JP4859539B2 - 内視鏡の可撓チャンネル - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に装着され、鉗子等の処置具や操作ワイヤその他の部材を挿通させたり、流体の給排を行ったりするための通路として使用される可撓チャンネルに関するものである。

内視鏡には、鉗子その他の処置具を挿通するための処置具挿通チャンネルが設けられている。処置具挿通チャンネルは、内視鏡の本体操作部から挿入部の先端に至る通路を構成するものであり、挿入部のうち、少なくともその一部が軟性構造となっているものにあっては、処置具挿通チャンネルも軟性構造とする。従って、処置具挿通チャンネルは軟性樹脂からなる可撓性チューブで形成されるが、挿入部が曲げられたときや、挿入部内に設けた他の部材からの圧迫を受けたときにも、座屈等が発生することなく、形状を保持させるために、可撓性チューブの外周面に、補強部材として、金属性のコイルを巻き付ける構成としたものが広く用いられている。ここで、通常、コイルは所定のピッチ間隔を有する粗巻き状態にして可撓性チューブの外周面に巻き付けられるが、処置具挿通チャンネルの外径を増大させることなく、しかもコイルの位置ずれを防止するために、可撓性チューブの外周面に螺旋状の溝を形成して、コイルをこの溝に装着するようにしている。

ここで、可撓性チューブの外周面に螺旋状の溝を形成する方法については、例えば特許文献１に示されているものが従来から用いられている。この特許文献１によれば、熱可塑性樹脂からなり、溝を設けない可撓性チューブを回転手段に装着して、この回転手段によって可撓性チューブを回転させる間に、この可撓性チューブの外周面を加熱して軟化させ、このように軟化した可撓性チューブの外周面に回転ダイスを押し付けながら、この回転ダイスを可撓性チューブの軸線方向に移動させる。これによって、軟化した可撓性チューブの外周面には、所定の深さの溝が所定のピッチで螺旋状に形成されることになる。そして、この螺旋溝に金属線材で形成したコイルが巻き付けられ、これによって可撓チャンネルが形成される。
特開平５−１８４５３３号公報

ところで、例えば内視鏡の挿入部を体腔内に挿入する際や、挿入部の先端部の方向を変えるために、挿入部を手で把持して捻じるように操作される。このために、挿入部内に設けた処置具挿通チャンネルにも捻じり方向の力が作用することになる。コイルは可撓性チューブの溝に格別固定されていないので、この捻じり力によりコイルが溝内でずれる等コイルの安定性が得られないことがある。ここで、コイルの内径を溝底部の径より小さくすると、コイルの可撓性チューブに対する圧接力が得られることから、コイルの安定性そのものは改善することができる。しかしながら、可撓性チューブの溝底部は最も薄肉の部分であるから、コイルからの圧接力を作用させると、可撓性チューブが内方に向けて変形することになり、処置具挿通チャンネルの内周面に凹凸が生じて、処置具の挿通操作性が悪くなる等といった問題点がある。

本発明は以上の点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、コイルを可撓性チューブの溝内に安定的に保持でき、かつ処置具の挿通操作性を低下させるような凹凸が内周面に発生しないようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、少なくとも一部が可撓構造となった挿入部を有する内視鏡に装着され、この挿入部の内部を含む部位に装着した通路を構成する可撓チャンネルにおいて、外周面に螺旋溝を形成した可撓性チューブと、この可撓性チューブの螺旋溝に装着したコイルとを有し、前記螺旋溝は、その溝底部に凹凸が形成されており、前記コイルはこの螺旋溝の溝底部に形成されている前記凹凸のうちの突出する部分を押圧するようにして装着され、前記コイルの内径は、前記可撓性チューブに形成した前記螺旋溝のうち前記可撓性チューブの軸中心から前記溝底部までの寸法が最も短い最薄肉部の直径と同じか、またはそれ以上であって、前記軸中心から前記溝底部までの寸法が最も長い最肉厚部の直径以下の寸法を有するものであることを特徴とするものである。

ここで、可撓性チューブに形成される螺旋溝の溝底部は、１回転分の間に複数の凹凸が複数回繰り返すようにするのが望ましい。高さの差をあまり大きくする必要はないが、この凹凸における突出している部位は尖っている方が良い。特に、溝底部に微小な突起が多数形成されて、粗面状態になっているのが最も望ましい。

コイルの内径は螺旋溝の溝底部の直径より小さいものとすることもできるが、この溝底部における最薄肉部の内径とほぼ同程度とするか、またはそれ以上の内径であって、最厚肉部の内径以下の寸法を持たせる。これによって、可撓性チューブの内周面形状を実質的に変化させることなく、コイルを螺旋溝に食い込ませるようにして装着できる。その結果、可撓チャンネルに捻じり力が作用しても、コイルが位置ずれするのを確実に防止することができる。

コイルはばね性を有する金属線材を巻回したものから構成するのが望ましい。巻回状態は、ほぼ密巻き状態とすることもできるが、ピッチ間隔をある程度空けた粗巻き状態とする方が、曲げ方向の可撓性及び可撓チャンネルの外径を縮径するという点で好ましい。ただし、可撓チャンネルの保形性の点からは、コイルのピッチ間隔をあまり大きくしないようにする。

さらに、コイルは可撓性チューブの外周面から多少突出していても差し支えないが、より好ましくは、螺旋溝の内部にほぼ完全に埋没し、可撓性チューブの外周面から突出しないようにするために、その最厚肉の部位における螺旋溝の深さはコイルの直径以上とする。この場合、必要に応じて可撓性チューブの外周面に熱収縮チューブを被着させて、熱収縮させるようにすることもできる。

可撓性チューブに形成した螺旋溝にコイルを装着したときに、このコイルの螺旋溝への食い付きが良好となり、可撓性チューブに対するコイルの位置ずれ等を防止できて、安定的に保持できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に可撓チャンネルの断面構造を示す。この可撓チャンネルは、内視鏡の本体操作部から挿入部の先端部にまで延在され、鉗子その他の処置具を挿通させる、所謂処置具挿通チャンネルとして構成したものとして説明する。ただし、処置具挿通チャンネルに限らず、内視鏡の挿入部内に設けられ、曲げ方向に可撓性を有し、しかも保形性が必要な通路として機能させるもの、例えば流体供給管として、またアングル操作ワイヤその他の部材を挿通させたコントロールケーブルのシース等としても用いることができる。

図中において、可撓チャンネル１は可撓性チューブ２とコイル３とから構成されるものであり、可撓性チューブ２は軟性の合成樹脂から構成されている。可撓性チューブ２の内周面部には、必要に応じて、摺動性が良好であり、耐薬品性に優れた部材からなる薄いチューブからなる内層を形成するか、または内周面にコーティングが施される。この可撓性チューブ２の外周面には螺旋溝４が所定のピッチ間隔で形成されており、コイル３は、補強部材として、この螺旋溝４に装着されている。コイル３はばね性を有する金属線材から構成され、螺旋溝４内に巻き付けるようにして装着されている。

従って、コイル３は螺旋溝４のピッチ間隔と同じピッチ間隔を有する粗巻き状態にして可撓性チューブ２の外周部に装着されている。そして、コイル３の線径は螺旋溝４の深さ寸法より小さいものであって、コイル３は可撓性チューブ２の外表面から非突出状態となり、内部に埋没している。このように、可撓性チューブ２の外周面にばね性を有する金属線材からなるコイル３を巻き付けるように装着することによって、全体としての可撓チャンネル１は曲げ方向への可撓性を損なうことなく、かつ保形性及び耐潰性が良好となるようにしている。

前述したように、コイル３は可撓性チューブ２に形成した螺旋溝４内に装着され、この螺旋溝４の内部で安定的に保持されて、可撓チャンネル１に捻じり力が作用しても、コイル３が殆どずれない構成としている。このために、螺旋溝４の溝底部４ａは、図２に示したように、回転方向に凹凸を有する構成となっている。即ち、溝底部４ａは完全な円形とはなっておらず、所定の角度毎に先端が尖った微小な突起、つまり小突起部５を有する形状となっている。そして、コイル３の内径は螺旋溝４の溝底部４ａにおける最も肉厚の薄い部位の直径とほぼ同一の直径としたものであり、従ってコイル３を装着した状態では、突起部５を押し潰すようになる。その結果、コイル３と可撓性チューブ２との間が相対回転して、位置ずれすることがなく、コイル３は螺旋溝４内に安定的に保持されるようになっている。

このように、溝底部４ａに小突起部５を有する螺旋溝４を形成するために、例えば、図３乃至図５に示した溝加工装置を用いて可撓性チューブ２の外周面に溝加工を行うようにしている。

図３において、１０は溝加工装置におけるホルダリングであり、このホルダリング１０は所定の位置に固定的に装着されている。ホルダリング１０は円筒状の部材であって、その内部には回転ドラム１１が軸受１２を介して回転自在に設けられている。回転ドラム１１にはプーリ１３が連結されており、このプーリ１３と図示しないモータ等の駆動手段に連結して設けた駆動プーリとの間には、タイミングベルト等から構成される第１の駆動ベルト１４が巻回して設けられており、この第１の駆動ベルト１４を介して回転ドラム１１が回転駆動されるようになっている。ここで、回転ドラム１１は、ホルダリング１０に対して同心状態で回転する同心回転部１５と、この同心回転部１５に対して偏心した旋回部１６とを一体に設けたものから構成され、ホルダリング１０に対して軸受１２により回転自在に支持されているのは同心回転部１５である。そして、旋回部１６は、同心回転部１５と同期して回転すると共に、その回転軸芯は同心回転部１５に対する偏心量を半径とする軌跡をもって旋回することになる。

回転ドラム１１を構成する同心回転部１５の内側には、軸受１７を介して公転部回転駆動ドラム１８が回転自在に支承されている。この公転部回転駆動ドラム１８にはプーリ１９が連結して設けられており、このプーリ１９には第２の駆動ベルト２０が巻回して設けられ、これによって公転部回転駆動ドラム１８が回転駆動される。そして、この公転部回転駆動ドラム１８の回転は回転ドラム１１と同心状態で行われる。公転部回転駆動ドラム１８は自公転ドラム２１を回転駆動するためのものである。ここで、自公転ドラム２１は軸受２２を介して旋回部１６の内部に回転自在に支承されている。そして、公転部回転駆動ドラム１８の内周面には太陽歯車２３が形成されており、また自公転ドラム２１には遊星歯車２４が形成されており、遊星歯車２４は太陽歯車２３と噛合している。従って、自公転ドラム２１は回転ドラム１１の旋回部１６により公転部回転駆動ドラム１８に対して公転することになり、かつ公転部回転駆動ドラム１８の回転により、その太陽歯車２３と噛合する遊星歯車２４により自転することになる。

このように、自公転する自公転ドラム２１には円環状のカッタホルダ２５が連結して設けられており、図４に示したように、このカッタホルダ２５には所定角度毎に複数の、例えば１６個のカッタ２６が装着されている。これら各カッタ２６は半径方向内向きに延在されて、その内側端部が刃先となって、可撓性チューブ２の外周面を切削するようにして螺旋溝４を形成する加工が行われる。ここで、螺旋溝４は断面がＶ字形状の溝であり、従ってカッタ２６はこの螺旋溝４の形状に応じるように、回転方向の前方端部はライン状で、回転方向の後方に向けて左右に連続的に厚みが大きくなる形状となっている。

未加工の可撓性チューブ２は自公転ドラム２１の内部に挿通されるが、この未加工の可撓性チューブ２は回転ドラム１１の回転中心位置に配置される。そして、カッタホルダ２５の装着部の前後に設けた直進送り手段３０，３０に支持させて、図３の矢印方向に向けて移動させる。ここで、可撓性チューブ２は軟性チューブであり、捻じれや曲がりが発生せず、外部からの押圧力で扁平化する等の変形を生じることなく、安定した送りを行うために、その内部にロッド状の芯材３１を挿通させた状態で搬送するようにしている。そして、直進送り手段３０は、図３に示したものでは、９０度毎に設けた搬送ローラ３０ａからなり、この搬送ローラ３０ａを可撓性チューブ２の表面に押し付けた状態で転動させることにより、摩擦力で直進的に搬送するようにしている。

以上のように、自公転ドラム２１は、内部に挿通した可撓性チューブ２を中心として旋回しながら回転することになり、公転しながら自転することになる。これによって、直進送り手段３０により可撓性チューブ２が軸線方向に移動する間に、自公転ドラム１２に設けた複数のカッタ２６が順次可撓性チューブ２に当接して、所定の深さまで削り取ることにより螺旋溝４が形成される。

以上のように、自公転ドラム２１は、内部に挿通させた可撓性チューブ２を中心として旋回しながら回転し、つまり公転しながら自転することになり、公転は可撓性チューブ２に対して偏心した状態で行われる。これによって、直進送り手段３０により可撓性チューブ２が軸線方向に移動する間に、自公転ドラム２１に設けた複数のカッタ２６が順次可撓性チューブ２に当接して、所定の深さまで削り取ることにより螺旋溝４が形成される。

今、カッタホルダ２５に設けた１６個のカッタ２６のうち、図５（ａ）に示したように、カッタ２６Ａにより可撓性チューブ２の外周面が切削されているとする。カッタホルダ２５は自公転ドラム２１に装着されており、この自公転ドラム２１が自転しながら公転するので、カッタ２６Ａは図５（ａ）に矢印で示した軌跡を通ることになる。その結果、図５（ａ）に示したように、カッタ２６Ａは可撓性チューブ２を切削した後に、この可撓性チューブ２から離れる方向に変位する。この間において、カッタ２６Ａは可撓性チューブ２に切り込んで切削がなされ、可撓性チューブ２に対して所定角度傾斜する斜め方向の溝が形成される。そして、自公転ドラム２１の中心が移動する結果、図５（ｂ）に矢印で示したように、カッタ２６Ｂが可撓性チューブ２に当接する方向に変位する。これによって、カッタ２６Ｂによる可撓性チューブ２の溝を形成するための切削作業が開始される。そして、このカッタ２６Ｂによる切削動作の途中で既にカッタ２６Ａで形成した溝に通じるようになり、この連通位置で小突起部５が形成されることになる。さらに、図５（ｃ）に矢印で示したように、カッタ２６Ｃによる溝の形成が行われ、さらに順次カッタ２６Ｃ，２６Ｄ，・・・による切削が行われて、カッタホルダ２５が１回公転することにより全てのカッタ２６による切削が行われ、その後に再びカッタ２６Ａから切削が開始されることになり、可撓性チューブ 可撓性チューブ２の外周面に螺旋状の溝が順次形成されることになる。

ここで、プーリ１９の回転による自公転ドラム２１の自転速度と、プーリ１３の回転による公転速度とを、直進送り手段３０による可撓性チューブ２の送り速度との関係で、正確に調整することによって、可撓性チューブ２の外周面に所定のピッチ間隔を有する連続した螺旋溝４が形成される。しかも、１個のカッタにより形成された溝に対して、次のカッタにより形成される新たな溝が連続する際には、最も薄肉の部位を通過した後になるから、その間に小突起部５が形成される。そして、カッタ２６により可撓性チューブ２の外周面を削り取る作業は間欠的に行われるので、この切削による切り屑は、図５（ａ）〜（ｃ）に示した６ａ，６ｂ，６ｃというように、小分割されることになり、装置を構成する各部に絡み付くおそれはない。

以上により可撓性チューブ２の外周面に螺旋溝４が形成されることになり、この螺旋溝４に金属線材からなるコイル３を巻き付けることにより可撓チャンネル１が形成される。この螺旋溝４の形成から、コイル３の巻き付けが完了するまでは可撓性チューブ２に挿通させた芯材３１は取り外さないようにする。

螺旋溝４の溝底部４ａは、前述した小突起部５の存在により凹凸を有する形状となる。従って、可撓性チューブ２の厚みが円周方向において変化し、可撓性チューブ２の軸中心から螺旋溝４の溝底部４ａまでの距離、つまり溝底部４ａの部位での半径は、最も薄肉部分と最も厚肉部分である小突起部５の部位とでは、多少の寸法差が存在する。そこで、コイル３の内径は最も薄肉部の径とほぼ一致させる。これによって、コイル３の装着によって螺旋溝４の溝底部４ａが押し潰された状態になる。その結果、コイル３の螺旋溝４への食い込みが良好となり、この可撓チャンネル１を例えば処置具挿通チャンネルとして内視鏡に組み込んだときに、内視鏡の挿入部に捻じり力が作用しても、コイル３は可撓性チューブ２に沿って位置ずれを起こすことなく、その間が一体化される。しかも、コイル３は螺旋溝４の溝底部４ａにおける小突起部５を押し潰すだけであるから、可撓性チューブ２の内周面側に凹凸等が生じることがなく、平滑な面を維持する。これによって、処置具の処置具挿通チャンネル内への挿通操作が良好に保たれる。

可撓性チューブ２に螺旋溝４を形成する溝加工装置としては、図３に示した構成のものだけでなく、各種の溝加工装置を用いることができる。要は、溝底部４ａに小突起部５を形成するようにして溝加工できる構成となっておれば良い。従って、例えば図６に示した溝加工装置を用いて、可撓性チューブ２に螺旋溝４を形成することができる。この装置においては、図３と同様の芯材に挿通させた未加工の可撓性チューブ２と同心状態に装着したホルダ部材５０を設け、このホルダ部材５０に軸受５１を介して回転ドラム５２を挿通させて設けるようにしている。そして、この回転ドラム５２にフランジ部５２ａを連設して、このフランジ部５２ａに、複数個所、例えば１８０度の位置関係で２箇所にわたって軸受部材５３が装着されており、これら各軸受部材５３には先端に円板状カッタ５４を設けた回転軸５５が挿通されている。円板状カッタ５４には、図７に示したように、多数の刃先５４ａが円周方向に形成されており、これらの刃先５４ａにより可撓性チューブ２の外周面が切削されるようになっている。

ホルダ部材５０には、公転用モータ５６及び自転用モータ５７が装着されている。公転用モータ５６にはプーリ５８が装着され、また回転ドラム５２の端部にもプーリ５９が装着されて、これらプーリ５８，５９間には伝達ベルト６０が巻回して設けられている。また、回転ドラム５２には回転リング６１が軸受６２を介して回転自在に嵌合されており、この回転リング６１及び自転用モータ５７にはそれぞれプーリ６３，６４が設けられ、プーリ６３，６４間には伝達ベルト６５が巻回して設けられている。回転リング６１にはさらに２個の伝達プーリ６６が装着されており、また回転ドラム５２のフランジ部５２ａには２本の伝達軸６７が軸回りに回転自在に装着されている。そして、回転リング６１のプーリ６６，６６とこれら各伝達軸６７の両端にはプーリ６８，６９が装着されており、プーリ６８とプーリ６６との間には駆動側伝達ベルト７０が巻回して設けられている。さらに、各伝達軸６７のプーリ６９と各軸受部材５３との間にも従動側伝達ベルト７１が巻回して設けられている。

このように構成することにより、可撓性チューブ２がその軸線方向に移動させる間に、公転用モータ５６を駆動することにより回転ドラム５２全体を可撓性チューブ２の軸心を中心として回転することになり、またこれと共に自転用モータ５７を駆動することによって、伝達軸６７を介して２箇所設けた円板状カッタ５４が同時に回転駆動される。これによって、両円板状カッタ５４が可撓性チューブ２に対して公転すると共に、各々の円板状カッタ５４が自転することになる。その結果、可撓性チューブ２の外周面に螺旋溝４が形成されるようになる。しかも、円板状カッタ５４は円周方向に間欠的な刃先５４ａを有することから、螺旋溝４の溝底部４ａは凹凸形状となる。

本発明の実施の一形態を示す可撓チャンネルの要部断面図である。 コイルを省略して示す図１のＸ−Ｘ断面図である。 可撓性チューブに螺旋溝を形成するための溝加工装置の一例を示す断面図である。 図３の溝加工装置に用いられるカッタユニットの正面図である。 可撓性チューブへの螺旋溝を形成する加工手順を示す作用説明図である。 図３とは異なる溝加工装置の断面図である。 図６の溝加工装置に用いられるカッタユニットの正面図である。

符号の説明

１ 可撓チャンネル ２ 可撓性チューブ
３ コイル ４ 螺旋溝
４ａ 溝底部 ５ 小突起部
１０ ホルダリング １１ 回転ドラム
１５ 同心回転部 １６ 旋回部
１８ 公転部回転駆動ドラム ２１ 自公転ドラム
２３ 太陽歯車 ２４ 遊星歯車
２５ カッタホルダ ２６ カッタ
３０ 直進送り手段 ３１ 芯材
５０ ホルダ部材 ５２ 回転ドラム
５２ａ フランジ部 ５３ 軸受部材
５４ 円板状カッタ ５４ａ 刃先
５６ 公転用モータ ５７ 自転用モータ

Claims (3)

1. 少なくとも一部が可撓構造となった挿入部を有する内視鏡に装着され、この挿入部の内部を含む部位に装着した通路を構成する可撓チャンネルにおいて、
   外周面に螺旋溝を形成した可撓性チューブと、この可撓性チューブの螺旋溝に装着したコイルとを有し、
   前記螺旋溝は、その溝底部に凹凸が形成されており、前記コイルはこの螺旋溝の溝底部に形成されている前記凹凸のうちの突出する部分を押圧するようにして装着され、
   前記コイルの内径は、前記可撓性チューブに形成した前記螺旋溝のうち前記可撓性チューブの軸中心から前記溝底部までの寸法が最も短い最薄肉部の直径と同じか、またはそれ以上であって、前記軸中心から前記溝底部までの寸法が最も長い最肉厚部の直径以下の寸法を有するものであることを特徴とする内視鏡の可撓チャンネル。
2. 前記コイルは金属線材を粗巻き状態に巻回したものから構成したことを特徴とする請求項１記載の内視鏡の可撓チャンネル。
3. 前記最肉厚部における前記螺旋溝の前記溝底部から前記可撓性チューブの外表面までの深さは、前記コイルの直径以上であり、このコイルの外径は前記可撓性チューブの外面より突出しない構成としたことを特徴とする請求項１記載の内視鏡の可撓チャンネル。

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