ねるか考慮されておらず、闇雲に複数の電線を平面状に束ねたのでは、却って挿入部の細径化を阻害する虞があり、また、電線の損傷を誘発する虞もある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、回路基板に接続される複数の電線を適切に束ね、挿入部の細径化を可能とし、また、耐久性を高めることを目的とする。
本発明の一態様の内視鏡は、挿入部の先端部に配置されたイメージセンサと、上記イメージセンサが実装された回路基板と、上記回路基板に電気的に接続された複数の電線と、上記複数の電線を束ねる保持部を有する保持部材と、を備え、上記保持部は、上記挿入部において上記挿入部の軸方向に上記先端部に隣接する部位の内部で上記軸方向と直交する方向に狭窄した狭窄部に配置されており、上記複数の電線を狭窄方向よりも狭窄方向及び上記軸方向と直交する方向に長く束ねている。
本発明によれば、内視鏡の挿入部の細径化を可能とし、また、耐久性を高めることができる。
本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例の構成図である。 図1の内視鏡の挿入部の先端部に搭載された撮像装置の斜視図である。 図2の撮像装置の内部の斜視図である。 図2の撮像装置の断面図である。 図1の内視鏡の挿入部の先端部及び湾曲部の横断面図である。 図1の内視鏡の挿入部の先端部及び湾曲部の縦断面図である。 本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の挿入部の先端部に搭載された撮像装置の他の例の断面図である。 図7の撮像装置の内部の斜視図である。 図7の撮像装置の接続補助部材の斜視図である。 図7の撮像装置の変形例の斜視図である。
図1は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡システムの一例を示す。
内視鏡システム1は、内視鏡2と、光源ユニット3と、プロセッサユニット4とを備える。内視鏡2は、被検体内に挿入される挿入部6と、挿入部6に連なる操作部7と、操作部7から延びるユニバーサルコード8とを有し、挿入部6は、先端部10と、先端部10に連なる湾曲部11と、湾曲部11と操作部7とを繋ぐ軟性部12とで構成されている。
先端部10には、観察部位を照明するための照明光を出射する照明光学系や、観察部位を撮像する撮像装置及び撮像光学系などが設けられている。湾曲部11は挿入部6の長手軸と直交する方向に湾曲可能に構成されており、湾曲部11の湾曲動作は操作部7にて操作される。また、軟性部12は、挿入部6の挿入経路の形状に倣って変形可能な程に比較的柔軟に構成されている。
操作部7には、先端部10の撮像装置の撮像動作を操作するボタンや、湾曲部11の湾曲動作を操作するノブなどが設けられている。また、操作部7には、電気メスなどの処置具が導入される導入口13が設けられており、挿入部6の内部には、導入口13から先端部10に達し、処置具が挿通される処置具チャンネル14が設けられている。
ユニバーサルコード8の末端にはコネクタ9が設けられ、内視鏡2は、コネクタ9を介して、先端部10の照明光学系から出射される照明光を生成する光源ユニット3、及び先端部10の撮像装置によって取得される映像信号を処理するプロセッサユニット4と接続される。プロセッサユニット4は、入力された映像信号を処理して観察部位の映像データを生成し、生成した映像データをモニタ5に表示させ、また記録する。
挿入部6及び操作部7並びにユニバーサルコード8の内部にはライトガイドや電線群が収容されている。光源ユニット3にて生成された照明光がライトガイドを介して先端部10の照明光学系に導光され、先端部10の撮像装置とプロセッサユニット4との間で信号や電力が電線群を介して伝送される。
図2から図4は、挿入部6の先端部10に搭載された撮像装置の構成を示す。
撮像装置20は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementaly Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどのイメージセンサ21と、イメージセンサ21の受像面21aに被写体像を結像させる撮像光学系を収納した鏡筒22と、イメージセンサ21及び鏡筒22を保持したセンサホルダ23と、イメージセンサ21が実装された回路基板24と、を備える。
センサホルダ23は、撮像光学系の光軸Bに沿って移動可能に鏡筒22を保持しており、鏡筒22が移動されて撮像光学系に対するイメージセンサ21の位置が調整可能となっている。鏡筒22は、イメージセンサ21の位置決めがなされた後に、例えば接着剤などによってセンサホルダ23に固定される。
イメージセンサ21の受像面21aとは反対側の背面には信号や電力が入出力される複数の端子26が設けられている。
イメージセンサ21が実装された回路基板24は、センサ接続部30と、電線接続部31とを有する。
センサ接続部30には複数のランドが形成されており、センサ接続部30はイメージセンサ21の背面に添えられ、イメージセンサ21の背面に設けられた端子26がセンサ接続部30のランドに接続されている。
回路基板24は、図示の例ではリジッド回路基板であって、センサ接続部30と電線接続部31とは略直交しており、イメージセンサ21の背面に添えられてイメージセンサ21の受像面21aと平行に配置されているセンサ接続部30に対し、電線接続部31は受像面21aと略垂直に配置され、イメージセンサ21の背後で受像面21aの法線方向に延びている。なお、回路基板24はフレキシブル回路基板であってもよい。
電線接続部31にもまた複数のランド32が形成されており、電線接続部31の基板面に沿って平面状に並べられた複数の電線27それぞれの端末部の先端部分に露出された中心導体が電線接続部31のランド32に接続されている。回路基板24及び回路基板24に実装されたイメージセンサ21は、複数の電線27を介してプロセッサユニット4に接続されている。
回路基板24には、電線接続部31の複数のランド32にそれぞれ接続された複数の電線27を保持する保持部材28が取り付けられている。保持部材28は、複数の電線27を保持する保持部33と、回路基板24を覆うカバー部34とを有する。
カバー部34は、一対の側壁35及び一対の側壁35に架け渡された天井壁36によって構成されている。
一対の側壁35は、イメージセンサ21の受像面21aの法線に沿う回路基板24の一対の側面にそれぞれ重ねられ、例えば接着されて回路基板24の一対の側面にそれぞれ固定されている。天井壁36は、回路基板24の電線接続部31のランド32が形成されている基板面、及びランド32に接続された電線27の端末部を覆っている。
保持部33は、カバー部34の一対の側壁35それぞれに設けられた一対の延長側壁37によって構成されている。一対の延長側壁37は、イメージセンサ21の受像面21aの法線に沿ってカバー部34の後方に延びており、回路基板24の電線接続部31の基板面に沿って平面状に並ぶ複数の電線27を並び方向に挟んで配置されている。
一対の延長側壁37それぞれの先端部には押え片38が設けられており、抑え片38は、一対の延長側壁37の間に挟まれた複数の電線27に電線接続部31の基板面とは反対側から重なって配置されている。これにより、電線接続部31の基板面上での複数の電線27の平面状の並びが、電線接続部31の後方においても維持される。
複数の電線27に重なった押え片38は、カバー部34の天井壁36よりも電線接続部31側に寄って配置されており、押え片38と天井壁36との間には段差が形成されている。
図5及び図6は、撮像装置20が搭載された挿入部6の先端部10、及び湾曲部11の構成を示す。
先端部10には、上記の撮像装置20と、処置具チャンネル14の先端部とが設けられており、また、ライトガイド40を介して光源ユニット3から導光される照明光を出射する照明光学系なども設けられる。
イメージセンサ21及び鏡筒22を保持したセンサホルダ23は、例えばステンレス鋼材などの金属材料からなる先端硬質部41に形成された収容孔に収容され、先端硬質部41に固定されている。処置具チャンネル14の先端部や照明光学系もまた、先端硬質部41に形成された収容孔にそれぞれ収容され、先端硬質部41に固定されている。
先端硬質部41に固定されたセンサホルダ23によって保持されているイメージセンサ21の受像面21aは挿入部6の長手軸Aに対して略垂直に配置されており、受像面21aに対して略垂直な電線接続部31は長手軸Aに沿って配置されている。
湾曲部11は、長手軸Aに沿って並ぶ複数の環状の駒42を含み、これらの駒42により、撮像装置20の回路基板24に接続された複数の電線27や処置具チャンネル14やライトガイド40などを収容する管体として構成されている。
隣り合う二つの駒42は、長手軸Aに略直交する軸線上に配置された一対のピン43によって軸線まわりに回動可能に連結されている。隣り合う二つの駒42の個々の回動が合わさることによって、湾曲部11は全体として湾曲する。
湾曲部11は、操作部7から軟性部12(図1参照)を経て湾曲部11に挿通された一対のワイヤ44によって動作される。操作部7での操作に伴い、一対のワイヤ44のうち一方のワイヤ44が牽引され、他方のワイヤ44が繰り出され、これにより湾曲部11は動作されて湾曲する。
湾曲部11を構成する複数の駒42のうち、先端部10側の先頭の駒42が先端部10の先端硬質部41に接合され、先端部10と湾曲部11とは接続されている。センサホルダ23が先端硬質部41に固定された撮像装置20の回路基板24、及び回路基板24に取り付けられている保持部材28は、挿入部6において挿入部6の軸方向に先端部10に隣接する部位である先頭の駒42の内側に配置されている。
先頭の駒42と先頭の駒42に隣り合う駒42とを連結している一対のピン43それぞれの頭部43aは、これらの駒42の内径側に突出している。一対のピン43の間は、挿入部6の軸方向と直交する一対のピン43の対向方向に狭窄しており、対向方向と平行な方向の挿入部6の内径が一対のピン43の配置箇所を挿入部6の軸方向に挟み込む前後の箇所より小さい狭窄部となっている。
先頭の駒42の内側に配置されている保持部材28の保持部33は、挿入部6の内部の狭窄部である一対のピン43の間に配置されており、一対のピン43の間で、回路基板24の電線接続部31に接続された複数の電線27を保持している。
上記のとおり、複数の電線27は、保持部33によって、電線接続部31の基板面上での並びを維持して平面状に束ねられた状態に保持されている。そして、電線接続部31の基板面は、保持部33を間に挟む一対のピン43の対向方向に略垂直に配置されている。したがって、保持部33によって平面状に束ねられて保持されている複数の電線27は、一対のピン43の対向方向(狭窄方向)よりも対向方向と直交する方向に長く束ねられている。
このように、複数の電線27が、狭窄部である一対のピン43の間で狭窄方向よりも狭窄方向及び挿入部6の軸方向と直交する方向に長い平面状に束ねられていることにより、例えば複数の電線27が円柱状に束ねられている場合に比べて電線27の束の狭窄方向の寸法が小さくなるので、撮像装置20と駒42の内周面との隙間を狭窄方向に狭めて挿入部6を細径化でき、また、複数の電線27が相互に拘束されるので、ピン43との接触による電線27の損傷を抑制できる。
また、本例では、保持部33を含む保持部材28が回路基板24に固定されていることから、保持部33と回路基板24の電線接続部31との間での電線接続部31に対する電線27の変位も抑制され、電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性を高めることがきる。
電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性を高める観点では、保持部材28のカバー部34の一対の側壁35及び天井壁36並びに回路基板24の電線接続部31によって囲われる空間Sに樹脂材料を充填してもよい。電線接続部31のランド32に接続された電線27の端末部が樹脂材料に埋め込まれ、電線接続部31に対する電線27の変位が一層抑制されるので、電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性をさらに高めることがき、また、保持部材28の回路基板24への固定強度を高めることもできる。
なお、挿入部6の内部の狭窄部が一対のピン43の間であるものとして説明したが、例えば先頭の駒42における一対のワイヤ44それぞれの固定部45の間とすることもできる。固定部45は、周方向に並行して延びる二条のスリットによって先頭の駒42の一部に切り出されたブリッジ片が絞り加工などによって駒42の内径側に膨出されて形成されている。よって、一対の固定部45の間もまた、一対のピン43の間と同様に、挿入部6の軸方向と直交する一対の固定部45の対向方向に狭窄しており、対向方向と平行な方向の挿入部6の内径が一対の固定部45の配置箇所を挿入部6の軸方向に挟み込む前後の箇所より小さい狭窄部となっている。そこで、保持部材28の保持部33を一対の固定部45の間に配置し、複数の電線27を、保持部33によって、一対の固定部45の間で狭窄方向よりも狭窄方向及び挿入部6の軸方向と直交する方向に長い平面状に束ねてもよく、これにより、撮像装置20と駒42の内周面との隙間を狭窄方向に狭めて挿入部6を細径化でき、また、固定部45との接触による電線27の損傷を抑制できる。
また、図示の例では、回路基板24の電線接続部31に接続される電線27が4本であって、保持部33によって平面状に束ねられるものとして説明したが、狭窄部の狭窄方向よりも狭窄方向と直交する方向に長い限りにおいて平面状に限られない。例えば電線27の本数が6本である場合に、狭窄方向に2本の電線27が並び、狭窄方向と直交する方向に3本の電線27が並ぶように束ねられていてもよい。
図7から図9は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される撮像装置の他の例を示す。なお、上述した撮像装置20と共通する要素には共通の符号を付し、説明を省略又は簡略する。
図7から図9に示す撮像装置120は、回路基板24の電線接続部31の基板面に沿って並ぶ複数の電線27それぞれの端末部を電線接続部31との間に挟んで配置された接続補助部材121をさらに備える。
本例において、複数の電線27それぞれはシールド線であり、電線27の端末部の基端部分にはシールド導体122が露出され、電線接続部31のランド32に接続される中心導体はシールド導体122よりも先端側に露出されている。
電線接続部31には、電線接続部31の基板面に沿って並ぶ複数の電線27それぞれのシールド導体122がいずれも接続されるランド123が形成されている。複数の電線27それぞれのシールド導体122は、ランド123に接続されて互いに同電位とされている。そして、電線27のシールド導体122がランド123に接続されていることにより、シールド導体122よりも先端側に配置されている電線27の中心導体と電線接続部31のランド32との接続の耐久性が高められている。
接続補助部材121は、シールド導体122が露出された複数の電線27それぞれの端末部の基端部分を電線接続部31との間に挟んで配置されている。
接続補助部材121の電線接続部31との対向面には、電線接続部31の基板面に沿って平面状に並ぶ複数の電線27の端末部の基端部分がそれぞれ嵌り込む複数の切り欠き124が形成されており、これらの切り欠き124それぞれの底面には金属箔125が形成されている。
接続補助部材121は、例えばガラスエポキシなどの樹脂材料を用いて形成でき、金属箔125は、三次元構造体の表面に回路パターンを形成するMID(Molded Interconnect Device)技術を用いて形成できる。
電線接続部31に配置された接続補助部材121の複数の切り欠き124に電線27の端末部の基端部分がそれぞれ収容され、切り欠き124の底面を覆っている金属箔125が電線27の端末部の基端部分に露出されたシールド導体122に接触する。電線27それぞれの端末部の基端部分に露出されたシールド導体122と金属箔(接触部)125とが半田付けされ、接続補助部材121は、複数の電線27それぞれの端末部の基端部分に接合されている。
そして、複数の電線27それぞれの端末部の基端部分に接合された接続補助部材121は、回路基板24に固定された保持部材28に固定されている。本例では、保持部材28のカバー部34の一対の側壁35及び天井壁36並びに回路基板24の電線接続部31によって囲われる空間に樹脂材料Rが充填され、接続補助部材121は、電線27の端末部と一体に樹脂材料Rに埋め込まれて保持部材28に固定されている。
上記のとおり、電線27の端末部が樹脂材料Rに埋め込まれることにより、電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性が高められるが、さらに、電線27と一体化された接続補助部材121が樹脂材料Rに埋め込まれることにより、電線27の長手方向に接続補助部材121が保持部材28に係止されるので、電線27の端末部の長手方向の変位をより確実に抑制でき、電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性を一層高めることがきる。電線27の被覆には、例えば高絶縁性及び低誘電率なフッ素樹脂が用いられるところ、フッ素樹脂は一般に難接着性の材料であり、このような難接着性の被覆が残る電線27の端末部の固定にも、接続補助部材121を用いることによって十分な強度を得ることができる。
図10は、上述した撮像装置120の変形例を示す。
図10に示す例では、保持部材28のカバー部34において複数の電線27に沿って延びる天井壁36に係止孔126が形成されており、接続補助部材121が係止孔126に挿し込まれて係止されている。本例によっても、電線27の長手方向に接続補助部材121が保持部材28に係止されるので、電線27の端末部の長手方向の変位をより確実に抑制でき、電線27と電線接続部31のランド32との接続の耐久性を高めることがきる。
以上説明したように、本明細書に開示された内視鏡は、挿入部の先端部に配置されたイメージセンサと、上記イメージセンサが実装された回路基板と、上記回路基板に接続された複数の電線と、上記複数の電線を束ねる保持部を有する保持部材と、を備え、上記保持部は、上記挿入部において上記挿入部の軸方向に上記先端部に隣接する部位の内部で上記軸方向と直交する方向に狭窄した狭窄部に配置されており、上記複数の電線を狭窄方向よりも狭窄方向及び上記軸方向と直交する方向に長く束ねている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記保持部材が、上記回路基板に固定されている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、先端部分に露出された中心導体を含み上記回路基板の基板面に沿って並ぶ上記複数の電線それぞれの端末部の上記中心導体を除く基端部分を上記回路基板との間に挟んで配置された接続補助部材をさらに備え、上記接続補助部材は、上記複数の電線それぞれの端末部の上記基端部分をそれぞれ収容する複数の切り欠きを有しており、上記複数の切り欠きにそれぞれ収容された上記複数の電線それぞれの上記端末部の上記基端部分に接合され、且つ上記保持部材に固定されている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記電線が、シールド線であり、上記接続補助部材の上記複数の電線それぞれの端末部との接触部は、金属によって形成されており、上記接触部と上記複数の電線それぞれの端末部に露出したシールド導体とが半田付けされている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記保持部材が、上記回路基板及び上記回路基板に接続された電線の端末部を覆うカバー部をさらに有しており、上記カバー部とこのカバー部によって覆われている上記回路基板との間は樹脂材料によって充填されており、上記接続補助部材は、上記樹脂材料に埋め込まれている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記保持部材が、上記複数の電線に沿って延びる壁部を有しており、上記接続補助部材は、上記壁部に形成された孔に挿し込まれて係止されている。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記挿入部が、上記先端部に連設された湾曲部を含み、上記湾曲部は、上記挿入部の長手方向に並んで配置された複数の駒を有しており、上記狭窄部は、隣り合う二つの上記駒を回動可能に連結している一対のピンの間である。
また、本明細書に開示された内視鏡は、上記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の上記イメージセンサの外形は1mm四方以下である。
1 内視鏡システム
2 内視鏡
3 光源ユニット
4 プロセッサユニット
5 モニタ
6 挿入部
7 操作部
8 ユニバーサルコード
9 コネクタ
10 先端部
11 湾曲部
12 軟性部
14 処置具チャンネル
20 撮像装置
21 イメージセンサ
22 撮像光学系
23 センサホルダ
24 回路基板
26 端子
27 電線
28 保持部材
33 保持部
34 カバー部
42 駒
43 ピン
120 撮像装置
121 接続補助部材
122 シールド導体
125 金属箔
126 係止孔
R 樹脂材料

Claims (8)

  1. 挿入部の先端部に配置されたイメージセンサと、
    前記イメージセンサが実装された回路基板と、
    前記回路基板に接続された複数の電線と、
    前記複数の電線を束ねる保持部を有する保持部材と、
    を備え、
    前記保持部は、前記挿入部において前記挿入部の軸方向に前記先端部に隣接する部位の内部で前記軸方向と直交する方向に狭窄した狭窄部に配置されており、前記複数の電線を狭窄方向よりも該狭窄方向及び前記軸方向と直交する方向に長く束ねている内視鏡。
  2. 請求項1記載の内視鏡であって、
    前記保持部材は、前記回路基板に固定されている内視鏡。
  3. 請求項2記載の内視鏡であって、
    先端部分に露出された中心導体を含み前記回路基板の基板面に沿って並ぶ前記複数の電線それぞれの端末部の前記中心導体を除く基端部分を前記回路基板との間に挟んで配置された接続補助部材をさらに備え、
    前記接続補助部材は、前記複数の電線それぞれの前記端末部の前記基端部分をそれぞれ収容する複数の切り欠きを有しており、前記複数の切り欠きにそれぞれ収容された前記複数の電線それぞれの前記端末部の前記基端部分に接合され、且つ前記保持部材に固定されている内視鏡。
  4. 請求項3記載の内視鏡であって、
    前記電線は、シールド線であり、
    前記接続補助部材の前記複数の電線それぞれの端末部との接触部は、金属によって形成されており、
    前記接触部と前記複数の電線それぞれの端末部に露出したシールド導体とが半田付けされている内視鏡。
  5. 請求項3又は4記載の内視鏡であって、
    前記保持部材は、前記回路基板及び前記回路基板に接続された電線の端末部を覆うカバー部をさらに有しており、
    前記カバー部と該カバー部によって覆われている前記回路基板との間は樹脂材料によって充填されており、
    前記接続補助部材は、前記樹脂材料に埋め込まれている内視鏡。
  6. 請求項3又は4記載の内視鏡であって、
    前記保持部材は、前記複数の電線に沿って延びる壁部を有しており、
    前記接続補助部材は、前記壁部に形成された孔に挿し込まれて係止されている内視鏡。
  7. 請求項1から6のいずれか一項記載の内視鏡であって、
    前記挿入部は、前記先端部に連設された湾曲部を含み、
    前記湾曲部は、前記挿入部の長手方向に並んで配置された複数の駒を有しており、
    前記狭窄部は、隣り合う二つの前記駒を回動可能に連結している一対のピンの間である内視鏡。
  8. 請求項1から7のいずれか一項記載の内視鏡であって、
    前記イメージセンサの受像面の法線方向にみた場合の前記イメージセンサの外形は1mm四方以下である内視鏡。
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