JP5283464B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、体腔内に挿入される挿入部に、鉗子チャンネルとその他の内蔵物とが挿通された内視鏡に関する。

生体の体腔内の検査や治療に用いられる医療機器として、内視鏡が知られている。内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部と、挿入部の基端に設けられた操作部とを備えている。挿入部は、直径が数ｍｍ、長さが数十ｃｍ〜数ｍ程度の細長い中空状の棒状体であり、先端側には、挿入部の先端の向きを自由に変える湾曲部を備えている。

湾曲部は、複数個の円筒状の湾曲駒を互いに回動自在となるように連結させて湾曲自在にした構造を有している。各湾曲駒の内側には、操作ワイヤが挿通されるワイヤガイドが周方向に沿って、例えば４個設けられている。湾曲部は、操作部で操作ワイヤが押し引きされることにより、上下及び左右に湾曲して硬性部を所望の方向に向ける。

挿入部内には、鉗子チャンネル、送気送水チャンネル、ライトガイド等の内蔵物が挿通されている。鉗子チャンネルは、操作部まで挿通された可撓性を有するチューブであり、操作部から挿入された処置具を挿入部の先端から突出させる。送気送水チャンネルは、操作部から挿入部の先端まで挿通された可撓性を有するチューブであり、体腔内の撮影に用いられる撮影窓を洗浄する水及び空気を供給する。ライトガイドは、一方の端部が挿入部の先端に設けられた照明窓に対面した複数本の光ファイバからなり、光源から照射された光をガイドして体腔内を照明する。

経口タイプの内視鏡よりも挿入部の外径を細くし（例えば６ｍｍ以下）、鼻孔から挿入できるようにした経鼻タイプの上部内視鏡が販売されている。従来の経鼻タイプの内視鏡は、鉗子チャンネルを経口タイプの内視鏡の鉗子チャンネルの内径よりも細くすることにより（例えば、φ２．８ｍｍ→φ２．０ｍｍ）、挿入部の外径を小さくしている。そのため、経鼻タイプの内視鏡では、経口タイプの内視鏡に使用される汎用の処置具を使用することができないので、専用の処置具が用いられている。

湾曲部が湾曲する際の負荷によって鉗子チャンネルが破損するのを防止するため、図２１に示す湾曲部１３０のように、少なくとも湾曲部１３０内で鉗子チャンネル１３１を略中央に配置した内視鏡が発明されている（特許文献１参照）。この内視鏡では、送気送水チャンネル、ライトガイド等の内蔵物１３２が、鉗子チャンネル１３１とワイヤガイド１３３とで仕切られた空間内に配置されている。

図２２（Ａ）は、挿入部１３５内の内蔵物１３２の状態を表している。送気送水チャンネル、ライトガイド等の内蔵物１３２は、中央に配置された鉗子チャンネル１３１の外周に配置されているので、湾曲部１３０の湾曲方向が変わることにより、湾曲形状の外周側または内周側となる。同図（Ｂ）に示すように、内蔵物１３２が湾曲形状の外周側に位置するとき、内蔵物１３２は、湾曲前に比べて湾曲部１３０内での軸方向長さが長くなるので、挿入部１３５の先端側に引っ張られて挿入部１３５内を先端側に移動する。また、同図（Ｃ）に示すように、内蔵物１３２が湾曲形状の内周側に位置するときには、内蔵物１３２は、湾曲前に比べて湾曲部１３０内での軸方向長さが短くなるので、挿入部１３５の先端側に押されて挿入部１３５内を後端側に移動する。
特開平１０−０３３４６７号公報

挿入部の細径化を図るには、構造上、内部スペースが他の部分に比べて小さい湾曲部内において、内蔵物を高密度に配置する必要である。しかし、図２１に示す従来の内視鏡は、鉗子チャンネル１３１の外周とワイヤガイド１３３とで仕切られた空間に大きな隙間が生じており、内蔵物１３２の高密度配置が考慮されていない。また、湾曲部１３０内に大きな隙間があると、湾曲部１３０内で鉗子チャンネル１３１や内蔵物１３２が径方向に移動し、鉗子チャンネル１３１、内蔵物１３２に負荷がかかって破損する懸念がある。

湾曲部１３０が湾曲して内蔵物１３２が挿入部１３５の後端側に移動する際に、挿入部１３５の内壁、もしくは他の内蔵物との摺動抵抗によって内蔵物１３２の移動が阻害されることがある。図２１に示す内視鏡のように、湾曲部１３０内の隙間が大きいと、内蔵物１３２が隙間内で撓み、図２２（Ｃ）の矢視Ａに示すように、内蔵物１３２が座屈することがある。座屈した内蔵物１３２がライトガイドである場合、光ファイバが折れてしまうので、照明光が得られなくなる。また、送気送水チャンネルが座屈すると、送気及び送水を行えなくなる。

鉗子チャンネルの内径を経口タイプの内視鏡と同程度に大きくし、汎用の処置具を使用できるようにした経鼻タイプの内視鏡が開発されている。この内視鏡では、送気送水チャンネル、ライトガイド等、鉗子チャンネル以外の内蔵物の径を細くして、鉗子チャンネルの収容スペースを確保している。しかし、送気送水チャンネル、ライトガイド等の径を細くすると剛性が低下し、隙間も多くなるので、座屈しやすくなることが懸念される。

本発明の目的は、湾曲部内の内蔵物を高密度実装することにある。また、湾曲部内で内蔵物が座屈しにくくすることも本発明の目的に含まれる。

本発明の内視鏡は、体腔内に挿入される挿入部に設けられ、挿入部の先端の向きを変えられるように湾曲自在な構造を有する湾曲部と、湾曲部の内面に周方向に沿って設けられた複数のワイヤガイドにそれぞれ挿通され、挿入部の手元側で牽引操作することにより湾曲部を湾曲させる複数本の操作ワイヤと、挿入部内に挿通され、挿入部の先端から処置具を突出させる鉗子チャンネルであって、少なくとも湾曲部内で略中央に配置された鉗子チャンネルと、挿入部内に挿通され、少なくとも湾曲部内で鉗子チャンネルの外周面とワイヤガイドとで区切られた空間に収容される内蔵物と、内蔵物を挿入部の後端側に向けて所定の付勢力で牽引するテンション機構とを備えている。内蔵物は、湾曲部内に収容された部分が空間に沿った略楕円状の断面形状を有しており、湾曲部の湾曲時に、湾曲部内の部品の整列を維持する機能を有している。また、内蔵物の少なくとも一つは、円形の断面形状を有する内径部が形成されたチューブであり、この内径部は、湾曲部内で複数本になっている。

内蔵物の内径部内には、光ファイバが挿通されていてもよい。

内蔵物は、湾曲部の周方向における肉厚が、湾曲部の半径方向における肉厚よりも厚いことが好ましい。

内蔵物が、内径部に空気または水が流される送気送水チャンネルである場合には、湾曲部に挿通されている内径部の断面積に対し、湾曲部以外に挿通されている内径部の断面積が１．１〜３倍であることが好ましい。

内蔵物は、湾曲部内に収容される部分の後端が、楕円形状から、楕円形状以外の形状に徐々に変化していることが好ましい。

本発明によれば、湾曲部内で鉗子チャンネルを中央に配置し、その周囲に、その周囲の空間に沿った楕円状の断面形状を有する内蔵物を配置したので、湾曲部内に複数の内蔵物を大きな隙間を生じさせることなく高密度に実装することができる。また、内蔵物は、湾曲部内で鉗子チャンネルや他の内蔵物の整列を維持するので、湾曲部内で各内蔵物が径方向に移動するのを防止することができる。さらに、湾曲部内には、内蔵物が撓むスペースがないので、内蔵物が座屈しにくくなる。

湾曲部が湾曲したときに挿入部内で行われる内蔵物の移動をテンション機構により補助するので、内蔵物の座屈を防止することができる。

内蔵物の肉厚を不均一にしたので、内蔵物の剛性を向上させることができる。これにより、湾曲部内で内蔵物が座屈するのを防止することができる。また、内蔵物の径を細くしても不均一な肉厚により高い剛性を得ることができるので、挿入部の細径化に資することができる。また、内蔵物の肉厚は、挿入部の周方向における肉厚が、挿入部の半径方向における肉厚よりも厚いので、挿入部の湾曲方向に対する曲げ剛性をより向上させることができる。

内蔵物が送気送水チャンネルである場合、湾曲部に挿通される内径部の断面積に対し、湾曲部以外に挿通される内径部の断面積比を１．１〜３倍としたので、圧力損失を小さくすることができる。湾曲部内で内径部を複数本にしても同様の効果が得られる。

図１に示す内視鏡１１は、例えば、経鼻タイプの上部内視鏡であり、鼻孔から体腔内に挿入される挿入部１２と、挿入部１２の基端部分に連設された操作部１３と、操作部１３に設けられたユニバーサルコード１４とを備えている。操作部１３には、処置具が挿通される鉗子挿入口１５が設けられている。この鉗子挿入口１５は、破線で示すように、挿入部１２内に配設された鉗子チャンネル１６に接続されている。

挿入部１２は、直径が６ｍｍ程度、長さが１〜２ｍ程度の細長い中空状の棒状体である。挿入部１２は、先端側から硬性部１９、湾曲部２０、軟性部２１を備えている。

図２に示すように、硬性部１９の先端面は円形であり、中央上部には、体腔内の撮影に用いられる撮影窓２４が設けられている。撮影窓２４の両側方には、体腔内を照明する照明窓２５が配置されている。撮影窓２４及び照明窓２５は、透明な保護板により塞がれている。撮影窓２４の左下方には、撮影窓２４に空気や水を吹き付けて洗浄する送気送水ノズル２６が配置されている。先端面の右下方には、鉗子チャンネル１６に接続された鉗子出口２７が設けられている。なお、硬性部１９の周囲に記しているＵ，Ｄ，Ｌ，Ｒは、湾曲部２０の湾曲方向である上、下、左、右をそれぞれ表している。

硬性部１９には、撮影レンズ及び撮像素子（図示省略）が内蔵されている。撮像素子は、撮影窓２４を通して撮影レンズにより結像された体腔内の像光を撮像する。撮像素子で得られた撮像信号は、挿入部１２及び操作部１３に挿通された信号線３０（図５参照）を介して、ユニバーサルコード１４に接続された図示しないプロセッサ装置に送られ、モニタに内視鏡画像として表示される。

図３に示すように、湾曲部２０は、直列に連結された複数個（例えば、１６個）の湾曲駒３３により湾曲自在に構成されている。湾曲駒３３の外周は、柔軟性を有する外皮３４により被覆されている。詳しくは図示していないが、先頭及び最後尾の湾曲駒３３が、硬性部１９及び軟性部２１に固定されている。

図４に示すように、湾曲駒３３は、円筒部３７と、この円筒部３７の先端側の端部から突出するように設けられ、互いに対向する一対の内ベロ３８と、基端側の端部から突出するように設けられ、互いに対向する一対の外ベロ３９とからなる。

内ベロ３８は、略円板形状に形成され、その中心に連結孔４２を有している。外ベロ３９は、内ベロ３８よりもひと回り小さな略円板形状に形成され、内ベロ３８の連結孔４２よりもひと回り小さな連結孔４３を有している。内ベロ３８と外ベロ３９とは、円筒部３７の周方向に９０°間隔で交互に配されている。内ベロ３８は、外ベロ３９に対して、円筒部３７の径方向の内側に略板厚分ずれて位置している。

湾曲駒３３同士は、連結ピン４６を介して連結される。連結ピン４６は、細径部４７、太径部４８、当て部４９、及びワイヤガイド部５０からなり、これらはそれぞれ円柱形状に形成されている。この連結ピン４６は、隣接する湾曲駒３３の周方向の姿勢を互いに９０°ずらし、先端側の湾曲駒３３の外ベロ３９と基端側の湾曲駒３３の内ベロ３８とが重なるようにした上で、細径部４７を連結孔４３に、太径部４８を連結孔４２にそれぞれ挿通させるとともに、太径部４８の端面を外ベロ３９の内面に当てることで、湾曲駒３３同士を回転自在に連結する。湾曲駒３３同士を連結後、細径部４７の先端がカシメ加工され、連結ピン４６の湾曲駒３３からの脱落が防止される。また、太径部４８の軸方向での厚さは内ベロ３８の板厚よりも大きくなっており、これにより、内ベロ３８と外ベロ３９との間、及び内ベロ３８と当て部４９との間に隙間を生じさせ、基端側の湾曲駒３３の円滑な回転を可能にする。

ワイヤガイド部５０には、その径方向に貫通するガイド孔５３が形成されている。ガイド孔５３には、上下又は左右操作ワイヤ５４、５５が挿通される。各操作ワイヤ５４、５５は、一端が硬性部１９に固定され、湾曲部２０、軟性部２１を経て、操作部１３内で、上下又は左右アングルノブ５６、５７（図１参照）と共に回転するプーリ（図示省略）に掛けられて折り返し、他端も硬性部１９に固定されている。

上下操作ワイヤ５４は、上下アングルノブ５６が操作されると挿入部１２内で押し引きされる。同様に、左右アングルノブ５７が操作されると、左右操作ワイヤ５５が挿入部１２内で押し引きされる。湾曲部２０の各湾曲駒３３は、操作ワイヤ５４、５５の移動に連動して連結部分を中心に回転する。これにより、硬性部１９の向きが自在に変えられる。

図５に示すように、軟性部２１は、帯状の金属を螺旋状に巻き回した螺管６０を、樹脂製の外皮３４で被覆した構成であり、可撓性を有している。軟性部２１を含む挿入部１２内には、上述した鉗子チャンネル１６、信号線３０、操作ワイヤ５４、５５とともに、送気送水チャンネル６２と、２本のライトガイド６３とが挿通されている。

鉗子チャンネル１６は、防水性及び可撓性を有するプラスチック、シリコン等で成形されたチューブであり、円形の断面を有している。鉗子チャンネル１６は、例えばφ２．８ｍｍの内径部１６ａを有している。この内径部１６ａは、従来の経鼻タイプの内視鏡に用いられていた鉗子チャンネルの内径φ２．０ｍｍよりも大きく、経口タイプの内視鏡と同程度であるので、汎用の処置具を挿通させることができる。鉗子チャンネル１６は、軟性部２１内で左下方に配置されている。

信号線３０は、複数本の電線６６と、これらの電線を被覆する外皮６７とを備えている。外皮６７は、防水性及び可撓性を有するプラスチック、シリコン等で成形されている。信号線３０は、軟性部２１内で鉗子チャンネル１６の上方に配置されている。

送気送水チャンネル６２は、防水性及び可撓性を有するプラスチック、シリコン等で成形されたチューブである。内径部６２ａは、空気、水の流動抵抗の低減を考慮して、断面が円形となっている。送気送水チャンネル６２は、送気送水ノズル２６から操作部１３を経てユニバーサルコード１４まで挿通されており、ユニバーサルコード１４を介して送気送水ポンプ（図示せず）に接続される。送気送水チャンネル６２は、送気送水ポンプにより送り込まれた空気、水を送気送水ノズル２６に供給する。送気送水ノズル２６は、軟性部２１内で鉗子チャンネル１６の右上方、かつ信号線３０の右下方に配置されている。

ライトガイド６３は、体腔内を照明する光源装置の一部を構成しており、０．１〜０．２ｍｍ程度の外径を有する断面形状が円形の光ファイバ７０と、光ファイバ７０を被覆する外皮７１とを備えている。外皮７１は、防水性及び可撓性を有するプラスチック、シリコン等で成形されている。本実施形態では、光源装置として、青色半導体レーザ光と蛍光体材料とを用いたレーザ白色光源、例えば「マイクロホワイト（商品名：日亜化学工業株式会社）」を用いている。

光ファイバ７０の後端は、操作部１３を経てユニバーサルコード１４まで挿通され、ユニバーサルコード１４を介して図示しない光源装置に接続されている。光ファイバ７０の先端には、青色半導体レーザ光により励起されて白色光を放出する蛍光体（図示せず）が取り付けられている。蛍光体は、硬性部１９内で照明窓２５に対面している。ライトガイド６３は、鉗子チャンネル１６を挟むように、軟性部２１と鉗子チャンネル１６との間の隙間内に配置されている。

光源装置は、光ファイバ７０の後端から青色半導体レーザ光を入射させる。光ファイバ７０の先端側に導かれた青色半導体レーザ光は、蛍光体を励起させて白色光を放出させる。白色光は、照明窓２５を通して体腔内を照明する。マイクロホワイトは、φ０．１６ｍｍの光ファイバにより、φ１．２ｍｍの光ファイバと同程度の光量を得ることができる。そのため、マイクロホワイトを内視鏡１１に用いることにより、必要な照明光量を維持しながら、内視鏡１１の細径化を図ることができる。

操作ワイヤ５４、５５は、軟性部２１内で、信号線３０とライトガイド６３の間、及び送気送水チャンネル６２とライトガイド６３の間に配置されている。

図６に示すように、湾曲部２０内の鉗子チャンネル１６は、連結ピン４６に位置が規制され、湾曲部２０の中央に配置されている。また、鉗子チャンネル１６の周囲に、連結ピン４６によって区切られた第１〜第４空間７４〜７７が形成されている。第１〜第４空間７４〜７７には、ライトガイド６３、信号線３０、ライトガイド６３、送気送水チャンネル６２等の内蔵物がそれぞれ挿通されている。

ライトガイド６３及び信号線３０の外皮６７、７１と、送気送水チャンネル６２の断面形状は、第１〜第４空間７４〜７７の形状に合せて、長径及び短径が湾曲部２０の周方向及び半径方向に沿った楕円形状となっている。図７に示すように、外皮６７、７１及び送気送水チャンネル６２は、硬性部１９及び軟性部２１内では断面形状が円形とされ、湾曲部２０内でのみ楕円形状となっている。なお、図７では、送気送水チャンネル６２及びライトガイド６３の挿入部１２内での形状を図示するため、鉗子チャンネル１６、連結ピン４６、操作ワイヤ５４、５５等の図示を省略している。

外皮６７、７１と、送気送水チャンネル６２の断面形状は、挿入部１２内で軸方向に移動するときに引っ掛かりにくくなるようにするため、徐々に変化するのが好ましい。また、図２２（Ｂ）に示すように、湾曲した湾曲部２０の外周側にある内蔵物は、湾曲部２０内に引き込まれることになる。そのため、外皮６７、７１及び送気送水チャンネル６２は、湾曲部２０が真っ直ぐな状態のときに軟性部２１内に収容される部分であっても、湾曲時に湾曲部２０内に引き込まれる部分まで楕円形状であることが好ましい。

また、外皮６７、７１及び送気送水チャンネル６２は、光ファイバ７０、内径部６２ｂの断面形状を円形にし、電線６６の収容スペースを外皮６７と異なる形状にすることによって、肉厚が不均一になっている。また、外皮６７、７１及び送気送水チャンネル６２の肉厚分布は、湾曲部２０の周方向が半径方向よりも厚くなっている。本実施形態では、半径方向の肉厚に対する周方向の肉厚比が、例えば、３倍程度なっているが、内蔵物の材質や、径等に応じて適宜設定可能である。

図７に示すように、送気送水チャンネル６２は、硬性部１９及び軟性部２１内の内径部６２ａが、湾曲部２０内の内径部６２ｂよりも径が太くなっている。これにより、湾曲部２０内のスペースに合せて内径部６２ｂの径を規定しても、圧力損失の発生を防止することができる。内径部６２ｂに対する内径部６２ａの断面積比は、例えば、１．１〜３倍程度が好ましい。

図８に示すように、操作部１３内には、ライトガイド６３を操作部１３内に向けて引っ張るテンション機構８０が設けられている。テンション機構８０は、ライトガイド６３が掛けられる一対のガイドローラ８１、８２と、これらのガイドローラ８１、８２の間でライトガイド６３の軸方向に対して直交する方向で移動自在なテンションローラ８３と、テンションローラ８３をライトガイド６３にテンションがかかる方向に付勢するバネ８４とを備えている。

上記実施形態の作用について説明する。図１に示すように、内視鏡１１の挿入部１２は、患者の鼻孔から挿入される。上下アングルノブ５６と左右アングルノブ５７とが操作されると、挿入部１２内で操作ワイヤ５４、５５が押し引きされる。各湾曲駒３３は、操作ワイヤ５４、５５の移動に連動して連結部分を中心に回転し、湾曲部２０が湾曲して硬性部１９の向きが自在に変えられる。

湾曲部２０は、内蔵物の配置バランスがよいので、湾曲をスムーズに行うことができる。また、鉗子チャンネル１６は、中央に配置されているので、湾曲部２０が湾曲したときに無理な負荷がかからない。これにより、鉗子チャンネル１６の破損を防止することができる。さらに、鉗子チャンネル１６等の内蔵物が湾曲部２０内に大きな隙間を生じないように高密度に収容されているので、各内蔵物同士が湾曲部２０内の整列を維持することになる。これにより、各内蔵物が湾曲部２０内で径方向に移動しなくなるので、湾曲部２０内で内蔵物が暴れて破損するのを防止することができる。

図６に示すように、湾曲部２０内の送気送水チャンネル６２、ライトガイド６３等の内蔵物は、中央に配置された鉗子チャンネル１６の外周に配置されている。図２２（Ｃ）に示すように、湾曲部２０が湾曲されたときに湾曲形状の内周側に位置する内蔵物は、硬性部１９に押されて挿入部１２内を後端側に移動する。この内蔵物の移動時に、挿入部１２の内壁、もしくは他の内蔵物との摺動抵抗等によって内蔵物の移動が阻害されることがある。

湾曲部２０内のライトガイド６３、信号線３０及び送気送水チャンネル６２等の内蔵物は、外径形状が鉗子チャンネル１６の周囲の第１〜第４空間７４〜７７に合せた楕円形状をしているので、湾曲部２０内での各内蔵物の円周方向への移動可能量が小さくなっている。これにより、内蔵物の後端側への移動が阻害された場合であっても、湾曲部２０内で内蔵物が撓むスペースがないので、内蔵物が座屈しにくくなる。

また、外皮６７、７１及び送気送水チャンネル６２は、湾曲部２０の周方向の肉厚が半径方向の肉厚よりも厚くなるように不均一になっている。これにより、各内蔵物は、剛性が向上しているので、湾曲部２０の湾曲時に座屈しにくくなっている。

さらに、図８に示すテンション機構８０により、ライトガイド６３を常に後端側に牽引しているので、湾曲部２０内でライトガイド６３が撓んで座屈するのを防止することができる。

内蔵物の断面形状と、座屈との関係を検討するため、ＣＡＥ（Computer aided engineering）解析を行った。図９に示すように、検討に用いた内蔵物８５の断面形状は、湾曲部２０内の空きスペースを考慮して楕円形状とした。内蔵物８５の各寸法及び材質、湾曲部の最小湾曲半径等の検討条件は、以下を用いた。
検討条件
内径Ｄ：０．６ｍｍ
長径Ｌ１：１．７ｍｍ以下
短径Ｌ２：０．９ｍｍ
材質：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
湾曲部の最小湾曲半径：約６ｍｍ

内蔵物の座屈が、内蔵物が湾曲部とともに湾曲することにより発生する屈曲座屈であるという仮説を立て、内蔵物８５の湾曲半径と、座屈発生との関係を検討した。実際の検討では、内蔵物８５の断面形状に基づいて、図１０に示すＣＡＥモデル８７をコンピュータ上で作成し、これを長径方向である曲げ方向Ａと、短径方向である曲げ方向Ｂとに湾曲させたときに、座屈が発生する半径（座屈半径）を求めた。座屈半径には、ＣＡＥモデル８７を湾曲させたときに反力として生じるトルクがピークとなったときの湾曲半径を用いた。

図１１のグラフに、ＣＡＥモデル８７の長径Ｌ１が０．９〜１．７ｍｍのときの座屈半径を示している。内蔵物８５の座屈半径は、曲げ方向Ａの座屈が曲げ方向Ｂよりも弱いものの、曲げ方向Ａ、Ｂともに湾曲部の最小湾曲半径６ｍｍを大幅に下回っている。この結果から、内蔵物８５に発生している座屈は、湾曲部の湾曲による屈曲座屈ではなく、湾曲部が湾曲されたときに内蔵物８５が挿入部内で移動し、その際の摺動抵抗により内蔵物８５が撓んで座屈が発生する、押し込み座屈であると考えられる。

また、グラフから、内蔵物８５は、長径Ｌ１が１．３〜１．４ｍｍ、短径Ｌ２が１．７ｍｍのときが最も座屈に強いことがわかる。しかし、押し込み座屈を防止するには、湾曲部内での内蔵物８５の収容スペースの隙間を小さくするのが効果的であると考えられること、曲げ方向Ａでの長径Ｌ１の変化による座屈半径の変化が湾曲部の湾曲半径に比べると微小であること等から、長径Ｌ１は１．７ｍｍ程度が妥当であると考えられる。

次に、内蔵物８５の押し込み座屈についてＣＡＥ解析を行った。この解析では、内蔵物８５の周りの隙間量を変え、内蔵物８５を押し込んだときに、上述の座屈半径に達する押し込み力を求めている。実際の検討では、図１２に示すように、隙間Ｓを形成して配された一対の剛体要素８９と、これらの剛体要素８９の間に湾曲するように挿通されて各剛体要素８９に接触する梁要素９０とを用い、梁要素９０の一端９０ａを固定し、他端９０ｂを押し込み力Ｗで剛体要素８９間に押し込み、梁要素９０の湾曲半径Ｒが座屈半径に達したときの押し込み力Ｗを求めている。なお、梁要素９０は、断面形状が図９に示す内蔵物８５（試料Ａ）と、実際の内視鏡において座屈が発生していた、外径０．９ｍｍ、内径０．６ｍｍの円形断面（試料Ｂ）とを用いた。

図１３の表に、隙間Ｓが１ｍｍと２ｍｍのときに梁要素９０が座屈半径まで湾曲する押し込み力Ｗと、曲げ剛性とを示している。この表からわかるように、内蔵物の断面形状を外径０．９ｍｍの円形から長径１．７ｍｍの楕円形状にすることにより、肉厚が不均一になり曲げ剛性が向上するので、内蔵物を座屈させるために必要な押し込み力Ｗ、すなわち座屈耐力が５〜７倍に大きくなる。そのため、内蔵物の座屈の主要因が押し込み座屈であるならば、断面の肉厚が不均一な内蔵物を用いることで改善することができる。また、湾曲部２０全体の曲げ剛性に比べて、内蔵物の曲げ剛性は十分に小さいので、内蔵物の曲げ剛性を向上させても内視鏡１１の操作性が損なわれることはない。

上記実施形態では、内蔵物の断面形状を楕円形としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、内蔵物の剛性が向上するように肉厚が不均一であればよい。例えば、図１４（Ａ）に示す内蔵物９３のように、扇形状にしてもよいし、同図（Ｂ）に示す内蔵物９４のように、長方形にしてもよい。また、送気送水チャンネルの内径部は、空気及び水の流動抵抗を考慮すると断面が円形であることが好ましいが、圧力損失を考慮して断面積を大きくする場合には、同図（Ｃ）の送気送水チャンネル９５に示すように、内径部９５ａを楕円形等の円形以外の形状にしてもよい。

また、白色レーザ光源に用いる光ファイバは、０．１ｍｍ程度と非常に細いので、信号線と共通の外皮で被覆することも考えられる。このような構成を用いたとき、挿入部内の主な内蔵物は、鉗子チャンネル、信号線、送気送水チャンネルだけとなるので、例えば、図１５の湾曲部９８に示すように、それぞれ内部に各内蔵物９９〜１０１の断面形状によって湾曲部９８内全体を満たすようにしてもよい。このような断面形状の内蔵物でも肉厚が不均一になり、剛性が向上するので、座屈を防止することができる。

図１６に示す湾曲部１０５のように、軟性部及び硬性部内で信号線を分岐させ、湾曲部１０６内に２系統の信号線１０７ａ，１０７ｂを挿通させるとともに、各信号線１０７ａ，１０７ｂを光ファイバ１０８ａ，１０８ｂとともに外皮１０９ａ，１０９ｂで被覆してもよい。光ファイバ１０８ａ，１０８ｂは、信号線１０７ａ，１０７ｂに巻き付けてもよいし、平行に並べてもよい。レーザ白色光源の光ファイバ１０８ａ，１０８ｂは、非常に細いので単独では取り扱いにくいが、信号線１０７ａ，１０７ｂと一緒に被覆することで、取り扱いやすくなる。この配置によれば、第３空間７６が空き空間となるので、ウォータジェットメスに用いるチャンネルや、撮影光学系のズーム操作を行うワイヤ等を挿通させてもよい。

図１７に示す湾曲部１１１のように、軟性部及び硬性部内で送気送水チャンネルの内径部を分岐させ、湾曲部１１１内の送気送水チャンネル１１２に、複数本の内径部１１２ａ，１１２ｂを設けてもよい。これによれば、圧力損失を小さくすることができる。

図１８に示す湾曲部１１４のように、ライトガイド１１６の外皮１１７によって、２本の光ファイバ１１８ａ，１１８ｂを被覆し、空いた空間に、２系統の信号線１１５ａ，１１５ｂを挿通させてもよい。これによれば、信号線１１５ａ，１１５ｂの外皮を厚くすることができる。

図１９に示す湾曲部１２０のように、ライトガイド１２１の外皮１２２によって、２本の光ファイバ１２３ａ，１２３ｂを被覆し、第３空間７６を空き空間にしてもよい。また、図２０に示す湾曲部１２５のように、鉗子チャンネル１２６に光ファイバ１２７ａ，１２７ｂを埋め込んでもよい。

上記実施形態では、ライトガイドにのみテンション機構を設けたが、送気送水チャンネルにも設けてもよい。また、白色レーザ光源を用いる例について説明したが、従来のハロゲンランプと光ファイバとを用いた内視鏡にも本発明を適用することができる。

以上、本発明に係る内視鏡について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。また、本発明は、経鼻タイプの上部内視鏡だけではなく、経口タイプの内視鏡、下部内視鏡にも用いることができる。

内視鏡の外観を示す平面図である。 硬性部の先端面を示す正面図である。 湾曲部の軸方向の断面図である。 湾曲駒の構成を示す斜視図である。 軟性部の径方向の断面図である。 湾曲部の径方向の断面図である。 湾曲部内の内蔵物の形状を示す軸方向断面図である。 ライトガイドのテンション機構を示す概略図である。 ＣＡＥ解析に用いた内蔵物の形状を表す断面図である。 ＣＡＥ解析に用いた内蔵物の外観形状を示す斜視図である。 内蔵物の長径と座屈半径との関係を示すグラフである。 押し込み座屈のＣＡＥ解析に用いたモデルを示す説明図である。 押し込み座屈の解析結果を示す表である。 別の実施形態の内蔵物を示す断面図である。 湾曲部内を３分割した実施形態の径方向断面図である。 信号線とライトガイドとを共通の外皮で被覆した実施形態の径方向断面図である。 送気送水チャンネルの内径部を２本にした実施形態の径方向断面図である。 信号線と２系統に分岐し、かつ２本の光ファイバを共通の外皮で被覆した実施形態の径方向断面図である。 ２本の光ファイバを共通の外皮で被覆して空間の一つを空き空間にした実施形態の径方向断面図である。 鉗子チャンネルに２本の光ファイバを埋め込んだ実施形態の径方向断面図である。 従来の湾曲部の径方向断面図である。 湾曲部の湾曲による内蔵物の移動量及び移動方向を示す説明図である。

符号の説明

１１ 内視鏡
１２ 挿入部
１６ 鉗子チャンネル
２０ 湾曲部
３０ 信号線
３３ 湾曲駒
４６ 連結ピン
５０ ワイヤガイド部
６２ 送気送水チャンネル
６３ ライトガイド
６７，７１ 外皮
８５ 内蔵物
８７ ＣＡＥモデル

Claims (5)

1. 体腔内に挿入される円柱状の挿入部に設けられ、前記挿入部の先端の向きを変えられるように湾曲自在な構造を有する湾曲部と、
   前記湾曲部の内面に周方向に沿って設けられた複数のワイヤガイドにそれぞれ挿通され、前記挿入部の手元側で牽引操作することにより前記湾曲部を湾曲させる複数本の操作ワイヤと、
   前記挿入部内に挿通され、前記挿入部の先端から処置具を突出させる鉗子チャンネルであって、少なくとも前記湾曲部内で略中央に配置された前記鉗子チャンネルと、
   前記挿入部内に挿通され、少なくとも前記湾曲部内で前記鉗子チャンネルの外周面と前記ワイヤガイドとで区切られた空間に収容される複数の内蔵物であって、前記湾曲部内に収容された部分が前記空間に沿った略楕円状の断面形状を有し、前記湾曲部の湾曲時に、前記湾曲部内に収容されている部品の整列を維持する前記内蔵物と、
   前記内蔵物を前記挿入部の後端側に向けて所定の付勢力で牽引するテンション機構と、を備えており、
   前記内蔵物の少なくとも一つは、円形の断面形状を有する内径部が形成されたチューブであり、前記内径部は、前記湾曲部内で複数本になっている、
   ことを特徴とする内視鏡。
2. 前記内径部内には、光ファイバが挿通されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記内蔵物は、前記湾曲部内に収容される部分の後端が、前記楕円形状から、前記楕円形状以外の形状に徐々に変化していることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡。
4. 前記内蔵物は、前記湾曲部の周方向における肉厚が、前記湾曲部の半径方向における肉厚よりも厚いことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の内視鏡。
5. 前記内蔵物は、前記内径部に空気または水が流される送気送水チャンネルであって、前記湾曲部に挿通される前記内径部の断面積に対し、前記湾曲部以外に挿通される前記内径部の断面積比は、１．１〜３倍であることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。

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