JP2009095400A - 内視鏡湾曲部 - Google Patents

Abstract

【課題】 内視鏡の細径化を達成しつつもいわゆるセグメントの潜り込み現象を確実に防止することができる内視鏡湾曲部を提供すること。
【解決手段】 内視鏡湾曲部は、体腔内を観察するための内視鏡における湾曲部であって、少なくとも第一から第三のセグメントが互いに回動自在な状態で連結された節輪構造を有し、第二セグメントにおける第一セグメントと対向する側の第一端面は、第一セグメントにおける第二セグメントと対向する側の端面と形状が一致し、第二セグメントにおける第三セグメントと対向する側の第二端面は、第三セグメントにおける第二セグメントと対向する側の端面と形状が一致し、第一端面と第二端面は、互いの形状が異なっており、第二セグメントにおける内面形状は、第一端面と第二端面がなだらかに接続するように設計される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、体腔内に挿入され生体組織を撮像、観察するための内視鏡を構成する挿入部内における湾曲部に関する。

内視鏡は、術者が把持する把持部、該把持部から延出しており内視鏡観察時には体腔内に挿入される挿入部等を有する。挿入部は、先端部と、該先端部の体腔内での位置を変化させるための湾曲部と、先端部と湾曲部間に位置し、内視鏡観察に必要な部材（例えば、撮像部や対物光学系等）が配設される硬性部、湾曲部と把持部間に位置する長尺の可撓管と、から構成される。湾曲部は、複数の中空状部材（以下、セグメントという）を並べて円筒形状を形成し、互いに隣接するセグメント同士の一部をリベット等によって回動自在に軸止めされた構造、つまり節輪構造を有する。該節輪構造の湾曲部では、湾曲時において、互いに隣接するセグメントのうち一方の端部が他方の内部空間に潜り込む現象が生じうる。該現象は、湾曲部内部に配設された光ファイバや各種信号線と言った内視鏡構成部材を圧迫、損傷させるおそれがある。そこで、上記の現象を低減すべく、例えば、以下の特許文献１のような提案がなされている。

特開２０００−３１６７９７号公報

特許文献１には、各セグメントの端縁近傍に他のセグメントの内部空間への潜り込みを低減するための凸部を設ける構成が開示されている。この構成によれば、湾曲時に互いに隣接し合うセグメントの一部端縁が近接した場合であっても、凸部が内部への潜り込みのストッパとして機能するため、潜り込む量を低減することができる。

しかし、特許文献１に記載の構成では、該文献図５に提示されるように、一方のセグメントの凸部が他方のセグメント端縁に当接するまでは、多少の潜り込みが許容されてしまう。これは、凸部を端縁ぎりぎりに配設することが製造上困難が伴うだけでなく、該凸部を端縁ぎりぎりに配設すると円滑な湾曲動作の障害になりかねないからである。

近年、内視鏡の高性能化、多機能化に伴い、挿入部（湾曲部）内に配設される内視鏡構成部材の点数は増加傾向にある。にもかかわらず、被検者の精神的、肉体的苦痛を少しでも緩和すべく挿入部のより一層の細径化が要求されている。このような高性能、多機能でありながらも細径化が要求される内視鏡において、特許文献１に記載の構成のように、潜り込みが少量でも許容される湾曲部は適切ではない。

特に、硬性部には湾曲部に比べて撮像部や対物光学系等の多くの構成部品が配設される。そのため、硬性部の内径は湾曲部に対して相対的に太く構成される。近年開発が進む複数種類の観察（例えば通常観察と超音波観察、拡大観察等）を可能にするいわゆる特殊内視鏡では、構成部材が必然的に増えるためなおさらである。このような構成では、たとえ細径化の要請があったとしても、必然的に、湾曲部において該つなぎ管と接合される最も硬性部側のセグメント（以下、第一セグメントという。）は、該第一セグメントの次に位置するセグメント（以下、第二セグメントという。）以降の径よりも太い径を持つ。このように、セグメント間に内径差が生じてしまうと、湾曲時の潜り込みをより一層助長しかねない。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、内視鏡の細径化を達成しつつもいわゆるセグメントの潜り込み現象を確実に防止することができる内視鏡湾曲部を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る内視鏡湾曲部は、体腔内を観察するための内視鏡における湾曲部であって、少なくとも第一から第三のセグメントが互いに回動自在な状態で連結された節輪構造を有し、第二セグメントにおける第一セグメントと対向する側の第一端面は、第一セグメントにおける第二セグメントと対向する側の端面と開口形状が一致し、第二セグメントにおける第三セグメントと対向する側の第二端面は、第三セグメントにおける第二セグメントと対向する側の端面と開口形状が一致し、第一端面と第二端面は、互いの形状が異なっており、第二セグメントにおける内面形状は、第一端面の開口と第二端面の開口がなだらかに接続するように設計されていることを特徴とする。

請求項２に記載の内視鏡湾曲部によれば、第二セグメントは、一端に中心軸を通る第一の方向に沿って一対の連結部を有し、他端に中心軸を通り第一の方向に略直交する第二の方向に沿って一対の連結部を有しており、各連結部から中心軸に延ばした仮想の境界線によって四分割された開口領域ごとに独立して設計されることが望ましい。

請求項３に記載の内視鏡湾曲部によれば、第二セグメントにおける外部形状を、内面形状に対応してオフセット設計することができる。

また、請求項４に記載の内視鏡湾曲部によれば、第一セグメントは、湾曲部における最も先端側に位置し、少なくとも対物光学系を有する硬性部に連結されるように構成される。

本発明によれば、上記のように構成することにより、必要以上に内視鏡挿入部の径を太くすることなく、かつ隣接するセグメント間での潜り込み現象を有効に防止することができる。

図１は、本実施形態の内視鏡湾曲部を有する挿入部を持つ、電子内視鏡１００を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態の電子内視鏡１００は、挿入部１と、鉗子差込口２と、把持部３とを有する。図２は、挿入部１先端部を拡大して示す図である。但し、説明の便宜上、図２は、各部の周囲を被覆するゴム管等一部構成を省略した透視図である。

電子内視鏡１００に形成された挿入部１は、体腔内に挿入される長い管であり、可撓性を有している。挿入部１は、基端側から順に、可撓管１１、湾曲部１２、硬性部１３、先端部１４を有する。なお、本文において各部材を説明するに際し、把持部３に近い側を基端側、先端部１４に近い側を先端側という。挿入部１は、可撓管１１先端側と湾曲部１２基端側（後述の最基端側セグメント１２１ｐ）、湾曲部１２先端側（後述の第一セグメント１２１ａ）と硬性部１３基端側、硬性部１３先端側と先端部１４基端側を一部嵌合した状態で接合することにより構成される。

硬性部１３は、対物光学系や撮像部といった内視鏡観察に必要な部材が配設されると共に、先端近傍において先端部１４へ挿通される送気、送水といった各チューブやライトガイド等を保護する役割も担う。先端部１４は、体腔内に当接することを踏まえ非金属性部材で構成されている。可撓管１１は、主として硬性部１３に配設される各部材を駆動制御するための信号線、および既述の各チューブやライトガイド等が挿通される。

湾曲部１２は、節輪構造１２１と節輪構造１２１の周囲を覆う金属製の網チューブ１２５を有する。節輪構造１２１は、硬性部１３に配設される各部材を駆動制御するための信号線、および既述の各チューブやライトガイド等が挿通される。従って、部材そのものが配設される硬性部１３に比べて細径に設計することが可能である。

図３は、湾曲部１２の節輪構造を抽出して示す拡大図である。図３に示すように節輪構造１２１は、先端側から順に複数のリング状部材（以下、セグメントという）１２１ａ〜１２１ｐを有する。なお、以下では、説明の便宜上、先端側に位置するセグメント１２１ａ〜１２１ｃをそれぞれ、第一セグメント１２１ａ、第二セグメント１２１ｂ、第三セグメント１２１ｃと記す。また、最も基端側にあるセグメント１２１ｐを最基端側セグメント１２１ｐと記す。

本実施形態の湾曲部１２は、硬性部１３との接合部位として機能するため、硬性部１３の内面形状に対応した形状を呈する第一セグメント１２１ａと、細径化を重視し、既述の各チューブ等を挿通するために必要最低限の空間を確保するように略円筒形状の一部を構成する第三セグメント１２１ｃ間に配設される第二セグメント１２１ｂの構造に主たる特徴を有する。

ここで、第三セグメント１２１ｃから最基端側セグメント１２１ｐの直前のセグメント（セグメント１２１ｏ）までは、同一形状である。また、それ以外のセグメント（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｐ）にもセグメント１２１ｃ〜１２１ｏと共通する構成が一部存在する。従って、湾曲部１２における独自の特徴を説明するに先立って、まず各セグメントに共通する構成について説明する。

節輪構造１２１は、互いに隣接するセグメントの端部同士を連結することにより構成される。そのため、各セグメント１２１ａ〜１２１ｐにおける、他のセグメントと対向する側の端部には、一対の連結部が配設されている。各セグメント１２１ａ〜１２１ｐにおける、他のセグメントと対向する側の端部とは、第一セグメント１２１ａの基端側端部、最基端側セグメント１２１ｐの先端側端部、他のセグメント１２１ｂ〜１２１ｏの両端部を指す。

詳しくは、図３に示すように、各セグメントの一端（第一セグメント１２１ａの基端側端部、最基端側セグメント１２１ｐの先端側端部を含む）には、各セグメントの第一の径方向に沿って一対の連結部Ｐ１が設けられている。そして、各セグメントの他端には、各セグメントにおいて第一の径方向と略直交する第二の径方向に沿って一対の連結部Ｐ２が設けられている。つまり、第一セグメント１２１ａと最基端側セグメント１２１ｐには一対の連結部Ｐ１が設けられている。また、他のセグメント１２１ｂ〜１２１ｏの両端部には、連結部Ｐ１、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２の合計４個有する。各連結部には、貫通孔が設けられている。

節輪構造１２１は、互いに隣接するセグメントにおいて、同一の連結部（つまり、連結部Ｐ１同士または連結部Ｐ２同士）を各貫通孔が一致するように重ね合わせ、該貫通孔にリベットを挿入し回動自在に固定することにより形成される。これにより、節輪構造１２１は、互いに直交する２軸方向に回動自在に構成される。

各セグメント１２１ａ〜１２１ｐにおいて他のセグメントに対向する端面は、連結部形成位置を頂点とした勾配を有する。そして、該端面は、他端に形成される連結部形成位置に対応する位置で最も他端側に近接する。つまり、図３に示すように各セグメントにおいて他のセグメントに対向する端面は、該端面における連結部形成位置が凸、他端に形成される連結部形成位置に対応する位置が凹となるような斜面を形成している。

以上が各セグメントに共通な構造である。以下、本発明の主たる特徴である第一セグメント１２１ａから第三セグメント１２１ｃの各構造について詳述する。

まず、第一セグメント１２１ａの構造について詳述する。図４（Ａ）は、第一セグメント１２１ａを拡大して示す斜視図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第一セグメント１２１ａを第二セグメント１２１ｂ側（図中、矢印線Ｚ１方向）から臨んだ端面図である。なお、以下では、各セグメントの端面を説明するに際して、便宜上、一対の連結部Ｐ１の中心を結んだ線Ｌ１および一対の連結部Ｐ２を結んだ線Ｌ２を座標軸と定義することによって表される座標を想定する。そして該座標の中心と該端面の中心が一致するように該端面を配置したと仮定して説明する。

第一セグメント１２１ａは、硬性部１３との接合部位として機能する。硬性部１３は、内部に配設される種々の部材を互いに干渉することなく適切な位置関係で配設しつつも、可能な限り細径化を達成する必要がある。そのためには、硬性部１３は、必ずしも、全ての配設部材が収納されるような完全な円筒形状とするには及ばない。むしろ、可能な限り径を小さく抑えつつも部材の配置関係に対応して一部のみを変形（すなわち、突出）させたいわばコブ付き円筒形状とした方が全体的な細径化を達成することができる。そこで、硬性部１３と間隙無く高精度に接合するため、第一セグメント１２１ａは、他のセグメントではなく硬性部１３と共通した内面形状を有する。より具体的には、第一セグメント１２１ａは、両端面において硬性部１３の開口形状と略同一の開口形状を有する。

例えば、図４（Ｂ）に示す第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１では、軸Ｌ１、Ｌ２により規定される座標上において、第一、第二、第四の各象限に位置する開口領域は同心円上にある円弧形状を有している。これに対して、第三象限に位置する開口領域は、非円弧形状を有する。図４（Ｂ）では、参考として、他の象限に位置する開口領域と同心円上に属する円弧形状を第三象限中点線で示す。

次いで、第三セグメント１２１ｃの構造について詳述する。図５（Ａ）は、第三セグメント１２１ｃを拡大して示す斜視図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す第三セグメント１２１ｃを第二セグメント１２１ｂ側（図中、矢印線Ｚ２方向）から臨んだ端面図である。

第三セグメント１２１ｃは、前後共隣接するセグメント１２１ｂ、１２１ｄと連結される。また、第一セグメント１２１ａと異なり、内部に配設されるものが信号線等であるため、硬性部１３内部に配設される部材ほど空間を占めない。従って、図５（Ｂ）に示すようにいずれの象限に位置する開口領域であっても円弧形状を有する。つまり、端面Ｓ２の開口全体としては、略円形状を呈する。

なお、第三セグメント１２１ｃよりも基端側に位置する各セグメント（１２１ｄ〜１２１ｏ）についても図５（Ａ）、（Ｂ）に示す第三セグメント１２１ｃと同一形状である。

このように、第一セグメント１２１ａと第三セグメント１２１ｃでは、第二セグメント１２１ｂを挟んで端面での開口形状が明確に異なる。従って、第二セグメント１２１ｂは、第一セグメント１２１ａに対向する側の端面での開口を図４（Ｂ）に示す端面Ｓ１の開口形状に対応する形状に設計され、かつ第三セグメント１２１ｃに対向する側の端面での開口を図５（Ｂ）に示す開口形状に対応する形状に設計される。

図６（Ａ）は、第二セグメント１２１ｂを拡大して示す斜視図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す第二セグメント１２１ｂを第一セグメント１２１ａ側（図中、矢印線Ｚ３方向）から臨んだ端面Ｓ３を示す図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示す第二セグメント１２１ｂを第三セグメント１２１ｃ側（図中、矢印線Ｚ４方向）から臨んだ端面Ｓ４を示す図である。図６（Ｄ）は、第二セグメント１２１ｂの側面図である。

第二セグメント１２１ｂの端面Ｓ３は、第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１に対応した形状、すなわち第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１の鏡像状態にある。詳しくは、図６（Ｂ）に示すように、第二セグメント１２１ｂの端面Ｓ３における第四象限に位置する開口領域が、第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１の第三象限に位置する開口領域が持つ非円弧形状と同一形状を呈している。図６（Ｂ）では、参考として、他の象限に位置する開口領域と同心円上に属する円弧形状を第四象限中点線で示す。

なお、第二セグメント１２１ｂの端面Ｓ３における第一、第二、第三の各象限に位置する開口領域の形状は、それぞれ、第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１における第二、第一、第四の各象限に位置する開口領域の形状に対応する。但し、上記の通り、第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１における第二、第一、第四の各象限に位置する開口領域はいずれも同一形状（円弧形状）であるため、図面上形状の差異はみられない。

これに対し、第二セグメント１２１ｂの端面Ｓ４は、第三セグメント１２１ｃの端面Ｓ２に対応した形状、すなわち第三セグメント１２１ｃの端面Ｓ２の鏡像状態にある。但し、上記の通り、端面Ｓ２の開口は全体として略円形状を有するため、図６（Ｃ）に示すように、端面Ｓ４の開口は象限ごとの形状の差異は現れない。

以上のように、隣接する各セグメント１２１ａ、１２１ｃの各端面Ｓ１、Ｓ２に対応した開口形状を持つように両端面Ｓ３、Ｓ４を設計された第二セグメント１２１ｂは、次いで両端面Ｓ３、Ｓ４を接続する内面を設計される。ここで、第二セグメント１２１ｂの両端面Ｓ３、Ｓ４間が互いに異なる開口形状を持つことから、段差形状等の急激な形状変化を有する内面を設計することも考えられる。しかし、急激な形状変化は、内部に挿通されるライトガイドや各チューブ、さらには信号線等を損傷させる可能性があるため好適ではない。そこで、本実施形態では、各端面Ｓ３、Ｓ４の開口同士がなだらかに接続するように内面を設計する。

内面の設計がなされると、次いで第二セグメント１２１ｂの外面の設計が行われる。外面は、内面形状に対応してオフセットすることにより設計される。オフセット設計を採用することにより、第二セグメントに関する加工が容易になされる。

図７（Ａ）は、内視鏡の１００の湾曲部１２のうち、以上説明した第一から第三の各セグメントを連結させた部分のみを抽出した図である。図７（Ｂ）は、第一から第三の各セグメントを連結させた部分において連結部Ｐ１を軸として回動させた状態を、図７（Ｃ）は、第一から第三の各セグメントを連結させた部分において連結部Ｐ２を軸として回動させた状態を、それぞれ示す。図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、各セグメント１２１ａ〜１２１ｃは、連結部Ｐ１、連結部Ｐ２のいずれを軸とした回動をした場合であっても、対向する端面同士（Ｓ１とＳ３、Ｓ２とＳ４）が好適に当接し、潜り込みを有効に防止していることが分かる。

また、第三セグメント１２１ｃ以降のセグメントは同一形状を連結させているため、湾曲部１２の湾曲時つまり節輪構造１２１の回動時において、互いに隣接するセグメント間の潜り込みが生じることはない。

なお、最基端側セグメント１２１ｐは、自身より基端側には回動自在なセグメントではなく、可撓性ある可撓管１１しか存在しない。従って、潜り込み等がそもそも発生しないため、セグメント１２１ｏの内面形状を上記の第二セグメントのような特殊形状に設計する必要はない。

以上の説明では、便宜上、各セグメントの端面を各連結部を結ぶことにより規定される直交二軸Ｌ１、Ｌ２により定義される座標における象限ごとに開口形状を特定して説明した。ここで、実際に第二セグメント１２１ｂを設計する場合であっても、上記象限ごと、つまり各連結部を境界とした４つの領域に分割して、領域ごとに独立して開口形状を特定、設計すると好適である。このような設計を採用することにより、両隣に位置するセグメント１２１ａ、１２１ｃの各端面（特に第一セグメントの端面Ｓ１）により対応した開口形状が設計され、かつ該セグメント１２１ｂ内部に無駄な空間を生じさせないなだらかな内面形状を形成することが可能になる。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、湾曲部１２の節輪構造１２１は、１２１ａ〜１２１ｐの計１６個のセグメントにより構成されている。しかし、本発明に係る内視鏡の湾曲部は、少なくとも硬性部１３側に存する第一から第三の各セグメントさえ存在していれば上記効果を奏する。

従って、上記実施形態では、各セグメント１２１ｂ〜１２１ｏには、合計４個の連結部Ｐ１、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２が設けられていると説明した。しかし、湾曲部はこのように全て同一形状のセグメントで構成するには及ばない。例えば、一軸方向にのみ大きな湾曲を得ようとする場合には、上記実施形態の構成に加えて、一軸方向にのみ湾曲を許容するセグメント、つまり連結部Ｐ１、Ｐ１のみ有するセグメントを一定間隔ごとに挿置することにより湾曲部を構成することも可能である。

また、上記実施形態では、単一の象限に位置する領域の端面のみが非円弧形状である。しかし、本発明において、第二セグメント１２１ｂの第一セグメント側端面Ｓ３は、第一セグメント１２１ａの端面Ｓ１の形状さらに言えば硬性部１３の内面形状に応じて規定される。従って、第二セグメント１２１ｂの端面Ｓ３は、複数の象限に位置する開口領域の形状が非円弧形状であることもありうる。

本発明の実施形態の電子内視鏡を示す図である。 本発明の実施形態の電子内視鏡の先端部の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態の湾曲部の節輪構造を示す図である。 本発明の実施形態の第一セグメントを拡大して示す図である。 本発明の実施形態の第三セグメントを拡大して示す図である。 本発明の実施形態の第二セグメントの形状を説明するための図である。 本発明の実施形態の第一から第三セグメントを連結した部分を抽出して示す図である。

符号の説明

１ 挿入部
３ 把持部
１１ 可撓管
１２ 湾曲部
１２１ 節輪構造
１２１ａ 第一セグメント
１２１ｂ 第二セグメント
１２１ｃ 第三セグメント
１３ 硬性部
１００ 内視鏡

Claims (4)

1. 体腔内を観察するための内視鏡における湾曲部であって、
   少なくとも第一から第三のセグメントが互いに回動自在な状態で連結された節輪構造を有し、
   前記第二セグメントにおける前記第一セグメントと対向する側の第一端面は、前記第一セグメントにおける前記第二セグメントと対向する側の端面と開口形状が一致し、
   前記第二セグメントにおける前記第三セグメントと対向する側の第二端面は、前記第三セグメントにおける前記第二セグメントと対向する側の端面と開口形状が一致し、
   前記第一端面と前記第二端面は、互いの開口形状が異なっており、
   前記第二セグメントにおける内面形状は、前記第一端面の開口と前記第二端面開口がなだらかに接続するように設計されていることを特徴とする内視鏡湾曲部。
2. 請求項１に記載の内視鏡湾曲部において、
   前記第二セグメントは、一端に中心軸を通る第一の方向に沿って一対の連結部を有し、他端に前記中心軸を通り前記第一の方向に略直交する第二の方向に沿って一対の連結部を有しており、各連結部から前記中心軸に延ばした仮想の境界線によって四分割された開口領域ごとに独立して設計されることを特徴とする内視鏡湾曲部。
3. 請求項１または請求項２に記載の内視鏡湾曲部において、
   前記第二セグメントにおける外部形状は、前記内面形状に対応してオフセット設計されていることを特徴とする内視鏡湾曲部。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡湾曲部において、
   前記第一セグメントは、前記湾曲部における最も先端側に位置し、少なくとも対物光学系を有する硬性部に連結されることを特徴とする内視鏡湾曲部。

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