JP6787634B2 - 可撓性導波管を有する内視鏡および内視鏡システム - Google Patents
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Description
一般に通信用光ファイバは石英ガラスを主成分とする1本の線で構成されることから、意図しない衝撃等の影響で信号伝送路である光ファイバが予期せず切断されることが起きる虞がある。
通常の通信用光ファイバは、光の通る管(コア)の径が10μm程度(太くても50μm以下)であり、線路同士の接続には一般的な加工では実現し難い(数μmオーダーの)位置決め精度が要求される。この要求を緩和するために、接続部にレンズなど光学系を用いることもできるが、接続部が大型化し、また、塵、汚れ等により通信性能が劣化する虞がある。
なお、以下に示す第1〜第2の実施形態は、本発明の誘電体混合材料を含む可撓性導波管を有する内視鏡システムを例に説明するものとする。
図1は、本発明の第1の実施の形態の誘電体混合材料を含む可撓性導波管を有する内視鏡システムの概略構成を示す斜視図であり、図2は、第1の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
次に、本実施形態にかかる内視鏡システムにおける導波路(可撓性導波管)および送受信回路、並びにこれらの周辺回路(撮像ユニット等)について説明する。
次に、内部誘電体52の構成について説明する。
本実施形態の内部誘電体52としての誘電体混合材料において、最も特徴があり高い効果を生むのは、誘電体混合材料のうち5〜40%を占める気孔である。この気孔がないと、以下に示すように、誘電正接tanδを十分に低下、具体的にはtanδを0.0005以下とすることができない。
ところで本実施形態の構成においては、結晶粉末は互いに結びつく力を持たず、無極性樹脂の結合力によって形状が保持される。このとき、無極性樹脂の結合力が強すぎると可撓性を得ることができないと考えられる。
一方で、本実施形態の誘電体混合材料としては、信号伝送路の構成材料として「信号伝送路を伝搬する信号(電磁波)を妨げないこと」が求められる。
なお、比誘電率の高さ、誘電正接の小ささを両立し、かつ、工業的に利用し易い「誘電体混合材料」を得るには、材料となる無極性樹脂および結晶粉には誘電正接が低いことに加えて、水分の吸着による誘電正接の増加が置き難いこと、および、材料に毒性が無いこと等の取り扱いの容易さも考慮する必要がある。
本実施形態の誘電体混合材料において、比誘電率を高めるためには、高い屈折率を有する結晶粉末の割合を増やし、低い屈折率を有する「気孔」の割合を減らす必要がある。ここで異なる粒度の結晶粉末の混合によれば、結晶粉末の割合を増やすことができる。
ここで、当該可撓性導波管を内視鏡に採用する場合において、その内部誘電体の誘電率として“4”以上が望ましいことの臨界的意義について説明する。
λ=λ0/√εr
を用いて換算した。
比誘電率εr=3.8〜4.0
程度以上である必要があることが判る。
図11は、第1の実施の形態にかかる可撓性導波管における誘電体と外部導体との関係に係るシミュレーションモデルを示した図であり、図12、図13は、第1の実施の形態にかかる可撓性導波管における誘電体の誘電損失のシミュレーション結果を示す図である。
tanδ=5.0×10−4
の線になる。そして、導波管の断面形状を調整することで、減衰特性の調整が可能であることをも考慮すると、利用価値のある誘電正接tanδの限界値を5.0×10−4とした。
ところで、いわゆる内視鏡は先端部付近において湾曲する必要があり、その内部に配する信号伝送線路も同様に湾曲することが求められる。
以下、本発明の第1の実施形態に係る各実施例について説明する。
まずは、本発明の実施例1,2に係る誘電体混合材料について説明する。
次に、本発明の実施例3〜5に係る誘電体混合材料について説明する。
次に、上述した実施例1,2に対応する比較例1,2について説明する。
次に、上述した実施例3,4に対応する比較例3,4について説明する。
次に、上述した実施例5に対応する比較例5について説明する。
以上説明したように本第1の実施形態によると、誘電率の高さ、誘電正接の小ささ、適切な可撓性の3条件を適切に満たす材料を提供し、結果として基本周波数が10GHzを超えるような高速信号の伝送線路、中でも数センチメートル〜5メートル程度以下の長さで5Gbps以上の通信速度を実現しうるミリ波(サブミリ波を含む)領域で用いる可撓性導波管を実現し得る誘電体混合材料、誘電体混合材料を含む可撓性導波管、可撓性導波管を有する画像伝送装置、可撓性導波管を有する内視鏡、および、内視鏡システムを提供することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
2:内視鏡
3:ビデオプロセッサ
6:挿入部
7:操作部
8:ユニバーサルコード
10:先端硬性部
20:撮像ユニット
21:撮像光学系
22:撮像素子
23:ドライバIC
26:送受信回路
27:送受信アンテナ
33:送受信回路
34:送受信アンテナ
41:制御信号線
42:電源線
43:GND線
51:可撓性導波管(導波路)
52:内部誘電体
53:外部導体
61:粒子
62:隙間
63:小径粒子
Claims (4)
- 可撓性導波管を有する内視鏡であって、
前記可撓性導波管は、長手方向に誘電率が均一、かつ、断面が同一形状の線状の誘電体と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層と、を有する、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路により構成された可撓性を有すると共に、所定の画像信号を伝送し、
前記線状の誘電体は、信号伝送路の構成材料として用いる誘電体混合材料を有し、
前記誘電体混合材料は、
無極性の樹脂と、
前記無極性樹脂よりも高い誘電率を有する結晶粉末と、
前記誘電体混合材料のうち体積割合で5〜40%を占める気孔と、
を有し、
前記結晶粉末と前記気孔は、いずれにも前記信号伝送路を伝搬する波長に対して1/50以下の大きさを有する
ことを特徴とする内視鏡。 - 前記結晶粉末は、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素もしくは窒化アルミニウムの何れか、または、これらの混合物により構成されるとともに、異なる平均粒径を有する粉末が混合されて形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。 - 前記無極性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内視鏡。 - 請求項1−3のいずれか一項に記載の内視鏡と、
前記可撓性導波管により伝送された所定の画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部と、
を具備することを特徴とする内視鏡システム。
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