JP3238152B2 - 医療検査を実施するための装置 - Google Patents

医療検査を実施するための装置

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JP3238152B2 JP51202692A JP51202692A JP3238152B2 JP 3238152 B2 JP3238152 B2 JP 3238152B2 JP 51202692 A JP51202692 A JP 51202692A JP 51202692 A JP51202692 A JP 51202692A JP 3238152 B2 JP3238152 B2 JP 3238152B2
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エム． バウマン，ドワイト
ビー． ブレナー，ウィリアム
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、患者の医療検査や診査を実施するための装
置に関し、特に、人間の体内の局部へ案内することがで
きる、ファイバーオプティックス（光ファイバーを用い
る検査法）の使用を可能にする可撓性探査器具又は診査
器具に関する。
技術背景 腹部、胸部及び頭蓋内部検査や、食道及び腸の診査及
び治療に用いられる内視鏡や腹腔鏡等の器具は、通常、
患者の口や肛門又は外科手術によって形成された開口部
から患者の体内へ挿入される可撓性のホース又は導管の
内孔を利用する。内視鏡や腹腔鏡（以下、総称して「探
査器具」又は単に「器具」とも称する）の遠位端は、そ
の器具の近位端に設けられた手動制御機構（操縦機構）
によって操縦することができる、即ち、局部へ差し向け
ることができる。通常、遠位端の終端から数インチ（2.
54cmの数倍）の長さの部分は、器具内に延設された１本
又は複数本のケーブルを引っ張ることによって器具の本
体に対してあらゆる方向に90゜撓曲させることができ
る。一般に、ラック／ピニオン駆動機構を操作する１組
の手操作つまみによって所要の１本又は複数本のケーブ
ルを引っ張ることができ、それによって器具の遠位端を
湾曲させることができる。それによって、光ファイバー
であれ、極小テレビであれ、探査器具の遠位端に連結さ
れた視検器（視る又は観察するための光学器械）を局部
へ差し向けることができ、探査器具全体を患者の体内へ
押し進めることによって視検器の前進運動を大体案内す
ることができる。更に、例えばＳ字状結腸を診査する結
腸内視術において、熟練した内視鏡検査法技師であれ
ば、器具の撓曲した遠位端を腸壁の湾曲部に引っ掛けて
該湾曲部を引っ張ることにより、器具の遠位端によって
腸の自然の湾曲部を一時的に変形させることができる。
この操作により、腸の真直ぐに伸ばすことができ、内視
鏡を更に深く挿入することができる。
現在の内視鏡や腹腔鏡は、操作可能長さ（患者の体内
へ挿入することが可能な長さ）が限られており、操縦に
熟練を必要とし、操縦方法が難しく、内蔵の筋肉組織
（以下、単に「組織」とも称する）に対して大きな内部
力を及ぼす。器具を内蔵の湾曲部を通して移動させる際
湾曲部の内蔵組織に力を及ぼすので、組織の強度によっ
ては器具を複雑な湾曲部を通して前進されることができ
ない。特に尿道や腹腔検査のための現在の器具は、ほと
んどあるいは全く可撓性を有していない。例えば、現在
の直腸鏡では、可撓性がないために、即ち、剛性である
ために、手動の制御機構が、操作者に器具の先端（遠位
端）に触る周囲組織の十分な「感触」を与えることはで
きない。従って、そのような器具は、視覚感知と触覚感
知を組み合わせて操縦することができればその効用を高
めることができる場合であっても、視覚に依存すること
によってしか操縦することができない。
内視鏡や腹腔鏡の操縦中、該器具を挿入する腸又はそ
の他の内蔵の変形又は拡張可能な壁は、動きに抵抗しよ
うとするが、しばしば抵抗し切れなくなって器具に対し
て相対的に滑りを生じ、その結果、突然、器具の光学的
視検器の作動端が観察中の視検位置から別の位置へずれ
てしまうことがある。これらの半可撓性器具は、標本採
取器具を組織即ち標本を採取するための局部へ案内する
のにも使用される。
この種の器具を用いる内視鏡検査術のもう１つの応用
例は、焼灼術や、ポリープ切除術である。標本を採取す
る場合、又はポリープを切除するためにシュリンゲを使
用する場合、視検器の端部の位置やその周りの腸壁の位
置を正確に確認できないと、操作者は、目標物を捜さな
ければず、そのためにしばしば手間取ることになる。こ
の操作を行う際、通常、目標物及びその周りの組織を視
ることができるように腸を拡張させるために空気又は塩
水を注入する。従って、空気や塩水を制御し、患者の呼
吸動作によって動き撓む周囲の筋肉組織の中で動く目標
物を追跡する必要があることに加えて、現在の内視鏡又
は腹腔鏡検査術は、一人の内視鏡又は腹腔鏡検査法技師
の２本の手だけでは実施できず、アシスタントを必要と
する。場合によっては、アシスタント用の覗き口を設け
なければならず、TVディスプレーが設置されている場合
は、アシスタントも、内視鏡又は腹腔鏡検査法技師が観
察するのと同じスクリーンを観察しなければならない場
合がある。
内視鏡は、特に50cm以上の長さにまで挿入された場
合、その器具の一部分は少くとも90゜の角度の比較的鋭
い曲りに追従しなければならないので、腸の壁に圧力を
及ぼす。そのような条件下では、内視鏡を前進又は後退
させると、必然的に湾曲部位の腸壁に圧力が加えられ
る。この問題は、器具を腸の抵抗力に抗して挿入する際
座屈及び、又は屈曲を回避するのに十分な剛性を有する
ように器具を設計しなければならないこととの兼ね合い
で一層複雑になる。腸は、内視鏡の圧力に対する反応と
してしばしば半径方向に収縮し、内視鏡の挿入を阻止し
ようとする。更に、腸内への内視鏡の使用は、Ｓ字状結
腸の狭い部分を通し、合計540゜以上の幾つかの湾曲部
を通して挿入しなければならないので一層困難にされ
る。内視鏡を前進（又は後退）させようとすると、内視
鏡の導管と腸壁との接触点のところで腸壁に大きな、危
険な力を及ぼすおそれがある。最も優秀な内視鏡検査法
技師であっても、盲嚢（大腸の虫垂側の端部）にまで内
視鏡を届かせることは必ずしもできないことが判明して
いる。その理由は、腸は内視鏡を締付ける作用を有する
こと、内視鏡の位置をその全長に亙って制御することが
できないこと、腸を脱漏（ヘルニア）させたり、あるい
は破断させたりするような力を及ぼす危険性があるなど
である。この問題は、内視鏡検査を受ける腸は、健康な
腸に比べて脆弱であることが多く、従って、侵入的な内
視鏡検査術の及ぼす外力に耐えるだけの強度が低下して
いることが多いので、一層複雑になる。
従って、内視鏡診査の分野において、上述した諸問題
のすべてあるいは大部分を回避することができ、しか
も、安全で、信頼性が高く、能率的な診査法を可能にす
るより可撓性の高い探査器具を求める強い要望がある。
発明の開示 本発明の目的は、腸、食道、外科手術によって形成さ
れた開口部又は圧縮性の壁を有するその他の腔を通して
それらの壁に過度の力を及ぼすことなく挿入することが
でき、しかも、効果的な度合の撓み制御を維持すること
ができる探査器具を提供することである。
本発明の他の目的は、動く、生きた腸のような診査中
の腔の壁の運動にほとんど抵抗することなく応動するこ
とができる探査器具を提供することである。
本発明の更に他の目的は、可撓性ではあるが、長手に
沿って（全長又はその一部分に亙って）硬直化すること
ができ、それによって探査器具を展開するための安定し
たプラットホームを提供することができる探査器具を提
供することである。それによって、内視鏡診査の分野に
進歩をもたらすことを企図する。（ここで、「長手に沿
って」とは、全長又はその一部分に亙ってという意味で
ある。）本発明は、例えば腹腔鏡、尿道鏡、直腸鏡検査
術等において視覚依存検査術や医療処置を実施するため
の各種医療器具に適用することができる。
更に、本発明の目的は、腸のような動く被検体の壁の
目標点に対して比較的動かない状態に維持することがで
きる探査器具を提供することである。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施例による探査器具の一部切除
された概略破断図である。
図２は、本発明の好ましい実施例による探査器具の一
部分の概略破除図である。
図３は、図２の探査器具の可撓性ケーブルを構成する
セグメントのうちの２つのセグメントの軸線方向に対称
的な部分の拡大断面図である。
図４は、図２の探査器具の線Ａ−Ａに沿って視た概略
透視図である。
図５は、本発明の別の実施例による探査器具の一部分
の概略側面図である。
図６は、図５の探査器具の一部分の断面図である。
図７は、本発明の更に別の実施例による探査器具の一
部分の概略断面図である。
図８は、本発明の更に別の実施例による探査器具の一
部分の概略断面図である。
実施例 図１を参照すると、本発明の好ましい実施例による可
撓性の操縦自在探査器具１が示されている。探査器具１
は、可撓性の外側導管又はチューブ11と、外側導管11内
に通された可撓性の内側導管10を有する。可撓性の内側
導管10は、後に詳述するように必要に応じて長手に沿っ
て（全長又はその一部分に亙って）硬直化する（剛性に
する）ことができる。可撓性の外側導管11は、弛緩され
ているときは、器具１を挿入する腸又はその他の腔内で
受ける力に屈撓するのに十分な可撓性を有している。外
側導管11を形成するのに適する素材は、例えばネオプレ
ン、天然ゴム、プラスチック、ステンレス鋼等である。
外側導管11は、人間の腸に挿入するのに適する外径を有
することが好ましいが、その用途や、導管の素材の剛度
に応じて異なる直径とすることができる。
図１に示された器具１は、可撓性の導管11に対して好
ましくは撓み自在とした遠位端12を有する。遠位端12に
は、例えば、組織サンプルを採取するための器具装着口
12a及び、又はビデオ伝送を中継するための覗き孔を設
けることができる。この器具は、ファイバーオプティッ
クス（光ファイバーを用いる検査法）の使用を可能にす
る器具であることが好ましいので、可撓性の導管11を通
して光ファイバーを延設することができる。器具１の遠
位端12のその他の用途としては、外科用切断器具、レー
ザー、血管内カテーテル、毛細血管顕微鏡、照明器具、
クリップ結紮器具、超音波式切断器具等を装着するため
の用途がある。
器具１の近位端13には、撓み自在の遠位端12を操縦す
るための制御器14を装着することが好ましい。近位端13
には、更に、導管進退制御器15及び導管硬直化・弛緩制
御器16を装着することが好ましい。
これらの制御器14〜16は、市販されているサーボモー
タ駆動、及び、又は空気圧又は液圧式制御器であってよ
い。これらの制御器14〜16には、更に、音声作動機構
（音声によって作動される機構）を付与することも可能
である。従って、器具１、特にその遠位端12は、ジョイ
スティック、音声作動機構、「ロックオン」（自動追
跡）機構、又は、レーザー又は赤外線誘導システムによ
って案内（誘導）することができるという点で、「スマ
ート」な（高性能の）器具である。この器具の誘導を助
成するためにビデオスクリーンを用いることもできる。
図１に示されるように、可撓性の操縦自在探査器具１
は、その可撓性外側導管11内に可撓性内側導管10を摺動
自在に挿通し自由に移動させるための通路17を有してい
る。内側導管10と外側導管11との間に両者の相対的摺動
を可能にするのに十分な間隙が設定され、しかも、その
間隙が弛緩状態の内側導管10を外側導管11の通路17を通
して摺動させる際内側導管10を座屈又は屈曲させるほど
大きな間隙でない限り、通路17と導管10との相対的サイ
ズは、臨界的な重要性を有するものではない。
以下に、探査器具１の操作方法の一例を説明する。
（ａ）可撓性内側導管10を後述するようにして硬直化・
弛緩制御器16によって硬直化して可撓性外側導管11内を
通して前進させ、器具１の遠位端12を被検体の腸又は他
の腔内へ最初の湾曲部又は被検体の相当な抵抗を受ける
部位にまで挿入する。
（ｂ）器具１の適正な前進方向を見定め決定するために
制御器14を用いて遠位端12を撓曲させ、遠位端12が適正
な方向に向けられたならば、可撓性内側導管10を硬直状
態に維持したままで可撓性外側導管11を腸内へ更に前方
へ挿入する。このとき内側導管10は、被検体の腸に対し
て軸線方向に静止状態に維持する。外側導管11の前方挿
入は、被検体からかなり強い抵抗を受けるまで続ける。
外側導管11を硬直状態に維持された内側導管10によって
支持させた状態で少しづつ前進させれば、外側導管11
の、内側導管10によって支持されていない部分の座屈又
は屈曲が防止される。
（ｃ）次に、可撓性外側導管11を後述するようにして硬
直化し、次いで内側導管10を弛緩させる（従って、撓み
可能にする）。硬直化した外側導管11を案内として使用
し、外側導管11を腸に対して軸線方向に静止状態に維持
したままで、内側導管10を前進させる。内側導管10が弛
緩されると、弛緩した内側導管10も、可撓性外側導管11
も、弛緩した内側導管10も、腸の動き又は形状に対して
ほとんど抵抗しないので、外側導管11は腸の形状に追従
する。内側導管10は、例えば器具の遠位端12にまで達し
たならば、再び硬直化させる。
可撓性器具１の遠位端12が被検体の目標点に届くまで
上述の手順（操作ｂとｃ）を必要なだけ周期的に反復
し、遠位端12が目標点に届いたならば、目標点（局部）
に所定の処置を実施することができる。可撓性内側導管
10と可撓性外側導管11の相対的摺動、硬直化及び弛緩操
作の上述した手順は、本発明を実施する好ましい方法で
はあるが、本発明は、摺動、硬直化及び弛緩操作の他の
いろいろな組み合わせを用いて実施することができる。
本発明には、いろいろな変型例が可能である。例え
ば、可撓性器具１の可撓性外側導管11は、硬直化可能な
構成とせず、可撓性内側導管10だけを硬直化可能な構成
としてもよく、あるいは、その反対であってもよい。
又、可撓性器具１の可撓性外側導管11と可撓性内側導管
10の両方を硬直化可能な構成とした場合、それらの２つ
の導管の相対的硬直化、弛緩及び前進操作の任意の手順
を用いることができ、どのような特定の手順を用いるか
は、特定の用途又は状況に応じて決定することができ
る。
本発明の可撓性器具１、特にその遠位端12には、広範
囲の診査、外科術又はその他の処置を実施するための多
種多様の器具を随意選択として装備することができる。
例えば、目標点から組織を引っ張りあけるための索引子
（レトラクタ）、診査に使用することができる超音波
器、外科手術に使用するための灌注・吸引器、組織結紮
器、音声作動式方向指示機構、「ロックオン」（自動追
跡）機構等を装備することができる。
可撓性器具１を被検体の目標点に到達させた後、目標
点に対して実施することができる作業も、多種多様であ
り、例えば、目視検査、ポリープの切除、バイオプシー
（生検）、一般外科術、撮影、血管形成外科、レーザー
外科術等である。
本発明の装置は、又、腹腔内の外科術等の内視鏡及び
腹腔鏡検査法を実施するのにも用いることができる。そ
れは、例えば、可撓性器具１を腹部に外科的に形成した
開口を通して挿入し、上述したように該器具の撓み、弛
緩及び前進機能を用いて該器具の遠位端12を腹腔内の器
官及び動脈等の周りを通して目標点へ差し向けることに
よって達成することができる。このように、本発明の装
置を用いて、虫垂切除や胆嚢切除等の手術を外来患者ベ
ースで実施することができる。
内側導管10を硬直化させると、器具１の遠位端12が位
置的に支持（固定）され、腸の運動に抵抗する。この支
持は、腸又はその他の腔内の目視検査や医療処置のため
に必要とされる安定したプラットホーム（支持台）を提
供する。そのような安定性は、常態では可撓性の導管に
その長手に沿って剛性を付与する本発明の独特の硬直化
可能な外側導管11によって可能にされる。
在来の内視鏡の場合、それを腸から引き抜く際、たと
え内視鏡の導管が柔軟なものであっても、内視鏡の周り
を締付けている腸壁が内視鏡の引き抜きに抵抗し、腸の
湾曲部に内視鏡の導管の長手方向に応力を惹起するの
で、腸壁に外傷を与えることがある。この点、本発明の
硬直化可能な導管は、以下の２つの操作（ｄ）、（ｅ）
を必要なだけ周期的に反復することによって内視鏡のよ
うな器具を引き抜くための案内として機能する。
（ｄ）内側導管10を弛緩させて可撓性外側導管11を通し
て部分的に引き抜く。
（ｅ）内側導管10を腸の形状に合わせて硬直化させ、可
撓性外側導管11を引き抜く。外側導管11が引き抜かれる
間、内側導管10は、腸（従って、患者）に対して静止状
態に保持される。
本発明の更に別の好ましい実施例においては、可撓性
外側導管11自体をその長手に沿って硬直化することがで
きる。
本発明の制御自在の導管には、いろいろな変型実施例
が可能であり、その具体的な幾つかの例を以下に説明す
る。
図２は、複数の可撓性ケーブル20によって数珠つなぎ
に関節連結された（関節のように揺動自在に連結され
た）複数のほぼ円筒状のビード又はセグメント（分節
片）19から成る可撓性内側導管10の好ましい実施例を示
す。これらの可撓性ケーブル20は、図３に明示されてい
るように、各セグメント19に穿設されたチャンネル又は
通し孔21を通して挿通されている。別法として、ケーブ
ル20は、弛緩されて即ち撓まされているいないに拘ら
ず、セグメント19に対して所定の半径方向の位置に該ケ
ーブルを保持するループ（輪環）、溝又はその他の任意
の手段によって各セグメント19に摺動自在に取付けるこ
とができる。このように連結された多数のセグメントか
ら成る導管を「セグメント式導管」と称することとす
る。
図２のセクションＩ、即ち、下から第１の破除線まで
の部分は、ビード即ちセグメント19の外観を示す。図II
のセクションII、即ち、第１の破除線と第２の破除線の
間の部分は、ビード19の内側輪郭を示す。図２のセクシ
ョンIII、即ち、第２の破除線から上の部分は、導管10
を湾曲させたときの各ビード19の向きを示す。
遠位端のセグメント19aはケーブル20に固定されてお
り、近位端のセグメント19bは基礎に対して支持されて
おり、その他のセグメント19は、すべて、ケーブル20に
沿って自由に摺動することができる。図２、３の実施例
においては、各セグメント19は、同じ形状であり、凸球
面状部分22として形成された雄端（雄部分とも称する）
と、凹球面状部分23として切削された雌端（雌部分とも
称する）を有している。各隣接するセグメントの雄端22
と雌端23とが嵌り合うようになされており、ケーブル20
を弛緩させると、各セグメント19の雄端22が隣接するセ
グメント19の雌端23に揺動（関節運動）自在に係合し、
ケーブル20に張力を与えると、雄端22の球面状表面24と
雌端23の球面状表面25の間の摩擦力によって各セグメン
トを互いに動かないように固定し、それによって可撓性
内側導管10をセグメント19bから19aに至るまで長手に沿
って硬直化する。図２、３の好ましい実施例では、球面
状表面24と25は、同じ曲率半径R1,R2を有している（即
ち、互いに補完形状を有している）が、それは必ずしも
必須要件ではない。曲率半径R1とR2を僅かに相違させれ
ば、球面状表面24と25との間の接触が線接触に近くな
り、導管10の摩擦掛止特性を変更することになる。
図２、３にみられるように、各セグメント19には、導
管10の湾曲度を制限し、セグメント19がばらばらになら
ないように、即ち、セグメントが望ましい最大円弧を越
えて回転されるのを防止するように前側ストッパ26及び
後側ストッパ27を設けることが好ましい。前側ストッパ
26及び後側ストッパ27は、図３に示されるように各セグ
メント19の外周面から半径方向外方に突出したフランジ
によって画定される。そのようなフランジは、ケーブル
20を球面状表面24から僅かに離れたところに維持する。
かくして、ケーブル20は、導管10が湾曲し、導管の湾曲
の内側に追従する際、導管に密に近接したままに維持さ
れる。あるいは別法として、ケーブル20を導管10の内側
に設けたループ（輪環）に通し、ケーブルが導管の外側
湾曲に追従するようにしてもよい。
図２の可撓性内側導管10には、複数本の可撓性ケーブ
ル20を用いることが非常に好ましい。特に少くとも３本
の可撓性ケーブル20を用いることが好ましい。複数本の
ケーブル20を用いることは、それらのケーブルによって
創生される引張力の総和が、図２に点線28で示されるよ
うに、可撓性内側導管10のほぼセントロイド（体積の中
心又は図形の中心）に沿って位置するようにする上で望
ましい。当業者には明らかなように、そのような力の和
（合力）は、１本だけのケーブル20を用いたのでは、そ
のケーブルを導管10の内部空間29の中心に配置しない限
り通常は不可能である。しかも、ケーブルを導管の内部
空間29の中心に配置したとすれば、内部空間29内にいろ
いろな器具を配設し、使用することの妨げになる。
複数本の可撓性ケーブル20を用いる場合、すべてのケ
ーブルに均等の張力を同時に与えることができるように
引張手段を設けることが好ましい。そのような引張手段
は、周知であり、例えば、すべてのケーブルに連結され
るソレノイド式フィードバックシステム、プーリ、ヨー
ク等がある。本発明の特に好ましい一実施例において
は、加えられた力F1,F2,F3の総和が上述したようにセン
トロイド28に集まるように、図４に示されるようにケー
ブル20を導管10のセグメント19の円周の周りに等間隔に
配置する。
セグメント19は、任意の適当な材料で形成することが
できるが、反復使用に耐え、摩食に抵抗するのに十分な
耐久性を有することが好ましい。好適な材料の例として
は、耐衝撃性プラスチック、破砕防止ガラス、ステンレ
ス鋼、複合炭素繊維、セラミック、磁気等がある。
ケーブル20も、任意の適当な材料で製造することがで
きるが、緊張と弛緩の反復に耐えることができ、しか
も、十分な可撓性を有する、例えばステンレス鋼ワイヤ
や、ナイロンフィラメント等の材料で製造することが好
ましい。
図５、６は、可撓性内側導管10の別の好ましい実施例
を示す。この実施例の内側導管10は、少くとも１本の、
好ましくは２本の、最も好ましくは３本以上のケーブル
20によって交互に連結された実質的に球状のビード又は
セグメント30と、円筒形状のビード又はセグメント31と
から成る。可撓性内側導管10は、十分な引張強さを有す
るものである場合は、器具１全体の中心ケーブルとして
も機能することができる。ここで用いられる、「実質的
に球状の」という用語は、事実上又は完全に球状のもの
だけでなく、図５、６に示されるような部分球体から成
るビード又はセグメント30をも意味するものとする。
図５、６に示された実施例の可撓性内側導管10は、図
２〜４に示された実施例の可撓性内側導管10と実質的に
同じように機能する。遠位端のセグメント（図示せず）
はケーブル20に固定されており、近位端のセグメント
（図示せず）は基礎に対して支持されている。
本発明の好ましい変型実施例では、可撓性内側導管10
を、各々円筒形のチャンネルを有する複数の球状セグメ
ント30だけで構成する。各セグメント30は、図２に示さ
れるように、雄端と雌端を交互に有する形態とすること
ができ、隣接セグメント30の雄端と雌端とをボールソケ
ット型継手の態様に嵌合させる。あるいは別法として、
各セグメント30は、図５、６に示されるように、両端を
雄端としたセグメントと、両端を雌端としたセグメント
の２種類としてもよく、それらを交互に並べて隣接セグ
メント30の雄端と雌端とをボールソケット型継手の態様
に嵌合させる。
図５、６に示された実施例において、ケーブル20を例
えば先に述べた導管硬直化・弛緩制御器16によりぴんと
引っ張ることによって作動すると、導管10の各セグメン
ト30と31が互いに摩擦係合し、ケーブル20が作動される
直前にとっていた導管10の形状に固定される。
図５、６の実施例では、各円筒形セグメント31は、両
端に摩擦表面33を有する雌部分即ちソケットを備えてい
る。これらの摩擦表面33は、球状セグメント30を受容す
るように曲面にすることができる。球状セグメント30
は、雄連結部材として機能し、円筒形セグメント31の摩
擦表面33と摩擦係合するための摩擦表面34を有してい
る。各球状セグメント30は、図に例示されるように、該
セグメントの外周を取り巻くように形成されたフランジ
35を有することが好ましい。好ましくは、ケーブル20
は、フランジ35に穿設された穴と、円筒形セグメント31
に穿設されたチャンネルを通して摺動自在に挿入するこ
とが好ましい。
図５にみられるように、各フランジ35は、その両側に
隣接する円筒形セグメント31と31の間の湾曲の最大角度
θを規定する働きをする。図５、６の実施例の導管10
は、空気導管、光ファイバー等の機能器具を通すことが
できる内部空間29を有する。各セグメント30,31の揺動
（関節運動）するための幾何学的特徴（形状及び寸法）
は、図２〜４の導管のセグメントのそれと均等である
が、図５、６の実施例は、軸線方向の断面でみても、両
端間でみても対称的な部品を用いた実用的な幾何学的形
態を提供する。本発明によれば、例えば円錐形状の雌端
と球面状の雄端を有するセグメントのような他のいろい
ろな幾何学的形態を用いることが可能である。
本発明の極めて好ましい実施例においては、可撓性内
側導管10と可撓性外側導管11を両方とも長手に沿って硬
直化可能な構造とする。図１を参照して説明すると、外
側導管11の円筒状空間内に、例えば１組のケーブル20に
その近位端において張力を与えることによって上述した
ように長手に沿って硬直化することができる可撓性内側
導管10が配設されている。それらのケーブル20は、先に
説明したように各セグメント19又は30,31のチャンネル2
1を通して挿通されている。可撓性外側導管11も、この
可撓性内側導管10と同じように構成してもよく、あるい
は、上述した各変型実施例の１つに従って構成してもよ
い。いずれにしても、可撓性外側導管11は、可撓性内側
導管10を摺動自在に受容するように後者の外径より大き
い内径を有するものとする。
可撓性外側導管11内に可撓性内側導管10を摺動自在に
受容するのに十分な空間を設けることに加えて、可撓性
内側導管10の外壁と可撓性外側導管11の外壁との間の環
状空間９は、例えば、器具10の遠位端12において用いる
ことができる追加の機能器具、電気配線、光ファイバー
等を設置するのに十分なスペースを提供する大きさであ
ることが好ましい。あるいは、又はそれに加えて、機能
器具、電気配線、光ファイバー等を可撓性内側導管10の
内部空間29を通して挿通することもできる。ケーブル20
自体を電気導線又は光ファイバーとすることもできる。
図７及び８に本発明の別の好ましい実施例が示されて
いる。図７及び８は、可撓性外側導管11と、その中に摺
動自在に挿入された可撓性内側導管10の概略長手断面図
を示す。可撓性内側導管10と、可撓性外側導管11のどち
らか一方又は両方を長手に沿って硬直化可能な構成とす
ることができるが、この実施例では、更に、可撓性外側
導管11を囲包する弾性膜40を設ける。弾性膜40は、可撓
性外側導管11を囲包して可撓性内側導管10の遠位端41ま
で延長させ、該遠位端に固着する。その固着手段として
は、内側導管10の外周面と弾性膜40との間の空間42及び
内側導管10と外側導管11の間の空間への血液、糞又はそ
の他の流体又は望ましくない物質の侵入を防止する実質
的に水密のシールを設定する接着剤、クランプ又はその
他の締着手段を用いる。
図７に概略的に示されるように、弾性膜40は、可撓性
内側導管10が可撓性外側導管11に対して相対的に前進す
ると、緊張状態に伸長することができる。内側導管10の
遠位端とは反対側の膜40の他端は、外側導管11の遠位端
から任意の望ましい距離離れたところで外側導管11にや
はり水密態様で固着することが好ましい。
膜40の弾性特性は、図８に概略的に示されるように可
撓性内側導管10を可撓性外側導管11に対して後退させる
のを助成する。図８では、膜40は弛緩した状態にある
が、その場合でも、空間42への望ましくない物質の侵入
を防止することができる。
膜40は、その目的に適合する任意の適当な材料、例え
ば天然ゴムやネオプレン等の材料で製造することができ
る。
内視鏡として構成した場合の本発明の内側導管10の内
部空間即ち中心空間29は、内視鏡を屈曲及び、又は歪曲
させてもその中立軸線は変わらないという静止律を利用
して、空気、ガス及び、又は塩水及びその他の溶液を搬
送するために、又、作動用ケーブル、光ファイバー、電
気信号導線、並びに、焼灼用器具及び標本採取器具等を
収容するために使用することができる中空空間又はルー
メンを構成する。ただし、実際上は、上述したようなす
べての器具を内視鏡の中心部分に集中させることはでき
ないから、縦長の器材又は器具の幾つかを内視鏡の中心
部分から半径方向に変位したところに配置するように設
計上の妥協を計らなければならない。従って、そのよう
な縦長の器材又は器具は、長手方向に圧縮自在の材料で
製造すべきである。さもないと、そのような器材又は器
具の長さの変化を内視鏡の端部内で吸収しなければなら
ない。
本発明の好ましい実施例は、随意に硬直化することが
できる同心導管であり、又、それ自体を別の同心導管内
へ挿入することができ、そして随意に硬直化することが
できる同心導管である。本発明によれば、一方の導管
（以下、第１導管と称する）を軌道又は案内路とし、他
方の導管（以下、第２導管と称する）をその前端（遠位
端）が静止している第１導管から突出して平衡位置を見
出すまで、第１導管内を通して又はその外周面に沿って
前進させることができる。あるいは、第２導管は、その
器具（例えば内視鏡）の残部（該他方の導管を除く部
分）が腸又はその他の内蔵組織の残部（該第２導管によ
って接触されている部分以外の部分）に余計な力を及ぼ
すことのない範囲内で、僅かな距離前進させるように慣
用の内視鏡操作方法によって操縦することができる。前
進する第２導管がその新しい位置に到達したならば、そ
れを硬直化させ、今度は硬直化した第２導管を軌道又は
案内路とし、第１導管を該新しい位置にまで前進させ
る。所望の位置に達するまでこの操作を反復することが
できる。
内視鏡の累積撓み及び圧力が増大したとき、あるいは
内視鏡が360゜湾曲して他の通路が形成されつつあるよ
うな部位を通過しようとしているときは、内視鏡を別の
姿勢に戻して力平衡状態にもたらすように、両方の導管
を同時に弛緩させる必要のある場合がある。場合によっ
ては、一方の導管を弛緩状態に維持したまま、他方の導
管を少しづつ前進させて硬直化させ、弛緩した一方の導
管（例えば、内側導管）のための案内路とすることがで
きる。次いで、一方の導管を、その突出した関節連結端
部の少部分の部位を除いて腸に力を及ぼすことなく、少
しづつ挿入することができる。
本発明のこの好ましい実施例の導管は、中空同心導管
であるため、標準的内視鏡自体、又は、標準的内視鏡に
付随する個別の導管、ケーブル電線等を中心空間29内に
収容することができる。従って、本発明の器具は、既存
の器具に対する追加の器具としてもよく、あるいは、本
発明の「硬直化」特徴を基本的な内視鏡に組入れてもよ
く、本発明の１本又は複数本のセグメント式導管を基本
的な内視鏡に被せて用いることもできる。
上述したいずれの場合においても、あるいはそれらの
幾つかを組み合わせた場合であっても、本発明の主要な
特徴の１つは、一旦本発明による中空導管を体内の所要
部位に挿入したならば、他の器具を挿入するために、又
は糞や標本組織を取り出すために、あるいは、所要部位
に固定された中空導管の端部の領域内で別の外科的処置
を実施するために、硬直化させた中空導管を所要部位に
残したまま、その中心空間内に配置された各種器材を引
き出すことが可能であることである。
上述したどの実施例においても、ケーブル20が緊張さ
れたときは硬直し（剛性になり）、ケーブルが弛緩即ち
解放されたときは可撓性になる自動調心性の連結態様を
有する導管を提供するという利点を有している。各セグ
メント19の連結部即ち継手部に少量の潤滑剤又は異物が
介在しても、導管の可撓性に対する剛性の度合に有意の
影響を及ぼすことがあるので、未知の汚染物の特異性を
緩和するために摩擦係数を制御するようにセグメントの
表面仕上を選定することもできる。このように摩擦係数
を制御するための手段として、例えば、表面に刻みを付
することは、見掛けの摩擦係数を増大させるのに用いる
ことができる周知の技法である。
導管の剛性対可撓性の度合を決定する上で最も敏感な
パラメータは、引張ケーブル20に対するセグメント19の
円形接触面の角度（摩擦角）、ケーブルの張力、及び摩
擦係数である。臨界摩擦角に近い角度の場合は、セグメ
ントとセグメントの２つの嵌合する表面のフープ応力コ
ンプライアンスも、考慮に入れるべきである。
ケーブル及び、又はセグメントのある種の材料の組み
合わせ及びある種のセグメントの幾何学的形状、及び企
図された又は企図されていない潤滑剤の使用等に鑑み
て、導管の所要の可撓性を確保するために追加の機構を
設けることもできる。そのような機構としては、セグメ
ント間の継手部を振動させるための機構、ケーブルが解
放されたとき接触しているセグメントとセグメントを分
離させるためのばね機構又はその他の機構等がある。セ
グメントの互いに嵌合する表面の接触角、動作角又は回
動可能範囲も、オーバーラップされた各セグメント間の
最小及び最大開口のサイズに関係する。ケーブル20を嵌
合する部品即ちセグメント19の外周円周りに配置する場
合は、少くとも３本以上のケーブルを用いるべきであ
る。そして各ケーブルには、それらがそれぞれの長さに
関係なく、同じ力を有するように一定の張力を加えるた
めの機構を設けるべきである。各ケーブルに等しい力を
加えるための機構は、周知であり、例えば、レバー、プ
ーリ、一定の流体圧力源から圧力流体を供給される、又
は電気・機械的手段によって圧力を供給される液圧又は
空気圧シリンダ等がある。
安全面の配慮から、セグメント19のボール（球状）端
即ち雄端は、ケーブル20に張力が加えられない限り、隣
接するセグメントのソケット即ち雌端内に粘着すること
があってはならない。従って、ケーブル20に荷重が加え
られない限り、隣接するセグメントの互いに嵌合する表
面は、比較的摩擦係数が低いものであることが好まし
い。臨界角度では、摩擦力が、セグメント19のボール
（雄端）が隣接するセグメントのソケット（雌端）から
離脱するのを防止する。図３において、角βを０゜に近
づけると、セグメント19の雄端22は、テーパ導管が半径
方向外方へ真円筒体に近い状態に押しつけられるかの如
くに応動し、一般には、隣接するセグメントの雌端23内
に粘着してしまう。反対に、角βを大きくすると、セグ
メント式導管の可撓性が高くなるが、それと同時に、内
視鏡の基本的な諸器材を収容するための区域が狭められ
る。従って、実際の設計に当っては、最小限の角βを摩
擦係数の関数として考慮する必要がある。角βの最小限
値は、熟練したエンジニアであれば、実験的に決定する
ことができる。
セグメント19間に長手方向の正味曲げ力が働かないよ
うにするためには、複数本のケーブル20の正味張力のベ
クトルの和が、各セグメントの球状座部（雄端と雌端の
当接部）のセントロイド（図２に点線28で示される体積
の中心又は図形の中心）又はセントロイド近くに作用す
るようにすることが慣用である。
もちろん、本発明による可撓性の、かつ、硬直化可能
な器具には、ここに例示した実施例以外のいろいろな変
型実施例が可能であり、本発明の利点は、そのような変
型実施例においても等しく実現されることは当業者には
明らかであろう。従って、本発明は、実施例に関連して
説明されが、ここに例示した実施例の構造及び形態に限
定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱
することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろ
いろな変更及び改変を加えることができることを理解さ
れたい。
又、ここに挙げられた各実施例は、人間の腸や食道、
外科手術によって形成された開口に適用する場合に関連
して説明されたが、当業者には明らかなように本発明の
効用及び利点は、このような用途に限定されるものでは
ない。例えば、本発明は、腸や食道以外の人間の器官又
は内蔵組織、人間以外の動物、更には死体等の非生物、
及び、パイプや導管又は発掘等による一般的な探査法及
び検査法等に適用することもできる。従って、そのよう
な用途に用いることも、本発明の範囲内である。
更に、本発明を用いる１つの好ましい方法は、人間の
手操作による方法であるが、本発明の器具はロボット作
動によって操作することも可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ブレナー，ウィリアム ビー. アメリカ合衆国 15238 ペンシルベニ ア，ピツバーグ，チャペル リッジ ロ ード 81 (72)発明者 ゼヘル，ウェンデル イー. アメリカ合衆国 15243 ペンシルベニ ア，ピツバーグ，バウアー ヒル ロー ド 1050，スウィート 108 (72)発明者 バウマン，ドワイト エム. アメリカ合衆国 15217 ペンシルベニ ア，ピツバーグ，スクワーレル ヒル アベニュー 1235 (72)発明者 ブレナー，ウィリアム ビー. アメリカ合衆国 15238 ペンシルベニ ア，ピツバーグ，チャペル リッジ ロ ード 81 (56)参考文献 特開 平２−291836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−49553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−89231（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−1788（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−16902（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−114001（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−161704（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−33209（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各種探査法に使用するための可撓性の操縦
    自在探査器具（１）であって、可撓性の内側導管（10）
    と、該内側導管を囲包して同心的に延設された可撓性の
    外側導管（11）とから成り、該可撓性の内側導管と外側
    導管とは、互いに相対的に軸線方向に摺動自在に配設さ
    れており、該内側導管及び外側導管は、各々、遠位端
    （12）と近位端（13）を有しており、該内側導管及び外
    側導管のうちの少くとも一方の導管は、該導管に連結さ
    れていて該導管をその長手に沿って硬直化するための硬
    直化手段を有しており、該内側導管と外側導管のうちの
    一方の導管が他方の導管に対して相対的に軸線方向に移
    動されるとき、可撓状態にある方の導管が、硬直化状態
    にある方の導管の形状に追従するように拘束されてお
    り、前記可撓性外側導管及び内側導管の少くとも一部分
    を囲包する弾性膜（40）を有し、該弾性膜は、一端にお
    いて該内側導管の遠位端に締着され、他端において該外
    側導管の外表面に締着されていることを特徴とする探査
    器具。
  2. 【請求項２】前記内側導管と外側導管の両方が、前記硬
    直化手段を有していることを特徴とする請求の範囲第１
    項に記載の探査器具。
  3. 【請求項３】該探査器具は、人体に使用することができ
    るようになされており、その遠位端（12）に人体内の目
    視診査を実施するための手段が装備されていることを特
    徴とする請求の範囲第１項に記載の探査器具。
  4. 【請求項４】該探査器具の遠位端（12）に、人体内の外
    科手術を実施するための手段が装備されていることを特
    徴とする請求の範囲第３項に記載の探査器具。
  5. 【請求項５】前記可撓性内側導管（10）及び可撓性外側
    導管（11）のうちの少くとも一方の導管のための前記硬
    直化手段は、互いに整列されて、ケーブル（20）に数珠
    つなぎに連結された一連のセグメント（19;30,31）から
    成り、各セグメントは、雄端及び、又は雌端を有してお
    り、各雄端は隣接するセグメントの雌端に嵌まってお
    り、各セグメントの雄端は、前記ケーブルが弛緩されて
    いるときは、隣接するセグメントの雌端に相対的に揺動
    自在に係合し、該ケーブルが作動されたときは、隣接す
    るセグメントの雌端に摩擦係合するようになされている
    ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の探査器具。
  6. 【請求項６】前記可撓性外側導管（11）の前記硬直化手
    段は、該導管の周壁の周りに等間隔に配置された複数の
    前記ケーブルを備えていることを特徴とする請求の範囲
    第５項に記載の探査器具。
  7. 【請求項７】前記硬直化手段は、交互に配列された球状
    のセグメント（30）と円筒状のセグメント（31）から成
    り、前記球状のセグメントは前記雄端を形成する両端を
    有し、前記円筒状のセグメントは前記雌端を形成する両
    端を有することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の
    探査器具。
  8. 【請求項８】前記硬直化手段の前記すべてのセグメント
    の前記雄端及び雌端が球状であり、該硬直化手段の各ケ
    ーブルは該各セグメント内のチャンネルを通して挿通さ
    れていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の探
    査器具。
  9. 【請求項９】前記各硬直化手段の前記ケーブルは、該ケ
    ーブルをその近位端において引っ張ることによって作動
    されるようになされており、該ケーブルの遠位端は、該
    硬直化手段の最遠位端のセグメントに固定されているこ
    とを特徴とする請求の範囲第５項に記載の探査器具。
  10. 【請求項１０】前記各硬直化手段の前記ケーブルは、該
    ケーブルの近位端に連結されたケーブル引張手段（16）
    によって作動されるようになされていることを特徴とす
    る請求の範囲第９項に記載の探査器具。
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