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1. WO2020129165 - 内視鏡先端構造、および内視鏡

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明 細 書

発明の名称 内視鏡先端構造、および内視鏡

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009   0010   0011   0012   0013  

発明の効果

0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046  

産業上の利用可能性

0047  

符号の説明

0048  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3A   3B   3C   3D   3E   3F   4   5  

明 細 書

発明の名称 : 内視鏡先端構造、および内視鏡

技術分野

[0001]
 本発明は、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられる内視鏡先端構造、および内視鏡に関する。

背景技術

[0002]
 従来、内視鏡は、先端に撮像ユニットが設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を患者等の被検体内に挿入することによって、先端部に配置された撮像ユニットにより被検体内の画像データを取得し、信号ケーブルにより外部の情報処理装置に画像データを送信する。
[0003]
 近年、挿入部の先端構成部材を金属製から樹脂製に切り替えた内視鏡が提案されているが、樹脂製の部材を使用するためには、静電気が印加された場合の撮像素子の破壊を防止する機構が必要となる。
[0004]
 漏れ電流や静電気が撮像素子に流れることを防止する技術として、先端枠のレンズ枠が固定される固定孔の内周面に回路パターンを設けて、導電部材である湾曲管と接続した内視鏡が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2017-209278号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 しかしながら、特許文献1では、固定孔の内周面に回路パターンを設けているため、レンズ枠等との嵌合により、回路パターンが剥離するおそれがある。
[0007]
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂製の部材を使用した場合であっても、静電気等による撮像ユニットの破壊を防止しうる内視鏡先端構造、および内視鏡を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008]
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる内視鏡先端構造は、被写体像を撮像する撮像ユニットと、前記撮像ユニットを収納する収納部が先端側に設けられ、基端側にケーブルが接続されるケーブル接続電極を有するケーブル接続部が設けられた、立体回路部品である先端枠と、を備え、前記収納部は、前記先端枠の少なくとも一部の外周部を切り欠いてなり、前記撮像ユニットの光軸と直交し、前記撮像ユニットの端子と接続する接続端子が形成される底面と、前記光軸と平行であって、グランドパターンが形成された連接する第1側面および第2側面とを有し、前記底面から前記底面の反対側の前記ケーブル接続部まで貫通する導電性のスルーホールが設けられ、前記先端枠の側面には、前記接続端子のうちのグランド端子と接続されているケーブル接続電極と前記グランドパターンとを接続する導電パターンが配置されていることを特徴とする。
[0009]
 また、本発明にかかる内視鏡先端構造は、上記発明において、前記接続端子、前記スルーホール、および前記接続端子と前記スルーホールを接続する配線パターンの周囲に、グランドパターンが配置されている。
[0010]
 また、本発明にかかる内視鏡先端構造は、上記発明において、前記収納部は、前記光軸と平行であって、前記第1側面および前記第2側面と連接し、グランドパターンが全面に配置された第3側面を有する。
[0011]
 また、本発明にかかる内視鏡先端構造は、上記発明において、前記先端枠を覆う非導電性の素材からなる外枠を備える。
[0012]
 また、本発明にかかる内視鏡先端構造は、上記発明において、前記ケーブル接続電極は、前記撮像ユニットのグランド端子と、静電気用グランド端子が設けられ、前記導電パターンは、前記静電気用グランド端子に接続されている。
[0013]
 また、本発明にかかる内視鏡は、上記のいずれか一つに記載の内視鏡先端構造を備える。

発明の効果

[0014]
 本発明によれば、静電気等による撮像ユニットの破壊を防止しうる、樹脂製の部材からなる内視鏡先端構造を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 図1は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。
[図2] 図2は、図1に示す内視鏡の先端部に配置される内視鏡先端構造の斜視図である。
[図3A] 図3Aは、図2の内視鏡先端構造から外枠を除去した状態の前面図である。
[図3B] 図3Bは、図2の内視鏡先端構造から外枠を除去した状態の側面図である。
[図3C] 図3Cは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の斜視図である。
[図3D] 図3Dは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の背面図である。
[図3E] 図3Eは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の収納部の底面図である。
[図3F] 図3Fは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠のケーブル接続部を説明する図である。
[図4] 図4は、本発明の実施の形態の変形例1にかかる先端枠のケーブル接続部を説明する図である。
[図5] 図5は、本発明の実施の形態の変形例2にかかる先端枠の斜視図である。

発明を実施するための形態

[0016]
 以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、内視鏡先端構造を備えた内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率、角度等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率、角度が異なる部分が含まれている。
[0017]
(実施の形態)
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システム1の全体構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施の形態1にかかる内視鏡システム1は、被検体内に導入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡2と、内視鏡2が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム1の各部を制御する情報処理装置3と、内視鏡2の照明光を生成する光源装置4と、情報処理装置3による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置5と、を備える。
[0018]
 内視鏡2は、被検体内に挿入される挿入部6と、挿入部6の基端部側であって術者が把持する操作部7と、操作部7より延伸する可撓性のユニバーサルコード8と、を備える。
[0019]
 挿入部6は、ライトガイドケーブル、電気ケーブルおよび光ファイバ等を用いて実現される。挿入部6は、後述する撮像ユニットを内蔵した先端部6aと、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部6bと、湾曲部6bの基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部6cと、を有する。先端部6aには、被検体内を照明するライトガイドケーブル、被検体内を撮像する撮像ユニット、処置具用チャンネルを連通する開口部が設けられている。
[0020]
 操作部7は、湾曲部6bを上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ7aと、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部7bと、情報処理装置3、光源装置4、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部7cと、を有する。処置具挿入部7bから挿入された処置具は、内部に設けられた処置具チャンネルを経て挿入部6先端の開口部から表出する。
[0021]
 ユニバーサルコード8は、ライトガイドケーブル、電気ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード8は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ8aであり、他方の基端がコネクタ8bである。コネクタ8aは、情報処理装置3のコネクタに対して着脱自在である。コネクタ8bは、光源装置4に対して着脱自在である。ユニバーサルコード8は、光源装置4から出射された照明光を、コネクタ8b、およびライトガイドケーブルを介して先端部6aに伝播する。また、ユニバーサルコード8は、後述する撮像ユニットが撮像した画像信号を、ケーブルおよびコネクタ8aを介して情報処理装置3に伝送する。
[0022]
 情報処理装置3は、コネクタ8aから出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム1全体を制御する。
[0023]
 光源装置4は、光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置4は、情報処理装置3の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ8bおよびユニバーサルコード8のライトガイドケーブルを介して接続された内視鏡2へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。
[0024]
 表示装置5は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置5は、映像ケーブル5aを介して情報処理装置3によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置5が表示する画像(体内画像)を見ながら内視鏡2を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。
[0025]
 次に、内視鏡システム1で使用する内視鏡先端構造100について詳細に説明する。図2は、図1に示す内視鏡2の先端部に配置される内視鏡先端構造100の斜視図、図3Aは、図2の内視鏡先端構造から外枠を除去した状態の前面図、図3Bは、図2の内視鏡先端構造から外枠を除去した状態の側面図、図3Cは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の斜視図、図3Dは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の背面図、図3Eは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠の収納部の底面図、図3Fは、図2の内視鏡先端構造に使用される先端枠のケーブル接続部を説明する図である。図2および図3Bでは、ライトガイドおよびチャンネルの図示を省略している。なお、本明細書において、内視鏡2の先端部6a側を先端側、ケーブル40が延出する側を基端側とする。
[0026]
 内視鏡先端構造100は、被写体像を撮像する撮像ユニット30と、撮像ユニット30を収納する収納部21が先端側に設けられ、基端側にケーブル40が接続されるケーブル接続電極28を有するケーブル接続部25が設けられた、立体回路部品である先端枠20と、先端枠20を覆う非導電性の素材からなる外枠10と、を備える。
[0027]
 撮像ユニット30は、被写体を結像する図示しない光学ユニットと、光学ユニットが結像した被写体像を光電変換して、画像信号を生成する図示しない撮像素子と、を有し、光学ユニットおよび撮像素子の側面は枠体で保持されるか、光の透過を防止する塗料が塗布されている。撮像素子は、CCDまたはCMOSなどから構成され、受光部はカバーガラスで覆われている。
[0028]
 先端枠20は、射出成形により立体配線が形成された成形回路部品(Molded Interconnect Device:MID)である。本実施の形態では、先端枠20としてMIDを使用するため、複雑な構造でも簡易かつ安価に製造可能となる。先端枠20として成形回路部品を使用することにより、内視鏡先端構造100を簡易かつ安価に製造することが可能となる。なお、先端枠20は、切削により成形され、立体配線が形成されたものであってもよい。
[0029]
 先端枠20は、撮像ユニット30を収納する収納部21と、チャンネルチューブを挿通するチャンネル挿通孔22と、ライトガイドを挿通するライトガイド挿通孔23と、ケーブル40を接続するケーブル接続部25と、を有する。チャンネル挿通孔22およびライトガイド挿通孔23は、先端枠20の先端側から基端側まで貫通する貫通孔であり、撮像ユニット30の光軸方向と平行に配置されている。
[0030]
 先端枠20は、円柱形状から収納部21およびケーブル接続部25が切り取られた略円柱形状をなしている。本実施の形態の先端枠20は、外形が円柱状をなすものであるが、これに限定されるものではない。先端枠20の外径は、多角形の柱状、底面の外形が円形の一部が切除された形状をなす柱状、底面の外形が円形から一部が突出した形状をなす柱状等の内視鏡先端構造に適用可能な形状を採用することができる。
[0031]
 収納部21は、先端枠20の先端側の一部の外周部が切り欠かれてなる。収納部21は、撮像ユニット30の光軸と直交し、撮像素子の端子と接続する接続端子26が形成される底面f1と、光軸と平行な連接する第1側面f2および第2側面f3とを有する。第1側面f2および第2側面f3の全面、ならびに底面f1の接続端子26、スルーホール27、および接続端子26とスルーホール27を接続する配線パターン24の周囲に、グランドパターン50が形成されている。第1側面f2と第2側面f3は直交しているが、第1側面f2と第2側面f3との間の角部は面取りされていてもよい。撮像ユニット30の図示しない接続ランドは、半田等からなるバンプ31により接続端子26に電気的、機械的に接続されている。接続端子26は、グランド端子26a、撮像ユニット30の駆動に必要なクロックを含めた通信端子26b、信号出力端子26c、電源端子26dからなる。なお、図3Aおよび図3Cでは図示していないが、撮像ユニット30と収納部21との隙間(撮像ユニット30と接続端子26との接続部)、および配線パターン24とf1面側のスルーホール27の上部は、アンダーフィル等の絶縁材料に覆われている。
[0032]
 グランド端子26aは、導電性のスルーホール27aに配線パターン24aにより接続され、通信端子26bは、導電性のスルーホール27bに配線パターン24bにより接続され、信号出力端子26cは、導電性のスルーホール27cに配線パターン24cにより接続され、電源端子26dは、導電性のスルーホール27dに配線パターン24dにより接続されている。スルーホール27は、収納部21の底面f1から底面f1と反対側のケーブル接続部25の平面f4まで貫通している。
[0033]
 ケーブル接続部25は、先端枠20の基端側が切り欠かれてなり、平面f4、平面f5から構成される。平面f5には、ケーブル40を接続するケーブル接続電極28が設けられている。ケーブル接続電極28aは、導電性のスルーホール27aに配線パターン29aにより接続され、ケーブル接続電極28bは、導電性のスルーホール27bに配線パターン29bにより接続され、ケーブル接続電極28cは、導電性のスルーホール27cに配線パターン29cにより接続され、ケーブル接続電極28dは、導電性のスルーホール27dに配線パターン29dにより接続されている。ケーブル40は、先端側の絶縁性のジャケット42が除去されて芯線41が露出しており、露出した芯線41が図示しない半田等の導電性材料によりケーブル接続電極28に接続されている。
 さらに、ケーブル接続電極28と芯線41、および配線パターン29とf4面側のスルーホール27の上部は、アンダーフィル等の絶縁材料で覆われている。
[0034]
 内視鏡先端構造100は、先端枠20に撮像ユニット30を収納し、ケーブル接続部25にケーブル40を接続した状態で、撮像ユニット30およびケーブル40が、先端枠20の光軸方向の投影面内に位置している。これにより、内視鏡先端構造100の太径化を抑制することができる。
[0035]
 外枠10は、基端側が開口した中空円筒形状をなし、先端側の面には、撮像ユニット30、チャンネル挿通孔22、およびライトガイド挿通孔23と重なる位置に、開口11、開口12および開口13が設けられている。
[0036]
 上記に記載のように、グランド端子26aは、配線パターン24a、スルーホール27a、配線パターン29aによりケーブル接続電極28aに接続され、通信端子26bは、配線パターン24b、スルーホール27b、配線パターン29bによりケーブル接続電極28bに接続され、信号出力端子26cは、配線パターン24c、スルーホール27c、配線パターン29cによりケーブル接続電極28cに接続され、電源端子26dは、配線パターン24a、スルーホール27a、配線パターン29aによりケーブル接続電極28aに導電性のスルーホール27dに配線パターン24dにより接続されている。
[0037]
 本実施の形態では、各接続端子26を、収納部21の底面f1から底面f1と反対側のケーブル接続部25の平面f4まで貫通するスルーホール27によりケーブル接続電極28と接続するため、先端枠20の外周に配線パターンを形成する場合に比べて信号伝送の距離を短くでき、ノイズ等の影響を低減することができる。
[0038]
 先端枠20の側面f6には、グランド端子26aと接続されているケーブル接続電極28aと、グランドパターン50とを接続する導電パターン51が配置されている。内視鏡先端構造において、導電性を有しない樹脂からなる先端部材を採用した場合、静電気や漏れ電流が印加すると、導電性の部材により操作部7等のグランドに導通させることができず、撮像素子が破壊するおそれがある。本実施の形態では、収納部21の底面f1、第1側面f2および第2側面f3にグランドパターン50を形成し、先端枠20の側面f6の導電パターン51により、グランド端子26aと接続されているケーブル接続電極28aとグランドパターン50とを接続しており、これらはアンダーフィル等の絶縁材料で覆われていない。静電気等が内視鏡先端構造100に印加した場合に、撮像素子のグランド端子26aと接続するスルーホール27aよりも、グランドパターン50、導電パターン51、ケーブル接続電極28a、およびケーブル40aのパスはインピーダンスが低く、電流が流れやすいため、ケーブル40a等のパスにより操作部7等のグランドに導通することができ、撮像素子の破壊を防止することができる。
[0039]
 本実施の形態では、収納部21の底面f1、第1側面f2および第2側面f3にグランドパターン50を形成しているが、これに限定するものではなく、第1側面f2および第2側面f3の全面のみにグランドパターンを形成してもよく、また導電パターン51と十分に導通可能であれば、第1側面f2および第2側面f3の先端側の一部にグランドパターン50を形成してもよい。なお、インピーダンスが低下するため、グランドパターン50の面積が大きいほうが好ましい。
[0040]
 また、本実施の形態では、ライトガイドにより被検体内を照明しているが、LED(light emitting diode)を用いる場合には、静電気等によるLEDへの影響を防止するために、LED実装領域も収納部と同様の構成とすることができる。たとえば、LED実装領域を、撮像ユニット30の光軸と直交し、LEDの端子と接続する接続端子が形成される底面と、光軸と平行であって、グランドパターンが形成された連接する第1側面および第2側面とから構成し、前記接続端子を導電性のスルーホールによりケーブル接続電極に接続し、かつ先端枠の側面に、導電パターンを形成して、前記接続端子のうちのグランド端子と接続されているケーブル接続電極と前記グランドパターンとを接続することにより、静電気等によるLEDの破壊を防止することができる。
[0041]
 さらに、上記の実施の形態では、撮像素子のグランド端子26aと接続されているケーブル接続電極28aと、グランドパターン50とを導電パターン51により接続しているが、静電気専用のケーブル接続電極およびケーブルを設けてもよい。図4は、本発明の実施の形態の変形例1にかかる先端枠のケーブル接続部25Aを説明する図である。
[0042]
 ケーブル接続部25Aには、ケーブル接続電極28a~ケーブル接続電極28dに加え、静電気専用のケーブル接続電極28eが設けられ、導電パターン51によりグランドパターン50と接続されている。ケーブル接続電極28eには、静電気専用のケーブル40eが接続され、静電気等が印加された際に、グランドパターン50、導電パターン51、ケーブル接続電極28e、およびケーブル40eにより、操作部7等のグランドに導通することができる。これにより、撮像素子への静電気等の影響をさらに低減することができる。
[0043]
 さらにまた、収納部21の形状は、上記の実施の形態1で説明する形状に限定されるものではない。図5は、本発明の実施の形態の変形例2にかかる先端枠20Bの斜視図である。なお、図5において、接続端子26、配線パターン24、およびスルーホール27の図示は省略している。
[0044]
 収納部21Bは、撮像ユニット30の光軸と直交し、撮像素子の端子と接続する接続端子26が形成される底面f1と、光軸と平行な連接する第1側面f2、第3側面f7および第2側面f3とを有する。第3側面f7は、前記第1側面および前記第2側面と連接している。第1側面f2、第3側面f7および第2側面f3、ならびに底面f1の図示しない接続端子26、配線パターン24、およびスルーホール27の周囲には、グランドパターン50Bが形成されている。
[0045]
 変形例2にかかる先端枠20Bにおいても、実施の形態1と同様に、静電気等が内視鏡先端構造100に印加した場合に、グランドパターン50B、導電パターン51、ケーブル接続電極28a、およびケーブル40aにより操作部7等のグランドに導通することができ、撮像素子の破壊を防止することができる。
[0046]
 なお、実施の形態では、先端枠20を外枠10で覆う構造としているが、外枠10は必ずしも使用する必要はない。

産業上の利用可能性

[0047]
 本発明の内視鏡先端構造は、細径化、および低コスト化が要求される内視鏡システムに有用である。

符号の説明

[0048]
 1 内視鏡システム
 2 内視鏡
 3 情報処理装置
 4 光源装置
 5 表示装置
 6 挿入部
 6a 先端部
 6b 湾曲部
 6c 可撓管部
 7 操作部
 7a 湾曲ノブ
 7b 処置具挿入部
 7c スイッチ部
 8 ユニバーサルコード
 8a、8b コネクタ
 10 外枠
 20、20B 先端枠
 21、21B 収納部
 22 チャンネル挿通孔
 23 ライトガイド挿通孔
 24、29 配線パターン
 25、25A ケーブル接続部
 26 接続端子
 27 スルーホール
 28 ケーブル接続電極
 30 撮像ユニット
 31 バンプ
 40 ケーブル
 41 芯線
 42 ジャケット
 50、50B グランドパターン
 51 導電パターン
 100 内視鏡先端構造

請求の範囲

[請求項1]
 被写体像を撮像する撮像ユニットと、
 前記撮像ユニットを収納する収納部が先端側に設けられ、基端側にケーブルが接続されるケーブル接続電極を有するケーブル接続部が設けられた、立体回路部品である先端枠と、
を備え、
 前記収納部は、前記先端枠の少なくとも一部の外周部を切り欠いてなり、前記撮像ユニットの光軸と直交し、前記撮像ユニットの端子と接続する接続端子が形成される底面と、前記光軸と平行であって、グランドパターンが形成された連接する第1側面および第2側面とを有し、
 前記底面から前記底面の反対側の前記ケーブル接続部まで貫通する導電性のスルーホールが設けられ、
 前記先端枠の側面には、前記接続端子のうちのグランド端子と接続されているケーブル接続電極と前記グランドパターンとを接続する導電パターンが配置されている内視鏡先端構造。
[請求項2]
 前記接続端子、前記スルーホール、および前記接続端子と前記スルーホールを接続する配線パターンの周囲に、グランドパターンが配置されている請求項1に記載の内視鏡先端構造。
[請求項3]
 前記収納部は、前記光軸と平行であって、前記第1側面および前記第2側面と連接し、グランドパターンが全面に配置された第3側面を有する請求項1に記載の内視鏡先端構造。
[請求項4]
 前記先端枠を覆う非導電性の素材からなる外枠を備える請求項3に記載の内視鏡先端構造。
[請求項5]
 前記ケーブル接続電極は、前記撮像ユニットのグランド端子と、静電気用グランド端子が設けられ、
 前記導電パターンは、前記静電気用グランド端子に接続されている請求項1に記載の内視鏡先端構造。
[請求項6]
 請求項1に記載の内視鏡先端構造を備える内視鏡。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 3C]

[ 図 3D]

[ 図 3E]

[ 図 3F]

[ 図 4]

[ 図 5]