JP2006130100A - カバーガラス及び内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 内視鏡先端部を大型化させることなく充分な接着強度を確保できる。
【解決手段】 対象物に当て付けられる第１面と、当該第１面の裏側に位置する平面である第２面とを有したカバーガラスにおいて、第２面に、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域と、当該中央領域よりも表面が粗い周辺領域とを形成する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、内視鏡の観察系を保護する為にその先端部に取り付けられるカバーガラス及びこのようなカバーガラスを備えた内視鏡に関する。

体腔内に挿入される内視鏡の観察系には、内視鏡内部に異物が入り込んだり洗浄液が浸入したりすることを阻止する為のカバーガラスを備えたものがある（例えば特許文献１及び特許文献２）。
実公平２−３８２４９号公報 実公平２−１９７７４号公報

上記特許文献１に示されたようなカバーガラスは、通常、そのコバ面（側面）に塗布された接着剤によって保持枠の接着面に接着されている。このようなコバ面はスリ面になっている為、アンカー効果が生じ、当該スリ面と保持枠との界面における接着強度は高くなっている。なお、スリ面とは、表面粗さが比較的大きい面であって、光が透過する面と異なり光学性能を得る為の研磨を施されていない面、又は意図的に粗めに加工されている面である。また、上記特許文献２に示されたカバーガラスは、その周辺部が枠体に挟み込まれることにより、内視鏡先端部に固定されている。

しかしながら上記特許文献１に示されたようなカバーガラスの固定方法では、その接着面積が小さい為、上述の如くスリ面を接着面とした場合であっても保持枠とカバーガラスとの接着強度を充分に確保できない。また、上記特許文献２に示されたようなカバーガラスの固定方法では、カバーガラスを挟み込む為の固定構造を配置するのに大きなスペースを必要とする。その結果、内視鏡先端部を大型化させてしまう。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、内視鏡先端部を大型化させることなく充分な接着強度を確保できるカバーガラス及びこのようなカバーガラスを備えた内視鏡を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の一態様に係るカバーガラスは、対象物を観察するときにその先端部が当該対象物に当て付けられる内視鏡に取り付けられるものであり、対象物に当て付けられる第１面と、当該第１面の裏側に位置する平面である第２面とを有しており、第２面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域と、当該中央領域よりも表面が粗い周辺領域とを有したものである。

このようにカバーガラスを形成すると、内視鏡との接着においてアンカー効果を期待できるカバーガラス上の面積が増える（すなわち内視鏡との接着に用いることができる面積が増える）為、充分な接着強度を確保することが可能となる。また、このような構成は、薄型のカバーガラスであっても実現可能である為、内視鏡先端部を大型化させることがない。

なお、上記カバーガラスは、中央領域よりも表面が粗いコバ面をさらに有したものであっても良い。また、中央領域において、少なくとも有効径全域に反射防止膜をコーティングしたものであっても良い。

また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係るカバーガラスは、別の観点では、内視鏡内部を保護する為のものであり、像側に配置される面が、平面であり、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域と、当該中央領域よりも表面が粗い周辺領域とを有したものである。

また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る内視鏡は、対象物を観察するときにその先端部が当該対象物に当て付けられる観察系を備えたものであり、対象物に当て付けられる第１面及びその裏側に位置する平面である第２面を有したカバーガラスと、第２面と接着される第１の接着面が形成されたカバーガラスを保持する保持枠を備えたものである。この内視鏡は、第２面において、第１の接着面と接着される領域の表面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域の表面よりも粗いことを特徴とする。

このように内視鏡を構成すると、従来のものよりも接着面積が大きくなり、その接着界面全域に渡ってアンカー効果が生じる為、接着強度が増す。

なお、上記内視鏡において、カバーガラスがコバ面を有し、保持枠がコバ面と接着される第２の接着面を有するとき、当該コバ面が中央領域の表面よりも粗く仕上げられたものであっても良い。また、中央領域において、少なくとも有効径全域に、その内部に設けられた観察系で起こり得る内部反射を防止する為の反射防止膜をコーティングしたものであっても良い。なお、この観察系は、共焦点観察を行うための共焦点光学系を含んだものであっても良い。

また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る内視鏡は、別の観点では、その内部を保護する為のカバーガラスと、当該カバーガラスの一部と接着される接着面が形成されたカバーガラスを保持する保持枠を備えたものであり、カバーガラスは、像側に配置された面であって、その一部が前記の接着面と接着される平面を有し、当該平面において、前記の接着面と接着される領域の表面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域の表面よりも粗いことを特徴とする。

本発明のカバーガラス及び内視鏡を採用すると、カバーガラスと保持枠との接着面積を広く取ることができる為、充分な接着強度を確保できる。また、広げられた接着面においてもその全域に渡ってアンカー効果が生じる為、接着強度がより高まる。また、その際に、上記特許文献２に示されたような固定構造を用いることもない為、内視鏡先端部を大型化させない。

本発明の実施の形態のカバーガラスは、後述する共焦点観察を行う為の共焦点光学系に備えられたものであり、従来の内視鏡に備えられていたカバーガラスよりも高い接着強度で内視鏡先端部に接着され得るものである。以下に、図面を参照して、本実施形態のカバーガラス及び当該カバーガラスを備えた内視鏡について説明する。

図１は、本実施形態の電子内視鏡１００の外観を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の電子内視鏡１００は、体腔内に挿入される長い管であり可撓性を有した挿入部可撓管１０１を備えている。なお、この挿入部可撓管１０１の先端には、その内部に光学ユニット等を組み込んだ先端部本体１０１ｔが設けられている。

また、電子内視鏡１００は、生体組織の止血や採取等の様々な処置を行う為の鉗子を挿入する鉗子差込口１０２を備えている。挿入部可撓管１０１の内部にはその長手方向に沿って鉗子を挿通するチャンネルが形成されており、先端部本体１０１ｔにはそのチャンネルの開口が形成されている。従って、鉗子を鉗子差込口１０２にセットすると、その先端部分が先端部本体１０１ｔの開口から突出する。これにより、術者は、手術部位に対し、鉗子を用いた様々な処置を施すことができる。

また、電子内視鏡１００は、各種操作を行う為の操作部１０３を備えている。この操作部１０３には複数のノブやボタンが配置されており、これらを操作することによって術者は、例えば、先端部本体１０１ｔの根元部分近傍を屈曲させて先端部本体１０１ｔ前面の向きを変えてその観察領域を変更したり、体腔内を洗浄する為の送気や送水を行ったりすることができる。

なお、その全体は図示されていないが、操作部１０３から挿入部可撓管１０１と別の方向に延出した管は、光源及び画像処理部等を備えたプロセッサ（不図示）に接続されている。

図２は、本実施形態の挿入部可撓管１０１の断面図であり、主に先端部本体１０１ｔの断面を示すものである。先端部本体１０１ｔには、径の異なる円筒状の開口（空洞）が２つ形成されている。そして、各空洞には、それぞれの径に対応する径を有した円筒状の共焦点観察ユニット１０及び通常観察ユニット５０が組み込まれる。これら２つのユニットは体腔内の生体組織を観察する為の光学ユニットであり、共焦点観察ユニット１０は、通常観察ユニット５０よりも高い倍率で生体組織の表面部及び断層部を観察する為のものである。なお、図２において、先端部本体１０１ｔの長手方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し且つ紙面と平行な方向をＹ方向、紙面に直交する方向をＸ方向と定義する。

通常観察ユニット５０は、通常観察用対物光学系５１と撮像素子５２を備える。ここで、通常観察ユニット５０による観察像の生成について簡単に説明する。先ず、上記プロセッサの光源が発した照明光が図示しないライトガイドを介して観察対象を照明すると、当該観察対象からの反射光が通常観察用対物光学系５１に入射する。この入射光は、通常観察用対物光学系５１のパワーによって撮像素子５２の受光面上に結像される。撮像素子５２の受光面上で結像した光学像は、受光面上に配列された各受光素子においてその光量に応じた電荷として蓄積されて当該生体組織の画像信号に変換される。変換された画像信号は、電子内視鏡１００内部に配線された電気ケーブルによって上記プロセッサに伝送される。そしてこのプロセッサにおいて画像処理が施され、モニタ（不図示）に出力される。これにより、モニタ上に観察対象の画像が表示される。なお、この通常観察ユニット５０は、共焦点観察ユニット１０に比べて倍率が低く、生体組織の表面部を比較的広範囲に観察したいときに使用される。

次に、共焦点観察ユニット５０について説明する。共焦点観察ユニット１０は、発光部１１、共焦点用対物光学系１２、鏡筒１３、先端枠１４、カバーガラス１５、本体枠１６、及びインナーチューブ１７を備えている。

発光部１１は、シングルモード光ファイバ１１Ａと、圧電素子１１Ｂ及び１１Ｃを有している。シングルモード光ファイバ１１Ａは、上記プロセッサに備えられたレーザ光源が照射したレーザ光を導光するものである。また、圧電素子１１Ｂ及び１１Ｃは、シングルモード光ファイバ１１Ａの端面１１ｔ近傍に設置され、当該端面１１ｔを所定方向に変位させるものである。

共焦点用対物光学系１２は、端面１１ｔの前方に配置されており、鏡筒１３によって保持されている。この鏡筒１３は、Ｚ方向にスライドできるように先端枠１４に保持されている。また、先端枠１４は、先端部本体１０１ｔに形成された共焦点観察ユニット１０用の上記開口（空洞）と同等の径を有し、それに固定されている。また、先端枠１４の前面には、平行平面板であるカバーガラス１５が接着されている。なお、共焦点用対物光学系１２は、実際には多数のレンズによって構成されているが、図２では便宜上２枚のみ図示している。

本体枠１６も、上記開口（空洞）と同等の径を有し、それに固定されている。この為、本体枠１６と先端枠１４は相対的に固定された状態にある。また、インナーチューブ１７は、その外皮が全域に渡って本体枠１６の内壁と接触するように設けられている。なお、インナーチューブ１７は、鏡筒１３に固定されており、本体枠１６に対してＺ方向にスライドすることができる。

なお、共焦点観察ユニット１０は共焦点観察を行う為のユニットであり、その光学系は高ＮＡに設計されている。この為、共焦点観察ユニット１０を用いて観察を行う場合に、暗部である生体組織内部を高い倍率で観察することが可能となる。この共焦点観察ユニット１０は、先端部本体１０１ｔの細径化の為に小型に構成されている。

また、共焦点観察ユニット１０を用いた観察方法は、通常観察方法（すなわち通常観察ユニット５０を用いる観察方法）とは異なり、その前面に配置されたカバーガラス１５の物体側の面である第１面１５１を生体組織に当て付けた状態で観察を行うというものである。この為、共焦点観察ユニット１０は、先端部本体１０１ｔにおいて通常観察ユニット５０よりも所定量突出するように組み込まれている。

共焦点観察ユニット１０の動作を概説する。まず、上記プロセッサのレーザ光源からレーザ光が照射される。レーザ光は、挿入部可撓管１０１内にあるシングルモード光ファイバ１１Ａの端部に入射する。当該端部に入射されたレーザ光は、シングルモード光ファイバ１１Ａ内を伝送して該ファイバの端面１１ｔから射出される。端面１１ｔから射出された光束は、共焦点用対物光学系１２、カバーガラス１５を介し、共焦点用対物光学系１２のパワーによって生体組織４００において焦点を結ぶ。

生体組織４００において焦点を結んだ光束は、生体組織４００で反射し又は蛍光を発し、カバーガラス１５、共焦点用対物光学系１２を介し、共焦点用対物光学系１２のパワーによって端面１１ｔ近傍で焦点を結ぶ。端面１１ｔは、共焦点用対物光学系１２から射出された光束が生体組織４００において焦点を結んだ位置と共役である。また、シングルモード光ファイバ１１Ａのコア径は極めて小さい。従って、生体組織４００からの反射光又は蛍光のうち、生体組織４００で焦点を結んだ成分のみがシングルモード光ファイバ１１Ａ内部に入射し、それ以外の光は、シングルモード光ファイバ１１Ａが有するクラッド部等によって遮光されてしまう。すなわち、端面１１ｔに入射する光は、生体組織４００で焦点を結んだ成分のみとなる。

シングルモード光ファイバ１１Ａによって上記プロセッサに導光された反射光は、上記プロセッサで処理されて映像信号に変換される。そして変換された映像信号は、共焦点用対物光学系１２による観察画像として上記モニタに表示されたり、記録装置に記録されたりする。

ここで、端面１１ｔ近傍に配置された圧電素子１１Ｂは、電圧が印加されることによって変形し、シングルモード光ファイバ１１ＡをＸ方向に押圧する。同様に、端面１１ｔ近傍に配置された圧電素子１１Ｃは、電圧が印加されることによって変形し、シングルモード光ファイバ１１ＡをＹ方向に押圧する。これにより、端面１１ｔはＸ方向又はＹ方向に変位される。なお、端面１１ｔは、圧電素子１１Ｂ及び１１Ｃによって押圧されていない状態では、共焦点観察ユニット１０のほぼ中心（換言すると、共焦点用対物光学系１２の光軸とほぼ同一線上）に位置する。

端面１１ｔがＸ方向又はＹ方向に変位すると、生体組織４００に照射される光束の焦点位置も、端面１１ｔの変位に伴って移動する。換言すると、生体組織４００に照射される光束は、端面１１ｔの変位に伴って生体組織４００表面又は内部をＸ方向又はＹ方向に走査する。これにより、共焦点観察ユニット１０から上記プロセッサにＸ方向とＹ方向によって規定される２次元の観察画像を得る為の像が伝送される。

なお、共焦点観察ユニット１０は、生体組織４００上での焦点位置を共焦点用対物光学系１２の光軸方向（Ｚ方向）に微小に移動自在にすべく、発光部１１や共焦点用対物光学系１２といったユニット内部に配置された部材が一体となって、図示しないアクチュエータにより、Ｚ方向にスライド自在に構成されている。ここで、上述したように先端枠１４及び本体枠１６が上記開口（空洞）に固定されており且つ鏡筒１３及びインナーチューブ１７がそれらに対してＺ方向にスライド可能に構成されている為、前記のアクチュエータを駆動させると、鏡筒１３及びインナーチューブ１７が先端枠１４及び本体枠１６に対してＺ方向にスライドする。

ここで、先端枠１４は例えばＡＢＳ樹脂で成型されたモールド部品であり、カバーガラス１５は例えばＢＫ７で形成されたガラス部品である。これらの部品は樹脂やガラスで形成されている為、接着剤によってこれらの部品を接着しようとしても充分な接着強度を確保できない。従って、従来は、カバーガラス側の接着面であるコバ面（側面）をスリ面とし、当該カバーガラスと保持枠（本実施形態の先端枠１４に相当）との界面においてアンカー効果を生じさせて接着強度を向上させていた。しかしながらこれでもまだ充分に接着強度を確保できたとはいえなかった。そこで本実施形態の共焦点観察ユニット１０では、以下に詳述するように、充分な接着強度を確保できるようにカバーガラス１５を構成している。

図３は本実施形態のカバーガラス１５を示す図であり、図３（ａ）はカバーガラス１５の中心部を横切る断面図であり、図３（ｂ）は像側に配置される面を観察する図である。また、図４は、カバーガラス１５と先端枠１４との取り付けを説明する為の図である。以下に、図３及び図４を参照して、本実施形態のカバーガラス１５について説明する。なお、図３及び図４ではスリ面を便宜上太線で示している。

図３に示されるように、カバーガラス１５は、平行平面板であり、高さの低い円柱形状を有している。また、共焦点観察ユニット１０に取り付けられたときに物体側を向く第１面１５１と、像側を向く第２面１５２と、第１面１５１及び第２面１５２と直交するコバ面１５３を有している。

第１面１５１は、先端部本体１０１ｔの外観となり且つ共焦点観察の為の光が透過する面であるためその全域に渡って研磨されている。また、コバ面１５３は、接着時にアンカー効果を生じさせる為にスリ面となっている。そして第２面１５２は、共焦点観察の為の光が透過する面であるが、カバーガラス１５と先端枠１４との接着強度を高める為に一部スリ面となっている。

第２面１５２は、第１面１５１と同等の表面粗さを有した中央領域１５２ａと、当該中央領域１５２ａを囲んだ領域であって、コバ面１５３と同等の表面粗さ（すなわちスリ面であり、中央領域１５２ａよりも大きな表面粗さ）を有した周辺領域１５２ｂを有している。すなわち第２面１５２には、同一平面上に、光学的に有効な面（研磨された面、又は表面粗さの低い面）と、スリ面（粗めに仕上げられた面、又は表面粗さの高い面）とが形成されている。

中央領域１５２ａは、共焦点観察ユニット１０で起こり得る内部反射を防止する為の反射防止膜をコーティングした領域、及び光学的に有効とされる有効径（この有効径内において全ての光線が透過する）を、少なくとも含むように設計されている。また、上記コーティングの領域は、少なくとも有効径を含むように設計されている。中央領域１５２ａ、上記コーティングの領域、及び有効径は実質的に同心円であり、その中心はカバーガラス１５の中心とほぼ等しい。ここで、中央領域１５２ａの直径をφｎ_１とし、上記コーティングの領域の直径をφｎ_２とし、有効径の直径をφｎ_３とした場合、ｎ_１≧ｎ_２≧ｎ_３が満たされる。

なお、理想的にはｎ_１＝ｎ_２＝ｎ_３であるが、本実施形態のカバーガラス１５では製造誤差を加味してｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３で各領域を設計している。

ここで、図４に示されるように、先端枠１４には、コバ面１５３に対応する接着面１４１に加えて、周辺領域１５２ｂ対応する接着面１４２が形成されている。従って、カバーガラス１５を先端枠１４に取り付けると、コバ面１５３と接着面１４１、及び周辺領域１５２ｂと接着面１４２においてこれらの部品が接着される。従って、従来のものよりも接着面積が大きくなり、接着強度が増す。さらに、コバ面１５３と同様に周辺領域１５２ｂもスリ面である為、周辺領域１５２ｂと接着面１４２との界面においてもアンカー効果が生じ、接着強度が増す。

なお、第１面１５１とコバ面１５３とが成すエッジ部は、バリを取る為に面取りされている。これに対して、第２面１５２とコバ面１５３とが成すエッジ部は、少しでも多く接着面積を確保する為に面取りされていない。このように本実施形態では、意図的に面取りをしないことによって接着強度をさらに高めている。

また、接着面１４１や接着面１４２の表面粗さが高くなるように先端枠１４を形成すると、コバ面１５３や周辺領域１５２ｂとの界面において互いの部品がさらに複雑に入り組んで接着される為、より高いアンカー効果が期待される。

ここで、反射防止膜を薬液（洗浄液を含む）に浸すと当該反射防止膜が剥がれてしまう可能性がある為、組立時において作業者は、カバーガラスの表裏を正確に識別する必要がある。この点に関して、本実施形態のカバーガラス１５では、周辺領域１５２ｂ（スリ面）の存在によってその表裏を容易に識別することができる。従って、表裏識別用のマークをカバーガラス１５に付す必要がなくなり、且つ先端枠１４に誤って取り付けることもなくなる。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。

例えば、本実施形態では第２面１５２にスリ面を形成しているが、別の実施形態では第１面１５１にスリ面を形成しても良い。これは、先端枠１４側の接着面が第１面１５１の周辺部を覆うように形成されている場合に有効である。なお、第１面１５１には、有効径以外の全ての領域にスリ面を形成することができる。

本発明の実施の形態の電子内視鏡の外観を示す図である。 本発明の実施の形態の挿入部可撓管の断面図であり、主に先端部本体の断面を示すものである。 本発明の実施の形態のカバーガラスを示す図である。 本発明の実施の形態のカバーガラスと先端枠との取り付けを説明する為の図である。

符号の説明

１０ 共焦点観察ユニット
１４ 先端枠
１５ カバーガラス
１００ 電子内視鏡
１０１ｔ 先端部本体
１５１ 第１面
１５２ 第２面
１５２ａ 中央領域
１５２ｂ 周辺領域
１５３ コバ面

Claims (9)

1. 対象物を観察するときにその先端部が当該対象物に当て付けられる内視鏡に取り付けられるカバーガラスであって、
   対象物に当て付けられる第１面と、
   前記第１面の裏側に位置する平面である第２面と、を有し、
   前記第２面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域と、前記中央領域よりも表面が粗い周辺領域とを有したこと、を特徴とするカバーガラス。
2. 前記中央領域よりも表面が粗いコバ面をさらに有したこと、を特徴とする請求項１に記載のカバーガラス。
3. 前記中央領域において、少なくとも前記有効径全域に反射防止膜をコーティングしたこと、を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のカバーガラス。
4. 内視鏡内部を保護する為のカバーガラスにおいて、
   像側に配置される面が、平面であり、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域と、前記中央領域よりも表面が粗い周辺領域とを有したこと、を特徴とするカバーガラス。
5. 対象物を観察するときにその先端部が当該対象物に当て付けられる観察系を備えた内視鏡であって、
   対象物に当て付けられる第１面と、その裏側に位置する平面である第２面とを有したカバーガラスと、
   前記第２面と接着される第１の接着面が形成された、前記カバーガラスを保持する保持枠と、を備え、
   前記第２面において、前記第１の接着面と接着される領域の表面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域の表面よりも粗いこと、を特徴とする内視鏡。
6. 前記カバーガラスがコバ面を有し、前記保持枠が前記コバ面と接着される第２の接着面を有するとき、
   前記コバ面は、前記中央領域の表面よりも粗いこと、を特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
7. 前記中央領域において、少なくとも前記有効径全域に、前記観察系で起こり得る内部反射を防止する為の反射防止膜をコーティングしたこと、を特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の内視鏡。
8. 前記観察系は、共焦点観察を行うための共焦点光学系を含んだこと、を特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の内視鏡。
9. その内部を保護する為のカバーガラスと、
   前記カバーガラスの一部と接着される接着面が形成された、前記カバーガラスを保持する保持枠と、を備えた内視鏡において、
   前記カバーガラスは、像側に配置された面であって、その一部が前記接着面と接着される平面を有し、
   前記平面において、前記接着面と接着される領域の表面が、光学的に有効とされる有効径を少なくとも含んだ中央領域の表面よりも粗いこと、を特徴とする内視鏡。

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