JPWO2016199472A1 - 細長部材の信号線架設構造 - Google Patents
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Abstract
外皮チューブ２の内周面と硬質部４から軟性部５にかけての外周部との間に架設される信号線６は、硬質部４外周の電気接続部６ａを巻き始めとして、硬質部４から軟性部５にかけて螺旋状に巻き付けられたスパイラル部６ｂを有する架設構造で架設されている。このスパイラル分６ｂにより、軟性部５が湾曲されたとき、信号線６自体に加わる引張りや圧縮の曲げ応力を緩和して断線を防止することができる。
Description
本発明は、湾曲による信号線の断線を防止することのできる細長部材の信号線架設構造に関する。
一般に、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部等の細長部材には、硬性の硬質部と可撓性を有する軟性部とが内蔵されている。これらの硬質部及び軟性部は外皮チューブによって覆われ、硬質部及び軟性部の外周面と外皮チューブの内周面との間には、信号線が所定の架設構造で架設されている。
この信号線の架設構造に関して、例えば、日本国特開２００１−７５０２２号公報には、内視鏡の挿入部に挿通された処置具チャンネル（軟性チューブ）の外側に螺旋溝を形成し、この螺旋溝に手元側から信号線を巻き付け、該信号線の先端側を、処置具挿通チャンネルの側方に配置した撮像ユニットに接続する構造が開示されている。
しかしながら、日本国特開２００１−７５０２２号公報は、挿入部の細経化を目的とした信号線の架設構造を開示するのみであり、細長部材が繰り返し湾曲されたとき、内部の硬質部から軟性部にかけての信号線の配線部分にかかる曲げ応力については、特に考慮されていない。
例えば、図１０に示すように、内部に硬質の硬性体１５１と可撓性を有する軟性体１５２とが隣接して配置され、この硬性体１５１及び軟性体１５２を覆う外皮チューブ１５３との間に、信号線１５４が直線状に配置されている細長部材１５０において、この細長部材１５０が繰り返し湾曲されると、信号線１５４に曲げ応力が繰り返し加わり、断線に繋がる虞がある。
すなわち、細長部材１５０が湾曲されると、内部の硬性体１５１と軟性体１５２との隣接部分から軟性体１５２が湾曲し、図１１に示すように信号線１５４が湾曲内側となる場合には、信号線１５４のＢ１部に圧縮方向の力が加わり、図１２に示すように信号線１５４が湾曲外側となる場合には、信号線１５４のＢ２部に引っ張り方向の力が加わる。このような圧縮・引っ張りの力が信号線１５４に繰り返し加えられると、図１０に破線で示すように、信号線１５４の一部に弛みが生じて、屈曲状に歪んだ歪部１５４ａが出現し、断線に繋がる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、細長部材が繰り返し湾曲されても内部に配置した信号線の断線を防止することのできる細長部材の信号線架設構造を提供することを目的としている。
本発明の一態様による細長部材の信号線架設構造は、所定の軸に沿って延長される筒状に形成された外皮チューブと、この外皮チューブの内側に収納され、前記軸方向に隣接して配置される硬質部と軟性部とを備えた内蔵物と、前記外皮チューブの内周面と前記内蔵物の外周面との間にて前記硬質部から前記軟性部にかけて架設される信号線と、を備えた細長部材の信号線架設構造において、前記硬質部と前記軟性部の外周部分に配置される前記信号線の少なくとも一部を、前記硬質部と前記軟性部の外周面に螺旋状に巻きつけたものである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。尚、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
先ず、図１を参照して本発明の信号線架設構造の基本構成について説明する。本発明の信号線架設構造を有する細長部材１は、所定の軸Ｏに沿って延長される筒状に形成された外皮チューブ２と、この外皮チューブ２の内側に収納される内蔵物３と、外皮チューブ２の内周面と内蔵物３の外周面との間に、後述する架設構造をもって架設される信号線６とを備えている。このような信号線６を備える細長部材１は、例えば、後述する内視鏡の撮像ユニットの撮像倍率を変更する駆動機構の一部に適用される。
外皮チューブ２は、内蔵物３及び信号線６を覆う樹脂等からなるパイプであり、細長部材１の湾曲に応じて湾曲可能な可撓性を有している。また、内蔵物３は、軸Ｏの方向に隣接して配置される硬質部４と軟性部５とを有する構造体である。硬質部４は湾曲方向の力に抗する硬質の部材で形成され、軟性部５は湾曲方向の力に応じて湾曲可能な可撓性を有する軟質の部材で形成されている。
本実施の形態においては、硬質部４は、信号線６と電気的に接続が可能なように金属材で形成されており、この金属材からなる硬質部４の外周の所定位置に信号線６の先端がハンダ付けされ、電気接続部６ａが形成されている。一方、軟性部５は、単一或いは複数の部材を組み合わせて形成され、全体として可撓性を有するように構成されている。
信号線６は、外皮チューブ２の内周面と硬質部４から軟性部５にかけての外周部との間に架設されている。この信号線６は、硬質部４と軟性部５の外周部分に配置される部位の少なくとも一部が硬質部４と軟性部５の外周面に螺旋状に巻きつけられる架設構造で配置されている。
より詳細には、信号線６は、硬質部４との電気接続部６ａを巻き始めとして、硬質部４から軟性部５にかけて螺旋状に巻き付けられたスパイラル部６ｂを有している。すなわち、図２に示すように硬質部４外周の電気接続部６ａから信号線６が硬質部４の外周面に沿って螺旋状に延出され、硬質部４の外周面から軟性部５の外周面にかけて巻き付けられるようにスパイラル部６ｂが設けられている。
スパイラル部６ｂのピッチ（巻き付け間隔）及び長さ（巻き始めから巻き終わりまでの長さ）は、実使用上の軟性部５の湾曲度合いを考慮して設定され、硬質部４と軟性部５とが互いに隣接する部分を必ず含み、硬質部４近傍の軟性部５の曲がる部位を覆うように設定されている。例えば、硬質部４の端部からのスパイラル部６ｂの長さＬが、予想される最大湾曲径時における外側の円弧以上の長さとなるように設定される。スパイラル部６ｂは図示しない後端接続部まで巻き付けられていても良い。スパイラル部６ｂより後方側では、信号線６は通常の直線状に配置されていても良い。
このような信号線６の架設構造を採用することにより、信号線６の固定端近辺に湾曲変位が繰り返し発生しても、信号線６にかかる負荷を低減して断線を防止することができる。すなわち、図３に示すように細長部材１に湾曲方向の力が加わり、硬質部４と軟性部５との隣接部近辺を起点として軟性部５に湾曲変位が生じた場合、硬質部４外周の電気接続部６ａを固定端とする信号線６に対して、軟性部５にかけて形成されるスパイラル部６ｂにおいて、湾曲外側部分の引張り方向の応力及び湾曲内側部分の圧縮方向の応力が鈍角の捩り方向の力に変換され、この捩り方向の力がスパイラル部６ｂに加わる。
スパイラル部６ｂに加わる捩り方向の力は、信号線６の巻き付けピッチを変化させるように作用し、信号線６自体に加わる引張りや圧縮の曲げ応力は大幅に小さくなる。従って、軟性部５が繰り返し湾曲されても、繰り返しの曲げ応力による信号線６の断線を確実に防止することができる。
尚、図４に示すように、信号線６のスパイラル部６ｂの巻き始めは、必ずしも信号線６の電気接続部６ａとしなくとも良く、スパイラル部６ｂが硬質部４と軟性部５との隣接部分を含むことを条件として、電気接続部６ａの位置を前方側（軟性部５から離れる方向）に移動して直線状の引き出し部分を経て螺旋状に巻き始めるようにすることも可能である。
すなわち、図４に示すように、図１に示す電気接続部６ａよりも前方側に電気接続部６ｃを設け、この電気接続部６ｃから硬質部４の外周に沿って所定長さだけ直線状に引き出した巻き始め位置６ｄから信号線６を螺旋状に巻き始めてスパイラル部６ｂを形成するようにしても良い。この場合においても、図５に示すように、軟性部５が湾曲された場合にスパイラル部６ｂに加わる力が捩り方向の力となり、信号線６自体に引張り応力や圧縮応力が作用することなく、信号線６の断線を確実に防止することができる。
但し、図１に示すようなスパイラル部６ｂの巻き始めの位置を電気接続部６ａとする場合と比較し、図４に示す巻き始め位置６ｄから巻き始める場合には、位置６ｄで信号線６が直線から螺旋状に曲げられるため、巻き付け加工の際に電気接続部６ｃの信号線６の端部に曲げの力がかかる可能性がある。
また、スパイラル部６ｂが硬質部４と軟性部５との隣接部分を含むためには、スパイラル部６ｂの巻き始めが硬質部４の外周部に必ず位置する必要があり、螺旋開始位置の管理が重要となる。この点、図１に示すような電気接続部６ａから直接巻き始める場合には、図４に示すような電気接続部６ｃから若干離れた巻き始め位置６ｄから巻き始める場合よりも組み付け作業時の信号線６の螺旋開始位置のバラツキを低減することができ、安定した品質を得ることができる。
次に、以上の信号線架設構造の適用例として、内視鏡の撮像ユニットの撮像倍率を変更する駆動機構について、図６〜図９を参照して説明する。
図６に示す内視鏡１０１は、人体等の被検体内に導入可能であって被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有している。内視鏡１０１は、被検体の内部に導入される挿入部１０２と、この挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、この操作部１０３の側部から延出するユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。
挿入部１０２は、先端に配設される先端部１１０、先端部１１０の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部１０９、及び湾曲部１０９の基端側に配設され操作部１０３の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部１０８が連設されて構成されている。
尚、内視鏡１０１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であってもよいし、機械や建造物等の人工物であってもよい。
操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。また、操作部１０３には、撮像ユニット１００の撮像倍率を変更する後述の駆動機構部３０（図７乃至図８参照）の動作を指示するためのレバースイッチ等からなる変倍操作部１０７が配設されている。
また、ユニバーサルコード１０４の基端部には、内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５には、ユニバーサルコード１０４、操作部１０３及び挿入部１０２内に挿通された電気ケーブル１１５や光ファイバ束１１４（図７乃至図８参照）が接続されており、内視鏡１０１を内視鏡コネクタ１０５を介して外部装置１２０に接続することで、外部装置１２０から内視鏡１０１への照明光の供給、撮像ユニット１００への電力の供給、及び外部装置１２０と撮像ユニット１００との間の通信が行なわれる。
外部装置１２０は、例えば、光源部、電源部１２０ａ、画像処理部１２０ｂ、及び画像表示部１２１を具備して構成されている。尚、光源部は、内視鏡１０１の操作部１０３や先端部１１０に配設される構成であってもよい。
電源部１２０ａは、使用者による変倍操作部１０７の操作に応じて、撮像ユニット１００が有する駆動機構部３０を動作させる電力を出力するように構成されている。詳しくは後述するが、本実施形態では一例として、電源部１２０ａは、駆動機構部３０が有するワイヤ状の形状記憶合金である形状記憶合金ワイヤ（以下、「ＳＭＡワイヤ」と略記；図９参照）４１に電流を印加するように構成されている。
画像処理部１２０ｂは、撮像ユニット１００から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部１２１に出力する構成を有している。すなわち、撮像ユニット１００により撮像された光学像は、映像として画像表示部１２１に表示される。
次に、先端部１１０の構成を説明する。図７に示すように、先端部１１０には、撮像ユニット１００、及び光ファイバ束１１４を介して伝送された照明光を出射する照明光出射部１１３が配設されている。
本実施形態では一例として、撮像ユニット１００は、図７中に矢印Ａで示す挿入部１０２の長手方向（挿入軸方向）に沿って先端方向を撮像するように配設されている。より具体的には、撮像ユニット１００は、対物レンズ１１の光軸Ｏが挿入部１０２の長手方向に沿うように配設されている。尚、撮像ユニット１００は、光軸Ｏが、挿入部１０２の長手方向に対して所定の角度をなすように配設されるものであってもよい。
また、照明光出射部１１３は、外部装置１２０の光源部から光ファイバ束１１４を介して伝送された光を、撮像ユニット１００の被写体を照明するように出射する構成を有している。本実施形態では、照明光出射部１１３は、挿入部１０２の長手方向に沿って、先端部１１０の先端面から先端方向に向かって光を出射するように構成されている。
撮像ユニット１００及び照明光出射部１１３は、先端部１１０に設けられた保持部１１１によって保持されている。保持部１１１は、先端部１１０の先端面に露出する硬質な部材であって、挿入部１０２の長手方向に沿って穿設された貫通孔１１１ａ及び１１１ｂが設けられている。貫通孔１１１ａ及び１１１ｂ内には、撮像ユニット１００及び照明光出射部１１３が、接着剤やネジ止め等の方法によって固定されている。また、貫通孔１１１ｂ内に、基端側から光ファイバ束１１４が挿入され、固定されている。
次に、本実施形態の撮像ユニット１００の構成を説明する。図７乃至図８に示すように、撮像ユニット１００は、対物レンズ１１及び対物レンズ１１の像側に配設された撮像素子１２を保持するレンズ鏡筒部２０と、レンズ鏡筒部２０の側部に配設された駆動機構部３０と、を含んで構成されている。
対物レンズ１１は、被写体像を結像する複数のレンズ等の光学系部材からなる。本実施形態の対物レンズ１１は、レンズ鏡筒部２０内において位置が固定された一つまたは複数のレンズからなる固定レンズ１１ａと、レンズ鏡筒部２０内において光軸Ｏ方向に移動可能な一つまたは複数のレンズからなる可動レンズ１１ｂを含んで構成されている。
撮像素子１２は、入射される光を光電変換する複数の受光素子が配列されたものであり、例えば一般にＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサ等と称される形式、あるいはその他の各種の形式の撮像素子が適用され得る。撮像素子１２は、対物レンズ１１の結像面に受光素子が位置するように配設される。
撮像素子１２の受光素子が配設された受光面上には、カバーガラス１３が接着剤によって貼着されている。また、撮像素子１２には、回路基板１４が電気的に接続されている。回路基板１４は、電気ケーブル１１５に電気的に接続されている。
以上の対物レンズ１１及び撮像素子１２を保持するレンズ鏡筒部２０は、固定枠２１、物体側レンズ保持枠２２、可動レンズ保持枠２３及び像側レンズ保持枠２４を含んで構成されている。固定枠２１、物体側レンズ保持枠２２及び像側レンズ保持枠２４は、それぞれ略筒形状の部材であり、互いの位置が接着剤や圧入等により固定されている。
固定枠２１の基端側には、カバーガラス１３が接着剤によって固定されている。すなわち、撮像素子１２は、カバーガラス１３を介して固定枠２１の基端側に固定されている。一方、固定枠２１の先端側には、略円筒形状の円筒部２１ａが設けられている。円筒部２１ａの側面部には、後述する可動レンズ保持枠２３の腕部２３ｂが挿通される貫通孔であるスリット２１ｂが形成されている。スリット２１ｂは、光軸Ｏに略平行な方向を長手方向とした長孔である。
また、固定枠２１の側面上の、スリット２１ｂよりも基端側には、腕状に径方向（光軸Ｏに直交する方向）外側に突出する保持部２１ｃが設けられている。スリット２１ｂと保持部２１ｃは、光軸Ｏ方向から見た場合に、光軸Ｏに対して略同一の周方向に設けられている。詳しくは後述するが、保持部２１ｃは、駆動機構部３０を構成するガイドパイプ３３の先端部を位置決めして保持する部位である。
具体的には、保持部２１ｃには、光軸Ｏに略平行な貫通孔２１ｄが形成されており、該貫通孔２１ｄ内に略円筒状のガイドパイプ３３が挿通された状態で固定される。詳しくは後述するが、ガイドパイプ３３内には、押圧部３２が光軸Ｏ方向に進退移動可能に配設されている。
固定枠２１の円筒部２１ａの先端側には、物体側レンズ保持枠２２が固定されている。物体側レンズ保持枠２２は、対物レンズ１１のうちの、可動レンズ１１ｂよりも物体側に位置する固定レンズ１１ａを保持する略円筒状の部材である。
物体側レンズ保持枠２２の側面には、腕状に径方向（光軸Ｏに直交する方向）外側に突出する抑え凸部２２ａが設けられている。抑え凸部２２ａは、光軸Ｏ方向から見た場合に、光軸Ｏに対してスリット２１ｂと略同一の周方向に設けられている。詳しくは後述するが、抑え凸部２２ａは、駆動機構部３０の一部を構成する部位である。抑え凸部２２ａの基端側には、光軸Ｏに略直交する平面部２２ｂが形成されている。
また、平面部２２ｂには、光軸Ｏ方向に凹設された略円形状の凹部２２ｃが形成されている。凹部２２ｃは、光軸Ｏ方向から見た場合に、固定枠２１の保持部２１ｃに設けられた貫通孔２１ｄと中心位置をずらして配設されている。具体的には、凹部２２ｃは、光軸Ｏ方向から見た場合、固定枠２１の貫通孔２１ｄよりも径方向内側に配設されている。
固定枠２１の円筒部２１ａの内部には、可動レンズ保持枠２３が、光軸Ｏ方向に進退移動可能に配設されている。可動レンズ保持枠２３は、対物レンズ１１のうちの、可動レンズ１１ｂを保持する部材であり、略円筒状のレンズ保持部２３ａと、レンズ保持部２３ａの側面から腕状に径方向（光軸Ｏに直交する方向）外側に突出する腕部２３ｂとを有して構成されている。
レンズ保持部２３ａは、内部に可動レンズ１１ｂを保持可能である。レンズ保持部２３ａは、固定枠２１の円筒部２１ａ内に所定の隙間を有して嵌合する外径を有し、円筒部２１ａ内において光軸Ｏ方向に摺動可能に構成されている。レンズ保持部２３ａが円筒部２１ａ内に嵌合した状態において、腕部２３ｂは、スリット２１ｂ内に挿通される。スリット２１ｂ内に腕部２３ｂが挿通されることにより、可動レンズ保持枠２３の光軸Ｏ周りの回転が規制される。
腕部２３ｂは、レンズ保持部２３ａが円筒部２１ａ内に嵌合した状態において、円筒部２１ａよりも径方向外側に突出する。具体的には、腕部２３ｂは、固定枠２１の保持部２１ｃに設けられた貫通孔２１ｄの中心と重なる位置にまで、径方向外側に突出する長さを有する。
腕部２３ｂは、可動レンズ保持枠２３を先端側（物体側）へ移動させた場合に、レンズ保持部２３ａよりも先に物体側レンズ保持枠２２の抑え凸部２２ａの平面部２２ｂに当接するように設けられている。図８は、腕部２３ｂが抑え凸部２２ａの平面部２２ｂに当接し、可動レンズ保持枠２３が移動可能範囲の最も先端側に位置している状態を示している。
一方、腕部２３ｂは、可動レンズ保持枠２３を基端側（像側）へ移動させた場合に、レンズ保持部２３ａよりも先に固定枠２１の図示しない部位または固定枠２１に固定された図示しないスペーサに当接するように設けられている。このように、本実施形態では、可動レンズ保持枠２３の光軸Ｏ方向の移動可能範囲は、腕部２３ｂが、固定枠２１に対して固定された部位に当接するまでの範囲によって定められている。
ここで、可動レンズ保持枠２３は、腕部２３ｂが、ガイドパイプ３３に進退移動可能に配設された押圧部３２によって押圧されることによって先端方向へ移動する。押圧部３２は、保持部２１ｃの貫通孔２１ｄに挿通されたガイドパイプ３３に沿って光軸Ｏ方向に進退移動可能に配設されている。
腕部２３ｂの先端側の面には、凹部２３ｃが設けられている。凹部２３ｃ内には、光軸Ｏに略平行な方向に突出するように柱状の芯金２５が嵌め込まれている。芯金２５は、凹部２３ｃの底部に設けた接着剤によって腕部２３ｃに対して固定されている。芯金２５は、物体側レンズ保持枠２２の抑え凸部２２ａに設けられた凹部２２ｃ内に突出する位置に設けられている。芯金２５は、後述する駆動機構部３０を構成する第１バネ３１の座屈を防止するための部位である。
また、固定枠２１の円筒部２１ａの内部において、可動レンズ保持枠２３よりも基端側、且つカバーガラス１３よりも物体側には、像側レンズ保持枠２４が固定されている。像側レンズ保持枠２４は、対物レンズ１１のうちの、可動レンズ１１ｂよりも像側に位置する固定レンズ１１ａを保持する略円筒状の部材である。
また、固定枠２１の基端側において、撮像素子１２、回路基板１４及び電気ケーブル１１５の先端部の周囲は、金属製の薄板からなる筒状のシールド枠１５によって囲われており、シールド枠１５内は電気絶縁性の封止樹脂１６が充填されている。また、シールド枠１５及び電気ケーブル１１５の先端部の周囲は、熱収縮チューブ１７によって被覆されている。
以上に説明したレンズ鏡筒部２０の可動レンズ保持枠２３は、レンズ鏡筒部２０の側部に配設された駆動機構部３０によって、光軸Ｏ方向に進退駆動される。本実施形態においては、駆動機構部３０は、ＳＭＡワイヤ４１の伸縮によって、可動レンズ保持枠２３を光軸Ｏ方向に駆動する構成を有する。以下に、本実施形態の駆動機構部３０の構成について説明する。
図８乃至図９に示すように、駆動機構部３０は、レンズ鏡筒部２０の側部に配設された駆動力伝達部３０ａと、駆動力伝達部３０ａよりも基端側に配設された駆動力発生部３０ｂと、駆動力伝達部３０ａ及び駆動力発生部３０ｂを接続する連結部３０ｃとを有して構成されている。
駆動力伝達部３０ａは、抑え凸部２２ａ、第１バネ３１、押圧部３２、ガイドパイプ３３、第２バネ３４、第１アウターチューブ３５、第１インナーチューブ３６、及びインナーワイヤ３７を含んで構成されている。
ガイドパイプ３３は、円筒状のパイプであり、先端部が固定枠２１の保持部２１ｃに設けられた貫通孔２１ｄに挿通された状態で、保持部２１ｃに固定されている。ガイドパイプ３３は、固定枠２１の側部において、保持部２１ｃによって中心軸が光軸Ｏと略平行となるように位置決めされて固定されている。
ガイドパイプ３３の基端には、第１アウターチューブ３５が接続されている。第１アウターチューブ３５は、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂からなるパイプであり、内部に第１インナーチューブ３６が配設されている。第１インナーチューブ３６は、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂からなるパイプであり、内部にインナーワイヤ３７が挿通されている。
第１アウターチューブ３５及び第１インナーチューブ３６は、内視鏡１０１の挿入部１０２の湾曲部１０９の湾曲に沿って湾曲可能であり、かつ内部に挿通されたインナーワイヤ３７に加えられる張力に抗するように構成されている。
ガイドパイプ３３内には、ピストン状の押圧部３２が、軸方向に摺動自在に配設されている。押圧部３２は、ガイドパイプ３３の先端よりも先端方向に突出しており、可動レンズ保持枠２３の腕部２３ｂに当接する。押圧部３２には、インナーワイヤ３７の先端が固定されている。
また、ガイドパイプ３３内には、押圧部３２を先端方向へ付勢する第２バネ３４が配設されている。本実施形態では、第２バネ３４は圧縮コイルバネである。従って、インナーワイヤ３７に張力が加えられていない場合には、押圧部３２は、第２バネ３４の付勢力によって、可動レンズ保持枠２３の腕部２３ｂを先端方向へ押圧する。
一方、第１バネ３１は、可動レンズ保持枠２３を基端方向へ付勢するように配設されている。本実施形態においては、第１バネ３１は圧縮コイルバネであり、物体側レンズ保持枠２２の抑え凸部２２ａに設けられた凹部２２ｃ内に配設されている。従って、第１バネ３１は、可動レンズ保持枠２３の腕部２３ｂを挟んで、押圧部３２とは反対側に配設されている。
ここで、第１バネ３１は、腕部２３ｂを基端方向へ付勢する力が、第２バネ３４による腕部２３ｂを先端方向へ付勢する力よりも弱くなるように構成されている。従って、インナーワイヤ３７に張力が加えられていない場合には、第２バネ３４の付勢力によって、腕部２３ｂは先端方向へ移動し、抑え凸部２２ａに当接する。すなわち、インナーワイヤ３７に張力が加えられていない場合には、可動レンズ保持枠２３は、移動可能範囲の先端に位置する。
また、インナーワイヤ３７に張力が加えられて第２バネ３４が縮み、押圧部３２が基端方向へ移動する場合には、腕部２３ｂは、第１バネ３１の付勢力によって基端側に移動する。すなわち、駆動力伝達部３０ａは、インナーワイヤ３７の張力の変化に応じて押圧部３２が光軸Ｏ方向に進退移動するように構成されており、かつ第１バネ３１の付勢力によって可動レンズ保持枠２３を光軸Ｏ方向に移動させるように構成されている。
駆動力発生部３０ｂは、このインナーワイヤ３７に加える張力を生ずるように構成されている。図９に示すように、駆動力発生部３０ｂは、ＳＭＡワイヤ４１、第２アウターチューブ４２、第２インナーチューブ４３、及び電線４４を含んで構成されている。駆動力発生部３０ｂは、本実施形態では、内視鏡１０１の挿入部１０２の湾曲部１０９よりも基端側に位置するように設けられ、可撓管部１０８内に挿通されている。
第２アウターチューブ４２は、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂からなるパイプであり、内部に第２インナーチューブ４３が配設されている。第２インナーチューブ４３は、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂からなるパイプであり、内部にＳＭＡワイヤ４１が挿通されている。
これらの第２アウターチューブ４２及び第２インナーチューブ４３は、図１に示す信号線架設構造の基本構成における軟性部５に該当し、内視鏡１０１の挿入部１０２の可撓管部１０８の湾曲に沿って湾曲可能で、かつ内部に挿通されたＳＭＡワイヤ４１が生ずる張力に抗するように構成されている。
第２アウターチューブ４２及び第２インナーチューブ４３の先端は、連結部３０ｃの連結パイプ５１を介して第１アウターチューブ３５及び第１インナーチューブ３６の基端側に連結されている。連結パイプ５１は、図１に示す信号線架設構造の基本構成における硬質部４に該当するものであり、ステンレス鋼等の金属材料によって形成される管状の部材によって形成されている。
第１アウターチューブ３５の基端と連結パイプ５１の先端とは、接着剤によって固定されている。一方、連結パイプ５１の基端と第２アウターチューブ４２及び第２インナーチューブ４３の基端との固定は、連結パイプ５１を押しつぶす、いわゆるカシメによって行なわれている。
電線４４は、図１に示す信号線架設構造の基本構成における信号線６に該当し、連結パイプ５１を介してＳＭＡワイヤ４１と電気的に接続されている。具体的には、電線４４の先端は、連結パイプ５１の外周面に半田付けにより固定され、信号線６の電気接続部６ａに該当する第１電気接続部４４ａが形成されている。
そして、この第１電気接続部４４ａを始点として、連結パイプ５１から第２アウターチューブ４２にかけての外周部分に、電線４４が螺旋状に巻き付けられ、信号線６のスパイラル部６ｂに該当するスパイラル部４４ｂが所定長さに渡って設けられ、本発明の信号線架設構造が形成されている。スパイラル部４４ｂから後方の基端側は、可撓管部１０８内に直線状に挿通されて延出され、内視鏡コネクタ１０５に接続されている。
また、連結パイプ５１は、連結パイプ５１内に配設されるワイヤ連結部５２を介してＳＭＡワイヤ４１と電気的に接続されている。ワイヤ連結部５２は、ＳＭＡワイヤ４１の先端とインナーワイヤ３７の基端とを連結すると共に、連結パイプ５１に電気的に接続されるリード線４５とＳＭＡワイヤ４１とを連結する。
ワイヤ連結部５２は、樹脂材からなる連結チューブ５３と、この連結チューブ５３内に配設される金属製の管状のワイヤ保持部材５４とを備えている。連結チューブ５３の内周面とワイヤ保持部材５４との間には接着剤が充填され、この接着剤によりワイヤ保持部材５４が連結チューブ５３内に固定されている。
連結チューブ５３は、例えばポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂を用いて、金属材からなる連結パイプ５１内で摺動自在となるように形成されている。また、ワイヤ保持部材５３は、金属製の管状の部材からなり、この管状の部材にインナーワイヤ３７とＳＭＡワイヤ４１とリード線４５とを挿通した状態で押しつぶすカシメ固定により、ＳＭＡワイヤ４１の先端とインナーワイヤ３７の基端とが連結されると共に、リード線４５を介してＳＭＡワイヤ４１と連結パイプ５１とが電気的に接続されている。
リード線４５は、一端が連結パイプ５１先端側の外周面に設けた第２電気接続部４５ａに半田付けにより固定され、第２電気接続部４５ａから連結パイプ５１の外周面に開口された開口部から連結パイプ５１の内部に引き込まれている。連結パイプ５１内に引き込まれたリード線４５の他端は、ワイヤ保持部材５３を介してＳＭＡワイヤ４１と電気的に接続されている。このリード線４５は、連結パイプ５１内で軸方向に進退移動するＳＭＡワイヤ４１の先端部の動きに追従可能なように、連結パイプ５１内でたるみを持った状態で配設されている。
尚、図示しないが、ＳＭＡワイヤ４１の基端は、第２アウターチューブ４２の基端に対して長手方向の位置が変わらないように、固定されている。そして、ＳＭＡワイヤ４１の基端部には、図示しない電線の先端が電気的に接続されている。このＳＭＡワイヤ４１の基端部に電気的に接続された電線は、基端が内視鏡コネクタ１０５に設けられており、内視鏡コネクタ１０５を介して電源部１２０ａに電気的に接続可能に構成されている。
また、第１アウターチューブ３５の基端と連結パイプ５１の先端との接続部の外周は、第１熱収縮チューブ５６によって被覆されている。第１熱収縮チューブ５６の先端部の内周面と第１アウターチューブ３５の外周面との間、及び第１熱収縮チューブ５６の基端部の内周面と連結パイプ５１の外周面との間には、接着剤が充填されている。この構成により、第１アウターチューブ３５の基端と連結パイプ５１の先端との接続部における水密が実現される。
更に、第１アウターチューブ３５の外周面から第１熱収縮チューブ５６の外周面にかけては、第２熱収縮チューブ５９によって被覆されている。第２熱収縮チューブ５９の基端部は、第１熱収縮チューブ５６の外周面との間に充填された接着剤によって固定されている。そして、第２熱収縮チューブ５９よりも基端側において、第１熱収縮チューブ５６の外周面から第２アウターチューブ４２の外周面にかけては、第３熱収縮チューブ６０によって被覆されている。第３熱収縮チューブ６０の先端部は、第２熱収縮チューブ５９の基端部において、第１熱収縮チューブ５６の外周面との間に充填された接着剤５８によって固定されている。このように、２つの第２熱収縮チューブ５９及び第３熱収縮チューブ６０により、連結部３０ｃの水密が確実に保持される。
第３熱収縮チューブ６０は、図１に示す信号線架設構造の基本構成における外皮チューブ２に該当し、第３熱収縮チューブ６０の内周面と、連結パイプ５１及び第２アウターチューブ４２の外周面との間に、信号線６に該当する電線４４が配置されている。
以上の駆動力発生部３０ｂにおいては、ＳＭＡワイヤ４１は、一対の電線を介して、電源部１２０ａに電気的に接続可能に構成されており、電源部１２０ａから出力される電流は、ＳＭＡワイヤ４１からリード線４５及び連結パイプ５１を経て電線４４に流れ、電線４４からグランドに環流される。ＳＭＡワイヤ４１は、通電される電流に応じて発熱し、発熱に応じて収縮する。そしてＳＭＡワイヤ４１が収縮することによって、ＳＭＡワイヤ４１の先端に接続されたインナーワイヤ３７に張力が加えられ、可動レンズ保持枠２３を駆動する駆動力が発生する。
このＳＭＡワイヤ４１の通電を制御して可動レンズ保持枠２３を進退移動させる内視鏡観察においては、通常、湾曲部１０９を湾曲させて先端部１１０を所望の方向に指向させながらの観察となる。このため、駆動力発生部３０ｂの連結パイプ５１外周の第１電気接続部４４ａから可撓管部１０８内に挿通される電線４４も湾曲変位を繰り返し受ける。
この繰り返しの湾曲変位に対して、電線４４は、連結パイプ５１から第２アウターチューブ４２にかけての外周面に螺旋状に巻き付けられる架設構造で配置されているため、繰り返しの曲げ応力による断線を生じることがない。
すなわち、湾曲部１０９の湾曲動作に伴って可撓管部１０８内の第２アウターチューブ４２及び第２インナーチューブ４３が連結パイプ５１との隣接部分から湾曲したとき、湾曲負荷が最も大きくなる連結パイプ５１の外周から第２アウターチューブ４２の外周にかけての所定範囲で、電線４４のスパイラル部４４ｂに加わる力が捩り方向の力となり、曲げ方向の力による電線４４の断線を防止することができる。
電線４４のスパイラル部４４ｂは、想定される最大湾曲径、電線４４の材質及び線径等を考慮して、螺旋状の巻き付けピッチｐ、ピッチ数ｎ（巻き付け数）、連結パイプ５１の端部から第２アウターチューブ４２にかけての巻回距離Ｌ（略スパイラル部４４ｂの長さ）を設定している。例えば、本実施形態の内視鏡１０１の例では、ｐ≦３０ｍｍ、ｎ≧７、Ｌ≧６０ｍｍに設定し、スパイラル部４４ｂに繰り返し曲げ応力が加わっても、電線４４自体には破断に繋がる力が加わらないようにしている。
このように本実施形態においては、細長部材の硬質部及び軟性部の外周面と外皮チューブの内面との間に架設される信号線の少なくとも一部を、硬質部及び軟性部の外周に螺旋状に巻き付ける架設構造で配置している。この信号線架設構造により、細長部材が繰り返し湾曲されても、繰り返しの曲げ応力による信号線の断線を確実に防止して信号線の断線による不具合の発生を未然に回避し、部品の機械的及び電気的信頼性を向上することができる。
本出願は、２０１５年６月１０日に日本国に出願された特願２０１５−１１７７１４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものである。
本発明の一態様による細長部材の信号線架設構造は、所定の軸に沿って延長される筒状に形成された外皮チューブと、前記外皮チューブの内側に収納され、前記軸方向に隣接して配置される硬質部と軟性部とを備えた内蔵物と、前記外皮チューブの内周面と前記内蔵物の外周面との間にて前記硬質部から前記軟性部にかけて架設される信号線と、を具備しており、前記硬質部を金属により形成すると共に、前記硬質部と前記軟性部の外周部分に配置される前記信号線の少なくとも一部を、前記硬質部と前記軟性部の外周面に螺旋状に巻きつけたものである。
Claims (8)
- 所定の軸に沿って延長される筒状に形成された外皮チューブと、この外皮チューブの内側に収納され、前記軸方向に隣接して配置される硬質部と軟性部とを備えた内蔵物と、前記外皮チューブの内周面と前記内蔵物の外周面との間にて前記硬質部から前記軟性部にかけて架設される信号線と、を備えた細長部材の信号線架設構造において、
前記硬質部と前記軟性部の外周部分に配置される前記信号線の少なくとも一部を、前記硬質部と前記軟性部の外周面に螺旋状に巻きつけたことを特徴とする細長部材の信号線架設構造。 - 前記軟性部における少なくとも前記硬質部と隣接する部分に、前記信号線を螺旋状に巻きつけたことを特徴とする請求項１に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 更に、前記硬質部における少なくとも前記軟性部と隣接する部分においても、前記信号線を螺旋状に巻きつけたことを特徴とする請求項１または２に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 前記軟性部は樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 前記硬質部は金属により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 前記硬質部の外周面と前記信号線とが電気的に接続されることを特徴とする請求項５に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 前記硬質部の外周面と前記信号線とは、ハンダ付けにより電気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載の細長部材の信号線架設構造。
- 前記外皮チューブは、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の細長部材の信号線架設構造。
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