JPWO2019044053A1 - 内視鏡、撮像ユニット、および、内視鏡の撮像デバイスの交換方法 - Google Patents

内視鏡、撮像ユニット、および、内視鏡の撮像デバイスの交換方法 Download PDF

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Abstract

ハウジング10の貫通孔H10に挿入された撮像デバイス2が、接着剤40を介して接着されている内視鏡であって、撮像デバイス2が先端レンズ21および光学部材22を含む光学ユニット20と、撮像ユニット30とを有し、先端レンズ21は貫通孔H10の先端部に水密固定されており、光学部材22はレンズ枠29で保持されており、貫通孔H10に挿入されているレンズ枠29の一部が接着剤40を介して接着されており、撮像ユニット30はレンズ枠29と固定されているユニット枠39を有しユニット枠39は前部が貫通孔H10に挿入され接着剤40を介して接着されており、接着剤40の弾性率が、0.1MPa以上10MPa以下である。

Description

本発明は、挿入部の先端部に撮像デバイスが配設されている内視鏡に関する。
外部から観察できない被検体の体内に細長い挿入部を挿入して、先端部に配設された撮像デバイスにより体内を観察したり、先端部から突出させた処置具を用いて治療/処置をしたりする内視鏡が広く用いられている。
内視鏡は高価であるため、故障した場合には、部品交換により修理が行われる。また、製造組立工程における検査で不良と判断された内視鏡も、部品交換により再組立が行われる。
内視鏡の部品の中で撮像デバイスは特に高価であり、交換修理が強く望まれていた。撮像デバイスは、先端レンズを含む光学ユニットと、撮像素子を含む撮像ユニットと、を有する。
内視鏡の消毒滅菌方法として、オートクレーブ法(高温高圧蒸気法)が主流になりつつある。オートクレーブ法は、煩雑な作業を伴わず、滅菌後にすぐに使用でき、しかもランニングコストが安い。しかし、オートクレーブ法では、内視鏡全体が高温高圧状態にさらされる。このため、光学ユニットの先端レンズは、レンズ枠に水密固定されている。また、撮像ユニットも先端部に強固に固定されている。
このため、撮像デバイスの交換作業は容易でなかった。
なお、細長い撮像デバイスの後部からは信号ケーブルが延設されている。このため、挿入部の先端部に外部から強い衝撃力が印加されると、細長い撮像デバイスは固定されている先端部を起点に、後部が大きく振動するため、先端レンズが破損したり、水密状態が維持できなったりするおそれがあった。
日本国特開2005−227728号公報には、先端レンズを、レンズ枠に保持されている光学ユニットの他の光学部材とは別に、先端部材と低融点ガラスで構成された接着剤を介して固定した内視鏡が開示されている。
特開2005−227728号公報
本発明の実施形態は、撮像デバイスの交換が容易な内視鏡を提供することを目的とする。
実施形態の内視鏡は、挿入部の先端部に、貫通孔のあるハウジングが配設されており、前記貫通孔に撮像デバイスが挿入され、前記貫通孔に固定されている内視鏡であって、前記撮像デバイスが、先端レンズおよび複数の光学部材を含む光学ユニットと、前記光学ユニットが集光した被写体像を電気信号に変換する撮像ユニットと、を有し、前記先端レンズは、前記貫通孔の先端部に水密固定されており、前記複数の光学部材はレンズ枠で保持されており、前記レンズ枠は前記貫通孔に挿入され、その一部が接着剤を介して前記貫通孔に接着されており、前記撮像ユニットは、前記レンズ枠と固定されているユニット枠を有し、前記ユニット枠は前部が前記貫通孔に挿入され、前記前部が前記接着剤を介して前記貫通孔に接着されており、前記接着剤の弾性率が、0.1MPa以上10MPa以下である。
本発明の実施形態によれば撮像デバイスの交換が容易な内視鏡を提供できる。
実施形態の内視鏡の外観図である。 第1実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。 第1実施形態の内視鏡の先端部の断面分解図である。 第1実施形態の内視鏡の撮像デバイスのリペア工程を説明するための先端部の断面図である。 第2実施形態の内視鏡の撮像ユニットの断面図である。 第2実施形態の内視鏡の撮像ユニットの正面模式図である。 第2実施形態の変形例の内視鏡の撮像ユニットの正面模式図である。 第3実施形態の内視鏡の先端部の断面図である。 第3実施形態の変形例の内視鏡の先端部の断面図である。
<第1実施形態>
図1に示すように、本実施形態の内視鏡1は、撮像デバイス2が配設されている挿入部9の先端部9Aと、挿入部9の細長い軟性部9Bの基端側に配設された操作部9Cと、操作部9Cから延出するユニバーサルコード9Dと、を含む。なお、先端部9Aに配設された撮像デバイス2から出力された撮像信号は、挿入部9およびユニバーサルコード9Dを挿通する信号ケーブル35(図2参照)を介してプロセッサ(不図示)に伝送される。なお、内視鏡1は医療用であるが、工業用でもよい。
図2および図3に示すように、挿入部9の先端部9Aには、略円筒状のハウジング10が配設されている。例えば、金属からなるハウジング10には、貫通孔H9、H10がある。貫通孔H9は、処理具等が挿通されるチャンネルの開口部を構成している。一方、貫通孔H10には撮像デバイス2が挿入され固定されている。
なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、一部の構成要素の図示、符号の付与は省略する場合がある。また、被写体の方向、すなわち、図2等において左方向を、「前方向」、右方向を「後ろ方向」という。
撮像デバイス2は、光学ユニット20と撮像ユニット30とを有する。光学ユニット20は、先端レンズ21と、複数の光学部材22(例えば、レンズ22A、フィルタ22B、間隔調整環22C、レンズ22D)と、を含む。
先端レンズ21は、石英またはサファイア等の光学材料からなる。先端レンズ21には、安定化ジルコニア(YSZ)、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)などの透明な光学材料を使うことも可能である。また、非結晶質のガラスでもオートクレーブ耐性が高いものは、先端レンズ21に適用可能である。
先端レンズ21は広視野を得るために負のパワーを有する平凹レンズである。しかし、先端レンズ21は光学ユニット20の構成によっては平凸レンズでもよい。しかし、先端レンズ21の外面は、付着防止及び衝撃による破損防止のため、平面であることが好ましい。
先端レンズ21は、ハウジング10の貫通孔H10の先端部に水密固定されている。ここで、水密とは、液体の水だけでなく水蒸気が隙間から浸入することが防止され、先端レンズ21の内面に結露が発生するおそれの無い状態を意味する。
貫通孔H10の前側(被写体側)から貫通孔H10に挿入された先端レンズ21は、例えば、接着剤、ガラスまたは半田等を介して、ハウジング10に直接固定されている。
これに対して、光学ユニット20の先端レンズ21以外の複数の光学部材22は、レンズ枠29に保持された状態で、貫通孔H10に後ろ側から挿入されている。
撮像ユニット30は、光学ユニット20が集光した被写体像を電気信号に変換する。撮像ユニット30は、撮像素子31、カバーガラス32、信号処理部33、および信号ケーブル35を含む。撮像ユニット30は、ユニット枠39に収容され、封止樹脂36により隙間が充填されている。
レンズ枠29は、ユニット枠39に収容されている撮像素子31との距離が調整されてから、ユニット枠39に強固に固定されている。例えば、レンズ枠29とユニット枠39とは嵌合固定されている。両者の接合部は、さらに、エポキシ等の高弾性率樹脂、または半田により、補強されていてもよい。
ハウジング10の貫通孔H10に、後ろ側から挿入された撮像デバイス2は、後部は貫通孔H10から突出している。すなわち、ユニット枠39は前部が貫通孔H10に挿入され、挿入されている前部の外周面が接着剤40を介して貫通孔H10に接着されている。
レンズ枠29も、接着剤40を介して貫通孔H10に接着されている。
そして、内視鏡1では、先端レンズ21を除く撮像デバイス2を、ハウジング10の貫通孔H10に接着している接着剤40の弾性率が、10MPa以下である。
図4に示すように、内視鏡4では、撮像デバイス2の交換を行う場合、先端レンズ21を除く撮像デバイス2を、ハウジング10から後方に、容易に引き抜くことができる。すなわち、ハウジング10と撮像デバイス2とは、接着剤40を介して接着されているが、弾性率が10MPa以下の接着剤40は剪断応力により容易に破断する。言い替えれば、接着剤40は、ハウジング10に付着した接着剤40Aと、撮像デバイス2に付着した接着剤40Bとに、容易に破断できる。
撮像デバイス2を再利用する場合には、撮像デバイス2に付着した接着剤40Bは、有機溶媒等により簡単に除去できる。なお、内視鏡1の撮像デバイス2の再利用は、厳密には、先端レンズ21を除く撮像デバイス2の再利用である。
一方、動作不良の撮像デバイス2を交換する場合にも、ハウジング10に付着した接着剤40Aは簡単に除去できる。先端レンズ21の水密固定は、低融点ガラスまたは半田等を用いるため、繁雑である。しかし、内視鏡1では、ハウジング10に固定されている先端レンズ21は、そのまま利用できるため、さらに交換作業が容易である。
弾性率(ヤング率)が、10MPa以下の接着剤40としては、軟性シリコーン樹脂、軟質ポリエステル樹脂、軟質塩化ビニル樹脂、またはゴム等を用いることができる。ここで、例えば、シリコーン樹脂であっても、50MPaの樹脂は接着剤40として用いることはできない。もちろん、接着剤として広く使用されている、エポキシ樹脂(弾性率:8GPa)等は、接着剤40には不適である。
なお、弾性率(ヤング率)は、例えば、規格(ISO 527-1、JIS K 7161)に基づいて、25℃で測定された引っ張り弾性率である。
接着剤40の弾性率の下限は特に制限は無いが、工業的に容易に入手可能な接着剤では、例えば、0.1MPa以上である。
また、弾性率が10MPa以下と極めて軟らかい樹脂からなる接着剤40は、挿入部9の先端部9Aに外部から強い衝撃力が印加されても、撮像デバイス2の振動を吸収する。また、先端レンズ21は、先端レンズ21以外の撮像デバイス2と一体化されていない。このため、内視鏡1の先端レンズ21は耐衝撃性に優れている。
<第2実施形態>
第2実施形態の内視鏡1Aは、内視鏡1と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図6および図7に示すように内視鏡1Aでは、撮像ユニット30Aのユニット枠39が、貫通孔H10に挿入されない後部の外周面に、中心軸Oに対して回転対称に配置されている、複数の突起部39A1、39A2、39A3を有する。複数の突起部39A1、39A2、39A3は、ユニット枠39に接合されていてもよいし、ユニット枠39と一体形成されていてもよい。
撮像デバイス2の交換作業において、ハウジング10から撮像デバイス2を引き抜くために、例えば、信号ケーブル35を引っ張ると信号ケーブル35が断線するおそれがあった。また、撮像デバイス2の外周を強い力で把持すると、撮像デバイス2が変形するおそれがあった。
内視鏡1Aでは、撮像デバイス2Aには複数の突起部39A1、39A2、39A3があるため、例えば、突起部39A1等の前側面と当接する治具(不図示)を用いることで、信号ケーブル35および撮像デバイス2を損傷することなく、容易にハウジング10から撮像デバイス2Aを引き抜くことができる。
<第2実施形態の変形例>
第2実施形態の変形例の内視鏡1Bは、内視鏡1Aと類似しているため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図6に示すように内視鏡1Bでは、撮像ユニット30Bは撮像素子31の外形に合わせて、略直方体である。図示しないが光学ユニット20は、内視鏡1と同じように略円筒形である。
撮像ユニット30Bはユニット枠39の外周面に、中心軸Oに対して回転対称に配置されている2つの突起部39B1、39B2がある。
このため、内視鏡1Bは、内視鏡1Aと同じ効果を有する。
<第3実施形態>
第3実施形態の内視鏡1Cは、内視鏡1と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図8に示すように、内視鏡1Cでは、ユニット枠39の先端部と接着剤40との間、およびレンズ枠29と接着剤40との間、すなわち、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部に、離型剤50がコーティングされている。離型剤50は、接着剤40の接合部との接着力を弱くする。なお、離型剤50は、ハウジング10の貫通孔H10の接合部と対向する領域にコーティングされていてもよい。
離型剤50は、例えば、市販されている、フッ素系離型剤またはシリコーン系離型剤を用いる。離型剤50は、液体でもよいし、粘性の高いゲル状でもよい。
撮像デバイス2の交換作業において、ハウジング10から撮像デバイス2を引き抜くときに、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部に大きな応力が印加されると、接合部が損傷するおそれがある。
内視鏡1Cは、ハウジング10から撮像デバイス2を引き抜くときに、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部に大きな応力が印加されるおそれがない。
<第3実施形態の変形例>
第3実施形態の変形例の内視鏡1Dは、内視鏡1Cと類似しているため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
図9に示すように、内視鏡1Dでは、ユニット枠39の先端部と接着剤40との間、およびレンズ枠29と接着剤40との間、すなわち、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部を覆う環状部材55が配設されている。例えば、環状部材55はシリコーンゴムチューブからなる。
内視鏡1Dは、環状部材55により接合部は接着剤40により接着されていない。すなわち、環状部材55は接合部を覆っているだけである。このため、内視鏡1Dでは、ハウジング10から撮像デバイス2を引き抜くときに、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部に大きな応力が印加されるおそれがない。
なお、内視鏡1C、1Dにおいても、ユニット枠39が後部の外周面に中心軸に対して回転対称に配置されている複数の突起部を有していれば、内視鏡1A、1Bと同じ効果を有することは言うまでも無い。
本発明は上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、組み合わせ、及び改変等ができる。
本出願は、2017年8月29日に日本国に出願された特願2017−164705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、請求の範囲に引用されるものとする。
1、1A〜1D…内視鏡
2…撮像デバイス
4…内視鏡
9…挿入部
9A…先端部
9B…軟性部
9C…操作部
9D…ユニバーサルコード
10…ハウジング
20…光学ユニット
21…先端レンズ
22…光学部材
22A…レンズ
22B…フィルタ
22C…絞り
22D…レンズ
29…レンズ枠
30…撮像ユニット
31…撮像素子
32…カバーガラス
33…信号処理部
35…信号ケーブル
36…封止樹脂
39…ユニット枠
39A1、39A2、39A3…突起部
39B1、39B2…突起部
40…接着剤
50…離型剤
55…環状部材
H9、H10…貫通孔
O…中心軸
本発明は、挿入部の先端部に撮像デバイスが配設されている内視鏡、内視鏡の撮像ユニット、および、内視鏡の撮像デバイスの交換方法に関する。
本発明の実施形態は、撮像デバイスの交換が容易な内視鏡、交換が容易な撮像ユニット、および、撮像デバイスの交換が容易な内視鏡の撮像デバイスの交換方法を提供することを目的とする。
実施形態の内視鏡は、挿入部の先端部に、貫通孔のあるハウジングが配設されており、前記貫通孔に挿入された撮像デバイス前記貫通孔に固定されている内視鏡であって、前記撮像デバイスが、先端レンズおよび複数の光学部材を含む光学ユニットと、前記光学ユニットが集光した被写体像を電気信号に変換する撮像ユニットと、を有し、前記先端レンズは、前記貫通孔の先端部に水密固定されており、前記複数の光学部材はレンズ枠によって保持されており、前記レンズ枠は前記貫通孔に挿入され、前記レンズ枠の一部が接着剤を用いて前記貫通孔に接着されており、前記撮像ユニットは、前記レンズ枠と固定されているユニット枠を有し、前記ユニット枠は前部が前記貫通孔に挿入され、前記前部が前記接着剤を用いて前記貫通孔に接着されており、前記ユニット枠が、前記貫通孔に挿入されていない後部の外周面に複数の突起部を有する
実施形態の撮像ユニットは、被写体像を電気信号に変換する撮像ユニットであって、撮像素子を内部に保持するユニット枠を有し、前記ユニット枠は外周面に、治具が固定される複数の突起部を有する。
実施形態の撮像デバイスの交換方法は、挿入部の先端部に配設されている、貫通孔のあるハウジングと、前記貫通孔に挿入され前記貫通孔に固定されている撮像デバイスと、を具備する内視鏡の撮像デバイスの交換方法であって、前記撮像デバイスが、先端レンズおよび複数の光学部材を含む光学ユニットと、前記光学ユニットが集光した被写体像を電気信号に変換する撮像ユニットと、を有し、前記先端レンズは、前記貫通孔の先端部に水密固定されており、前記複数の光学部材はレンズ枠によって保持されており、前記レンズ枠は前記貫通孔に挿入され、前記レンズ枠の一部は接着剤を用いて前記貫通孔に接着されており、前記撮像ユニットは、前記レンズ枠と固定されているユニット枠を有し、前記ユニット枠は前部が前記貫通孔に挿入され、前記前部が前記接着剤を用いて前記貫通孔に接着されており、前記貫通孔に挿入されていない後部の外周面に、治具が固定される複数の突起部を有し、前記複数の突起部に、前記治具が固定される工程と、前記挿入部の前記先端部が保持された状態において、前記治具を前記内視鏡の基端側に引くことによって、前記ハウジングから前記先端レンズ以外の撮像デバイスが引き抜かれる工程と、を具備する。
本発明の実施形態によれば撮像デバイスの交換が容易な内視鏡、交換が容易な撮像ユニット、および、撮像デバイスの交換が容易な内視鏡の撮像デバイスの交換方法を提供できる。
図6および図7に示すように内視鏡1Aでは、撮像ユニット30Aのユニット枠39が、貫通孔H10に挿入されない後部の外周面に、中心軸Oに対して回転対称に配置されている、複数の突起部39A1、39A2、39A3を有する。複数の突起部39A1、39A2、39A3は、ユニット枠39に接合されていてもよいし、ユニット枠39と一体形成されていてもよい。
すなわち、ユニット枠39は外周面に、ハウジング10から撮像デバイス2Aを引き抜くための治具が固定される複数の突起部39A1、39A2、39A3を有する。
内視鏡1Aでは、撮像デバイス2Aには複数の突起部39A1、39A2、39A3があるため、例えば、突起部39A1等の前側面と当接する治具(不図示)を用いることで、信号ケーブル35および撮像デバイス2を損傷することなく、容易にハウジング10から撮像デバイス2Aを引き抜くことができる。
すなわち、内視鏡1Aの撮像デバイスの交換方法は、複数の突起部39A1、39A2、39A3に、治具が固定される工程と、挿入部9の先端部9Aが保持された状態において、治具を内視鏡9の基端側に引くことによって、ハウジング10から先端レンズ21以外の撮像デバイス2が引き抜かれる工程と、を具備する。
図8に示すように、内視鏡1Cでは、ユニット枠39の部と接着剤40との間、およびレンズ枠29と接着剤40との間、すなわち、ユニット枠39とレンズ枠29との接合部に、離型剤50がコーティングされている。離型剤50は、接着剤40の接合部との接着力を弱くする。なお、離型剤50は、ハウジング10の貫通孔H10の接合部と対向する領域にコーティングされていてもよい。

Claims (4)

  1. 挿入部の先端部に、貫通孔のあるハウジングが配設されており、前記貫通孔に撮像デバイスが挿入され、前記貫通孔に固定されている内視鏡であって、
    前記撮像デバイスが、
    先端レンズおよび複数の光学部材を含む光学ユニットと、
    前記光学ユニットが集光した被写体像を電気信号に変換する撮像ユニットと、を有し、
    前記先端レンズは、前記貫通孔の先端部に水密固定されており、
    前記複数の光学部材はレンズ枠で保持されており、前記レンズ枠は前記貫通孔に挿入され、その一部が接着剤を介して前記貫通孔に接着されており、
    前記撮像ユニットは、前記レンズ枠と固定されているユニット枠を有し、前記ユニット枠は前部が前記貫通孔に挿入され、前記前部が前記接着剤を介して前記貫通孔に接着されており、
    前記接着剤の弾性率が、0.1MPa以上10MPa以下であることを特徴とする内視鏡。
  2. 前記ユニット枠が、前記貫通孔に挿入されない後部の外周面に、中心軸に対して回転対称に配置されている、複数の突起部を有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡。
  3. 前記ユニット枠の先端部および前記レンズ枠と前記接着剤との間に、離型剤がコーティングされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡。
  4. 前記ユニット枠の先端部および前記レンズ枠と前記接着剤との間を覆う環状部材が配設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内視鏡。
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