JP2012120573A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】直線状態の可撓管部に荷重を加えても可撓管部の撓み量が小さく、撓んだ状態の可撓管部に荷重を加えると可撓管部の撓み量が大きくなる内視鏡を提供すること。
【解決手段】内視鏡１は、螺旋状の弾性管部材である可撓管部２５を有している。弾性管部材は、初張力が付与された密着コイル３１ａによって形成されている。
【選択図】 図３Ａ

Description

本発明は、可撓管部を有する内視鏡に関する。

一般的に内視鏡は、可撓管部を有している。可撓管部は、例えば特許文献１に開示されている。この可撓管部は、例えば金属製の螺旋管と、この螺旋管の外側に配設され、螺旋管に積層する（螺旋管を被覆する）網状の網状管と、この網状管の外側に配設され、網状管に積層する（網状管を被覆する）外皮とを有している。このように可撓管部は、３層構造を有している。

可撓管部は、可撓性を有しており、そのため例えば荷重を受けることで撓む。このとき荷重と撓み量（変形量）とは比例しており、荷重が大きいほど、撓み量は大きくなる。この荷重は、例えば可撓管部が大腸内に挿入されて大腸におけるＳ状結腸のような屈曲部に当接した時に腸から受ける外圧などを示す。

特開平１１−２８５４６９号公報

上述した可撓管部は、例えば大腸内に挿入され、屈曲部を通過する場合、小さな力で大きく撓む（曲がる）必要がある。

また可撓管部がＳ状結腸を通過した後、その後の可撓管部の挿入をしやすくするために、術者は可撓管部を略直線状にする必要がある。この後、略直線の可撓管部が撓んでしまうと、可撓管部の先端に力が伝わらず更に挿入が難しくなる。そのため可撓管部が一度直線状態になった後、可撓管部は容易に撓まないことが必要である。

このように可撓管部において、これら２つの特性を両立することが困難である。そのため可撓管部は、直線状態で大きな荷重が加わっても小さく撓み（撓み量が小さく）、撓んだ状態で小さな荷重が加わっても大きく撓む（撓み量が大きい）必要がある。

本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、直線状態の可撓管部に荷重を加えても可撓管部の撓み量が小さく、撓んだ状態の可撓管部に荷重を加えると可撓管部の撓み量が大きくなる内視鏡を提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、螺旋状の弾性管部材である可撓管部を有する内視鏡であって、前記弾性管部材は、初張力が付与された密着コイルによって形成されていることを特徴とする内視鏡を提供する。

本発明によれば、直線状態の可撓管部に荷重を加えても可撓管部の撓み量が小さく、撓んだ状態の可撓管部に荷重を加えると可撓管部の撓み量が大きくなる内視鏡を提供することができる。

図１は、本発明に係る内視鏡の概略図である。 図２は、可撓管部の３層構造を示す図である。 図３Ａは、第１の実施形態の初張力が付与された螺旋管（密着コイル）を示す図である。 図３Ｂは、初張力の計測方法を示す図である。 図３Ｃは、帯状の薄板素材が螺旋形状に成形されることで形成される一般的な螺旋管を示す図である。 図３Ｄは、図３Ａに示す状態から初張力以上の荷重が加わり密着コイルが撓んでいる状態を示す図である。 図４は、密着コイルと一般的な螺旋管とにおける、荷重と撓み量との関係を示す図である。 図５Ａは、第２の実施形態において、密着コイルの先端部側と基端部側とにおける初張力の変化を示す図である。 図５Ｂは、第２の実施形態において、密着コイルの先端部側と基端部側とにおける初張力の変化を示す図である。 図６Ａは、各実施形態の密着コイルの第１の変形例を示す図である。 図６Ｂは、各実施形態の密着コイルの第２の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１と図２と図３Ａと図３Ｂと図３Ｃと図３Ｄと図４とを参照して第１の実施形態について説明する。
図１に示すように内視鏡１には、患者の体腔内等に挿入される細長い挿入部１０と、挿入部１０の基端部と連結し、内視鏡１を操作する操作部６０とが配設されている。

挿入部１０は、挿入部１０の先端部側から基端部側に向かって、先端硬質部２１と、湾曲部２３と、可撓管部２５とを有している。先端硬質部２１の基端部は湾曲部２３の先端部と連結し、湾曲部２３の基端部は可撓管部２５の先端部と連結している。

先端硬質部２１は、挿入部１０の先端部であり、硬い。
湾曲部２３は、後述する湾曲操作部６７の操作によって、例えば上下左右といった所望の方向に湾曲する。湾曲部２３が湾曲することにより、先端硬質部２１の位置と向きとが変わり、観察対象物が観察視野内に捉えられ、照明光が観察対象物に照明される。
可撓管部２５は、所望な可撓性を有しており、外力によって曲がる。可撓管部２５は、操作部６０における後述する本体部６１から延出されている管状部材である。可撓管部２５の構造については、後述する。

操作部６０は、可撓管部２５が延出している本体部６１と、本体部６１の基端部と連結し、内視鏡１を操作する操作者によって把持される把持部６３と、把持部６３と接続しているユニバーサルコード６５とを有している。

把持部６３には、湾曲部２３を湾曲操作する湾曲操作部６７が配設されている。湾曲操作部６７は、湾曲部２３を左右に湾曲操作させる左右湾曲操作ノブ６７ａと、湾曲部２３を上下に湾曲操作させる上下湾曲操作ノブ６７ｂと、湾曲した湾曲部２３の位置を固定する固定ノブ６７ｃとを有している。

また、把持部６３には、吸引スイッチ６９ａと、送気・送水スイッチ６９ｂとを有するスイッチ部６９が配設されている。スイッチ部６９は、把持部６３が操作者に把持された際に、操作者の手によって操作される。吸引スイッチ６９ａは、先端硬質部２１に配設される図示しない吸引開口部から図示しない吸引チャンネルを介して、粘液や流体等を内視鏡１が吸引するときに操作される。送気・送水スイッチ６９ｂは、先端硬質部２１において図示しない撮像ユニットの観察視野を確保するために図示しない送気・送水チャンネルから流体を送気・送水するときに操作される。流体は、水や気体を含む。

また、把持部６３には、内視鏡撮影用の各種ボタン７１が配設されている。

ユニバーサルコード６５は、図示しないビデオプロセッサや光源装置に接続する接続部６５ａを有している。

次に図１と図２とを参照して、可撓管部２５の構造について説明する。
可撓管部２５は、例えば中空形状を有している。詳細には、図２に示すように可撓管部２５は、例えば、螺旋管３１と、この螺旋管３１の外側に配設され、螺旋管３１に積層する（螺旋管３１を被覆する）網状の網状管４１と、この網状管４１の外側に配設され、網状管４１に積層する（網状管４１を被覆する）外皮５１とを有している。
このように可撓管部２５は、螺旋管３１と網状管４１と外皮５１とからなる３層構造である。可撓管部２５の直径は、例えば１２ｍｍとなっている。

本実施形態の螺旋管３１は、弾性力を有する螺旋状の弾性管部材である。この弾性管部材は、図３Ａと図４とに示すように、初張力が付与された密着コイル３１ａによって形成されている。螺旋管３１が弾性力を有しているため、密着コイル３１ａは例えば密着コイルバネとなっている。密着コイル３１ａは、螺旋状の素線３１ｂによって形成される螺旋状の線材である。

初張力は、密着コイル３１ａの長手方向において無荷重時に密着コイル３１ａの素線３１ｂを互いに密着させる方向に働く力、言い換えると無荷重時において密着コイル３１ａに外力がかかっても、密着コイル３１ａが撓まずに直線状態を維持する力を示す。よって無荷重時において密着コイル３１ａに外力がかかった際、素線３１ｂ同士は長手方向において初張力によって互いに密着し、密着コイル３１ａは初張力によって撓まない。

このような初張力は、密着コイル３１ａが形成される際に、図３Ａに示すように密着コイル３１ａの先端部３１ｆ側と基端部３１ｄ側とから密着コイル３１ａの長手方向に沿って密着コイル３１ａの中心に向かって密着コイル３１ａに付与される。初張力は、密着コイル３１ａの長手方向において、例えば先端部３１ｆから基端部３１ｄにまで均一に付与されている。初張力は、例えば０Ｎ以上２５Ｎ以下となっている。このような密着コイル３１ａの初張力は、例えば素線３１ｂを螺旋状に巻く際の巻き付け方向によって調整することができる。

初張力を測定するためには、図３Ｂに示すように、フック部３５が密着コイル３１ａの基端部３１ｄに形成される。このフック部３５には、デジタルフォースゲージなどの計測器３７が引っかかる。密着コイル３１ａの先端部３１ｆが固定され、計測器３７はフック部３５を介して密着コイル３１ａを密着コイル３１ａの長手方向に引っ張り、密着コイル３１ａが引っ張られ長手方向に伸びた際（素線３１ｂ同士が離れた際）の荷重を計測器３７は計測する。この計測された荷重が初張力となる。

なお一般的な螺旋管１３１は、図３Ｃに示すように、例えばステンレス鋼材製の帯状の薄板素材が螺旋形状に成形されて、略円管状に形成されている。このような螺旋管１３１は、例えば薄肉金属螺旋管である。

また、螺旋管１３１の径方向に荷重が加わることで、螺旋管１３１は撓む。このとき、螺旋管１３１において、荷重と撓み量（変形量）とは比例しており、荷重が大きいほど、撓み量は大きくなる。つまり撓み量が０以上となる。なお同じ荷重では、撓み量は、螺旋管１３１の剛性が小さいほど、大きくなる。言い換えると、図４に示すように、同じ荷重では、剛性が小さい螺旋管１３１ａの撓み量は、剛性が大きい螺旋管１３１ｂの撓み量よりも大きい。

図３Ｄと図４に示すように、密着コイル３１ａは、初張力以上の荷重（以下、荷重Ａと称する）が加わることで、密着コイル３１ａのバネ定数に応じて初めて撓む。この荷重は、例えば可撓管部２５が大腸内に挿入されて大腸におけるＳ状結腸のような屈曲部に当接した時に腸から受ける外圧などを示す。

また本実施形態の密着コイル３１ａは、螺旋管１３１の剛性よりも低いバネ定数を有しており、このバネ定数に応じて撓む。

次に、密着コイル３１ａと螺旋管１３１との撓みについて詳細に説明する。
上述したように、及び図３Ａと図４とに示すように、密着コイル３１ａは、無荷重時においては初張力によって撓まない。また図３Ａと図４とに示すように、密着コイル３１ａの径方向に初張力以下の荷重（以下、荷重Ｂと称する）が密着コイル３１ａに加わっても、素線３１ｂ同士が初張力によって密着しているために、密着コイル３１ａは撓まない。つまり撓み量は０である。

また図３Ｄと図４とに示すように、密着コイル３１ａの径方向に荷重Ａが密着コイル３１ａに加わると、素線３１ｂ同士は離れ、密着コイル３１ａは初めて撓む。つまり撓み量は０以上となる。言い換えると、荷重Ａが密着コイル３１ａに加わらなければ、密着コイル３１ａは初張力によって撓まない。

また荷重Ａが密着コイル３１ａに加わると、図４に示すように、密着コイル３１ａは螺旋管１３１の剛性よりも低いバネ定数に比例して撓む。

そして密着コイル３１ａは、荷重Ａの中の所定の荷重（以下荷重Ｃ１，Ｃ２と称する）以上では、同じ荷重であれば上述した図３Ｃに示す螺旋管１３１よりも大きく撓む。なお荷重Ｃ２は、荷重Ｃ１よりも大きいものとする。

例えば荷重Ｃ１以上の荷重が密着コイル３１ａと剛性が大きい螺旋管１３１ｂとに加わると、同じ荷重では、密着コイル３１ａは、剛性が大きい螺旋管１３１ｂよりも大きく撓む。言い換えると、荷重Ｃ１以上の荷重が密着コイル３１ａと剛性が大きい螺旋管１３１ｂとに加わり、密着コイル３１ａの撓み量と剛性が大きい螺旋管１３１ｂの撓み量とが同じ場合、密着コイル３１ａに加わる荷重は、剛性が大きい螺旋管１３１ｂに加わる荷重よりも小さくなる。

また例えば荷重Ｃ２以上の荷重が密着コイル３１ａと剛性が小さい螺旋管１３１ａとに加わると、同じ荷重では、密着コイル３１ａは、剛性が小さい螺旋管１３１ａよりも大きく撓む。言い換えると、荷重Ｃ２以上の荷重が密着コイル３１ａと剛性が小さい螺旋管１３１ａとに加わり、密着コイル３１ａの撓み量と剛性が小さい螺旋管１３１ａの撓み量とが同じ場合、密着コイル３１ａに加わる荷重は、剛性が小さい螺旋管１３１ａに加わる荷重よりも小さくなる。

なお本実施形態では初張力以上荷重Ｃ２以下の荷重が密着コイル３１ａに加わると、手元側の操作力量が可撓管部２５の先端部３１ｆ側に伝わり、可撓管部２５が体腔内に挿入しやすくなるのに十分な程度に密着コイル３１ａは微小に撓む。

なお上記において、密着コイル３１ａの撓みについて述べたが、この点は、密着コイル３１ａによって形成される可撓管部２５の撓みについても適用される。

密着コイル３１ａは、例えばＳＵＳ３０４などの金属によって形成されている。密着コイル３１ａの素線３１ｂの断面は、図２と図３Ａとに示すように、例えば矩形形状を有している。密着コイル３１ａの直径は例えば１０ｍｍであり、厚みは例えば０．３ｍｍである。

網状管４１は、例えばステンレス鋼材製の複数の素線が束にされた素線束が略円管状に編み込まれることで、形成される。網状管４１において、素線束同士は、交差され、格子状となっている。

また外皮５１は、例えばゴム材などのフレキシブル性を有する樹脂材により網状管４１の外側を覆うように略円管状に形成されている。

次に本実施形態の動作方法について説明する。
螺旋管３１は、初張力が付与された密着コイル３１ａによって形成されている。可撓管部２５は、このような螺旋管３１を有している。

そのため可撓管部２５が体腔内に挿入されて直線状態の場合、図４に示すように、初張力以下の荷重、つまり荷重Ｂが可撓管部２５に加わっても、可撓管部２５は撓まず直線状態を維持する。これにより撓み量は０となり、手元側の操作力量は可撓管部２５の先端部（螺旋管３１の先端部３１ｆ）側に伝わり、可撓管部２５は体腔内に挿入しやすくなる。つまり可撓管部２５は、荷重Ｂにおいて直線状態を維持でき撓まずに体腔内に挿入される。

なお初張力以上荷重Ｃ１以下の荷重が可撓管部２５に加わっても、可撓管部２５は螺旋管１３１を有する可撓管部よりも撓みが小さい。そのため、螺旋管１３１を有する可撓管部と比較して、手元側の操作力量が可撓管部２５の先端部３１ｆ側に伝わり、可撓管部２５が体腔内に挿入しやすくなる。

また可撓管部２５が体腔内に挿入され、初張力以上荷重Ｃ１以下の荷重によって可撓管部２５が撓んでいる場合、この状態に、荷重Ｃ１以上の荷重（例えば荷重Ｃ２）が可撓管部２５にさらに加わることで、図４に示すように、撓んでいる可撓管部２５は螺旋管１３１ｂを有する可撓管部よりも大きく撓む。
また可撓管部２５が体腔内に挿入され、初張力以上荷重Ｃ２以下の荷重によって可撓管部２５が撓んでいる場合、この状態に、荷重Ｃ２以上の荷重が可撓管部２５にさらに加わることで、図４に示すように、撓んでいる可撓管部２５は螺旋管１３１ａを有する可撓管部よりも大きく撓む。

そのためすでに撓んでいる可撓管部２５が荷重Ｃ２以上の荷重を受けて体腔内にてさらに撓む場合、密着コイル３１ａを有する可撓管部２５は、同じ荷重では、大腸の屈曲部に当接しても腸に強いテンションを与えず、患者に負担をかけることなく、螺旋管１３１を有する可撓管部よりも大きく撓む。また密着コイル３１ａを有する可撓管部２５は、同じ撓み量では、螺旋管１３１を有する可撓管部よりも少ない荷重で撓む。このように可撓管部２５の操作は、扱いやすくなる。

このように本実施形態では、初張力が付与された密着コイル３１ａによって螺旋管３１を形成することで、直線状態の可撓管部２５に荷重を加えても可撓管部２５の撓み量を０または小さくでき、撓んだ状態の可撓管部２５に荷重を加えると可撓管部２５の撓み量を大きくできる。

またこれにより本実施形態では、可撓管部２５を直線状態または微小に撓んだ状態で容易に体腔内に挿入できる。これにより本実施形態では、手元側の操作力量を可撓管部２５の先端部側に伝えることができ、可撓管部２５を体腔内に挿入しやすくできる。
また本実施形態では、撓み量を大きくするために、可撓管部２５を大腸の屈曲部に強く当接させる必要がなく、体腔内において、腸に強いテンションを与えず、患者に負担をかけることなく、大きく撓ませる（撓み量を大きくする）ことができ、少ない荷重で撓ませることができる。また本実施形態では、可撓管部２５の操作を扱いやすくできる。

また本実施形態では、密着コイル３１ａが形成される際に、初張力を密着コイル３１ａに付与する。そのため本実施形態では、密着コイル３１ａや可撓管部２５が製造された後に初張力を付与するわけではないために、密着コイル３１ａや可撓管部２５の製造の手間を減らすことができる。

なお本実施形態の可撓管部２５は、螺旋管３１（密着コイル３１ａ）と網状管４１と外皮５１とからなる３層構造であるが、これに限定する必要はない。可撓管部２５は、少なくとも初張力が付与された密着コイル３１ａを有していればよい。

次に本発明に関わる第２の実施形態について図５Ａと図５Ｂとを参照して説明する。
本実施形態の初張力は例えば密着コイル３１ａの長手方向において均一ではなく異なっており、密着コイル３１ａの基端部３１ｄ側に付与された初張力は、先端部３１ｆ側に付与された初張力よりも大きい。この場合、初張力は、図５Ａに示すように、先端部３１ｆ側から密着コイル３１ａの基端部３１ｄ側の所望な部位３１ｅまでは小さく、所望な部位３１ｅから大きくなっている。または初張力は、図５Ｂに示すように、先端部３１ｆ側から基端部３１ｄ側に向かって徐々に連続して大きくなってもよい。

そのため先端部３１ｆ側は軟性部となっており、先端部３１ｆ側の剛性は小さい。また基端部３１ｄ側は硬性部となっており、基端部３１ｄ側の剛性は大きい。

このように本実施形態では、先端部３１ｆ側を軟性部とすることで、先端部３１ｆ側が大腸の屈曲部に当接しても腸に強いテンションを与えることなく、先端部３１ｆ側を腸に倣って挿入することができ、容易に先端部３１ｆ側を体腔内に挿入することができ、患者への負担を減らすことができる。

また本実施形態では、基端部３１ｄ側を硬性部とすることで、手元側の操作力量を可撓管部２５に加えても、つまり操作者が力（荷重）を可撓管部２５に加えても、可撓管部２５が簡単に撓むことを防止でき、手元側の操作力量を先端部３１ｆに容易に伝えることができ、可撓管部２５を容易に体腔内に挿入できる。

なお本実施形態では、初張力が基端部３１ｄ側にのみ付与されていれば、上述した効果を得ることができる。

なお上述した各実施形態の第１の変形例として、図６Ａに示すように密着コイル３１ａの素線３１ｂの断面は、長円形状を有していてもよい。これにより本変形例では、素線３１ｂの断面がＲ形状になっており、断面が矩形のものと比較して素線を螺旋状に巻く際の巻き付け角度を鈍角にできるため、より強い初張力を付与できる。また本変形例では、断面を長円形状とすることで、素線３１ｂ同士が互いに点接触になり、接触面積を少なくすることで素線３１ｂ同士の摩擦が低減し、密着コイル３１ａをスムーズに湾曲させることができる。

また各実施形態の第２の変形例として、図６Ｂに示すように、密着コイル３１ａの素線３１ｂの断面は円形状を有していてもよい。これにより本変形例では、素線３１ｂの断面にエッジが無いことにより、素線３１ｂ同士が径方向において互いに乗り上げることを防止でき、可撓管部２５の曲率を小さくすることができる。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１…内視鏡、１０…挿入部、２１…先端硬質部、２３…湾曲部、２５…可撓管部、３１…螺旋管、３１ａ…密着コイル、３１ｂ…素線、３１ｆ…先端部、３１ｄ…基端部、４１…網状管、５１…外皮、１３１…一般的な螺旋管。

Claims (5)

1. 螺旋状の弾性管部材である可撓管部を有する内視鏡であって、
   前記弾性管部材は、初張力が付与された密着コイルによって形成されていることを特徴とする内視鏡。
2. 前記密着コイルの基端部側に付与された前記初張力は、前記密着コイルの先端部側に付与された前記初張力よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記密着コイルの素線の断面は、矩形形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記密着コイルの素線の断面は、長円形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
5. 前記密着コイルの素線の断面は、円形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡。

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