JP2019141359A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入部に曲り癖が発生し難いようにすることにより、挿入部の挿入性が向上した内視鏡を提供する。【解決手段】観察対象物の内部へ挿入されるための長尺の挿入部２０を備える内視鏡１０において、挿入部２０は、三点曲げを行った後に残存する残存歪み量が長手方向に交差する方向に５ｍｍ以下の正の値である領域を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡に関する。

生体又は建造物の内部を観察するために、内視鏡が用いられている。内視鏡は、生体又は建造物等の観察対象物の内部へ挿入するための長尺の挿入部を有している。挿入部は、観察対象物の内部の形状に合わせて曲がるようになっている。挿入部の先端が観察対象物の内部へ挿入された後、内視鏡を使用する使用者が挿入部を長手方向に沿って押しこむことにより、挿入部はより挿入されていく。例えば、挿入部は、人体の肛門から大腸へ挿入され、大腸の形状に合わせて曲がりながら挿入されていく。円滑な観察を行うためには、内視鏡の挿入性、即ち挿入のしやすさを高めることが必要である。特許文献１には、内視鏡の挿入性を向上させるための技術の例が開示されている。

特開２０１４−８３２９３号公報

内視鏡の挿入部には、ある部分が他の部分よりも曲がり易くなるか、又はある部分において特定の向きに曲がり易く他の向きに曲がり難くなる曲り癖が発生することがある。例えば、ケースに梱包されている輸送時、又は洗浄消毒若しくは滅菌等の際に、挿入部を曲げた状態で熱負荷が加わった場合に、挿入部に曲り癖が発生することがある。挿入部に曲り癖が発生した内視鏡は、挿入性が悪化する。例えば、曲り癖のある挿入部を使用者が長手方向に沿って押しこんだ場合に、曲り癖のある部分で挿入部が屈曲し、挿入部が使用者の意図通りに移動しないことがある。また、曲り癖のある挿入部を使用者が手元側で横手方向に捻じる操作をした場合に、捻じる力が大きくなったり、小さくなったりすることがある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、挿入部に曲り癖が発生し難いようにすることにより、挿入部の挿入性が向上した内視鏡を提供することにある。

本発明に係る内視鏡は、観察対象物の内部へ挿入されるための長尺の挿入部を備える内視鏡において、前記挿入部は、三点曲げを行った後に残存する残存歪み量が長手方向に交差する方向に５ｍｍ以下の正の値である領域を有することを特徴とする。

本発明にあっては、挿入部を屈曲させた後に残存する残存歪み量が小さいことにより、挿入部に曲り癖が発生し難くなり、挿入部の挿入性が向上する。従って、挿入部の挿入性が向上した内視鏡が得られる等、本発明は優れた効果を奏する。

内視鏡の外観図である。 先端部の端面の外観図である。 可撓管の断面図である。 残存歪み量の測定方法を説明するための説明図である。 残存歪み量の測定時に測定子が軟性部を押し込む押し込み量の時間変化を模式的に示すグラフである。 残存歪み量の測定時に荷重測定器が測定する押圧力の時間変化を模式的に示すグラフである。 低歪み領域の位置を示す模式図である。 残存歪み量が異なる複数の軟性部のサンプルについて挿入部の挿入性を評価した結果を示す図表である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、内視鏡１０の外観図である。例えば、内視鏡１０は、下部消化管向けの軟性鏡である。より具体的には、内視鏡１０は、例えば、大腸用内視鏡である。内視鏡１０は、挿入部２０、操作部４０、ユニバーサルコード５９及びコネクタ部５０を有する。挿入部２０は、人体内へ挿入される部分である。操作部４０は、内視鏡１０を操作する操作者が手で握って操作する部分である。操作部４０は、湾曲ノブ４１及びチャンネル入口４２を有する。チャンネル入口４２には、処置具等を挿入する挿入口を有する鉗子栓４３が固定されている。

挿入部２０は長尺の管状であり、先端とは逆の端（他端）が操作部４０に接続されている。挿入部２０と操作部４０との境には折れ止め部２４が設けられている。挿入部２０は、操作部４０側から順に軟性部２１、湾曲部２２及び先端部２３を有する。軟性部２１は、軟性であり、可撓性を有する。軟性部２１が可撓性を有していることにより、挿入部２０が観察対象物の内部へ挿入された場合に観察対象物の内部の形状に合わせて挿入部２０が曲がることができる。軟性部２１の表面は、後述するチューブ状の可撓管３０である。湾曲部２２は、湾曲ノブ４１の操作に応じて湾曲する。例えば、挿入部２０の全長は１４００ｍｍ以上である。

以後の説明では、挿入部２０の長手方向に沿って操作部４０に近い側を操作部側、操作部４０から遠い側を先端側と言う。挿入部２０の長手方向は、挿入部２０が観察対象物の内部へ挿入される挿入方向と一致する。ユニバーサルコード５９は長尺であり、一端が操作部４０に、他端がコネクタ部５０にそれぞれ接続されている。ユニバーサルコード５９は、軟性である。コネクタ部５０は、図示しないビデオプロセッサ、光源装置、表示装置及び送気送水装置等に接続される。

図２は、先端部２３の端面の外観図である。先端部２３の端面には、観察窓５１、二個の照明窓５２、送気ノズル５３、送水ノズル５４及びチャンネル出口５５等が設けられている。先端部２３の端面は、略円形である。観察窓５１は、図２において端面の中心よりも上側に設けられている。観察窓５１の左右に照明窓５２が設けられている。観察窓５１の右下に、送気ノズル５３及び送水ノズル５４が、それぞれの出射口を観察窓５１に向けて設けられている。観察窓５１の左下に、チャンネル出口５５が設けられている。

コネクタ部５０、ユニバーサルコード５９、操作部４０及び挿入部２０の内部には、導光を行うファイバーバンドル、信号を伝達するケーブル束、送気チューブ及び送水チューブ等が挿通されている。光源装置から出射した照明光は、ファイバーバンドルを介して、照明窓５２から照射される。照明光により照らされた範囲を、観察窓５１を介して図示しない撮像素子で撮影する。撮像素子からケーブル束を介してビデオプロセッサへ映像信号が伝送される。

送気送水装置から供給された空気は、送気チューブを介して送気ノズル５３から観察窓
５１へ向けて放出される。同様に、送気送水装置から供給された水は、送水チューブを介して送水ノズル５４から観察窓５１へ向けて放出される。送気ノズル５３及び送水ノズル５４は、内視鏡使用中の観察窓５１の清掃等に使用される。チャンネル入口４２とチャンネル出口５５との間は、軟性部２１及び湾曲部２２の内部を通るチューブ状のチャンネルにより接続されている。チャンネル入口４２から図示しない処置具を挿入することにより、チャンネル出口５５から処置具の先端を突出させて、大腸ポリープの切除等の手技を行うことができる。

図３は、可撓管３０の断面図である。可撓管３０は、軟性部２１の外装部材である。図３は、挿入部２０の長手方向に沿って可撓管３０を切断した断面を示す。可撓管３０は、帯状の金属を螺旋状に巻いた螺旋管３１の外側が、網状管３２、外皮３３及びトップコート３４で順次覆われて構成されている。螺旋管３１は、軟性部２１を屈曲した場合に、内部に挿通されたファイバーバンドル、ケーブル束及び各種チューブ等の内蔵物が潰されないように保護する。なお、可撓管３０は、螺旋管３１の代わりに、連結された複数の関節駒を用いて構成されていてもよい。

網状管３２は、細線状の素材を編組して形成されている。細線状の素材は、例えば、ステンレス鋼線又は銅合金線等である。細線状の素材は、非金属でも良い。外皮３３は、網状管３２の外側に成形された樹脂の層である。外皮３３の材料は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系樹脂、ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等である。外皮３３は、複数の樹脂層の積層体でもよい。複数の樹脂材料を混合して、外皮３３を形成してもよい。トップコート３４の材料は、例えば、ウレタン系樹脂又はフッ素樹脂である。トップコート３４は、内視鏡１０の洗浄及び消毒に用いる薬液等から外皮３３を保護する。

本実施形態においては、軟性部２１は、屈曲後の残存歪み量が５ｍｍ以下である領域を含んでいる。残存歪み量の定義及び測定方法を説明する。図４は、残存歪み量の測定方法を説明するための説明図である。図４は、三点曲げ試験機６０を上から見た図である。三点曲げ試験機６０は、四個の押さえ柱６３と、二個の押さえ柱６４と、荷重測定器６１と、駆動部６５とを含む。荷重測定器６１は、一面から突出した測定子６２に加わる荷重を測定する測定器である。駆動部６５は、荷重測定器６１を移動させる機構である。

押さえ柱６３及び６４は、円柱形であり互いに略平行に配置されている。四個の押さえ柱６３は、直線状に配置されている。中央側に位置する二個の押さえ柱６３の中心軸間の距離は２００ｍｍである。二個の押さえ柱６４は四個の押さえ柱６３と対向する位置に配置されている。押さえ柱６３の並びに沿って軟性部２１が直線状に配置される。押さえ柱６３は軟性部２１の側面に接触する。押さえ柱６４は反対側の側面に接触する。軟性部２１は、押さえ柱６３と押さえ柱６４との間に挟まれて保持される。中央側に位置する二個の押さえ柱６３の中間の位置で、軟性部２１を挟んで押さえ柱６３の反対側から測定子６２が軟性部２１の長手方向に対して直交するように当接される。

残存歪み量の測定時には、駆動部６５は、軟性部２１の長手方向に対して直交する方向に荷重測定器６１を移動させる。これにより、軟性部２１は測定子６２により長手方向に交差する方向に押し込まれる。図４に二点鎖線で示すように、軟性部２１は中央側に位置する二個の押さえ柱６３と測定子６２との３点で屈曲する三点曲げの状態になる。本実施形態では、図４に示すように、測定子６２により軟性部２１を長手方向に対して直交する方向へ２０ｍｍ押し込む。２０ｍｍ押し込んだ状態を１８０秒間保持した後、駆動部６５は、荷重測定器６１の位置を移動を開始した元の位置まで戻すように荷重測定器６１を移
動させる。荷重測定器６１の位置が元の位置まで戻った状態で、荷重測定器６１は移動を終了する。三点曲げによって残存歪みが発生した場合は、軟性部２１の形状は完全には直線状には戻らない。荷重測定器６１は、測定子６２が軟性部２１を押圧する押圧力を測定し続ける。荷重測定器６１が測定する押圧力は、軟性部２１の反発力と同値である。

図５は、残存歪み量の測定時に測定子６２が軟性部２１を押し込む押し込み量の時間変化を模式的に示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は押し込み量を示す。押し込み量は長さである。測定子６２は、移動開始時点に移動を開始し、移動によって軟性部２１を押し込む。押し込み量は、測定子６２の位置の変化と同値である。押し込み量が２０ｍｍとなった時点が保持開始時点である。測定子６２は、保持開始時点から保持終了時点まで、押し込み量が２０ｍｍである状態を１８０秒間保持する。保持終了時点以降の時点では、測定子６２は、元の位置に戻るために移動する。測定子６２が元の位置に戻った時点が移動終了時点であり、移動終了時点で測定子６２は移動を終了する。

図６は、残存歪み量の測定時に荷重測定器６１が測定する押圧力の時間変化を模式的に示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は押圧力を示す。押圧力の単位はＮ（ニュートン）である。移動開始時点から保持開始時点までは、押圧力は増加する。保持開始時点で押圧力は最大値に達する。押し込み量が２０ｍｍである状態が保持されている間に、押圧力は減衰する。即ち、軟性部２１の反発力が減衰する。保持開始時点での押圧力（押圧力の最大値）から保持終了時点での押圧力を減算することにより、反発力の減衰量が計算される。また、反発力の減衰量を押圧力の最大値で除することにより、反発力の減衰率が計算される。

保持終了時点から移動終了時点までは、押圧力は減少する。押圧力は、移動終了時点に達する前の時点で、最大値に比べて十分に小さい値になる。即ち、軟性部２１の反発力は、測定子６２が元の位置に戻る前にゼロに十分近い値になる。本実施形態では、荷重測定器６１が測定する押圧力が０．１Ｎになるときの測定子６２の位置を弾発限界点とする。測定子６２が弾発限界点から元の位置に戻るまでの距離を残存歪み量とする。残存歪み量は、測定子６２が弾発限界点に達した時点から移動終了時点までの経過時間と、測定子６２の移動速度とを乗じることにより、計算される。測定子６２の移動速度は、例えば、３．２ｍｍ／ｓである。

前述したように、本実施形態においては、軟性部２１は、残存歪み量が５ｍｍ以下である低歪み領域を含んでいる。図７は、低歪み領域２１１の位置を示す模式図である。図７に示すように、低歪み領域２１１は、軟性部２１に含まれており、軟性部２１の両端から長手方向に沿って３００ｍｍ以上離れた範囲を占めている。即ち、低歪み領域２１１は、軟性部２１の中で、長手方向に沿って湾曲部２２から３００ｍｍ以上離れ、しかも折れ止め部２４から３００ｍｍ以上離れた領域である。軟性部２１の中で長手方向に沿って湾曲部２２に３００ｍｍより近い領域は、軟性部２１の端部であり、三点曲げ試験機６０による残存歪み量の測定が困難又は不可能であるので、低歪み領域２１１には含まれない。また、軟性部２１の中で長手方向に沿って折れ止め部２４に３００ｍｍより近い領域は、操作部４０に近く、観察対象物の深部へ挿入されることはないので、挿入性には影響し難い。

低歪み領域２１１の残存歪み量が異なる複数の軟性部２１のサンプルを作成し、夫々について挿入性を評価する実験を行った。図８は、残存歪み量が異なる複数の軟性部２１のサンプルについて挿入部２０の挿入性を評価した結果を示す図表である。可撓管３０の構成が異なる軟性部２１のサンプルであるサンプルＡ〜Ｉを作成し、夫々の残存歪み量及び反発力の減衰率を測定した。図８に示した各サンプルの残存歪み量及び反発力の減衰率は、長手方向の複数の箇所について測定した値の平均を示す。また、図８には、各サンプル
を構成する可撓管３０のパラメータを示している。パラメータとして、可撓管３０が螺旋管３１を用いているか又は関節駒を用いているかの違い、外皮３３の残留歪み、トップコート３４の厚み、及び可撓管３０の可撓性が示されている。

外皮３３の残留歪みは、外皮３３を引き延ばした後に生じる歪みである。外皮３３の残留歪みは、精密万能試験器を用いて測定される。例えば、測定には、ＪＩＳ（Japan Industrial Standard)Ｋ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に定められた、ダンベル状３号型の試験片を使用する。外皮３３に使用する樹脂材料を、所定の厚さの薄板に成形した後に、所定の打ち抜き刃により打ち抜くことにより、試験片を作成することが可能である。前述のＪＩＳ規格には、残留歪みの測定方法は規定されていないので、測定方法の概略を以下に説明する。なお、測定には、前述のＪＩＳ規格と同一の精密万能試験器およびつかみ具を使用することができる。

外皮３３の試験片を精密万能試験器に取り付ける。精密万能試験器のつかみ具間の距離は、５０ｍｍに設定する。速さ２０ｍｍ／ｓでつかみ具間を引き離して、試験片を５ｍｍ伸ばす。伸ばした状態で、１８０秒間保持する。その後、速さ２０ｍｍ／ｓでつかみ具を元の位置に戻し、試験片をつかみ具から取り外す。取り外した試験片の伸び量を、試験時に伸ばした距離（本例では５ｍｍ）で除することにより、残留歪みが計算される。

図８には、可撓管３０の可撓性として、先端部２３の先端から３００ｍｍの位置、及び先端部２３の先端から１０００ｍｍの位置での可撓性が示されている。また、長手方向の複数の箇所についての可撓性の平均を示す。可撓性は、軟、中、及び硬の三段階で示されている。図８に示すように、外皮３３の残留歪みが小さいほど、及びトップコート３４の厚みが小さいほど、可撓性は軟らかくなる。また、可撓管３０が関節駒を用いている場合は、螺旋管３１を用いている場合よりも可撓性は硬くなる。

また、図８には、各サンプルについて評価された挿入部２０の挿入性が示されている。挿入性は、最良を１、良好を２、不良を３として示されている。サンプルＡ〜Ｄは、いずれも低歪み領域２１１の残存歪み量が５ｍｍ以下であり、挿入部２０の挿入性は最良である。挿入部２０の挿入性は最良であったことから、低歪み領域２１１の残存歪み量は５ｍｍ以下であることが望ましい。残存歪み量が小さいということは、軟性部２１を屈曲させた後であっても、軟性部２１がより直線状に近い形状に戻ることを示す。挿入部２０を曲げた状態で内視鏡１０を保管した場合等、軟性部２１を屈曲させた場合であっても、軟性部２１には曲り癖が発生し難い。

また、低歪み領域２１１の残存歪み量と反発力の減衰率とは相関関係にある。残存歪み量が低下するに従って、反発力の減衰率も低下する。反発力の減衰率が低すぎる場合は、反発力が強くなり過ぎ、軟性部２１の柔軟性が低下し、挿入部２０の挿入性が悪化する。具体的には、反発力の減衰率が１５％未満である場合は、反発力が強くなり過ぎ、軟性部２１の柔軟性が低下する。低歪み領域２１１の残存歪み量が３ｍｍ未満である場合に、反発力の減衰率は１５％未満となる。このため、低歪み領域２１１の残存歪み量は、３ｍｍ以上であり、反発力の減衰率は１５％以上であることが望ましい。

低歪み領域２１１の残存歪み量と反発力の減衰率とは、可撓管３０の構成によって変化する。外皮３３の残留歪みが小さいほど、及びトップコート３４の厚みが小さいほど、低歪み領域２１１の残存歪み量と反発力の減衰率とは低下する。特に、サンプルＡ及びＢについて示されているように、外皮３３の残留歪みが１８〜２２％、及びトップコート３４の厚みが１０〜３０μｍの場合は、低歪み領域２１１の残存歪み量が３．５〜４ｍｍ、及び反発力の減衰率が１５〜２０％となり、挿入部２０の挿入性は最良である。

また、サンプルＤとサンプルＥとを比較すれば、可撓管３０が関節駒を用いている場合は、螺旋管３１を用いている場合よりも低歪み領域２１１の残存歪み量が低下する。即ち、挿入部２０の挿入性を向上させるためには、可撓管３０が関節駒を用いていることがより好適である。

サンプルＥ及びＦは、挿入部２０の挿入性は良好である。サンプルＥ及びＦについて示されているように、低歪み領域２１１の残存歪み量が５ｍｍを多少超過している場合でも、反発力の減衰率が２０〜３０％であれば、挿入部２０の挿入性が良好となる。このため、反発力の減衰率は３０％以下であることが望ましい。また、サンプルＥ及びＦについて示されているように、外皮３３の残留歪みが２７％、及びトップコート３４の厚みが３０〜６０μｍの場合は、低歪み領域２１１の残存歪み量が６〜７ｍｍであっても、反発力の減衰率が２０〜３０％である。即ち、反発力の減衰率を３０％以下とし、挿入部２０の挿入性を良好にするためには、外皮３３の残留歪みが２７％以下、及びトップコート３４の厚みが６０μｍ以下であることが望ましい。

サンプルＧ〜Ｉは、何れも、低歪み領域２１１の残存歪み量が７．５ｍｍ以上、反発力の減衰率は３０％以上であり、挿入部２０の挿入性は不良である。サンプルＧ〜Ｉでは、外皮３３の残留歪みが２９％であるか、又はトップコート３４の厚みが６０〜１２０μｍである。外皮３３の残留歪みが大きい又はトップコート３４の厚みが大きい可撓管３０を用いた挿入部２０では、低歪み領域２１１の残存歪み量及び反発力の減衰率が大きく、挿入性が不良となる。

以上詳述した如く、本実施形態においては、軟性部２１に含まれる低歪み領域２１１の残存歪み量を５ｍｍ以下とし、より望ましくは残存歪み量を３ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。残存歪み量が小さいことにより、軟性部２１には曲り癖が発生し難くなる。例えば、ケースに梱包されている輸送時、又は洗浄消毒若しくは滅菌等の際に挿入部を曲げた状態で熱負荷が加わった場合であっても、軟性部２１には曲り癖が発生し難くなる。軟性部２１に曲り癖が発生し難いことによって、内視鏡１０の使用時に使用者が意図しない方向に軟性部２１が屈曲することが抑制され、挿入部２０の挿入性が向上する。例えば、挿入部２０を使用者が長手方向に沿って押しこんだ場合に、曲り癖のある部分で使用者が意図しない方向に軟性部２１が屈曲することが抑制され、挿入部２０が使用者の意図通りに移動し易くなる。また、挿入部２０を使用者が横手方向に捻じる動作をした場合においても、捻じる力が大きくなったり小さくなったりすることがなくなり、取り回しが向上する。このように、内視鏡１０を使用する際の使用者による挿入部２０の取り回しが向上し、挿入部２０の挿入性が向上する。従って、本実施の形態においては、挿入部２０の挿入性が向上した内視鏡１０が得られる。

なお、本実施形態においては、照明光が図示しない光源装置から得られる形態を示したが、内視鏡１０は、コネクタ部５０、操作部４０又は挿入部２０の内部に光源を設けた形態であってもよい。また、本実施形態においては、残存歪み量の測定の際に押圧力が０．１Ｎになるときの測定子６２の位置を弾発限界点とする例を示したが、軟性部２１の反発力に対応する押圧力がゼロに十分近くなったことを判定するための閾値として、０．１Ｎ以外の値を用いてもよい。

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 内視鏡
２０ 挿入部
２１ 軟性部
２１１ 低歪み領域
２２ 湾曲部
２３ 先端部
２４ 折れ止め部
３０ 可撓管
４０ 操作部
５０ コネクタ部
５９ ユニバーサルコード
６０ 三点曲げ試験機
６１ 荷重測定器
６２ 測定子
６３ 押さえ柱

Claims (4)

1. 観察対象物の内部へ挿入されるための長尺の挿入部を備える内視鏡において、
   前記挿入部は、三点曲げを行った後に残存する残存歪み量が長手方向に交差する方向に５ｍｍ以下の正の値である領域を有すること
   を特徴とする内視鏡。
2. 前記領域での残存歪み量は３ｍｍ以上であること
   を特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記挿入部は、可撓性を有する軟性部を有し、
   前記領域は、前記軟性部に含まれており、前記軟性部の両端から長手方向に沿って３００ｍｍ以上離れた範囲を占めること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡。
4. 前記領域では、三点曲げを所定時間継続した際に反発力が減衰する減衰率が１５％以上３０％以下であること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の内視鏡。

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