JP5129004B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

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装置、特に外科用の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ものがあるが、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、挿入部の内管の先端に、画像取り込み窓となるカバーガラスが対物光学系に対応して取付けられている。このカバーガラスの外表面には、例えば光触媒（酸化チタン等）の親水性を有した親水処理層であるコーティング層が形成されている。

このコーティング層は、カバーガラスが周囲環境との温度差により結露すると、その親水性により水の粒子を拡散して薄膜状の水膜とし、表面が曇るのを防止する。つまり、水膜の形成により、カバーガラス外表面を曇らせることなく、初期状態である明瞭な視野が確保される。そして、このカバーガラスのコーティング層上に形成された水膜に、体液、図示しない電気メスによる飛沫等の汚れが接触すると、これらの汚れが付着する。

また、挿入部の内管には、超音波振動子がカバーガラスに対して振動伝達可能に設けられている。この超音波振動子は、駆動制御されて超音波振動を発振し、この超音波振動がカバーガラスに伝播される。ここで、従来の内視鏡装置は、カバーガラスに伝播された超音波振動と重力の作用により、カバーガラスの外表面のコーティング層に被着形成される水膜が落下して除去される。このとき、水膜に付着される汚れも、水膜と共に落とされ、カバーガラスの外表面の洗浄が行われる。なお、送水ノズル等により、コーティング層上に水の補給を行うことでも、水膜は形成できる。
特開２００６−５５２７５号公報

しかしながら従来の内視鏡装置では、内管の振動子が取り付けられる場所が、観察視野の邪魔とならないように、内管の内表面のうち、対物光学系に対向する部分以外の周辺部となっている。つまり、観察窓(カバーガラス)の観察視野領域は、振動子の取り付け箇所から離れた領域となり、振動子の取り付け場所によっては、振動子からの超音波振動が観察視野領域に伝わり難く(超音波振動は、振動子取り付け面の法線方向に強く伝搬し、特に高周波振動の場合顕著となる)、観察窓に付着した汚れを十分に除去しきれない可能性があった。

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、観察窓における観察視野領域内に、振動子から汚れ除去のための超音波振動を効率よく伝播させることの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、該透明部材の内表面に貼着された振動子と、上記透明部材の外表面に設けられ、上記振動子からの超音波振動の伝播方向を変更する偏向部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、観察窓における観察視野領域内に、振動子から汚れ除去のための超音波振動を効率よく伝播させることが可能となり、観察窓に付着した汚れを確実に除去できる内視鏡装置を実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。尚、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１２は本発明の一実施の形態に係り、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は送水シースの先端部分の構成を示す断面図、図５は図４の矢視Ｖ方向の送水シースの構成を示す図、図６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は圧電振動子からの振動の伝播方向が偏向部によって変えられて、観察窓における観察視野領域に伝播する状態を示す断面図、図１０は第１の変形例を示し、観察窓外表面に設けられた矩形回折格子形状の偏向部によって、圧電振動子からの振動が伝播方向を変えられて、観察窓における観察視野領域に伝播する状態を示す断面図、図１１は第２の変形例を示し、観察窓外表面に設けられた後述する特定の周期を有する回折格子形状の偏向部によって、圧電振動子からの振動が観察窓外表面を伝搬する表面弾性波に変換されて、観察窓における観察視野領域に伝搬する状態を示す断面図、図１２は第３の変形例を示し、観察窓外表面に設けられたブレーズド回折格子形状の偏向部によって、圧電振動子からの振動が伝播方向を変えられて、観察窓における観察視野領域に伝播する状態を示す断面図である。

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、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、及びモニタ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２の挿入部１１の先端部分の構成について、図２、及び図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、及び図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、及び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、及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の裏面には、撮像モジュール３４の先端部分に対向する部位の周囲を囲むようにリング状の圧電振動子３７が貼着されている。この圧電振動子３７は、完全な円環でもよいし、又は、ガラス板３２における観察領域から所定の距離離間した外周部分を囲っている切れ目のある円環でもよい。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。

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傾斜面３２ａ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。

傾斜面３２ａ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偏向させる偏向部を構成しており、ガラス板３２の中央から外周縁に向かって下った形状のリング形状のテーパ面となっている。このテーパの角度は、ガラス板３２の厚さ及び偏向部となる領域の形状と面積を考慮し、超音波振動が効率良く観察視野領域に到達するように設定される。尚、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。

この傾斜面３２ａの内周側は、傾斜する外周側よりもガラス板３２の肉厚が厚くなっている。

また、傾斜面３２ａ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、傾斜面３２ａ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)に向けて傾斜面３２ａ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傾斜面３２ａの投影領域内にあることが必要であり、好ましくは該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。

尚、ライトガイド３３、通信ケーブル３５、及び電気ケーブル３６は、図１に示した、操作部１２を介して、ユニバーサルケーブル１４へ延設され、ライトガイド３３が光源コネクタ１５で終端されており、通信ケーブル３５、及び電気ケーブル３６が複合ケーブル１６を介して、電気コネクタ１７に接続されている。

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。

また、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部分は平板状としているが、対向部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。

次に、送水シース３について図４、及び図５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６に基づいて、以下に説明する。
図６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、及びポンプ制御回路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。

図２、及び図３では、内視鏡２の先端部分のみを図示したが、内視鏡２は、操作部１２に接続されたユニバーサルケーブル１４、及び複合ケーブル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送水ポンプ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。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１３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。

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Фは、ガラス板３２内部を略垂直方向に伝播し、傾斜面３２ａにより斜め方向に偏向されてガラス板３２の中心(前述のガラス板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)に向かって横方向に伝播する。尚、傾斜面３２ａにより超音波振動Ф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。

つまり、高周波では、超音波振動Фの指向性が高く、振動エネルギーの大部分が圧電振動子３７の平面(圧電振動子３７からの振動の放射面であって、ガラス板３２の内表面への貼付け面)と垂直な方向に直進する。従って、ガラス板３２に偏向部である傾斜面３２ａが設けられていない場合、超音波振動Ф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Ф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から離れた領域にあまり超音波振動Фが伝わらない。

これに対し、本実施の形態のように、ガラス板３２に偏向部である傾斜面３２ａを設けた場合は、圧電振動子３７から直進した超音波振動Фがガラス板３２の外表面に設けられた傾斜面３２ａにより、ガラス板３２における撮像モジュール３４の観察領域中心方向に向って偏向される。つまり、発生した超音波振動Фのうち傾斜面３２ａに入射した、少なくとも一部の超音波振動Фが撮影光軸方向に向かって偏向される。この傾斜面３２ａにより、指向性の高い高周波の超音波振動であっても、ガラス板３２の上記中心方向に効率的に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における観察領域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。

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Фを、ガラス板３２に設けた偏向部である傾斜面３２ａによって偏向させ、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の観察視野領域との対向部の中心方向に伝播させ、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、特に観察視野領域内の汚れ１０１を効率良く除去することができる。

尚、変形例として、図１０(第1変形例)、図１１(第２変形例)、及び図１２（第３変形例）に示すように、傾斜面３２ａに換えてガラス板３２の外表面に、断面が矩形状、又は鋸歯状（ブレーズド）の溝群(つまり矩形回折格子、又は鋸歯状回折格子)から構成された偏向部を形成しても良い。

具体的には、図１０に示すように、内視鏡２のガラス板３２の外表面には、偏向部として断面形状が矩形状の回折格子形状の溝３２ｂが形成されており、この回折格子形状の溝３２ｂ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)に向けて溝３２ｂを投影した時に、圧電振動子３７の少なくとも一部の表面が溝３２ｂの投影領域内に位置している。このガラス板３２では、圧電振動子３７により発生した超音波振動Фが、回折格子形状の溝３２ｂにより回折（偏向）されて、少なくとも一部がガラス板３２の前述の中心方向、つまり、撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようになる。

これにより、傾斜面３２ａを偏向部として設けた場合と同様に、ガラス板３２の撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する外表面全面にわたって汚れ１０１の除去が可能となる。尚、このような断面形状が矩形の回折格子形状の溝３２ｂの場合、格子間隔と深さを適宜設定することにより、超音波振動Фの回折（偏向）方向と回折される振動強度を変更することができる。つまり、このような設定を行うことにより、ガラス板３２の上記中心方向へ、回折格子形状の溝３２ｂによって生じる回折波のうち特定次数の回折波を適切な強度で所望の方向に伝搬させることができる。

特に、格子間隔（格子周期）を、おおよそガラス板３２の表面を伝播する表面弾性波の速度を回折格子に入射する超音波振動Φの周波数で除した（割った）値とした場合には、図１１に示すように、回折格子形状の溝３２ｂ´に入射する超音波振動Φをガラス板３２の外表面を伝搬する表面弾性波にモード変換することができる。表面弾性波はその振動をガラス板３２の表面に集中させて伝搬するので、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。

また、図１２に示すように、内視鏡２のガラス板３２の外表面には、偏向部として鋸歯状（ブレーズド）回折格子形状の溝３２ｃが形成されていてもよい。該溝３２ｃの位置は、溝３２ｃ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)に向けて溝３２ｃを投影した時に、圧電振動子３７の少なくとも一部の表面が溝３２ｃの投影領域内に位置する場所となる。

圧電振動子３７により、ガラス板３２中を伝播する超音波振動Фは、ブレーズド回折格子状の溝３２ｃにより回折(偏向)され、ほぼ全てがガラス板３２の前述の中心方向、つまり、撮像モジュール３４の観察視野と対向する部分の中心方向に効率的に伝播するようにできる。

これにより、上述と同様に、ガラス板３２の撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する外表面全面にわたって汚れ１０１の除去が可能となる。尚、図１０の矩形回折格子形状の溝３２ｂに比べてブレーズド回折格子状の溝３２ｃでは、回折波を特定次数の回折波のみに集中させることが可能であるため、溝３２ｃに入射した超音波振動Фをより効率的に圧電振動子３７から離れたガラス板３２の上記中心方向に伝播させることができる。

（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１３から図２２に基づいて、以下に詳しく説明する。図１３から図２２は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１３は観察窓と圧電振動子を示す斜視図、図１４は図１３の観察窓と圧電振動子を示す平面図、図１５は図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図、図１６は第１の変形例の観察窓と圧電振動子を示す斜視図、図１７は図１６のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図、図１８は第２の変形例の観察窓と圧電振動子を示す斜視図、図１９は図１８の観察窓と圧電振動子を示す平面図、図２０は図１９のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図、図２１は第３の変形例の観察窓と圧電振動子を示す平面図、図２２は第４の変形例の観察窓と圧電振動子を示す平面図である。

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、及び作用の説明を省略する。また、本実施の形態の内視鏡２に設けられる圧電振動子は、第１の実施の形態のリング状ではなく、振動放射面が矩形状の圧電振動子７１が使用されている。

図１３から図１５に示すように、観察窓であるガラス板３２の内表面に設けた圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を変更する偏向部は、ガラス板３２の外表面側の外周部の一部をカットした傾斜面６１となっている。この傾斜面６１は、ガラス板３２の外表面から外周方向に向かって傾斜するように形成されている。

また、傾斜面６１は、第１の実施の形態と同様に、矩形状の圧電振動子７１との相対的な位置関係が超音波振動Фを効率的にガラス板３２内部に伝播させるよう構成されている。詳細には、傾斜面６１の形成面（外表面）から、ガラス板３２の圧電振動子７１貼着面(内表面)に向けて傾斜面６１を投影したときに、圧電振動子７１の振動放射表面の少なくとも一部が傾斜面６１の投影領域内にあることが必要であり、好ましくは該投影領域内に圧電振動子７１の振動放射表面が完全に含まれることが望ましい。

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、第１の実施の形態と同様にして、内視鏡２に設けられるガラス板３２の傾斜面６１によって、矩形状の圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を、ガラス板３２における撮像モジュール３４（ここでは、不図示）の観察視野領域との対向部分へ効率良く偏向して、ガラス板３２の外表面に付着する汚れを簡単に除去することができる。また、圧電振動子７１は、矩形状であるため、第１の実施の形態のようなガラス板３２にリング状の傾斜面３２ａを設ける場合に比べて、ここでのガラス板３２に形成する傾斜面６１の加工が容易になるという利点がある。

尚、観察窓であるガラス板３２の外表面に設けた、圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を変更する偏向部は、第1の変形例である図１６、及び図１７に示すような、横断面が曲線の傾斜面６２としても良い。尚、このような傾斜面６２は、その曲面形状がガラス板３２の内表面に向かって凹形状、凸形状のどちらでもよいが、図に示すような凸形状の曲面のほうが望ましい。この場合、ガラス板３２内の厚さ方向へ、様々な方向に圧電振動子７１からの超音波振動Фが反射され、より広範囲に超音波振動が伝わるようになる。また、この傾斜面６２のような曲面形状は、第１の実施の形態でのリング状の圧電振動子３７に対応した偏向部を構成するリング状の傾斜面３２ａに適用しても良い。

さらに、観察窓であるガラス板３２の外表面に設けた圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を変更する偏向部は、第２の変形例である図１８から図２０に示すような、回転楕円体の表面の一部となる形状を有する傾斜面６３としても良い。すなわち、ここでの偏向部である傾斜面６３は、２方向の曲率を有している。この場合、ガラス板３２の厚さ方向だけでなく、ガラス板３２の上面から見て、図１９及び図２０に示すように２次元的に広がる方向に圧電振動子７１からの超音波振動Фが偏向されるため、ガラス板３２の広範囲に亘って、超音波振動Фを伝播させることができる。

このような構成により、圧電振動子７１からの超音波振動Фは、２次元的に拡散させる傾斜面６３によって、ガラス板３２における撮像モジュール３４の観察視野領域に対向する部分に伝播される。従って、上述の各実施の形態に比して、より小さい圧電振動子７１、及び傾斜面６３であっても、ガラス板３２の外表面に付着する汚れを除去するための超音波振動Фを上記観察視野領域の対向部分全体に伝播することができる。

また、観察窓であるガラス板３２の外表面に設けた圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を変更する偏向部は、第３の変形例である図２１、及び第４の変形例である図２２に示すように、第１の実施の形態の図１０、図１１、及び図１２を用いて説明したような、ガラス板３２の外表面に設けた溝群から構成しても良い。溝６５及び６６は、これら溝６５及び６６の形成面(外表面)からガラス板３２の圧電振動子７１貼着面(内表面)に向けて溝６５及び６６を投影した時に、圧電振動子７１の振動放射表面の少なくとも一部が溝６５及び６６の投影領域内に位置するように構成されている。

図２１の溝群である溝６５は、ガラス板３２における撮像モジュール３４の観察視野領域との対向部へ向かって、圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を偏向する、直線状の回折格子形状の凹凸で構成されている。直線群の断面形状は図１０、及び図１２に示したものと同様に、矩形もしくは鋸歯状（ブレーズド）である。周期は、超音波振動Фの回折（偏向）方向が特定の方向になるように設定してあり、特にガラス板外表面に表面弾性波を伝搬させるときは、図１１に示したものと同様に、おおよそ、ガラス板３２の表面を伝播する表面弾性波の速度を回折格子に入射する超音波振動Φの周波数で除した（割った）値となる。

また、図２２の溝群である溝６６は、ガラス板３２における撮像モジュール３４の観察視野領域との対向部へ向かって、圧電振動子７１からの超音波振動Фの伝播方向を２次元的に拡散させるように偏向するために、前述の撮像モジュール３４の観察視野領域と対向する部分の中心方向、言い換えると撮像モジュール３４の光軸とガラス板３２の外表面の交差点Ｃに向かって、凸となる曲率を有する曲線群で形成されている。その断面形状は図１０、及び図１２に示したものと同様に、矩形もしくは鋸歯状（ブレーズド）である。格子周期は、超音波振動Фの回折（偏向）方向が特定の方向になるように設定してあり、特にガラス板外表面に表面弾性波を伝搬させるときは、図１１に示したものと同様に、おおよそ、ガラス板３２の表面を伝播する表面弾性波の速度を回折格子に入射する超音波振動Φの周波数で除した（割った）値となる。

以上から、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２の観察窓であるガラス板３２における撮像モジュール３４の観察視野領域との対向部に向けて、矩形状の圧電振動子７１から汚れ除去のための超音波振動Фを効率よく伝播させることができる。

尚、上述の各実施の形態において、汚れ１０１の除去は、圧電振動子３７，７１による超音波振動Фと、送水シース３による洗浄水Ｗの供給との併用によって行われる。このとき、先にガラス板３２の外表面に洗浄水Ｗを供給して、この洗浄水Ｗを供給しながら圧電振動子３７、７１を励振して汚れと洗浄水とを混合し、圧電振動子３７，７１からの振動により一部は霧状となり、また一部は洗浄水と共に押し流されることにより汚れ１０１が分離除去される。さらに、汚れ１０１の除去後に、先に洗浄水の供給を止めて、超音波振動Фによりガラス板３２の外表面に残留する洗浄水Ｗを振動により発生する熱により気化させてから、最後に圧電振動子３７、７１の駆動を停止するようにしても良い。これにより、ガラス板３２の外表面に水滴が残らず良好な視界を得ることができる。

以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及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。

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、送水シースの先端部分の構成を示す断面図 同、図４の矢視Ｖ方向の送水シースの構成を示す図 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、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、圧電振動子の振動が観察窓外表面に形成された偏向部によって偏向され、観察窓を伝播する状態を示す断面図 同、第１の変形例を示し観察窓外表面に矩形回折格子形状の偏向部を形成して、圧電振動子の振動が観察窓に伝播する状態を示す断面図 同、第２の変形例を示し特定周期の矩形回折格子形状の偏向部によって表面弾性波に変換された圧電振動子の振動が、観察窓の外表面を伝播する状態を示す断面図 同、第３の変形例を示し観察窓外表面にブレーズド回折格子形状の偏向部を形成して、圧電振動子の振動が観察窓に伝播する状態を示す断面図 本発明の第２の実施の形態に係る観察窓と圧電振動子を示す斜視図 同、図１３の観察窓と圧電振動子を示す平面図 同、図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図 同、第１の変形例の観察窓と圧電振動子を示す斜視図 同、図１６のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図 同、第２の変形例の観察窓と圧電振動子を示す斜視図 同、図１８の観察窓と圧電振動子を示す平面図 同、図１９のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った観察窓と圧電振動子を示す断面図 同、第３の変形例の観察窓と圧電振動子を示す平面図 同、第４の変形例の観察窓と圧電振動子を示す平面図

符号の説明

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
３２…ガラス板
３２ａ…傾斜面
３４…撮像モジュール
３７…圧電振動子
５３…圧電振動子加振回路

Claims (10)

1. 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、
   該透明部材の内表面に貼着された振動子と、
   上記透明部材の外表面に設けられ、上記振動子からの超音波振動の伝播方向を変更する偏向部と、
   を具備することを特徴とする内視鏡装置。
2. 上記偏向部は、上記振動子から発生する超音波振動の少なくとも一部の伝播方向を、上記透明部材内部、もしくは、表面であって、上記撮像用光学系に対向する部分の中心方向へ変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 上記偏向部は、上記振動子から発生する超音波振動の少なくとも一部の伝播方向を、上記透明部材内部、もしくは、表面であって、上記透明部材における上記撮像用光学系の観察領域全体に伝播するように変更することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 上記振動子の振動面は、上記偏向部を振動子貼着面に投影した面内に、少なくとも一部が含まれていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内視鏡装置。
5. 上記振動子の振動面は、上記偏向部を振動子貼着面に投影した面内に、全て含まれていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内視鏡装置。
6. 上記偏向部は、上記透明部材の外表面に形成され、上記振動子貼着面に対して所定の角度で傾斜した傾斜面、又は、曲面で構成された反射面であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
7. 上記偏向部は、上記透明部材の外表面に形成された回折格子状の溝群であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内視鏡装置。
8. 上記回折格子状の溝群の周期は、上記偏向部によって上記超音波振動を上記透明部材の外表面を伝播する表面弾性波に変換する場合には、おおよそ、上記表面弾性波の速度を、上記回折格子に入射する上記超音波振動の周波数で除した値であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置
9. 上記回折格子状の溝群は、断面が鋸歯形状であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
10. 上記回折格子状の溝群は、上記撮像用光学系の光軸と上記透明部材の外表面との交差点に向って、凸となる曲率を有する曲線群であることを特徴とする請求項７から請求項９の何れか1項に記載の内視鏡装置。

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