JP2012020066A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 汚れが付着した観察窓にバルク波、または表面弾性波を発生させ、送水と共に観察窓表面の洗浄を行なう際、超音波振動のバルク波、または表面弾性波への変換効率低下の防止。
【解決手段】 内視鏡システム１は、洗浄工程のときに、制御手段５が洗浄水供給手段を駆動して、観察窓３２の表面に洗浄水を供給する送水工程と、超音波振動子３７を第１の電力Ｗ１で第１の時間ｔ１だけ駆動して、回折格子４０を洗浄する回折格子洗浄工程と、回折格子洗浄工程の後に超音波振動子３７を第２の電力Ｗ２で第２の時間ｔ２だけ駆動して観察窓を洗浄する観察窓洗浄工程と、を実行する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、観察窓表面に付着する汚れを容易に除去することで、観察性を向上させる内視鏡システムに関する。

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。

例えば、特許文献１には、超音波振動、またはそれを回折格子によって偏向したバルク波、または表面弾性波によって、観察窓に付着した汚れを取り除く内視鏡装置が提案されている。

特開２００９−２５４５７１号公報

しかしながら、従来の内視鏡装置では、手術中に、回折格子の溝部内に粘膜、血液などの汚れが堆積してしまう虞がある。従来の内視鏡装置は、回折格子の溝部内に汚れが堆積した状態であると、超音波振動からバルク波、または表面弾性波への偏向効率が低下し、観察窓上の汚れを十分に除去できなくなってしまう可能性があった。

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、汚れが付着した観察窓にバルク波、または表面弾性波を発生させ、送水によって洗浄を行なうときに、回折格子によって超音波振動から偏向されるバルク波、または表面弾性波への変換効率の低下を防止する内視鏡システムを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の内視鏡システムは、体腔内に挿入され、先端部分に観察窓が配設された挿入部と、前記観察窓の表面に向けて洗浄水を流出させる洗浄水供給手段と、前記挿入部内に配設され、前記観察窓に超音波振動を発生させる超音波振動子と、前記観察窓に配設され、前記超音波振動を前記観察窓の有効径内にバルク波、または表面弾性波として偏向する回折格子と、前記観察窓の洗浄工程中に、前記洗浄水供給手段、および前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、を具備し、前記洗浄工程のときに、前記制御手段が前記洗浄水供給手段を駆動して、前記観察窓の表面に洗浄水を供給する送水工程と、前記超音波振動子を第１の電力で第１の時間だけ駆動して、前記回折格子を洗浄する回折格子洗浄工程と、前記回折格子洗浄工程の後に前記超音波振動子を第２の電力で第２の時間だけ駆動して前記観察窓を洗浄する観察窓洗浄工程とを実行する。

本発明によれば、汚れが付着した観察窓にバルク波、または表面弾性波を発生させ、送水によって洗浄を行なうときに、回折格子によって超音波振動から偏向されるバルク波、または表面弾性波への変換効率の低下を防止する内視鏡システムを提供することができる。

第１の実施の形態の内視鏡システムの全体構成図 同、硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図 同、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した先端部の断面図 同、回折格子の溝部の形状を示す平面図 同、図４のＶ−Ｖ断面図 同、図４のＶＩ−ＶＩ断面図 同、送水シースの先端部分の構成を示す断面図 同、図７の矢視ＶＩＩＩ方向の送水シースの構成を示す平面図 同、内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図 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、洗浄工程中の各種工程を示すフローチャート 同、時系列に実行される各種工程を説明するための図 本発明の第２の実施の形態に係る時系列に実行される各種工程を説明するための図 本発明の第３の実施の形態に係り、図４とは異なる回折格子の溝部の形状の一例を示す平面図 同、図１４のＸＶ−ＸＶ断面図 同、図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図 同、図１４とは異なる回折格子の溝部の形状の一例を示す平面図 同、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図 同、図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ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が、例えば、生体の体腔である消化管観察処置用の上部内視鏡、下部内視鏡などの内視鏡装置にも本発明を適用可能であり、種々の内視鏡装置に適用可能な技術である。

また、図１から図１２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図、図２は硬性内視鏡の先端部分の構成を示す断面図、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は回折格子の溝部の形状を示す平面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ断面図、図７は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図８は図７の矢視ＶＩＩＩ方向の送水シースの構成を示す平面図、図９は内視鏡システムの電気的構成を主に示すブロック図、図１０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１１は洗浄工程中の各種工程を示すフローチャート、図１２は時系列に実行される各種工程を説明するための図である。

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水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、硬質な挿入部１１と、この挿入部１１に連設された操作部１２と、この操作部１２に設けられたスイッチ類１３と、操作部１２から延出するユニバーサルケーブル１４と、このユニバーサルケーブル１４の延出端に配設された光源コネクタ１５と、この光源コネクタ１５の側部から延出する複合ケーブル１６と、この複合ケーブル１６の延出端に配設された電気コネクタ１７と、を有して構成されている。

尚、光源コネクタ１５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１７は、ビデオプロセッサ５に着脱自在に接続されている。

送水シース３は、後述する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に連設された接続部２２と、この接続部２２の側部から延出する送水チューブ２３と、を有して構成されている。尚、送水チューブ２３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２６に一端が接続された送気チューブ２５の他端が接続されている。

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１２に配設されたスイッチ類１３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などを送水シース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、および図３に示すように、金属製の管状部材３１の先端に観察窓である透明部材のガラス板３２が合成樹脂などから形成された板状の固定部材である保持枠３８を介して接合されている。管状部材３１の内部には、撮像モジュール３４、および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（ＣＣＤ、またはＣＭＯＳ）および、この固体撮像素子を駆動制御する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の裏面には、直方体形状の超音波振動子である圧電振動子３７が接着剤などにより貼着されている。なお、圧電振動子３７は、この圧電振動子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、半田などでもよい。

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、内表面(裏面)に貼着された圧電振動子３７に対向する外表面の位置に後述する回折格子４０が設けられている。この圧電振動子３７には、加振のための電圧を供給する電気ケーブル３６が内視鏡２の根元方向に引き出されている。

ガラス板３２は、貼着された圧電振動子３７からの超音波振動が入力される表面位置に、断面矩形状で直線状の複数の溝部４０ａ（図４から図６参照）が並列配置された、上述の回折格子４０が設けられている。この回折格子４０は、撮像モジュール３４に入射される撮影光が通過するガラス板３２における光学的有効径によって規定される観察視野領域から外方へ外れた、ガラス板３２の外表面側に形成されている。これにより、回折格子４０が観察画像内に取り込まれることなく観察の邪魔をすることがない。

この回折格子４０は、圧電振動子３７からの超音波振動をガラス板３２の中心方向へ向かってバルク波、または表面弾性波に偏向させる偏向部を構成している。なお、ここでのガラス板３２の中心方向とは、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部分の中心であって、撮像光学系の光軸が通過する位置である。

回折格子４０は、複数の溝部４０ａのそれぞれが、図４から図６に示すように、上面から見た表面形状の両端部が半円状で、かつ断面方向（深さ方向）の形状の両端部、および両側部が真円の１／４ほどの円弧状に形成された構造となっている。つまり、溝部４０ａを形成している隣接する面のなす角度が、９０度よりも大きい角度の鈍角となるように曲面形成されている。さらに、溝部４０ａは、ガラス板３２の平面状の表面と曲面形成された面が接する形状であるため、ガラス板３２の表面とのなす角度が、９０度よりも大きい角度である鈍角となっている。

つまり、回折格子４０を構成する複数の溝部４０ａは、深さ方向に形成された全ての側面が曲面形成され、溝底面が平面形成された、各面同士が滑らかに連続して形成された形状となっている。この溝部４０ａの形状は、光学ガラスなどの等方性材料を用いたガラス板３２に半導体プロセスによって加工することで形成することができる。そして、このような形状の溝部４０ａを複数並設して構成される回折格子４０は、後述する洗浄水が行き渡り易くなり、各溝部４０ａ内に堆積する汚れなどが落ち易くなる構造とすることができる。

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の対物光学系と対向する内表面は平面状としているが、この内表面の一部が凸状もしくは凹形状となって、撮像光学系（対物レンズ）の一部を構成しても良い。

また、回折格子４０と圧電振動子３７との相対的な位置関係は、圧電振動子３７からの超音波振動を効率的にガラス板３２内部に向けて伝播させる観点から、回折格子４０の形成面（外表面）から、ガラス板３２の圧電振動子３７貼着面(内表面)に向けて回折格子４０を投影したときに、圧電振動子３７の少なくとも一部の表面が回折格子４０の投影領域内にあることが必要であり、好ましくは前記投影領域内に圧電振動子３７が完全に含まれることが望ましい。

さらに、内視鏡２の構成部品は、管状部材３１と、保持枠３８を介して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。

次に、送水シース３について図７、および図８に基づいて、以下に説明する。
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、送水用の送水路４３が１つ形成されている。この送水路４３は、図１に示した接続部２２まで配設され、この接続部２２を介して送水チューブ２３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。

次に、内視鏡システム１の主に電気的な構成について、図９に基づいて、以下に説明する。
図９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。

なお、内視鏡２は、図１に示したように、操作部１２に接続されたユニバーサルケーブル１４、および複合ケーブル１６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から引き出された電気ケーブル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。

また、送水シース３は、送水路４３が送水タンク２４に接続され、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によって送水路４３中を内視鏡先端部へ送液される。

以上のように構成された本実施の形態の内視鏡システム１は、図１０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。

ここで、以上のように構成された、本実施の形態の内視鏡システム１は、術中にガラス板３２の外表面に粘膜、血液、脂肪などの汚れが付着した場合に、医師である術者が内視鏡２の操作部１２に設けられたスイッチ類１３のリモートスイッチを操作することで、ガラス板３２の外表面に付着する汚れを除去することができる。

ここで、術中に実行されるガラス板３２の洗浄工程について、図１１、および図１２を用いて詳しく説明する。なお、内視鏡システム１は、電源がＯＮされた動作状態のとき、ビデオプロセッサ５内の圧電振動子加振回路５３、ポンプ制御回路５４、およびポンプ５５が駆動待機状態となっている。

この洗浄工程では、図１２に示す時系列に実行される各工程に対応して、図１１に示すフローチャートの各ルーチン（ステップＳ）にしたがった制御一例が実行される。
具体的には、先ず、待機状態から送水工程が開始され（Ｓ１）、この送水工程に次いで、または同時に回折格子洗浄工程が開始される（Ｓ２）。この回折格子洗浄工程は、所定時間ｔ１だけ実施される。そして、所定時間ｔ１経過後に回折格子洗浄工程が終了される（Ｓ３）。

この回折格子洗浄工程が終了してから、所定時間Δｔ後に観察窓洗浄工程が開始される（Ｓ４）。この観察窓洗浄工程は、所定時間ｔ２だけ実施される。そして、所定時間ｔ２経過直前で、送水工程が終了される（Ｓ５）。観察窓洗浄工程が開始されてから所定時間ｔ２経過すると、観察窓洗浄工程が終了される（Ｓ６）。

より、詳細に説明すると、先ず、上記スイッチ類１３の操作により、ステップＳ１の送水工程が開始される。このとき、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、ビデオプロセッサ５の制御部５１は、ポンプ制御回路５４に制御信号を出力する。

すると、制御信号が入力されたポンプ制御回路５４は、コンプレッサであるポンプ５５に駆動信号を出力し、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。

この送水工程（Ｓ１）から若干に遅れて、または同時に、ステップＳ２の回折格子洗浄工程が開始される。
この回折格子洗浄工程において、制御部５１は、所定入力電力（消費電力）Ｗ１の励振信号を所定時間ｔ１の間、圧電振動子３７に供給するよう圧電振動子加振回路５３に制御信号を出力する。このとき、圧電振動子３７は、所定入力電力Ｗ１で振動して、所定の強度の超音波振動（ここでは強振動とする）をガラス板３２中に発生させる。

このとき、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は、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播し、回折格子４０に到達する。すると、超音波振動が入力されている所定時間ｔ１の間だけ回折格子４０が強振し、複数の溝部４０ａ内に堆積した汚れなどがガラス板３２の外表面に流出された洗浄水により洗い流される。

そして、所定時間ｔ１経過後に、制御部５１は、圧電振動子加振回路５３への制御信号を停止し、圧電振動子３７への励振信号の供給が停止され、回折格子洗浄工程が終了する（Ｓ３）。これにより、所定入力電力Ｗ１による圧電振動子３７の駆動が停止されることで、回折格子４０への超音波振動の供給が終了して、回折格子４０の振動が停止する。

なお、ここで、圧電振動子３７の振動強度は、所定入力電力Ｗ１によって規定される。そのため、所定時間ｔ１で駆動して発熱する圧電振動子３７が高温となって性能劣化しない程度、すなわち、所定時間ｔ１において圧電振動子３７がキュリー点を超えない温度で駆動するように、所定入力電力Ｗ１の最大値が規定されている。さらに、ガラス板３２の表面に流出された洗浄水により、ガラス板３２全体が冷却され、圧電振動子３７の熱がガラス板３２への吸熱作用により、圧電振動子３７の高温化も防止される。

そして、回折格子洗浄工程が終了してから、所定時間Δｔ経過後に観察窓洗浄工程（Ｓ４）が開始される。なお、回折格子洗浄工程の終了から観察窓洗浄工程の開始までの間に、所定時間Δｔだけ圧電振動子３７の駆動を停止する目的として、発熱による圧電振動子３７の劣化、駆動低下などを防止するためである。

回折格子洗浄工程後の観察窓洗浄工程において、制御部５１は、所定入力電力（消費電力）Ｗ２の励振信号を所定時間ｔ２の間、圧電振動子３７に供給するよう圧電振動子加振回路５３に制御信号を出力する。このときにおいても、回折格子洗浄工程と同様に、圧電振動子３７は、所定入力電力Ｗ２で振動して、所定の強度の超音波振動（回折格子洗浄工程の強振動よりも小さな弱振動）をガラス板３２中に発生させる。

このときも、圧電振動子３７で発生した超音波振動は、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播、回折格子４０に到達する。そして、超音波振動は、回折格子４０によって、ガラス板３２の内部側へ斜め方向に伝播するバルク波、またはガラス板３２の表面付近に伝播する表面弾性波に偏向される。つまり、超音波振動が入力されている所定時間ｔ２の間だけ、回折格子４０に到達した超音波振動が複数の溝部４０ａによって、ガラス板３２の内部側へ斜め方向に伝播するバルク波、またはガラス板３２の表面付近に伝播する表面弾性波に偏向される。

これらガラス板３２に伝播されたバルク波、または表面弾性波は、ガラス板３２の中心(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部分の中心方向であって、ガラス板３２の光学的有効径の中心)に向かって伝播する。なお、回折格子４０により超音波振動を偏向させて横方向に伝播させることは、超音波振動の周波数に関わらず有効であるが、特に周波数が高い場合に効果的となる。

なお、本実施の形態のように、ガラス板３２に回折格子４０を形成したことにより、回折格子４０に入力された指向性の高い高周波の超音波振動をバルク波、または表面弾性波に偏向して、ガラス板３２の中心方向に効率的に伝播させることが可能となる。これにより、外表面に付着した汚れ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共に押し流すことにより、ガラス板３２における観察領域の略全面に亘って汚れを効率良く確実に除去することが可能となる。

なお、観察窓洗浄工程における所定入力電力Ｗ２が回折格子洗浄工程における入力電力Ｗ１よりも小さく（Ｗ１＞Ｗ２）設定されると共に、所定時間ｔ２が回折格子洗浄工程における所定時間ｔ１よりも長い時間（ｔ１＜ｔ２）が設定されている。本実施の形態においては、例えば、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の駆動時間（所定時間ｔ２）を、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の出力（所定入力電力Ｗ１）と駆動時間（所定時間ｔ１）との積を、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の出力（所定入力電力Ｗ２）で割った値｛ｔ２＝（Ｗ１×ｔ１）／Ｗ２｝としている。

すなわち、回折格子４０の各溝部４０ａに堆積した汚れを集中的に短時間の高出力で除去する回折格子洗浄工程と、ある程度の時間で低出力にて、ガラス板３２の外表面に付着する汚れを除去する観察窓洗浄工程との各工程において、駆動により発熱する圧電振動子３７が高温となって性能劣化しない程度の最適な圧電振動子３７の駆動時間と出力が設定されている。

また、観察窓洗浄工程中、所定時間ｔ２経過直前に、制御部５１は、ポンプ制御回路５４への制御信号の出力を停止して、送水工程を終了する（Ｓ５）。このとき、制御信号の停止によって、ポンプ制御回路５４は、コンプレッサであるポンプ５５への駆動信号の出力を停止し、ポンプ５５から送水タンク２４内へのエアー供給が停止される。これにより、洗浄水の送水シース３への供給が停止される。

そして、所定時間ｔ２経過後に、制御部５１は、圧電振動子加振回路５３への制御信号を停止し、圧電振動子３７への励振信号の供給が停止され、回折格子洗浄工程が終了する（Ｓ６）。これにより、所定入力電力Ｗ２よる圧電振動子３７の駆動が停止されることで、回折格子４０への超音波振動の供給が終了して、回折格子４０によるガラス板３２の内部側へ斜め方向に伝播するバルク波、またはガラス板３２の表面付近に伝播する表面弾性波に偏向が停止される。

そして、観察窓洗浄工程が終了後には、ビデオプロセッサ５内の圧電振動子加振回路５３、ポンプ制御回路５４、およびポンプ５５が再び、駆動待機状態となる。なお、送水工程を観察窓洗浄工程よりも早く終了させることで、ガラス板３２の外表面に流出された洗浄水は、ガラス板３２に発生する振動により霧状となって、残留することなくガラス板３２の外表面が略乾燥された状態となる。つまり、送水による洗浄水が観察窓であるガラス板３２に残留すると、水滴などにより視界が悪くなることを防止している。
このように構成された内視鏡システム１は、観察窓洗浄工程の前に、回折格子洗浄工程を設けることにより、以下の効果が得られる。
内視鏡システム１の観察窓洗浄工程は、常に超音波振動から表面波への変換を最適な状態にしておくことができ、これにより、その変換率の低下を防止することができる。そのために、内視鏡システム１は、回折格子４０をきれいに保つ必要があり、その条件を満たすために観察窓（ここではガラス板３２）の洗浄工程の前に回折格子洗浄工程を実行するように構成されている。
さらに、内視鏡システム１は、観察窓であるガラス板３２の表面に洗浄水を供給することにより、以下の効果が期待できる。
ガラス板３２上に洗浄水を供給すれば、同時に、ガラス板３２上に形成された回折格子４０にも洗浄水が供給され、これにより、２つの洗浄工程をひとつの送水機構を用いることで済むと共に、洗浄時間も短くて済む。

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、観察窓であるガラス板３２の外表面に付着する汚れを除去するとき、初めに、ガラス板３２に設けた回折格子４０の各溝部４０ａを洗浄する回折格子洗浄工程を実行して、回折格子４０に入力される超音波振動をバルク波、または表面弾性波へ偏向する効率低下を防止する。

その後に、内視鏡システム１は、各溝部４０ａが洗浄された回折格子４０によって圧電振動子３７からの超音波振動をバルク波、または表面弾性波に偏向して、効率よくガラス板３２の中心方向に伝播させる。これにより、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、特に光学的有効径である観察視野領域内の汚れを効率良く、洗浄水によって洗い流して除去することができる。

以上の説明により、本実施の形態の内視鏡システム１は、汚れが付着した観察窓であるガラス板３２にバルク波、または表面弾性波を発生させ、送水によって洗浄を行なう洗浄工程のときに、回折格子４０を洗浄する回折格子洗浄工程を実施することで、回折格子４０が入力された超音波振動からバルク波、または表面弾性波へ偏向する変換効率の低下を防止することができる。
なお、本実施の形態における回折格子洗浄工程と観察窓洗浄工程は、同一の送水路などを兼用して洗浄を行なっている。これにより、従来から用いられている内視鏡をそのまま本実施の形態に適用でき、小型化にも寄与する。

（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１３に基づいて、以下に詳しく説明する。図１３は、本発明の第２の実施の形態に係り、である。

尚、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。

ところで、観察窓であるガラス板３２の表面に付着する汚れ除去が可能なレベルの振動（バルク波、または表面弾性波）を十分に長い時間をかけて発生させたほうが、確実にガラス板３２の汚れを落とすことができる。しかし、圧電振動子３７の駆動時間が長いと、圧電振動子３７の発熱によって、それ自身の性能劣化を招く可能性がある。そのため、本実施の形態の内視鏡システム１では、回折格子洗浄工程よりも、十分な時間で観察窓洗浄工程を実施するように、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７への励振信号の断続的に供給させる制御一例を実行する。

詳述すると、本実施の形態の内視鏡システム１は、回折格子洗浄工程後の観察窓洗浄工程において、制御部５１は、所定入力電力（消費電力）Ｗ３の励振信号を所定時間ｔ３の間、圧電振動子３７に供給するよう圧電振動子加振回路５３に制御信号を出力する。この所定時間ｔ３の間において、制御部５１は、所定入力電力Ｗ３の励振信号を断続的（パルス状）に圧電振動子３７に出力するように圧電振動子加振回路５３を制御する。

具体的には、図１３に示すように、観察窓洗浄工程において、圧電振動子３７には、所定入力電力Ｗ３の励振信号が所定時間Δｔ３だけ入力された後、所定時間Δｔで励振信号の入力が停止される。そして、所定時間Δｔ経過後に、再度、圧電振動子３７には、所定入力電力Ｗ３の励振信号が所定時間Δｔ３だけ入力される。

このように、圧電振動子３７は、所定時間Δｔ３だけ所定入力電力Ｗ３の励振信号の入力により駆動する状態と、励振信号の入力されていない所定時間Δｔだけ停止された状態とを数回、ここでは所定時間ｔ３において、駆動状態が３回となるように制御される。

なお、圧電振動子３７は、励振信号の入力による駆動状態において、所定入力電力Ｗ３で振動して、所定の強度の超音波振動（ここでも回折格子洗浄工程の強振動よりも小さな弱振動）をガラス板３２中に発生させる。

このときも、圧電振動子３７で発生した超音波振動は、回折格子４０によって、ガラス板３２の内部側へ斜め方向に伝播するバルク波、またはガラス板３２の表面付近に伝播する表面弾性波に偏向される。つまり、所定時間ｔ３の間において、所定時間Δｔ３で圧電振動子３７が断続的に、ここでは３回駆動して、圧電振動子３７から回折格子４０に到達した超音波振動が複数の溝部４０ａによって、ガラス板３２の内部側へ斜め方向に伝播するバルク波、またはガラス板３２の表面付近に伝播する表面弾性波に断続的に偏向される。

なお、観察窓洗浄工程における所定入力電力Ｗ３が回折格子洗浄工程における入力電力Ｗ１よりも小さく（Ｗ１＞Ｗ３）、且つ、ここでは第１の実施の形態の観察窓洗浄工程における所定入力電力Ｗ２よりも大きく（Ｗ２＜Ｗ３）設定されている。

これは、観察窓洗浄工程の所定時間ｔ３において、圧電振動子３７を断続的に駆動させることで、所定時間Δｔの停止状態のときに圧電振動子３７が冷却されて、高温とならず性能劣化を防止できるため、連続的に駆動させる第１の実施の形態の観察窓洗浄工程よりも高出力で圧電振動子３７を駆動させることができる。

さらに、所定時間Δｔの停止状態を設けて、圧電振動子３７の高温化による性能劣化を防止することで、観察窓洗浄工程の全体の時間となる、所定時間ｔ３も、第１の実施の形態の観察窓洗浄工程の所定時間ｔ２よりも長い時間を設定することができる。

このように、本実施の形態の内視鏡システム１は、観察窓洗浄工程において、所定時間Δｔだけ圧電振動子３７の駆動を停止させて、断続的に圧電振動子３７を高出力、および長時間で駆動させても、発熱による圧電振動子３７の性能劣化を防止できるため、第１の実施の形態の効果に加え、さらに、観察窓であるガラス板３２の外表面に付着する汚れを除去する性能が向上する。

なお、ここでも、例えば、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の断続的に駆動する１回の時間（ここでは、所定時間Δｔ３）を、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の出力（所定入力電力Ｗ１）と駆動時間（所定時間ｔ１）との積を、観察窓洗浄工程における圧電振動子３７の出力（所定入力電力Ｗ３）で割った値に、ここでは１／３にして設定しても良い[Δｔ３＝｛（Ｗ１×ｔ１）／Ｗ３｝／３]。

つまり、第１の実施の形態と同様にして、ここでも、回折格子洗浄工程、および観察窓洗浄工程の各工程において、駆動により発熱する圧電振動子３７が高温となって性能劣化しない程度の最適な圧電振動子３７の駆動時間と出力を設定することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の内視鏡システム１の第３の実施の形態について、図１４から図１９に基づいて、以下に詳しく説明する。図１４から図１９は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１４は図４とは異なる回折格子の溝部の形状の一例を示す平面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ断面図、図１６は図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図、図１７は図１４とは異なる回折格子の溝部の形状の一例を示す平面図、図１８は図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図、図１９は図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ断面図である。

尚、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。

本実施の形態では、図４から図６に示した回折格子４０の各溝部４０ａ形状の変形例であって、その他の種々の形状を例示する。
回折格子４０の溝部４０ａは、上述したように側面が曲面でなくとも、図１４から図１６、および図１７から図１９に示すように、表面、および断面方向（深さ方向）と、ガラス板３２の平面と、のそれぞれが隣接する平面とが互いになす角度を、９０度よりも大きい角度である鈍角となるように形成することで、各溝部４０ａ内に堆積する汚れなどが落ち易くなる構造としている。

具体的には、図１４から図１６の一例に示すように、回折格子４０の各溝部４０ａは、隣接する平面同士のなす角度が９０度よりも大きい鋭角とならない鈍角となるように、一対の側面、２つ以上の平面からなる、上面から見た表面形状の両端部形状、および断面方向（深さ方向）の底部形状を有する構造となっている。この溝部４０ａの形状は、サファイアなどの結晶異方性材料を用いたガラス板３２をウエットエッチングによって加工することで形成することができる。

さらに、図１７から図１９の他の例に示すように、回折格子４０の各溝部４０ａは、図１９の断面方向（深さ方向）に一対の側面によって形成され、これら側面同士のなす角度が９０度よりも大きい鋭角とならない鈍角の構造となっている。また、これら側面の面積が左右非対称の大きさを有するような構造としても良い。

つまり、以上に例示した回折格子４０を構成する複数の溝部４０ａは、回折格子４０の洗浄時に洗浄水が各溝部４０ａ内に行き渡り易くなり、各溝部４０ａ内に堆積する汚れなどが落ち易くなる構造とすることができる。

以上の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
１２…操作部
１３…スイッチ類
１４…ユニバーサルケーブル
１５…光源コネクタ
１６…複合ケーブル
１７…電気コネクタ
２１…被覆チューブ
２２…接続部
２３…送水チューブ
２４…送水タンク
２５…送気チューブ
２６…送気コネクタ
３１…管状部材
３２…ガラス板
３３…ライトガイド
３４…撮像モジュール
３５…通信ケーブル
３６…電気ケーブル
３７…圧電振動子
３８…保持枠
４０…回折格子
４０ａ…溝部
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
ｔ１、ｔ２、ｔ３、Δｔ３…所定時間
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…所定入力電力（消費電力）

Claims (9)

1. 体腔内に挿入され、先端部分に観察窓が配設された挿入部と、
   前記観察窓の表面に向けて洗浄水を流出させる洗浄水供給手段と、
   前記挿入部内に配設され、前記観察窓に超音波振動を発生させる超音波振動子と、
   前記観察窓に配設され、前記超音波振動を前記観察窓の有効径内にバルク波、または表面弾性波として偏向する回折格子と、
   前記観察窓の洗浄工程中に、前記洗浄水供給手段、および前記超音波振動子を駆動制御する制御手段と、
   を具備し、
   前記洗浄工程のときに、前記制御手段が前記洗浄水供給手段を駆動して、前記観察窓の表面に洗浄水を供給する送水工程と、前記超音波振動子を第１の電力で第１の時間だけ駆動して、前記回折格子を洗浄する回折格子洗浄工程と、前記回折格子洗浄工程の後に前記超音波振動子を第２の電力で第２の時間だけ駆動して前記観察窓を洗浄する観察窓洗浄工程とを実行することを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記制御手段は、前記回折格子洗浄工程、および前記観察窓洗浄工程において、前記送水工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記制御手段は、前記回折格子洗浄工程を前記送水工程の後、または同時に実行することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記制御手段は、前記観察窓洗浄工程において、前記第１の電力よりも小さな前記第２の電力によって、前記超音波振動子を駆動制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
5. 前記制御手段は、前記観察窓洗浄工程において、前記第１の時間よりも長い前記第２の時間で前記超音波振動子を駆動することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記回折格子は、前記観察窓の外表面に形成された複数の溝部によって構成され、
   前記複数の溝部のそれぞれは、隣接した面同士のなす角度が９０度よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
7. 前記複数の溝部のそれぞれは、表面の両端部、および深さ方向の側面が曲面形成されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記複数の溝部のそれぞれは、前記観察窓の外表面と深さ方向の側面とのなす角度が９０度よりも大きいことを特徴とする請求項６、または請求項７に記載の内視鏡システム。
9. 前記複数の溝部のそれぞれは、２つ以上の平面からなる底部と、一対の側面によって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。

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