電子内視鏡装置及びその製造方法
【課題】耐熱性及び耐久性を高めた電子内視鏡装置を提供する。
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、体腔内に挿入する挿入部を有し、挿入部の先端には、被写体に照明光を出射する照明光学系と被写体像を結像する撮像光学系とが設けられている。図１８（Ａ）に示すように、挿入部の先端１３１で外側に露出する照明光学系のレンズ１３３や、図１８（Ｂ）に示すように、撮像光学系のカバーガラス１３５等、光学部材の固定には、光学部材と、光学部材を収納する保持部との隙間に接着材１３７を充填し、光学部材と保持部とを密閉構造として固定する方法が採られている。
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。
【０００３】
ところが、エポキシ系接着材やシリコン系接着材は透湿性が比較的高く、密閉構造としても内視鏡を洗浄する際には水分が接着材１３７の層内に浸透してしまう。このため、内視鏡内に洗浄材等が染み込み、内部汚染を生じることがある。また、エポキシ系接着材は、ブラシ洗浄やガーゼによる拭き取り時の擦れに対して必ずしも十分な強度でなく、エポキシの土手盛り１３９が削れて不要光のカットが不十分となったり、削れた部位から水分が進入したりする虞がある。
【０００４】
また、一般的にガラス等の光学部材と金属製の保持部とを接続する場合、光学部材の熱膨張係数は金属に比較して小さく、その差が大きいため、各材料の熱膨張係数の違いによる影響を軽減させることが行われる。その際、光学部材、保持部、及び双方を接続する接着材の材料選択に制限が多くなる。熱膨張係数の小さな金属保持部とガラスからなる光学部材とを、低融点ガラスで加熱封止する構成が特許文献１に記載されるが、その場合でも耐薬品性の高い光学部材を選択して接続することは難しく、金属保持部の機械加工性が低下する不利もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療用の内視鏡装置は、体腔内に挿入して使用される度に、付着した汚染物を除去するため、洗浄、消毒、滅菌処理が行われる。近年、より確実に感染症発生を防止するために、１００℃を超える高温高圧蒸気で洗浄するオートクレーブ処理の実施が望まれている。このような過酷な条件下に晒される内視鏡装置は、特に接着された部分が熱応力等のダメージを受けやすくなるため、更なる耐熱性や耐久性が要求されている。
【０００７】
医療用の内視鏡装置は、内視鏡挿入部の先端部に撮像素子等の電子部品を搭載している。このため、オートクレーブ処理時において電子部品まで水分が侵入すると、内視鏡挿入部が故障してこれを取り替える必要が生じる。医療用の内視鏡装置では、内視鏡挿入部を頻繁に交換するような事態は避ける必要があり、オートクレーブ処理等の過酷な環境下に曝されても故障しにくいものの開発が求められている。
【０００８】
本発明は、オートクレーブ処理等の過酷な条件下における耐熱性及び耐久性を高めることのできる電子内視鏡装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、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。
【００１０】
本発明の電子内視鏡装置の製造方法は、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ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子内視鏡装置によれば、オートクレーブ処理等の過酷な条件下ににおける耐熱性及び耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡の全体図である。
【図２】内視鏡先端部の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）は白色光源からの出射光を光ファイババンドルにより内視鏡先端部まで導光する照明光学系の概略構成図、（Ｂ）はレーザ光を単線の光ファイバにより内視鏡先端部の蛍光体まで導光する照明光学系の概略構成図である。
【図５】先端硬質部の開口孔に、光学部材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。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は先端硬質部の開口孔に光学部材を複数の接着層を介して固定する手順を示す工程図である。
【図７】先端硬質部と光学部材と間の接合部が温度変化により発生する熱応力の分布を示す説明図である。
【図８】先端硬質部の開口孔に、サファイアプレートからなる光学部材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。
【図９】第１の接着材のプリフォームを作製する様子を概略的に示す説明図である。
【図１０】（Ａ）は光学部材の外周面にプリフォームを挿入する工程、（Ｂ）はプリフォームを先端硬質部の開口孔に挿入する工程を示す説明図である。
【図１１】先端硬質部の開口孔に、光学部材を３層の接着層を介して固定した概略的な断面図である。
【図１２】図１１に示す密閉構造においてクラックが発生した状態を示す図である。
【図１３】先端硬質部の段付部に、光学部材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。
【図１４】光学部材の正面図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は光学部材としてサファイアプレートを用い、先端硬質部に光学部材を固定する場合の工程図である。
【図１６】図１２のＲ部を拡大して示す拡大説明図である。
【図１７】光学部材と先端硬質部との密閉構造の構成例１〜６の実験例を示す図である。
【図１８】（Ａ）は従来の照明光学系のレンズの接合構造、（Ｂ）は従来の撮像光学系のカバーガラスの接合構造を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
【００１４】
内視鏡挿入部１３は、本体操作部１１側から順に軟性部１９、湾曲部２１、及び先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）１７で構成される。湾曲部２１は、本体操作部１１のアングルノブ２３，２５を回動することで遠隔的に湾曲操作され、これにより、先端部１７を所望の方向に向けることができる。
【００１５】
本体操作部１１には、前述のアングルノブ２３，２５の他、送気送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン等の各種ボタン２７が並設される。また、本体操作部１１から内視鏡挿入部１３側へ延長された連設部２９には、鉗子などの処置具が挿入される鉗子挿入部３１を設けてある。鉗子挿入部３１から挿入された処置具の先端は、内視鏡先端部１７に形成された鉗子口４１（図２参照）から導出される。
【００１６】
図２に内視鏡先端部の概略的な外観図を示した。内視鏡先端部１７の先端面には、撮像光学系の観察窓３７、観察窓３７の両脇側に照明光学系の照射窓３９Ａ，３９Ｂが配置される。また、先端面には、鉗子口４１や、観察窓３７に向けて送気又は送水する送気送水ノズル４３も配置される。
【００１７】
図３に図２のＡ−Ａ断面を表す概略断面図を示した。
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。
【００１８】
また、照明光学系も同様に、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、先端硬質部４５に穿設された開口孔６９へ、内視鏡先端部１７から照明光を出射するレンズ７１が挿入されている。照明光学系は、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光源からの出射光を光ファイババンドル７３により内視鏡先端部１７まで導光する構成の場合（図４（Ａ））、光ファイババンドル７３の光出射端に、上記のレンズ７１を配置した構成となる。
【００１９】
また、レーザ光を単線の光ファイバ７５により内視鏡先端部１７まで導光し、光ファイバ７５の光出射端に蛍光体７７を配置して、レーザ光により励起する蛍光体７７からの蛍光と、蛍光体７７を通過したレーザ光とにより照明光を生成する場合（図４（Ｂ））、蛍光体７７のレーザ光入射側とは反対側に上記レンズ７１を配置した構成となる。いずれの場合も、レンズ７１と先端硬質部４５との間で密閉構造が形成される。
【００２０】
図３に示すように、先端硬質部４５に穿設された開口孔６３には、金属製の鉗子パイプ６５が固設され、鉗子パイプ６５の開口孔６３とは反対側の端部には鉗子チューブ６７が接続されている。これら鉗子パイプ６５及び鉗子チューブ６７は、内視鏡先端部１７の鉗子口４１から、本体操作部１１側の鉗子挿入部３１までを連通する鉗子チャンネルを形成している。
【００２１】
次に、先端硬質部４５の開口孔４７，６９にカバーガラス６１やレンズ７１等の光学部材を固定した密閉構造について詳細に説明する。
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。
【００２２】
内視鏡先端部の観察窓や照明窓には、レンズ又は透光性を有するカバープレート等の光学部材が内視鏡先端部の表面に露出して配置される。
【００２３】
光学部材８３は、枠体である先端硬質部４５の開口孔８１に保持されており、光学部材８３と開口孔８１とが、互いに熱膨張係数の異なる複数の接着層８５を介して接続される。
【００２４】
複数の接着層８５は、光学部材８３と開口孔８１との隙間で、その隙間の厚み方向に積層されている。これら接着層８５は、光学部材側における第１の接着材の層８７と、開口孔８１側における第２の接着材の層８９からなる。第１の接着材の層８７は、板状に形成された光学部材８３の外周面に形成され、この外周面に対面する開口孔８１内周面に第２の接着材の層８９が形成される。
【００２５】
例えば、第１の接着材の層８７は、先端硬質部４５より小さく光学部材８３より大きい熱膨張係数を有する第１の接着材からなる。また、第２の接着材の層８９は、第１の接着材より大きく先端硬質部４５より小さい熱膨張係数を有する第２の接着材からなる。
【００２６】
第１の接着材、第２の接着材は、主にビスマス系ガラスで構成される低融点ガラスフリットをフィラー（球形溶融シリカ）として含むものである。具体的には、第１の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α１は８．５×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。なお、ここでいう熱膨張係数は焼結固化後の値である。
【００２７】
第２の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α２は１１．５×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。第１の接着材は、第２の接着材に酸化亜鉛、アルミナ、微量の酸化硼素、酸化錫などの添加物を混合し、組成調製して得られる。
【００２８】
上記の低融点ガラスの組成は、モル％表示で下記の通りに表せる。
ＢｉＯ２ ： ７０〜８０％
ＳｉＯ２ ： １〜１０％
ＺｎＯ ： １〜１０％
Ａｌ２Ｏ３ ： １〜１０％
Ｂ２Ｏ３ ： １〜１０％
【００２９】
先端硬質部４５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした場合、熱膨張係数αｆは１７．３×１０−６［℃−１］である。
【００３０】
光学部材８３は、ガラス（例えばＫ−ＬＡＳＦＮ１７（商品名、住田光学製））からなり、熱膨張係数αＯＰは７．９×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。よって、各部材の熱膨張係数の関係は、αＯＰ ＜ α１ ＜ α２ ＜ αｆ となる。なお、熱膨張係数の大小関係は上述したものに限らず、例えば、αＯＰ＜α１＜α２＞αｆや、αＯＰ＜α１＞α２＜αｆの関係であってもよい。つまり、複数の接着材は、それぞれ異なる熱膨張係数となっていればよい。
【００３１】
次に、先端硬質部４５の開口孔８１に光学部材８３を固定する工程を説明する。
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。
【００３２】
図６（Ａ）は、先端硬質部４５の開口孔８１の内周面にペースト状の第２の接着材を塗布した後、加熱して第２の接着材の層８９を形成した様子、及び、光学部材８３の外周面にペースト状の第１の接着材を塗布した後、加熱して第１の接着材の層８７を形成した様子を示している。
【００３３】
第１の接着材と第２の接着材は、ガラス軟化点（約４００℃）より低い２００〜３００℃で加熱して３０分以上保持することにより、ガラスペースト中に含まれる有機バインダや、塗布時に必要に応じて用いる希釈液が焼き飛ばされ、各層８７，８９が形成される。ここで、更に４５０℃以上に加熱保持して、各層８７，８９内にガラスを焼成してもよい。
【００３４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、光学部材８３を先端硬質部４５の開口孔８１内に挿入して組み合わせる。第１の接着材と第２の接着材は固化されているため、挿入時に各接着材の層が乱れることなく接合される。そして、ガラス軟化点以上の４５０〜５００℃で２０分以上ベーキングすることで、図６（Ｃ）に示すように、光学部材８３と先端硬質部４５とを接着層８５を介して焼結する。
【００３５】
焼結後の第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９との界面は、実際には相互侵入により所定幅の境界領域を形成し、境界領域内で連続的に層が変化する分布となる。
【００３６】
上記のように、熱膨張係数が層毎に異なる低融点ガラスを用いて光学部材８３を先端硬質部４５に焼結させることにより、水分の透過性がなく、十分な耐熱性、耐久性を有する密閉構造が得られる。
【００３７】
図７は、先端硬質部４５と光学部材８３と間の接合部とが、温度変化により発生する熱応力の分布を示す説明図である。直線Ｐａ−Ｐｂで示す光学部材８３、第１の接着材の層８７、第２の接着材の層８９、先端硬質部４５の積層ラインにおける、光学部材８３の半径方向（直線Ｐａ−Ｐｂ方向）の熱応力は、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９により緩和させることができる。
【００３８】
つまり、所定量の温度上昇を生じた場合、熱膨張係数の大きい先端硬質部４５側では熱膨張により大きな熱歪みが生じるので、Ｓ２で示す大きな熱応力が発生する。一方、熱膨張係数の小さい光学部材８３側では熱膨張量は少ないが、光学部材８３は先端硬質部４５の膨張によってＰａからＰｂに向かう方向に引張応力を受ける。しかし、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９の熱膨張量が段階的に中間の熱膨張量となることで、先端硬質部４５を直接光学部材８３に接続する場合より、発生する引張応力が段階的に低減される。これにより、接合界面における破断や各層の破壊等を確実に防止できる。
【００３９】
本構成においては、接着層が複数層からなることで、単層で先端硬質部４５と光学部材８３とを接合する場合より、発生する熱応力を緩和できる。医療用の電子内視鏡に求められる先端硬質部４５と光学部材８３との隙間は、０．０１〜０．２ｍｍ程度であり、このような狭小の厚み内で熱膨張係数の大きく異なる材料同士を接合する場合、双方の材料の中間の熱膨張係数となる材料を双方の材料間に単層で介装させても、実質的な熱応力の緩和効果は小さい。
【００４０】
本構成のように、先端硬質部４５側から光学部材８３側にかけての狭小の隙間で、敢えて複数の接着層を介装させることで、単層の接着層からは得られない熱応力低減効果が奏される。上記効果は、隙間寸法が狭いほど顕著となり、０．０１〜０．１ｍｍ、特に０．０１〜０．０５ｍｍで顕著となる。
【００４１】
図７に示すように、第２の接着材の層８９により、先端硬質部４５側の熱応力Ｓ２が先端硬質部４５側に対して反対側でＳ１ａに低減され、更に第１の接着材の層８７により、熱応力Ｓ１ａからＳ１まで低減される。一方、接着層が単層構造である場合には、図中一点鎖線で示すように、熱応力値が緩やかなカーブとなって上記のＳ２からＳ１までの応力緩和量δＳより小さいＳ２ａまでの応力緩和量に留まる。
【００４２】
本構成における異種材料の接着層界面は、まず、対面する接着層のうち一方の層が先に硬化する。次に、硬化した側の一方の層上に他方の層のガラスが硬化して、双方の層が接着される。この他方の層が硬化する際に、応力が界面方向に逃げ、応力緩和を生じるようになる。
【００４３】
以上説明したように、光学部材８３と先端硬質部４５とを、互いに熱膨張係数の異なる複数の低融点ガラスの接着層８５を介して接続することにより、光学部材８３と、この光学部材８３を支持する先端硬質部４５とを、耐熱性及び耐久性を高めて密閉できる。また、煩雑な工程を伴うことがないので、加工性を損なうことがない。
【００４４】
＜光学部材の変形例＞
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。
【００４５】
図８は先端硬質部４５の開口孔８１に、サファイアプレート８３Ａからなる光学部材を複数の接着層８５を介して固定した概略的な断面図である。サファイアプレート８３Ａは薄肉化できるため、第１の接着材の層８７、第２の接着材の層８９等の複数の接着層８５の厚みも薄くできる。サファイアプレート８３Ａが照明窓で、発光面積が大きく、拡がり角の大きな照明光が出射される場合、照明窓の先端においてケラレ９１を生じやすくなる。しかし、接着層８５が薄く形成されているため、ケラレ９１を生じさせる接着層８５の領域は小さい範囲に限られ、その領域からの発熱は最小限に抑えられる。
【００４６】
なお、迷光防止のために、第１の接着材の層８７に黒色顔料を混合してもよい。黒色顔料としては、等方性黒鉛材が挙げられる。等方性黒鉛材の熱膨張係数は４．４〜７．１×１０−６ ℃−１であり、光学部材８３の熱膨張係数に近いため、好適に用いることができる。
【００４７】
＜先端硬質部の変形例＞
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。
【００４８】
上記のように先端硬質部４５の材料として、Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくともいずれかを含むＦｅ系材料を用いることで、熱膨張係数が小さくなり、光学部材との熱膨張係数の差を小さくすることができる。
【００４９】
＜第１の接着材の層、第２の接着材の層の変形例＞
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。
【００５０】
図９は第１の接着材のプリフォームを作製する様子を概略的に示す説明図である。まず、円柱形状の棒体９３の側面にペースト状の第１の接着材を塗布し、ガラス軟化点より低い２００〜３００℃に加熱する。これにより、ガラスペースト中に含まれる有機バインダや希釈液を焼き飛ばし、棒体９３の側面に第１の接着材の層９５を形成する。その後、棒体９３を支持した状態で、図示しないカッタにより棒体９３の軸線に対して垂直にスライスして、層９５を複数の円環状の個体に切断する。これら各個体の両側面を研磨してプリフォーム８７Ａとする。
【００５１】
上記のように、第１の接着材を固化したプリフォームを予め用意しておけば、図１０（Ａ）に示すように、光学部材８３の外周面にプリフォーム８７Ａを挿入して組み込むことで第１の接着材の層を簡単かつ迅速に形成できる。
【００５２】
同様の製法により第２の接着材のプリフォームを作製し、作製したプリフォーム８９Ａを図１０（Ｂ）に示すように、先端硬質部４５の開口孔８１に挿入して組み込むことで、第２の接着材の層を簡単かつ迅速に形成できる。
【００５３】
各接着層をプリフォームを用いて形成する製法は、特に光学部材８３が薄いサファイアプレートであり、このサファイアプレートを先端硬質部に固定する場合に有用である。サファイアプレートを固定する一工程例を以下に示す。（１）光学部材８３であるサファイアプレートの外周面に第１の接着材のプリフォームを取り付け、加熱により仮止めする。（２）先端硬質部の開口孔にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）第１の接着材のプリフォームが設けられたサファイアプレートを先端硬質部の開口孔に嵌め込む。（４）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００５４】
上記工程によれば、取り扱いが難しい薄肉のサファイアプレートを、反りや脱落を生じさせることなく、簡単かつ確実に固定することができる。
【００５５】
＜第２の構成例＞
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。
【００５６】
第３の接着材は、前述の第１の接着材、第２の接着材と同様に、主にビスマス系ガラスで構成される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。具体的には、第３の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α３は８．８×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。また、他の例として、第３の接着材はＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数１２．３×１０−６［℃−１］）を用いることができる。
【００５７】
上記の３層構造は、次にようにして形成することができる。まず、第３の接着材の層９７を第１の接着材の層８７の外側に形成し、その後、先端硬質部４５の第２の接着材の層８９が形成された開口孔８１に挿入して焼結する。又は、第３の接着材の層９７を第２の接着材の層８９の内側に形成し、その後、第１の接着材の層８７が形成された光学部材８３を開口孔８１に挿入して焼結する。或いは、第３の接着材の層９７を、第１の接着材の層８７の外側と、第２の接着材の層８９の内側にそれぞれ形成し、光学部材８３を開口孔８１に挿入して焼結する。焼結処理は前述同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５８】
図１２は、図１１に示す３層構造の接着層を含む密閉構造を持つ内視鏡挿入部に対し、高温高圧（例えば１３４℃、圧力２．２ｂａｒ）条件でのオートクレーブ処理を、接着層にクラックが発生するまで行った結果を示す先端部の断面模式図である。
【００５９】
図１２に示すように、オートクレーブ処理をくり返し行っていくと、第１の接着材の層８７と第３の接着材の層９７の界面、及び、第２の接着材の層８９と第３の接着材の層９７の界面にはクラックは発生せず、第３の接着材の層９７の内部においてクラックＣが発生する。
【００６０】
この結果は、接着層にかかる応力が第３の接着材の層９７に集中し、第１の接着材の層８７と光学部材８３との界面、第１の接着材の層８７と第３の接着材の層９７との界面、第２の接着材の層８９と第３の接着材の層９７との界面、及び第２の接着材の層８９と先端硬質部４５との界面にかかる応力を低減させていることを意味する。
【００６１】
なお、図１２のようなクラックＣが発生するのは、オートクレーブ処理を５００〜２０００回程度まで実施した場合であり、しかも、この程度の回数のオートクレーブ処理を行っても、クラックが発生するのはサンプル数の５０％程度である。
【００６２】
このように接着層を３層構造にすることで、オートクレーブ処理のように過酷な条件下であっても、真ん中の第３の接着材の層９７に応力を集中させて、第３の接着材の層９７以外の各層や各界面におけるクラックの発生を防ぐことができ、密閉構造の耐久性を一層向上できる。
【００６３】
図１１に示すように接着材の層を３層以上の構造にすると、先端硬質部と光学部材との間に材料同士の界面が２層構造に比べて多く存在するため、この界面に応力が集中してクラックが発生しやすくなると通常は考えられる。
【００６４】
しかし、発明者は、図１２に示す結果から、接着層を３層構造にすることで、界面への応力集中がむしろ緩和されて、真ん中の接着材の層に応力を集中させられることを見出した。
【００６５】
クラックは、界面において発生しやすくなるため、この界面にかかる応力を低減できることで、接着層を複数層構造にして界面が増える場合でも、各界面におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、耐久性及び耐熱性を更に向上させることができる。
【００６６】
前述したように、医療用の電子内視鏡に求められる先端硬質部４５と光学部材８３との隙間は、０．０１〜０．２ｍｍ程度である。このような狭小の厚み内で、敢えて、３層構造の接着層を設けることで、これまでにない、耐久性及び耐熱性を持った内視鏡装置を実現することが可能になる。
【００６７】
本構成は、特に先端硬質部４５と光学部材８３の熱膨張係数の差が大きく、温度変化過程でより大きな歪みが生じる接続構造に対して有用である。
【００６８】
一般に、図８に示すような先端硬質部４５に薄肉のサファイアプレート８３Ａを固定する場合、双方を高い寸法精度で作製し、正確に位置合わせすることは難しい。しかし、本構成のように、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９との間に粘性を有する第３の接着材の層９７を設けることで、先端硬質部４５と光学部材８３とを組み合わせる際に、第３の接着材の層９７がこの寸法誤差を吸収する。よって、双方を容易に精度良く組み合わせることができる。
【００６９】
また、第３の接着材に伸縮性（展性）を付与することで、発生する熱応力（熱歪み）を更に緩和することができる。伸縮性を付与するには、例えば粒度１〜１００μｍのフィラー用アルミニウム金属粉からなるアルミ合金フィラー（東洋アルミニウム製）、また、望ましくは電気絶縁された合金金属のフィラーを接着材に混入すればよい。更に、迷光防止のため、等方性黒鉛材等の黒色顔料を混合してもよい。
【００７０】
第３の接着材の層９７は、更に熱膨張係数の異なる複数の層から構成してもよい。つまり、接着層を４層以上の構造としてもよい。この場合には、両端の接着材の層以外の層に応力を集中させることができるため、各層にかかる応力を分散させることができ、３層のときと比較して更なる耐熱性及び耐久性向上を図ることができる。
【００７１】
＜第３の構成例＞
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。
【００７２】
この段付部１１１により開口孔８１が拡径された領域に、接着層８５と光学部材８３の外周縁部が配置される。光学部材８３の外周面には第１の接着材の層８７が全周にわたって形成され、段付部１１１の環状側面１１３と拡径内周面１１５には第２の接着材の層８９が全周にわたって形成されている。
【００７３】
第２の接着材の層８９は、第１の接着材の層８７と、環状側面１１３に対面する光学部材８３の外周縁部８３ａに接合されている。つまり、環状側面１１３に対面する光学部材８３の外周縁部８３ａが、外周縁部８３ａの全周にわたって第２の接着材の層８９と接合され、先端硬質部４５と光学部材８３との密閉構造を形成している。
【００７４】
また、光学部材８３の外側面８３ｂは、先端硬質部４５の先端面４５ａと面一に配置され、光学部材８３は、先端硬質部４５に塑性変形可能に突出した係止爪１１７でカシメを行い、段付部１１１内に保持される。係止爪１１７は、図中矢印Ｋで示す加圧変形により、光学部材８３を板厚方向に付勢する。係止爪１１７は、図１４に光学部材８３の正面図を示すように、先端硬質部４５に少なくとも３箇所設けられ、光学部材８３の脱落を防止している。この係止爪１１７により、光学部材８３は安定して段付部１１１内に保持され、光学部材８３を先端硬質部４５の先端面４５ａに対して平坦に固定することを容易にしている。
【００７５】
上記のように先端硬質部４５の段付部１１１に光学部材８３を固定する工程としては、前述の工程と同様であり、その一例を以下に示す。（１）光学部材８３の外周面８３ｃにペースト状の第１の接着材を塗布し、ガラス軟化点より低い温度の加熱により仮止めする。（２）先端硬質部の開口孔にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）第１の接着材の層８７が形成された光学部材８３を先端硬質部４５の段付部１１１内に嵌め込む。（４）係止爪で光学部材８３を支持する。（５）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００７６】
また、光学部材８３としてサファイアプレートを用いる場合は、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程とすることができる。（１）サファイアプレート８３Ａの外周面８３ｃに第１の接着材のプリフォーム８７Ａを取り付け、加熱により仮止めする。（２）先端硬質部４５の拡径内周面１１５にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）プリフォーム８７Ａが仮止めされたサファイアプレート８３Ａを、先端硬質部４５の段付部１１１内に嵌め込む。これにより、第２の接着材が、先端硬質部４５の環状側面１１３、及び環状側面１１３に対面するサファイアプレート８３Ａの外周縁部８３ａに広がる。（４）係止爪で光学部材８３を支持する。（５）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００７７】
上記工程により形成された先端硬質部４５と光学部材８３（８３Ａ）との密閉構造によれば、光学部材８３（８３Ａ）が、その外周面８３ｃ及び外周縁部８３ａの２面で先端硬質部４５と接合されているため、密閉性、耐久性が向上する。
【００７８】
なお、接着層を３層構造にする場合には、例えば、図１５（Ａ）においてプリフォーム８７Ａを形成した後、第１の接着材のプリフォーム８７Ａの外周面に第３の接着材のプリフォームを取り付け、加熱により仮止めする。そして、図１５（Ｂ）以降の工程を行えばよい。
【００７９】
上記密閉構造の効果について、図１６を用いて説明する。図１６は図１３のＲ部を拡大して示す拡大説明図である。各部材に温度変化が生じた場合、各部材の熱膨張係数に応じた熱応力が発生する。熱膨張係数は、前述のように、光学部材８３（８３Ａ）の熱膨張係数αＯＰ ＜ 第１の接着材の熱膨張係数α１ ＜ 第２の接着材の熱膨張係数α２ ＜ 先端硬質部４５の熱膨張係数αｆ の関係を有するので、温度上昇時には、光学部材８３（８３Ａ）の半径方向に引張応力Ｐが発生すると共に、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部８３ａに剪断応力Ｑが発生する。
【００８０】
剪断応力Ｑは、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部８３ａの全周にわたって発生し、光学部材８３（８３Ａ）を開口孔８１の外側から内側に向けて反らせようとする曲げモーメントＭとして作用する。この曲げモーメントＭの作用により、温度変化に伴う熱歪みは接着層８５と光学部材８３（８３Ａ）の全体に分散される。
【００８１】
このときの全熱応力エネルギは、剪断応力Ｑにより曲げモーメントＭを発生させるエネルギと、引張応力Ｐのエネルギとの総和であり、従って、図５に示すように光学部材の外周端部のみが接合される場合と比較して、全熱応力エネルギが剪断応力Ｑに分散されるだけ、引張応力Ｐが相対的に減少する。
【００８２】
このため、引張応力Ｐと剪断応力Ｑは全熱応力エネルギの分散により、比較的低い応力レベルに抑制され、温度変化量が大きい場合でも破断や破損が生じにくくなる。
【００８３】
また、上記の密閉構造とすることで、図１６に示すＶ方向に観察したときに、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部を通じて、接着層８５に割れ等の欠陥が生じたかを視認できる。これにより、双方の接合状態を簡単に確認できる。
【００８４】
以上説明した各構成例の内視鏡によれば、オートクレーブ洗浄に対応できる密閉性、耐熱性、耐薬品性、機械的耐久性が同時に得られる。オートクレーブ洗浄では、１６０℃〜１８０℃程度まで加熱され、２ｂａｒ程度まで加圧され、殺菌消毒、薬剤洗浄される。洗浄処理開始から温度上昇に伴って熱歪みが増加して、設定温度到達時には、室温からの熱変形量が最大となる。このときの光学部材８３と先端硬質部４５との間の熱応力が最大となる。
【００８５】
本構成では、光学部材８３と先端硬質部４５との間に、第１の接着材の層、第２の接着材の層等の複数の接着層を設け、各接着層の熱膨張係数を、一例として光学部材８３から先端硬質部４５にかけて階段状に増加する分布にしている。このため、オートクレーブ洗浄のような高温環境に内視鏡を晒しても、発生する熱応力は軽減され、各接着層の破壊、損傷や、光学部材８３や先端硬質部４５にヒビや変形を生じることが未然に防止できる。
【００８６】
以上説明した熱応力は、内視鏡の環境温度の変化により生じる熱応力のみならず、先端硬質部４５と光学部材８３との焼結処理の加熱昇温時、降温時に生じる熱応力に対しても同様に軽減することができる。
【００８７】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００８８】
例えば、低融点ガラスは、ビスマス系ガラスの他、珪酸系ガラスで構成することもでき、熱膨張係数等を制御するために、酸化亜鉛、アルミナ、三酸化二硼素、シリカ等の添加物を加えることもできる。なお、リン酸塩やアルカリ・硼酸塩ガラスを用いる場合は、アルカリ土類を追加することで耐水性を良化できる。熱膨張係数の多い金属側に形成する接着層には、酸化マグネシウムを加えることで熱膨張係数を上げることができる。また、光学部材側に形成する接着層には、微量の酸化錫を加えることで熱膨張係数を下げることができる。
【００８９】
以上、医療機器として内視鏡を例示して説明したが、本発明は、先端部に撮像素子等の電子部品を内蔵する医療用の内視鏡に限らず、硬性鏡、スコープ内視鏡、各種手術用機器等、各種の医療機器に対しても適用可能である。
【実施例１】
【００９０】
図１７に光学部材と先端硬質部との密閉構造の構成例１〜６の実験例を示した。以下、構成例１〜６の構成とその接着強度の評価を説明する。
【００９１】
構成例１においては、先端硬質部は、熱膨張係数αｆが１０．０［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）であり、光学部材は、熱膨張係数αＯＰが４．５［×１０−６ ℃−１］のサファイアプレートである。
【００９２】
また、接着層は３層の積層構造である。第２の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α１：１１．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃）の接着材をガラス軟化点以下の温度で形成した。第１の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α２：８．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃）の接着材をガラス軟化点以下の温度で形成した。第３の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α３：８．８［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃）の接着材を、第１、第２の接着材の層とまとめて焼成温度をやや超える温度で焼結させることで形成した。
【００９３】
構成例２は、先端硬質部を、熱膨張係数αｆが１７．３［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした以外は構成例１と同じ構成である。
【００９４】
構成例３は、構成例１において、光学部材をＬ−ＬＡＳＦＮ（商品名：住田光学製）のガラスとし、第１の接着材の層を、熱膨張係数α２が１１．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃の接着材で形成し、第２の接着材の層を、熱膨張係数α２が８．８［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃の接着材で形成し、第１の接着材の層と第２の接着材の層の間に第３の接着材の層を加えた構成である。第３の接着材の層は、熱膨張係数α２が１２．３［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃のＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペーストで形成した構成である。
【００９５】
構成例４は、構成例１において、先端硬質部を、熱膨張係数αｆが１７．３［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、第３の接着材の層を省略した構成である。接着層を構成する各接着材の層をガラスペーストの塗布後、ガラス軟化点以下の温度に加熱して形成し、その後に双方を組み合わせ、焼成温度をやや超える温度で焼結させた。
【００９６】
構成例５は、先端硬質部をステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）、光学部材をＬ−ＬＡＳＦＮ１７（商品名：住田光学製）のガラスとし、第２の接着材の層を設けずに、構成例１と同様の第１の接着材の層を単層として設けた構成である。
【００９７】
構成例６は、構成例５において、先端硬質部をＳＵＳ３０４とし、第１の接着材の層を、熱膨張係数α２が１２．３［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃のＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペーストで形成した構成である。
【００９８】
上記の構成例１〜６に対して、滅菌処理５００回実施の前後における窓（観察窓又は照射窓）の接着強度を評価した結果を図１７に示す。
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。
【００９９】
構成例４と構成例５，６を比較して分かるように、接着材を２層構造とすることで、耐久性及び耐熱性を向上させることができる。
【０１００】
構成例１〜３と構成例４を比較して分かるように、接着材を３層構造とすることで、耐久性及び耐熱性を更に向上させることができる。
【０１０１】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
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。
【０１０２】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０３】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０４】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０５】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０６】
開示された電子内視鏡装置は、前記枠体が、Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくともいずれかを含むＦｅ系材料からなるものである。
【０１０７】
開示された電子内視鏡装置は、前記光学部材が、サファイアからなるものである。
【０１０８】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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、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ものである。
【０１０９】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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。
【０１１０】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１１】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１２】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１３】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１４】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の電子内視鏡装置によれば、オートクレーブ処理等の過酷な条件下における耐熱性及び耐久性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１３ 内視鏡挿入部
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、体腔内に挿入する挿入部を有し、挿入部の先端には、被写体に照明光を出射する照明光学系と被写体像を結像する撮像光学系とが設けられている。図１８（Ａ）に示すように、挿入部の先端１３１で外側に露出する照明光学系のレンズ１３３や、図１８（Ｂ）に示すように、撮像光学系のカバーガラス１３５等、光学部材の固定には、光学部材と、光学部材を収納する保持部との隙間に接着材１３７を充填し、光学部材と保持部とを密閉構造として固定する方法が採られている。
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。
【０００３】
ところが、エポキシ系接着材やシリコン系接着材は透湿性が比較的高く、密閉構造としても内視鏡を洗浄する際には水分が接着材１３７の層内に浸透してしまう。このため、内視鏡内に洗浄材等が染み込み、内部汚染を生じることがある。また、エポキシ系接着材は、ブラシ洗浄やガーゼによる拭き取り時の擦れに対して必ずしも十分な強度でなく、エポキシの土手盛り１３９が削れて不要光のカットが不十分となったり、削れた部位から水分が進入したりする虞がある。
【０００４】
また、一般的にガラス等の光学部材と金属製の保持部とを接続する場合、光学部材の熱膨張係数は金属に比較して小さく、その差が大きいため、各材料の熱膨張係数の違いによる影響を軽減させることが行われる。その際、光学部材、保持部、及び双方を接続する接着材の材料選択に制限が多くなる。熱膨張係数の小さな金属保持部とガラスからなる光学部材とを、低融点ガラスで加熱封止する構成が特許文献１に記載されるが、その場合でも耐薬品性の高い光学部材を選択して接続することは難しく、金属保持部の機械加工性が低下する不利もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療用の内視鏡装置は、体腔内に挿入して使用される度に、付着した汚染物を除去するため、洗浄、消毒、滅菌処理が行われる。近年、より確実に感染症発生を防止するために、１００℃を超える高温高圧蒸気で洗浄するオートクレーブ処理の実施が望まれている。このような過酷な条件下に晒される内視鏡装置は、特に接着された部分が熱応力等のダメージを受けやすくなるため、更なる耐熱性や耐久性が要求されている。
【０００７】
医療用の内視鏡装置は、内視鏡挿入部の先端部に撮像素子等の電子部品を搭載している。このため、オートクレーブ処理時において電子部品まで水分が侵入すると、内視鏡挿入部が故障してこれを取り替える必要が生じる。医療用の内視鏡装置では、内視鏡挿入部を頻繁に交換するような事態は避ける必要があり、オートクレーブ処理等の過酷な環境下に曝されても故障しにくいものの開発が求められている。
【０００８】
本発明は、オートクレーブ処理等の過酷な条件下における耐熱性及び耐久性を高めることのできる電子内視鏡装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子内視鏡装置は、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。
【００１０】
本発明の電子内視鏡装置の製造方法は、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ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子内視鏡装置によれば、オートクレーブ処理等の過酷な条件下ににおける耐熱性及び耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡の全体図である。
【図２】内視鏡先端部の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）は白色光源からの出射光を光ファイババンドルにより内視鏡先端部まで導光する照明光学系の概略構成図、（Ｂ）はレーザ光を単線の光ファイバにより内視鏡先端部の蛍光体まで導光する照明光学系の概略構成図である。
【図５】先端硬質部の開口孔に、光学部材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。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は先端硬質部の開口孔に光学部材を複数の接着層を介して固定する手順を示す工程図である。
【図７】先端硬質部と光学部材と間の接合部が温度変化により発生する熱応力の分布を示す説明図である。
【図８】先端硬質部の開口孔に、サファイアプレートからなる光学部材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。
【図９】第１の接着材のプリフォームを作製する様子を概略的に示す説明図である。
【図１０】（Ａ）は光学部材の外周面にプリフォームを挿入する工程、（Ｂ）はプリフォームを先端硬質部の開口孔に挿入する工程を示す説明図である。
【図１１】先端硬質部の開口孔に、光学部材を３層の接着層を介して固定した概略的な断面図である。
【図１２】図１１に示す密閉構造においてクラックが発生した状態を示す図である。
【図１３】先端硬質部の段付部に、光学部材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。
【図１４】光学部材の正面図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は光学部材としてサファイアプレートを用い、先端硬質部に光学部材を固定する場合の工程図である。
【図１６】図１２のＲ部を拡大して示す拡大説明図である。
【図１７】光学部材と先端硬質部との密閉構造の構成例１〜６の実験例を示す図である。
【図１８】（Ａ）は従来の照明光学系のレンズの接合構造、（Ｂ）は従来の撮像光学系のカバーガラスの接合構造を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
【００１４】
内視鏡挿入部１３は、本体操作部１１側から順に軟性部１９、湾曲部２１、及び先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）１７で構成される。湾曲部２１は、本体操作部１１のアングルノブ２３，２５を回動することで遠隔的に湾曲操作され、これにより、先端部１７を所望の方向に向けることができる。
【００１５】
本体操作部１１には、前述のアングルノブ２３，２５の他、送気送水ボタン、吸引ボタン、シャッターボタン等の各種ボタン２７が並設される。また、本体操作部１１から内視鏡挿入部１３側へ延長された連設部２９には、鉗子などの処置具が挿入される鉗子挿入部３１を設けてある。鉗子挿入部３１から挿入された処置具の先端は、内視鏡先端部１７に形成された鉗子口４１（図２参照）から導出される。
【００１６】
図２に内視鏡先端部の概略的な外観図を示した。内視鏡先端部１７の先端面には、撮像光学系の観察窓３７、観察窓３７の両脇側に照明光学系の照射窓３９Ａ，３９Ｂが配置される。また、先端面には、鉗子口４１や、観察窓３７に向けて送気又は送水する送気送水ノズル４３も配置される。
【００１７】
図３に図２のＡ−Ａ断面を表す概略断面図を示した。
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。
【００１８】
また、照明光学系も同様に、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、先端硬質部４５に穿設された開口孔６９へ、内視鏡先端部１７から照明光を出射するレンズ７１が挿入されている。照明光学系は、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光源からの出射光を光ファイババンドル７３により内視鏡先端部１７まで導光する構成の場合（図４（Ａ））、光ファイババンドル７３の光出射端に、上記のレンズ７１を配置した構成となる。
【００１９】
また、レーザ光を単線の光ファイバ７５により内視鏡先端部１７まで導光し、光ファイバ７５の光出射端に蛍光体７７を配置して、レーザ光により励起する蛍光体７７からの蛍光と、蛍光体７７を通過したレーザ光とにより照明光を生成する場合（図４（Ｂ））、蛍光体７７のレーザ光入射側とは反対側に上記レンズ７１を配置した構成となる。いずれの場合も、レンズ７１と先端硬質部４５との間で密閉構造が形成される。
【００２０】
図３に示すように、先端硬質部４５に穿設された開口孔６３には、金属製の鉗子パイプ６５が固設され、鉗子パイプ６５の開口孔６３とは反対側の端部には鉗子チューブ６７が接続されている。これら鉗子パイプ６５及び鉗子チューブ６７は、内視鏡先端部１７の鉗子口４１から、本体操作部１１側の鉗子挿入部３１までを連通する鉗子チャンネルを形成している。
【００２１】
次に、先端硬質部４５の開口孔４７，６９にカバーガラス６１やレンズ７１等の光学部材を固定した密閉構造について詳細に説明する。
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。
【００２２】
内視鏡先端部の観察窓や照明窓には、レンズ又は透光性を有するカバープレート等の光学部材が内視鏡先端部の表面に露出して配置される。
【００２３】
光学部材８３は、枠体である先端硬質部４５の開口孔８１に保持されており、光学部材８３と開口孔８１とが、互いに熱膨張係数の異なる複数の接着層８５を介して接続される。
【００２４】
複数の接着層８５は、光学部材８３と開口孔８１との隙間で、その隙間の厚み方向に積層されている。これら接着層８５は、光学部材側における第１の接着材の層８７と、開口孔８１側における第２の接着材の層８９からなる。第１の接着材の層８７は、板状に形成された光学部材８３の外周面に形成され、この外周面に対面する開口孔８１内周面に第２の接着材の層８９が形成される。
【００２５】
例えば、第１の接着材の層８７は、先端硬質部４５より小さく光学部材８３より大きい熱膨張係数を有する第１の接着材からなる。また、第２の接着材の層８９は、第１の接着材より大きく先端硬質部４５より小さい熱膨張係数を有する第２の接着材からなる。
【００２６】
第１の接着材、第２の接着材は、主にビスマス系ガラスで構成される低融点ガラスフリットをフィラー（球形溶融シリカ）として含むものである。具体的には、第１の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α１は８．５×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。なお、ここでいう熱膨張係数は焼結固化後の値である。
【００２７】
第２の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α２は１１．５×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。第１の接着材は、第２の接着材に酸化亜鉛、アルミナ、微量の酸化硼素、酸化錫などの添加物を混合し、組成調製して得られる。
【００２８】
上記の低融点ガラスの組成は、モル％表示で下記の通りに表せる。
ＢｉＯ２ ： ７０〜８０％
ＳｉＯ２ ： １〜１０％
ＺｎＯ ： １〜１０％
Ａｌ２Ｏ３ ： １〜１０％
Ｂ２Ｏ３ ： １〜１０％
【００２９】
先端硬質部４５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした場合、熱膨張係数αｆは１７．３×１０−６［℃−１］である。
【００３０】
光学部材８３は、ガラス（例えばＫ−ＬＡＳＦＮ１７（商品名、住田光学製））からなり、熱膨張係数αＯＰは７．９×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。よって、各部材の熱膨張係数の関係は、αＯＰ ＜ α１ ＜ α２ ＜ αｆ となる。なお、熱膨張係数の大小関係は上述したものに限らず、例えば、αＯＰ＜α１＜α２＞αｆや、αＯＰ＜α１＞α２＜αｆの関係であってもよい。つまり、複数の接着材は、それぞれ異なる熱膨張係数となっていればよい。
【００３１】
次に、先端硬質部４５の開口孔８１に光学部材８３を固定する工程を説明する。
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。
【００３２】
図６（Ａ）は、先端硬質部４５の開口孔８１の内周面にペースト状の第２の接着材を塗布した後、加熱して第２の接着材の層８９を形成した様子、及び、光学部材８３の外周面にペースト状の第１の接着材を塗布した後、加熱して第１の接着材の層８７を形成した様子を示している。
【００３３】
第１の接着材と第２の接着材は、ガラス軟化点（約４００℃）より低い２００〜３００℃で加熱して３０分以上保持することにより、ガラスペースト中に含まれる有機バインダや、塗布時に必要に応じて用いる希釈液が焼き飛ばされ、各層８７，８９が形成される。ここで、更に４５０℃以上に加熱保持して、各層８７，８９内にガラスを焼成してもよい。
【００３４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、光学部材８３を先端硬質部４５の開口孔８１内に挿入して組み合わせる。第１の接着材と第２の接着材は固化されているため、挿入時に各接着材の層が乱れることなく接合される。そして、ガラス軟化点以上の４５０〜５００℃で２０分以上ベーキングすることで、図６（Ｃ）に示すように、光学部材８３と先端硬質部４５とを接着層８５を介して焼結する。
【００３５】
焼結後の第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９との界面は、実際には相互侵入により所定幅の境界領域を形成し、境界領域内で連続的に層が変化する分布となる。
【００３６】
上記のように、熱膨張係数が層毎に異なる低融点ガラスを用いて光学部材８３を先端硬質部４５に焼結させることにより、水分の透過性がなく、十分な耐熱性、耐久性を有する密閉構造が得られる。
【００３７】
図７は、先端硬質部４５と光学部材８３と間の接合部とが、温度変化により発生する熱応力の分布を示す説明図である。直線Ｐａ−Ｐｂで示す光学部材８３、第１の接着材の層８７、第２の接着材の層８９、先端硬質部４５の積層ラインにおける、光学部材８３の半径方向（直線Ｐａ−Ｐｂ方向）の熱応力は、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９により緩和させることができる。
【００３８】
つまり、所定量の温度上昇を生じた場合、熱膨張係数の大きい先端硬質部４５側では熱膨張により大きな熱歪みが生じるので、Ｓ２で示す大きな熱応力が発生する。一方、熱膨張係数の小さい光学部材８３側では熱膨張量は少ないが、光学部材８３は先端硬質部４５の膨張によってＰａからＰｂに向かう方向に引張応力を受ける。しかし、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９の熱膨張量が段階的に中間の熱膨張量となることで、先端硬質部４５を直接光学部材８３に接続する場合より、発生する引張応力が段階的に低減される。これにより、接合界面における破断や各層の破壊等を確実に防止できる。
【００３９】
本構成においては、接着層が複数層からなることで、単層で先端硬質部４５と光学部材８３とを接合する場合より、発生する熱応力を緩和できる。医療用の電子内視鏡に求められる先端硬質部４５と光学部材８３との隙間は、０．０１〜０．２ｍｍ程度であり、このような狭小の厚み内で熱膨張係数の大きく異なる材料同士を接合する場合、双方の材料の中間の熱膨張係数となる材料を双方の材料間に単層で介装させても、実質的な熱応力の緩和効果は小さい。
【００４０】
本構成のように、先端硬質部４５側から光学部材８３側にかけての狭小の隙間で、敢えて複数の接着層を介装させることで、単層の接着層からは得られない熱応力低減効果が奏される。上記効果は、隙間寸法が狭いほど顕著となり、０．０１〜０．１ｍｍ、特に０．０１〜０．０５ｍｍで顕著となる。
【００４１】
図７に示すように、第２の接着材の層８９により、先端硬質部４５側の熱応力Ｓ２が先端硬質部４５側に対して反対側でＳ１ａに低減され、更に第１の接着材の層８７により、熱応力Ｓ１ａからＳ１まで低減される。一方、接着層が単層構造である場合には、図中一点鎖線で示すように、熱応力値が緩やかなカーブとなって上記のＳ２からＳ１までの応力緩和量δＳより小さいＳ２ａまでの応力緩和量に留まる。
【００４２】
本構成における異種材料の接着層界面は、まず、対面する接着層のうち一方の層が先に硬化する。次に、硬化した側の一方の層上に他方の層のガラスが硬化して、双方の層が接着される。この他方の層が硬化する際に、応力が界面方向に逃げ、応力緩和を生じるようになる。
【００４３】
以上説明したように、光学部材８３と先端硬質部４５とを、互いに熱膨張係数の異なる複数の低融点ガラスの接着層８５を介して接続することにより、光学部材８３と、この光学部材８３を支持する先端硬質部４５とを、耐熱性及び耐久性を高めて密閉できる。また、煩雑な工程を伴うことがないので、加工性を損なうことがない。
【００４４】
＜光学部材の変形例＞
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。
【００４５】
図８は先端硬質部４５の開口孔８１に、サファイアプレート８３Ａからなる光学部材を複数の接着層８５を介して固定した概略的な断面図である。サファイアプレート８３Ａは薄肉化できるため、第１の接着材の層８７、第２の接着材の層８９等の複数の接着層８５の厚みも薄くできる。サファイアプレート８３Ａが照明窓で、発光面積が大きく、拡がり角の大きな照明光が出射される場合、照明窓の先端においてケラレ９１を生じやすくなる。しかし、接着層８５が薄く形成されているため、ケラレ９１を生じさせる接着層８５の領域は小さい範囲に限られ、その領域からの発熱は最小限に抑えられる。
【００４６】
なお、迷光防止のために、第１の接着材の層８７に黒色顔料を混合してもよい。黒色顔料としては、等方性黒鉛材が挙げられる。等方性黒鉛材の熱膨張係数は４．４〜７．１×１０−６ ℃−１であり、光学部材８３の熱膨張係数に近いため、好適に用いることができる。
【００４７】
＜先端硬質部の変形例＞
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。
【００４８】
上記のように先端硬質部４５の材料として、Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくともいずれかを含むＦｅ系材料を用いることで、熱膨張係数が小さくなり、光学部材との熱膨張係数の差を小さくすることができる。
【００４９】
＜第１の接着材の層、第２の接着材の層の変形例＞
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。
【００５０】
図９は第１の接着材のプリフォームを作製する様子を概略的に示す説明図である。まず、円柱形状の棒体９３の側面にペースト状の第１の接着材を塗布し、ガラス軟化点より低い２００〜３００℃に加熱する。これにより、ガラスペースト中に含まれる有機バインダや希釈液を焼き飛ばし、棒体９３の側面に第１の接着材の層９５を形成する。その後、棒体９３を支持した状態で、図示しないカッタにより棒体９３の軸線に対して垂直にスライスして、層９５を複数の円環状の個体に切断する。これら各個体の両側面を研磨してプリフォーム８７Ａとする。
【００５１】
上記のように、第１の接着材を固化したプリフォームを予め用意しておけば、図１０（Ａ）に示すように、光学部材８３の外周面にプリフォーム８７Ａを挿入して組み込むことで第１の接着材の層を簡単かつ迅速に形成できる。
【００５２】
同様の製法により第２の接着材のプリフォームを作製し、作製したプリフォーム８９Ａを図１０（Ｂ）に示すように、先端硬質部４５の開口孔８１に挿入して組み込むことで、第２の接着材の層を簡単かつ迅速に形成できる。
【００５３】
各接着層をプリフォームを用いて形成する製法は、特に光学部材８３が薄いサファイアプレートであり、このサファイアプレートを先端硬質部に固定する場合に有用である。サファイアプレートを固定する一工程例を以下に示す。（１）光学部材８３であるサファイアプレートの外周面に第１の接着材のプリフォームを取り付け、加熱により仮止めする。（２）先端硬質部の開口孔にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）第１の接着材のプリフォームが設けられたサファイアプレートを先端硬質部の開口孔に嵌め込む。（４）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００５４】
上記工程によれば、取り扱いが難しい薄肉のサファイアプレートを、反りや脱落を生じさせることなく、簡単かつ確実に固定することができる。
【００５５】
＜第２の構成例＞
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。
【００５６】
第３の接着材は、前述の第１の接着材、第２の接着材と同様に、主にビスマス系ガラスで構成される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。具体的には、第３の接着材はＢｉ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスフリットを含むガラスペーストで、その熱膨張係数α３は８．８×１０−６［℃−１］（１００〜３００℃）である。また、他の例として、第３の接着材はＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数１２．３×１０−６［℃−１］）を用いることができる。
【００５７】
上記の３層構造は、次にようにして形成することができる。まず、第３の接着材の層９７を第１の接着材の層８７の外側に形成し、その後、先端硬質部４５の第２の接着材の層８９が形成された開口孔８１に挿入して焼結する。又は、第３の接着材の層９７を第２の接着材の層８９の内側に形成し、その後、第１の接着材の層８７が形成された光学部材８３を開口孔８１に挿入して焼結する。或いは、第３の接着材の層９７を、第１の接着材の層８７の外側と、第２の接着材の層８９の内側にそれぞれ形成し、光学部材８３を開口孔８１に挿入して焼結する。焼結処理は前述同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５８】
図１２は、図１１に示す３層構造の接着層を含む密閉構造を持つ内視鏡挿入部に対し、高温高圧（例えば１３４℃、圧力２．２ｂａｒ）条件でのオートクレーブ処理を、接着層にクラックが発生するまで行った結果を示す先端部の断面模式図である。
【００５９】
図１２に示すように、オートクレーブ処理をくり返し行っていくと、第１の接着材の層８７と第３の接着材の層９７の界面、及び、第２の接着材の層８９と第３の接着材の層９７の界面にはクラックは発生せず、第３の接着材の層９７の内部においてクラックＣが発生する。
【００６０】
この結果は、接着層にかかる応力が第３の接着材の層９７に集中し、第１の接着材の層８７と光学部材８３との界面、第１の接着材の層８７と第３の接着材の層９７との界面、第２の接着材の層８９と第３の接着材の層９７との界面、及び第２の接着材の層８９と先端硬質部４５との界面にかかる応力を低減させていることを意味する。
【００６１】
なお、図１２のようなクラックＣが発生するのは、オートクレーブ処理を５００〜２０００回程度まで実施した場合であり、しかも、この程度の回数のオートクレーブ処理を行っても、クラックが発生するのはサンプル数の５０％程度である。
【００６２】
このように接着層を３層構造にすることで、オートクレーブ処理のように過酷な条件下であっても、真ん中の第３の接着材の層９７に応力を集中させて、第３の接着材の層９７以外の各層や各界面におけるクラックの発生を防ぐことができ、密閉構造の耐久性を一層向上できる。
【００６３】
図１１に示すように接着材の層を３層以上の構造にすると、先端硬質部と光学部材との間に材料同士の界面が２層構造に比べて多く存在するため、この界面に応力が集中してクラックが発生しやすくなると通常は考えられる。
【００６４】
しかし、発明者は、図１２に示す結果から、接着層を３層構造にすることで、界面への応力集中がむしろ緩和されて、真ん中の接着材の層に応力を集中させられることを見出した。
【００６５】
クラックは、界面において発生しやすくなるため、この界面にかかる応力を低減できることで、接着層を複数層構造にして界面が増える場合でも、各界面におけるクラックの発生を効果的に抑制することができ、耐久性及び耐熱性を更に向上させることができる。
【００６６】
前述したように、医療用の電子内視鏡に求められる先端硬質部４５と光学部材８３との隙間は、０．０１〜０．２ｍｍ程度である。このような狭小の厚み内で、敢えて、３層構造の接着層を設けることで、これまでにない、耐久性及び耐熱性を持った内視鏡装置を実現することが可能になる。
【００６７】
本構成は、特に先端硬質部４５と光学部材８３の熱膨張係数の差が大きく、温度変化過程でより大きな歪みが生じる接続構造に対して有用である。
【００６８】
一般に、図８に示すような先端硬質部４５に薄肉のサファイアプレート８３Ａを固定する場合、双方を高い寸法精度で作製し、正確に位置合わせすることは難しい。しかし、本構成のように、第１の接着材の層８７と第２の接着材の層８９との間に粘性を有する第３の接着材の層９７を設けることで、先端硬質部４５と光学部材８３とを組み合わせる際に、第３の接着材の層９７がこの寸法誤差を吸収する。よって、双方を容易に精度良く組み合わせることができる。
【００６９】
また、第３の接着材に伸縮性（展性）を付与することで、発生する熱応力（熱歪み）を更に緩和することができる。伸縮性を付与するには、例えば粒度１〜１００μｍのフィラー用アルミニウム金属粉からなるアルミ合金フィラー（東洋アルミニウム製）、また、望ましくは電気絶縁された合金金属のフィラーを接着材に混入すればよい。更に、迷光防止のため、等方性黒鉛材等の黒色顔料を混合してもよい。
【００７０】
第３の接着材の層９７は、更に熱膨張係数の異なる複数の層から構成してもよい。つまり、接着層を４層以上の構造としてもよい。この場合には、両端の接着材の層以外の層に応力を集中させることができるため、各層にかかる応力を分散させることができ、３層のときと比較して更なる耐熱性及び耐久性向上を図ることができる。
【００７１】
＜第３の構成例＞
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。
【００７２】
この段付部１１１により開口孔８１が拡径された領域に、接着層８５と光学部材８３の外周縁部が配置される。光学部材８３の外周面には第１の接着材の層８７が全周にわたって形成され、段付部１１１の環状側面１１３と拡径内周面１１５には第２の接着材の層８９が全周にわたって形成されている。
【００７３】
第２の接着材の層８９は、第１の接着材の層８７と、環状側面１１３に対面する光学部材８３の外周縁部８３ａに接合されている。つまり、環状側面１１３に対面する光学部材８３の外周縁部８３ａが、外周縁部８３ａの全周にわたって第２の接着材の層８９と接合され、先端硬質部４５と光学部材８３との密閉構造を形成している。
【００７４】
また、光学部材８３の外側面８３ｂは、先端硬質部４５の先端面４５ａと面一に配置され、光学部材８３は、先端硬質部４５に塑性変形可能に突出した係止爪１１７でカシメを行い、段付部１１１内に保持される。係止爪１１７は、図中矢印Ｋで示す加圧変形により、光学部材８３を板厚方向に付勢する。係止爪１１７は、図１４に光学部材８３の正面図を示すように、先端硬質部４５に少なくとも３箇所設けられ、光学部材８３の脱落を防止している。この係止爪１１７により、光学部材８３は安定して段付部１１１内に保持され、光学部材８３を先端硬質部４５の先端面４５ａに対して平坦に固定することを容易にしている。
【００７５】
上記のように先端硬質部４５の段付部１１１に光学部材８３を固定する工程としては、前述の工程と同様であり、その一例を以下に示す。（１）光学部材８３の外周面８３ｃにペースト状の第１の接着材を塗布し、ガラス軟化点より低い温度の加熱により仮止めする。（２）先端硬質部の開口孔にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）第１の接着材の層８７が形成された光学部材８３を先端硬質部４５の段付部１１１内に嵌め込む。（４）係止爪で光学部材８３を支持する。（５）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００７６】
また、光学部材８３としてサファイアプレートを用いる場合は、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程とすることができる。（１）サファイアプレート８３Ａの外周面８３ｃに第１の接着材のプリフォーム８７Ａを取り付け、加熱により仮止めする。（２）先端硬質部４５の拡径内周面１１５にペースト状の第２の接着材を塗布する。（３）プリフォーム８７Ａが仮止めされたサファイアプレート８３Ａを、先端硬質部４５の段付部１１１内に嵌め込む。これにより、第２の接着材が、先端硬質部４５の環状側面１１３、及び環状側面１１３に対面するサファイアプレート８３Ａの外周縁部８３ａに広がる。（４）係止爪で光学部材８３を支持する。（５）ガラス軟化点以上の温度でベーキングする。
【００７７】
上記工程により形成された先端硬質部４５と光学部材８３（８３Ａ）との密閉構造によれば、光学部材８３（８３Ａ）が、その外周面８３ｃ及び外周縁部８３ａの２面で先端硬質部４５と接合されているため、密閉性、耐久性が向上する。
【００７８】
なお、接着層を３層構造にする場合には、例えば、図１５（Ａ）においてプリフォーム８７Ａを形成した後、第１の接着材のプリフォーム８７Ａの外周面に第３の接着材のプリフォームを取り付け、加熱により仮止めする。そして、図１５（Ｂ）以降の工程を行えばよい。
【００７９】
上記密閉構造の効果について、図１６を用いて説明する。図１６は図１３のＲ部を拡大して示す拡大説明図である。各部材に温度変化が生じた場合、各部材の熱膨張係数に応じた熱応力が発生する。熱膨張係数は、前述のように、光学部材８３（８３Ａ）の熱膨張係数αＯＰ ＜ 第１の接着材の熱膨張係数α１ ＜ 第２の接着材の熱膨張係数α２ ＜ 先端硬質部４５の熱膨張係数αｆ の関係を有するので、温度上昇時には、光学部材８３（８３Ａ）の半径方向に引張応力Ｐが発生すると共に、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部８３ａに剪断応力Ｑが発生する。
【００８０】
剪断応力Ｑは、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部８３ａの全周にわたって発生し、光学部材８３（８３Ａ）を開口孔８１の外側から内側に向けて反らせようとする曲げモーメントＭとして作用する。この曲げモーメントＭの作用により、温度変化に伴う熱歪みは接着層８５と光学部材８３（８３Ａ）の全体に分散される。
【００８１】
このときの全熱応力エネルギは、剪断応力Ｑにより曲げモーメントＭを発生させるエネルギと、引張応力Ｐのエネルギとの総和であり、従って、図５に示すように光学部材の外周端部のみが接合される場合と比較して、全熱応力エネルギが剪断応力Ｑに分散されるだけ、引張応力Ｐが相対的に減少する。
【００８２】
このため、引張応力Ｐと剪断応力Ｑは全熱応力エネルギの分散により、比較的低い応力レベルに抑制され、温度変化量が大きい場合でも破断や破損が生じにくくなる。
【００８３】
また、上記の密閉構造とすることで、図１６に示すＶ方向に観察したときに、光学部材８３（８３Ａ）の外周縁部を通じて、接着層８５に割れ等の欠陥が生じたかを視認できる。これにより、双方の接合状態を簡単に確認できる。
【００８４】
以上説明した各構成例の内視鏡によれば、オートクレーブ洗浄に対応できる密閉性、耐熱性、耐薬品性、機械的耐久性が同時に得られる。オートクレーブ洗浄では、１６０℃〜１８０℃程度まで加熱され、２ｂａｒ程度まで加圧され、殺菌消毒、薬剤洗浄される。洗浄処理開始から温度上昇に伴って熱歪みが増加して、設定温度到達時には、室温からの熱変形量が最大となる。このときの光学部材８３と先端硬質部４５との間の熱応力が最大となる。
【００８５】
本構成では、光学部材８３と先端硬質部４５との間に、第１の接着材の層、第２の接着材の層等の複数の接着層を設け、各接着層の熱膨張係数を、一例として光学部材８３から先端硬質部４５にかけて階段状に増加する分布にしている。このため、オートクレーブ洗浄のような高温環境に内視鏡を晒しても、発生する熱応力は軽減され、各接着層の破壊、損傷や、光学部材８３や先端硬質部４５にヒビや変形を生じることが未然に防止できる。
【００８６】
以上説明した熱応力は、内視鏡の環境温度の変化により生じる熱応力のみならず、先端硬質部４５と光学部材８３との焼結処理の加熱昇温時、降温時に生じる熱応力に対しても同様に軽減することができる。
【００８７】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００８８】
例えば、低融点ガラスは、ビスマス系ガラスの他、珪酸系ガラスで構成することもでき、熱膨張係数等を制御するために、酸化亜鉛、アルミナ、三酸化二硼素、シリカ等の添加物を加えることもできる。なお、リン酸塩やアルカリ・硼酸塩ガラスを用いる場合は、アルカリ土類を追加することで耐水性を良化できる。熱膨張係数の多い金属側に形成する接着層には、酸化マグネシウムを加えることで熱膨張係数を上げることができる。また、光学部材側に形成する接着層には、微量の酸化錫を加えることで熱膨張係数を下げることができる。
【００８９】
以上、医療機器として内視鏡を例示して説明したが、本発明は、先端部に撮像素子等の電子部品を内蔵する医療用の内視鏡に限らず、硬性鏡、スコープ内視鏡、各種手術用機器等、各種の医療機器に対しても適用可能である。
【実施例１】
【００９０】
図１７に光学部材と先端硬質部との密閉構造の構成例１〜６の実験例を示した。以下、構成例１〜６の構成とその接着強度の評価を説明する。
【００９１】
構成例１においては、先端硬質部は、熱膨張係数αｆが１０．０［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）であり、光学部材は、熱膨張係数αＯＰが４．５［×１０−６ ℃−１］のサファイアプレートである。
【００９２】
また、接着層は３層の積層構造である。第２の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α１：１１．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃）の接着材をガラス軟化点以下の温度で形成した。第１の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α２：８．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃）の接着材をガラス軟化点以下の温度で形成した。第３の接着材の層は、Ｂｉ２Ｏ３−ＺｎＯ２−Ｂ２Ｏ３ 系ガラスフリットを含むガラスペースト（熱膨張係数α３：８．８［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃）の接着材を、第１、第２の接着材の層とまとめて焼成温度をやや超える温度で焼結させることで形成した。
【００９３】
構成例２は、先端硬質部を、熱膨張係数αｆが１７．３［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした以外は構成例１と同じ構成である。
【００９４】
構成例３は、構成例１において、光学部材をＬ−ＬＡＳＦＮ（商品名：住田光学製）のガラスとし、第１の接着材の層を、熱膨張係数α２が１１．５［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃の接着材で形成し、第２の接着材の層を、熱膨張係数α２が８．８［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４５０℃の接着材で形成し、第１の接着材の層と第２の接着材の層の間に第３の接着材の層を加えた構成である。第３の接着材の層は、熱膨張係数α２が１２．３［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃のＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペーストで形成した構成である。
【００９５】
構成例４は、構成例１において、先端硬質部を、熱膨張係数αｆが１７．３［×１０−６ ℃−１］のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、第３の接着材の層を省略した構成である。接着層を構成する各接着材の層をガラスペーストの塗布後、ガラス軟化点以下の温度に加熱して形成し、その後に双方を組み合わせ、焼成温度をやや超える温度で焼結させた。
【００９６】
構成例５は、先端硬質部をステンレス鋼（ＳＵＳ４１０）、光学部材をＬ−ＬＡＳＦＮ１７（商品名：住田光学製）のガラスとし、第２の接着材の層を設けずに、構成例１と同様の第１の接着材の層を単層として設けた構成である。
【００９７】
構成例６は、構成例５において、先端硬質部をＳＵＳ３０４とし、第１の接着材の層を、熱膨張係数α２が１２．３［×１０−６ ℃−１］、焼成温度４８０℃のＰ２Ｏ５−ＺｎＯ−Ｒ２Ｏ系ガラスフリットを含むガラスペーストで形成した構成である。
【００９８】
上記の構成例１〜６に対して、滅菌処理５００回実施の前後における窓（観察窓又は照射窓）の接着強度を評価した結果を図１７に示す。
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。
【００９９】
構成例４と構成例５，６を比較して分かるように、接着材を２層構造とすることで、耐久性及び耐熱性を向上させることができる。
【０１００】
構成例１〜３と構成例４を比較して分かるように、接着材を３層構造とすることで、耐久性及び耐熱性を更に向上させることができる。
【０１０１】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
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。
【０１０２】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０３】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０４】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０５】
開示された電子内視鏡装置は、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ものである。
【０１０６】
開示された電子内視鏡装置は、前記枠体が、Ｎｉ，Ｃｏのうち少なくともいずれかを含むＦｅ系材料からなるものである。
【０１０７】
開示された電子内視鏡装置は、前記光学部材が、サファイアからなるものである。
【０１０８】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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、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ものである。
【０１０９】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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。
【０１１０】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１１】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１２】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１３】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものを含む。
【０１１４】
開示された電子内視鏡装置の製造方法は、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ものである。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の電子内視鏡装置によれば、オートクレーブ処理等の過酷な条件下における耐熱性及び耐久性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１３ 内視鏡挿入部
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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。
【請求項８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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１４】
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。
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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。
【請求項８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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１４】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
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【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−１３７１２（Ｐ２０１３−１３７１２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１３４２５（Ｐ２０１２−１１３４２５）
【出願日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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