JP2013013712A - 電子内視鏡装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子内視鏡装置は、光学部材83と、光学部材83とは異なる熱膨張係数を有する材料からなり光学部材83を保持する枠体45とが、被検体内に挿入される挿入部に配置される。光学部材83と枠体45とは、互いに熱膨張係数の異なる3層構造の接着層85を介して接続されている。
【選択図】図5
Description
上記のような照明光学系、撮像光学系の密閉構造においては、光学部材の側面と保持部との隙間に対してはエポキシ系接着材やシリコン系接着材が用いられる。また、光学部材外側の外周縁にはフレア防止用として土手盛り139が設けられ、土手盛り139には黒色化したエポキシ系接着材が用いられる。
図1は本発明の実施形態を説明するための図である。
医療機器である内視鏡100は、本体操作部11と、この本体操作部11に連設され体腔内に挿入される内視鏡挿入部13とを備える。本体操作部11には、ユニバーサルコード15が接続され、このユニバーサルコード15の先端に不図示のライトガイドコネクタが設けられる。ライトガイドコネクタは不図示の光源装置に着脱自在に連結され、これによって内視鏡挿入部13の先端部17の照明光学系に照明光が送られる。また、ライトガイドコネクタには、電気コネクタが接続され、この電気コネクタが画像信号処理等を行うプロセッサに着脱自在に連結される。
内視鏡先端部17は、ステンレス鋼材等の金属材料やセラミックスからなる先端硬質部45を有する。先端硬質部45に穿設された開口孔47には、撮像部49の鏡筒51が挿入され、撮像光学系が配置される。撮像部49は、鏡筒51の光軸をプリズム53により直角に曲げて、基板55に実装された撮像素子57に結像させる。撮像素子57からの撮像信号は、基板55から信号線59を通じて不図示の制御装置に送信される。鏡筒51の光路前方にはカバーガラス61が設けられ、先端硬質部45との間で密閉構造が形成されている。
図5は先端硬質部45の開口孔81(47,69)に、光学部材83(61,71)を複数の接着層を介して固定した概略的な断面図である。なお、以下の説明では、先端硬質部45の形状を単純な円筒状に簡略化して説明する。
BiO2 : 70〜80%
SiO2 : 1〜10%
ZnO : 1〜10%
Al2O3 : 1〜10%
B2O3 : 1〜10%
図6(A),(B),(C)に先端硬質部45の開口孔81に光学部材83を複数の接着層を介して固定する手順を示した。
上記の光学部材83は、ガラスの他、単結晶サファイアで形成することもできる。光学部材83を高強度な単結晶サファイアで形成することで、光学部材83の厚みを、例えば0.15mm〜0.3mm程度(直径1〜2mm)にまで薄肉化できる。
前述の先端硬質部45においては、その材料をステンレス鋼(SUS304)として説明したが、更に熱膨張係数の小さい材料を利用することができる。先端硬質部45の材料としては、例えば、コバール(商品名):Kovar(成分:Ni 29 wt%, Co17 wt%, Fe Bal.、熱膨張係数:4.8×10−6(30〜400℃)℃−1)、42アロイ(成分:Ni 40.5 wt%, Fe Bal.、熱膨張係数:5.0×10−6(30〜300℃)℃−1)、NSL(東芝マテリアル製)(成分:Ni 42 wt%, 特殊成分, Fe Bal.、熱膨張係数:5.0×10−6(30〜300℃)℃−1)が使用できる。
次に、接着層を、予め作製した接着材のプリフォームを用いて形成する方法を説明する。上記例ではペースト状の第1の接着材を光学部材83の外周面に塗布し、第2の接着材を先端硬質部45の開口孔47の内周面に塗布することで、それぞれ接着層を形成していた。ここでは、予め第1の接着材、第2の接着材を固化させた円環状のプリフォームを用いて形成する。
次に、2層構造の接着層を3層構造とした構成例を説明する。
図11は先端硬質部45の開口孔81に、光学部材83を3層の接着層を介して固定した概略的な断面図である。前述の第1の接着材の層87と第2の接着材の層89との間に、例えば第1の接着材と第2の接着材の中間の熱膨張係数を有する第3の接着材の層97を形成する。第3の接着材の熱膨張係数は、第1の接着材と第2の接着材の中間の値に限らず、例えば、第1の接着材と第2の接着材より大きい値にしてもよい。つまり、第1の接着材、第2の接着材、及び第3の接着材は、それぞれ異なる熱膨張係数となっていればよい。
次に、先端硬質部の開口孔に段付部を形成し、この段付部に光学部材を固定する構成について説明する。
図13は先端硬質部45の段付部111に、光学部材83を複数の接着層85を介して固定した概略的な断面図である。
本構成では、先端硬質部45の開口孔81における内周面の一端部に、段付により拡径する段付部111を形成している。段付部111には、開口孔81の開口側に対面する環状側面113と、拡径された内周部分に拡径内周面115が形成される。
接着強度の評価は、初期状態からの強度変化が<5%(変化が見られない)の場合を+++、<10%の場合を++、<50%の場合を+、低融点ガラス部に曇りやクラックが入ったりした場合を−としている。
開示された電子内視鏡装置は、光学部材と、該光学部材とは異なる熱膨張係数を有する材料からなり前記光学部材を保持する枠体とが、被検体内に挿入される挿入部の先端部に配置された電子内視鏡装置であって、前記先端部には、撮像素子を含む電子部品が内蔵されており、前記光学部材と前記枠体とが、互いに熱膨張係数の異なる3つ以上の接着層を介して接続されているものである。
17 先端部
35 先端面
37 観察窓
36 対物レンズ
39A,39B 照射窓
45 先端硬質部
45a 先端面
47 開口孔
61 カバーガラス
69 開口孔
71 レンズ
73 光ファイババンドル
75 光ファイバ
81 開口孔
83 光学部材
83A サファイアプレート
83a 外周縁部
83b 外側面
83c 外周面
85 接着層
87 第1の接着材の層
87A プリフォーム
89 第2の接着材の層
89A プリフォーム
91 ケラレ
95 第1の接着材の層
97 第3の接着材の層
100 内視鏡
111 段付部
113 環状側面
115 拡径内周面
Claims (14)
- 光学部材と、該光学部材とは異なる熱膨張係数を有する材料からなり前記光学部材を保持する枠体とが、被検体内に挿入される挿入部の先端部に配置された電子内視鏡装置であって、
前記先端部には、撮像素子を含む電子部品が内蔵されており、
前記光学部材と前記枠体とが、互いに熱膨張係数の異なる3つ以上の接着層を介して接続されている電子内視鏡装置。 - 請求項1記載の電子内視鏡装置であって、
前記3つ以上の接着層が、それぞれ低融点ガラスからなる電子内視鏡装置。 - 請求項2記載の電子内視鏡装置であって、
前記低融点ガラスが、主にビスマス系ガラスで構成される電子内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項記載の電子内視鏡装置であって、
前記3つ以上の接着層が、板状に形成された前記光学部材の外周面と、該外周面に対面する前記枠体の内周面との間に少なくとも形成された電子内視鏡装置。 - 請求項4記載の電子内視鏡装置であって、
前記枠体の内周面の一端部に、段付により拡径する段付部が形成され、
前記枠体の前記段付により形成された環状側面に、前記3つ以上の接着層のうちいずれかの層が全周にわたって設けられ、前記環状側面に対面する前記光学部材の外周縁部が、該外周縁部の全周にわたって前記いずれかの層と接合された電子内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項記載の電子内視鏡装置であって、
前記枠体が、Ni,Coのうち少なくともいずれかを含むFe系材料からなる電子内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項記載の電子内視鏡装置であって、
前記光学部材が、サファイアからなる電子内視鏡装置。 - 光学部材と、該光学部材とは異なる熱膨張係数を有する材料からなり、前記光学部材を保持する枠体とが、被検体内に挿入される挿入部の先端部に配置され、前記先端部に撮像素子を含む電子部品が内蔵された電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記光学部材と前記枠体とを、前記光学部材と前記枠体との隙間の厚み方向に積層され、互いに熱膨張係数の異なる3つ以上の接着層を介して接続する際に、
前記光学部材側に、第1の接着材の層を形成する第1接着材層形成ステップと、
前記枠体側に、第2の接着材の層を形成する第2接着材層形成ステップと、
前記第1の接着材の層の外側と、前記第2の接着材の層の内側との少なくともいずれかに第3の接着材の層を形成する第3接着層形成ステップと、
前記第1接着材層形成ステップ、前記第2接着材層形成ステップ、及び前記第3接着材層形成ステップの後、前記枠体に前記光学部材を挿入する挿入ステップと、
前記挿入ステップの後、前記枠体と前記光学部材とを、前記第1の接着材と前記第2の接着材と前記第3の接着材を含む接着材層を介して焼結する焼結ステップと、を少なくとも実施する電子内視鏡装置の製造方法。 - 請求項8記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記各接着材が、低融点ガラスフリットをフィラーとして含むものである電子内視鏡装置の製造方法。 - 請求項9記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記第1接着材層形成ステップが、ペースト状の前記第1の接着材を前記光学部材に塗布した後、加熱によりガラスを焼成して前記第1の接着材の層を形成するステップである電子内視鏡装置の製造方法 - 請求項8又は請求項9記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記第1接着材層形成ステップが、前記第1の接着材を環状に成形したプリフォームの内周面を前記光学部材の外周面に嵌装して前記第1の接着材の層を形成するステップである電子内視鏡装置の製造方法。 - 請求項9記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記第2接着層形成ステップが、ペースト状の前記第2の接着材を前記枠体に塗布した後、加熱によりガラスを焼成して前記第2の接着材の層を形成するステップである電子内視鏡装置の製造方法。 - 請求項8又は請求項9記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記第2接着層形成ステップが、前記第2の接着材を環状に成形したプリフォームの外周面を前記枠体の内周面に嵌装して前記第2接着材の層を形成するステップである電子内視鏡装置の製造方法。 - 請求項8〜請求項13のいずれか一項記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
前記第2接着層形成ステップが、前記枠体の内周面の一端部に、段付により拡径する段付部が設けられ、該段付部の拡径された拡径内周面に前記第2の接着材の層を形成するものであり、
前記第3接着層形成ステップが、前記第1の接着材の層の外側に第3の接着材の層を形成するものであり、
前記挿入ステップでは、前記光学部材の外周面を、前記段付部の拡径内周面に形成された第2の接着材の層へ前記光学部材の挿入方向から押圧することで、前記第2の接着材の層を前記枠体の前記段付により形成された環状側面に延出させ、前記光学部材の外周面と該外周面に対面する前記段付部の拡径された拡径内周面との隙間、及び前記環状側面と該環状側面に対面する前記光学部材の外周縁部との隙間に対して、それぞれ全周にわたって前記第2の接着材の層を形成する電子内視鏡装置の製造方法。
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