JP2014030659A - 内視鏡及び内視鏡装置並びに内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】所望の方向に容易に進路変更が可能な極細型の内視鏡及び内視鏡装置並びに内視鏡システムを提供する。
【解決手段】第１関節環１７，第２関節環１８、第３関節環１９を連結部３６，３７により連結し、屈曲部１６を構成する。連結部３６，３７を、第２関節環１８の筒芯ＣＬ２から径方向に偏心させた位置に設ける。屈曲部１６を可撓チューブ２１により覆う。可撓チューブ２１を延ばした状態で先端硬性部１５の基端に可撓チューブ２１の先端を固着する。可撓チューブ２１の復元力により、屈曲部１６に筒芯方向に圧縮力を作用させる。ガイドシース４から屈曲部１６が突出すると、ガイドシース４による直管状の保持が開放され、連結部３６，３７のところで屈曲部１６が曲がる。先端硬性部１５が異なる方向に向くことにより、気管支の分岐部での先端硬性部１５の挿入を確実に行うことができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、外径に制限のある極細型の内視鏡及び内視鏡装置並びに内視鏡システムに関する。

近年、３次元画像を用いた診断が広く行われるようになっている。例えば、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等により患者の断層像を撮像し、体内の３次元画像データを得て、この３次元画像データを用いて目標部位の診断等が行われる。

ＣＴ装置では、患者を体軸方向に連続送りしながら、Ｘ線照射と、この照射されたＸ線が体内を通過し、一部が体内で吸収されて減衰したＸ線の検出とを行い、体内の３次元領域について螺旋状に連続スキャン（ヘリカルスキャン：ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃａｎ）する。そして、連続した多数の断層２次元画像から、３次元画像を作成している。

診断に用いられる３次元画像の１つに、肺の気管支の３次元画像がある。気管支の３次元画像は、例えば肺癌等が疑われる異常部の位置を３次元的に把握するのに利用される。そして、異常部を生検によって確認するために、例えば、カテーテルを挿入して組織のサンプルを採取している。この場合には、Ｘ線透視下で、先端にＸ線不透過の金属マーカを有するカテーテルを挿入し、半ば手探り状態で患部に到達する。しかし、透視の白黒二次元画像で正しい場所に到達させることは困難であり、場合によっては、異なった場所の組織を採取してしまい、再度カテーテルを挿入しなければならないなど、被検者にも術者にも負担が大きいものとなっている。

また、気管支のような多段階の分岐を有する体内の管路では、異常部の所在が気管支の末端に近いとき、内視鏡の先端を短時間で正しく目的部位に到達させることが難しい。このために、例えば特許文献１に開示されているように、体内の３次元領域の画像データに基づいて管路の３次元画像を作成し、３次元画像上で管路に沿って目的点までの経路を求め、経路に沿った管路の仮想内視鏡画像を画像データに基づいて作成し、仮想内視鏡画像を表示することで、気管支内視鏡を目的部位にナビゲーションする挿入支援装置が提案されている。

特許文献２には、光ファイバとこれを被覆する屈曲可撓性に富む被覆とからなる光ファイバセンサの先端部を予め所望の曲げ半径で屈曲しておき、この屈曲型光ファイバセンサを直状管内に挿入して、光ファイバセンサを直状管内で進退させることにより、直状管から出た光ファイバセンサの屈曲角度を任意に設定可能にする構成が提案されている。このような構成により、複数の関節環をピン結合により揺動自在に連結し、ワイヤ操作により先端部を湾曲させる先端部構造にした内視鏡に比べて、関節環の連結構造が不要になり、細径化を図ることができる。

特開２００９−２７９２５１号公報 特開昭６１−２７３５１７号公報

しかしながら、特許文献２に開示されているような極細の光ファイバセンサを用いた内視鏡と、特許文献１に開示されている内視鏡挿入支援装置を用いて、挿入のナビゲーションを行い、分岐部で目的とする管路に向けて進路変更しようとしても、所望の屈曲角度や回転角度が得られないという問題がある。特に、直径に制限のある極細内視鏡では、挿入部先端を回転させようと手元側で挿入部を回転させても、そのトルクが挿入部先端に伝達されることがなく、先端を思う方向に回転させることができない。このため、内視鏡を引き込んだ後に再度進めて戻したりして、進路変更を行う必要から、迅速に目的部位に内視鏡先端を到達させることができないという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、所望の方向に容易に進路変更が可能な極細型の内視鏡及び内視鏡装置並びに内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の内視鏡では、先端に配される先端硬性部、先端硬性部に取り付けられる観察ユニット、先端硬性部の基端側に連結される可撓チューブ、先端硬性部の基端側で可撓チューブの内側に配される複数の円筒状の関節環、関節環の筒芯から径方向に偏心させた位置で隣接する関節環を互いに揺動自在に連結する連結部、連結部により連結される複数の関節環をその筒芯方向に圧縮するように付勢する付勢部材を有する挿入部と、この挿入部の基端に取り付けられる手元操作部とを備えることを特徴とする。

なお、関節環は２個以上であり、これら関節環を連結する連結部は、互いの偏心方向がそれぞれ異なることが好ましい。また、連結部の偏心方向を関節環の筒芯回りに等ピッチとすることが好ましい。

付勢部材をエラストマ製の可撓チューブから構成し、可撓チューブを基端側に引っ張ることによる反発力によって圧縮方向へ付勢することが好ましい。この場合には、コイルバネ等の付勢部材を別個設ける必要がなく、被覆カバーとして必要な可撓チューブを用いることにより、構成が簡単になり、内視鏡の極細化に寄与することができる。また、挿入部は、基端側の前記関節環を筒芯回りに回転させる回転機構を有することが好ましい。この場合には、複数の関節環と連結部とによる屈曲作用の上、屈曲した挿入部先端を回転させせることができ、より能率良く先端硬性部を目的とする部位に進めることができる。

関節環は、先端から順に配される第１関節環、第２関節環、第３関節環であり、連結部は、第１関節部と第２関節部とを連結する第１連結部、第２関節部と第３関節部とを連結する第２連結部であり、これら第１連結部と第２連結部は、筒芯に対する偏心方向が逆とすることが好ましい。この場合には第１連結部で第２連結部とにより二つの屈曲角度を実現することができ、内視鏡先端部の進路をより確実に決定することができる。また、第１連結部の揺動角度を１０°以上３０°以下とし、第２連結部の揺動角度を第１連結部の揺動角度のほぼ２倍とすることが好ましい。これにより、一方と、この一方とは反対側の他方へと、内視鏡先端部を案内することができるようになり、分岐部などにおげく進入操作をより確実に行うことができる。

回転機構は、基端の関節環の筒芯に対し斜めにこの関節環に形成される傾斜溝と、この傾斜溝に係合する係合部を有するワイヤとを有することが好ましい。この場合には、基端関節環を確実に回転することができる。また、傾斜溝は基端の関節環の周方向で９０°以上３６０°以下の角度で形成されていることが好ましい。また、回転機構は、基端側関節環を周方向に牽引するワイヤと、このワイヤの牽引方向を基端側関節環の周方向から筒芯方向に変換する方向変換部とを有することが好ましい。さらには、回転機構は、基端側関節環に、基端側周縁に沿って一体に設けられたラックギアと、ラックギアと噛合する伝達ギアと、伝達ギアの軸に巻き掛けられてこの伝達ギヤを回転させるワイヤとを有することが好ましい。また、手元操作部は、ワイヤを変位させて回転機構に駆動を伝える操作部材を有することが好ましい。

観察ユニットは、可撓チューブの先端に固定される先端筒部と、先端筒部に取り付けられる観察光学系及びイメージガイドとを有し、可撓チューブの外径が２．０ｍｍ以下であることが好ましい。観察光学系とイメージガイドを用いることにより、現状では小型化に限界のある撮像ユニットを用いたものに比べて、内視鏡の極細化に寄与することができる。また、可撓チューブの外径を２．０ｍｍ以下とすることにより、ガイドシースを含めた全体の外径が２．４ｍｍ以下とすることができ、気管支内視鏡として末梢に近い部分まで挿入部先端を到達させることができる。

本発明の内視鏡装置は、上記の内視鏡と、挿入部が先端から出没自在に挿通されるガイドシースとを備え、ガイドシースは、このガイドシースの先端から、挿入部の第３関節環の先端側部分が突出する長さに形成されていることが好ましい。この場合には、ガイドシースの先端から第１関節環を出した状態では内視鏡先端部が第１方向に向いた状態となり、ガイドシースの先端から第２関節環を出した状態では、第１方向とは異なる第２方向に向いた状態となり、いずれか一方の状態を選択して内視鏡先端部を挿入することにより、任意の方向に確実に内視鏡先端を進行させることが容易に行える。

ガイドシースは、先端部にＸ線不透過の金属製マーカを有することが好ましい。この場合には、Ｘ線透視下で金属マーカの位置を検出しながら、挿入部先端を目標部位に到達させることもできる。また、ガイドシースに挿通され、このガイドシースの先端から出没自在にされる処置具を備えることが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、上記記載の内視鏡装置と、観察対象の３次元の画像データに基づき観察対象の管腔の仮想内視鏡画像を生成する仮想画像生成手段と、観察対象の管腔が分岐する分岐部における複数の仮想内視鏡画像を表示させる画像表示手段とを有する挿入支援装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の円筒状の関節環を連結部で連結して揺動自在に構成し、この連結部により連結される複数の関節環をその筒芯方向で圧縮方向へ付勢部材により付勢したので、通常では付勢手段による圧縮で屈曲状態が維持される。また、ガイドシース内に収納された状態では、ガイドシースによって屈曲が矯正された直線状態で収納される。この屈曲状態と直線状態との状態変更と、回転機構による基端の関節環を筒芯回りでの回転とにより、任意の方向に内視鏡先端を進行させることができる。しかも、関節環を複数本のワイヤにより遠隔操作で湾曲させるものと異なり、複数本のアングルワイヤが不要になり、内視鏡の外径を小さくすることができる。

内視鏡システムの概略を示すブロック図を含む正面図である。 内視鏡装置の使用状態を示す正面図である。 内視鏡装置の別の使用状態を示す正面図である。 挿入部の構成を示す分解斜視図である。 挿入部及びガイドシースを示す断面図である。 先端硬性部を基端側から視た斜視図である。 屈曲部の曲がり状態を示す断面図である。 回転機構を示す分解斜視図である。 カム溝の展開図である。 挿入支援装置の挿入経路設定画面を示す正面図である。 挿入支援装置の挿入支援画面を示す正面図である。 内視鏡の観察像の変化の一例を示す説明図であり、挿入部を屈曲させる前の状態（Ａ）と、挿入部を屈曲及び回転させて観察像の位置を合わせた状態（Ｂ）とを示す。 カム溝を一つの傾斜溝から構成した別の実施形態の回転機構を示す平面図である。 回転機構の別の実施形態を示す斜視図である。 同実施形態の平面図である。 回転機構の別の実施形態を示す斜視図である。 回転機構の別の実施形態を示す斜視図である。 回転機構を持たない別の実施形態のガイドシースの先端側から見た正面図であり、ガイドシースから順に関節環を出したときの挿入部先端の向きを示す。 同実施形態の第１〜第６連結部の配置例を示す正面図である。

図１に示すように、本発明の内視鏡システム２は、内視鏡本体３、ガイドシース４を有する内視鏡装置５と、挿入支援装置６とを備える。内視鏡本体３は、挿入部７及び手元操作部８を有する。

図２に示すように、内視鏡本体３は、ガイドシース４の内部に挿入部７が収納された状態で、例えば観察対象である患者９の体内の管腔である気管支１０に挿入され、気管支１０内を観察可能にする。

図１に示すように、内視鏡装置５は、処置具１１を備えている。気管支１０内の目的部位１０Ａ（図２参照）近傍まで挿入部７及びガイドシース４を挿入した後は、ガイドシース４から挿入部７を引き抜いて、処置具１１をガイドシース４の内部に挿入させる。処置具１１は、例えば先端部に生体組織を採取可能なカップ１１Ａを有する生検鉗子であり、ガイドシース４に挿通され、ガイドシース４の先端から出没自在にされる。

図３に示すように、内視鏡システム２は、内視鏡装置５とは別の内視鏡装置１２と組み合わせて使用することもある。内視鏡装置１２は、ＣＣＤなどの撮像手段を内蔵する先端部１３Ａ、及び関節環を連結させた構造の湾曲部１３Ｂを設けた挿入部１３と、挿入部１３の基端に連設された手元操作部１４と、挿入部１３及び手元操作部１４の内部に設けられた処置具挿通チャンネル（図示せず）とを備える従来の内視鏡であり、手元操作部１４には、処置具入口１４Ａを有し、先端部１３Ａには、処置具導出口１３Ｃを有している。内視鏡装置１２の挿入部１３は、気管支１０の細い管路に挿入できず、気管支１０の末端に近い目的部位１０Ａに到達できないことがある。この場合、処置具入口１４Ａから本発明の極細型の内視鏡装置５を内視鏡装置１２の処置具挿通チャンネルへ挿通させ、処置具導出口１３Ｃからガイドシース４及び挿入部７を突出させる。これにより、ガイドシース４及び挿入部７は、内視鏡装置１２の挿入部１３よりも外径が細く、挿入部１３よりも細い管路まで挿入させることができる。

図５に示すように、挿入部７は、先端硬性部１５、屈曲部１６、可撓チューブ２１を有する。この挿入部７は、ガイドシース４内に挿通され、ガイドシース４の先端から先端硬性部１５や屈曲部１６の一部が出没自在にされる。挿入部７の先端には、先端硬性部１５が位置する。先端硬性部１５は、硬性の合成樹脂製または金属製の円筒体から形成されており、先端が先細りのテーパ面１５Ｄになっている。先端硬性部１５内には、観察光学系２２、ライトガイド２３、イメージガイド２４が収納される。このため、先端硬性部１５の内周面は、先端から順に内径が異なる第１内周面１５Ａ、第２内周面１５Ｂ、第３内周面１５Ｃが形成されている。これら観察光学系２２、ライトガイド２３、イメージガイド２４により、観察ユニットが構成される。

観察光学系２２は、先端から順に第１レンズ２５、絞り２６、第２レンズ２７、第３レンズ２８が配されて構成されている。このうち、絞り２６、第２レンズ２７、第３レンズ２８がレンズ鏡筒２９に収納される。

先端硬性部１５の第１内周面１５Ａは、第１レンズ保持部として機能し、外周面近くまで形成されている。この第１内周面１５Ａには観察光学系２２の第１レンズ２５が固着される。第２内周面１５Ｂは、第１内周面１５Ａの内径よりも小さい内径を有し、レンズ鏡筒２９の脱落防止用の係止段部として機能する。第３内周面１５Ｃは、第１内周面１５Ａの内径よりも小さく、且つ第２内周面１５Ｂの内径よりも大きい内径を有する。

図４に示すように、第２内周面１５Ｂ及び第３内周面１５Ｃは、一部分が切り欠かれ、その切り欠き部分がライトガイド導入溝３０として機能する。ライトガイド導入溝３０は、円周方向に９０°ピッチで４個形成されている。このライトガイド導入溝３０には、ライトガイド２３の先端部２３Ａが挿入される。ライトガイド２３は、光ファイバを束ねた光ファイババンドルから構成されており、先端部２３Ａが４分割されている。ライトガイド２３の基端には、光源３１（図１参照）が設けられている。光源３１からの照明光は、ライトガイド２３の先端から射出され、第１レンズ２５の周縁部近くを透過して、患者の体内を照明する。なお、光源３１としては、例えば、コネクタを介して内視鏡本体３と接続される外部の光源装置に設けられた光源が好ましく、あるいは内視鏡本体３に内蔵された光源でもよい。

先端硬性部１５の第３内周面１５Ｃで、各ライトガイド導入溝３０の間には、レンズ鏡筒保持部３２が内側に突出して形成されている。図５に示すように、このレンズ鏡筒保持部３２によって、観察光学系２２のレンズ鏡筒２９が保持される。なお、符号３３はイメージガイド２４の先端部カバー、符号３４はイメージガイド２４の保護チューブ、符号３５はライトガイド２３の保護チューブである。なお、図４においては、図面の煩雑化を防ぐため、保護チューブ３４，３５の図示を省略している。

図５に示すように、先端部カバー３３は、例えば硬性の合成樹脂製または金属製の円筒体から形成され、イメージガイド２４の先端部に固着され、レンズ鏡筒２９の内部に挿入されている。先端部カバー３３とともにレンズ鏡筒２９の内部に挿入されたイメージガイド２４は、中心軸が観察光学系２２の光軸と同一軸上、且つ先端面が第３レンズ２８に近接する位置に固定されている。これにより、先端硬性部１５、観察光学系２２及びイメージガイド２４が観察ユニットとして一体化される。

図６に示すように、先端硬性部１５の外周面は、先端からテーパ面１５Ｄ、外周面１５Ｅ、可撓チューブ２１の取付段部１５Ｆに区分けされている。また、先端硬性部１５の基端面１５Ｇからは、レンズ鏡筒保持部３２が筒芯方向に突出している。このレンズ鏡筒保持部３２には、図５に示すように、ライトガイド２３の保護チューブ３５が固着される。

図４に示すように、屈曲部１６は、第１関節環１７、第２関節環１８、第３関節環１９を第１連結部３６、第２連結部３７により揺動自在に連結して構成されている。各関節環１７〜１９は、硬質合成樹脂製または金属製の円筒体である。第１関節環１７の先端面は、先端硬性部１５の基端面１５Ｇに当接している。なお、第１関節環１７は先端硬性部１５には固着されることはなく、屈曲部１６は先端硬性部１５に対して回転自在になっている。

図７（Ａ）に示すように、第１連結部３６と第２連結部３７は、第２関節環１８の筒芯ＣＬ２から径方向に偏心長さＬ１で偏心させた位置に形成されており、これら連結部３６，３７は、筒芯ＣＬ２に対する偏心方向が逆になっている。

図４に示すように、連結部３６，３７は１対の連結片３６Ａ，３６Ｂ、３７Ａ，３７Ｂを有する。一方の連結片３６Ａ，３７Ａは揺動孔を有し、他方の連結片３６Ｂ，３７Ｂは揺動軸を有する。揺動孔に揺動軸が入り込むことにより、これら関節環１７〜１９が連結部３６，３７によって、揺動自在に連結される。そして、図７に示すように、偏心した側へは揺動することはなく、または揺動角度が僅かであり、偏心した側とは反対の反偏心側への揺動角度θ１は、第１連結部３６では例えば１０°以上３０°以下になるように、当接端面１７Ａ，１８Ａを斜めに切断してある。

第２連結部３７の揺動角度θ２は、第１連結部３６の揺動角度θ１の２倍（θ２＝２×θ１）に設定されており、例えば２０°以上６０°以下である。本実施形態では、θ１は１５°、θ２は３０°である。

第１連結部３６と第２連結部３７とは、偏心方向が逆になっているので、図７（Ｂ）に示すように、第１関節環１７の当接端面１７Ａと第２関節環１８の当接端面１８Ａとが密着するように揺動すると、第２関節環１８の筒芯ＣＬ２に対して第１関節環１７の筒芯ＣＬ１がθ１、例えば１５°の傾斜角度で傾く。同様にして、図７（Ｃ）に示すように、第２関節環１８の当接端面１８Ｂと第３関節環１９の当接端面１９Ａとが密着するように揺動すると、第３関節環１９の筒芯ＣＬ３に対して第２関節環１８の筒芯ＣＬ２の傾斜角度θ３は３０°になる。従って、第３関節環１９の筒芯ＣＬ３に対する第１関節環１７の筒芯ＣＬ１の傾斜角度θは−１５°（角度は、基準線に対して反時計方向を正とし、時計方向を負としている）となる。

第１関節環１７と第３関節環１９とは第２関節環１８に比べて筒芯方向に長く形成されている。第１関節環１７を長く形成することにより、第１連結部３６の揺動角度が例えば１０°〜３０°程度と小さい場合でも、第１関節環１７の先端と第２関節環１８の筒芯ＣＬ２との距離が、第１関節環１７の長さ分だけ長くなり、方向変換特性を上げることができる。また、第３関節環１９は、後に説明する回転機構３８のカム溝４２を形成する分だけ、第２関節環１８よりも長くなっている。

図１に示すように、第３関節環１９の基端側には、支持環２０が取り付けられる。図８に示すように、支持環２０は、支持部２０Ａと固定部２０Ｂとを有する段付き軸から構成されている。支持部２０Ａは、第３関節環１９の内周面に嵌まり、この第３関節環１９を回転自在に保持する。固定部２０Ｂの基端には、挿入部７の軟性チューブ５６（図７参照）の先端が固着される。

図５に示すように、先端硬性部１５から屈曲部１６、支持環２０（図４参照）、軟性チューブ５６（図７参照）を覆うように、エラストマ製のゴム状弾性力を有する可撓チューブ２１が取り付けられる。可撓チューブ２１の基端は手元操作部８（図１参照）に固定される。可撓チューブ２１の先端は、先端硬性部１５の取付段部１５Ｆに固着される。可撓チューブ２１の取付段部１５Ｆへの固着は、可撓チューブ２１を先端側に引っ張った状態で行われる。これにより、屈曲部１６には可撓チューブ２１の弾発復元力により筒芯方向に圧縮する力が作用する。したがって、外力を受けない状態では、図７（Ｃ）に示すように、各関節環１７〜１９の筒芯ＣＬ１〜ＣＬ３が交差した屈曲状態になり、先端硬性部１５はガイドシース４の筒芯に対して、θ３の傾斜角度で屈曲する。

図７（Ｂ）に示すように、ガイドシース４に挿入部７が入れられた状態で、第２関節環１８がガイドシース４の開口に位置すると、ガイドシース４の剛性によって第２関節環１８と第３関節環１９は屈曲状態が矯正されて真っ直ぐな状態になる。しかし、この状態では、第１連結部３６がθ１で屈曲した状態になる。

図７（Ａ）に示すように、更に挿入部７がガイドシース４内に引き込まれ、第１関節環１７がガイドシース４の開口に位置すると、ガイドシース４の剛性によって、第１関節環１７と第２関節環１８は屈曲状態が矯正されて真っ直ぐな状態になる。

以上のように、ガイドシース４に対して挿入部７の先端部突出長さを図７（Ａ）〜（Ｃ）のように変更することにより、挿入部先端を屈曲させて、先端硬性部１５を例えば下側に１５°の角度で傾斜させたり、上側に１５°の角度で傾斜させたりすることができる。

次に、図８及び図９を参照して、屈曲部１６の回転機構３８について説明する。回転機構３８は、第３関節環１９に形成されるカム溝４２と、支持環２０に設けられるスライダ４３、カムフォロワ（係合部）４４、ワイヤ５２、コイルバネ５３と、手元操作部に設けられるレバー５４とを有する。

支持環２０の支持部２０Ａの外周面には、筒芯方向に長い溝２０Ｃが形成してある。この溝２０Ｃ内には、スライダ４３が筒芯に平行な方向で移動自在に取り付けられている。スライダ４３にはカムフォロワ４４が取り付けられている。また、スライダ４３にはワイヤ５２の先端が固着されている。また、ワイヤ５２にはコイルバネ５３が縮めて入れられており、コイルバネ５３の基端は溝２０Ｃの基端面２０Ｄに当接している。これにより、スライダ４３は支持環２０の先端に向けてコイルバネ５３により付勢される。

第３関節環１９の外周面には、カム溝４２が形成してある。図９は、カム溝４２が形成された第３関節環１９の外周面を展開した平面図である。カム溝４２は、先端側直進溝４２Ａ、基端側傾斜溝４２Ｂ、基端側直進溝４２Ｃ、先端側傾斜溝４２Ｄを有する。これらの溝４２Ａ〜４２Ｄは、カムフォロワ４４が通過可能な幅で形成されている。これらの溝４２Ａ〜４２Ｄが連結したパターンが、全周面に４パターン形成されている。したがって、一つのパターンをカムフォロワが通過することにより、第３関節環は９０°回転する。そして、４パターンのカム溝４２Ａ〜４２Ｄをカムフォロワが通過することにより、第３関節環は１回転する。なお、カム溝４２Ａ〜４２Ｄが第３関節環１９の周方向に連続しているため、第３関節環１９がカム溝４２Ａ〜４２Ｄにより分離されることがないように、適宜位置にて溝４２Ａ〜４２Ｄを横切るブリッジ（図示せず）が形成してあり、両者がこのブリッジにより連結されている。ブリッジは、カムフォロワの通過に支障のない位置に形成されている。なお、ブリッジを設ける代わりに、有底溝から各カム溝を形成してもよい。

図８に示すように、ワイヤ５２は支持環２０の挿通孔２０Ｅ、軟性チューブ（図７参照）の内部を通り、手元操作部８（図１参照）内のレバー５４に取り付けられている。レバー５４はアングルノブ４５の取付軸４５Ａに取り付けられている。そして、アングルノブ４５を回動させることにより、レバー５４を介してワイヤ５２を一定のストロークで往復させることができる。

図１に示すように、ガイドシース４は、直管状に形成され、内視鏡本体３の挿入部７が挿通される挿通管４８と、挿通管４８の先端部分に直列に接続された先端筒部４９と、挿通管４８及び先端筒部４９に埋め込まれる金属マーカ５０と、挿通管４８の基端部分に直列に接続された把持部５１とを備える。挿通管４８は、例えばポリウレタン樹脂等の可撓性を有し、且つ挿入部７よりも高い剛性を有する材料から形成されている。先端筒部４９は、挿通管４８と同様の樹脂等から形成され、且つ挿通管４８と同じ内径及び外径にされている。

先端筒部４９の基端部、及び挿通管４８の先端部には、金属マーカ５０の厚み分凹となる段差部が形成されている。金属マーカ５０は、Ｘ線不透視の金属を円筒状に形成してなり、挿通管４８及び先端筒部４９と同一外径とし、先端筒部４９の基端部、挿通管４８の先端部の段差部分に外嵌される。これにより、金属マーカ５０は、挿通管４８、先端筒部４９に対して外周面が連続するように埋め込まれる。把持部５１は、金属やＡＢＳ樹脂等の硬質な材料によって筒状に形成されており、その内径は、挿通管４８の外径と略等しい。把持部５１は、挿通管４８の基端部分に外嵌されている。

ガイドシース４は、この先端筒部４９の先端から、挿入部７の屈曲部１６が突出する長さを有する。そして、挿入部７の全長から先端硬性部１５と屈曲部１６の長さを引いた寸法に形成されている。これにより挿入部７をガイドシース４に押し込む操作をしたとき、ガイドシース４の先端から屈曲部１６を出すことができる。

図７（Ａ）に示す状態から手元操作部８をガイドシース４の先端側へ押し込むようにして、ガイドシース４の先端筒部４９から屈曲部１６の第１関節環１７を出すと、屈曲部１６の第１関節環１７がガイドシース４の先端から押し出される。この押し出しによって、ガイドシース４による直管状の保持がなくなり、第１連結部３６が揺動して、第１関節環１７は下方に曲がる。さらに、ガイドシース４から挿入部７を押し出すと、第２関節環１８がガイドシース４の先端から押し出される。この押し出しによって、第２連結部３７が揺動して、第２関節環１８は上方に曲がる。

本実施形態の挿入部７の外径、すなわち、先端硬性部１５と、可撓チューブ２１の外径は、２．０ｍｍ以下であることが好ましい。ガイドシース４は、内径が挿入部７の外径と同一または若干の隙間を持ち、外径が２．４ｍｍ以下とすることが好ましい。

手元操作部８は、屈曲動作のために操作されるアングルノブ４５と、接眼部４６とを有する。図８に示すように、アングルノブ４５の取付軸４５Ａには、レバー５４が固定されている。レバー５４の端部にはワイヤ５２の一端が連結されている。アングルノブ４５を回動させると、レバー５４が揺動し、ワイヤ５２を往復させる。このワイヤ５２の往復により、スライダ４３が移動し、カムフォロワ４４を介して第３関節環１９が回転する。これにより、屈曲部１６が回転し、先端硬性部１５の向きを変えることができる。

接眼部４６には、イメージガイド２４の基端部が固定されているとともに、接眼光学系（図示せず）が収納されている。接眼光学系は、光軸がイメージガイド２４の中心軸と同一軸上に配設されている。観察光学系２２によって取り込まれた管腔内の像がイメージガイド２４の基端から出射され、その像は接眼光学系を通して拡大される。また、挿入部７には、手元操作部８側の端部にゴム部材などの軟性部材から形成される折れ止め部材４７が外嵌されている。

図１に示すように、挿入支援装置６は、ＣＴ画像データ格納部６１と、仮想内視鏡画像（ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｏｎｃｈｕｓ Ｓｃｏｐｅ 画像：以下、「ＶＢＳ画像」ともいう。）を生成するＶＢＳ画像生成部６２と、ＶＢＳ画像格納部６３と、挿入経路設定部６４と、画像処理部６５と、画像表示部６６とを備える。ＣＴ画像データ格納部６１は、観察対象である患者９のＸ線断層像を撮像する図示しない公知のＣＴ装置で生成された、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication in Medicine）形式の３次元のＣＴ画像データを格納する。ＶＢＳ画像生成部６２は、３次元のＣＴ画像データから、ＶＢＳ画像を生成する。挿入経路設定部６４は、３次元のＣＴ画像データから挿入部７を気管支１０の目標部位へ挿入するための挿入経路を設定する。画像処理部６５は、挿入経路を設定するための挿入経路設定画面と、ＶＢＳ画像、及び複数のサムネイルＶＢＳ画像などを含む後述する挿入支援画面とを生成する。画像表示部６６は、画像処理部６５で生成された画面をモニタ６７に表示させる。

次に、図１０〜図１２を用いて、挿入ナビゲーション機能を有する内視鏡システム２について簡単に説明する。図１０は挿入経路設定画面の一例を示す図であり、図１１は挿入支援画面の一例を示す図である。なお、本発明の内視鏡システムは、必ずしも挿入ナビゲーション機能を有している必要はない。また、挿入経路設定画面を表示させて挿入経路の設定を行ったり、画面または画像を切り換えたりする場合は、例えば図示しない入力装置の入力操作によって行われる。

図１０に示すように、挿入ナビゲーションを行うときには、まず、モニタ６７には、例えば、患者９に関する情報６８Ａと、内視鏡装置５の挿入経路Ｒを表示する画像６８Ｂと、および詳細は図示しないＶＢＳ画像６８Ｃ等とを含む挿入経路設定画面６８が表示される。画像６８Ｂには、３次元のＣＴ画像データから生成された患者９の気管支画像７０に重畳して、挿入経路設定部６４が設定した、目的部位７０Ａまでの内視鏡装置５の挿入経路Ｒが表示されている。

内視鏡の挿入操作が開始されるときは、入力装置により挿入支援画面６９に切り換えられる。図１１に示すように、挿入支援画面６９は、ＶＢＳ画像を表示するＶＢＳ画像表示エリア６９Ａと、目標部位までの挿入経路の全ての分岐部におけるＶＢＳ画像を縮小して分岐サムネイルＶＢＳ画像として表示する分岐サムネイルＶＢＳ画像エリア６９Ｂ等とを含む。

図１１では、４箇所の分岐部を経て目的部位に到達する場合の挿入支援画面６９を示している。すなわち、ＶＢＳ画像表示エリア６９Ａには挿入経路の最初の分岐部のＶＢＳ画像７１が表示され、分岐サムネイルＶＢＳ画像としては、挿入経路上の４箇所の分岐部におけるそれぞれの分岐サムネイルＶＢＳ画像７２Ａ〜７２Ｄが表示される。そして、ＶＢＳ画像７１には挿入経路１に沿って進むための経路穴に目印７３が重畳して表示されている。

術者は、内視鏡装置５の接眼部４６を覗いて実際の分岐部の観察像を確認する。図１２は、内視鏡装置５による観察像の一例を示す。なお、図１２では、実線の円で囲まれた範囲が観察像７４を示し、点線部分は観察像７４の周辺部分を示している。図１２（Ａ）は、挿入部７を患者９の気管支１０に挿入し、最初の分岐部に到達したときの観察像７４を示す。そして、ＶＢＳ画像７１と実際の観察像７４とを比較した後、ＶＢＳ画像７１内の目印７３が指示する経路穴に対応する実際の経路穴７５に観察像を合わせるように挿入部７の先端硬性部１５の向きを変更する。

上述したように、ガイドシース４の先端から挿入部７の屈曲部１６を出すことによって屈曲部１６を屈曲させるとともに、アングルノブ４５を操作して屈曲部１６を回転させることによって先端硬性部１５の屈曲している向きが変わる。これにより、先端硬性部１５を所望の向きに簡単に変更することができる。

図１２（Ｂ）に示すように、目印７３が指示する経路穴に対応する経路穴７５に観察像７４を合わせた状態でガイドシース４と一緒に挿入部７を挿入することで、挿入経路に沿った経路穴７５に挿入部７及びガイドシース４の先端部を送り込むことができる。

術者が、最初の分岐部において目印７３が指示する挿入経路に沿った経路穴７５に挿入部７及びガイドシース４を挿入した後、挿入支援画面６９のＶＢＳ画像７１は、２番目の分岐部のＶＢＳ画像に切り換えられる。そして最初の分岐部のときと同様に、目印７３が指示する経路穴に対応する実際の経路穴に観察像を合わせるように、内視鏡装置５を操作する。このようにして、術者は、それぞれの分岐部において挿入部７及びガイドシース４を挿入すべき経路穴を誤ることなく、目的部位７０Ａの近傍の分岐部まで挿入部７及びガイドシース４を挿入することができる。

上述したように、挿入部７及びガイドシース４の外径が小さい極細の内視鏡装置５を用いているため、従来よりも気管支１０の内径の小さい分岐部、すなわち気管支１０の末梢に近い部分まで挿入部７及びガイドシース４を挿入可能であり、目的部位７０Ａのさらに近傍まで挿入部７及びガイドシース４を到達させることができる。そして、目的部位７０Ａの近傍まで挿入部７及びガイドシース４を挿入した後は、ガイドシース４から挿入部７を引き抜いて、代わりに処置具１１をガイドシース４の内部に挿入させる。これにより、目的部位７０Ａの近傍まで処置具１１を到達させ、組織のサンプルを採取するなどの処置を行うことができる。

ガイドシース４には、Ｘ線不透過の金属マーカ５０が先端部に埋め込まれているため、挿入ナビゲーション機能を用いて気管支１０の目的部位７０Ａの近傍までガイドシース４を挿入させているとき、Ｘ線透視下で金属マーカ５０の位置を確認することにより、ガイドシース４及び挿入部７先端を目的部位に到達させることもできる。挿入ナビゲーション機能を用いて気管支１０の目的部位７０Ａの近傍までガイドシース４を挿入させた後、Ｘ線透視下で処置を行うことで、金属マーカと金属製の処置具１１の位置を確認しながら処置具１１を挿入させることができるため、さらに確実に処置を行うこともできる。

図８に示すように、屈曲部１６を回転させる回転機構３８は、カム溝４２とカムフォロワ４４との係合によって第３関節環１９を確実に回転させることができる。これにより、屈曲部１６の屈曲する向きを可変させて経路穴７５に観察像の位置を合わせるとき、アングルノブ４５の操作量が多過ぎて、経路穴７５の位置から観察像がずれてしまった場合でも、もう一度同じ方向に約１回転させることで観察像の位置を合わせることができる。したがって、先端硬性部１５の向きの変更をさらに簡単にすることができる。

図９に示すように、上記第１実施形態では、カム溝４２を第３関節環１９の円周方向に連続させてエンドレスの回転を可能にしたが、これに代えて、図１３に示す別の実施形態のように、第３関節環１９には傾斜したカム溝８０を一つのみ形成し、このカム溝８０にカムフォロワ８１を係合させて、第３関節環１９を所定角度、例えば９０°以上３６０°以下で回転させてもよい。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して、重複した説明を省略している。

この実施形態では、支持環８２の先端側にプーリ８３またはガイド部材を設けて、無端ワイヤ８４を支持環８２内に戻している。この無端ワイヤ８４は、アングルノブ４５のプーリ８５に巻き掛けられている。プーリ８５には、無端ワイヤ８４が半巻き、または１巻き、更には複数巻きで巻きかけられている。無端ワイヤ８４には、スライダ８６に固定されている。スライダ８６は、ガイド溝８７により移動自在に保持されている。したがって、アングルノブ４５を回動させることにより、無端ワイヤ８４の変位によって、スライダ８６をガイド溝８７内で往復させることができる。スライダ８６にはカムフォロワ８１が取り付けられている。カムフォロワ８１とカム溝８０との係合により、スライダ８６の筒芯方向の往復運動が第３関節環１９の回転運動に変更される。カム溝８０、カムフォロワ８１、支持環８２、無端ワイヤ８４、プーリ８５等によって回転機構８８が構成される。

本実施形態の場合には、先端硬性部１５をカム溝８０の周方向長さ分だけしか回転させることができないものの、構成が簡単になる利点があり、より一層の細径化が可能になる。なお、一定範囲を超えて先端硬性部１５を回転させたい場合には、ガイドシース４と挿入部７を一緒に少し引き戻して、戻した位置にてガイドシース４から挿入７の先端が突出するようにした状態で、または引き戻した状態で、再度挿入することにより、前回の挿入操作とは少し異なる挿入操作となり、挿入部７の先端の向きを修正することができる。これにより、回転機構８８による１回の回転操作では回転角度が少ない場合でも、目標とする気管支に先端硬性部１５を突入させることができる。

図１４及び図１５に示す回転機構９０は、第３関節環１９を無端ワイヤ９１の周方向への巻き付けによって回転させるものである。このため、第３関節環１９にはワイヤ９１の巻き付け部９２を設け、これにワイヤ９１を、例えば２．５巻きしている。巻き付け部９２からワイヤ９１が外れてしまうことがないように、支持環９３にはワイヤガイド溝９３Ａが形成されている。また、手元操作部８にはアングルノブ４５に連携されたプーリ８５にワイヤ９１が掛け巡らされている。そして、アングルノブ４５を回動操作することにより、ワイヤガイド溝９３Ａを通って巻き付け部９２にワイヤ９１が巻きつくため、ワイヤ９１の牽引操作を第３関節環１９の回転操作に変換することができる。

図１６に示す回転機構９４は、第３関節環１９へのワイヤ９１の巻き付けに代えて、ワイヤ巻き付け部９２にワイヤ係止ピン９５を突出させ、このワイヤ係止ピン９５にワイヤ取付部９６を有するワイヤ９７を係止させている。そして、ワイヤ９７をプーリ８５により動かして、ワイヤ係止ピン９５を周方向に引くことにより、第３関節環１９が所望の方向に回転する。

図１７に示す回転機構１００は、第３関節環１９の基端側にラックギヤ１０１を周方向に形成し、これにかみ合うピニオン（伝達ギヤ）１０２を支持環１０３に回転自在に取り付けている。ピニオン１０２と同軸で下部にはプーリ１０４が取り付けられている。またプーリ１０４と手元操作部８のプーリ８５とに無端ワイヤ１０５が掛け巡らされている。この回転機構１００では、ワイヤ１０５をプーリ８５により動かして、ピニオン１０２を回転させ、このピニオン１０２にかみ合うラックギヤ１０１が回転することにより、第３関節環１９が所望の方向に回転する。

なお、上記各実施形態では第１連結部３６，第２連結部３７は筒芯に対する偏心方向を１８０°逆方向にしているが、これに限定されることなく、第１連結部３６の偏心方向に対して第２連結部３７の偏心方向が異なっていればよい。ただし、互いの偏心方向のなす交差角度が１８０°に近いほど、異なる方向に大きく曲げることができるため好ましい。

上記実施形態では、第１〜第３関節環１７〜１９と第１，第２連結部３６，３７とを用いて、２方向へ屈曲させているが、これに代えて、第１及び第２関節環１７，１９と第１連結部３６とを用いて、１方向へのみ屈曲させる構成としてもよい。この場合には、屈曲させた後に、各種タイプの回転機構３８，８８，９０，９４，１００を用いて、屈曲させた先端部を回転させることにより、所望の方向に先端硬性部を向けることができる。

図１８，図１９は、回転機構を備えておらず、屈曲部１１０のみによって挿入部先端の向きを変える実施形態を示している。本実施形態では、例えば第１〜第７関節環１１１〜１１７とこれらを連結する第１〜第６連結部１２１〜１２６とガイドシース４とを用いて、６方向へ挿入部７の先端を向けることができる。図１９に示すように、第１〜第６連結部１２１〜１２６は、筒芯に対して偏心した位置に形成されている。そして、第１〜第６連結部１２１〜１２６は、隣接するもの同士は例えば揺動軸の交差角度が例えば６０°ずつ回転している。したがって、各関節環１１１〜１１７がガイドシース４の先端から順に出てくると、螺旋状に突出するようになり、先端がガイドシース４の回りで回転し、その向きを変更することができる。これにより、簡単な構成で、挿入部の先端の向きを変更することができ、進路決定操作を容易に行うことができる。なお、この実施形態にも、上記の各種タイプの回転機構３８，８８，９０，９４，１００を設けて、屈曲部１１０の曲げによる向きの変更と、回転機構３８，８８，９０，９４，１００の回転による向きの変更とを行ってもよい。なお、用いる関節環１１１〜１１７や連結部１２１〜１２６の個数は適宜変更してよい。

この実施形態では、ガイドシース４からの屈曲部１１０の突出量の操作のみで、先端の向きを変更することができる。したがって、気管支の分岐部で回転操作を行うことなく、先端の向きを変更することができ、回転機構が不要になる分だけ構成が簡単になり、より一層細径化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、可撓チューブを基端側に引っ張ることによる反発力によって、複数の関節環を筒芯方向に圧縮させて、通常状態で屈曲を維持させるようにしているが、可撓チューブによる圧縮に代えて、または加えて、コイルバネやトグルバネやその他の付勢部材を用いて、複数の関節環を筒芯方向に圧縮させてもよい。

また、観察ユニットを観察光学系及びイメージガイドから構成して可撓チューブの外径が２．０ｍｍ以下になるように構成したが、極小サイズの撮像ユニットにより可撓チューブの外径が２．０ｍｍ以下になるように構成したものであってもよい。

上記各実施形態では、ガイドシース４に挿通され、ガイドシース４の先端から出没される処置具１１としてカップ型の生検鉗子を例に上げているが、これに限らず、クリップ型の鉗子、高周波ナイフ、スネアワイヤ、注射器など他の処置具でもよい。また、上記各実施形態では、気管に挿入する内視鏡を例に挙げて説明を行ったが、例えば大腸に挿入される大腸内視鏡等の各種医療用内視鏡や、工業用途などの他の用途に使用される内視鏡などにも本発明を適用することができる。

２ 内視鏡システム
３ 内視鏡本体
４ ガイドシース
５ 内視鏡装置
６ 挿入支援装置
７ 挿入部
１１ 処置具
１５ 先端硬性部
１６，１１０ 屈曲部
１７〜１９，１１１〜１１７ 関節環
２１ 可撓チューブ
２２ 観察光学系
２３ ライトガイド
２４ イメージガイド
３８，８８，９０，９４，１００ 回転機構
４５ アングルノブ
５２，８４，９１，９７，１０５ ワイヤ
４２，８０ カム溝
４４，８１ カムフォロワ
２０，８２，９３，１０３ 支持環

Claims (17)

1. 先端に配される先端硬性部、前記先端硬性部に取り付けられる観察ユニット、前記先端硬性部の基端側に連結される可撓チューブ、前記先端硬性部の基端側で前記可撓チューブの内側に配される複数の円筒状の関節環、前記関節環の筒芯から径方向に偏心させた位置で隣接する前記関節環を互いに揺動自在に連結する連結部、前記連結部により連結される複数の関節環をその筒芯方向に圧縮するように付勢する付勢部材を有する挿入部と、
   前記挿入部の基端に取り付けられる手元操作部とを備えることを特徴とする内視鏡。
2. 前記関節環は２個以上であり、これら関節環を連結する連結部は、互いの偏心方向がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記連結部の偏心方向を関節環の筒芯回りに等ピッチとすることを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
4. 前記付勢部材をエラストマ製の前記可撓チューブから構成し、前記可撓チューブを基端側に引っ張ることによる反発力によって複数の関節環を筒芯方向に圧縮することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の内視鏡。
5. 前記挿入部は、基端側の前記関節環を筒芯回りに回転させる回転機構を有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の内視鏡。
6. 前記関節環は、先端から順に配される第１関節環、第２関節環、第３関節環であり、前記連結部は、前記第１関節部と前記第２関節部とを連結する第１連結部、前記第２関節部と前記第３関節部とを連結する第２連結部であり、これら第１連結部と第２連結部は、筒芯に対する偏心方向が逆であることを特徴とする請求項５記載の内視鏡。
7. 前記第１連結部の揺動角度は１０°以上３０°以下であり、前記第２連結部の揺動角度は前記第１連結部の揺動角度のほぼ２倍であることを特徴とする請求項６記載の内視鏡。
8. 前記回転機構は、基端の関節環の筒芯に対し斜めにこの関節環に形成される傾斜溝と、この傾斜溝に係合する係合部を持つワイヤとを有することを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の内視鏡。
9. 前記傾斜溝は基端の関節環の周方向で９０°以上３６０°以下の角度で形成されていることを特徴とする請求項８記載の内視鏡。
10. 前記回転機構は、前記基端側の前記関節環を周方向に牽引するワイヤと、前記ワイヤの牽引方向を前記基端側の前記関節環の周方向から筒芯方向に変換する方向変換部とを有すること特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の内視鏡。
11. 前記回転機構は、前記基端側関節環に、基端側周縁に沿って一体に設けられたラックギアと、前記ラックギアと噛合する伝達ギアと、前記伝達ギアの軸に巻き掛けられてこの伝達ギヤを回転させるワイヤとを有することを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の内視鏡。
12. 前記手元操作部は、前記ワイヤを変位させて前記回転機構に駆動を伝える操作部材を有することを特徴とする請求項８から１１いずれか１項記載の内視鏡。
13. 前記観察ユニットは観察光学系及びイメージガイドを有し、前記可撓チューブの外径が２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項記載の内視鏡。
14. 請求項１から１３いずれか１項記載の内視鏡と、前記挿入部が先端から出没自在に挿通されるガイドシースとを備え、
    前記ガイドシースは、このガイドシースの先端から、前記挿入部の基端側関節環の先端側部分が突出する長さに形成されていることを特徴とする内視鏡装置。
15. 前記ガイドシースは、先端部にＸ線不透過の金属製マーカを有することを特徴とする請求項１４記載の内視鏡装置。
16. 前記ガイドシースに挿通され、前記ガイドシースの先端から出没自在にされる処置具を備えたことを特徴とする請求項１４または１５記載の内視鏡装置。
17. 請求項１４から１６のいずれか１項記載の内視鏡装置と、
    観察対象の３次元の画像データに基づき前記観察対象の管腔の仮想内視鏡画像を生成する仮想画像生成手段、前記観察対象の管腔が分岐する分岐部における複数の仮想内視鏡画像を表示させる画像表示手段を有する挿入支援装置とを備えることを特徴とする内視鏡システム。

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