JPWO2019203365A1 - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

内視鏡は、軸線の延在方向一端に先端面を有する略円筒状の有底筒部と、先端面に設けられる透光性の光学部材の背面側に配置される撮像素子を有し、有底筒部の内方に収容される撮像ユニットと、有底筒部の一対の円弧内面に先端側が固定される一対の操作線材と、先端側が有底筒部に接続され、内方に一対の操作線材を挿通する樹脂製チューブと、有底筒部に対し軸線方向に離間して配置され、一対の操作線材が内方に挿通され、樹脂製チューブに接続され、樹脂製チューブよりも大きな硬度を有する硬質部材と、を備える。

Description

本開示は、内視鏡に関する。

従来、内視鏡の体内等に挿入される先端側の湾曲部は、湾曲自在とするために、例えば複数個の節輪が回動自在に連結して構成される（例えば、特許文献１参照）。内視鏡の挿入部の先頭の節輪又は先端硬質部には、挿入部の内部を通る操作ワイヤの先端部が固定される。操作ワイヤの基端は、操作部の湾曲操作機構に接続される。湾曲操作機構には、術者が操作するアングルノブが設けられる。内視鏡は、そのアングルノブの操作により、操作ワイヤが押し引きされて湾曲部が上下又は左右方向に湾曲する。これにより、術者のアングルノブの操作により先端硬質部の向きを変えることができる。

日本国特開２０１６−３４３５２号公報

内視鏡において、挿入部の先端側を小径化することとその先端側に屈曲機能を組み込むことは、相反する条件であり、両立が難しい。特許文献１の湾曲部は、ステンレス鋼材などの金属材料で形成された複数個の節輪からなる節輪群を有するので、節輪群の外周側はさらに網状管および外皮により構成される外周壁で被覆される。このため、小径化や短尺化による小型化が困難となる。より具体的には、例えばステンレス鋼材からなる個々の節輪に、２本の金属線を通す０．１ｍｍの孔を直径方向に離間させて２箇所穿設することを考える。孔の周囲には、強度的な加工限界から０．１ｍｍ程の周縁が必要となる。すると、一つの孔に直径方向で０．３ｍｍのスペースが必要となる。これらの二つの孔が直径方向に並ぶと、０．６ｍｍのスペースが必要となる。この例では、外径３ｍｍの内視鏡の場合、直径方向に２．４ｍｍのスペースが確保可能となる。この場合、直径２．４ｍｍのスペースに、撮像ユニットの収容は可能となる。

しかしながら、例えば冠動脈などの極細い血管に挿入される内視鏡は、外径１ｍｍ以下が望ましい。冠動脈は、右冠動脈と左冠動脈とが、大動脈のバルサルバ洞で繋がる。右冠動脈は、１本のまま右心室や左心室に血液を送る。左冠動脈は、途中で２つに分かれ、前下行枝と回旋枝とになって左心室や心房を中心に血液を送る。これらの冠動脈は、段々と細くなって心臓の外側を走行し、さらに細くなって内側に延びる。通常、成人の場合、左右の冠動脈の太さはそれぞれ４ｍｍほどであるが、乳幼児では２ｍｍ以下となる。外径が１ｍｍの内視鏡では、上記の二つの孔を構成するために直径方向に０．６ｍｍのスペースを使えば、その他の外皮からなる外周壁の厚みも加えると、撮像ユニットの収容スペースが確保できなくなる。そのため、節輪を用いた従来構造を抜本的に変えなければならないという要請があった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、小型化および先端部の屈曲機能を両立する内視鏡を提供することを目的とする。

本開示は、軸線の延在方向一端に先端面を有する略円筒状の有底筒部と、前記先端面に設けられる透光性の光学部材の背面側に配置される撮像素子を有し、前記有底筒部の内方に収容される撮像ユニットと、前記有底筒部の一対の円弧内面に先端側が固定される一対の操作線材と、先端側が前記有底筒部に接続され、内方に前記一対の操作線材を挿通する樹脂製チューブと、前記有底筒部に対し軸線方向に離間して配置され、前記一対の操作線材が内方に挿通され、前記樹脂製チューブに接続され、前記樹脂製チューブよりも大きな硬度を有する硬質部材と、備える内視鏡を提供する。

また、本開示は、軸線の延在方向一端に先端面を有する略円筒状の有底筒部と、前記先端面に設けられる透光性の光学部材の背面側に配置される撮像素子を有し、前記有底筒部の内方に収容される撮像ユニットと、前記有底筒部の一対の円弧内面に先端側が固定される一対の操作線材と、前記有底筒部に対し軸線方向に離間して配置され、前記一対の操作線材が内方に挿通される環状のジョイントと、先端側が前記有底筒部に接続されるとともに、後端側が前記ジョイントに接続され内方に前記一対の操作線材を挿通する樹脂製チューブと、を備える、内視鏡を提供する。

本開示によれば、小型化および先端部の屈曲機能を両立する内視鏡を提供できる。

本実施の形態に係る内視鏡の外観例を示す斜視図 図１に示す内視鏡の先端側の外観例を示す斜視図 図２に示す内視鏡の先端側の要部を透視した斜視図 図２に示す内視鏡の先端側の正面とそのＡ−Ａ断面とをともに示した構成図 図４に示すＡ−Ａ断面の要部拡大図 図２に示す内視鏡の先端側の正面とそのＢ−Ｂ断面とをともに示した構成図 図３に示す有底筒部の背面図 図２に示す内視鏡の先端側の樹脂製チューブを省略した斜視図 図８に示す内視鏡の先端側のワイヤガイドを省略した斜視図 有底筒部が曲がる前の屈曲部を模式的に示した作用図 有底筒部が下へ曲げられた屈曲部を模式的に示した作用図 有底筒部が上へ曲げられた屈曲部を模式的に示した作用図 屈曲方向規制部がフレキシブル配線基板で代替された変形例に係る構成を示す斜視図 図１３に示す変形例に係る構成の側面図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡を具体的に開示した実施の形態（以下、「本実施の形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

図１は、本実施の形態に係る内視鏡１１の外観例を示す斜視図である。図１では、プラグ部１３および操作部１５を含む内視鏡１１の全体構成を斜視図にて示している。なお、本実施の形態において説明に用いる方向は、図１中の方向を基準とし、その他の図中に方向が記載されている場合はその方向に従う。ここで、「上」、「下」は、水平面に置かれた操作部１５およびプラグ部１３の上と下にそれぞれ対応し、「前（先）」、「後」は、内視鏡１１の挿入部１７の先端側と基端側にそれぞれ対応する。

図１に示すように、内視鏡１１は、例えば医療用の軟性鏡である。内視鏡１１は、観察対象（例えば人体の血管）の内部を撮影して得られた静止画又は動画に対して周知の画像処理等を行うビデオプロセッサ（図示略）に接続される。内視鏡１１は、略前後方向に延在し、観察対象の内部に挿入される挿入部１７を有する。挿入部１７の後部には、正逆方向に回転操作可能となったアングルノブ２７が設けられた操作部１５が接続される。操作部１５には、挿入部１７に挿通されている操作線材２１（図３参照）の一端側が固定されるとともに、挿入部１７に挿通されているケーブル２３（図３参照）が接続される。ケーブル２３は、操作部１５からさらに後方に導出されてプラグ部１３に接続される。

なお、一端側が操作部１５に接続される操作線材２１は、ワイヤガイド２５（図６参照）の内方に挿通されて覆われている。つまり、操作線材２１は、ワイヤガイド２５に覆われた状態で操作部１５に接続される。

操作部１５には、正逆方向に回転操作可能となったアングルノブ２７が設けられる。操作部１５の内部には、このアングルノブ２７の回転操作に連動するワイヤ進退機構が設けられる。ワイヤ進退機構は、アングルノブ２７の回転操作により一方の操作線材２１を引き、他方の操作線材２１を繰り出すように作動する。

ビデオプロセッサは、ソケット部を有している。ソケット部にはプラグ部１３の後部が挿入され、これにより、内視鏡１１は、ビデオプロセッサとの間で電力、各種信号（映像信号、制御信号など）、および照明光の伝送が可能となる。

上述した電力および各種信号は、挿入部１７の内部に挿通されたケーブル２３を介してプラグ部１３から導かれる。先端部２９に設けられた撮像素子３１（図３参照）が出力した撮像画像データは、ケーブル２３を介してプラグ部１３からビデオプロセッサに伝送される。ビデオプロセッサは、プラグ部１３から伝送された撮像画像データに対して色補正、階調補正等の周知の画像処理を施して、画像処理後の撮像画像データを表示装置（図示略）に出力する。表示装置は、例えば液晶表示パネル等の表示デバイスを有するモニタ装置であり、内視鏡１１によって撮像された被写体の撮像画像のデータ（例えば、被写体である人物の血管内の様子を示す画像データ）を表示する。

挿入部１７は、操作部１５に後端が接続された可撓性の軟性部３３と、軟性部３３の先端に連なる先端部２９とを有している。軟性部３３は各種の内視鏡検査、内視鏡手術等の方式に対応する適切な長さを有する。軟性部３３は、例えば樹脂製チューブ３５により構成され、十分な可撓性を有するように形成される。軟性部３３は、先端部２９と操作部１５との間を接続する。

内視鏡１１は、細径で形成されることにより、細径の体腔への挿入が可能となる。細径の体腔は、人体の血管に限定されず、例えば尿管、すい管、胆管、細気管支等が含まれる。つまり、内視鏡１１は、人体の血管、尿管、すい管、胆管、細気管支等への挿入を可能とすることができる。内視鏡１１は、血管内の病変の観察に用いることができる。内視鏡１１は、動脈硬化性プラークの同定において有効となる。また、心臓カテーテル検査時の冠動脈の観察にも適用可能となる。さらに、内視鏡１１は、血栓や動脈硬化性の黄色プラークの検出にも有効となる。なお、動脈硬化病変では、色調（白色、淡黄色、黄色）や、表面（平滑、不整）が観察される。血栓では、色調（赤色、白色、暗赤色、黄色、褐色、混色）が観察される。

また、内視鏡１１は、腎盂・尿管がんや、特発性腎出血の診断・治療に用いることができる。この場合、内視鏡１１は、尿道から膀胱内に挿入され、さらに尿管内にまで進めて、尿管と腎盂の中を観察することができる。

また、内視鏡１１は、十二指腸に開口するファーター乳頭への挿入が可能となる。胆汁は、肝臓から造られ胆管を通って、また膵液は膵臓から造られ膵管を通って十二指腸にあるファーター乳頭から排出される。内視鏡１１は、胆管および膵管の開口部であるファーター乳頭から挿入し、胆管又は膵管の観察を可能とすることができる。

さらに、内視鏡１１は、気管支への挿入が可能となる。内視鏡１１は、背臥位となった検体（つまり、被施術者）の口腔又は鼻腔から挿入される。内視鏡１１は、咽頭、喉頭を過ぎ、声帯を視認しつつ気管へ挿入される。気管支は分岐するたびに細くなる。例えば最大外径Ｄｍａｘが２ｍｍ未満の内視鏡１１によれば、亜区域気管支まで内腔の確認が可能となる。

図２は、図１に示す内視鏡１１の先端側の外観例を示す斜視図である。内視鏡１１は、先端部２９に、有底筒部３７を有する。有底筒部３７は、軸線３９の延在方向一端に先端面４１を有する略円筒状または円筒状で形成される。本実施の形態において、有底筒部３７は、先端面４１を有するフランジ状のホルダ４３と、このホルダ４３の後部に接続されて筒状部分を形成する先端リング４５とにより構成される。ホルダ４３は、例えばセラミック等の絶縁体を用いて形成される。先端リング４５は、例えばステンレス鋼により形成される。ホルダ４３と先端リング４５とは、例えば溶接もしくはろう付けにより一体に接合される。

挿入部１７には、有底筒部３７に対し軸線方向に離間して環状のジョイント４７（硬質部材の一例）が配置される。このジョイント４７には、一対の操作線材２１（図３参照）が内方に挿通される。

有底筒部３７には、樹脂製チューブ３５の先端側が接続される。樹脂製チューブ３５は、後端側がジョイント４７に接続される。ジョイント４７の後端側には、他の樹脂製チューブ３５が接続される。樹脂製チューブ３５は、例えば連結用ニップル４９（図４参照）を介してジョイント４７に接続される。ジョイント４７よりも後方の樹脂製チューブ３５は、操作部１５まで延在して、操作部１５に接続される。有底筒部３７、樹脂製チューブ３５およびジョイント４７は、例えば同一外径で形成される。本実施の形態では、有底筒部３７とジョイント４７との間の樹脂製チューブ３５に、少なくとも一対の操作線材２１、ケーブル２３、および屈曲方向規制部５１の一例としての一対の曲げ方向規制ワイヤ５３（図３参照）が挿通される。

ホルダ４３は、先端面４１の中央部に、四角形の対物カバーガラス５５（対物カバーの一例）が設けられる。また、この先端面４１には、対物カバーガラス５５の平行な一対の辺に沿って、一対のライトガイド５７を構成する複数本（図例では４本）の光ファイバ５９の光出射端面が２列に配置されている。

図３は、図２に示す内視鏡１１の先端側の要部を透視した斜視図である。有底筒部３７の内方には、上述した対物カバーガラス５５を有した撮像ユニット６１が収容される。有底筒部３７は、先端リング４５の後部内周に、装着管６３が固定される。装着管６３は、例えばステンレス鋼により製作される。装着管６３は、先端が先端リング４５の後部内周に、溶接やろう付けにより固定され、後端が先端リング４５から導出される。

図４は、図２に示す内視鏡１１の先端側の正面とそのＡ−Ａ断面とをともに示した構成図である。有底筒部３７では、ホルダ４３の中央部に、先端面４１に表出する対物カバーガラス５５が固定される。光学部材の一例としての対物カバーガラス５５の背面には、光学部材の一例としてのレンズ６７が固定される。レンズ６７の背面には、素子カバーガラス６９が固定される。スペース６５は、ホルダ４３と、対物カバーガラス５５、レンズ６７および素子カバーガラス６９との間の隙間を示す。スペース６５に接着剤（図示略）が充填されることで、対物カバーガラス５５、レンズ６７および素子カバーガラス６９とホルダ４３とが固定される。素子カバーガラス６９は、後部がスペース６５から後方へ突出する。

図５は、図４に示すＡ−Ａ断面の要部拡大図である。後部が突出した素子カバーガラス６９の背面には、四角形の撮像素子３１が固定される。対物カバーガラス５５、レンズ６７、素子カバーガラス６９および撮像素子３１は、撮像ユニット６１を構成する。つまり、撮像ユニット６１は、先端面４１に設けられる透光性の対物カバー、およびレンズ６７を介して対物カバーの背面に配置される撮像素子３１を有する。

撮像素子３１は、１辺が製造限界値〜１ｍｍ以下（例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ）の四角形で形成される。撮像素子３１は、撮像面と反対の背面に、複数（例えば４つ）のパッド７１（図７参照）が設けられる。撮像素子３１には、基板が垂直に接続される。撮像素子３１と基板とは、カメラモジュール７３を構成する。このカメラモジュール７３の後方には、ケーブル２３が接続される。

基板は、同一平面上に線状の複数（本実施の形態では４本）の導体が平行に並び、これらが絶縁被覆された板状に成形される。基板は、導体の延在方向の一端部および他端部の辺が、撮像素子３１の１辺より短い四角形で形成される。基板は、一端部および他端部における導体が、板面表裏の少なくとも一方で露出する。

基板としては、例えば可撓性を有するＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）等を用いることができる。

また、基板は、導体が絶縁被覆されるものの他、絶縁基板に導体が印刷されるものであってもよい。この基板としては、可撓性を有する絶縁基板に導体をパターン印刷したＦＰＣ（フレキシブル・プリント・配線板）や、絶縁基板に導体をパターン印刷した積層基板等を用いることができる。本実施の形態では、基板として、可撓性を有するＦＰＣであるフレキシブル配線基板７５が用いられている。

フレキシブル配線基板７５には、導体と導通する電装部品（図３参照）が実装される。電装部品としては、例えばノイズ低減などに効果があるバイパスコンデンサ７７が挙げられる。フレキシブル配線基板７５には、電装部品を実装するためのランドが形成される。ランドは、フレキシブル配線基板７５の導体に接続されている。

図６は、図２に示す内視鏡１１の先端側の正面とそのＢ−Ｂ断面とをともに示した構成図である。フレキシブル配線基板７５の他端部には、露出した導体に、ケーブル２３の複数の心線７９のそれぞれが接続される。ケーブル２３は、複数の心線７９が同一平面上に配置され、一括して絶縁被覆される。ケーブル２３としては、例えばリボン状ケーブルを用いることができる。

ケーブル２３は、心線７９がそれぞれ内部被覆８１に覆われる。内部被覆８１に覆われてそれぞれ絶縁された複数の心線７９は、一括して内部被覆８１の外側からシールドにより覆われる。

図７は、図３に示す有底筒部３７の背面図である。有底筒部３７には、一対の操作線材２１が固定される。操作線材２１は、有底筒部３７の装着管６３に固定される。より具体的には、一対の操作線材２１は、撮像素子３１の平行な一対の辺にそれぞれ対向する装着管６３の一対の円弧内面８３に先端側が固定される。操作線材２１と装着管６３とは、レーザ溶接などの溶接や、半田もしくは銀ろうによるろう付けにより固定できる。

内視鏡１１は、一対の操作線材２１の間に、屈曲方向規制部５１が配置される。屈曲方向規制部５１は、有底筒部３７に直接または間接的に先端側が固定される。屈曲方向規制部５１は、少なくとも有底筒部３７とジョイント４７との間に渡り延在して設けられる。

この屈曲方向規制部５１は、有底筒部３７に電気的に接続される。従って、屈曲方向規制部５１が設けられた場合、少なくとも有底筒部３７とジョイント４７との間は、屈曲方向規制部５１により電気的に導通状態となる。

屈曲方向規制部５１は、導体で構成されることが好ましい。導体としては、可撓性を有した導電性樹脂、カーボンなども含まれる。

屈曲方向規制部５１を構成する導体としては、例えば、ピアノ線、ステンレス鋼線などの金属線を好適に用いることができる。

本実施の形態において、屈曲方向規制部５１は、金属線である一対の曲げ方向規制ワイヤ５３にて構成される。曲げ方向規制ワイヤ５３は、断面形状を例えば円形状で形成できる。一対の曲げ方向規制ワイヤ５３は、有底筒部３７の装着管６３に固定される。撮像素子３１の平行な一対の辺にそれぞれ対向する装着管６３の一対の円弧内面８３には、上述した一対の操作線材２１の先端側が固定されている。一対の曲げ方向規制ワイヤ５３は、撮像素子３１の他の平行な一対の辺にそれぞれ対向する装着管６３の他の一対の円弧内面８３に先端側が固定される。

先端側が装着管６３に固定された曲げ方向規制ワイヤ５３は、図４に示すように、それぞれの後端側がジョイント４７に固定される。曲げ方向規制ワイヤ５３は、装着管６３およびジョイント４７に溶接やろう付けにより固定することができる。従って、有底筒部３７の装着管６３と、ジョイント４７との間には、一対の操作線材２１と一対の曲げ方向規制ワイヤ５３とからなる４本の平行な金属線が延在する。より具体的には、一対の操作線材２１は、装着管６３とジョイント４７の上下に固定される。一対の曲げ方向規制ワイヤ５３は、装着管６３とジョイント４７の左右に固定される。

内視鏡１１は、屈曲方向規制部５１に一対の曲げ方向規制ワイヤ５３を設けることにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈を規制できる。また、一対の曲げ方向規制ワイヤ５３は、その軸力により曲げモーメントをより生じやすくできる。

なお、金属線は、断面が円形状に限定されない。金属線は、断面形状が円弧状の帯板状であってもよい。この例として例えばスチール製巻き尺の帯材を挙げることができる。この場合、一対の金属線は、凹曲面同士が対向するように平行に配置される。金属線は、断面円弧状の一対の帯材を用いることで、座屈強度を高めつつ、直線保持機能を付与できる。

ところで、内視鏡１１は、一対の曲げ方向規制ワイヤ５３の間に、上述したフレキシブル配線基板７５および帯状のケーブル２３が配置されている。フレキシブル配線基板７５は、撮像素子３１とジョイント４７との間で撮像素子３１の背面に垂直に固定されている。帯状のケーブル２３は、このフレキシブル配線基板７５の撮像素子３１と反対側に延在してジョイント４７に挿通される。これらのフレキシブル配線基板７５および帯状のケーブル２３も、屈曲方向規制部５１を構成することができる。すなわち、フレキシブル配線基板７５および帯状のケーブル２３は、一対の曲げ方向規制ワイヤ５３と同様に、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈を規制でき、その軸力により曲げモーメントをより生じやすくできる。

このため、屈曲方向規制部５１は、構成部材として、一対の曲げ方向規制ワイヤ５３、または、フレキシブル配線基板７５および帯状のケーブル２３の少なくともいずれか一方を構成部材として備えるものとしてもよい。本実施の形態においては、これら双方の構成部材を備えることにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈をより確実に規制し、曲げモーメントをより生じやすくしている。

図８は、図２に示す内視鏡１１の先端側の樹脂製チューブ３５を省略した斜視図である。ジョイント４７の後部に連結される連結用ニップル４９は、帯状のケーブル２３を挿通する左右方向に長いケーブル貫通孔８５を有する。連結用ニップル４９の後端面には、このケーブル貫通孔８５を挟んで上下に一対のガイド固定部８７が形成される。それぞれのガイド固定部８７には、内方に操作線材２１を挿通したワイヤガイド２５の先端側が固定される。ワイヤガイド２５は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．１ｍの径を有する細い鋼材を密着巻きしたもので、１．５ｍ程度の長さを有する。密着巻きのため、ワイヤガイド２５の長さは短くならない。従って、使用者が操作部１５を操作して操作線材２１を引っ張ると、ジョイント４７と操作部１５との間の長さは変わらず、ジョイント４７と先端側の有底筒部３７との間の長さが短くなって屈曲部８９は曲がる（図１１および図１２参照）。なお、ワイヤガイド２５の両端はジョイント４７および操作部１５のそれぞれにより固定されているので、屈曲や座屈等によってワイヤガイド２５の中立軸の長さが短くなることはない。つまり、固定されたジョイント４７は、屈曲部８９（図２参照）の支点として作用する。つまり、ジョイント４７を支持した状態で、屈曲部８９を方向転換させることが可能となる。

図９は、図８に示す内視鏡１１の先端側のワイヤガイド２５を省略した斜視図である。ガイド固定部８７には、それぞれの操作線材２１を挿通する線材貫通孔９１が穿設される。従って、内視鏡１１は、操作部１５により、一対の操作線材２１がワイヤガイド２５の内方で進退することで、ワイヤガイド２５の先端に固定されたジョイント４７を支点として、屈曲部８９が屈曲する。これにより、内視鏡１１は、屈曲部８９の先端側に設けられた有底筒部３７のホルダ４３の先端面４１が屈曲方向へと向けられることになる。

次に、本実施の形態に係る内視鏡１１の構成に基づく作用を説明する。

内視鏡１１は、軸線３９の延在方向一端に先端面４１を有する円筒状の有底筒部３７を備える。内視鏡１１は、先端面４１に配置される透光性の対物カバーガラス５５と、レンズ６７を介して対物カバーガラス５５の背面に固定される四角形の撮像素子３１とを有し、有底筒部３７の内方に収容される撮像ユニット６１を備える。内視鏡１１は、撮像素子３１の平行な一対の辺にそれぞれ対向する有底筒部３７の一対の円弧内面８３に先端側が固定される一対の操作線材２１を備える。内視鏡１１は、有底筒部３７に対し軸線方向に離間して配置され、一対の操作線材２１が内方に挿通される環状のジョイント４７を備える。内視鏡１１は、先端側が有底筒部３７に接続されるとともに、後端側がジョイント４７に接続され内方に一対の操作線材２１を挿通する樹脂製チューブ３５を備える。

このように、本実施形態に係る内視鏡１１では、有底筒部３７の内方に、撮像ユニット６１が収容される。撮像素子３１は、四角形に形成される。この四角形は、正方形であることが望ましいが、これに限定されない。例えば円筒状の有底筒部３７の内方に、正方形で形成された撮像素子３１が収容される場合、図７に示したように、撮像素子３１の四角形に有底筒部３７の内周円が略外接するように配置される。略外接とは、正方形の各角部が有底筒部３７の内周円に近接する相対位置関係も含む意味である。

このような配置により、撮像素子３１は、有底筒部３７の内周円において、最大面積で配置が可能となる。換言すれば、所定の面積の撮像素子３１を収容する有底筒部３７を、最小外径で製作することができる。

有底筒部３７は、内周円内に最大サイズで撮像素子３１を収容した構造において、背面視で、撮像素子３１の正方形と内周円との間に、図７に示す４つのスペース９３が生まれる。このスペース９３は、撮像素子３１の正方形の各辺を弦とし、この弦と有底筒部３７の円弧とに囲まれる三日月形状となる。

図１０は、有底筒部３７が曲がる前の屈曲部８９を模式的に示した作用図である。内視鏡１１は、この４つのスペース９３のうち、対向する一対のスペース９３に操作線材２１のそれぞれの先端が固定される。つまり、一対の操作線材２１は、有底筒部３７における直径方向の両端にそれぞれが固定される。これにより、内視鏡１１は、レイアウト上の余剰スペースを有効に利用して、各部材の配置密度を高めつつ、操作線材２１の最適な固定位置が確保されている。

ここで、一対の操作線材２１は、それぞれを一対の平行な原動節と例えることができる。また、有底筒部３７の後部は、一対の操作線材２１が両端に固定された直径方向の従動節と例えることができる。なお、操作線材２１および有底筒部３７は、弾性変形を許容することから厳密には機構学上の「節」とは異なる。有底筒部３７の後部は、一対の操作線材２１がそれぞれ逆方向に進退されると、直径方向の両端が進出方向と後退方向との逆方向に変位する。この変位は、操作線材２１と有底筒部３７との接合部がまわり対偶でなく、固定されていても、操作線材２１の固定部近傍が弾性変形することで可能となる。例えば、外径１ｍｍの内視鏡１１の場合、僅かな弾性変形によっても変異が可能となる。

先端側に進出する側の操作線材２１は、この弾性変形の際、外側へ膨出しようとする。操作線材２１は、この膨出が、環状のジョイント４７の内方に挿通されていることで、ある程度規制される。換言すれば、一対の操作線材２１は、有底筒部３７とジョイント４７との間で、僅かに一方が膨出し、且つ双方が圧縮または引っ張り方向に僅かに変形する。

有底筒部３７は、後部における直径方向の両端、すなわち、従動節の一端が進出方向に、他端が後退方向に変位することにより、先端面４１が他端側に向かって曲がる。つまり、内視鏡１１は、引かれた操作線材側に先端面４１が向く。

図１１は、有底筒部３７が下へ曲げられた屈曲部８９を模式的に示した作用図である。具体的には、内視鏡１１は、下側の操作線材２１が引かれ、上側の操作線材２１が繰り出されることにより、有底筒部３７が下側に向く。

図１２は、有底筒部３７が上へ曲げられた屈曲部８９を模式的に示した作用図である。また、内視鏡１１は、上側の操作線材２１が引かれ、下側の操作線材２１が繰り出されることにより、有底筒部３７が上側に向く。

さらに、一対の操作線材２１は、樹脂製チューブ３５の内方に挿通されている。一対の操作線材２１は、双方が進退方向に操作され、有底筒部３７とジョイント４７との間の距離に大きな差が生じると、長い方の操作線材２１が外側に大きく膨出する。長い方の操作線材２１は、この膨出部９５が樹脂製チューブ３５の内壁に当接する。樹脂製チューブ３５は、可撓性を有することで、短い方の操作線材２１を挟んで長い方の操作線材２１と反対側に屈曲中心９７が位置する。樹脂製チューブ３５は、この屈曲中心９７を中心として、引かれた操作線材側に先端面４１がさらに大きな角度で曲がる。この場合、内視鏡１１は、有底筒部３７とジョイント４７との間の樹脂製チューブ３５が屈曲部８９となる。

この屈曲部８９による屈曲は、操作線材２１および樹脂製チューブ３５の各素材が、屈曲するための適正な硬さで設定されることにより実現する。適正な硬さとは、屈曲部８９が、操作線材２１の引っ張り操作で生じた圧縮力による座屈に耐え、且つ曲がりが可能となる硬さである。

このように構成された内視鏡１１では、従来の複雑な節輪構造体を用いずに、先端部２９に屈曲機能を付与することができる。そして、樹脂製チューブ３５の内方には、複雑な節輪構造体を省略して一対の操作線材２１のみを挿通すればよい構造となる。その結果、上述した構成を有する内視鏡１１では、部品点数を大幅に削減しながら構造を簡素化し、小径化および屈曲部８９の短縮による小型化を実現できる。従って、本実施形態に係る内視鏡１１によれば、小型化および先端部２９の屈曲機能を両立させることができる。

また、内視鏡１１は、一対の操作線材２１の間に配置され、有底筒部３７に直接または間接的に先端側が固定されて少なくともジョイント４７との間に渡り延在して設けられる屈曲方向規制部５１を備える。

この内視鏡１１では、屈曲方向規制部５１が有底筒部３７とジョイント４７との間に設けられることにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈耐荷重を大きくできる。つまり、操作線材２１や樹脂製チューブ３５のみで座屈荷重を受ける必要がなくなる。この構造では、屈曲部８９は、屈曲部８９の中立位置に屈曲方向規制部５１が配置されるので、屈曲方向規制部５１を挟んで曲げ方向内側の操作線材２１に引っ張り荷重が加わり、曲げ方向外側の操作線材２１に圧縮荷重が加わるようになる。すなわち、内視鏡１１は、屈曲方向規制部５１を設けることにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈を規制し、その軸力により曲げモーメントをより生じやすくできる。その結果、内視鏡１１は、屈曲部８９における屈曲方向や屈曲角度の作動精度をより高めることができるようになる。

また、内視鏡１１では、有底筒部３７の一部が金属を用いて形成され、屈曲方向規制部５１が有底筒部３７の一部と電気的に接続されている。

この内視鏡１１では、一部（具体的には、先端リング４５および装着管６３）が金属を用いて形成される有底筒部３７の内方に撮像ユニット６１が収容される。有底筒部３７の一部（具体的には、先端リング４５および装着管６３）には、屈曲方向規制部５１が電気的に接続される。屈曲方向規制部５１は、基端側がアース部に接続される。内視鏡１１は、有底筒部３７に静電気が印加された場合、屈曲方向規制部５１を介してこの静電気をアース部へ逃がすことが可能となる。なお、静電気は、屈曲方向規制部５１を介して、屈曲方向規制部５１の基端側が接続されたアース部に逃がす場合に限定されず、例えば、基端側がアース部に接続された操作線材２１を介して逃がされてもよい。これにより、内視鏡１１は、静電対策用のシールド構造部品を増設せずに、撮像素子３１を静電気から保護できる。その結果、内視鏡１１は、小径化を実現しながら、撮像ユニット６１の動作信頼性を高めることができる。

また、内視鏡１１では、屈曲方向規制部５１が導体で構成されている。

この内視鏡１１では、屈曲方向規制部５１が、可撓性を有した導電性樹脂、カーボンまたは金属などの導体により構成される。内視鏡１１は、屈曲方向規制部５１が、これらの導体からなることにより、撮像ユニット６１を覆う金属製の有底筒部３７を、これらの導体を介してアース部に導通接続できる。これにより、静電気対策としての専用のＧＮＤ線などの導通部材を用いることなく、有底筒部３７の内方に収容した撮像ユニット６１を軸線周りの３６０度の方向から飛来する静電気に対して確実にシールドできる。その結果、内視鏡１１は、小径化を実現しながら、撮像ユニット６１の動作信頼性を高めることができる。

また、内視鏡１１では、導体が金属線である。

この内視鏡１１では、屈曲方向規制部５１を構成する導体に金属線が用いられる。金属線は、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈を規制して曲げモーメントを生じやすくし、かつ有底筒部３７とアース部とを導通接続できる。これにより、内視鏡１１は、屈曲方向規制部５１をピアノ線やステンレス鋼線などの入手の容易な安価な素材で構成できる。また、金属線は、金属製の有底筒部３７に対し、溶接やろう付けによる容易な接合を可能にできる。

また、内視鏡１１は、屈曲方向規制部５１が撮像素子３１とジョイント４７との間で撮像素子３１の背面に垂直に導通接続されるフレキシブル配線基板７５と、このフレキシブル配線基板７５の撮像素子３１と反対側に導通接続されてジョイント４７に挿通される帯状のケーブル２３とで構成されている。

この内視鏡１１では、撮像素子３１の背面には、短尺のフレキシブル配線基板７５が接続される。このフレキシブル配線基板７５の撮像素子３１と反対側の後端には、帯状のケーブル２３が接続される。有底筒部３７とジョイント４７との間には、フレキシブル配線基板７５と帯状のケーブル２３とからなる帯板状部材が延在することになる。この帯板状部材は、延在方向に直交する断面形状が縦横比の大きい長方形となる。つまり、帯板状部材は、表裏の板面方向には容易に曲がる一方、幅方向には曲がりにくい。内視鏡１１は、有底筒部３７とジョイント４７との間に、この帯板状部材が延在することにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈をその軸力により規制し、縦横比の大きな断面形状から曲げモーメントをより生じやすくすることができる。その結果、屈曲方向規制部５１として用いられる専用の金属線などの部材を省略することも可能となる。

次に、上述した本実施の形態に係る内視鏡の変形例を説明する。

図１３は、屈曲方向規制部５１がフレキシブル配線基板７５で代替された変形例に係る構成を示す斜視図である。図１４は、図１３に示す変形例に係る構成の側面図である。この変形例に係る内視鏡９９は、屈曲方向規制部５１がフレキシブル配線基板１０１で構成されている。この変形例では、撮像素子３１に導通接続されたフレキシブル配線基板１０１が、ジョイント４７に達する長さで形成されている。フレキシブル配線基板１０１は、ジョイント４７よりも後方で帯状のケーブル２３に接続される。

この変形例に係る内視鏡９９では、撮像素子３１に導通接続されているフレキシブル配線基板１０１が、屈曲方向規制部５１としての働きを担う。すなわち、フレキシブル配線基板１０１は、延在方向に直交する断面形状が縦横比の大きい長方形となる。このため、フレキシブル配線基板１０１は、表裏の板面方向には容易に曲がる一方、幅方向には曲がりにくい。内視鏡９９は、撮像素子３１に固定されたフレキシブル配線基板１０１が、ジョイント４７まで延在することにより、有底筒部３７とジョイント４７との間の座屈をその軸力により規制し、縦横比の大きな断面形状から曲げモーメントをより生じやすくすることができる。その結果、内視鏡９９は、屈曲方向規制部５１として用いられる専用の金属線などの部材を省略することが可能となる。

また、以下、樹脂製チューブ３５と上述したジョイント４７が一例である硬質部材とについて補足説明する。硬質部材は、樹脂製チューブ３５よりも大きな硬度を有し、樹脂製チューブ３５の中央部に位置する。すなわち、樹脂製チューブ３５の中央部に位置する硬質部材は、有底筒部３７に接続される樹脂製チューブ３５の先端側と、操作部１５に接続される樹脂製チューブ３５の後端側との間に配置される。樹脂製チューブ３５よりも硬い硬質部材を樹脂製チューブ３５の中央部に配置することにより、この硬質部材は屈曲部８９の支点として作用する。このため、硬質部材は操作部１５よりも先端部２９の撮像ユニット６１に近い位置に配置される方が好ましい。

樹脂製チューブ３５は屈曲部８９（または先端部２９）に含まれる第１部材と、軟性部３３に含まれる第２部材とを有する。例えば、図２に示す内視鏡１１の構成の場合、ジョイント４７よりも先端側に位置する樹脂製チューブ３５は第１部材に相当し、ジョイント４７よりも後端側に位置する樹脂製チューブ３５は第２部材に相当する。そして、硬質部材であるジョイント４７は樹脂製チューブ３５の第１部材と第２部材との間に配置される。このように第１部材と第２部材とは物理的に別体で構成され、離間して配置されてもよい。すなわち、樹脂製チューブ３５は二つのチューブによって構成されてもよい。

一方で、第１部材と第２部材とは離間されず、物理的に接続された状態で構成されてもよい。すなわち、樹脂製チューブ３５は一つのチューブによって構成されてもよい。この場合、硬質部材は、例えば、樹脂製チューブ３５に内包され、その内壁に接続される。つまり、硬質部材は、第１部材と第２部材とを接続するジョイントとして作用しないものの、樹脂製チューブ３５の内壁に固定されるため屈曲部８９の支点部材として作用する。ただし、硬質部材が樹脂製チューブ３５に配置される場合も、硬質部材は一対の操作線材２１が内方に挿通されるため貫通孔を有する環形状で構成される。すなわち、硬質部材は樹脂製チューブ３５の内壁に固定される場合も、ジョイント４７と同様の形状としてもよい。硬質部材の樹脂製チューブ３５の内壁への固定方法は特に限定するものではないが、例えば、硬質部材がジョイント４７のように構成される場合、硬質部材の外周面が樹脂製チューブ３５の内周面に固定される。この場合、硬質部材の外周面の径は、樹脂製チューブ３５の内周面の径と実質的に同一、あるいは、樹脂製チューブ３５の内周面の径よりも小さい方が好ましい。

また、第１部材および第２部材は同一の材質でもよいし、異なる材質でもよい。異なる材質とする場合、第１部材および第２部材が離間しているかに関わらず、第１部材は第２部材よりも小さな硬度を有する方がよい。すなわち、第１部材の材質は、第２部材の材質よりも柔らかい方がよい。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０１８年４月１９日出願の日本特許出願（特願２０１８−０８０６８１）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

本開示は、小型化および先端部の屈曲機能を両立する内視鏡として有用である。

１１ 内視鏡
２１ 操作線材
２３ ケーブル
３１ 撮像素子
３５ 樹脂製チューブ
３７ 有底筒部
３９ 軸線
４１ 先端面
４７ ジョイント
５１ 屈曲方向規制部
５３ 曲げ方向規制ワイヤ
５５ 対物カバーガラス
６１ 撮像ユニット
６７ レンズ
７５ フレキシブル配線基板
８３ 円弧内面

Claims (12)

1. 軸線の延在方向一端に先端面を有する略円筒状の有底筒部と、
   前記先端面に設けられる透光性の光学部材の背面側に配置される撮像素子を有し、前記有底筒部の内方に収容される撮像ユニットと、
   前記有底筒部の一対の円弧内面に先端側が固定される一対の操作線材と、
   先端側が前記有底筒部に接続され、内方に前記一対の操作線材を挿通する樹脂製チューブと、
   前記有底筒部に対し軸線方向に離間して配置され、前記一対の操作線材が内方に挿通され、前記樹脂製チューブに接続され、前記樹脂製チューブよりも大きな硬度を有する硬質部材と、を備える、
   内視鏡。
2. 前記樹脂製チューブは、第１部材と前記第１部材よりも後端側に位置する第２部材とを有し、
   前記硬質部材は、前記第１部材と前記第２部材との間に接続される、
   請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記第１部材および前記第２部材は離間して配置され、
   前記硬質部材は、前記第１部材の後端側と前記第２部材の先端側とを接続するジョイントを含む、
   請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記第２部材は、前記第１部材よりも大きな硬度を有する、
   請求項２に記載の内視鏡。
5. 前記硬質部材は、前記樹脂製チューブの内壁に接続される、
   請求項２に記載の内視鏡。
6. 一対の前記操作線材の間に配置され、前記有底筒部に直接または間接的に先端側が固定されて少なくとも前記硬質部材との間に渡り延在して設けられる屈曲方向規制部、をさらに備える、
   請求項１に記載の内視鏡。
7. 前記有底筒部の一部が金属を用いて形成され、
   前記屈曲方向規制部が前記有底筒部の一部と電気的に接続される、
   請求項６に記載の内視鏡。
8. 前記屈曲方向規制部が導体で構成される、
   請求項６または７に記載の内視鏡。
9. 前記導体が金属線である、
   請求項８に記載の内視鏡。
10. 前記屈曲方向規制部がフレキシブル配線基板で構成される、
    請求項６に記載の内視鏡。
11. 前記屈曲方向規制部は、前記撮像素子と前記硬質部材との間で前記撮像素子の背面に垂直に導通接続されるフレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の前記撮像素子と反対側に導通接続されて前記硬質部材に挿通される帯状のケーブルとで構成される、
    請求項６に記載の内視鏡。
12. 軸線の延在方向一端に先端面を有する略円筒状の有底筒部と、
    前記先端面に設けられる透光性の光学部材の背面側に配置される撮像素子を有し、前記有底筒部の内方に収容される撮像ユニットと、
    前記有底筒部の一対の円弧内面に先端側が固定される一対の操作線材と、
    前記有底筒部に対し軸線方向に離間して配置され、前記一対の操作線材が内方に挿通される環状のジョイントと、
    先端側が前記有底筒部に接続されるとともに、後端側が前記ジョイントに接続され内方に前記一対の操作線材を挿通する樹脂製チューブと、を備える、
    内視鏡。

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