WO2012160669A1 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an endoscope apparatus.
- the endoscope apparatus includes a long insertion unit and an image acquisition unit provided at the distal end of the insertion unit. Endoscope apparatuses are roughly classified into medical endoscopes that observe the inside of a human body and industrial endoscopes that observe the inside of a machine.
- Patent Document 1 discloses an endoscope apparatus that is assumed to be used in an environment surrounded by combustible gas or dust. According to the endoscope apparatus described in Patent Document 1, since the control unit, the insertion portion, and the optical adapter have an intrinsically safe explosion-proof structure, they can be used in a place where there is a risk of explosion.
- the energy supplied to a plurality of electronic devices in the insertion portion is limited by providing a barrier circuit.
- the possibility that excessive energy is supplied to the plurality of electronic devices is low. Therefore, since heat generation of the electronic device can be suppressed, the endoscope apparatus can be used safely even in an explosive atmosphere without being an ignition source.
- the endoscope apparatus described in Patent Document 1 limits the energy supplied to the electronic device at the time of failure by the barrier circuit, it is necessary to further reduce the power during normal use, and the function as a product is It was restricted. For example, when the power to the LED light source is small and the object to be observed is a large space, the amount of light is insufficient, resulting in a dark image.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an endoscope that realizes an explosion-proof structure that ensures high safety without degrading the basic function as an endoscope. That is.
- the elements that define the basic function as an endoscope include the light amount of the LED light source, the diameter of the insertion portion, and the length of the hard portion at the distal end of the insertion portion.
- a long insertion portion a main body portion to which one end of the insertion portion is attached, a first electronic component provided in the insertion portion, and the insertion portion.
- a second electronic component that is provided and supplied with a driving power of a different system from the first electronic component, and is formed in a thin plate or film shape, and the first electronic component is mounted on one surface in the thickness direction
- a power limiting unit that limits power supplied to the component to a predetermined value or less, and at least a part of the power limiting unit is disposed in the insertion unit, and the power limiting unit and the first electronic component are electrically connected to each other.
- First distribution to drive power to electronic components And a second wiring that is at least partially disposed in the insertion portion and electrically connects the power control unit and the second electronic component to energize the second electronic component with drive power.
- the first substrate is wider than the first electronic component when the first substrate is viewed from the thickness direction on or inside the surface opposite to the surface on which the first electronic component is mounted. It is an endoscope apparatus characterized by having a solid ground pattern that spreads out.
- first substrate and the second substrate are integrally formed as a multilayer substrate stacked in the thickness direction, and the ground pattern is interposed between the first component and the second component. May be.
- the first substrate and the second substrate are a continuous flexible substrate in a plane direction, and the first electronic component and the second electronic component are in a thickness direction of the continuous flexible substrate.
- the flexible substrate is mounted on one surface of the first electronic component and the second electronic component so that the ground pattern is positioned between the first electronic component and the second electronic component.
- the electronic component may be folded back and disposed in the insertion portion.
- the endoscope apparatus includes a metal support provided on a distal end side of the insertion portion and supporting the first substrate and the second substrate, and the first electronic component and the endoscope
- the ground with the second electronic component may be electrically connected to the support, and the first electronic component and the second electronic component may be thermally connected to the support.
- a long insertion portion a main body portion to which one end of the insertion portion is attached, a first electronic device provided in the insertion portion, and the insertion portion.
- a second electronic device provided with driving power of a system different from the first electronic device, and a power limit for limiting power supplied to the first electronic device and the second electronic device to a predetermined value or less, respectively.
- the thickness of the said insulation coating member is 0.5 mm or more.
- the insulating covering member is provided to overlap the first insulating member in the thickness direction of the first insulating member and the first insulating member that covers the first electronic device over the entire circumference.
- a second insulating member that covers the entire circumference of the wiring. In this case, in the region where the first insulating member and the second insulating member are overlapped, the shortest distance measured along the contact surface between the first insulating member and the second insulating member is at least 1.5 mm or more. Is preferable.
- a long insertion portion a main body portion to which one end of the insertion portion is attached, a first electronic device provided in the insertion portion, and the insertion portion.
- a second electronic device provided with driving power of a system different from the first electronic device, and a power limit for limiting power supplied to the first electronic device and the second electronic device to a predetermined value or less, respectively.
- the ground wire is provided on the distal end side of the insertion portion, and a metal distal end hard member that supports the first electronic device and the second electronic device, and the distal end is fixed to the distal end hard member.
- the base end may have a heat radiating wire made of a continuous metal wire disposed in the main body.
- the ground line may have a shield made of a conductor covering the entire circumference of either the first wiring or the second wiring.
- the endoscope apparatus includes a storage battery that is electrically connected to the power limiting unit and serves as a power source for the first electronic device and the second electronic device, and the ground wire. May be connected to the negative electrode of the storage battery.
- the ground line may be grounded.
- the endoscope apparatus of the present invention it is possible to suppress the possibility of a short circuit between a plurality of electronic components or electronic devices provided in the insertion portion. Circuit design can be performed independently for each system within the range that satisfies the requirements of explosion-proof structure. Thereby, it can suppress that the performance of an endoscope apparatus falls.
- FIG. 1 is an overall view of an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a front view which shows the front end surface of the insertion part of the same endoscope apparatus.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is a block diagram which shows schematic structure of the endoscope apparatus.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an endoscope apparatus according to a modification of the embodiment in a cross section similar to the line AA in FIG. 2. It is an expanded sectional view which expands and shows a part of FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing an endoscope apparatus according to another modification of the embodiment in a cross section similar to the line AA in FIG. 2.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing an endoscope apparatus of still another modification of the embodiment in a cross section similar to the line AA in FIG. 2. It is sectional drawing which shows the endoscope apparatus of 2nd Embodiment of this invention in the cross section similar to the BB line of FIG.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the same endoscopic apparatus in a cross section similar to the line AA in FIG. It is a block diagram which shows schematic structure in the other structural example of the same endoscope apparatus.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an endoscope apparatus according to a modification of the embodiment in a cross section similar to the line AA in FIG. 2. It is sectional drawing in the CC line
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing an endoscope apparatus according to another modification of the embodiment in a cross section similar to the line AA in FIG. 2. It is an expanded sectional view showing an image pick-up unit in an endoscope apparatus of a 3rd embodiment of the present invention. It is an expanded sectional view showing a part of image pick-up unit in an endoscope apparatus of other modifications of the embodiment.
- FIG. 1 is an overall view of an endoscope apparatus 1 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a front view showing the distal end surface of the insertion portion 2 of the endoscope apparatus 1.
- 3 is a cross-sectional view of the insertion portion 2 taken along line AA in FIG.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope apparatus 1.
- the endoscope apparatus 1 is an apparatus for observing a site that is difficult for an observer to directly view, such as the inside of an observation object. As shown in FIG. 1, the endoscope apparatus 1 includes a long insertion portion 2 that is inserted from the distal end 2 a into an observation object, and a main body portion 40 to which the base end 2 b of the insertion portion 2 is fixed. Prepare.
- the insertion portion 2 has a flexible tubular flexible portion 3 and an optical adapter 6 that can be attached to and detached from the flexible portion 3 at the distal end 2a.
- an illumination unit 7 that irradiates the observation target with illumination light
- an image acquisition unit 15 that acquires an image of the observation target irradiated with the illumination light are provided.
- the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 are disposed inside the optical adapter 6, the flexible unit 3, and the main body unit 40.
- the distal end of the flexible portion 3 supports the bending portion 4 for bending the flexible portion 3, and the illumination portion 7 and the image acquisition portion 15 on the distal end side of the bending portion 4.
- a tip hard member 5 is provided.
- the distal end hard member 5 is formed of, for example, metal or resin, and has a substantially cylindrical outer shape having a central axis in the central axis direction of the insertion portion 2.
- a through hole through which the illumination unit 7 is inserted and a through hole through which the image acquisition unit 15 is inserted are formed in the distal end hard member 5.
- the optical adapter 6 is an adapter that protects the distal end surface of the flexible portion 3, changes the light distribution of the illumination portion 7, the angle of view of the image acquisition portion 15, and the like.
- a direct-view adapter in which the imaging field of view is directed in the central axis direction of the insertion portion 2 is employed.
- a so-called side-view type adapter in which the imaging visual field is directed in a direction intersecting the central axis of the insertion portion 2 may be employed.
- the illumination unit 7 includes a light emitting unit 8 (second electronic device) provided in the optical adapter 6 and a flexible unit for supplying driving power to the light emitting unit 8. 3 is provided with a wiring 11 (second wiring) disposed in the main body 40 and an illumination control unit 13 provided in the main body 40.
- the light emitting unit 8 includes a light source 9 made of, for example, a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), and a contact part 10 electrically connected to the light source 9.
- the wire 11 has a distal end disposed at the distal end of the flexible portion 3 and a proximal end disposed within the main body portion 40.
- a connection terminal 11 a provided to be exposed at the distal end surface of the flexible portion 3 is fixed to the distal end of the wiring 11.
- the contact portion 10 is provided with a contact member having a spring property that protrudes and sinks in the direction of the central axis of the insertion portion 2.
- the illumination control unit 13 is an electronic circuit that operates by receiving power supplied from a battery 45 described later.
- the driving power supplied to the light emitting unit 8 is a predetermined value.
- a power limiting unit 14 that limits the following is provided.
- the illumination control unit 13 is connected to a later-described main control unit 44 provided in the main body unit 40 and operates according to a drive signal generated from the main control unit 44.
- the driving power supplied to the light emitting unit 8 is limited by the power limiting unit 14 so as to satisfy the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia) with the lighting unit 7 alone.
- the image acquisition unit 15 includes an optical adapter objective optical system 16 that is exposed on the distal end surface of the optical adapter 6, and an imaging unit that is disposed inside the distal end of the insertion unit 2.
- 17 first electronic device
- the tip 26 connected to the imaging unit 17 and the base end disposed in the main body portion 40, and the base end of the wiring 26 connected to the base end 40.
- An imaging control unit 30 is provided.
- the optical adapter objective optical system 16 is a plate member having optical transparency, and is provided for converting the viewing direction, the field angle, and the observation depth of the observation image.
- the imaging unit 17 includes an objective optical system 18 and an imaging circuit unit 19.
- the objective optical system 18 is an optical system that guides external light transmitted through the optical adapter objective optical system 16 to the imaging circuit unit 19, and is provided to acquire an image of the observation object in the imaging circuit unit 19.
- the imaging circuit unit 19 includes a support 20, a circuit board 21, an imaging element 22, and an image transmission unit 23.
- the support 20 is formed in a predetermined shape by, for example, resin or metal, and supports the circuit board 21 and each electronic component mounted on the circuit board 21.
- the circuit board 21 is a board on which a predetermined wiring pattern is formed, and is a flexible printed board in this embodiment.
- the circuit board 21 is fixed to the outer surface of the support 20.
- the image sensor 22 is an electronic component mounted on the circuit board 21 and is disposed on the optical axis of the objective optical system 18.
- a CCD image sensor Charge Coupled Device Image Sensor
- a CMOS image sensor Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor
- the image transmission unit 23 is mounted on the circuit board 21 and converts the image data acquired by the oscillator 24 that generates a clock signal with a predetermined frequency into serial data based on the clock signal generated by the oscillator 24. And a serializer circuit 25 for conversion. The image data converted into serial data by the serializer circuit 25 is transmitted to the imaging control unit 30 through the wiring 26.
- the wiring 26 includes a power line 27 for supplying driving power from the imaging control unit 30 to the imaging circuit unit 19 and a signal line 28 for outputting a signal from the imaging circuit unit 19 to the imaging control unit 30.
- Driving power of a different system from the illumination control unit 13 is supplied to the power line 27 by a power limitation unit 33 (see FIG. 4) different from the power limitation unit 14 of the illumination control unit 13 described above.
- the number and arrangement of the signal lines 28 are set based on the transmission method in the image transmission unit 23. If there are at least two signal lines, the level of the potential with respect to the reference potential is made to correspond to 0 and 1 of the digital signal, or the potential difference between the two signal lines connected in equilibrium is made to correspond to 0 and 1 of the digital signal. Image data can be serially transmitted according to the method.
- the imaging circuit unit 19 and the wiring 26 are covered with an insulating covering member 29 (system separation member) made of an insulator.
- the insulating covering member 29 is formed by a continuous heat shrinkable tube extending from the distal end to the proximal end of the insertion portion 2 inside the insertion portion 2 and covers the entire circumference of the imaging circuit portion 19 and the wiring 26. ing.
- the insulating covering member 29 is heated and contracted after the imaging circuit unit 19 and the wiring 26 are disposed therein, and is in close contact with both outer surfaces of the imaging circuit unit 19 and the wiring 26.
- the thickness of the insulating coating member 29 is set based on the magnitude of the voltage supplied to the imaging circuit unit 19 and the magnitude of the voltage supplied to the light emitting unit 8. Specifically, the thickness of the insulating coating member 29 is such that a separation distance is secured by a solid insulator that is considered to be free from a short circuit between the image acquisition unit 15 and the illumination unit 7. More specifically, when the peak of the higher voltage of the drive voltages of the imaging circuit unit 19 and the light emitting unit 8 is 10 V or less, the thickness of the insulating coating member 29 is 0.5 mm or more. Is set. In the present embodiment, the voltage peak applied to the imaging circuit unit 19 that is limited by the power limiting units 14 and 33 is 6.2V, and the drive voltage peak applied to the light emitting unit 8 is 7.5V. Each voltage peak is set individually.
- the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 satisfy the separation distance defined in IEC 60079-11. Thus, within the range of requirements required for intrinsically safe explosion-proof, the drive power supplied to the image acquisition unit 15 is not transmitted to the illumination unit 7, and the drive power supplied to the illumination unit 7 is not transmitted to the image acquisition unit 15. Can be considered.
- the insertion section 2 in which the image acquisition section 15 and the illumination section 7 are arranged in a state of being insulated by the insulating covering member 29 is a dangerous place defined as 0 and 1 types of explosion-proof guidelines in Japan, IEC 60079- It is configured to conform to the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia) required for electronic devices used in hazardous areas specified as Zone 0 and Zone 1 in No. 10 and hazardous areas specified as Division 1 in NEC 500 in the United States. .
- the imaging control unit 30 is an electronic circuit that operates by receiving power from a battery 45 to be described later, and regenerates image data based on serial data transmitted from the serializer circuit 25 through the wiring 26.
- the imaging circuit A power limiting unit 33 that limits the drive power supplied to the unit 19 to a predetermined value or less.
- the imaging control unit 30 is connected to a later-described main control unit 44 provided in the main body unit 40, and operates according to a drive signal generated from the main control unit 44.
- the driving power supplied to the imaging circuit unit 19 is limited by the power limiting unit 33 so that the image acquisition unit 15 alone satisfies the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the main body 40 includes a grip 41 that is gripped by an observer who uses the endoscope apparatus 1, and a display unit that displays an image acquired by the image acquisition unit 15. 42 and an operation input unit 43 for an observer to perform an operation for operating the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. Further, the main body unit 40 includes a main control unit 44 for controlling the illumination control unit 13 and the imaging control unit 30 based on an input signal from the operation input unit 43, and electric power serving as a power source for the endoscope apparatus 1. And a battery 45 (storage battery) in which is stored.
- an observer who uses the endoscope apparatus 1 guides the distal end of the insertion unit 2 to an observation target, irradiates illumination light from the distal end side of the insertion unit 2, and acquires an image.
- An image of the observation object is captured by the unit 15 and displayed on the display unit 42. Thereby, the observer can observe the observation object using the endoscope apparatus 1.
- the lighting unit 7 supplies the power limited by the power limiting unit 14 of the lighting control unit 13 to the light emitting unit 8.
- the image acquisition unit 15 since the power limited by the power limiting unit 33 of the imaging control unit 30 is supplied to the imaging unit 17, driving light of a different system is supplied from the light emitting unit 8 and the imaging unit 17. Since the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 each satisfy the intrinsic safety explosion-proof structure (Exia), the illumination unit 7 alone or the image acquisition unit 15 alone is preferably used in each of the above-mentioned dangerous places. Meets the requirements.
- the insertion portion 2 is a portion that is inserted into a narrow space, it is preferable that the outer diameter is smaller. Electronic devices arranged in the insertion section 2 are provided at positions close to each other. For this reason, in order to satisfy the requirements required for the intrinsically safe explosion-proof structure as a whole, the insertion unit 2 has a plurality of systems of electronic devices (in the example of this embodiment, the illumination unit 7 and the image acquisition). The possibility of a short circuit between parts 15) must be taken into account.
- an insulating coating member 29 is disposed between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. Further, since the insulating coating member 29 is provided to extend over the entire length from the distal end 2a to the proximal end 2b of the insertion portion 2, it is required to satisfy the intrinsically safe explosion-proof structure at any location of the insertion portion 2. In such a range, it is considered that a short circuit of the driving power does not occur between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. In the present embodiment, since the electronic devices provided in the insertion unit 2 are only the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15, the insertion unit 2 as a whole conforms to the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the insulating coating member 29 provides sufficient insulation that can be regarded as no short circuit between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. Therefore, the endoscope apparatus 1 can be used safely in an explosive atmosphere.
- the peak of power applied to the electronic device when a short circuit occurs is used as a reference. Limiting the power supply is also conceivable.
- the design needs to be designed on the assumption that the sum of the peaks of power applied to each electronic device may be applied to one electronic device. For this reason, the degree of freedom in circuit design for allocating sufficient power to each electronic circuit is low, and the performance of the endoscope apparatus 1 may be degraded due to insufficient power.
- the endoscope apparatus 1 of the present embodiment between a plurality of electronic devices (in the case of the present embodiment, the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15) that have different systems to which driving power is supplied. Since it can be considered that a short circuit does not occur, circuit design can be performed independently for each system within a range in which each system electronic device satisfies the requirements of the intrinsically safe explosion-proof structure. Thereby, it can suppress that the performance of the endoscope apparatus 1 falls.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 1A of the present modification in the same cross section as the line AA in FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by a symbol X in FIG. As shown in FIG.
- an endoscope apparatus 1 ⁇ / b> A includes a first insulating member 29 ⁇ / b> A that covers the imaging unit 17 of the image acquisition unit 15 over the entire circumference, instead of the above-described insulating coating member 29.
- the second insulating member 29B covers the wiring 26 of the image acquisition unit 15 over the entire circumference.
- the first insulating member 29A and the second insulating member 29B are both made of heat-shrinkable tubes.
- the second insulating member 29B is provided so as to overlap the first insulating member 29A in the thickness direction of the first insulating member 29A.
- the first insulating member 29A is covered with the second insulating member 29B so as to be in contact with the outer peripheral surface of the second insulating member 29B.
- the shape of the region where the first insulating member 29 ⁇ / b> A and the second insulating member 29 ⁇ / b> B are overlapped is based on the driving power supplied to each of the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. Is set.
- the first insulating member 29A and the second insulating member 29B and the outside of the first insulating member 29A and the second insulating member 29B are in communication, the first insulating member 29A and In the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia), a clearance distance based on a clearance distance between the second insulating members 29B or a creeping distance along the outer surfaces of the first insulating member 29A and the second insulating member 29B is required. Set to meet the requirements. More specifically, when the peak of the higher voltage of the drive voltages of the light emitting unit 8 and the imaging unit 17 is 10 V or less, the contact between the first insulating member 29A and the second insulating member 29B.
- the first insulating member and the second insulating member are overlapped so that the shortest distance measured along the surface extends over at least 1.5 mm. Also in this modification, the driving voltage peak applied to the light emitting unit 8 is set to 6.2V, and the driving voltage peak applied to the imaging unit 17 is set to 7.5V, as in the above-described embodiment. Yes.
- the entire circumference from the distal end 2a to the proximal end 2b of the insertion portion 2 is covered with an insulating member by the first insulating member 29A and the second insulating member 29B.
- the insertion portion 2 of the endoscope apparatus 1A according to the present modification is adapted to the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the assembly is easier than the case where the insulating covering member 29 described in the first embodiment is attached. is there.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 1B according to this modification in the same cross section as the line AA in FIG.
- an insulating coating member 12 that covers the wiring 11 and the connection terminal 11 a of the illumination unit 7 is provided instead of the insulating coating member 29.
- the thickness of the insulation coating member 12 is set based on the driving power supplied to the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15, similarly to the above-described insulation coating member 29.
- the cross-sectional area of the insulating coating member 12 when viewed in the direction of the central axis of the endoscope apparatus 1 is compared with the case where the entire imaging unit 17 is covered as in the first embodiment. small. That is, in the case of this modification, the occupied volume of the insulating coating member 12 is smaller than the occupied volume of the insulating coating member 29 in the insertion portion 2.
- the insulating coating member 12 is provided on the illumination unit 7 side instead of the insulating coating member 29 provided on the image acquisition unit 15 side, it has the same intrinsically safe explosion-proof structure.
- the insertion portion 2 can be made thinner. Further, the bending performance can be improved.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 1C according to the present modification in a cross section similar to the line AA in FIG.
- the imaging unit 17 of the image acquisition unit 15 is covered over the entire circumference by resin filling, and the illumination unit is arranged to partially overlap the imaging unit 17 in the central axis direction of the insertion unit 2. 7 is covered with an insulating covering member 12A.
- the shortest distance between the outer surface of the filling resin 29C and the outer surface of the imaging unit 17 of the resin covering the imaging unit 17 (hereinafter referred to as “filling resin 29C”) is described in the first embodiment. It is set similarly to the thickness of the insulating covering member 29.
- the insulation coating member 12A that covers the wiring 11 of the illumination unit 7 has the same thickness as that of the insulation coating member 12 described in Modification 2 above.
- the length of the overlap between the filling resin 29C and the insulating coating member 12A in the central axis direction of the insertion portion 2 is the spatial distance through the gap between the filling resin 29C and the insulating coating member 12A, as in the first modification, or
- the creepage distance along the outer surface of the filling resin 29C and the insulating coating member 12A is set so as to satisfy the requirements required for the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the thicknesses of the insulating covering member 29, the first insulating member 29A, the second insulating member 29B, the insulating covering member 12, the insulating covering member 12A, and the filling resin 29C described in the first embodiment and the modifications thereof may be different depending on the combination.
- the thickness may be the sum of each.
- the wiring 26 and the wiring 11 may be covered with an insulating material, and the thickness of the insulating material may be further added.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 50 of the present embodiment in the same cross section as the line BB of FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 50 in a cross section similar to the line AA in FIG.
- the endoscope apparatus 50 of the present embodiment is in a non-contact state between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 instead of preventing a short circuit between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 by an insulating member. A short circuit between the illuminating unit 7 and the image acquiring unit 15 is prevented by the ground line interposed between the two.
- the endoscope device 50 includes the insertion portion 2, the main body portion 40, the light emitting unit 8, the wiring 11, the imaging unit 17, and the power limiting portions 14 and 33, as described in the first embodiment. This is the same as the endoscope apparatus 1.
- the imaging unit 17 is connected to a wiring 51 that is different from the wiring 26.
- the wiring 51 has a configuration in which the power line 27 and the signal line 28 are inserted into a shield 52 made of a knitted tube made of, for example, a metal fine wire, and the shield 52 has a battery 45 inside the main body 40. It is connected to the negative pole. That is, the shield 52 functions as a ground line having a common ground potential for the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15.
- the distal end hard member 5 is made of metal, and the distal end hard member 5 is provided with a heat radiation wire 53 having thermal conductivity and conductivity.
- the heat radiating wire 53 is formed of a continuous metal wire having a distal end fixed to the distal end hard member 5 and a proximal end disposed in the main body portion 40, and heat generated at the distal end of the insertion portion 2 is transferred to the insertion portion 2. It has a function of diffusing to the base end side. Further, in the present embodiment, the base end of the heat radiation wire 53 is connected to the negative electrode of the battery 45 inside the main body 40. That is, the distal end hard member 5 and the heat radiation line 53 function as a ground line having a common ground potential for the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15.
- the distal end hard member 5, the heat radiation line 53, and the shield 52 function as a system separation member that electrically separates the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15 in a state compatible with the intrinsically safe explosion-proof structure. That is, the electricity that flows from the illumination unit 7 to the image acquisition unit 15 and the electricity that flows from the image acquisition unit 15 to the illumination unit 7 are both interposed between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. It flows through the distal end hard member 5, the heat radiation wire 53 and the shield 52, and returns to the negative pole of the battery 45.
- the shield 52 of the wiring 51 and the distal end hard member 5 overlap each other in the central axis direction of the flexible portion 3, and therefore between the wiring 11 of the illumination unit 7 and the wiring 51 of the image acquisition unit 15. It can be assumed that a short circuit does not occur. For this reason, the driving power supplied to the light emitting unit 8 is not supplied to the imaging unit 17, and the driving power supplied to the imaging unit 17 is not supplied to the light emitting unit 8. Therefore, in the endoscope apparatus 50 of the present embodiment, the insertion portion 2 has an intrinsically safe explosion-proof structure (Exia) in the same manner as the endoscope apparatuses 1, 1A, 1B, and 1C of the first embodiment and its modifications. It conforms to.
- Exia intrinsically safe explosion-proof structure
- the insulating coating having a thickness is interposed between the illumination unit 7 and the image acquisition unit 15. Therefore, the outer diameter of the insertion portion 2 can be reduced. Further, the bending performance can be improved.
- the shield 52 may be electrically connected to the ground of the imaging unit 17. Further, the heat radiation line 53 may be electrically connected to the ground of the imaging unit 17 through the distal end hard member 5. Further, the heat radiation line 53 may be electrically connected to the negative pole side wiring or ground in the light emitting unit 8 of the illumination unit 7.
- the shield 52 and the heat radiation line 53 that are ground lines are connected to the negative electrode of the battery 45, but the ground line may be grounded as shown in FIG. .
- the ground line is electrically connected to the ground terminal of the commercial power source instead of the battery. Good.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 50A of the present modification in a cross section similar to the line AA in FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
- this modification has a wiring 54 having a configuration different from that of the wiring 11 described in the above-described first embodiment and each of the modifications and the above-described second embodiment. The point is different.
- the shield 52 described in the second embodiment is not provided.
- the wiring 54 provided in the illumination unit 7 includes a pair of power lines 55 for supplying driving power to the light emitting unit 8, a shield 56 that covers each power line 55 through an insulator, and an insulation that further covers the shield 56. Tube.
- the pair of power lines 55 are connected to the battery 45 via the illumination control unit 13 and are supplied with power limited by the power limiting unit 14 of the illumination control unit 13.
- the shield 56 has a knitted tubular shape in which fine metal wires are knitted in the same manner as the shield 52 provided in the wiring of the image acquisition unit 15 or a horizontal winding shape in which the fine wire materials are arranged side by side. 40 is connected to the negative pole of the battery 45.
- a shield 56 is provided on the wiring 54 of the illumination unit 7 instead of the shield 52 provided on the wiring of the image acquisition unit 15.
- the cross-sectional area of the shield 56 when viewed in the direction of the central axis of the insertion unit 2 is smaller than when the shield 52 is provided on the wiring 51 of the image acquisition unit 15.
- the occupied volume of the shield 56 in the insertion portion 2 is smaller than the occupied volume of the shield 52 described in the second embodiment, so the outer diameter of the insertion portion 2 is reduced. be able to. Further, the bending performance can be improved.
- the position of the tip of the shield 56 provided in the wiring 54 of the illumination unit 7 is more than the position of the tip of the shield 52 when the shield 52 is provided in the wiring 51 of the image acquisition unit 15.
- the distal end hard member 5 is shortened in the direction of the central axis of the insertion portion 2, and the distal end hard portion length of the insertion portion 2 can be shortened. As a result, the insertability of the insertion portion 2 into the subject can be improved.
- FIG 13 shows an example in which the shield 56 of the pair of power lines 55 is connected to the negative pole of the battery 45 in the main body 40, but the shield is provided only on the positive side (anode side) of the power lines 55.
- the main body 40 may be connected to the negative electrode of the battery 45.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing the endoscope apparatus 50B according to the present modification in the same cross section as the line AA in FIG.
- the shield 56 provided on the wiring 54 of the illumination unit 7 is connected to the distal end hard member 5 and functions as the above-described ground line.
- the heat radiation wire 53 is not provided, and the heat generated on the distal end side of the insertion portion 2 is moved to the proximal end side of the insertion portion 2 by the shield 56 provided on the wiring 54 of the illumination portion 7. And is spreading.
- the outer diameter of the insertion portion 2 can be further reduced as compared with the configuration of the modification 4 described above, because the heat radiation wire 53 is not required. Further, the bending performance can be improved.
- FIG. 15 is an enlarged sectional view showing the imaging unit 17 of the endoscope apparatus 60 of the present embodiment in an enlarged manner.
- the endoscope apparatus 60 of this embodiment has the acceleration measurement part 61 which is an electronic device which operate
- the acceleration measuring unit 61 is mounted on the circuit board 21 of the imaging unit 17 in a state of being electrically separated from each circuit constituting the imaging unit 17.
- the circuit board 21 of the imaging unit 17 is a continuous flexible board, but in the following, a portion on which each electronic component (hereinafter referred to as “first electronic component 62”) belonging to the image acquisition unit 15 is mounted is the first.
- first electronic component 62 a portion on which each electronic component belonging to one substrate 21A and acceleration measuring unit 61 is mounted is referred to as second substrate 21B.
- the first substrate 21A and the second substrate 21B are arranged in parallel with each other with the support 20 interposed therebetween. Further, the first electronic component 62 mounted on the first substrate 21A and the second electronic component 63 mounted on the second substrate 21B are connected to the mounting surface (the circuit substrate 21 is connected) when the circuit substrate 21 is folded. (Surfaces on which lands or pins are provided) are opposed to each other.
- the first substrate 21A is a multilayer substrate having a first layer on which the wiring pattern of the imaging unit 17 is formed and a second layer on which the solid ground pattern 64 is formed.
- the solid ground pattern 64 provided on the first substrate 21 ⁇ / b> A is connected to the ground line of the wiring 26 of the image acquisition unit 15.
- the acceleration measuring unit 61 is connected to the acceleration sensor 65, which is a part of the second electronic component 63 mounted on the second substrate 21B of the circuit board 21, and from the distal end of the insertion unit 2 to the base.
- a wiring 66 extending to the end and a sensor control unit 67 connected to the wiring inside the main body are provided.
- the acceleration sensor 65 is a sensor that detects acceleration applied to the insertion portion 2 when the tip of the insertion portion 2 moves.
- the sensor control unit 67 is an electronic circuit that is driven by electric power supplied from the battery, and refers to the acceleration value detected by the acceleration sensor 65 and delivers the value to the main control unit.
- the sensor control unit 67 includes a power limiting unit 68 that limits the driving power supplied when the acceleration sensor 65 is in a normal state or a failure state, and the illumination unit 7, the image acquisition unit 15, and
- the acceleration measuring unit 61 is configured to operate by being supplied with different types of driving power.
- the wiring 66 of the acceleration measuring unit 61 is provided with an insulating coating member 69 having the same configuration as that described in the first embodiment.
- the insertion unit 2 is intrinsically safe for two systems of the image acquisition unit 15 and the acceleration measurement unit 61 among the three electronic devices of the illumination unit 7, the image acquisition unit 15, and the acceleration measurement unit 61.
- a filling resin 29C and a second insulating member 29B adapted to the explosion-proof structure (Exia), and an insulating coating member 69 are provided.
- the ground pattern 64 (second layer) formed on the first substrate 21A is connected to the first electronic component 62 (for example, the image sensor 22, the oscillator 24, the serializer circuit 25, and other electronic components not shown) belonging to the image acquisition unit 15.
- the second electronic component 63 belonging to the acceleration measuring unit 61 (for example, the acceleration sensor 65 and other electronic components not shown) is interposed.
- the ground pattern 64 When viewed from the thickness direction of the first substrate 21 ⁇ / b> A, the ground pattern 64 extends over a wider range than the surface defined by the envelope surrounding all of the first electronic components 62. In the present embodiment, a part of the ground pattern 64 extends in the shape of a wall that partitions the image sensor 22 and the acceleration sensor 65.
- the illumination unit 7, the image acquisition unit 15, and the acceleration measurement unit 61 are provided inside the insertion unit 2.
- the illumination unit 7, the image acquisition unit 15, and the acceleration measurement unit 61 are considered not to short-circuit each other because the image acquisition unit 15 and the acceleration measurement unit 61 are provided with the insulating coating member.
- the acceleration sensor 65 provided on the circuit board 21 of the imaging unit 17 and each of the image acquisition unit 15 on the circuit board 21.
- the separation distance from the electronic circuit is set so that the shortest distance along the outer periphery of the solid ground pattern 64 satisfies the requirements required for the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the filling resin 29C is interposed around the circuit board of the imaging unit 17, the resin filling separation distance is set so as to satisfy the requirements required for the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the entire insertion portion 2 is compatible with the intrinsically safe explosion-proof structure (Exia).
- the solid ground pattern 64 is provided in the imaging unit 17, the influence of external noise can be reduced.
- the heat generated by each electronic component mounted on the first substrate 21A is diffused to the second layer (solid ground pattern 64) through the first layer. Thereby, the heat dissipation of the electronic component mounted on the 1st board
- substrate 21A can be improved.
- the circuit board 21 is bent.
- the first electronic component 62 is mounted on one surface in the thickness direction of the three-layer substrate and the other surface is mounted.
- the second electronic component 63 may be mounted, and a solid ground pattern 64 may be formed on the intermediate layer of the three-layer board.
- the circuit board 21 is not limited to a flexible printed board, and may be, for example, a thin glass epoxy board or a paper phenol board.
- FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the imaging unit 17 in the endoscope apparatus 60A of the present modification.
- the present modification is different in that the support 20 is made of metal, and the solid ground pattern 64 and the support 20 are thermally and electrically connected.
- the solid ground pattern 64, the support 20, and the ground line 26a of the wiring 26 are connected by soldering.
- the heat diffused to the solid ground pattern 64 is further diffused to the support 20.
- the heat dissipation of the electronic component mounted on the first substrate 21A can be further enhanced.
- the support 20 is made of metal and is electrically connected to the ground pattern 64, the support 20 also functions as a ground. For this reason, in addition to the action similar to the action of the ground pattern 64 described in the third embodiment, a short circuit does not occur, and the ground potential of the image pickup unit 17 is further stabilized, and the image pickup unit 17 transfers to the image pickup control unit 30. The quality of the transmitted video signal can be improved.
- the endoscope apparatus forms an explosive atmosphere such as when observing the inside of an engine, a place where a flammable gas may exist, or a place where a dust explosion may occur, such as in a chemical plant.
- an explosive atmosphere such as when observing the inside of an engine, a place where a flammable gas may exist, or a place where a dust explosion may occur, such as in a chemical plant.
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Abstract
本発明の内視鏡装置(60)は、第一電子部品(62)と第二電子部品(63)とが長尺の挿入部(2)内に設けられ、第一電子部品(62)と第二電子部品(63)との間には、第一電子部品(62)よりも広い範囲に広がるベタのグランドパターン(64)が介在されていることを特徴とする内視鏡装置(60)である。
Description
本発明は、内視鏡装置に関する。
従来、観察対象物の内部など、観察者が直接目視することが困難な場所を観察するための内視鏡装置が知られている。内視鏡装置は、長尺な挿入部と、挿入部の先端に設けられた画像取得部とを備えている。
内視鏡装置は、人体の内部を観察する医療用内視鏡と、機械の内部を観察する工業用内視鏡とに大別される。
内視鏡装置は、人体の内部を観察する医療用内視鏡と、機械の内部を観察する工業用内視鏡とに大別される。
工業用内視鏡は、ボイラー、化学プラント、および自動車や航空機のエンジンなど、爆発性雰囲気が充満している可能性のある環境下で使用される場合がある。たとえば特許文献1には、可燃性のガス又は粉塵に囲まれた環境下で使用されることが想定された内視鏡装置が開示されている。
特許文献1に記載の内視鏡装置によれば、コントロールユニット、挿入部、および光学アダプタが本質安全防爆構造を有しているので、爆発の危険性がある場所で使用することができる。
特許文献1に記載の内視鏡装置によれば、コントロールユニット、挿入部、および光学アダプタが本質安全防爆構造を有しているので、爆発の危険性がある場所で使用することができる。
特許文献1に記載の内視鏡装置では、バリア回路を設けることにより、挿入部内の複数の電子機器に供給するエネルギーを制限している。これにより、内視鏡装置が正常に動作している場合、もしくは、故障した場合に、複数の電子機器に過大なエネルギーが供給される可能性は低い。そのため、電子機器の発熱を抑えることができるので、発火源とならず、爆発性雰囲気下でも安全に内視鏡装置を使用することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の内視鏡装置は、故障時に電子機器に供給するエネルギーをバリア回路によって制限しているため、通常使用時の電力はさらに小さくする必要があり、製品としての機能が制限されていた。例えば、LED光源への電力が小さく、観察対象物が大空間だった際には光量が足らず、暗い画像となっていた。
しかしながら、特許文献1に記載の内視鏡装置は、故障時に電子機器に供給するエネルギーをバリア回路によって制限しているため、通常使用時の電力はさらに小さくする必要があり、製品としての機能が制限されていた。例えば、LED光源への電力が小さく、観察対象物が大空間だった際には光量が足らず、暗い画像となっていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡としての基本機能を低下させることなく、高い安全性を確保した防爆構造を実現した内視鏡を提供することである。なお、内視鏡としての基本機能を規定する要素としては、LED光源の光量、挿入部の径、挿入部の先端における硬質部の長さなどを挙げることができる。
本発明の第1の態様は、長尺の挿入部と、前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、前記挿入部の内部に設けられた第一電子部品と、前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子部品とは別系統の駆動電力が供給される第二電子部品と、薄板あるいはフィルム状に形成されているとともに前記第一電子部品が厚さ方向の一方の面上に実装された第一基板と、薄板あるいはフィルム状に形成されているとともに前記第二電子部品が厚さ方向の一方の面上に実装された第二基板と、前記第一電子部品と前記第二電子部品に供給される電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子部品とを電気的に接続して前記第一電子部品に対して駆動電力を通電させる第一配線と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子部品とを電気的に接続して前記第二電子部品に対して駆動電力を通電させる第二配線と、を備え、前記第一基板は、前記第一電子部品が実装された側の面と反対の面上若しくは内部に、前記第一基板を厚さ方向から見たときに前記第一電子部品よりも広い範囲に広がるベタのグランドパターンを有していることを特徴とする内視鏡装置である。
また、前記第一基板と前記第二基板とは厚さ方向に重ねられた多層基板として一体に形成されており、前記グランドパターンは前記第一部品と前記第二部品との間に介在されていてもよい。
また、前記第一基板と前記第二基板とは面方向に一続きの可撓性基板であり、前記第一電子部品と前記第二電子部品は前記一続きの可撓性基板の厚さ方向の一方の面上に実装されており、前記可撓性基板は、前記第一電子部品と前記第二電子部品との間に前記グランドパターンが位置するように前記第一電子部品と前記第二電子部品との間で折り返されて前記挿入部内に配置されていてもよい。
また、上記第1の態様の内視鏡装置は、前記挿入部の先端側に設けられ前記第一基板および前記第二基板を支持する金属製の支持体を備え、前記第一電子部品と前記第二電子部品とのグランドは前記支持体に電気的に接続され、且つ前記第一電子部品と前記第二電子部品とは前記支持体に熱的に接続されていてもよい。
本発明の第2の態様は、長尺の挿入部と、前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、前記挿入部の内部に設けられた第一電子機器と、前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子機器とは別系統の駆動電力が供給される第二電子機器と、前記第一電子機器と前記第二電子機器に供給される電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子機器とを電気的に接続して前記第一電子機器に対して駆動電力を通電させる第一配線と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子機器とを電気的に接続して前記第二電子機器に対して駆動電力を通電させる第二配線と、前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線とを本質安全防爆構造に適合する状態で電気的に分離する系統分離部材と、を備え、前記系統分離部材は、前記第一電子機器および前記第一配線と、前記第二電子機器および前記第二配線との少なくともいずれかの全周を前記挿入部の内部で前記挿入部の一端から他端に亘って被覆する絶縁被覆部材を有することを特徴とする内視鏡装置である。
また、前記絶縁被覆部材の厚さは0.5mm以上であることが好ましい。
また、前記絶縁被覆部材は、前記第一電子機器を全周に亘って被覆する第一絶縁部材と、前記第一絶縁部材の厚さ方向に前記第一絶縁部材と重ねて設けられ前記第一配線を全周に亘って被覆する第二絶縁部材と、を有していてもよい。
この場合、前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材とが重ねられた領域は、前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材との接触面に沿って測った最短距離が少なくとも1.5mm以上に亘ることが好ましい。
また、前記絶縁被覆部材は、前記第一電子機器を全周に亘って被覆する第一絶縁部材と、前記第一絶縁部材の厚さ方向に前記第一絶縁部材と重ねて設けられ前記第一配線を全周に亘って被覆する第二絶縁部材と、を有していてもよい。
この場合、前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材とが重ねられた領域は、前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材との接触面に沿って測った最短距離が少なくとも1.5mm以上に亘ることが好ましい。
本発明の第3の態様は、長尺の挿入部と、前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、前記挿入部の内部に設けられた第一電子機器と、前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子機器とは別系統の駆動電力が供給される第二電子機器と、前記第一電子機器と前記第二電子機器に供給される電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子機器とを電気的に接続して前記第一電子機器に対して駆動電力を通電させる第一配線と、前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子機器とを電気的に接続して前記第二電子機器に対して駆動電力を通電させる第二配線と、前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線とを本質安全防爆構造に適合する状態で電気的に分離する系統分離部材と、を備え、前記系統分離部材は、前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線との間に非接触状態で介在され前記挿入部の一端から他端へ延びる一続きの導体線であって前記第一電子機器と前記第二電子機器とに対する共通のグランドとなるグランド線を有することを特徴とする内視鏡装置である。
また、前記グランド線は、前記挿入部の先端側に設けられ前記第一電子機器および前記第二電子機器を支持する金属製の先端硬質部材と、前記先端硬質部材に先端が固定されているとともに基端が前記本体部内に配置された一続きの金属線からなる放熱線と、を有していてもよい。
また、前記グランド線は、前記第一配線と前記第二配線とのいずれか一方を全周に亘って被覆する導体からなるシールドを有していてもよい。
また、上記第3の態様の内視鏡装置は、前記電力制限部に電気的に接続され前記第一電子機器および前記第二電子機器に対する電源となる蓄電池を前記本体部内に備え、前記グランド線は前記蓄電池のマイナス極に接続されていてもよい。
また、前記グランド線は接地されていてもよい。
また、前記グランド線は接地されていてもよい。
本発明の内視鏡装置によれば、挿入部内に設けられた複数の電子部品間または電子機器間で短絡が起こる可能性を低く抑えることができるので、各系統の電子機器が単体で本質安全防爆構造の要件を満たす範囲内で、系統ごとに独立して回路設計を行なうことができる。これにより、内視鏡装置の性能が低下するのを抑えることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の内視鏡装置について説明する。
図1は、本実施形態の内視鏡装置1の全体図である。図2は、内視鏡装置1の挿入部2の先端面を示す正面図である。図3は、図2のA-A線における挿入部2の断面図である。図4は、内視鏡装置1の概略構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施形態の内視鏡装置について説明する。
図1は、本実施形態の内視鏡装置1の全体図である。図2は、内視鏡装置1の挿入部2の先端面を示す正面図である。図3は、図2のA-A線における挿入部2の断面図である。図4は、内視鏡装置1の概略構成を示すブロック図である。
内視鏡装置1は、観察対象物の内部など観察者が直接目視することが困難な部位を観察するための装置である。図1に示すように、内視鏡装置1は、観察対象物の内部に先端2aから挿入される長尺の挿入部2と、挿入部2の基端2bが固定された本体部40とを備える。
挿入部2は、可撓性を有する筒状の可撓部3と、先端2aにおいて可撓部3に対して着脱可能な光学アダプタ6とを有する。挿入部2の内部には、観察対象物に照明光を照射する照明部7と、照明光が照射された観察対象物の画像を取得する画像取得部15とが設けられている。なお、本実施形態では、照明部7と画像取得部15は、光学アダプタ6、可撓部3、および本体部40の内部に配置されている。
図1および図3に示すように、可撓部3の先端には、可撓部3を湾曲動作させる湾曲部4と、湾曲部4の先端側において照明部7および画像取得部15を支持する先端硬質部材5とが設けられている。先端硬質部材5は、たとえば金属や樹脂などによって形成されており、挿入部2の中心軸方向に中心軸を有する略円柱形状の外形形状を有している。先端硬質部材5には、照明部7を挿通させる貫通孔と、画像取得部15を挿通させる貫通孔とが形成されている。
図2および図3に示すように、光学アダプタ6は、可撓部3の先端面を保護したり、照明部7の配光や画像取得部15の画角などを変更するアダプタである。本実施形態では、光学アダプタ6の例として、挿入部2の中心軸線方向に撮像視野が向けられた直視型のアダプタが採用されている。なお、光学アダプタ6として、挿入部2の中心軸線に交差する方向へ撮像視野が向けられた所謂側視型のアダプタが採用されていてもよい。
図3および図4に示すように、照明部7は、光学アダプタ6内に設けられた発光ユニット8(第二電子機器)と、発光ユニット8に対して駆動電力を供給するために可撓部3内に配置された配線11(第二配線)と、本体部40内に設けられた照明制御部13とを備える。
発光ユニット8は、たとえば発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)などからなる光源9と、光源9に電気的に接続された接点部10とを有する。
発光ユニット8は、たとえば発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)などからなる光源9と、光源9に電気的に接続された接点部10とを有する。
配線11は、先端が可撓部3の先端に配置され、基端が本体部40内に配置されている。配線11の先端には、可撓部3の先端面に露出して設けられた接続端子11aが固定されている。接点部10には、挿入部2の中心軸線方向に突没するばね性を有する接点部材が設けられている。光学アダプタ6が挿入部2に取り付けられたときに、発光ユニット8と配線11とは、接点部10、接続端子11aを介して導通する。
照明制御部13は、後述するバッテリー45から電力の供給を受けて動作する電子回路であり、発光ユニット8が正常状態、もしくは、故障した状態において、発光ユニット8に供給される駆動電力を所定値以下に制限する電力制限部14を備える。照明制御部13は、本体部40内に設けられた後述する主制御部44に接続されており、主制御部44から発せられた駆動信号に従って動作する。本実施形態では、発光ユニット8に供給される駆動電力は、照明部7単体で本質安全防爆構造(Exia)を満たすように電力制限部14によって制限されている。
図3および図4に示すように、画像取得部15は、光学アダプタ6の先端面に露出して設けられた光学アダプタ対物光学系16と、挿入部2の先端の内部に配置された撮像ユニット17(第一電子機器)と、先端が撮像ユニット17に接続されており基端が本体部40内に配置された配線26と、配線26の基端に接続され本体部40内に設けられた撮像制御部30とを備える。
図2および図3に示すように、光学アダプタ対物光学系16は、光透過性を有する板状部材であり、観察像の視野方向や画角、観察深度を変換するために設けられている。
図3に示すように、撮像ユニット17は、対物光学系18と撮像回路部19とを有する。
対物光学系18は、光学アダプタ対物光学系16を透過した外光を撮像回路部19まで導光する光学系であり、観察対象物の像を撮像回路部19において取得させるために設けられている。
撮像回路部19は、支持体20と、回路基板21と、撮像素子22と、画像伝送部23とを有する。
図3に示すように、撮像ユニット17は、対物光学系18と撮像回路部19とを有する。
対物光学系18は、光学アダプタ対物光学系16を透過した外光を撮像回路部19まで導光する光学系であり、観察対象物の像を撮像回路部19において取得させるために設けられている。
撮像回路部19は、支持体20と、回路基板21と、撮像素子22と、画像伝送部23とを有する。
支持体20は、たとえば樹脂や金属などによって所定の形状に形成されており、回路基板21および回路基板21に実装された各電子部品を支持している。
回路基板21は、所定の配線パターンが形成された基板であり、本実施形態ではフレキシブルプリント基板である。回路基板21は、支持体20の外面に固定されている。
撮像素子22は、回路基板21上に実装された電子部品であり、対物光学系18の光軸上に配置されている。撮像素子22としては、たとえばCCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)や、CMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)などを採用することができる。
画像伝送部23は、回路基板21上に実装されており、所定周波数のクロック信号を生成する発振器24と、撮像素子22によって取得された画像データを発振器24が発するクロック信号に基づいてシリアルデータに変換するシリアライザ回路25とを有する。
シリアライザ回路25によってシリアルデータに変換された画像データは、配線26を通じて撮像制御部30へと伝送されるようになっている。
シリアライザ回路25によってシリアルデータに変換された画像データは、配線26を通じて撮像制御部30へと伝送されるようになっている。
配線26は、撮像制御部30から撮像回路部19へ駆動電力を供給するための電力線27と、撮像回路部19から撮像制御部30へ信号を出力するための信号線28とを有する。
電力線27には、上述の照明制御部13の電力制限部14とは異なる電力制限部33(図4参照)によって、照明制御部13とは別系統の駆動電力が供給される。
電力線27には、上述の照明制御部13の電力制限部14とは異なる電力制限部33(図4参照)によって、照明制御部13とは別系統の駆動電力が供給される。
信号線28は、画像伝送部23における伝送方式に基づいて数および配置が設定されている。信号線が少なくとも2本あれば、基準電位に対する電位の高低をデジタル信号の0と1に対応させたり、平衡接続された2本の信号線の電位差をデジタル信号の0と1に対応させたりする方式により画像データをシリアル伝送することができる。
図3に示すように、撮像回路部19および配線26は、絶縁体からなる絶縁被覆部材29(系統分離部材)によって被覆されている。
絶縁被覆部材29は、挿入部2の内部で挿入部2の先端から基端に亘って延びる一続きの熱収縮チューブによって形成されており、撮像回路部19と配線26との全周を被覆している。また、絶縁被覆部材29は、内部に撮像回路部19と配線26とが配置された後に加熱されて収縮し、撮像回路部19と配線26との双方の外面に密着している。
絶縁被覆部材29は、挿入部2の内部で挿入部2の先端から基端に亘って延びる一続きの熱収縮チューブによって形成されており、撮像回路部19と配線26との全周を被覆している。また、絶縁被覆部材29は、内部に撮像回路部19と配線26とが配置された後に加熱されて収縮し、撮像回路部19と配線26との双方の外面に密着している。
絶縁被覆部材29の厚さは、撮像回路部19に供給される電圧の大きさと、発光ユニット8に供給される電圧の大きさとに基づいて設定されている。具体的には、絶縁被覆部材29の厚さは、画像取得部15と照明部7との間で短絡が生じないと見なされる固体絶縁物による離隔距離が確保される厚さとなっている。より詳細には、撮像回路部19と発光ユニット8とのそれぞれの駆動電圧のうちの高いほうの電圧のピークが10V以下である場合には、絶縁被覆部材29の厚さは0.5mm以上に設定される。
なお、本実施形態では、電力制限部14、33によって制限される、撮像回路部19にかかる電圧のピークは6.2V、発光ユニット8にかかる駆動電圧のピークは7.5Vとなるように、各電圧のピークはそれぞれ設定されている。
なお、本実施形態では、電力制限部14、33によって制限される、撮像回路部19にかかる電圧のピークは6.2V、発光ユニット8にかかる駆動電圧のピークは7.5Vとなるように、各電圧のピークはそれぞれ設定されている。
絶縁被覆部材29が設けられていることにより、照明部7と画像取得部15とは、IEC60079-11に規定された離隔距離を満たしている。これにより、本質安全防爆に求められる要件の範囲では、画像取得部15に供給される駆動電力は照明部7に伝わらず、照明部7に供給される駆動電力は画像取得部15に伝わらないものと見なすことができる。
すなわち、絶縁被覆部材29によって絶縁された状態で画像取得部15と照明部7とが配置された挿入部2は、日本国において防爆指針の0種および1種として規定された危険場所、IEC60079-10においてZone0およびZone1として規定された危険場所、並びにアメリカ合衆国においてNEC500条にDivision1として規定された危険場所において使用される電子機器に要求される本質安全防爆構造(Exia)に適合する構成となっている。
図4に示すように、撮像制御部30は、後述するバッテリー45から電力の供給を受けて動作する電子回路であり、配線26を通じてシリアライザ回路25から伝送されたシリアルデータに基づいて画像データを再構築するデシリアライザ回路31と、再構築された画像データを後述する表示部42に表示させる画像処理回路32と、回路基板21に実装された電子部品が正常状態、もしくは、故障した状態において、撮像回路部19に供給される駆動電力を所定値以下に制限する電力制限部33とを備える。
撮像制御部30は、本体部40内に設けられた後述する主制御部44に接続されており、主制御部44から発せられた駆動信号に従って動作する。本実施形態では、撮像回路部19に供給される駆動電力は、画像取得部15単体で本質安全防爆構造(Exia)を満たすように電力制限部33によって制限されている。
撮像制御部30は、本体部40内に設けられた後述する主制御部44に接続されており、主制御部44から発せられた駆動信号に従って動作する。本実施形態では、撮像回路部19に供給される駆動電力は、画像取得部15単体で本質安全防爆構造(Exia)を満たすように電力制限部33によって制限されている。
図1および図4に示すように、本体部40は、内視鏡装置1を使用する観察者によって把持される把持部41と、画像取得部15によって取得された画像を表示するための表示部42と、照明部7や画像取得部15を動作させる操作を観察者が行なうための操作入力部43とを備える。また、本体部40には、操作入力部43からの入力信号に基づいて照明制御部13および撮像制御部30を制御するための主制御部44と、内視鏡装置1の動力源となる電力が蓄えられたバッテリー45(蓄電池)とが設けられている。
以上に説明した構成の内視鏡装置1の作用について説明する。
内視鏡装置1の使用時には、内視鏡装置1を使用する観察者は、挿入部2の先端を観察対象物へと案内し、挿入部2の先端側から照明光を照射し、画像取得部15によって観察対象物の画像を撮像して表示部42に表示させる。これにより、観察者は、内視鏡装置1を用いて観察対象物を観察することができる。
内視鏡装置1の使用時には、内視鏡装置1を使用する観察者は、挿入部2の先端を観察対象物へと案内し、挿入部2の先端側から照明光を照射し、画像取得部15によって観察対象物の画像を撮像して表示部42に表示させる。これにより、観察者は、内視鏡装置1を用いて観察対象物を観察することができる。
内視鏡装置1が正常に動作しているとき、もしくは、故障した状態となったときには、照明部7では、照明制御部13の電力制限部14によって制限された電力が発光ユニット8に供給され、画像取得部15では、撮像制御部30の電力制限部33によって制限された電力が撮像ユニット17へ供給されるので、発光ユニット8と撮像ユニット17とは別系統の駆動電力が供給される。照明部7と画像取得部15とはそれぞれ単体では本質安全防爆構造(Exia)を満たしているので、照明部7単体、あるいは画像取得部15単体では、上述の各危険場所において好適に使用するための要件を満たしている。
挿入部2は、狭い空間内に挿入される部分であるので、外径寸法が小さい方が好ましい。挿入部2内に配置される電子機器類は互いに近接した位置に設けられている。このため、本質安全防爆構造として要求される要件を挿入部2全体として満たすためには、挿入部2の内部に設けられた複数系統の電子機器(本実施形態の例では照明部7と画像取得部15)の間で短絡が起こる可能性について考慮しなければならない。
本実施形態の内視鏡装置1では、図3に示すように、照明部7と画像取得部15との間には絶縁被覆部材29が配置されている。また、挿入部2の先端2aから基端2bまでの全長に亘って絶縁被覆部材29が延ばして設けられているので、挿入部2の何れの箇所においても、本質安全防爆構造を満たすために要求される範囲では、照明部7と画像取得部15との間で駆動電力の短絡が生じることがないと見なされる。本実施形態では、挿入部2内に設けられた電子機器は照明部7と画像取得部15だけなので、挿入部2は全体として本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
以上説明したように、本実施形態の内視鏡装置1によれば、絶縁被覆部材29によって、照明部7と画像取得部15との間における短絡がないと見なすことができる十分な絶縁性を有しているので、爆発性雰囲気下で安全に内視鏡装置1を使用できる。
ところで、複数の電子機器が内部に設けられた挿入部において、複数の電子機器の間で短絡が起こる可能性を考慮して、短絡が起こった場合に電子機器にかかる電力のピークなどを基準として供給電力を制限することも考えられる。しかしながら、この場合には、各電子機器にかかる電力のピークの総和が一つの電子機器にかかる可能性があるものとして設計がされている必要がある。このため、各電子回路に十分な電力を割り当てるための回路設計の自由度が低く、また電力不足により内視鏡装置1の性能が低下してしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態の内視鏡装置1では、駆動電力が供給される系統が互いに異なる複数の電子機器(本実施形態の場合には照明部7と画像取得部15)の間では短絡が起こらないと見なすことができるので、各系統の電子機器が単体で本質安全防爆構造の要件を満たす範囲内で、系統ごとに独立して回路設計を行なうことができる。これにより、内視鏡装置1の性能が低下するのを抑えることができる。
(変形例1)
次に、第1実施形態で説明した内視鏡装置1の変形例について説明する。なお、以下に説明する各変形例および各実施形態では、第1実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図5は、本変形例の内視鏡装置1Aを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。図6は、図5において符号Xで示す部分の拡大断面図である。
図5に示すように、本変形例の内視鏡装置1Aは、上述の絶縁被覆部材29に代えて、画像取得部15の撮像ユニット17を全周に亘って被覆する第一絶縁部材29Aと、画像取得部15の配線26を全周に亘って被覆する第二絶縁部材29Bとを有している。
第一絶縁部材29Aと第二絶縁部材29Bとは、いずれも熱収縮チューブからなる。さらに、第二絶縁部材29Bは、第一絶縁部材29Aの厚さ方向に前記第一絶縁部材29Aと重ねて設けられている。本実施形態では、第一絶縁部材29Aは、第二絶縁部材29Bの外周面に接するように第二絶縁部材29Bに被覆されている。
次に、第1実施形態で説明した内視鏡装置1の変形例について説明する。なお、以下に説明する各変形例および各実施形態では、第1実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図5は、本変形例の内視鏡装置1Aを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。図6は、図5において符号Xで示す部分の拡大断面図である。
図5に示すように、本変形例の内視鏡装置1Aは、上述の絶縁被覆部材29に代えて、画像取得部15の撮像ユニット17を全周に亘って被覆する第一絶縁部材29Aと、画像取得部15の配線26を全周に亘って被覆する第二絶縁部材29Bとを有している。
第一絶縁部材29Aと第二絶縁部材29Bとは、いずれも熱収縮チューブからなる。さらに、第二絶縁部材29Bは、第一絶縁部材29Aの厚さ方向に前記第一絶縁部材29Aと重ねて設けられている。本実施形態では、第一絶縁部材29Aは、第二絶縁部材29Bの外周面に接するように第二絶縁部材29Bに被覆されている。
図5および図6に示すように、第一絶縁部材29Aと第二絶縁部材29Bとが重ねられた領域の形状は、照明部7と画像取得部15とのそれぞれに供給される駆動電力に基づいて設定されている。具体的には、第一絶縁部材29Aおよび第二絶縁部材29Bの内部と、第一絶縁部材29Aおよび第二絶縁部材29Bの外部とは連通していると仮定して、第一絶縁部材29Aおよび第二絶縁部材29Bの間の隙間を通じた空間距離、若しくは第一絶縁部材29Aおよび第二絶縁部材29Bの外面に沿った沿面距離に基づいた離隔距離が、本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件を満たすように設定される。より詳細には、発光ユニット8と撮像ユニット17とのそれぞれの駆動電圧のうちの高いほうの電圧のピークが10V以下である場合には、第一絶縁部材29Aと第二絶縁部材29Bとの接触面に沿って測った最短距離が少なくとも1.5mm以上に亘るように第一絶縁部材と第二絶縁部材とは重ねられている。
なお、本変形例においても、上述の実施形態と同様に、発光ユニット8にかかる駆動電圧のピークは6.2V、撮像ユニット17にかかる駆動電圧のピークは7.5Vとなるように設定されている。
なお、本変形例においても、上述の実施形態と同様に、発光ユニット8にかかる駆動電圧のピークは6.2V、撮像ユニット17にかかる駆動電圧のピークは7.5Vとなるように設定されている。
本変形例では、第一絶縁部材29Aおよび第二絶縁部材29Bによって、挿入部2の先端2aから基端2bに至るまでの全周が絶縁性の部材によって被覆されている。このため、上述の第1実施形態で説明した内視鏡装置1と同様に、本変形例の内視鏡装置1Aの挿入部2は本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
また、撮像ユニット17を被覆する部材と配線26を被覆する部材とが別部材となっているので、上述の第1実施形態で説明した絶縁被覆部材29を取り付ける場合と比較して組み立てが容易である。
(変形例2)
次に、上述の第1実施形態の他の変形例について説明する。
図7は、本変形例の内視鏡装置1Bを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図7に示すように、本変形例では、絶縁被覆部材29に代えて、照明部7の配線11および接続端子11aを被覆する絶縁被覆部材12が設けられている。
絶縁被覆部材12の厚さは、上述の絶縁被覆部材29と同様に、照明部7と画像取得部15とに供給される駆動電力に基づいて設定される。
次に、上述の第1実施形態の他の変形例について説明する。
図7は、本変形例の内視鏡装置1Bを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図7に示すように、本変形例では、絶縁被覆部材29に代えて、照明部7の配線11および接続端子11aを被覆する絶縁被覆部材12が設けられている。
絶縁被覆部材12の厚さは、上述の絶縁被覆部材29と同様に、照明部7と画像取得部15とに供給される駆動電力に基づいて設定される。
本変形例の場合には、第1実施形態のように撮像ユニット17全体を被覆する場合と比較して、内視鏡装置1の中心軸線方向に見たときの絶縁被覆部材12の断面積が小さい。すなわち、本変形例の場合には、挿入部2内において、絶縁被覆部材12の占有体積は絶縁被覆部材29の占有体積よりも小さい。
このため、画像取得部15側に絶縁被覆部材29が設けられていることに代えて照明部7側に絶縁被覆部材12が設けられている構成では、同等の本質安全防爆構造を有した状態で挿入部2をより細径にすることができる。また、湾曲性能を向上することができる。
(変形例3)
次に、上述の第1実施形態のさらに他の変形例について説明する。
図8は、本変形例の内視鏡装置1Cを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図8に示すように、画像取得部15の撮像ユニット17が樹脂充填により全周に亘って被覆されており、挿入部2の中心軸線方向において撮像ユニット17と一部が重なるように、照明部7の配線11に絶縁被覆部材12Aが被覆されている。
次に、上述の第1実施形態のさらに他の変形例について説明する。
図8は、本変形例の内視鏡装置1Cを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図8に示すように、画像取得部15の撮像ユニット17が樹脂充填により全周に亘って被覆されており、挿入部2の中心軸線方向において撮像ユニット17と一部が重なるように、照明部7の配線11に絶縁被覆部材12Aが被覆されている。
撮像ユニット17を被覆している樹脂(以下、「充填樹脂29C」と称する。)は、充填樹脂29Cの外面と撮像ユニット17の外面との間の最短距離が、上述の第1実施形態で説明した絶縁被覆部材29の厚さと同様に設定されている。
照明部7の配線11を被覆している絶縁被覆部材12Aは、上述の変形例2で説明した絶縁被覆部材12と同様の厚さを有している。
照明部7の配線11を被覆している絶縁被覆部材12Aは、上述の変形例2で説明した絶縁被覆部材12と同様の厚さを有している。
挿入部2の中心軸線方向における充填樹脂29Cと絶縁被覆部材12Aとの重なりの長さは、上述の変形例1と同様に、充填樹脂29Cと絶縁被覆部材12Aとの隙間を通じた空間距離、若しくは充填樹脂29Cおよび絶縁被覆部材12Aの外面に沿った沿面距離が、本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件を満たすように設定される。
このような構成であっても、本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件の範囲内では照明部7と画像取得部15との間では短絡が生じないと見なすことができ、挿入部2全体として本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
また、第1実施形態およびその各変形例で説明した絶縁被覆部材29、第一絶縁部材29A、第二絶縁部材29B、絶縁被覆部材12、絶縁被覆部材12A、充填樹脂29Cの厚みは、組み合わせによっては、それぞれを足し合わせた厚みでも良い。さらに、配線26、配線11には、絶縁材が被覆されていてもよく、上記絶縁材の厚みをさらに足し合わせた厚みとしても良い。
また、第1実施形態およびその各変形例で説明した絶縁被覆部材29、第一絶縁部材29A、第二絶縁部材29B、絶縁被覆部材12、絶縁被覆部材12A、充填樹脂29Cの厚みは、組み合わせによっては、それぞれを足し合わせた厚みでも良い。さらに、配線26、配線11には、絶縁材が被覆されていてもよく、上記絶縁材の厚みをさらに足し合わせた厚みとしても良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の内視鏡装置50について説明する。
図9は、本実施形態の内視鏡装置50を図2のB-B線と同様の断面で示す断面図である。図10は、内視鏡装置50を図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
本実施形態の内視鏡装置50は、絶縁性の部材によって照明部7と画像取得部15との短絡を防止することに代えて、照明部7と画像取得部15との間に非接触状態で介在されたグランド線によって照明部7と画像取得部15との短絡を防止するようになっている。
内視鏡装置50は、挿入部2、本体部40、発光ユニット8、配線11、撮像ユニット17、および電力制限部14,33を有している点は上述の第1実施形態で説明した内視鏡装置1と同様である。
次に、本発明の第2実施形態の内視鏡装置50について説明する。
図9は、本実施形態の内視鏡装置50を図2のB-B線と同様の断面で示す断面図である。図10は、内視鏡装置50を図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
本実施形態の内視鏡装置50は、絶縁性の部材によって照明部7と画像取得部15との短絡を防止することに代えて、照明部7と画像取得部15との間に非接触状態で介在されたグランド線によって照明部7と画像取得部15との短絡を防止するようになっている。
内視鏡装置50は、挿入部2、本体部40、発光ユニット8、配線11、撮像ユニット17、および電力制限部14,33を有している点は上述の第1実施形態で説明した内視鏡装置1と同様である。
図9に示すように、本実施形態では、撮像ユニット17は、配線26とは異なる配線51が接続されている。配線51は、たとえば金属製の細線材が編まれた編管からなるシールド52の内部に電力線27および信号線28が挿通された構成を有し、シールド52は、本体部40の内部でバッテリー45のマイナス極に接続されている。すなわち、シールド52は、照明部7と画像取得部15との共通のグランド電位のグランド線として機能している。
さらに、本実施形態では、先端硬質部材5が金属製であり、先端硬質部材5には、熱伝導性を有し且つ導電性を有する放熱線53が設けられている。
さらに、本実施形態では、先端硬質部材5が金属製であり、先端硬質部材5には、熱伝導性を有し且つ導電性を有する放熱線53が設けられている。
放熱線53は、先端硬質部材5に先端が固定されているとともに基端が本体部40内に配置された一続きの金属線からなり、挿入部2の先端において発生した熱を、挿入部2の基端側へと拡散させる機能を有する。さらに、本実施形態では、放熱線53の基端は、本体部40の内部において、バッテリー45のマイナス極に接続されている。すなわち、先端硬質部材5、放熱線53は、照明部7と画像取得部15との共通のグランド電位のグランド線として機能している。
本実施形態では、先端硬質部材5、放熱線53、およびシールド52が、照明部7と画像取得部15とを本質安全防爆構造に適合する状態で電気的に分離する系統分離部材として機能する。
すなわち、照明部7から画像取得部15へ流れようとする電気と、画像取得部15から照明部7へ流れようとする電気とは、どちらも照明部7と画像取得部15との間に介在された先端硬質部材5、放熱線53およびシールド52に流れてバッテリー45のマイナス極へ戻る。
すなわち、照明部7から画像取得部15へ流れようとする電気と、画像取得部15から照明部7へ流れようとする電気とは、どちらも照明部7と画像取得部15との間に介在された先端硬質部材5、放熱線53およびシールド52に流れてバッテリー45のマイナス極へ戻る。
さらに、図10に示すように配線51のシールド52と先端硬質部材5とは可撓部3の中心軸線方向重なりを有するので、照明部7の配線11と画像取得部15の配線51との間での短絡は生じないと見なすことができる。
このため、発光ユニット8へ供給する駆動電力が撮像ユニット17へ供給されることはなく、撮像ユニット17へ供給する駆動電力が発光ユニット8へ供給されることもない。したがって、本実施形態の内視鏡装置50も、上述の第1実施形態およびその各変形例の内視鏡装置1、1A、1B、1Cと同様に挿入部2が本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
このため、発光ユニット8へ供給する駆動電力が撮像ユニット17へ供給されることはなく、撮像ユニット17へ供給する駆動電力が発光ユニット8へ供給されることもない。したがって、本実施形態の内視鏡装置50も、上述の第1実施形態およびその各変形例の内視鏡装置1、1A、1B、1Cと同様に挿入部2が本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
また、上述の第1実施形態およびその各変形例では、厚さを有する絶縁性の被覆を照明部7と画像取得部15との間に介在させる構成であったが、本実施形態では、絶縁性の被覆を別途設ける必要がないので、挿入部2の外径寸法を小さくすることができる。また、湾曲性能を向上することができる。
また、シールド52は、撮像ユニット17のグランドに電気的に接続されていてもよい。
また、放熱線53は、先端硬質部材5を介して撮像ユニット17のグランドに電気的に接続されていてもよい。
また、放熱線53は、照明部7の発光ユニット8におけるマイナス極側の配線やグランドに電気的に接続されていてもよい。
また、放熱線53は、先端硬質部材5を介して撮像ユニット17のグランドに電気的に接続されていてもよい。
また、放熱線53は、照明部7の発光ユニット8におけるマイナス極側の配線やグランドに電気的に接続されていてもよい。
また、本実施形態では、グランド線となるシールド52および放熱線53はバッテリー45のマイナス極に接続されている例を示したが、図11に示すように、グランド線は接地されていてもよい。たとえば、商用電源を用いて駆動される内視鏡装置に上述の第2実施形態の構成を適用する場合には、バッテリーではなく商用電源のアース端子にグランド線が電気的に接続されていればよい。
(変形例4)
次に、上述の内視鏡装置50の変形例について説明する。
図12は、本変形例の内視鏡装置50Aを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。図13は、図12のC-C線における断面図である。
次に、上述の内視鏡装置50の変形例について説明する。
図12は、本変形例の内視鏡装置50Aを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。図13は、図12のC-C線における断面図である。
図12および図13に示すように、本変形例では、上述の第1実施形態およびその各変形例、並びに上述の第2実施形態で説明した配線11と構成が異なる配線54を有している点が異なっている。また、本変形例では、上述の第2実施形態で説明したシールド52は設けられていない。
照明部7に設けられた配線54は、発光ユニット8に対する駆動電力を供給するための一対の電力線55と、絶縁体を介して各電力線55を被覆するシールド56と、シールド56をさらに被覆する絶縁チューブとを有している。一対の電力線55は、照明制御部13を介してバッテリー45に接続されており、照明制御部13の電力制限部14によって制限された電力が供給される。
照明部7に設けられた配線54は、発光ユニット8に対する駆動電力を供給するための一対の電力線55と、絶縁体を介して各電力線55を被覆するシールド56と、シールド56をさらに被覆する絶縁チューブとを有している。一対の電力線55は、照明制御部13を介してバッテリー45に接続されており、照明制御部13の電力制限部14によって制限された電力が供給される。
シールド56は、画像取得部15の配線に設けられた上述のシールド52と同様に金属の細線材が編まれた編管状、もしくは、細線材が横並びに配列された横巻き状であり、本体部40内でバッテリー45のマイナス極に接続されている。
本変形例では、画像取得部15の配線に設けられたシールド52に代えて、照明部7の配線54にシールド56が設けられている。これにより、挿入部2の中心軸線方向に見たときのシールド56の断面積は、画像取得部15の配線51にシールド52が設けられた場合よりも小さい。その結果、本変形例の場合には挿入部2内におけるシールド56の占有体積は上述の第2実施形態で説明したシールド52の占有体積よりも少ないので、挿入部2の外径寸法を小さくすることができる。また、湾曲性能を向上することができる。
また、本変形例では、画像取得部15の配線51にシールド52が設けられた場合のシールド52の先端の位置よりも、照明部7の配線54に設けられたシールド56の先端の位置が、挿入部2の先端側に位置する。よって、先端硬質部材5を挿入部2の中心軸線方向に短くなり、挿入部2の先端硬質部長を短くすることができる。その結果、被検体への挿入部2の挿入性を向上させることができる。
なお、図13では、一対の電力線55のシールド56を本体部40内でバッテリー45のマイナス極に接続する例を示したが、電力線55のうち、プラス側(アノード側)のみに、シールドを設け、本体部40内でバッテリー45のマイナス極に接続しても良い。
(変形例5)
次に、上述の変形例4のさらなる変形例について説明する。
図14は、本変形例の内視鏡装置50Bを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図14に示すように、本変形例では、照明部7の配線54に設けられたシールド56が、先端硬質部材5に接続されて上述のグランド線として機能するようになっている。また、本変形例では、放熱線53は設けられておらず、照明部7の配線54に設けられたシールド56によって、挿入部2の先端側で発生した熱が挿入部2の基端側へと拡散するようになっている。
本変形例の内視鏡装置50Bによれば、放熱線53を設ける必要がない分、上述の変形例4の構成よりもさらに挿入部2の外径寸法を小さくすることができる。また、湾曲性能を向上することができる。
次に、上述の変形例4のさらなる変形例について説明する。
図14は、本変形例の内視鏡装置50Bを図2のA-A線と同様の断面で示す断面図である。
図14に示すように、本変形例では、照明部7の配線54に設けられたシールド56が、先端硬質部材5に接続されて上述のグランド線として機能するようになっている。また、本変形例では、放熱線53は設けられておらず、照明部7の配線54に設けられたシールド56によって、挿入部2の先端側で発生した熱が挿入部2の基端側へと拡散するようになっている。
本変形例の内視鏡装置50Bによれば、放熱線53を設ける必要がない分、上述の変形例4の構成よりもさらに挿入部2の外径寸法を小さくすることができる。また、湾曲性能を向上することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態の内視鏡装置60について説明する。
図15は、本実施形態の内視鏡装置60の撮像ユニット17を拡大して示す拡大断面図である。
本実施形態の内視鏡装置60は、照明部7および画像取得部15に加えて、さらに別系統の駆動電力により動作する電子機器である加速度測定部61を有する。
次に、本発明の第3実施形態の内視鏡装置60について説明する。
図15は、本実施形態の内視鏡装置60の撮像ユニット17を拡大して示す拡大断面図である。
本実施形態の内視鏡装置60は、照明部7および画像取得部15に加えて、さらに別系統の駆動電力により動作する電子機器である加速度測定部61を有する。
加速度測定部61は、撮像ユニット17の回路基板21上に、撮像ユニット17を構成する各回路とは電気的に分離された状態で実装されている。撮像ユニット17の回路基板21は、一続きのフレキシブル基板であるが、以下では、画像取得部15に属する各電子部品(以下「第一電子部品62」と称する。)が実装された部分を第一基板21A、加速度測定部61に属する各電子部品(以下、「第二電子部品63」と称する。)が実装された部分を第二基板21Bと称する。
本実施形態では、第一基板21Aと第二基板21Bとは、間に支持体20が介在された状態で互いに平行に配置されている。また、第一基板21Aに実装された第一電子部品62と、第二基板21Bに実装された第二電子部品63とは、回路基板21が折り返されることにより実装面(回路基板21に接続するためのランド若しくはピンが設けられている面)同士が向かい合うように対向配置されている。
第一基板21Aは、撮像ユニット17の配線パターンが形成される第一層と、ベタのグランドパターン64が形成される第二層とを有する多層基板となっている。第一基板21Aに設けられたベタのグランドパターン64は、画像取得部15の配線26のうちグランドとなる線に接続されている。
加速度測定部61は、回路基板21における第二基板21B上に実装された第二電子部品63の一部である加速度センサー65と、加速度センサー65に接続されているとともに挿入部2の先端から基端へ延びる配線66と、本体部の内部で配線に接続されたセンサー制御部67とを備える。
加速度センサー65は、挿入部2の先端が移動したときに挿入部2にかかる加速度を検知するセンサーである。
センサー制御部67は、バッテリーから供給される電力によって駆動する電子回路であり、加速度センサー65が検知した加速度の値を参照して主制御部へ値を引き渡すようになっている。また、センサー制御部67は、加速度センサー65が正常状態、もしくは、故障した状態において、供給される駆動電力を制限する電力制限部68を有しており、照明部7、画像取得部15、および加速度測定部61は、それぞれ別系統の駆動電力が供給されることにより動作するようになっている。
加速度測定部61の配線66には、第1実施形態で説明したのと同様の構成を有する絶縁被覆部材69が設けられている。すなわち、本実施形態では、照明部7、画像取得部15、および加速度測定部61の3系統の電子機器のうち、画像取得部15と加速度測定部61の2系統について、挿入部2を本質安全防爆構造(Exia)に適合させる充填樹脂29Cおよび第二絶縁部材29B、並びに絶縁被覆部材69が設けられている。
3系統のうちの2系統が本質安全防爆構造(Exia)に適合させる絶縁被覆部材を有していれば、他の1系統に絶縁被覆部材が設けられていなくても、3系統の電子機器間の短絡は起こらないと見なすことができる。
第一基板21Aに形成されたグランドパターン64(第二層)は、画像取得部15に属する第一電子部品62(たとえば撮像素子22、発振器24、シリアライザ回路25、およびその他図示しない電子部品)と、加速度測定部61に属する第二電子部品63(たとえば加速度センサー65およびその他図示しない電子部品)との間に介在されている。
第一基板21Aの厚さ方向から見たときに、グランドパターン64は、第一電子部品62の全てを囲む包絡線によって規定される面よりも広い範囲に広がっている。また、本実施形態では、グランドパターン64の一部は、撮像素子22と加速度センサー65との間を仕切る壁状に延びている。
本実施形態の内視鏡装置60では、照明部7、画像取得部15、および加速度測定部61の3系統の電子機器が挿入部2の内部に設けられている。照明部7、画像取得部15、および加速度測定部61は、画像取得部15、および加速度測定部61に絶縁被覆部材が設けられていることにより互いに短絡することがないと見なされる。
さらに、撮像ユニット17の回路基板21に設けられた加速度センサー65と、回路基板21上で画像取得部15に属する各電子回路との間には、ベタのグランドパターン64が介在されているので、画像取得部15に属する各回路と加速度センサー65との間では、上述の第2実施形態で説明した作用と同様の作用により短絡が起こらない。
また、挿入部2の長手軸に直交する断面において回路基板21を見た際に、撮像ユニット17の回路基板21に設けられた加速度センサー65と、回路基板21上で画像取得部15に属する各電子回路との離隔距離は、ベタのグランドパターン64の外周に沿って最短となる距離を本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件を満たすように設定される。
具体的には、撮像ユニット17の回路基板周辺には充填樹脂29Cが介在しているため、樹脂充填離隔距離として、本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件を満たすように設定される。
具体的には、撮像ユニット17の回路基板周辺には充填樹脂29Cが介在しているため、樹脂充填離隔距離として、本質安全防爆構造(Exia)で要求される要件を満たすように設定される。
本実施形態の内視鏡装置60によれば、本質安全防爆構造(Exia)を満たすための要件の範囲内で照明部7、画像取得部15、および加速度測定部61の間で短絡が生じないと見なすことができるので、挿入部2全体として本質安全防爆構造(Exia)に適合している。
さらに、撮像ユニット17内にベタのグランドパターン64が設けられているので、外来ノイズの影響を緩和することができる。
また、第一基板21Aでは、第一基板21A上に実装された各電子部品が発する熱は、第一層を介して第二層(ベタのグランドパターン64)へと拡散する。これにより、第一基板21A上に実装された電子部品の放熱性を高めることができる。
なお、上述の第3実施形態では回路基板21が折り曲げられている例を示したが、たとえば3層基板の厚さ方向の一方の面に第一電子部品62が実装されるとともに他方の面に第二電子部品63が実装され、3層基板の中間層にベタのグランドパターン64が形成されていてもよい。この場合にも、ベタのグランドパターン64が第一電子部品62と第二電子部品63との間に介在されているので、上述の第3実施形態と同様の効果を奏する。なお、この場合、回路基板21は、フレキシブルプリント基板には限られず、たとえば薄板状のガラスエポキシ基板や紙フェノール基板などであってもよい。
(変形例6)
次に、上述の第3実施形態で説明した内視鏡装置60の変形例について説明する。図16は、本変形例の内視鏡装置60Aにおける撮像ユニット17の一部を拡大して示す断面図である。
本変形例では、支持体20が金属によって形成されており、ベタのグランドパターン64と支持体20とが熱的且つ電気的に接続されている点が異なっている。
次に、上述の第3実施形態で説明した内視鏡装置60の変形例について説明する。図16は、本変形例の内視鏡装置60Aにおける撮像ユニット17の一部を拡大して示す断面図である。
本変形例では、支持体20が金属によって形成されており、ベタのグランドパターン64と支持体20とが熱的且つ電気的に接続されている点が異なっている。
具体的には、ベタのグランドパターン64と、支持体20と、配線26のグランドライン26aが半田付けにより接続されている。本変形例の場合には、ベタのグランドパターン64へと拡散した熱はさらに支持体20へと拡散する。これにより、第一基板21A上に実装された電子部品の放熱性をさらに高めることができる。
また、支持体20が金属で構成されており且つグランドパターン64と電気的に接続されているので、支持体20もグランドとして機能する。このため、上述の第3実施形態で説明したグランドパターン64の作用と同様の作用により短絡が起こらないことに加え、撮像ユニット17のグランド電位がさらに安定し、撮像ユニット17から撮像制御部30へ伝送される映像信号の品質を高めることができる。
本発明の内視鏡装置は、エンジンの内部を観察する場合や、化学プラント内など可燃性ガスが存在する可能性がある場所や粉塵爆発が起こる可能性がある場所など、爆発性雰囲気が形成されている場所において観察対象物を観察する場合に、観察対象物を安全に観察することができる。
1、1A、1B、1C、50、50A、50B、60、60A 内視鏡装置
2 挿入部
3 可撓部
4 湾曲部
5 先端硬質部材
6 光学アダプタ
7 照明部
8 発光ユニット
9 光源
11 配線
12、12A 絶縁被覆部材
13 照明制御部
14 電力制限部
15 画像取得部
16 カバーガラス
17 撮像ユニット
18 対物光学系
19 撮像回路部
20 支持体
21 回路基板
21A 第一基板
21B 第二基板
22 撮像素子
26 配線
29 絶縁被覆部材
29A 第一絶縁部材
29B 第二絶縁部材
29C 充填樹脂
30 撮像制御部
33 電力制限部
40 本体部
45 バッテリー
51 配線
52 シールド
53 放熱線
54 配線
55 各電力線
55 電力線
56 シールド
61 加速度測定部
62 第一電子部品
63 第二電子部品
64 グランドパターン
65 加速度センサー
2 挿入部
3 可撓部
4 湾曲部
5 先端硬質部材
6 光学アダプタ
7 照明部
8 発光ユニット
9 光源
11 配線
12、12A 絶縁被覆部材
13 照明制御部
14 電力制限部
15 画像取得部
16 カバーガラス
17 撮像ユニット
18 対物光学系
19 撮像回路部
20 支持体
21 回路基板
21A 第一基板
21B 第二基板
22 撮像素子
26 配線
29 絶縁被覆部材
29A 第一絶縁部材
29B 第二絶縁部材
29C 充填樹脂
30 撮像制御部
33 電力制限部
40 本体部
45 バッテリー
51 配線
52 シールド
53 放熱線
54 配線
55 各電力線
55 電力線
56 シールド
61 加速度測定部
62 第一電子部品
63 第二電子部品
64 グランドパターン
65 加速度センサー
Claims (13)
- 長尺の挿入部と、
前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、
前記挿入部の内部に設けられた第一電子部品と、
前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子部品とは別系統の駆動電力が供給される第二電子部品と、
薄板あるいはフィルム状に形成されているとともに前記第一電子部品が厚さ方向の一方の面上に実装された第一基板と、
薄板あるいはフィルム状に形成されているとともに前記第二電子部品が厚さ方向の一方の面上に実装された第二基板と、
前記第一電子部品と前記第二電子部品とに供給される駆動電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子部品とを電気的に接続して前記第一電子部品に対して駆動電力を通電させる第一配線と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子部品とを電気的に接続して前記第二電子部品に対して駆動電力を通電させる第二配線と、
を備え、
前記第一基板は、前記第一電子部品が実装された側の面と反対の面上若しくは内部に、前記第一基板を厚さ方向から見たときに前記第一電子部品よりも広い範囲に広がるベタのグランドパターンを有している
ことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1に記載の内視鏡装置であって、
前記第一基板と前記第二基板とは厚さ方向に重ねられた多層基板として一体に形成されており、
前記グランドパターンは前記第一部品と前記第二部品との間に介在されていることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1に記載の内視鏡装置であって、
前記第一基板と前記第二基板とは面方向に一続きの可撓性基板であり、
前記第一電子部品と前記第二電子部品は前記一続きの可撓性基板の厚さ方向の一方の面上に実装されており、
前記可撓性基板は、前記第一電子部品と前記第二電子部品との間に前記グランドパターンが位置するように前記第一電子部品と前記第二電子部品との間で折り返されて前記挿入部内に配置されていることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1に記載の内視鏡装置であって、
前記挿入部の先端側に設けられ前記第一基板および前記第二基板を支持する金属製の支持体を備え、
前記第一電子部品と前記第二電子部品とのグランドは前記支持体に電気的に接続され、且つ前記第一電子部品と前記第二電子部品とは前記支持体に熱的に接続されていることを特徴とする内視鏡装置。 - 長尺の挿入部と、
前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、
前記挿入部の内部に設けられた第一電子機器と、
前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子機器とは別系統の駆動電力が供給される第二電子機器と、
前記第一電子機器と前記第二電子機器とに供給される駆動電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子機器とを電気的に接続して前記第一電子機器に対して駆動電力を通電させる第一配線と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子機器とを電気的に接続して前記第二電子機器に対して駆動電力を通電させる第二配線と、
前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線とを本質安全防爆構造に適合する状態で電気的に分離する系統分離部材と、
を備え、
前記系統分離部材は、
前記第一電子機器および前記第一配線と、前記第二電子機器および前記第二配線との少なくともいずれかの全周を前記挿入部の内部で前記挿入部の一端から他端に亘って被覆する絶縁被覆部材を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項5に記載の内視鏡装置であって、前記絶縁被覆部材の厚さは0.5mm以上であることを特徴とする内視鏡装置。
- 請求項5に記載の内視鏡装置であって、
前記絶縁被覆部材は、
前記第一電子機器を全周に亘って被覆する第一絶縁部材と、
前記第一絶縁部材の厚さ方向に前記第一絶縁部材と重ねて設けられ前記第一配線を全周に亘って被覆する第二絶縁部材と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項7に記載の内視鏡装置であって、
前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材とが重ねられた領域は、前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材との接触面に沿って測った最短距離が少なくとも1.5mm以上に亘ることを特徴とする内視鏡装置。 - 長尺の挿入部と、
前記挿入部の一端が取り付けられた本体部と、
前記挿入部の内部に設けられた第一電子機器と、
前記挿入部の内部に設けられ前記第一電子機器とは別系統の駆動電力が供給される第二電子機器と、
前記第一電子機器と前記第二電子機器とに供給される駆動電力をそれぞれ所定値以下に制限する電力制限部と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制限部と前記第一電子機器とを電気的に接続して前記第一電子機器に対して駆動電力を通電させる第一配線と、
前記挿入部内に少なくとも一部が配置され前記電力制御部と前記第二電子機器とを電気的に接続して前記第二電子機器に対して駆動電力を通電させる第二配線と、
前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線とを本質安全防爆構造に適合する状態で電気的に分離する系統分離部材と、
を備え、
前記系統分離部材は、
前記第一電子機器および前記第一配線と前記第二電子機器および前記第二配線との間に非接触状態で介在され前記挿入部の一端から他端へ延びる一続きの導体線であって前記第一電子機器と前記第二電子機器とに対する共通のグランドとなるグランド線を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項9に記載の内視鏡装置であって、
前記グランド線は、
前記挿入部の先端側に設けられ前記第一電子機器および前記第二電子機器を支持する金属製の先端硬質部材と、
前記先端硬質部材に先端が固定されているとともに基端が前記本体部内に配置された一続きの金属線からなる放熱線と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項9に記載の内視鏡装置であって、
前記グランド線は、前記第一配線と前記第二配線とのいずれか一方を全周に亘って被覆する導体からなるシールドを有することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項9から11のいずれか一項に記載の内視鏡装置であって、
前記電力制限部に電気的に接続され前記第一電子機器および前記第二電子機器に対する電源となる蓄電池を前記本体部内に備え、
前記グランド線は前記蓄電池のマイナス極に接続されていることを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項9から11のいずれか一項に記載の内視鏡装置であって、前記グランド線が接地されていることを特徴とする内視鏡装置。
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