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WO2012169476A1 - 電子内視鏡装置及びその製造方法 - Google Patents

電子内視鏡装置及びその製造方法 Download PDF

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WO2012169476A1
WO2012169476A1 PCT/JP2012/064419 JP2012064419W WO2012169476A1 WO 2012169476 A1 WO2012169476 A1 WO 2012169476A1 JP 2012064419 W JP2012064419 W JP 2012064419W WO 2012169476 A1 WO2012169476 A1 WO 2012169476A1
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WO
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optical member
adhesive
adhesive layer
electronic endoscope
peripheral surface
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/064419
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English (en)
French (fr)
Inventor
水由　明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP12796747.9A priority patent/EP2719315A4/en
Publication of WO2012169476A1 publication Critical patent/WO2012169476A1/ja
Priority to US14/067,637 priority patent/US20140058201A1/en
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/0011—Manufacturing of endoscope parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2492—Arrangements for use in a hostile environment, e.g. a very hot, cold or radioactive environment
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides

Definitions

  • the present invention relates to an electronic endoscope apparatus and a manufacturing method thereof.
  • the endoscope has an insertion portion that is inserted into a body cavity, and an illumination optical system that emits illumination light to a subject and an imaging optical system that forms a subject image are provided at the distal end of the insertion portion.
  • an illumination optical system that emits illumination light to a subject
  • an imaging optical system that forms a subject image
  • the lens 133 of the illumination optical system exposed to the outside at the distal end 131 of the insertion portion, the cover glass 135 of the imaging optical system as shown in FIG.
  • a method of filling the gap between the optical member and the holding portion for storing the optical member with an adhesive 137 and fixing the optical member and the holding portion as a sealed structure is employed.
  • an epoxy-based adhesive or a silicon-based adhesive is used for the gap between the side surface of the optical member and the holding portion.
  • a bank scale 139 is provided on the outer peripheral edge outside the optical member for preventing flare, and a blackened epoxy adhesive is used for the bank bank 139.
  • epoxy adhesives and silicon adhesives have relatively high moisture permeability, and moisture permeates into the layer of adhesive 137 when the endoscope is cleaned even in a sealed structure. For this reason, the cleaning material or the like may permeate into the endoscope and cause internal contamination.
  • the epoxy adhesive does not necessarily have sufficient strength against rubbing during brush cleaning or wiping with gauze, and the epoxy embankment 139 is shaved, resulting in insufficient cutting of unnecessary light. There is a risk of moisture entering.
  • Medical endoscope devices are washed, disinfected, and sterilized to remove attached contaminants each time they are inserted into a body cavity and used.
  • an autoclave treatment for washing with high-temperature and high-pressure steam exceeding 100 ° C.
  • Endoscope devices that are exposed to such severe conditions are particularly required to have further heat resistance and durability because the bonded portion is susceptible to damage such as thermal stress.
  • the medical endoscope apparatus has electronic parts such as an image sensor mounted on the distal end portion of the endoscope insertion portion. For this reason, when moisture enters the electronic component during the autoclave process, the endoscope insertion portion fails and needs to be replaced. In medical endoscope devices, it is necessary to avoid situations where the endoscope insertion part is frequently replaced, and there is a need for the development of a device that does not break down even when exposed to harsh environments such as autoclaving. Yes.
  • An object of the present invention is to provide an electronic endoscope apparatus capable of improving heat resistance and durability under severe conditions such as autoclaving and a method for manufacturing the same.
  • the electronic endoscope apparatus includes an optical member and a distal end of an insertion portion in which a frame body made of a material having a different thermal expansion coefficient from the optical member and holding the optical member is inserted into a subject.
  • the electronic endoscope device is disposed in a portion, and the tip portion includes an electronic component including an imaging device, and the optical member and the frame have three different thermal expansion coefficients. It is connected via the above adhesive layer.
  • the second adhesive layer forming step is provided with a stepped portion whose diameter is increased by stepping at one end of the inner peripheral surface of the frame.
  • the second adhesive layer is formed on the expanded inner peripheral surface of the expanded portion
  • the third adhesive layer forming step includes a third adhesive layer on the outer side of the first adhesive layer.
  • the outer peripheral surface of the optical member is transferred to a second adhesive layer formed on the enlarged inner peripheral surface of the stepped portion.
  • the layer of the second adhesive material extends to the annular side surface formed by the step of the frame, and the outer surface of the optical member faces the outer surface.
  • a gap between the diameter-enlarged inner peripheral surface of the attached portion and a gap between the annular side surface and the outer peripheral edge portion of the optical member facing the annular side surface Respect are those each forming a layer of the second adhesive over the entire circumference.
  • the electronic endoscope apparatus of the present invention it is possible to improve heat resistance and durability under severe conditions such as autoclave processing.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing an AA section of FIG. 2.
  • A) is a schematic configuration diagram of an illumination optical system that guides outgoing light from a white light source to an endoscope tip portion by an optical fiber bundle
  • B) is a diagram showing a laser beam emitted from the endoscope tip portion by a single optical fiber. It is a schematic block diagram of the illumination optical system which guides light to a fluorescent substance.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in which an optical member is fixed to an opening hole of a distal end hard portion through a plurality of adhesive layers.
  • (A), (B), (C) is process drawing which shows the procedure which fixes an optical member to the opening hole of a front-end
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in which an optical member is fixed to an opening hole of a distal end hard portion through three adhesive layers. It is a figure which shows the state which the crack generate
  • FIG. 13 is an enlarged explanatory view showing an R portion of FIG. 12 in an enlarged manner.
  • FIG. 6 is a diagram showing experimental examples of configuration examples 1 to 6 of a sealing structure of an optical member and a hard tip portion.
  • A) is the block diagram which shows the junction structure of the lens of the conventional illumination optical system
  • B) is the block diagram which shows the junction structure of the cover glass of the conventional imaging optical system.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.
  • An endoscope 100 that is a medical device includes a main body operation unit 11 and an endoscope insertion unit 13 that is connected to the main body operation unit 11 and is inserted into a body cavity.
  • a universal cord 15 is connected to the main body operation unit 11, and a light guide connector (not shown) is provided at the tip of the universal cord 15.
  • the light guide connector is detachably connected to a light source device (not shown), whereby illumination light is sent to the illumination optical system of the distal end portion 17 of the endoscope insertion portion 13.
  • an electrical connector is connected to the light guide connector, and this electrical connector is detachably coupled to a processor that performs image signal processing and the like.
  • the endoscope insertion unit 13 includes a flexible portion 19, a bending portion 21, and a distal end portion (hereinafter also referred to as an endoscope distal end portion) 17 in order from the main body operation portion 11 side.
  • the bending portion 21 is remotely bent by turning the angle knobs 23 and 25 of the main body operation portion 11, whereby the distal end portion 17 can be directed in a desired direction.
  • the main body operation unit 11 is provided with various buttons 27 such as an air / water supply button, a suction button, and a shutter button in addition to the angle knobs 23 and 25 described above. Further, a forceps insertion portion 31 into which a treatment tool such as forceps is inserted is provided in the continuous portion 29 extended from the main body operation portion 11 to the endoscope insertion portion 13 side. The distal end of the treatment instrument inserted from the forceps insertion portion 31 is led out from a forceps port 41 (see FIG. 2) formed in the endoscope distal end portion 17.
  • FIG. 2 shows a schematic external view of the distal end portion of the endoscope.
  • an observation window 37 of the imaging optical system and irradiation windows 39A and 39B of the illumination optical system are arranged on both sides of the observation window 37.
  • a forceps port 41 and an air / water supply nozzle 43 for supplying or supplying air toward the observation window 37 are also arranged on the distal end surface.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the AA cross section of FIG.
  • the endoscope distal end portion 17 has a distal end hard portion 45 made of a metal material such as a stainless steel material or ceramics.
  • the lens barrel 51 of the imaging unit 49 is inserted into the opening hole 47 formed in the distal end hard portion 45, and the imaging optical system is arranged.
  • the imaging unit 49 bends the optical axis of the lens barrel 51 at a right angle by the prism 53 and forms an image on the imaging element 57 mounted on the substrate 55.
  • An imaging signal from the imaging element 57 is transmitted from the substrate 55 to a control device (not shown) through a signal line 59.
  • a cover glass 61 is provided in front of the optical path of the lens barrel 51, and a sealed structure is formed between the distal end hard portion 45.
  • a lens that emits illumination light from the endoscope distal end portion 17 to the opening hole 69 formed in the distal end rigid portion 45. 71 is inserted.
  • the illumination optical system is configured to guide the emitted light from a white light source such as a xenon lamp or a halogen lamp to the endoscope distal end portion 17 by the optical fiber bundle 73 (FIG. 4A), the optical fiber bundle 73
  • the lens 71 is arranged at the light emitting end.
  • the laser light is guided to the endoscope distal end portion 17 by a single optical fiber 75, and a phosphor 77 is disposed at the light emitting end of the optical fiber 75, so that the fluorescence from the phosphor 77 excited by the laser light can be obtained.
  • the lens 71 is arranged on the opposite side of the phosphor 77 from the laser light incident side. In either case, a sealed structure is formed between the lens 71 and the distal end hard portion 45.
  • a metal forceps pipe 65 is fixedly provided in the opening hole 63 formed in the distal end hard portion 45, and a forceps is provided at the end of the forceps pipe 65 opposite to the opening hole 63.
  • a tube 67 is connected.
  • the forceps pipe 65 and the forceps tube 67 form a forceps channel that communicates from the forceps port 41 of the endoscope distal end portion 17 to the forceps insertion portion 31 on the main body operation portion 11 side.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view in which the optical member 83 (61, 71) is fixed to the opening hole 81 (47, 69) of the distal end hard portion 45 via a plurality of adhesive layers.
  • the shape of the distal end hard portion 45 is simplified to a simple cylindrical shape.
  • an optical member such as a lens or a translucent cover plate is exposed on the surface of the endoscope front end portion.
  • the optical member 83 is held in the opening hole 81 of the distal end hard portion 45, which is a frame, and the optical member 83 and the opening hole 81 are connected via a plurality of adhesive layers 85 having different thermal expansion coefficients. .
  • the plurality of adhesive layers 85 are stacked in the gap between the optical member 83 and the opening hole 81 in the thickness direction of the gap.
  • the adhesive layer 85 includes a first adhesive layer 87 on the optical member side and a second adhesive layer 89 on the opening hole 81 side.
  • the first adhesive layer 87 is formed on the outer peripheral surface of the optical member 83 formed in a plate shape, and the second adhesive layer 89 is formed on the inner peripheral surface of the opening hole 81 facing the outer peripheral surface.
  • the first adhesive material layer 87 is made of a first adhesive material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the hard end portion 45 and larger than that of the optical member 83.
  • the second adhesive layer 89 is made of a second adhesive having a thermal expansion coefficient larger than that of the first adhesive and smaller than that of the distal end hard portion 45.
  • the first adhesive material and the second adhesive material contain a low melting point glass frit made of bismuth glass as a filler (spherical fused silica).
  • the bismuth-based glass refers to a glass whose main component is composed of bismuth-based glass.
  • the first adhesive is a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 glass frit, and its thermal expansion coefficient ⁇ 1 is 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ]. (100 to 300 ° C.).
  • the thermal expansion coefficient here is a value after sintering solidification.
  • the second adhesive is a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 based glass frit, and its thermal expansion coefficient ⁇ 2 is 11.5 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ] (100 to 300 ° C. ).
  • the first adhesive is obtained by mixing the second adhesive with an additive such as zinc oxide, alumina, a small amount of boron oxide, tin oxide and the like, and adjusting the composition.
  • composition of the low melting point glass can be expressed as follows in terms of mol%.
  • BiO 2 70-80% SiO 2 : 1 to 10%
  • ZnO 1 to 10%
  • Al 2 O 3 1 to 10%
  • B 2 O 3 1 to 10%
  • the thermal expansion coefficient ⁇ f is 17.3 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ].
  • the optical member 83 is made of glass (for example, K-LASFN17 (trade name, manufactured by Sumita Optical Co., Ltd.)), and has a thermal expansion coefficient ⁇ OP of 7.9 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ] (100 to 300 ° C.). Therefore, the relationship between the thermal expansion coefficients of the members is ⁇ OP ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ f .
  • the magnitude relationship between the thermal expansion coefficients is not limited to that described above, and may be, for example, ⁇ OP ⁇ 1 ⁇ 2 > ⁇ f or ⁇ OP ⁇ 1 > ⁇ 2 ⁇ f . That is, the plurality of adhesives only need to have different thermal expansion coefficients.
  • 6A, 6B and 6C show a procedure for fixing the optical member 83 to the opening hole 81 of the distal end hard portion 45 through a plurality of adhesive layers.
  • FIG. 6A shows a state in which a second adhesive layer 89 is formed by applying a paste-like second adhesive material to the inner peripheral surface of the opening hole 81 of the distal end hard portion 45, and heating
  • 1 shows a state in which a paste-like first adhesive material is applied to the outer peripheral surface of the optical member 83 and then heated to form a first adhesive layer 87.
  • the first adhesive and the second adhesive are heated at 200 to 300 ° C., which is lower than the glass softening point (about 400 ° C.), and held for 30 minutes or more. Sometimes the diluent used as needed is burned off to form the layers 87, 89. Here, the glass may be fired in the layers 87 and 89 by further heating and holding at 450 ° C. or higher.
  • the optical member 83 is inserted into the opening hole 81 of the distal end hard portion 45 and combined. Since the first adhesive and the second adhesive are solidified, the layers of each adhesive are joined without being disturbed during insertion. Then, by baking at 450 to 500 ° C. above the glass softening point for 20 minutes or more, the optical member 83 and the hard tip portion 45 are sintered through the adhesive layer 85 as shown in FIG. 6C.
  • the interface between the first adhesive layer 87 and the second adhesive layer 89 after sintering actually forms a boundary region of a predetermined width by mutual penetration, and the layers are continuously formed in the boundary region.
  • the distribution changes.
  • the optical member 83 is sintered to the distal end hard portion 45 using the low melting point glass having a different thermal expansion coefficient for each layer, so that there is no moisture permeability and sufficient heat resistance and durability. A sealed structure is obtained.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a distribution of thermal stress generated by a temperature change at the joint between the distal end hard portion 45 and the optical member 83.
  • Radial direction of optical member 83 (straight line Pa-Pb direction) in the laminated line of optical member 83, first adhesive material layer 87, second adhesive material layer 89, and hard tip portion 45 indicated by straight line Pa-Pb
  • These thermal stresses can be alleviated by the first adhesive layer 87 and the second adhesive layer 89.
  • the adhesive layer is composed of a plurality of layers, the generated thermal stress can be reduced as compared with the case where the distal end hard portion 45 and the optical member 83 are joined in a single layer.
  • the gap between the distal end hard portion 45 and the optical member 83 required for a medical electronic endoscope is about 0.01 to 0.2 mm, and materials having greatly different thermal expansion coefficients within such a small thickness.
  • a material having a thermal expansion coefficient intermediate between the two materials is interposed between the two materials in a single layer, the substantial thermal stress relaxation effect is small.
  • the second adhesive layer 89 reduces the thermal stress S2 on the distal end hard portion 45 side to S1a on the opposite side to the distal end hard portion 45 side.
  • the layer 87 reduces the thermal stress from S1a to S1.
  • the thermal stress value becomes a gentle curve and the stress up to S2a is smaller than the stress relaxation amount ⁇ S from S2 to S1. Stays in mitigation amount.
  • one of the facing adhesive layers is cured first.
  • the glass of the other layer is cured on one layer of the cured side, and both layers are bonded.
  • this other layer hardens, the stress escapes in the direction of the interface and stress relaxation occurs.
  • the optical member 83 and the optical member 83 are connected to each other through the low melting point glass adhesive layers 85 having different thermal expansion coefficients.
  • the supporting hard tip 45 can be sealed with improved heat resistance and durability. Moreover, since a complicated process is not accompanied, workability is not impaired.
  • the optical member 83 can be formed of single crystal sapphire in addition to glass. By forming the optical member 83 with high-strength single crystal sapphire, the thickness of the optical member 83 can be reduced to, for example, about 0.15 mm to 0.3 mm (diameter 1 to 2 mm).
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view in which an optical member made of a sapphire plate 83A is fixed to the opening hole 81 of the hard tip portion 45 via a plurality of adhesive layers 85. Since the sapphire plate 83A can be thinned, the thickness of the plurality of adhesive layers 85 such as the first adhesive layer 87 and the second adhesive layer 89 can also be reduced. When the sapphire plate 83A is an illumination window and illumination light having a large light emitting area and a wide divergence angle is emitted, vignetting 91 is likely to occur at the tip of the illumination window. However, since the adhesive layer 85 is formed thin, the region of the adhesive layer 85 that causes the vignetting 91 is limited to a small range, and heat generation from the region can be minimized.
  • a black pigment may be mixed in the first adhesive layer 87.
  • An isotropic graphite material is mentioned as a black pigment.
  • the isotropic graphite material has a thermal expansion coefficient of 4.4 to 7.1 ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1, which is close to the thermal expansion coefficient of the optical member 83 and can be suitably used.
  • the material has been described as stainless steel (SUS304), but a material having a smaller thermal expansion coefficient can be used.
  • Examples of the material of the tip hard portion 45 include Kovar (trade name): Kovar (components: Ni 29 wt%, Co 17 wt%, Fe Bal., Thermal expansion coefficient: 4.8 ⁇ 10 ⁇ 6 (30 to 400 ° C. ) ° C.
  • FIG. 9 is an explanatory view schematically showing how the first adhesive preform is produced.
  • a paste-like first adhesive material is applied to the side surface of the columnar rod body 93 and heated to 200 to 300 ° C. lower than the glass softening point.
  • the organic binder or diluent contained in the glass paste is burned off, and the first adhesive layer 95 is formed on the side surface of the rod 93.
  • the layer 95 is cut into a plurality of annular individuals by slicing perpendicularly to the axis of the rod body 93 with a cutter (not shown). Both sides of each individual are polished to form a preform 87A.
  • the preform 87A is inserted into the outer peripheral surface of the optical member 83 and incorporated.
  • the first adhesive layer can be formed easily and quickly.
  • a second adhesive preform is produced by the same manufacturing method, and the produced preform 89A is inserted into the opening hole 81 of the hard end portion 45 as shown in FIG.
  • the adhesive layer can be formed easily and quickly.
  • each adhesive layer is formed using a preform
  • This sapphire plate is fixed to the hard tip portion.
  • An example of a process for fixing the sapphire plate is shown below.
  • a first adhesive preform is attached to the outer peripheral surface of the sapphire plate, which is the optical member 83, and temporarily fixed by heating.
  • a paste-like second adhesive is applied to the opening hole of the hard tip portion.
  • the sapphire plate provided with the first adhesive preform is fitted into the opening hole of the tip hard part. (4) Bake at a temperature above the glass softening point.
  • a thin sapphire plate that is difficult to handle can be easily and reliably fixed without causing warping or dropping off.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view in which the optical member 83 is fixed to the opening hole 81 of the distal end hard portion 45 through three layers of adhesive layers.
  • a third adhesive material having a thermal expansion coefficient intermediate between the first adhesive material and the second adhesive material is used between the first adhesive layer 87 and the second adhesive layer 89.
  • Layer 97 is formed between the first adhesive layer 87 and the second adhesive, and may be a value greater than, for example, the first adhesive and the second adhesive. . That is, the first adhesive, the second adhesive, and the third adhesive need only have different thermal expansion coefficients.
  • the third adhesive material includes a low melting point glass frit made of bismuth-based glass as a filler, like the first adhesive material and the second adhesive material described above.
  • the bismuth-based glass refers to a glass whose main component is composed of bismuth-based glass.
  • the third adhesive is a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 glass frit, and its thermal expansion coefficient ⁇ 3 is 8.8 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ]. (100 to 300 ° C.).
  • a glass paste containing a P 2 O 5 —ZnO—R 2 O glass frit thermal expansion coefficient 12.3 ⁇ 10 ⁇ 6 [° C. ⁇ 1 ]
  • the third adhesive can be used as the third adhesive. .
  • the above three-layer structure can be formed as follows. First, the third adhesive layer 97 is formed outside the first adhesive layer 87, and then inserted into the opening 81 in which the second adhesive layer 89 of the distal end hard portion 45 is formed. And sinter. Alternatively, the third adhesive layer 97 is formed inside the second adhesive layer 89, and then the optical member 83 in which the first adhesive layer 87 is formed is inserted into the opening 81. Sinter. Alternatively, a third adhesive layer 97 is formed on the outer side of the first adhesive layer 87 and on the inner side of the second adhesive layer 89, and the optical member 83 is inserted into the opening 81. Sinter. Since the sintering process is the same as described above, the description thereof is omitted here.
  • FIG. 12 shows an adhesive layer subjected to autoclave treatment under conditions of high temperature and high pressure (for example, 134 ° C., pressure 2.2 bar) with respect to an endoscope insertion portion having a sealed structure including an adhesive layer having a three-layer structure shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the front-end
  • high temperature and high pressure for example, 134 ° C., pressure 2.2 bar
  • the stress applied to the adhesive layer is concentrated on the third adhesive layer 97, the interface between the first adhesive layer 87 and the optical member 83, the first adhesive layer 87 and the third adhesive layer 97.
  • Stress applied to the interface with the adhesive layer 97, the interface between the second adhesive layer 89 and the third adhesive layer 97, and the interface between the second adhesive layer 89 and the distal end hard portion 45 Is reduced.
  • the crack C as shown in FIG. 12 occurs when the autoclave process is performed up to about 500 to 2000 times, and the crack is generated even when this number of times of autoclave process is performed. About 50% of the number of samples.
  • the adhesive layer By forming the adhesive layer into a three-layer structure in this way, the stress is concentrated on the third adhesive material layer 97 in the middle, even under harsh conditions such as autoclaving, so that the third adhesive The occurrence of cracks in each layer other than the material layer 97 and at each interface can be prevented, and the durability of the sealed structure can be further improved.
  • the adhesive layer has a structure of three or more layers, there are more interfaces between the materials between the tip hard portion and the optical member than in the two-layer structure. It is usually considered that stress concentrates and cracks are likely to occur.
  • the inventor has shown that, by making the adhesive layer into a three-layer structure, the stress concentration at the interface is rather relaxed and the stress can be concentrated on the middle adhesive layer. I found it.
  • the gap between the distal end hard portion 45 and the optical member 83 required for a medical electronic endoscope is about 0.01 to 0.2 mm.
  • This configuration is particularly useful for a connection structure in which the difference between the thermal expansion coefficients of the distal end hard portion 45 and the optical member 83 is large, and a greater strain is generated during the temperature change process.
  • the thin sapphire plate 83A is fixed to the distal end hard portion 45 as shown in FIG. 8, it is difficult to manufacture both with high dimensional accuracy and accurately align them.
  • the third adhesive layer 97 having viscosity between the first adhesive layer 87 and the second adhesive layer 89 as in the present configuration, When the optical member 83 is combined, the third adhesive layer 97 absorbs this dimensional error. Therefore, both can be easily combined with high accuracy.
  • the thermal stress (thermal strain) generated can be further relaxed by imparting stretchability (extensibility) to the third adhesive material.
  • stretchability for example, an aluminum alloy filler (made by Toyo Aluminum) made of aluminum metal powder for filler having a particle size of 1 to 100 ⁇ m, or preferably an electrically insulated alloy metal filler may be mixed into the adhesive.
  • a black pigment such as an isotropic graphite material may be mixed.
  • the third adhesive layer 97 may be composed of a plurality of layers having different thermal expansion coefficients. That is, the adhesive layer may have a structure of four or more layers. In this case, since stress can be concentrated on layers other than the adhesive layers at both ends, the stress applied to each layer can be dispersed, and further heat resistance and durability can be achieved as compared with the case of three layers. It is possible to improve the performance.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view in which the optical member 83 is fixed to the stepped portion 111 of the distal end hard portion 45 via a plurality of adhesive layers 85.
  • a stepped portion 111 whose diameter is increased by stepping is formed at one end portion of the inner peripheral surface of the opening hole 81 of the distal end hard portion 45.
  • an annular side surface 113 facing the opening side of the opening hole 81 and an enlarged inner peripheral surface 115 are formed on the inner peripheral portion where the diameter has been increased.
  • the outer peripheral edge portion of the adhesive layer 85 and the optical member 83 is disposed in the region where the opening hole 81 is expanded by the stepped portion 111.
  • a first adhesive layer 87 is formed on the entire outer peripheral surface of the optical member 83, and the second adhesive layer 89 is entirely formed on the annular side surface 113 and the enlarged inner peripheral surface 115 of the stepped portion 111. It is formed over the circumference.
  • the second adhesive layer 89 is bonded to the first adhesive layer 87 and the outer peripheral edge 83a of the optical member 83 facing the annular side surface 113. That is, the outer peripheral edge portion 83a of the optical member 83 facing the annular side surface 113 is joined to the second adhesive layer 89 over the entire periphery of the outer peripheral edge portion 83a, and the sealed structure of the distal end hard portion 45 and the optical member 83 is sealed. Is forming.
  • the outer surface 83b of the optical member 83 is disposed flush with the distal end surface 45a of the distal end hard portion 45, and the optical member 83 is caulked with a locking claw 117 protruding to the distal end hard portion 45 so as to be plastically deformable. , Held in the stepped portion 111.
  • the locking claw 117 urges the optical member 83 in the thickness direction by pressure deformation indicated by an arrow K in the drawing.
  • the locking claws 117 are provided in at least three positions on the distal end hard portion 45 to prevent the optical member 83 from falling off. By this locking claw 117, the optical member 83 is stably held in the stepped portion 111, and it is easy to fix the optical member 83 to the distal end surface 45a of the distal end hard portion 45 flatly.
  • the step of fixing the optical member 83 to the stepped portion 111 of the distal end hard portion 45 is the same as the above-described step, and an example thereof is shown below.
  • a paste-like first adhesive is applied to the outer peripheral surface 83c of the optical member 83, and temporarily fixed by heating at a temperature lower than the glass softening point.
  • a paste-like second adhesive is applied to the opening hole of the hard tip portion.
  • the optical member 83 on which the first adhesive layer 87 is formed is fitted into the stepped portion 111 of the distal end hard portion 45.
  • the optical member 83 is supported by the locking claw. (5) Bake at a temperature above the glass softening point.
  • FIGS. 15A to 15D when a sapphire plate is used as the optical member 83, the steps shown in FIGS. 15A to 15D can be performed.
  • a first adhesive preform 87A is attached to the outer peripheral surface 83c of the sapphire plate 83A and temporarily fixed by heating.
  • a paste-like second adhesive is applied to the enlarged inner peripheral surface 115 of the distal end hard portion 45.
  • the sapphire plate 83A to which the preform 87A is temporarily fixed is fitted into the stepped portion 111 of the distal end hard portion 45.
  • the second adhesive material spreads on the annular side surface 113 of the distal end hard portion 45 and the outer peripheral edge portion 83a of the sapphire plate 83A facing the annular side surface 113.
  • the optical member 83 is supported by the locking claw.
  • the distal end hard portion 45 of the optical member 83 (83A) is composed of the outer peripheral surface 83c and the outer peripheral portion 83a. As a result, the airtightness and durability are improved.
  • the adhesive layer has a three-layer structure
  • the third adhesive material is formed on the outer peripheral surface of the first adhesive material preform 87A. Attach the preform and temporarily fix it by heating. Then, the steps after FIG. 15B may be performed.
  • FIG. 16 is an enlarged explanatory view showing the R portion of FIG. 13 in an enlarged manner.
  • the optical member 83 thermal expansion coefficient alpha OP first coefficient of thermal expansion of the thermal expansion coefficient alpha 1 ⁇ second adhesive material of the adhesive alpha 2 (83A) ⁇ Since there is a relationship of the thermal expansion coefficient ⁇ f of the distal end hard portion 45, when the temperature rises, a tensile stress P is generated in the radial direction of the optical member 83 (83A) and at the outer peripheral edge portion 83a of the optical member 83 (83A). Shear stress Q is generated.
  • the shear stress Q is generated over the entire circumference of the outer peripheral edge 83a of the optical member 83 (83A), and acts as a bending moment M that tries to warp the optical member 83 (83A) from the outside to the inside of the opening hole 81. .
  • the thermal strain accompanying the temperature change is dispersed throughout the adhesive layer 85 and the optical member 83 (83A).
  • the total thermal stress energy at this time is the sum of the energy that generates the bending moment M due to the shear stress Q and the energy of the tensile stress P. Therefore, as shown in FIG. Compared to the case where the tensile stress P is relatively reduced, the total thermal stress energy is distributed to the shear stress Q.
  • the tensile stress P and the shear stress Q are suppressed to a relatively low stress level due to the dispersion of the total thermal stress energy, and even when the temperature change amount is large, breakage and breakage are less likely to occur.
  • sealing performance, heat resistance, chemical resistance, and mechanical durability that can handle autoclave cleaning can be obtained at the same time.
  • autoclave washing it is heated to about 160 ° C. to 180 ° C., pressurized to about 2 bar, sterilized and disinfected and cleaned with chemicals.
  • the thermal distortion increases as the temperature rises from the start of the cleaning process, and when the set temperature is reached, the amount of thermal deformation from room temperature becomes the maximum. At this time, the thermal stress between the optical member 83 and the hard tip portion 45 is maximized.
  • a plurality of adhesive layers such as a first adhesive layer and a second adhesive layer are provided between the optical member 83 and the hard tip 45, and the thermal expansion coefficient of each adhesive layer is As an example, the distribution increases stepwise from the optical member 83 to the hard tip portion 45. For this reason, even if the endoscope is exposed to a high temperature environment such as autoclave cleaning, the generated thermal stress is reduced, and each adhesive layer is broken or damaged, or the optical member 83 or the distal end hard portion 45 is cracked or deformed. Can be prevented.
  • the thermal stress described above is not limited to the thermal stress caused by the change in the environmental temperature of the endoscope, but also against the thermal stress generated during the heating and heating in the sintering process of the distal end hard portion 45 and the optical member 83. Can be reduced as well.
  • low-melting glass can be composed of bismuth-based glass or silicate-based glass, and additives such as zinc oxide, alumina, diboron trioxide, and silica are added to control the thermal expansion coefficient and the like.
  • additives such as zinc oxide, alumina, diboron trioxide, and silica are added to control the thermal expansion coefficient and the like.
  • the thermal expansion coefficient can be increased by adding magnesium oxide to the adhesive layer formed on the metal side having a large thermal expansion coefficient.
  • the thermal expansion coefficient can be lowered by adding a small amount of tin oxide to the adhesive layer formed on the optical member side.
  • the endoscope has been described as an example of the medical device, but the present invention is not limited to a medical endoscope in which an electronic component such as an imaging element is incorporated in the distal end portion, but a rigid endoscope, a scope endoscope, The present invention can also be applied to various medical devices such as various surgical devices.
  • FIG. 17 shows experimental examples of configuration examples 1 to 6 having a sealed structure of the optical member and the hard tip portion.
  • the hard tip portion is stainless steel (SUS410) having a thermal expansion coefficient ⁇ f of 10.0 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ], and the optical member has a thermal expansion coefficient ⁇ OP of 4. 5 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ] sapphire plate.
  • the adhesive layer has a laminated structure of three layers.
  • the second adhesive layer is made of a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO 2 —B 2 O 3 glass frit (thermal expansion coefficient ⁇ 1 : 11.5 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ], firing temperature) 450 ° C.) was formed at a temperature below the glass softening point.
  • the first adhesive layer is made of a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO 2 —B 2 O 3 glass frit (thermal expansion coefficient ⁇ 2 : 8.5 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ], firing temperature. 450 ° C.) was formed at a temperature below the glass softening point.
  • the third adhesive layer is made of a glass paste containing Bi 2 O 3 —ZnO 2 —B 2 O 3 glass frit (thermal expansion coefficient ⁇ 3 : 8.8 [ ⁇ 10 ⁇ 6 C.- 1 ] and a firing temperature of 480.degree. C. were formed by combining the first and second adhesive layers and sintering at a temperature slightly exceeding the firing temperature.
  • Configuration example 2 is the same configuration as configuration example 1 except that the hard tip portion is made of stainless steel (SUS304) having a thermal expansion coefficient ⁇ f of 17.3 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ].
  • the optical member in the configuration example 1 is made of L-LASFN (trade name: manufactured by Sumita Optical Co., Ltd.) glass
  • the first adhesive layer has a thermal expansion coefficient ⁇ 2 of 11.5 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C.- 1 ] and a firing temperature of 450 ° C.
  • the second adhesive layer has a thermal expansion coefficient ⁇ 2 of 8.8 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ] and a firing temperature of 450 ° C.
  • the third adhesive layer is formed of a glass paste containing P 2 O 5 —ZnO—R 2 O glass frit having a thermal expansion coefficient ⁇ 2 of 12.3 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ] and a baking temperature of 480 ° C. This is the configuration.
  • Configuration example 4 is the same as configuration example 1 except that the hard tip portion is stainless steel (SUS304) with a thermal expansion coefficient ⁇ f of 17.3 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ], and the third adhesive layer is omitted. This is the configuration.
  • each adhesive layer constituting the adhesive layer was formed by heating to a temperature equal to or lower than the glass softening point, after which both were combined and sintered at a temperature slightly above the firing temperature.
  • the tip hard portion is made of stainless steel (SUS410), the optical member is made of L-LASFN17 (trade name: manufactured by Sumita Optical Co., Ltd.), and the second adhesive layer is not provided.
  • the first adhesive layer is provided as a single layer.
  • the hard tip portion is SUS304 in the configuration example 5
  • the first adhesive layer has a thermal expansion coefficient ⁇ 2 of 12.3 [ ⁇ 10 ⁇ 6 ° C. ⁇ 1 ], and a firing temperature of 480 ° C.
  • This is a structure formed of a glass paste containing a P 2 O 5 —ZnO—R 2 O glass frit.
  • FIG. 17 shows the results of evaluating the adhesive strength of the window (observation window or irradiation window) before and after 500 sterilization treatments for the above structural examples 1 to 6.
  • the adhesive strength was evaluated by +++ when the strength change from the initial state was ⁇ 5% (no change was observed), ++ when ⁇ 10%, + when ⁇ 50%, and clouding on the low melting point glass part. The case where a crack or a crack has occurred is marked as-.
  • the durability and heat resistance can be improved by making the adhesive material have a two-layer structure.
  • the durability and heat resistance can be further improved by forming the adhesive into a three-layer structure.
  • the disclosed electronic endoscope apparatus includes an optical member and a distal end of an insertion portion in which a frame body made of a material having a different thermal expansion coefficient from the optical member and holding the optical member is inserted into a subject.
  • An electronic endoscope device disposed in a portion, wherein the tip portion incorporates an electronic component including an imaging device, and the optical member and the frame have three or more different thermal expansion coefficients. Are connected via an adhesive layer.
  • the three or more adhesive layers are each made of low-melting glass.
  • the low melting point glass is made of bismuth glass.
  • the three or more adhesive layers are disposed between an outer peripheral surface of the optical member formed in a plate shape and an inner peripheral surface of the frame body facing the outer peripheral surface. At least formed.
  • a stepped portion whose diameter is increased by stepping is formed at one end portion of the inner peripheral surface of the frame body, and an annular side surface formed by the stepping of the frame body, Any one of the three or more adhesive layers is provided over the entire circumference, and the outer peripheral edge portion of the optical member facing the annular side surface is bonded to any one of the layers over the entire circumference of the outer peripheral edge portion. It has been done.
  • the frame body is made of an Fe-based material containing at least one of Ni and Co.
  • the optical member is made of sapphire.
  • an optical member and a frame body made of a material having a thermal expansion coefficient different from that of the optical member and holding the optical member are inserted into a subject.
  • a method of manufacturing an electronic endoscope apparatus which is disposed at a distal end portion of an insertion portion and includes an electronic component including an image pickup device at the distal end portion, wherein the optical member and the frame are connected to an outer periphery of the optical member.
  • Two adhesive layer forming steps, an outer peripheral surface side of the first adhesive layer, and the second adhesive layer A third adhesive layer forming step of forming a third adhesive layer on at least one of the inner peripheral surface side of the first adhesive material layer, the first adhesive material layer forming step, the second adhesive material layer forming step, and the first
  • a sintering step of sintering the frame and the optical member is performed at least through an adhesive layer including the adhesive layer.
  • each of the adhesives includes a low melting point glass frit as a filler.
  • the paste-like first adhesive is applied to the outer peripheral surface of the optical member, and then the glass is fired by heating.
  • a step of forming a layer of the first adhesive is
  • an inner peripheral surface of a preform formed by annularly forming the first adhesive material is fitted to an outer peripheral surface of the optical member. And the step of forming the first adhesive layer.
  • the second adhesive layer forming step includes applying the paste-like second adhesive material to the inner peripheral surface of the frame body, and then baking the glass by heating. A step of forming a layer of the second adhesive material.
  • an outer peripheral surface of a preform formed by annularly forming the second adhesive material is fitted to an inner peripheral surface of the frame body.
  • a step of forming a layer of the second adhesive material is provided.
  • the step of forming the second adhesive layer is provided with a stepped portion whose diameter is increased by stepping at one end of the inner peripheral surface of the frame.
  • the second adhesive layer is formed on the expanded inner peripheral surface of the expanded portion
  • the third adhesive layer forming step includes a third adhesive layer on the outer side of the first adhesive layer.
  • the outer peripheral surface of the optical member is transferred to a second adhesive layer formed on the enlarged inner peripheral surface of the stepped portion.
  • the layer of the second adhesive material extends to the annular side surface formed by the step of the frame, and the outer surface of the optical member faces the outer surface.
  • thermoelectric endoscope apparatus According to the electronic endoscope apparatus of the present invention, heat resistance and durability under severe conditions such as autoclave treatment can be improved.

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Abstract

耐熱性及び耐久性を高めた電子内視鏡装置を提供する。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つの層構造の接着層８５を介して接続されている。

Description

電子内視鏡装置及びその製造方法
　本発明は、電子内視鏡装置及びその製造方法に関する。
　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。
　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。
　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。
特開２００５－２２７７２８号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。 内視鏡先端部の斜視図である。 図２のＡ－Ａ断面を示す概略断面図である。 （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。 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。 （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。 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。 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。 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。 （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。 先端硬質部の開口孔に、光学部材を３つの接着層を介して固定した概略的な断面図である。 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。 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。 光学部材の正面図である。 （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１２のＲ部を拡大して示す拡大説明図である。 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。 （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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　第１の接着材、第２の接着材は、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。ここで、ビスマス系ガラスとは、主な成分がビスマス系ガラスで構成されるガラスを言うものである。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。
　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。
　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％
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
＜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。
　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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
＜第２の構成例＞
　次に、２つの層構造の接着層を３つの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つの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。
　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、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。ここで、ビスマス系ガラスとは、主な成分がビスマス系ガラスで構成されるガラスを言うものである。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。
　上記の３つの層構造は、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。
　図１２は、図１１に示す３つの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。
　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。
　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。
　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。
　このように接着層を３つの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。
　図１１に示すように接着材の層を３つの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つの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。　
　しかし、発明者は、図１２に示す結果から、接着層を３つの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。
　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。
　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つの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。
　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。
　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。
　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。
　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つの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。
＜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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　なお、接着層を３つの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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　また、接着層は３つの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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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つの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。
　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つの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。
　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は、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。
　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。
　開示された電子内視鏡装置は、前記低融点ガラスが、ビスマス系ガラスで構成されるものである。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、前記光学部材の外周面と前記枠体の内周面から形成される隙間の厚み方向に積層された、互いに熱膨張係数の異なる３つ以上の接着層を介して前記光学部材と前記枠体とを接続する際に、前記光学部材の外周面側に、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、前記枠体の内周面側に、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の接着材の層の外周面側と、前記第２の接着材の層の内周面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、前記枠体と前記光学部材とを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。
　開示された電子内視鏡装置の製造方法は、前記各接着材は、フィラーとして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。
　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の外周面に塗布した後、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。
　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。
　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の内周面に塗布した後、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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (14)

  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はが、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。
  2. 　請求項１記載の電子内視鏡装置であって、
    　前記３つ以上の接着層は、それぞれ低融点ガラスからなる電子内視鏡装置。
  3. 　請求項２記載の電子内視鏡装置であって、
    　前記低融点ガラスは、ビスマス系ガラスで構成される電子内視鏡装置。
  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つ以上の接着層は、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る電子内視鏡装置。
  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。
  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。
  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。
  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、
    　前記光学部材の外周面と前記枠体の内周面から形成される隙間の厚み方向に積層された、互いに熱膨張係数の異なる３つ以上の接着層を介して前記光学部材と前記枠体とを接続する際に、
    　前記光学部材の外周面側に、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、
    　前記枠体の内周面側に、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の接着材の層の外周面側と、前記第２の接着材の層の内周面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、前記枠体と前記光学部材とを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。
  9. 　請求項８記載の電子内視鏡装置の製造方法であって、
    　前記各接着材は、フィラーとして低融点ガラスフリットを含むものである電子内視鏡装置の製造方法。
  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は、ペースト状の前記第１の接着材を前記光学部材の外周面に塗布した後、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
  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は、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。
  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は、ペースト状の前記第２の接着材を前記枠体の内周面に塗布した後、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。
  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は、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。
  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は、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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