JP2012000338A

JP2012000338A - 内視鏡装置

Info

Publication number: JP2012000338A
Application number: JP2010139617A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 寛伊藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: EP2397067A1; US8419625B2; JP5485041B2; US20110313253A1; EP2397067B1

Abstract

【課題】観察窓の観察視野領域内において、汚れ除去のための表面弾性波が、主として観察窓表面における一方向に伝播することが可能となり、観察窓に付着した汚れを効率的に除去できる内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】内視鏡装置は、内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明部材３２と、透明部材３２の内表面に貼着された振動子３７と、透明部材３２の外表面に設けられ、振動子３７からの超音波振動を、透明部材３２の外表面を伝播する表面弾性波Φに変換する回折格子４０と、透明部材３２の外周角部に、表面弾性波Φを透明部材３２の内部へ散乱するバルク波Φｂへ変換する変換部３２ａと、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察窓表面の付着物を確実に除去することで、観察性を向上させる内視鏡装置に関する。

近年低侵襲医療を目的として内視鏡を用いた外科手術が普及している。このような内視鏡下の手術においては、内視鏡先端部に配設された観察窓に対して、汚れの付着、曇りの発生による観察環境の低下を防止することが課題となっている。

消化器用内視鏡においては、内視鏡先端部のレンズに対して送水することで、曇りや汚れの除去を行うが、特に経鼻内視鏡では、送水・送気後の水滴の除去が十分でない場合がある。また、外科用の内視鏡では、付着する汚れが手術によって飛散した血液や脂肪などである場合があり、単純な送水のみでは汚れを除去できないケースがある。

この問題に対する対策としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。
この従来の内視鏡装置は、挿入部先端の撮像用光学系に対向して設けられた透明部材と、透明部材の内表面に貼着された振動子と、透明部材の外表面に設けられ、振動子からの超音波振動を、透明部材外表面を伝播する表面弾性波に変換する回折格子を備えている。透明部材内表面に貼着された振動子、透明部材外表面の回折格子は、撮像光学系の視野の妨げとならない、透明部材外周近傍に設けられている。

振動子から放射された超音波振動は、透明部材の外表面にある回折格子により表面弾性波に変換され、回折格子の格子ベクトルの方向に放射される。ここで、回折格子の格子ベクトルは、回折格子の周期性の方向として定義される。回折格子から放射された表面弾性波は、透明部材外周近傍から、透明部材中心部の撮像光学系の観察視野方向に伝播していき、観察視野内にある視界を妨げる水や汚れに作用して、それらを観察視野内から除去する。

特開２００９−２５４５７１号公報

しかしながら従来の内視鏡装置では、透明部材端部で表面弾性波が反射されることに対する処置が明確ではなく、水や汚れの除去効率を低下させる可能性があった。

回折格子により発生した表面弾性波は、透明部材外表面の透明部材外周近傍から、透明部材中心方向、つまり、撮像光学系の観察視野方向に伝播していき、さらに透明部材端部に到達する。透明部材端部の断面形状が略直角の場合、端部に到達した表面弾性波は、主として表面弾性波として反射される。

反射波は、入射波の進行方向と１８０度反対方向にも進行成分を持つ。特に、上面から見た透明部材外形の接線が入射波の進行方向に対して垂直な場合、反射波の進行方向は、入射波の１８０度反対方向となる。透明部材端部で反射波が発生した結果、透明部材の観察視野内には、相反する方向に伝播する表面弾性波が同時に存在することになり、汚れの除去効率が低下する。

汚れを効率良く除去するためには、透明部材外表面に存在する表面弾性波が、回折格子から直接回折格子の格子ベクトルの方向に放射された表面弾性波のみであることが望ましい。

そこで、本願は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、観察窓の観察視野領域内において、汚れ除去のための表面弾性波が、主として観察窓表面における一方向に伝播することが可能となり、観察窓に付着した汚れを効率的に除去できる内視鏡装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡装置は、内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明部材と、前記透明部材の内表面に貼着された振動子と、前記透明部材の外表面に設けられ、前記振動子からの超音波振動を、前記透明部材の外表面を伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、前記透明部材の外周角部に、前記表面弾性波を前記透明部材の内部へ散乱するバルク波へ変換する変換部と、を具備する。

本発明によれば、観察窓の観察視野領域内において、汚れ除去のための表面弾性波が、主として観察窓表面における一方向に伝播することが可能となり、観察窓に付着した汚れを効率的に除去できる内視鏡装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る内視鏡システムの全体構成、および電気的構成を主に示すブロック図同、図２（ａ）は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の円部分を拡大した断面図同、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した先端部の断面図同、表面弾性波を偏向してガラス板の内部へ散乱するバルク波へ変換する段差部の深さと幅の寸法の関係を検証したグラフ同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図同、図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図同、硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の断面図であって、観察窓に付着物が付着した状態を示す図同、図８の硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の拡大図同、表面弾性波の伝播を説明するための硬性内視鏡の先端面を示す平面図本発明の第２の実施の形態に係り、図１１（ａ）は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の円部分を拡大した断面図同、変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図

以下、本発明である内視鏡装置について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施の形態）
先ず、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、例えば、腹腔鏡下外科手術を行う硬性内視鏡を例示する。
また、図１から図１０は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は内視鏡システムの全体構成、および電気的構成を主に示すブロック図、図２（ａ）は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の円部分を拡大した断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した先端部の断面図、図４は表面弾性波を偏向してガラス板の内部へ散乱するバルク波へ変換する段差部の深さと幅の寸法の関係を検証したグラフ、図５は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図６は図５の矢視ＶＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図７は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の斜視図、図８は硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の断面図であって、観察窓に付着物が付着した状態を示す図、図９は図８の硬性内視鏡の挿入部が送水シースに挿通配置された状態を示す先端部分の拡大図、図１０は表面弾性波の伝播を説明するための硬性内視鏡の先端面を示す平面図である。

図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置である内視鏡システム１は、硬性内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２の挿入部１１が内部に挿通配置される洗浄液供給手段を構成する送水シース３と、ビデオプロセッサ５と、光源装置４と、モニタ６と、によって、主に構成されている。

内視鏡２は、従来の構成と同様であるため、何れも図示しないが、硬質な挿入部１１（図２参照）に連設された操作部と、この操作部に設けられたスイッチ類と、操作部から延出する複合ケーブルであるユニバーサルケーブルと、このユニバーサルケーブルの延出端に配設された光源コネクタと、この光源コネクタの側部から延出する電気ケーブルと、この電気ケーブルの延出端に配設された電気コネクタと、を有して構成されている。なお、光源コネクタは、光源装置４に着脱自在に接続される。また、電気コネクタは、ビデオプロセッサ５に着脱自在に接続されている。

また、ビデオプロセッサ５は、光源装置４、およびモニタ６に電気的に接続されている。ビデオプロセッサ５は、内視鏡２が撮像した画像データを映像信号化して、モニタ６に表示させる。さらに、ビデオプロセッサ５は、内視鏡２の操作部に配設されたスイッチ類の操作信号が入力され、これら信号に基づいて、光源装置４を制御したり、送水タンク２４にエアーを送り、この送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水等を送水シース３に送液制御したりするための制御手段である制御装置を構成している。

次に、内視鏡システム１の主に電気的な構成について、図１に基づいて、以下に説明する。
図１に示すように、ビデオプロセッサ５は、ＣＰＵである制御部５１と、電源／映像信号処理回路５２と、圧電振動子加振回路５３と、ポンプ制御回路５４と、コンプレッサであるポンプ５５と、を有して構成されている。

制御部５１は、電源／映像信号処理回路５２、圧電振動子加振回路５３、およびポンプ制御回路５４と電気的に接続されており、各回路を制御する。また、電源／映像信号処理回路５２は、モニタ６とも電気的に接続され、モニタ６へ内視鏡画像信号を出力する。

圧電振動子加振回路５３は、内視鏡２の圧電振動子３７を振動させる機能を有し、制御部５１の制御により、圧電振動子３７の振動強度を出力する電力量により可変制御する。

ポンプ制御回路５４は、ポンプ５５と電気的に接続され、制御部５１の制御により、ポンプ５５を駆動制御する電気信号を出力する。

光源装置４は、ハロゲンランプ等の光源５６と、この光源５６を駆動する光源制御回路５７と、を有して構成されている。光源制御回路５７は、ビデオプロセッサ５の制御部５１と電気的に接続されて、この制御部５１により制御される。

次に、内視鏡２の挿入部１１の先端部分の構成について、図２、および図３に基づいて、以下に説明する。
内視鏡２の挿入部１１は、図２（ａ）、（ｂ）、および図３に示すように、挿入部外装を構成する金属製の管状部材３１の先端に、固定支持部材３８が嵌合固着されている。そして、固定支持部材３８に周囲が覆われるように支持固定された観察窓である透明部材の略円盤状のガラス板３２が半田、接着剤などにより接合されている。

管状部材３１の内部には、撮像用光学系を含む撮像モジュール３４、およびここでは２本の照明用のライトガイド３３が配置されている。撮像光学系を構成する撮像モジュール３４の内部には、詳細には図示しないが、結像用光学系、固体撮像素子、およびそのドライバチップが組み込まれており、通信ケーブル３５が根元方向へ引き出されている。

また、ガラス板３２の内表面（裏面）には、観察視野を妨げない位置、つまり対向配置された撮像モジュール３４の外方（ここでは外周一部から所定距離だけ離間した方向）の一領域側に、矩形状の圧電振動子３７が貼着されている。圧電振動子３７には配線３６が接続され、電気的に駆動されるようになっている。つまり、圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する配線３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。また、圧電振動子３７のガラス板３２への固定は、接着剤による固定に限定することなく、半田等でもよい。この圧電振動子３７は、その共振周波数、又は共振周波数近傍で駆動され、超音波振動をガラス板３２内に発生させる。

ガラス板３２は、図２（ｂ）に示すように、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向した外表面の位置に断面矩形状で直線状の複数の溝部が並列配置された回折格子４０が設けられている。つまり、圧電振動子３７は、ガラス板３２の内表面に貼着された面積がガラス板３２の外表面に形成された回折格子４０の面積に対して同一、または、それ以上となっている。

上述の圧電振動子３７から発生された超音波振動ｆ（図９、図１０参照）は、主として圧電振動子３７の貼着面（ガラス板３２の内表面）に垂直な方向に伝播し、圧電振動子３７に対向したガラス板３２の上記回折格子４０に入射する。この回折格子４０に入射した超音波振動は、回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波Ф（図９、図１０参照）に変換される。

本実施の形態では、回折格子４０の構造パラメータである格子周期がガラス板３２を伝播する表面弾性波Ф速度を超音波振動ｆの周波数で除した値となっており、回折格子４０から放射される表面弾性波Фの波長と略同じ値となっている。また、回折格子４０の溝の深さは、格子周期の約１／１０に設定されている。

また、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、それに接合されたガラス板３２によって封止されており、高圧蒸気による滅菌処理に耐え得る構造となっている。

さらに、本実施形態においては、ガラス板３２の撮像モジュール３４の撮像光学系と対向する内表面は平面状としているが、撮像光学系に対向する面の一部が凸状もしくは凹形状となって、撮像光学系の一部を構成しても良い。

また、本実施の形態のライトガイド３３は、ユニバーサルケーブルへ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタで終端されている。そして、通信ケーブル３５、および配線３６が電気ケーブルを介して、電気コネクタに接続されている。

つまり、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル、および電気ケーブルを介して、ライトガイド３３が光源制御回路５７を含む光源装置４の光源５６に、撮像モジュール３４から引き出された通信ケーブル３５がビデオプロセッサ５の電源／映像信号処理回路５２に、圧電振動子３７から引き出された配線３６がビデオプロセッサ５の加振手段を構成する圧電振動子加振回路５３に、夫々接続される構成となっている。

本実施の形態のガラス板３２の外表面となる表面と外周面となる側周面（側面）が交会する角部には、図２に示すように、段差構造となる段差部３２ａが形成されている。この段差部３２ａは、入射された表面弾性波Φの伝播（入射、進行）方向と反対方向へ反射して、ガラス板３２の外表面に伝播してくる逆向きに進行する反射（表面弾性）波の割合である反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）と、入射された表面弾性波Φをガラス板３２の外表面から側面へと伝播する割合である透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と、によって、その深さｄと幅ｗの寸法が設定されている。なお、バルク波Φｂは、段差部３２ａに入射された表面弾性波Φが段差部３２ａによってガラス板３２内部へ向けて散乱された振動波である。

具体的には、ガラス板３２の表面と側周面（側面）が交会する角部には、表面弾性波Φの波長λを基準として、深さｄ（ｄ＝０．７λ〜１．２λ）、および幅ｗ（ｗ＝０．２５λ〜０．８λ）の所定の数値範囲にある段差部３２ａが形成されている。表面弾性波Φの波長λは、ガラス板３２の物性値からきまる表面弾性波Φの音速を圧電振動子３７で生じさせる超音波の周波数で除した値である。

段差部３２ａの深さｄ寸法と幅ｗ寸法の関係において、図４に示すように、反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）と透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の和は、濃度が高くなる１．０に近いほうがガラス板３２内部へ向けて散乱するバルク波Φｂが小さく、反射率と透過率の和が、濃度が低くなる０（ゼロ）に近いほうがガラス板３２内部へ向けて散乱するバルク波Φｂが大きくなるという検証結果が得られた。つまり、反射率と透過率の和が低いほど、表面弾性波Φは、ガラス板３２の内部へ散乱するバルク波Φｂに段差部３２ａによって変換されたことになる。
そのため、図４に示すように、段差部３２ａは、入射された波長λの表面弾性波Φの大部分をバルク波Φｂに変換してガラス板３２内部へ散乱させる深さｄ寸法と幅ｗ寸法が、深さｄ＝０．７λ〜１．２λ、および幅ｗ＝０．２５λ〜０．８λの数値範囲であるとの検証結果が得られた。

なお、段差部３２ａの幅ｗは、表面弾性波Φの伝播方向、つまり、ガラス板３２の外表面内（表面内）の表面弾性波Φの伝播方向に沿った平行な方向の寸法が定義される。また、段差部３２ａの深さｄは、ガラス板３２の外表面内の表面弾性波Φの伝播方向に垂直な方向、つまり、ガラス板３２の外表面（表面）に対して直交する方向の寸法が定義される。

こうして、本実施の形態の段差部３２ａは、入射してきた表面弾性波Φをバルク波Φｂの波モードに変換して、透明部材であるガラス板３２内部に散乱させるように、上記数値範囲内の深さｄ寸法（ｄ＝０．７λ〜１．２λ）、および幅ｗ寸法（ｗ＝０．２５λ〜０．８λ）が設定された波モードを変換する変換部として作用するものである。つまり、本実施の形態では、段差部３２ａの深さｄ寸法と幅ｗ寸法を、反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）、および透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が共に小さく、ガラス板３２の内部に散乱されたバルク波Φｂが大きくなる状態となるように設定することが望ましいため、上記数値範囲内（ｄ＝０．７λ〜１．２λ、ｗ＝０．２５λ〜０．８λ）に設定している。

なお、上述した段差部３２ａは、生産性の低下防止のため、ガラス板３２の全周角部に形成されているが、勿論、圧電振動子３７によって発生された超音波振動が回折格子４０によって変換された表面弾性波Фが伝播して到達するガラス板３２の外周角部領域のみに形成しても良い。

次に、送水シース３について図５、および図６に基づいて、以下に説明する。
送水シース３は、先端部材を備えた被覆チューブ２１と、この被覆チューブ２１の基端に連設された図示しない接続部と、この接続部の側部から延出する図示しない送水チューブと、を有して構成されている。なお、送水チューブの延出端は、送水タンク２４に接続されている。この送水タンク２４には、ビデオプロセッサ５の送気コネクタに一端が接続された送気チューブ（何れも不図示）の他端が接続されている。

送水シース３の被覆チューブ２１は、チューブ本体４１と、このチューブ本体４１の先端に嵌着された略円筒形状の先端部材４２と、を有して構成されている。チューブ本体４１の肉厚部分の一部には、送水用の断面円形状の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、接続部まで配設され、この接続部を介して送水チューブと連通している。

先端部材４２は、チューブ本体４１の送水路４３に対向する位置の開口端面に沿った板体である、ひさし部４４を有している。

このように構成された送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４と送水チューブを介して連通するように接続される。そして、送水タンク２４内の洗浄水である生理食塩水等は、ポンプ制御回路５４によって制御されるポンプ５５からのエアーにより送水タンク２４内の圧力が上昇されることで、送水路４３中に送液されて内視鏡先端部へ流れるようになっている。

以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１は、図７に示すように、内視鏡２の挿入部１１が送水シース３の被覆チューブ２１に挿通配置され、例えば、腹腔鏡下外科手術に用いられる。

内視鏡システム１は、図８に示すように、術中にガラス板３２の外表面に血液、脂肪等の汚れ１０１が付着した場合に、医師であるユーザが内視鏡２の操作部に設けられたスイッチ類のリモートスイッチを操作する。すると、このスイッチ操作による制御信号に応じて、圧電振動子３７には、ビデオプロセッサ５の圧電振動子加振回路５３から励振信号が供給され、超音波振動ｆがガラス板３２中に発生する。

これに先立ち、上記スイッチ類の操作により、送水シース３からガラス板３２の外表面に洗浄水が供給される。つまり、コンプレッサであるポンプ５５から送水タンク２４内にエアーが供給され、送水タンク２４内の洗浄水が送水シース３に供給される。この洗浄水は、送水シース３のチューブ本体４１に形成された送水路４３を介して、チューブ本体４１の先端から噴出し、ひさし部４４に当たって、ガラス板３２の略外表面全面に沿って流れ出すことになる。

そして、図９に示すように、ガラス板３２の圧電振動子３７が貼着された内表面（裏面）である振動面で発生した超音波振動ｆは、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播する。この超音波振動ｆは、回折格子４０に到達して、この回折格子４０によりガラス板３２の外表面を伝播する表面弾性波Φに変換され、図１０に示すように、ガラス板３２の中心側(撮像モジュール３４の撮像光学系によって集光される撮影光軸Ｏ側)、およびこの中心側に対して回折格子４０を挟んだ反対側の外周部に向かってガラス板３２外表面内を横方向に直線的に表面弾性波Фとして伝播する。なお、回折格子４０によって発生する表面弾性波Фの進行方向（伝播方向）を規定する格子ベクトルの方向は、回折格子４０の周期性の方向として定義される。ここでは、回折格子４０が直線状の溝部が並列配置された構成であるため、これら溝部に対して、直交する方向に表面弾性波Фが回折格子４０を挟んだ互いに逆向きとなる２つの進行方向に伝播される。

ガラス板３２に回折格子４０が設けられていない場合、超音波振動ｆの指向性が高いため、上記圧電振動子３７の平面と、この圧電振動子３７の平面に対向するガラス板３２の外表面の間で超音波振動ｆが反射を繰り返し、この対向部分は振動がよく伝播するが、それ以外のガラス板３２の圧電振動子３７から離れた領域にはあまり超音波振動ｆが伝播されない。

これに対し、本実施の形態のように、ガラス板３２の外表面に回折格子４０を設けた場合は、圧電振動子３７から直進した超音波振動ｆが回折格子４０により、ガラス板３２における撮像モジュール３４の観察視野領域Ｌｆ（図１０中の２点鎖線）の中心方向（撮影光軸Ｏが通過する方向）に向かって、直線的な表面弾性波Фとして変換され伝播される。

換言すると、図１０に示すように、表面弾性波Фは回折格子４０の溝部の配列方向に対して垂直な方向に放射される。ガラス板３２の中心方向に伝播された表面弾性波Фは、ガラス板３２の外表面で観察視野領域Ｌｆ部分に到達して、さらに通過する。そして、表面弾性波Фは、観察視野領域Ｌｆに付着している血液等の汚れ１０１を、洗浄水の供給と共に伝播方向に押し出して除去する。なお、表面弾性波Фは、その振動をガラス板３２の表面に集中させて伝播するので、ガラス板３２の外表面に付着した汚れ１０１に効率的に振動を伝えて、汚れを除去することができる。

つまり、発生した超音波振動ｆが回折格子４０に入射すると、超音波振動ｆが撮影光軸Ｏ方向に向かって、表面弾性波Фとして変換される。この回折格子４０により、指向性の高い高周波の超音波振動ｆであっても、ガラス板３２の中心方向（撮影光軸Ｏが通過する方向）に効率的に表面弾性波Фとして伝播させることが可能となり、外表面に付着した汚れ１０１を洗浄水と混合させ、一部は霧状となり、また一部は洗浄水とともに押し流すことにより、ガラス板３２における観察視野領域Ｌｆの略全面に亘って汚れ１０１を効率良く確実に除去することが可能となる。

そして、ガラス板３２の外表面の輪郭を形成している外形部である外周部（表面角部）に到達した表面弾性波Фは、段差部３２ａによって、主として表面弾性波Φからバルク波Φｂに波モードがモード変換されて、ガラス板３２の内部に散乱するバルク波Φｂとして偏向（変換）される。その結果、表面弾性波Φは、ガラス板３２の外周部で反射して、観察視野領域Ｌｆ方向に戻る波の成分は減少する。

なお、ガラス板３２の外周角部に、表面弾性波Φからバルク波Φｂへ波モードの変換を生じさせて、表面弾性波としての反射を抑える作用を有する段差部３２ａを形成しない場合、ガラス板３２の外表面に回折格子４０から観察視野領域Ｌｆに向かう表面弾性波Фと、ガラス板３２の外周、または外周内表面で反射された相対的に方向が異なる（おおよそ互いに異なる逆向き）観察視野領域Ｌｆに向かった表面弾性波Фが同時に存在してしまう。その結果、ガラス板３２の外表面に付着した汚れ１０１に対して、互いに進行方向が逆方向の表面弾性波Фによる振動が同時に作用する場合が生じることになり、汚れ１０１の除去性が著しく低下する可能性がある。

これに対して、本実施の形態では、ガラス板３２の外表面側の外周部に、ガラス板３２の外表面内を伝播する表面弾性波Фをガラス板３２の内部へ散乱するバルク波Φｂに変換させる段差部３２ａを形成することで、ガラス板３２の外表面（表面）において、観察視野中では、回折格子４０から観察視野領域Ｌｆ中心方向に進行して伝播する表面弾性波Φが主となるので、汚れ１０１に対して一方向に表面弾性波Φが作用して、効率的に汚れを除去することが可能となる。

また、本実施の形態の内視鏡２は、表面弾性波Фを吸収するための吸収部材などの余計な構成要素を設ける必要がないという利点もある。

以上説明したように、本実施の形態の内視鏡システム１では、圧電振動子３７の超音波振動ｆを、効率よくガラス板３２の中心方向、換言すると撮像モジュール３４の観察視野領域Ｌｆ中心方向に進行するように伝播させ、内視鏡２の撮像モジュール３４に対向するガラス板３２の外表面、特に観察視野領域Ｌｆ内の汚れ１０１を効率良く除去することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第２の実施の形態について、図１１、および図１２に基づいて、以下に詳しく説明する。図１１、および図１２は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１１（ａ）は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の円部分を拡大した断面図、図１２は変形例の硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図である。

なお、本実施の形態の説明において、第１の実施の形態にて説明した構成については、同一の符号を付して、構成および作用の説明を省略する。また、以下に説明する本実施の形態の構成は、第１の実施の形態の内視鏡２に対しても勿論適用可能なものである。

本実施の形態では、図１１に示すように、ガラス板３２の外表面である表面と外周面である側周面（側面）とが交会する角部に偏向部３２ｂとして機能する曲面が形成されており、ガラス板３２の内表面である裏面と外周面である側周面（側面）とが交会する角部にモード変換部として機能する段差部３２ａが設けられている。

本実施形態においても、段差の幅ｗは表面弾性波Φの伝播方向、つまり、ガラス板３２の側面内の表面弾性波Φの伝播方向に定義される。段差の深さは、表面弾性波Φの伝播方向に垂直な方向、つまり、ガラス板３２の側面に対して垂直な方向に定義される。また、外表面外周部に設けられた偏向部３２ｂは、図１２に示すように、外表面（表面）と側周面（側面）に対して略４５度（図中θ≒４５°）で交差する平面からなっていても良い。

圧電振動子３７から直進した超音波振動ｆは回折格子４０により表面弾性波Φに変換され、回折格子４０の格子ベクトルに平行な方向に放射される。回折格子４０から放射された表面弾性波Φは、ガラス板３２の外表面外周部に設けられた偏向部３２ｂに到達すると、曲面に沿って表面から側面に伝播し、続いて、内表面外周部（裏面角部）に設けられた段差部３２ａに到達する。

そして、段差部３２ａにより、ガラス板３２の内表面外周部（裏面角部）に伝播（進行）してきた表面弾性波Фは、主として表面弾性波Φからバルク波Φｂへと波モードが変換されて、ガラス板３２の内部に散乱するバルク波Φｂとして偏向（変換）される。その結果、ガラス板３２の外周部（側面部）で表面弾性波Φとして反射されて、外周部から観察視野領域Ｌｆ方向に戻る波の成分は減少し、内視鏡２の撮像モジュール３４に対向するガラス板３２の外表面（表面）、特に観察視野領域Ｌｆ内の汚れ１０１を効率良く除去することができる。

本実施の形態では、上述の第１の実施の形態の効果に加え、ガラス板３２の外表面（表面）の段差をできるだけ少なくすることにより、洗浄・滅菌性を向上させる効果がある。

以上の各実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、および変形例に限ることなく、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。

１…内視鏡システム
２…内視鏡
３…送水シース
４…光源装置
５…ビデオプロセッサ
６…モニタ
１１…挿入部
２１…被覆チューブ
２４…送水タンク
３１…管状部材
３２…ガラス板
３２ａ…段差部
３２ｂ…偏向部
３３…ライトガイド
３４…撮像モジュール
３５…通信ケーブル
３６…配線
３７…圧電振動子
３８…固定支持部材
４０…回折格子
４１…チューブ本体
４２…先端部材
４３…送水路
４４…ひさし部
５１…制御部
５２…映像信号処理回路
５３…圧電振動子加振回路
５４…ポンプ制御回路
５５…ポンプ
５６…光源
５７…光源制御回路
ｆ…超音波振動
Ｌｆ…観察視野領域
Ｏ…撮影光軸
ｗ…幅
ｄ…深さ
λ…波長
Φ…表面弾性波
Φｂ…バルク波

Claims

内視鏡の挿入部先端に撮像用光学系に対向して設けられた透明部材と、
前記透明部材の内表面に貼着された振動子と、
前記透明部材の外表面に設けられ、前記振動子からの超音波振動を、前記透明部材の外表面を伝播する表面弾性波に変換する回折格子と、
前記透明部材の外周角部に、前記表面弾性波を前記透明部材の内部へ散乱するバルク波へ変換する変換部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置
前記変換部は、前記表面弾性波の波長λに対して、前記表面弾性波の伝播方向と平行な方向となる幅０．２５λ〜０．８λの寸法、および前記表面弾性波の伝播方向に直交する方向となる深さ０．７λ〜１．２λの寸法が設定された段差構造であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置
前記変換部が、前記透明部材の表面と側面が交会する角部に設けられていることを特徴とする、請求項１、または２に記載の内視鏡装置。
前記変換部が、前記透明部材の裏面と側面が交会する角部に設けられ、
前記透明部材の表面と側面が交会する角部には、伝播された前記表面弾性波を前記表面とは異なる面へ偏向させる偏向部を備えることを特徴とする請求項１、または２に記載の内視鏡装置
前記偏向部が曲面、もしくは、前記表面と前記側面に対して略４５度で交差する平面からなることを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置