JPWO2013061838A1

JPWO2013061838A1 - 内視鏡

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Publication number: JPWO2013061838A1
Application number: JP2013515618A
Authority: JP
Inventors: 晃工藤
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: US8801255B2; CN103391741A; JP5309274B1; WO2013061838A1; US20130265798A1; EP2668892B1; EP2668892A4; CN103391741B; EP2668892A1

Abstract

内視鏡挿入部の先端部を構成する先端硬性部にＬＥＤ光源ユニットを設けた内視鏡であって、ＬＥＤ光源ユニットは、ＬＥＤ用セラミック基板と、ＬＥＤ用セラミック基板の先端側に実装されるＬＥＤ光源と、内視鏡挿入部内に挿通されて先端部に導かれ、ＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンに接続されるＬＥＤケーブルと、ＬＥＤ用セラミック基板に一体に固定されてＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンを露出させるために設けられたセラミック切欠部を覆う補強部材と、を具備している。

Description

本発明は、照明部として挿入部の先端部に発光素子を配設した内視鏡に関する。

内視鏡は、医療分野及び工業分野で広く利用されている。内視鏡では、診断或いは観察の対象が生体、プラント等の内部である。このため、内視鏡観察を行う際、観察対象を照明する光源が必要である。

一般的な内視鏡装置は、内視鏡と、内視鏡の外部装置として光源装置とを備えている。光源装置で発する照明光は、内視鏡内に挿通されているライトガイドを介して伝送される。伝送された照明光は、挿入部先端に配置した照明窓から観察対象に向けて出射される。

近年、光源装置及びライトガイドファイバの組合せの代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を挿入部の先端部に設け、この発光素子の発する光で直接的に観察対象を照明する内視鏡が提案されている。

内視鏡先端部にＬＥＤを備える内視鏡においては、ＬＥＤが発熱によって劣化することを防止すること、および、ＬＥＤと他の金属部材とを絶縁すること等が課題であった。そして、ＬＥＤを熱伝導率が高く、且つ、絶縁性を備えるセラミック製基板に実装することによってこれら課題を解決できる。

しかし、セラミック製基板は、硬く脆い性質がある。このため、セラミック製基板においては、強度を確保するため、厚み寸法を予め定めた寸法で形成することが推奨されている。

しかし、図１に示すように内視鏡１の先端部２を構成する先端硬性部材３には、照明部を構成するＬＥＤ光源ユニット４の他に、観察ユニット５、各種流体チューブ６等の内蔵物が取り付けられる。ＬＥＤ光源ユニット４は、ＬＥＤ光源４１を実装したＬＥＤ用セラミック基板８を備えて構成される。

内視鏡１においては、先端部２等の細径化が望まれている。つまり、内視鏡１においては、ＬＥＤ光源ユニット４を構成するＬＥＤ用セラミック基板８の大きさ等が制限される。

また、ＬＥＤ用セラミック基板８と観察ユニット５との干渉、或いは、ＬＥＤ用セラミック基板８と内蔵物との干渉を回避する目的で、ＬＥＤ用セラミック基板８に段差、切り欠き等の逃がし部８ａを設ける必要が生じる。

しかしながら、逃がし部８ａを設けたＬＥＤ用セラミック基板８においては、逃がし部８ａに応力が集中して、該基板８が割れる要因になっていた。例えば、図２に示すＬＥＤユニット組付作業において、ＬＥＤ光源ユニット４を先端硬性部材３に固定されているレンズカバー１０の凹部である照明配設部１１に組付ける際に、逃がし部８ａに対して矢印Ｙ２方向の力を誤ってかけてしまったとき、角８ｂに応力が集中してＬＥＤ用セラミック基板８が破損する。

また、ＬＥＤユニット組付作業後の観察ユニット組付作業においては、図３に示すように観察ユニット５を先端硬性部材３に組付ける際に、観察ユニット５をＬＥＤ光源ユニット４に接触させて、或いは、作業者の手指がＬＥＤ光源ユニット４に触れて、逃がし部８ａに矢印Ｙ３方向の力をかけてしまったとき、角８ｂに応力が集中してＬＥＤ用セラミック基板８を破損するおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、先端部の細径化を実現し、ＬＥＤユニット組付作業中にＬＥＤ用セラミック基板が破損されること、及び、観察ユニット組付作業中にＬＥＤ用セラミック基板が破損されることを防止したＬＥＤユニットを備える内視鏡を提供することを目的にしている。

本発明の一態様の内視鏡は、内視鏡挿入部の先端部を構成する先端硬性部にＬＥＤ光源ユニットを設けた内視鏡であって、前記ＬＥＤ光源ユニットは、ＬＥＤ用セラミック基板と、前記ＬＥＤ用セラミック基板の先端側に実装されるＬＥＤ光源と、前記内視鏡挿入部内に挿通されて前記先端部に導かれ、前記ＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンに接続されるＬＥＤケーブルと、前記ＬＥＤ用セラミック基板に一体に固定されて該ＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンを露出させるために設けられるセラミック切欠部を覆う補強部材と、を具備している。

図１−図３は従来技術に係り、内視鏡の先端部に設けられたＬＥＤ光源ユニット、観察ユニットおよび内蔵物を説明する図ＬＥＤユニット組付作業を説明する図観察ユニット組付け作業を説明する図図４−図１０は本発明の一実施形態に係り、図４は本発明のＬＥＤ光源ユニットを備える内視鏡の先端部の構成を説明する図ＬＥＤ光源ユニットの構成を説明する図ＬＥＤ光源ユニットを先端硬性部に組付けるＬＥＤユニット組付作業を説明する図ＬＥＤ光源ユニットを組付けた先端硬性部に組付ける観察ユニットを組付る観察ユニット組付作業を説明する図ＬＥＤ光源ユニットを組付けた先端硬性部と太径な撮像枠を有する観察ユニットとの関係を説明する図図８Ａの観察ユニットを先端硬性部に組付けた状態を説明する図切欠部を有する放熱板の構成及び作用を説明する図図９Ａの矢印９Ｂ方向から放熱板を備えるＬＥＤ光源ユニットを見た図保護枠の構成及び作用を説明する図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図４を参照して内視鏡の挿入部の先端部の構成を説明する。
内視鏡２０の挿入部の先端部２１は、先端カバー２２と、先端硬性部２３とを備えて構成されている。先端カバー２２は、絶縁部材で構成され、先端硬性部２３はステンレス鋼等の金属部材で構成されている。

先端カバー２２は、透明な樹脂部材（例えばポリサルフォン製）であり、筒状に形成されている。先端カバー２２には、硬性部材用貫通孔２４、ノズル用貫通孔、処置具用貫通孔が形成されている。硬性部材用貫通孔２４には先端硬性部２３が配設される。ノズル用貫通孔には、図示しない洗浄ノズルが配置される。処置具用貫通孔は、図示しない処置具挿通孔を構成する。

符号２５はＬＥＤ光源配設穴である。ＬＥＤ光源配設穴２５は、後述するＬＥＤ光源ユニット４０の先端部に設けられているＬＥＤ光源４１が配設される凹部である。ＬＥＤ光源配設穴２５の前面は、照明窓２６として構成されている。

硬性部材用貫通孔２４の中心軸、ノズル用貫通孔の中心軸、処置具用貫通孔の中心軸、及びＬＥＤ光源配設穴２５の中心軸は、それぞれ先端カバー２２の中心軸に対して平行である。

先端硬性部２３は、凸部２７を備えている。凸部２７は、硬性部材用貫通孔２４内に挿入配置される。先端硬性部２３には、観察ユニット用貫通孔２８、ＬＥＤ光源ユニット用貫通孔２９、送気送水用貫通孔（不図示）、及び処置具用貫通孔（不図示）が形成されている。観察ユニット用貫通孔２８には観察ユニット３０が配設される。ＬＥＤ光源ユニット用貫通孔２９にはＬＥＤ光源ユニット４０が配設される。

送気送水用貫通孔の先端側は、ノズル用貫通孔に連通している。送気送水用貫通孔の基端側には図示しない送気チューブ及び送水チューブがチューブ用口金（不図示）を介して連結されている。処置具用貫通孔は、処置具挿通孔を構成する。処置具用貫通孔の先端側は、先端カバー２２の処置具用貫通孔に連通している。処置具用貫通孔の基端側には図示しない処置具チャンネルチューブがチャンネル用口金（不図示）を介して連結されている。観察ユニット用貫通孔２８の中心軸、ＬＥＤ光源ユニット用貫通孔２９の中心軸、送気送水用貫通孔の中心軸、及び処置具用貫通孔の中心軸は、先端硬性部２３の中心軸に対して平行である。

観察ユニット３０は、レンズユニット３１及び撮像装置３２を備える。レンズユニット３１は、レンズ枠３３と、複数の光学部材とを備えて構成される。光学部材は、レンズ枠３３に配置される複数の光学レンズ３４等である。レンズ枠３３は、ステンレス等、剛性、耐食性に優れた金属部材で形成されている。

これに対して、撮像装置３２は、撮像枠３５と、撮像部３６と、カバーレンズ３７とを備えて構成される。撮像部３６は、撮像素子３８及び電子部品を実装した図示しない回路基板で構成される。撮像素子３８は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等である。カバーレンズ３７は、撮像素子３８の受光面側に設けられている。符号３９は信号ケーブルであり、操作部に向けて延出されている。撮像枠３５も、ステンレス等、剛性、耐食性に優れた金属部材で形成されている。

図４及び図５を参照してＬＥＤ光源ユニット４０の構成を説明する。
ＬＥＤ光源ユニット４０は、ＬＥＤ光源４１と、ＬＥＤ用セラミック基板（以下、ＬＥＤ基板と略記する）４２と、ＬＥＤケーブル４３と、補強部材４４と、放熱板４５とを備えて構成されている。ＬＥＤ基板４２は、熱伝導率が高く、且つ、絶縁性を備えるセラミック製基板である。

ＬＥＤ光源４１は、一面側に発光部であるＬＥＤ４１ａを１つ又は複数備えている。ＬＥＤ光源４１は、他面側に導通部４１ｂを備えている。
ＬＥＤ基板４２は、例えば直方体形状である。ＬＥＤ基板４２は、先端側にＬＥＤ光源保持部（不図示）を備えている。ＬＥＤ光源保持部には、ＬＥＤ光源４１の導通部４１ｂ側が配設される。ＬＥＤ基板４２の内部には、ＬＥＤ光源４１とＬＥＤケーブル４３とを電気的に接続するための導通パターンが設けられている。電力を供給するＬＥＤケーブル４３は、内視鏡２０の挿入部内を挿通されて先端部２１に導かれる。

ＬＥＤ基板４２の基端側にはセラミック切欠部（以下、切欠部と略記する）４６が形成されている。切欠部４６が形成されたＬＥＤ基板４２は、第１直方体部４２ａと、第２直方体部４２ｂとを備えたＬ字形状で構成されている。第１直方体部４２ａは、先端側を構成し、第２直方体部４２ｂは、基端側を構成する。第１直方体部４２ａは、予め定めた厚み寸法で構成されている。これに対し、第２直方体部４２ｂは、切欠部４６によって厚み寸法が第１直方体部４２ａよりも薄く形成されている。

切欠部４６は、導通パターン４７ａ、４７ｂを露出させる。切欠部４６によって露出された第１導通パターン４７ａにはＬＥＤケーブル４３の第１芯線４３ａが配置され、例えば図示しない半田によって電気的に接続される。第２導通パターン４７ｂにはＬＥＤケーブル４３の第２芯線４３ｂが同様に半田によって電気的に接続される。
なお、第１導体パターン４７ａ、第２導体パターン４７ｂ、第１芯線４３ａ、及び第２芯線４３ｂは、ＬＥＤ光源４１に備えられたＬＥＤ４１ａの個数に応じて、複数設けるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、ＬＥＤ基板４２を直方体形状としている。しかし、ＬＥＤ基板４２は、断面形状が五角形、六角形等の角柱形状、或いは、断面形状が円形、楕円形等の円柱形状であってもよい。

補強部材４４は、予め定めた厚み寸法でコの字形状に形成されている。補強部材４４は、剛性を有する金属部材であり、例えばステンレス製である。補強部材４４は、例えば絶縁性接着剤によって、ＬＥＤ基板４２に一体的に接着固定される。
補強部材４４は、蓋面４４ａと、一対の接着用側面４４ｂとを備えて構成されている。蓋面４４ａの内面は、ＬＥＤ基板４２の第１直方体部４２ａの切欠側一面４２ｃ上に接着固定される。また、一対の接着用側面４４ｂの内面は、切欠側一面４２ｃに隣り合う一対の第１側面４２ｄに接着固定されると共に、第１側面４２ｄと同一面である第２直方体部４２ｂの一対の第２側面４２ｅに接着固定されるようになっている。

そして、切欠部４６を覆う補強部材４４とＬＥＤ基板４２の第２直方体部４２ｂとで構成される空間内には、絶縁性の封止樹脂、或いは、接着剤が充填される。補強部材４４と第２直方体部４２ｂとは封止樹脂、或いは、接着剤によって一体的に構成される。補強部材４４と芯線４３ａ、４３ｂとは絶縁性の封止樹脂、或いは、接着剤によって電気的な接触が防止される。

放熱板４５は、銅、アルミ等の熱伝導率の高い金属部材、又は熱伝導の方向に異方性を持つ例えばグラファイト等の材質で構成された熱伝導部材で形成されている。放熱板４５の厚み、幅、長さは、内視鏡１の先端部２１の外形寸法、および、放熱する熱容量等を考慮して、適宜設定される。本実施形態において、放熱板４５の断面形状は、コの字形状としている。

放熱板４５は、接着部４５ａとケーブル固定部４５ｂとを備える。接着部４５ａは、ＬＥＤ基板４２を構成する例えば第１直方体部４２ａの切欠側一面４２ｃの裏面である他面４２ｆ側に密着して固定される。ケーブル固定部４５ｂは、ＬＥＤ基板４２の基端面４２ｇから予め突出されている。ケーブル固定部４５ｂの基端は、最先端湾曲駒内５１内に配置されるように構成されている。ケーブル固定部４５ｂにはＬＥＤケーブル４３のケーブル本体４３ｃが接着固定される。この結果、内視鏡硬質部長を長くすることなくＬＥＤケーブル４３の先端部分の暴れを防止することができる。
なお、放熱板４５の断面形状は、コの字形状に限定されるものではなく、平板状、Ｌ字形状、Ｕ字形状、半円形状、箱形状等、所望する立体形状に形作るようにしてもよい。

このように、補強部材４４の蓋面４４ａ及び接着用側面４４ｂを、ＬＥＤ基板４２の第１直方体部４２ａの切欠側一面４２ｃ及び一対の第１側面４２ｄに接着固定し、且つ、第２直方体部４２ｂの一対の第２側面４２ｅに接着固定して、ＬＥＤ基板４２の基端側に形成された切欠部４６を覆う。この構成によれば、切欠部４６に誤ってＹ４方向の力がかかる不具合を防止することができる。

この結果、図６に示すＬＥＤユニット組付作業において、ＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤ光源４１を先端硬性部２３のＬＥＤ光源ユニット用貫通孔２９を介して先端カバー２２のＬＥＤ光源配設穴２５に組付ける際に、切欠部４６に誤って矢印Ｙ６方向の力が作用することが防止される。したがって、ＬＥＤ組付作業中に切欠部４６の角４６ａに応力が集中してＬＥＤ基板４２を破損することを防止できる。
また、ＬＥＤユニット組付作業後の観察ユニット組付作業においては、図７に示すように観察ユニット３０を先端硬性部２３に組付ける際に、切欠部４６に誤って矢印Ｙ７方向の力が作用することが防止される。したがって、観察ユニット組付作業中に切欠部４６の角４６ａに応力が集中してＬＥＤ基板４２を破損することを防止することができる。

このように、剛性を有する金属部材を予め定めた厚み寸法に形成した補強部材４４でＬＥＤ基板４２の切欠部４６を覆うことによって、ＬＥＤ基板４２の厚み寸法を厚く設定することなく、切欠部４６の角４６ａに応力が集中してＬＥＤ基板４２が破損することを防止して先端部の細径化を実現できる。

図８Ａ、図８Ｂに示すように撮像枠３５がレンズ枠３３に対し太径な観察ユニット３０とＬＥＤ光源ユニット４０とを先端硬性部２３へ組付ける場合、ＬＥＤ光源ユニット４０の補強部材４４を、観察ユニット３０の撮像枠３５よりも先端硬性部２３の前方方向に配置すると共に、ＬＥＤ光源ユニット４０の切欠部４６を覆う補強部材４４の蓋面４４ａの外周部をレンズ枠３３に近接させて先端硬性部２３の中心方向に配置する。

この構成によれば、ＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤケーブル４３が観察ユニット３０の撮像枠３５に干渉しない位置までＬＥＤ光源ユニット４０を先端硬性部２３の中心軸方向へ組付ける。この結果、ＬＥＤ基板４２が破損することを防止して先端の細径化を実現できる。

また、ＬＥＤ基板４２の基端面から突出する放熱板４５にＬＥＤケーブル４３のケーブル本体４３ｃを接着固定する。この結果、組付作業中にＬＥＤケーブル４３が暴れて、切欠部４６に矢印Ｙ６方向の力が作用すること及び矢印Ｙ７方向の力が作用することを確実に防止することができる。

なお、図９Ａ、図９Ｂに示すように放熱板４５のケーブル固定部４５ｂに変形部４５ｃを構成するための切り欠き４５ｄを設ける。
この構成によれば、ケーブル固定部４５ｂより延出されているＬＥＤケーブル４３が暴れた場合、第１芯線４３ａと第１導通パターン４７ａとの接着固定部及び第２芯線４３ｂと第２導通パターン４７ｂとの接着固定部に矢印Ｙ９方向の力がかかる以前に変形部４５ｃが変形して矢印Ｙ９方向の力を緩和する。この結果、切欠部４６に誤ってＹ９方向の力がかかる不具合を防止することができる。

また、図１０に示すように先端硬性部２３の空きスペースを利用して例えばコの字形状のステンレス製の保護枠５２を立設させるようにしてもよい。保護枠５２は、放熱板４５のケーブル固定部４５ｂに対向して設ける。先端硬性部２３から立設する保護枠５２は、最先端湾曲駒内５１内に配置される。
この構成によれば、ＬＥＤケーブル４３を、ケーブル固定部４５ｂに接着固定することなく、保護枠５２とケーブル固定部４５ｂとの間に配置させて、ＬＥＤケーブル４３の暴れを確実に防止することができる。

尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本出願は、２０１１年１０月２７日に日本国に出願された特願２０１１−２３６３８９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

本発明の一態様の内視鏡は、内視鏡挿入部の先端部を構成し、貫通孔を有する先端硬性部と、先端側にＬＥＤ光源を実装し、前記貫通孔から光を出射するように該貫通孔の内部に配置されたＬＥＤ用セラミック基板と、
前記内視鏡挿入部内に挿通されて、前記ＬＥＤ光源に電力を供給するためのＬＥＤケーブルと、前記ＬＥＤ用セラミック基板の基端側を構成し、前記ＬＥＤ光源と前記ＬＥＤケーブルとを電気的に接続する導電パターンを前記ＬＥＤ用セラミック基板の内部から露出させ前記ＬＥＤケーブルと接続するためのセラミック切欠部と、前記ＬＥＤ用セラミック基板に固定されて前記セラミック切欠部を覆う、剛性を有する補強部材と、を具備している。

Claims

内視鏡挿入部の先端部を構成する先端硬性部にＬＥＤ光源ユニットを設けた内視鏡において、
前記ＬＥＤ光源ユニットは、
ＬＥＤ用セラミック基板と、
前記ＬＥＤ用セラミック基板の先端側に実装されるＬＥＤ光源と、
前記内視鏡挿入部内に挿通されて前記先端部に導かれ、前記ＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンに接続されるＬＥＤケーブルと、
前記ＬＥＤ用セラミック基板に一体に固定されて該ＬＥＤ用セラミック基板の導通パターンを露出させるために設けられたセラミック切欠部を覆う補強部材と、
を具備することを特徴とする内視鏡。
前記補強部材は、蓋面と一対の接着用側面とを備えてコの字形状に形成された剛性を有する金属製薄板部材であって、前記補強部材の蓋面の外面を前記内視鏡挿入部の中心軸方向に向けて配置することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記ＬＥＤ用セラミック基板は、直方体形状であって、先端側を構成する予め定めた厚み寸法の第１直方体部と、前記切欠部を設けて厚み寸法が第１直方体部よりも薄く形成された第２直方体部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
前記ＬＥＤ光源ユニットに放熱板を設ける構成において、
前記放熱板に前記ＬＥＤケーブルを配置させて固定するためのケーブル固定部を設けると共に、前記ケーブル固定部の予め定めた位置に切り欠きを設けて形成した変形部を設けたことを特徴とする請求項１−３の何れか１項に記載の内視鏡。