特開 2024-81458 内視鏡および内視鏡用照明基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081458

(43)【公開日】2024-06-18

(54)【発明の名称】内視鏡および内視鏡用照明基板

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/06 20060101AFI20240611BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20240611BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

A61B1/06 531

A61B1/07 736

G02B23/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195102

(22)【出願日】2022-12-06

(71)【出願人】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】小師 敦

【テーマコード（参考）】

2H040

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040AA00

2H040BA00

2H040CA03

2H040CA12

2H040CA23

2H040DA03

2H040DA12

2H040DA15

2H040DA18

2H040FA01

2H040GA02

4C161JJ15

4C161QQ06

4C161QQ07

4C161SS01

(57)【要約】

【課題】静電気により破損しにくい内視鏡を提供すること。
【解決手段】内視鏡は、挿入部の先端部に配置された観察窓と、内視鏡用照明基板４１とを備え、前記内視鏡用照明基板４１は、複数の発光素子５１が実装されたベース基板と４２、前記ベース基板４２の実装面のうち、前記発光素子５１が実装されていない部分に積層された反射体４３と、前記反射体４３の表面を覆う絶縁膜４６とを有する。前記反射体４３は、前記発光素子５１に比べて厚く、前記発光素子５１を囲む反射面４３１を有する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

挿入部の先端部に配置された観察窓と、
内視鏡用照明基板とを備え、
前記内視鏡用照明基板は、
複数の発光素子が実装されたベース基板と、
前記ベース基板の実装面のうち、前記発光素子が実装されていない部分に積層された反射体と、
前記反射体の表面を覆う絶縁膜とを有する
内視鏡。

【請求項2】

前記反射体は、
前記発光素子に比べて厚く、
前記発光素子を囲む反射面を有する
請求項１に記載の内視鏡。

【請求項3】

前記反射面は、前記発光素子の周囲を、前記挿入部の外周側が開口したＵ字型に囲む
請求項２に記載の内視鏡。

【請求項4】

前記内視鏡用照明基板は環状であり、
前記発光素子は前記内視鏡用照明基板の縁に沿って複数配置されている
請求項１に記載の内視鏡。

【請求項5】

前記内視鏡用照明基板は、
前記発光素子を覆う樹脂部を有し、
前記ベース基板と、前記発光素子と、前記樹脂部と、前記反射体と、前記絶縁膜とは、一枚の板状に構成されている
請求項１に記載の内視鏡。

【請求項6】

前記樹脂部は、蛍光体を含む
請求項５に記載の内視鏡。

【請求項7】

前記内視鏡用照明基板は、
第１波長の光を放射する第１発光部と、
前記第１発光部の間に配置された、前記第１波長とは異なる第２波長で発光する第２発光部とを含む
請求項１に記載の内視鏡。

【請求項8】

前記絶縁膜は、ポリイミド膜である
請求項１に記載の内視鏡。

【請求項9】

前記反射体は、前記発光素子とは絶縁された金属である
請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の内視鏡。

【請求項10】

環状のベース基板と、
前記ベース基板の実装面に実装された複数の発光素子と、
前記実装面のうち、前記発光素子が実装されていない部分に積層された反射体と、
前記反射体の表面を覆う絶縁膜とを有する
内視鏡用照明基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡および内視鏡用照明基板に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の発光素子が実装された環状の発光素子基板と、発光素子基板の中央部から突出する広角の観察光学系とを備える内視鏡が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－７４０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の内視鏡においては、内視鏡視野の端部まで明るく照明できる。

【0005】

しかしながら、特許文献１の内視鏡においては、挿入部の先端近傍に発光素子基板が配置されているため、偶発的に生じた静電気により発光素子基板が破損する可能性がある。

【0006】

一つの側面では、静電気により破損しにくい内視鏡の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

内視鏡は、挿入部の先端部に配置された観察窓と、内視鏡用照明基板とを備え、前記内視鏡用照明基板は、複数の発光素子が実装されたベース基板と、前記ベース基板の実装面のうち、前記発光素子が実装されていない部分に積層された反射体と、前記反射体の表面を覆う絶縁膜とを有する。

【発明の効果】

【0008】

一つの側面では、静電気により破損しにくい内視鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】内視鏡の外観図である。

【図2】図１におけるＩＩ矢視図である。

【図3】図２におけるＩＩＩ矢視図である。

【図4】図２におけるＩＶ－ＩＶ線による内視鏡の部分断面図である。

【図5】内視鏡用照明基板の斜視図である。

【図6】図５におけるＶＩ－ＶＩ線による内視鏡用照明基板の断面図である。

【図7】静電気の通過経路を説明する説明図である。

【図8】変形例－１の内視鏡用照明基板の断面図である。

【図9】変形例－２の内視鏡用照明基板の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態１］
図１は、内視鏡１０の外観図である。本実施の形態の内視鏡１０は、消化管向けの軟性鏡である。内視鏡１０は、挿入部１４、操作部２０、ユニバーサルコード２５およびコネクタ部２４を有する。操作部２０は、湾曲ノブ２１およびチャンネル入口２２を有する。

【0011】

挿入部１４は長尺であり、一端が折止部１６を介して操作部２０に接続されている。挿入部１４は、操作部２０側から順に軟性部１１、湾曲部１２および先端部１３を有する。湾曲部１２は、湾曲ノブ２１の操作に応じて湾曲する。

【0012】

チャンネル入口２２から先端部１３まで、挿入部１４を貫通するチャンネル１５が設けられている。チャンネル入口２２には、処置具等を挿入する挿入口を有する鉗子栓２３が取り付けられている。

【0013】

以後の説明では、挿入部１４の長手方向を挿入方向と記載する。同様に、挿入方向に沿って操作部２０に近い側を操作部側、操作部２０から遠い側を先端側と記載する。

【0014】

ユニバーサルコード２５は長尺であり、第一端が操作部２０に、第二端がコネクタ部２４にそれぞれ接続されている。コネクタ部２４は、略直方体のコネクタケース２６に覆われている。コネクタケース２６の一つの面から、スコープコネクタ２７が突出している。コネクタ部２４は、図示を省略する内視鏡用プロセッサ等に接続される。

【0015】

図２は、図１におけるＩＩ矢視図である。図３は、図２におけるＩＩＩ矢視図である。図２は挿入部１４の端面を正面視した状態を示す。図３は先端部１３の側面を示す。

【0016】

図２に示すように、挿入部１４の中心軸から図２における上方にずれた位置に観察窓３６が配置されている。図３に示すように、観察窓３６はドーム型である。観察窓３６を囲んで環状の照明窓３９が配置されている。照明窓３９の詳細については後述する。

【0017】

図２における観察窓３６の右下に、送気送水ノズル３７が観察窓３６に出射口を向けて配置されている。観察窓３６の左下にチャンネル出口１５２および先端送水孔３８がそれぞれ配置されている。

【0018】

なお、図２は先端部１３の端面の外観の一例であり、各部材の配置は図２に限定されない。たとえば、送気送水ノズル３７の代わりに、独立した送気ノズルおよび送水ノズルが設けられていても良い。

【0019】

図３に示すように、先端部１３は先端側から第１枠３１および第２枠３２を有する。第１枠３１の図３における下半分、すなわち送気送水ノズル３７、チャンネル出口１５２および先端送水孔３８が設けられた部分は、略円錐面である。

【0020】

第１枠３１は、図３における上側に操作部側に突出する突出部３１１を有する。第２枠３２の先端側の端部は、突出部３１１に対応する部分が操作部側に後退している。突出部３１１が第２枠３２の窪みに係合することにより、第１枠３１と第２枠３２との間の回転方向の角度が規制されている。

【0021】

第２枠３２の操作部側に、第４枠３４が固定されている。第１枠３１、第２枠３２および第４枠３４は、筒状である。第４枠３４に、図３に二点鎖線で示す湾曲駒１２２が嵌めこまれて、固定されている。第２枠３２の操作部側の部分および湾曲駒１２２は、湾曲ゴム１２１で覆われている。

【0022】

図４は、図２におけるＩＶ－ＩＶ線による内視鏡１０の部分断面図である。第１枠３１および第２枠３２の内側に、筒状の第３枠３３が収容されている。第３枠３３は、先端側が太く、操作部側が細い段付き筒型である。

【0023】

第３枠３３の先端側の端面に、環状の内視鏡用照明基板４１が配置されている。内視鏡用照明基板４１には、発光素子５１が実装されている。内視鏡用照明基板４１の構成については後述する。

【0024】

第１枠３１は、発光素子５１から放射された光を透過させる透光性樹脂製である。図４に示すように、第１枠３１の内面は、発光素子５１に対向する部分がＵ字溝状に窪んで、凹レンズを形成している。

【0025】

内視鏡用照明基板４１および第３枠３３に、筒状の第５枠３５が挿入されている。第５枠３５に、先端側からレンズユニット３６１が挿入されている。レンズユニット３６１は、遮光性を有するレンズ枠３６４と、レンズ枠３６４に固定された複数のレンズを有する。前述の観察窓３６は、最も先端側に配置されたレンズの外表面である。

【0026】

本実施の形態のレンズユニット３６１は、視野角が１５０度を超えるいわゆる超広角レンズである。レンズユニット３６１は、先端側に径の大きいレンズを、操作部側に径の小さいレンズを有する。レンズ枠３６４は、先端側に鍔を有する円筒形状である。レンズ枠３６４の鍔の部分に径の大きい先端側のレンズが固定され、レンズ枠３６４の内面に径の小さい操作部側のレンズが固定されている。

【0027】

レンズユニット３６１の操作部側に、撮像素子３６３が配置されている。撮像素子３６３は、図示を省略するドライバ回路および撮像ケーブルに接続されている。撮像ケーブルは、操作部２０、ユニバーサルコード２５およびコネクタ部２４を介して、内視鏡用プロセッサに接続される。

【0028】

レンズユニット３６１に入射した光が撮像素子３６３上で結像するように、両者の位置が調整されている。レンズユニット３６１と撮像素子３６３とは、内視鏡１０の観察光学系を構成する。

【0029】

第１枠３１には、チャンネル出口１５２および先端送水孔３８に対応する貫通孔がそれぞれ設けられている。図１に示すように、チャンネル出口１５２に対応する貫通穴と、チャンネル入口２２との間には、チャンネル１５を構成するチューブが配置されている。

【0030】

送気送水ノズル３７に対応する貫通孔の先端に送気送水ノズル３７が取り付けられている。図示を省略するが、送気送水ノズル３７には、送気送水チューブが接続されている。同様に、先端送水孔３８に対応する貫通孔には、先端送水用チューブが接続されている。

【0031】

図５は、内視鏡用照明基板４１の斜視図である。前述のとおり、内視鏡用照明基板４１は環状である。内視鏡用照明基板４１はベース基板４２反射体４３との積層構造である。内視鏡用照明基板４１の縁に沿って、第１発光部５０１と第２発光部５０２とが交互に合計１２個配置されている。

【0032】

第１発光部５０１は、たとえば特殊光観察用に用いられる第１波長の照明光を放射する。第２発光部５０２は、たとえば白色光等の通常光観察用に用いられる第２波長の照明光を放射する。以下の説明において、第１発光部５０１と第２発光部５０２とを特に区別する必要がない場合には、発光部５０と記載する場合がある。

【0033】

内視鏡用照明基板４１の中央部には、略Ｄ字型の撮像孔４１１が設けられている。内視鏡用照明基板４１の撮像孔４１１の直線部の近傍の外周に、略円弧状のチャンネル凹部４１２が設けられている。

【0034】

反射体４３には、撮像孔４１１の縁に沿って３個の略Ｕ字型の切り欠きが設けられて、ベース基板４２の表面が露出している。切り欠きの一つは、撮像孔４１１の直線部に対向して配置されており、ベース基板４２の表面に４個の配線ランド４４が配置されている。残りの二つは、互いに対向して配置されており、ベース基板４２の表面にそれぞれ３個の配線ランド４４が配置されている。

【0035】

すなわち、ベース基板４２には、合計１０個の配線ランド４４が配置されている。たとえば、３個の配線ランド４４のうちの、中央の配線ランド４４には、内視鏡用照明基板４１にＧＮＤ電位を供給するＧＮＤ線が接続され、残りの８個の配線ランド４４には発光素子５１に電圧を供給して発光させる信号線が接続される。

【0036】

それぞれの配線ランド４４に接続されている配線材は、軟性部１１の内部ではたとえば一束に束ねられて、照明ケーブル束を構成する。なお、配線ランド４４の数および配置は例示である。発光部５０の発光は、照明ケーブル束を介して内視鏡用プロセッサにより制御される。

【0037】

図６は、図５におけるＶＩ－ＶＩ線による内視鏡用照明基板４１の断面図である。図６は、内視鏡用照明基板４１の側面から始まり、一つの発光部５０の中央部を通過して内視鏡用照明基板４１の側面に至る、略Ｕ字形の断面を示す。発光素子５１の内部構造、および、ベース基板４２に設けられた配線パターンについては図示を省略する。それぞれの発光部５０の構成は、略同一である。

【0038】

図５および図６を使用して、内視鏡用照明基板４１の構成を説明する。ベース基板４２の実装面に、反射体４３が積層されている。前述のとおり、ベース基板４２に発光素子５１が実装されている。反射体４３は、発光素子５１に比べて厚い。発光素子５１は、反射体４３の厚さの半分以下であることが望ましい。

【0039】

発光素子５１が実装されている部分の周囲においては、反射体４３には内視鏡用照明基板４１の外周側が開口する略Ｕ字形の切り欠きが設けられている。切り欠きの端面は、平滑で光の反射率が高い反射面４３１に形成されている。

【0040】

ベース基板４２は、たとえばガラスエポキシ基板またはセラミックス基板等の、回路基板である。反射体４３は、たとえばアルミニウム、ステンレスまたは銅等の金属である。反射体４３の表面は、全面にわたって絶縁膜４６により覆われている。絶縁膜４６は、たとえばポリイミド膜である。

【0041】

発光素子５１の周囲は、樹脂部５２により覆われている。樹脂部５２は、図５に示すようにベース基板４２と、反射体４３とが、配線ランド４４周辺を除いて均一な厚さを有する一枚の板状の内視鏡用照明基板４１を構成するように成形されている。

【0042】

たとえば、発光素子５１には特殊光または白色光等の照明光に使用する仕様の光を放射するようにパッケージ化された部品が使用される。樹脂部５２には、発光素子５１から放射された光を効率良く透過させる、透光性の高い樹脂が使用される。

【0043】

発光素子５１には狭帯域の光を放射するいわゆるベアチップが使用され、樹脂部５２に混入された蛍光体により、所望の光を放射するように構成されていてもよい。たとえば、青色の狭帯域光を放射する発光素子５１を、黄色の蛍光体を混入した樹脂部５２で覆うことにより、白色光を放射できる。

【0044】

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子５１と、蛍光体とを組み合わせて特殊光観察用および白色光観察用の照明光をそれぞれ放射する方法は公知であるため、詳細については説明を省略する。

【0045】

なお、ベース基板４２の内部に設けられた配線パターンは、発光素子５１の実装に使用するランドおよび配線ランド４４を除き、ベース基板４２の表面から十分に離れている。

【0046】

凹レンズの効果、および、発光素子５１の側面が反射体４３により覆われていないことの効果により、発光素子５１から放射された光は、挿入部１４の前方から側方までの広い範囲を照明する。

【0047】

発光素子５１から放射された光のうち、反射面４３１に向かう光は、反射面４３１により反射されて、挿入部１４の前方または側方を照明する。反射面４３１により、発光素子５１から放射された光を効率よく利用する内視鏡１０を提供できる。

【0048】

第１枠３１の、発光部５０から放射された光を透過する部分が、照明窓３９の機能を果たす。第１枠３１は、先端部分が透光性樹脂により形成され、それ以外の部分が不透光性樹脂により形成されていても良い。第１枠３１は、先端部分が透光性樹脂または透光性セラミックス等の任意の透光性素材により形成され、それ以外の部分が樹脂、金属またはセラミックス等の任意の素材により形成されていても良い。

【0049】

図７は、静電気（ＥＳＤ：Electro-Static Discharge）の通過経路を説明する説明図である。静電気は、たとえばチャンネル１５に挿入した高周波処置具の使用中等に偶発的に発生し得る。

【0050】

静電気は、電流量は小さいが数キロボルトから十数キロボルト程度の高電圧になり得る。静電気の電荷は、電流が流れやすい経路を通って放電される。たとえば、金属製等の導電性の部分、および、異なる素材同士を接着している接着層等は、静電気の経路になりやすいことが知られている。さらに、平坦な面よりも、尖った部分の方が、静電気の経路になりやすいことが知られている。

【0051】

図７において、矢印Ａは外部から内視鏡１０の先端に向けて放電された静電気を模式的に示す。矢印Ａの静電気は、観察窓３６とレンズ枠３６４との間を接着する接着層内を流れる矢印Ｂの経路と、第５枠３５と照明窓３９との間を接着する接着層内を流れる矢印Ｃの経路に分離する。

【0052】

仮に、絶縁膜４６が設けられていない場合、矢印Ｃの経路を流れる静電気は、良導体である反射体４３に入る。反射体４３とベース基板４２との間の電位差が瞬間的に大きくなり、発光素子５１が静電破壊し得る。

【0053】

しかしながら本実施の形態においては、絶縁膜４６が存在するため静電気は反射体４３に到達しにくい。通過しにくい、すなわち抵抗値の高い矢印Ｃの経路よりも、矢印Ｂの経路を流れる静電気の方が多くなる。

【0054】

矢印Ｂの経路を流れる静電気は、点線で示すように撮像素子３６３の外側を流れ、撮像素子３６３に接続された撮像ケーブルのシールドを経由して、内視鏡１０の外に到達する。

【0055】

本実施の形態によると、絶縁膜４６を設けることにより、静電気による内視鏡用照明基板４１の破損を防止できる。すなわち、静電気により破損しにくい内視鏡１０を提供できる。

【0056】

なお、絶縁膜４６はポリイミド製に限定しない。たとえばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂、またはパリレン（登録商標）等のパラキシリレン系ポリマーであっても良い、絶縁膜４６の厚さは、予測される静電気の電圧と、使用する材料の特性により定められる。たとえばポリイミドを絶縁膜４６に使用する場合には、３０マイクロメートルから５０マイクロメートル程度の厚さで、図７を使用して説明した機能を果たす。

【0057】

レンズ枠３６４は、たとえば金属等の良導体製であることが望ましい。レンズ枠３６４は、炭素繊維強化プラスチック等の、導電性のある樹脂製であってもよい。静電気が、図７を使用して説明した矢印Ｂの経路に誘導されやすくなり、内視鏡用照明基板４１の破損をさらに確実に防止できる。

【0058】

すべての発光部５０が白色光を放射してもよい。特殊光観察機能を備えない代わりに、視野の明るい内視鏡１０を提供できる。

【0059】

［変形例－１］
変形例－１は、反射体４３とベース基板４２の接合面に絶縁膜４６が介在しない内視鏡用照明基板４１に関する。実施の形態１と共通する部分については、説明を省略する。図８は、変形例－１の内視鏡用照明基板４１の断面図である。図８は、図６と同様の断面を示す。

【0060】

本変形例においては、たとえばベース基板４２と反射体４３とが接合された後に、発光素子５１を実装する部分およびベース基板４２がマスキングされた状態で絶縁膜４６が形成される。その後、発光素子５１の実装と、樹脂部５２の成形が行われることにより、本変形例の内視鏡用照明基板４１が完成する。

【0061】

本変形例によると、ベース基板４２と反射体４３と間の絶縁膜４６を介して、隣の発光部５０に照明光が漏れる迷光を防止した内視鏡用照明基板４１を提供できる。

【0062】

［変形例－２］
本実施の形態は、内視鏡用照明基板４１の外面を絶縁膜４６で覆った内視鏡用照明基板４１に関する。実施の形態１と共通する部分については、説明を省略する。図９は、変形例－２の内視鏡用照明基板４１の断面図である。図９は、図６と同様の断面を示す。

【0063】

たとえば、発光素子５１の実装および樹脂部５２の成形が完了した後に、絶縁膜４６が形成されることにより、本変形例の内視鏡用照明基板４１が完成する。

【0064】

本変形例によると、たとえば樹脂部５２と反射体４３との界面、または、ベース基板４２と反射体４３との界面から静電気が侵入することによる発光素子５１の破損を防止できる。

【0065】

なお、絶縁膜４６を形成する際に、樹脂部５２の表面にマスキングを施してもよい。絶縁膜４６による照明光の減衰を防止した内視鏡用照明基板４１を提供できる。

【0066】

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0067】

１０ 内視鏡
１１ 軟性部
１２ 湾曲部
１２１ 湾曲ゴム
１２２ 湾曲駒
１３ 先端部
１４ 挿入部
１５ チャンネル
１５２ チャンネル出口
１６ 折止部
２０ 操作部
２１ 湾曲ノブ
２２ チャンネル入口
２３ 鉗子栓
２４ コネクタ部
２５ ユニバーサルコード
２６ コネクタケース
２７ スコープコネクタ
３１ 第１枠
３１１ 突出部
３２ 第２枠
３３ 第３枠
３４ 第４枠
３５ 第５枠
３６ 観察窓
３６１ レンズユニット
３６３ 撮像素子
３６４ レンズ枠
３７ 送気送水ノズル
３８ 先端送水孔
３９ 照明窓
４１ 内視鏡用照明基板
４１１ 撮像孔
４１２ チャンネル凹部
４２ ベース基板
４３ 反射体
４３１ 反射面
４４ 配線ランド
４６ 絶縁膜
５０ 発光部
５０１ 第１発光部
５０２ 第２発光部
５１ 発光素子
５２ 樹脂部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】