JP6999037B2

JP6999037B2 - 内視鏡コネクタおよび内視鏡

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Publication number: JP6999037B2
Application number: JP2020530753A
Authority: JP
Inventors: 宏哉鈴木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: WO2020016919A1; US20210127954A1; JPWO2020016919A1; CN112312823A; CN112312823B; US11944269B2

Description

本発明は、光源装置などの外部機器に接続される内視鏡コネクタおよび内視鏡に関する。

医療機器である内視鏡装置は、周辺機器であるビデオプロセッサ、光源装置などに接続される。そのため、内視鏡装置は、ビデオプロセッサ、光源装置などと着脱自在に接続できる内視鏡コネクタが信号ケーブルの延出端に配設されている。

このような内視鏡コネクタは、例えば、国際公開ＷＯ２０１１／０５２４０８号公報に記載に開示されている。この国際公開ＷＯ２０１１／０５２４０８号公報には、使用環境に対応した十分な強度を確保し、加えて、有効的に内蔵部品の配置スペースを確保して、組み立て作業性を向上させる内視鏡コネクタの技術が開示されている。

ところで、内視鏡コネクタは、イメージセンサと医療用外部機器との信号処理を行うメイン基板を収納しており、医用機器に該当するためにＥＭＣ適合が必須となっている。そのため、従来の内視鏡コネクタは、医療機器のＥＭＣ適合項目を満たすため、電波および電磁界の放射レベルを抑制したり、外部からの電波、電磁界などの影響を小さくしたりする構成が要求される。

従来の内視鏡コネクタの構成では、メイン基板単体を覆う金属製の基板シールドと、メイン基板に接続された信号線を通電容量の大きい金属フレームに接続させる事でノイズ放射を抑制している。さらに、従来の内視鏡コネクタは、基板ユニットとメイン基板に接続された信号線の周囲を完全に覆う形状の金属製のコネクタシールドを介在させてノイズ耐性を上げている。

また、従来の内視鏡コネクタは、医療用外部機器との接続部であるプラグ内に収納されているサブ基板と、プラグ部に接続された金属フレームに取り付けた基板ユニットが信号線によって接続されていたが、部品点数削減と組立簡略化のため、サブ基板に基板ユニットをボード・ツー・ボード（ＢｔｏＢ）コネクタにより接続するものが知られている。

しかしながら、従来の内視鏡コネクタは、サブ基板と基板ユニットを接続するＢｔｏＢコネクタを備えた構成であると、コネクタプラグに挿し込む金属フレームとの接触が安定しなく、ノイズ放射が抑制しきれず、コネクタシールドなどの余分な部品が必要となり、部品点数が増加し組立性も低下するという課題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、サブ基板に基板ユニットをボード・ツー・ボードコネクタにより接続する際に、ノイズ耐性のための基板ユニットの電気的接続を容易に行えて組立性を向上させた内視鏡コネクタおよび内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様における内視鏡コネクタは、医療用外部機器に接続され、前記医療用外部機器と電気的に接続される電気接点を有し、前記電気接点が電気的に接続される第１の基板が設けられたプラグと、前記プラグに接続された第１のフレームと、前記第１のフレームに接続された金属製の第２のフレームと、前記第１の基板と電気的に接続された第１の電気接続部と、前記第１の電気接続部に電気的に接続される第２の電気接続部、前記第２の電気接続部と電気的に接続された第２の基板および前記第２の基板を覆う金属製の電磁シールド部材を備えた基板ユニットと、前記基板ユニットを前記第２のフレームに近づける方向に付勢し、前記電磁シールド部材を前記第２のフレームに当接させて電気的に導通させる付勢部材と、を具備する。
本発明の他の態様における内視鏡コネクタは、医療用外部機器と電気的に接続される第１の基板と、前記医療用外部機器のグラウンドと電気的に接続する第１のフレームと、前記第１のフレームと電気的に接続された第２のフレームと、前記第１の基板と電気的に接続された第１の電気接続部と、前記第１の電気接続部と電気的に接続される第２の電気接続部と、前記第２の電気接続部と電気的に接続された第２の基板および前記第２の基板を覆う電磁シールド部材を備えた基板ユニットと、前記基板ユニットを前記第２のフレームに近づける方向に付勢し、前記電磁シールド部材を前記第２のフレームに当接させて電気的に導通させる付勢部材と、を具備する。

本発明の一態様における内視鏡は、医療用外部機器に接続され、前記医療用外部機器と電気的に接続される電気接点を有し、前記電気接点が電気的に接続される第１の基板が設けられたプラグと、前記プラグに接続された第１のフレームと、前記第１のフレームに接続された金属製の第２のフレームと、前記第１の基板と電気的に接続された第１の電気接続部と、前記第１の電気接続部に電気的に接続される第２の電気接続部と、前記第２の電気接続部と電気的に接続された第２の基板および前記第２の基板を覆う金属製の電磁シールド部材を備えた基板ユニットと、前記基板ユニットを前記第２のフレームに近づける方向に付勢し、前記電磁シールド部材を前記第２のフレームに当接させて電気的に導通させる付勢部材と、を具備する内視鏡コネクタを備えている。

本発明の一態様の内視鏡の構成を示す斜視図同、内視鏡コネクタの構成を示す斜視図同、内視鏡コネクタの構成を示す断面同、メイン基板ユニットの第２のボードコネクタを第１のボードコネクタに接続する前の状態を示す図同、メイン基板ユニットの第２のボードコネクタを第１のボードコネクタに接続した状態を示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、内視鏡の構成を示す斜視図、図２は内視鏡コネクタの構成を示す斜視図、図３は内視鏡コネクタの構成を示す断面、図４はメイン基板ユニットの第２のボードコネクタを第１のボードコネクタに接続する前の状態を示す図、図５はメイン基板ユニットの第２のボードコネクタを第１のボードコネクタに接続した状態を示す図である。
なお、以下の説明に用いる各図において、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、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものもある。また、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。

本実施の形態の内視鏡１は、図１に示すように、観察対象部位、ここでは大腸などの管腔内へ挿入する細長の長尺部材としての挿入部２と、この挿入部２の基端部に連設された操作部３と、この操作部３の側面より延設された複合ケーブルであるユニバーサルケーブル４と、このユニバーサルケーブル４の端部に設けられて光源装置と一体のビデオプロセッサ（不図示）である医療用外部機器に着脱自在に接続される医療機器用コネクタである内視鏡コネクタ５と、を有している。

内視鏡１の挿入部２は、先端側に撮像手段が内蔵された先端部６を有し、この先端部６の後部に湾曲自在な可動部としての湾曲部７が連続されている。さらに、この湾曲部７の後部に軟性の管状の部材より形成される長尺で可撓性を有する可撓管部８が連設されている。この挿入部２の可撓管部８は、基端部が操作部３の折れ止め部９と接続されている。

内視鏡１の操作部３は、折れ止め部９と連設され、ユーザが使用時に把持する把持部１０を備えており、挿入部２内に配設されている処置具チャンネル（不図示）の基端開口を構成する処置具挿入口１１が折れ止め部９と把持部１０の連設部分に設けられている。

また、操作部３の把持部１０には、挿入部２の湾曲部７の湾曲操作を行う、ここでは２つの湾曲操作ノブ１５と、これら湾曲操作ノブ１５を所望の回転位置で固定するための固定レバー１６と、を有する湾曲操作部１７が配設されている。さらに、把持部１０には、各種内視鏡機能を操作するためのスイッチ類１３，１４が設けられている。

なお、内視鏡１のユニバーサルケーブル４は、操作部３または内視鏡コネクタ５と接続された両端部分の外周部を被覆するように接続強度を維持して捩れなどによる損傷を防止するための折れ止め部材１８，１９が配設されている。

次に、本実施の形態の内視鏡１が備える内視鏡コネクタ５の構成について以下に詳しく説明する。
なお、本実施の形態の内視鏡コネクタ５は、ユニバーサルケーブル４の終端となる内視鏡１の基端に配設されているため、ユニバーサルケーブル４に接続される側を先端（前方）とし、医療用外部機器に接続される側を基端（後方）として、以下に説明する。さらに、内視鏡コネクタ５は、施術室に載置された図示しない医療用外部機器に接続されるため、この医療用外部機器に接続された状態で規定される鉛直上下方向を基準として以下に説明する。

先ず、図２に示すように、基端側から順に、２段連設形成された外径が異なる略円柱状の一体形成された第１、第２の電気コネクタ部２１，２２を有する電気プラグ部２３と、この電気プラグ部２３の第２の電気コネクタ部２２と水密に接続される円盤状フレームであるサブフレーム（第１のフレーム）としてのフランジ部２４と、このフランジ部２４と水密に接続され、ユニバーサルケーブル４側の折れ止め部材１９に向けて径が細くなった樹脂製の管状ケース体である外装ケース２５と、を有している。

第１、第２の電気コネクタ部２１，２２は、それぞれ複数の電気接点３１，３２が外周部の周面一部に周方向に沿って並設されている。

なお、第１の電気コネクタ部２１の端面（基端面）からは、上部側に外部機器からの照明光が入射されるライトガイド口金２７および下部側に外部機器からの気体が送気される送気口金２８が配設されている。また、外装ケース２５は、ここでは図示しない送水口金、前方送水口金、吸引口金などが設けられているものもある。

フランジ部２４は、金属円盤部材の両側部が切り欠かれ、この切欠き部分を覆う絶縁および水密保持のためのゴムカバー２６が成型されている。また、フランジ部２４には、外装ケース２５の内面と接触して水密保持する水密部材（シール部材）であるＯリング２９（図３参照）が設けられている。なお、ゴムカバー２６は、フランジ部２４が外装ケース２５の端面に当接する部分にも水密保持のため成型されている。

フランジ部２４は、図３に示すように、略中央部分にメインフレーム（第２のフレーム）としてのフレーム部材３３の基端部分が接続される。このフレーム部材３３の先端部分には、円環状のケース留部３４が形成されている。

そして、フレーム部材３３を収容し、フランジ部２４に当接するように外装ケース２５が装着される。このとき、フレーム部材３３のケース留部３４に外装ケース２５を長手方向に沿ったフランジ部２４側に向けて圧縮するように固定する留リング３５が螺着される。

外装ケース２５は、フランジ部２４の外周部に設けられた水密保持する水密部材（シール部材）であるＯリング３０に圧接して、フランジ部２４との接続が水密保持される。

フランジ部２４と電気プラグ部２３によって形成される空間内には、略円形の板状のサブ基板４１，４２が設けられている。これらサブ基板４１，４２は、電気プラグ部２３の複数の電気接点３１，３２と電気的に接続されている。

また、サブ基板４１，４２は、フランジ部２４の先端側の端面から突出するように設けられ、外装ケース２５内に収容される第１の電気接続部としての第１のボード（基板）コネクタ４０とも電気的に接続されている。なお、第１のボードコネクタ４０は、サブ基板４２上に配設されている。

この第１のボードコネクタ４０には、板状のメイン基板５１と、このメイン基板５１を覆って収容する金属製の電磁シールド部材であるシールドボックス５２と、を有するメイン基板ユニット５３に設けられた第２の電気接続部としての第２のボード（基板）コネクタ５０が嵌合して電気的に接続される。

なお、サブ基板４１，４２およびメイン基板５１は、挿入部２の先端部６または操作部３に設けられる図示しないイメージセンサからの撮像信号処理をするものである。メイン基板５１は、図示しない通信ケーブルと電気的に接続されている。この通信ケーブルは、シールドボックス５２から延設され、ユニバーサルケーブル４内に挿通される。

また、フランジ部２４には、第１のボードコネクタ４０に第２のボードコネクタ５０が接続された状態のメイン基板ユニット５３をフレーム部材３３に押し付けて、シールドボックス５２とフレーム部材３３を面接触させる弾性部材であって付勢部材としての金属製の板バネ５５がビスなどにより固定されている。なお、板バネ５５は、金属製のフランジ部２４に固定されることで、電気的に導通されている。

本実施の形態の内視鏡１の内視鏡コネクタ５は、図４に示すように、メイン基板ユニット５３を組み付ける際に、第２のボードコネクタ５０を第１のボードコネクタ４０に差し込んで嵌合させる。

このとき、メイン基板ユニット５３は、フレーム部材３３と板バネ５５との間に導入される。そして、メイン基板ユニット５３は、フレーム部材３３に対向する面とは反対側の面が板バネ５５に接触し、板バネ５５によってフレーム部材３３側に付勢される。

即ち、メイン基板ユニット５３は、フレーム部材３３と板バネ５５に挟持された状態となる。この状態において、メイン基板ユニット５３は、図５に示すように、常に板バネ５５からフレーム部材３３側に押圧される付勢力を受ける（図中矢印で示すＦ方向に押圧される）。

このように、メイン基板ユニット５３は、板バネ５５による付勢によって金属製のフレーム部材３３に金属製のシールドボックス５２が当接するように配設される。

即ち、メイン基板ユニット５３は、サブ基板４１，４２との電気的接続が第１のボードコネクタ４０と第２のボードコネクタ５０とのＢｔｏＢコネクタ接続により行われる。

そして、メイン基板ユニット５３は、金属フレームであるフレーム部材３３に対して、板バネ５５に当接してフレーム部材３３側に付勢される金属のシールドボックス５２が積極的に面接触されることで安定して電気的に導通される。

さらに、金属製の板バネ５５が用いられることで、メイン基板ユニット５３のシールドボックス５２が板バネ５５を介して金属製のフランジ部２４とも電気的に導通する。

このように、内視鏡コネクタ５は、メイン基板ユニット５３の第２のボードコネクタ５０を第１のボードコネクタ４０に接続して組み付けるだけで、シールドボックス５２をフレーム部材３３およびフランジ部２４に安定して電気的に導通させることができ組立性も向上する構成となる。

なお、フレーム部材３３は、先端のケース留部３４に留リング３５が螺着されるとき、ユニバーサルケーブル４の金属箔または金属網管のシールドと電気的に接続される。また、フランジ部２４は、内視鏡コネクタ５がビデオプロセッサ、光源装置などの医療用外部機器と接続されることで、医療用外部機器に設けられる患者グランドと電気的に接続される。

従って、内視鏡コネクタ５は、メイン基板ユニット５３のシールドボックス５２がユニバーサルケーブル４のシールドおよび医療用外部機器の患者グランドと安定して電気的に接続される構成となっている。

以上に説明したように、内視鏡１の内視鏡コネクタ５は、通電容量の大きなフレーム部材３３およびフランジ部２４とメイン基板ユニット５３のシールドボックス５２が安定して電気的に導通し、シールドボックス５２に覆われるメイン基板５１からの電波および電磁界の放射レベルを医療機器のＥＭＣ適合項目を満たす値に抑制できる。さらに、内視鏡１の内視鏡コネクタ５は、メイン基板ユニット５３のメイン基板５１への外部からの電波、電磁界などの影響を小さくすることができる。

これにより、内視鏡コネクタ５は、ノイズ耐性を向上させると共に、外装ケース２５の内面側にフレーム部材３３、メイン基板ユニット５３、通信ケーブルなどの内蔵物を覆う、従来設けられていたケース状シールド部材が必要なくなり、部品点数も削減することができる。

以上の説明から、本実施の形態の内視鏡１が備える内視鏡コネクタ５は、ノイズ耐性を上昇させる事ができ、ケース状シールド部材などの耐ノイズ対策部品を削減でき、部品点数削減と組立簡略化の効果を得ることができる。

なお、フレーム部材３３にメイン基板ユニット５３を付勢する弾性部材（付勢部材）は、板バネ５５に限定されることなく、フレーム部材３３とメイン基板ユニット５３を挟持する略クリップ状の形態または略ロール状に巻き込む形態としてもよい。

以上に記載により、サブ基板に基板ユニットをボード・ツー・ボードコネクタにより接続する際に、ノイズ耐性のための基板ユニットの電気的接続を容易に行えて組立性を向上させた内視鏡コネクタおよび内視鏡を実現することができる。

以上の実施の形態に記載した発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

Claims

医療用外部機器に接続され、前記医療用外部機器と電気的に接続される電気接点を有し、前記電気接点が電気的に接続される第１の基板が設けられたプラグと、
前記プラグに接続された第１のフレームと、
前記第１のフレームに電気的に接続された金属製の第２のフレームと、
前記第１の基板と電気的に接続された第１の電気接続部と、
前記第１の電気接続部に電気的に接続される第２の電気接続部と、
前記第２の電気接続部と電気的に接続された第２の基板および前記第２の基板を覆う金属製の電磁シールド部材を備えた基板ユニットと、
前記基板ユニットを前記第２のフレームに近づける方向に付勢し、前記電磁シールド部材を前記第２のフレームに当接させて電気的に導通させる付勢部材と、
を具備することを特徴とする内視鏡コネクタ。
前記付勢部材は、前記第１のフレームに固定されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡コネクタ。
前記付勢部材は、板ばねであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡コネクタ。
前記付勢部材は、前記第２のフレームと前記第２の基板とを挟持する挟持部材であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡コネクタ。
前記第１のフレームは、金属製であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡コネクタ。
前記第１の電気接続部および前記第２の電気接続部は、基板コネクタであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡コネクタ。
筒状に形成されたケース体をさらに有し、
前記第２のフレームと前記第１の電気接続部、前記基板ユニットおよび前記付勢部材は、前記ケース体と前記第１のフレームとにより規定される空間に収容されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡コネクタ。
医療用外部機器と電気的に接続される第１の基板と、
前記医療用外部機器のグラウンドと電気的に接続する第１のフレームと、
前記第１のフレームと電気的に接続された第２のフレームと、
前記第１の基板と電気的に接続された第１の電気接続部と、
前記第１の電気接続部と電気的に接続される第２の電気接続部と、
前記第２の電気接続部と電気的に接続された第２の基板および前記第２の基板を覆う電磁シールド部材を備えた基板ユニットと、
前記基板ユニットを前記第２のフレームに近づける方向に付勢し、前記電磁シールド部材を前記第２のフレームに当接させて電気的に導通させる付勢部材と、
を具備することを特徴とする内視鏡コネクタ。
前記第２のフレームは、前記付勢部材を介して、前記第１のフレームと電気的に接続することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡コネクタ。
請求項１に記載の内視鏡コネクタを備えたことを特徴とする内視鏡。