JP4970070B2 - 内視鏡用節輪及びその製造方法、並びに内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、複数個を直列に連結して湾曲自在な湾曲部を構成する内視鏡用節輪及びその製造方法、並びに、この内視鏡用節輪を有する内視鏡に関する。

患者の体腔内を観察するための内視鏡が知られている。この内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部と、挿入部の基端に設けられた操作部とを備えている。挿入部は、先端面に観察窓を有する先端硬性部と、この先端硬性部の基端に設けられた湾曲部と、湾曲部の基端に設けられた軟性部とを有している。操作部にはアングルノブが設けられ、このアングルノブを操作して湾曲部を上下及び左右方向に湾曲させて、先端硬性部を所望の方向に向けることができる。

内視鏡の湾曲部は、複数個（例えば１６個）の節輪を直列に連結して構成される。節輪は、円筒部と、この円筒部の一方の端縁から軸方向に突出する一対の外ベロと、他方の端縁から軸方向に突出する一対の内ベロとからなる。外ベロと内ベロとは、円筒部の周方向に９０度ずらして配置されており、それぞれに連結穴が形成されている。隣接する節輪は、外ベロと内ベロとを重ね合わせて連結穴にカシメピンを通して回転自在に連結されている。節輪内には上下及び左右方向に操作するための操作ワイヤが一対ずつ設けられ、各操作ワイヤを押し引きすることによって節輪同士が回転して湾曲部全体が湾曲する。

節輪の製造においては、まず、円筒状のパイプ材からレーザー加工によって節輪の外形を切り出し、外ベロ及び内ベロに連結穴を形成し、この後に、外ベロ及び内ベロをプレス加工によって平板状に形成している。内ベロをプレス加工するときには、節輪同士の連結時に外ベロと内ベロとが干渉せずに重なり合うように、内ベロを外ベロに対して内方に一段（例えば、円筒部の板厚分程度）ずらしている。

しかしながら、上記した従来の節輪の製造技術では、内ベロを一段ずらすために内ベロを押し込むようにしてプレス加工を行うことから、このプレス加工が円筒部に影響を及ぼし、円筒部が扁平変形していた。真円の節輪を用いて内視鏡の湾曲部を構成した場合には、湾曲時に、隣接する節輪の端縁同士がぶつかり合うが、扁平変形した節輪を用いて内視鏡の湾曲部を構成した場合には、湾曲時に、隣接する節輪のうち、一方の節輪の端縁部が他方の節輪の内部にもぐり込むという問題が発生することがある。もぐり込みが発生した場合には、節輪の内蔵物を傷つけたり、一方の節輪が他方の節輪から抜け出せずに湾曲したまま戻らないなどの重大なトラブルをひき起こす可能性が高くなる。

特に、近年では、患者の負担軽減のために挿入部を細径にすることが要求され、これに伴って節輪の円筒部の板厚が薄くなっていることから、円筒部が扁平変形しやすくなっている。例えば、円筒部の直径が５．６ｍｍ、円筒部の板厚０．１３ｍｍのものに対して内ベロのプレス加工を施すと、その扁平変形量（円筒部の最長直径と最短直径との差分量）は、０．１〜０．２ｍｍ程度になる。なお、扁平変形量が円筒部の板厚よりも大きいときに、もぐり込みが発生しやすくなることが分かっている。

また、従来の節輪の製造技術では、内ベロのプレス加工を行うときに円筒部が内ベロの変形に影響を及ぼすため、内ベロを高い平面性で形成することが難しかった。これにより、節輪同士の回転時に外ベロと内ベロとが干渉し回転の負荷が大きくなるという問題が生じていた。

従来では、円筒部の扁平を修正し、また内ベロの平面性を高くするために、内ベロのプレス加工後に形状修正作業を行っているが、この形状修正作業は非常に手間がかかるものであった。

本発明は、円筒部の扁平変形を防いで内ベロのプレス加工を行うことができるとともに、内ベロを高い平面性で形成することができる内視鏡用節輪及びその製造方法、並びに、この内視鏡用節輪を有する内視鏡を提供することを目的とする。

本発明は、円筒部と、この円筒部の一方の端縁に軸方向に突出して設けられた対向する一対の板状の第１突出部と、前記円筒部の他方の端縁に軸方向に突出して設けられ、前記第１突出部に対して前記円筒部の径方向に一段ずれて位置する、対向する一対の板状且つ略円形の第２突出部とからなり、前記第１突出部と前記第２突出部を重ね合わせてそれぞれに形成した連結穴に連結ピンを通して回転自在に連結して、複数個を直列につなげることにより、湾曲自在な湾曲部を構成する内視鏡の節輪に関し、前記第２突出部と前記円筒部との間に前記第２突出部に沿って円弧状のスリットを形成したことを特徴とする。前記第２突出部は、前記円筒部の径方向で内方にずれて位置させてもよいし、外方にずれて位置させてもよい。

本発明は、円筒部と、この円筒部の一方の端縁に軸方向に突出して設けられた対向する一対の板状の第１突出部と、前記円筒部の他方の端縁に軸方向に突出して設けられ、前記第１突出部に対して前記円筒部の径方向に一段ずれて位置する、対向する一対の板状且つ略円形の第２突出部とからなり、前記第１突出部と前記第２突出部を重ね合わせてそれぞれに形成した連結穴に連結ピンを通して回転自在に連結して、複数個を直列につなげることにより、湾曲自在な湾曲部を構成する内視鏡の節輪の製造方法に関し、円筒状のパイプ材からレーザー加工によって外形を切り出す外形切出工程と、前記第２突出部と前記円筒部との間にレーザー加工によって前記第２突出部に沿って円弧状のスリットを形成するスリット形成工程と、前記第２突出部をプレス加工によって平板状に形成するプレス工程とを備えたことを特徴とする。

前記スリット形成工程は、前記プレス工程のプレスの外形に沿うように前記スリットを形成することが好ましい。

本発明の内視鏡は、上記の内視鏡用節輪を複数個つないで構成した湾曲部を有することを特徴とする。

本発明によれば、第２突出部と円筒部との間に第２突出部に沿って円弧状のスリットを形成したので、第２突出部と円筒部とが一部で分離するから、円筒部の扁平変形を防いで第２突出部のプレス加工を行うことができるとともに、第２突出部を高い平面性でプレス加工することができる。円筒部の扁平変形を防ぐことができるから、隣接する節輪間でもぐり込みが発生することはない。また、第２突出部を高い平面性で形成することができるから、第２突出部は円滑に摺動し、節輪同士は円滑に回転する。

図１に示すように、電子内視鏡（以下、内視鏡）２は、患者の体腔内に挿入される挿入部３と、挿入部３の基端に連設された操作部４と、操作部４に設けられたコネクタ部５とを備えている。挿入部３は、挿入部３の先端に設けられた先端硬性部６と、先端硬性部６の基端に連設された湾曲自在な湾曲部７と、湾曲部７の基端に連設された可撓性を有する軟性部８とを有する。なお、以下では、先端側を前側、基端側を後側という。

先端硬性部６には、対物レンズと撮像素子とが内蔵されており、対物レンズによって取り込まれた体腔内の被観察部位の像光が撮像素子によって撮像される。撮像素子に撮像された体腔内の画像データは、挿入部３及び操作部４に挿通された電気配線を介して、コネクタ部５に接続された図示しないプロセッサ装置に送られ、モニタに内視鏡画像として表示される。

また、先端硬性部６には照明窓が設けられており、コネクタ部５に接続された図示しない光源装置からの照明光が、挿入部３及び操作部４に挿通されたライトガイドファイバを介して照明窓に導かれ、この照明窓から被観察部位に照射される。先端硬性部６には鉗子出口及びノズルも設けられており、これらはそれぞれ挿入部３内に設けられた鉗子チャンネル及び送気・送水チャンネルに接続している。

湾曲部７は、複数個（例えば１６個）の節輪９を直列に連結させ、これらの節輪９の外周を柔軟性のあるアングルゴム１０により被覆して構成される。先頭の節輪９は先端硬性部６に固定されている。湾曲部７は、操作部４に設けられた上下アングルノブ１１が操作されて上下方向に湾曲動作し、左右アングルノブ１２が操作されて左右方向に湾曲動作する。上下及び左右アングルノブ１１，１２を操作して湾曲部を湾曲させて先端硬性部６を体腔内の所望の方向に向けることができる。軟性部８は、先端硬性部６を体腔内の目的の位置に到達させるために数ｍの長さになっている。

図２及び図３に示すように、連結される節輪９は、円筒部２０と、この円筒部２０の前側の端部から突出して設けられた対向する一対の内ベロ（第２突出部）２１と、後側の端部から突出して設けられた対向する一対の外ベロ（第１突出部）２２とからなる。節輪９の材料には金属、例えばＳＵＳ３０４などのステンレスを用いる。なお、節輪９の内部に配された、電気配線、ライトガイドファイバ、各チャンネルなどの内蔵物は、図示を省略している。

外ベロ２２は、略円形の板状に形成されて連結穴２４を有している。内ベロ２１は、外ベロ２２よりもひと回り大きな略円形の板状に形成され、連結穴２４よりもひと回り大きな連結穴２３を有している。内ベロ２１と外ベロ２２とは円筒部２０の周方向で９０度ずれて配されている。

内ベロ２１は、外ベロ２２に対して、円筒部２０の径方向で内方に一段ずれて位置している。ずれ量は円筒部２０の板厚分程度である。内ベロ２１と円筒部２０との間にはスリット２５が形成されており、このスリット２５により、内ベロ２１をプレス加工する（詳細は後述する）ときに、円筒部２０が扁平変形することを防ぎ、また、内ベロ２１を高い平面性で平板状に形成することができる。スリット２５は円形の内ベロ２１の形状に沿って円弧状に形成されており、このスリット２５の両端では内ベロ２１と円筒部２０とが繋がっている。スリット２５の長さは任意でよいが、例えば、円筒部２０の直径が５．６ｍｍ、円筒部２０の板厚０．１３ｍｍのものに対してスリット２５を形成するとき、スリット２５の周方向における長さを０．９ｍｍ、スリット２５の両端で繋がっている部位の周方向における長さをそれぞれ０．３５ｍｍにする。

節輪９同士はカシメピン（連結ピン）２６を介して連結される。カシメピン２６は、細径部２７、太径部２８、当て部２９、及びワイヤガイド部３０からなり、これらはそれぞれ円柱状に形成されている。隣接する節輪９のうち、前側の節輪９の外ベロ２２と後側の節輪９の内ベロ２１とを重ね合わせた上で、カシメピン２６の太径部２８を連結穴２３に通し、細径部２７を連結穴２４に通し、太径部２８の端面を外ベロ２２の内面に当てて、細径部２７の先端をカシメ加工することにより、節輪９同士が回転自在に連結する。太径部２８の軸方向での厚みは内ベロ２１の板厚よりも大きくなっており、これにより、内ベロ２１と外ベロ２２との間、及び内ベロ２１と当て部２９との間には隙間が生じて、内ベロ２１が円滑に回転する。なお、隣接する節輪９は互いに周方向で姿勢が９０度ずれている。

ワイヤガイド部３０にはガイド穴３１が形成されている。図３中で上下に配されたカシメピン２６のガイド穴３１には、上下操作ワイヤ３２が通される。上下操作ワイヤ３２の各先端は先端硬性部６に固定されている。上下操作ワイヤ３２は操作部４の上下アングルノブ１１（図１参照）と共に回転するプーリに掛けられており、上下アングルノブ１１を操作すると上下操作ワイヤ３２が押し引きされる。また、上下操作ワイヤ３２に対して節輪９の周方向で９０度ずれた位置には、上下操作ワイヤ３２と同様の構成の左右操作ワイヤ３３が配されている。左右アングルノブ１２を操作すると左右操作ワイヤ３３が押し引きされる。

以下では図４のフローチャートの流れに沿って節輪９の製造方法について説明する。まず、レーザー加工によって、円筒のパイプ材から節輪９の外形を切り出す（外形切出工程）。次に、レーザー加工によって、切り出した節輪９の内ベロ２１及び外ベロ２２にそれぞれ連結穴２３，２４を形成する（連結穴形成工程）とともに、内ベロ２１と円筒部２０との間にスリット２５を形成する（スリット形成工程）。なお、連結穴形成工程はプレス加工によって行ってもよく、この場合には、連結穴形成工程はスリット形成工程の前に行ってもよいし、後に行ってもよい。

連結穴２３，２４及びスリット２５を形成した後、図５（Ａ）に示すように、プレス機械に設けられた節輪押え部４０，４１及び芯金４２との間に節輪９を固定する。芯金４２は円柱状に形成されており周面に切り欠き４３，４４が形成されている。そして、図５（Ｂ）に示すように、円柱状のプレス金型４５，４６によって内ベロ２１をプレスする（プレス工程）。図６において、プレス金型４５（及びプレス金型４６）のプレス面形状は二点鎖線で示しているが、これから分かるように、プレス金型４５のプレス面と内ベロ２１が同じ形状及びサイズになっている。スリット２５の形状はプレス金型４５の外周に沿っている。

スリット２５によって内ベロ２１と円筒部２０とが一部で分離していることから、内ベロ２１をプレス加工するときに、このプレス加工の影響が円筒部２０に及ばないため円筒部２０の扁平変形を防ぐことができる。また、逆に、内ベロ２１をプレス加工するときに、円筒部２０が内ベロ２１の変形に干渉しないことから、内ベロ２１を高い平面性で形成することができる。

内ベロ２１と同様に、外ベロ２２にもプレス加工を施す。ただし、内ベロ２１は円筒部２０の径方向で内方に一段ずれるようにプレスしたが、外ベロ２２は、内方にずらすことなく、その位置でプレスを行う。

以下、湾曲部７の湾曲動作について図７を用いて説明する。以下の説明では、便宜上、前から後に向かうにしたがって順に、節輪９ａ，節輪９ｂ，節輪９ｃ，節輪９ｄ，節輪９ｅというように、各節輪に異なる符号を付す。節輪９ａと節輪９ｂとはカシメピン２６ａを介して連結され、節輪９ｂと節輪９ｃとはカシメピン２６ｂを介して連結され、節輪９ｃと節輪９ｄとはカシメピン２６ｃを介して連結され、節輪９ｄと節輪９ｅとはカシメピン２６ｄを介して連結されている。

湾曲部７を上下方向で湾曲させたい場合には、操作部４の上下アングルノブ１１（図１参照）を操作する。ここでは、湾曲部７を下方向に湾曲させる場合で説明する。上下アングルノブ１１を回転操作すると、上下操作ワイヤ３２の下側のワイヤが後方に引っ張られ、上側のワイヤが前方に押し出される。

外ベロ２２ａと内ベロ２１ｂとが摺動しながら節輪９ａと節輪９ｂとがカシメピン２６ａを中心にして回転し、同時に、外ベロ２２ｃと内ベロ２１ｄとが摺動しながら節輪９ｃと節輪９ｄとがカシメピン２６ｃを中心にして回転し、湾曲部７の全体が下方向に湾曲する。ここで、内ベロ２１ｂ及び内ベロ２１ｄはそれぞれ高い平面性で形成されていることから、摺動時の負荷は小さく、節輪同士は円滑に回転する。

上下アングルノブ１１の操作量が大きい場合には、やがて、円筒部２０ａの後端縁と円筒部２０ｂの前端縁とが当接し、円筒部２０ｃの後端縁と円筒部２０ｄの前端縁とが当接する。各円筒部は扁平変形しておらず真円に近い形状であるため、一方の円筒部が他方の円筒部の内部にもぐり込むことはなく、したがって節輪の内蔵物を傷つけたり、湾曲部７が湾曲して戻らないなどの重大なトラブルが生じることはない。

湾曲部７を左右方向（紙面手前及び奥方向）に湾曲させる場合には左右アングルノブ１２（図１参照）を操作する。左右操作ワイヤ３３の動きに伴って、節輪９ｂと節輪９ｃとがカシメピン２６ｂを中心にして回転し、節輪９ｄと節輪９ｅとがカシメピン２６ｄを中心にして回転する。湾曲部７を左右方向に湾曲させる場合においても、節輪同士は円滑に回転し、節輪同士でもぐり込みが生じることはない。

上記実施形態では、スリット２５の形状は円弧状であったが、他の形状であってもよく、例えば円筒部の周方向に延びる直線状に形成してもよい。また、内ベロ及び外ベロの形状は円形に限らない。

上記実施形態では、第２突出部（内ベロ２１）は、第１突出部（外ベロ２２）に対して、円筒部２０の径方向で内方に一段ずらして位置させたが、外方に一段ずらして位置させてもよい。

上記実施形態では、電子内視鏡２を用いて説明したが、例えばイメージガイドファイバを用いて画像光を伝達する接眼式の内視鏡などの、他の内視鏡にも本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、医療用の内視鏡２を用いて説明したが、例えば配管を検査する工業用の内視鏡などの、医療用以外の内視鏡にも本発明を適用することができる。

内視鏡の外観図である。 節輪の連結構造を示す分解斜視図である。 軸方向に切断したときの湾曲部を示す断面図である。 節輪の製造の流れを示すフローチャートである。 内ベロのプレス加工を説明する説明図である。 内ベロ近傍でのプレス領域を示す説明図である。 湾曲した湾曲部を示す断面図である。

符号の説明

２ 内視鏡
３ 挿入部
７ 湾曲部
９ 節輪
２０ 円筒部
２１ 内ベロ
２２ 外ベロ

Claims (4)

1. 円筒部と、この円筒部の一方の端縁に軸方向に突出して設けられた対向する一対の板状の第１突出部と、前記円筒部の他方の端縁に軸方向に突出して設けられ、前記第１突出部に対して前記円筒部の径方向に一段ずれて位置する、対向する一対の板状且つ略円形の第２突出部とからなり、
   前記第１突出部と前記第２突出部を重ね合わせてそれぞれに形成した連結穴に連結ピンを通して回転自在に連結して、複数個を直列につなげることにより、湾曲自在な湾曲部を構成する内視鏡用節輪において、
   前記第２突出部と前記円筒部との間に前記第２突出部に沿って円弧状のスリットを形成したことを特徴とする内視鏡用節輪。
2. 円筒部と、この円筒部の一方の端縁に軸方向に突出して設けられた対向する一対の板状の第１突出部と、前記円筒部の他方の端縁に軸方向に突出して設けられ、前記第１突出部に対して前記円筒部の径方向に一段ずれて位置する、対向する一対の板状且つ略円形の第２突出部とからなり、
   前記第１突出部と前記第２突出部を重ね合わせてそれぞれに形成した連結穴に連結ピンを通して回転自在に連結して、複数個を直列につなげることにより、湾曲自在な湾曲部を構成する内視鏡用節輪の製造方法において、
   円筒状のパイプ材からレーザー加工によって外形を切り出す外形切出工程と、
   前記第２突出部と前記円筒部との間にレーザー加工によって前記第２突出部に沿って円弧状のスリットを形成するスリット形成工程と、
   前記第２突出部をプレス加工によって平板状に形成するプレス工程とを備えたことを特徴とする内視鏡用節輪の製造方法。
3. 前記スリット形成工程は、前記プレス工程のプレスの外形に沿うように前記スリットを形成することを特徴とする請求項２記載の内視鏡用節輪の製造方法。
4. 請求項１記載の内視鏡用節輪を複数個つないで構成した湾曲部を有することを特徴とする内視鏡。

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