WO2017077626A1 - 医療用ワイヤおよび医療機器 - Google Patents

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WO2017077626A1
WO2017077626A1 PCT/JP2015/081224 JP2015081224W WO2017077626A1 WO 2017077626 A1 WO2017077626 A1 WO 2017077626A1 JP 2015081224 W JP2015081224 W JP 2015081224W WO 2017077626 A1 WO2017077626 A1 WO 2017077626A1
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medical
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紀明 山中
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オリンパス株式会社
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    • A61M25/0105Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
    • A61M25/0133Tip steering devices
    • A61M25/0147Tip steering devices with movable mechanical means, e.g. pull wires

Definitions

  • the present invention relates to a medical wire and a medical device.
  • a main strand portion provided over the entire length in the longitudinal direction and a sub strand portion fixed to the main strand portion at a part of the longitudinal direction of the main strand portion, and having a relatively small cross-sectional area.
  • a medical wire having one region and a second region having a larger cross-sectional area than the first region is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the medical wire of Patent Document 1 is not a product in which two types of wires having different rigidity are arranged in the longitudinal direction and joined by welding or the like, there is no stress concentration at the joined part, and strength reduction at the joined part can be prevented.
  • the medical device provided with the insertion portion also has an excellent performance that a desired driving force can be suitably generated on the distal end side.
  • One aspect of the present invention includes a main strand portion that is configured by a plurality of main strands and extends over the entire length, and is disposed on the outer periphery of the main strand portion and fixed to the main strand portion.
  • the bending rigidity is proportional to the fourth power of the diameter. Therefore, when the material is the same by setting the diameter of the secondary strand to be equal to or larger than the diameter of the primary strand, the bending of the secondary strand is performed.
  • the rigidity can be 16 times or more of the bending rigidity of the main strand. Thereby, the softness of a sub strand can be reduced, the space
  • the diameter of the said sub strand part may be 1.5 times or less of the diameter of the said main strand part.
  • the said sub strand part may be comprised by one sub strand, and may satisfy the following conditional expressions.
  • n is the number of the sub-wire unit
  • the d c a diameter of the main wire
  • D c is the diameter of Shumotosen portion
  • a is a d c / D c.
  • the number n of the sub-wire portions may be 5 ⁇ n ⁇ 17.
  • the said sub strand part may be comprised by one sub strand, and the diameter of this sub strand may be 4 times or more of the diameter of the said main strand.
  • n is the number of the sub-wire unit
  • the d c a diameter of the main wire
  • D c the diameter of Shumotosen portion
  • a is a d c / D c.
  • the said sub strand may be comprised with the material which has a Young's modulus larger than the said main strand.
  • a flexible long insertion portion a treatment portion having an end effector provided at a distal end portion of the insertion portion, and a proximal end side of the insertion portion are provided.
  • a medical device comprising an operation unit for operating the treatment unit and any one of the medical wires, wherein the first region is connected to the treatment unit, and the second region is connected to the operation unit.
  • Equipment
  • d a is the minimum bend radius of the first region in the treatment portion
  • d j is the minimum bend radius of the second region in the operating unit
  • d c is the diameter of the main wire
  • d m is the sub The diameter of the strand.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the taper part of the medical wire of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other modification of the taper part of the medical wire of FIG.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the basic composition of the medical device with which the medical wire of FIG. 1 is applied. It is a figure which shows the 1st example of the connection aspect of the medical wire with respect to the medical device of FIG. It is a figure which shows the 2nd example of the connection aspect of the medical wire with respect to the medical device of FIG. It is a figure which shows the 3rd example of the connection aspect of the medical wire with respect to the medical device of FIG.
  • the medical wire 1 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated below with reference to drawings.
  • the medical wire 1 according to the present embodiment includes a main strand portion 10 disposed over the entire length in the longitudinal direction, and a sub-attachment attached to a part of the main strand portion 10 in the longitudinal direction.
  • the wire part 20 is provided.
  • the main strand portion 10 is composed of one or more stranded wires 10B obtained by twisting a plurality of main strands 10A. In the example shown in FIG. 2, it is comprised of seven stranded wires 10B obtained by twisting seven main strands 10A.
  • the secondary strand portion 20 is provided so as to cover the outer peripheral surface of the primary strand portion 10 over a predetermined length from one end portion 10a of the primary strand portion 10.
  • the one end portion 10a is referred to as a base end portion 10a
  • the opposite end portion 10b where the sub-wire portion 20 is not provided is referred to as a distal end portion 10b.
  • each sub-wire portion 20 is a single wire composed of a single sub-wire 20 ⁇ / b> A, and a plurality of sub-wire portions 20 are arranged side by side in the circumferential direction of the main wire portion 10. Twisted.
  • each sub-wire portion 20 of a wire formed by twisting sub-wire portions (strands) 20 made of a plurality of single wires around the main wire portion 10 has a certain length. It can be obtained by removing over.
  • the main strand portion 10 and the sub strand portion 20 are both made of a metal such as stainless steel, for example.
  • the sub strand 20 may be a single wire as shown in FIG. 2 or a stranded wire formed by twisting a plurality of sub strands 20A as shown in FIGS. I do not care.
  • the case of the single line in FIG. 2 will be described as an example.
  • All the sub wire portions 20 are joined to the main wire portion 10 by soldering, brazing, laser welding or the like, and are fixed so as not to move relative to the main wire portion 10 in the longitudinal direction. Yes.
  • the sub strand 20 may be joined to the main strand 10 at least at the boundary between the first region 2 and the second region 3 described later, but may be joined along its own longitudinal direction.
  • the second region 3 in which the sub strand portion 20 is provided has a larger radial cross-sectional area (cross-sectional area) than the first region 2 in which only the main strand portion 10 exists.
  • the medical wire 1 includes a first region 2 on the distal end side having a relatively small cross-sectional area and a second region 3 on the proximal end side having a relatively large cross-sectional area.
  • the main strand portion 10 and the plurality of sub strand portions 20 are fixed so as not to move relative to each other in the longitudinal direction, and thus operate integrally.
  • a tapered portion 4 is provided at the boundary between the first region 2 and the second region 3 by soldering, brazing, laser welding, or the like, and the diameter dimension is from the second region 3 toward the first region 2. Gradually and smoothly getting smaller.
  • the diameter of the sub strand 20A is at least twice the diameter of the main strand 10A. Further, the diameter of the sub strand portion (synonymous with the sub strand 20 ⁇ / b> A in this embodiment) 20 is 1.5 times or less than the diameter of the main strand portion 10. Therefore, in this embodiment, the following conditional expressions are satisfied.
  • n is the number of Fukumotosen unit 20
  • D c is the diameter of Shumotosen unit 10
  • a is d c / D c.
  • the operation of the medical wire 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
  • the medical wire 1 according to the present embodiment since the second region 3 on the proximal end side has a larger cross sectional area than the first region 2 on the distal end side, the cross sectional area of the second region 3 is appropriately set. Thus, it becomes possible to apply a force larger than the breaking tension of the main strand portion 10 on the base end side.
  • the diameter of the sub strand 20A of the sub strand 20 is set to be twice or more the diameter of the main strand 10A of the main strand 10, the bending rigidity of the sub strand 20A is the bending of the main strand 10A. It is more than 16 times the rigidity. As a result, the softness of the sub-wire 20A is reduced, and the sub-wire portion 20 is difficult to extend. Further, since the gap between the main strand 10A and the sub strand 20A or between the sub strands 20A is reduced, the influence of elongation due to the gap is suppressed. As this effect, there is an advantage that the initial elongation in which the medical wire 1 is stretched when tension is applied from the state of zero tension can be suppressed.
  • the outer diameter of the second region 3 is made to be four times or less of the outer diameter of the first region 2. Can do. As a result, it is possible to provide the medical wire 1 that is sufficiently thin even in the second region 3 that is suitable for driving a treatment instrument that penetrates the elongated insertion portion.
  • the main strand portion 10 when the main strand portion 10 is a strand of 1 ⁇ 3 or more and 7 ⁇ 7 or less, 0.11 ⁇ a ⁇ 0.46 It becomes.
  • the diameter of the sub wire 20A is equal to or greater than twice the diameter of the main wire 10A.
  • the diameter of the sub wire 20A is four times the diameter of the main wire 10A.
  • the value of bending rigidity ⁇ cross-sectional area is a subelement in any case where the main strand portion 10 is a strand of 1 ⁇ 3 or more and 7 ⁇ 7 or less. It can be seen that the line 20A is 100 times larger than the main strand 10A (black plot in the figure).
  • Equation 3 can be rewritten as Equation 4.
  • the number n of sub-wires 20A is 5 ⁇ n ⁇ 10 It is.
  • the main strand 10A and the sub strand 20A are made of the same material.
  • the sub strand 20A is made of a material having a Young's modulus larger than that of the main strand 10A. May be.
  • the second region 3 is less likely to extend in the longitudinal direction than the first region 2.
  • the attenuation of the force on the distal end side is due to the friction described above, and the medical wire 1 extends in the longitudinal direction due to the friction.
  • a large force can be surely applied to the amount of wire operation. It can act on the tip.
  • the main strand portion 10 and the sub strand portion 20 are in contact with each other over the longitudinal direction of the sub strand portion 20. For this reason, the contact area of the main strand part 10 and the sub strand part 20 can be taken large. As a result, a large frictional force is generated between the main strand portion 10 and the sub strand portion 20, and the occurrence of a situation where the joining is disengaged can be significantly reduced.
  • the taper part 4 is provided in the boundary part of the 1st area
  • the tapered portion 4 is not an essential configuration. Therefore, for example, the main strand portion 10 and the plurality of sub strand portions 20 are joined by caulking or the like, and the boundary between the first region 2 and the second region 3 has the largest radial dimension. Is also possible.
  • a formation method is not limited to the above-mentioned aspect.
  • the tapered portion 4a may be formed by gradually narrowing the plurality of sub-wire portions 20 themselves toward the tip by a known swaging process or the like. Good.
  • a substantially frustoconical cover 5 is placed on the tip of the sub-wire portion 20, and the cover 5 and the sub-wire portion 20 are soldered, joined by brazing, laser welding, or the like.
  • the tapered portion 4b may be formed.
  • the medical device 101 includes a long insertion portion 110 having flexibility, a treatment portion 120 provided at a distal end portion of the insertion portion 110, and an insertion portion 110.
  • An operation unit 130 provided at the proximal end portion and the medical wire 1 are provided.
  • the insertion portion 110 has a known configuration including a sheath formed of a resin, a coil, or the like, a metal snake tube, or the like. As will be described later, a bending portion 160 that can be actively bent may be provided in part.
  • the treatment unit 120 has an end effector that is arranged at the distal end of the medical device 101 and exhibits some effect. Examples of the end effector include various surgical tools such as grasping forceps and a high-frequency knife, and an observation device such as an imaging unit equipped with an imaging element and illumination.
  • the operation unit 130 is for driving the medical wire 1 inserted through the insertion unit 110 to advance and retreat in the longitudinal direction of the insertion unit 110.
  • the medical wire 1 may be driven manually by an operator or the like, or may be electrically driven by a motor or the like.
  • the operation unit 130 can appropriately select and employ various known configurations by either manual operation or electric drive.
  • the medical wire 1 is inserted into the insertion portion 110.
  • the first region 2 at the distal end of the medical wire 1 is connected to an end effector or a member for driving the end effector in the treatment unit 120.
  • the second region 3 at the proximal end portion of the medical wire 1 is connected to the operation unit 130. Accordingly, by driving the medical wire 1 forward and backward via the operation unit 130, the treatment unit 120 can be driven to exhibit a desired effect.
  • the tension applied to the second region 3 from the operation unit 103 is equal to or higher than the breaking strength of the first region 2 and the second region 3 is broken. It is preferable to set the strength below. Thereby, a large force can be applied to the first region 2.
  • the magnitude of the force to be applied to the first region 2 can be set as appropriate within a range less than the breaking strength of the first region 2.
  • the magnitude of the tension that needs to be applied to the second area 3 with respect to the magnitude of the force that is desired to act on the first area 2 can be calculated.
  • the tension T o in the first region 2 the friction coefficient between members in contact with the medical wire 1 mu, the bending angle of the insertion portion 110 and theta, tension T is required to be added to the second region 3
  • e means a natural logarithm.
  • T T o e ⁇
  • the treatment unit 120 includes a rigid support member 121 having a rotation shaft 121a, a pulley 122 rotatably supported on the rotation shaft 121a, and an end effector attached to the pulley 122.
  • the operation unit 130 includes a support member 124 having a rotation shaft 124a and a pulley 125 rotatably supported on the rotation shaft 124a.
  • the support member 121 is attached to the distal end of the insertion portion 110.
  • the end of the first region 2 of the medical wire 1 is fixed to the pulley 122.
  • the end of the second region 3 of the medical wire 1 is fixed to the pulley 125.
  • the treatment unit 120 and the operation unit 130 satisfy the following conditional expressions. d a / d c ⁇ d j / d m
  • d a minimum of the first region 2 by pulley 122 of the treatment section 120 bend radius
  • d j is the minimum bend radius of the second region 3 due to the pulley 125 of the operation unit 130
  • d c is the Shumotosen 10A diameter
  • Dm are the diameters of the sub wires 20A.
  • the minimum bending radii d a and d j are set in accordance with the diameters of the strands 10A and 20A, and the medical wire 1 can be prevented from being broken or changed in characteristics.
  • the minimum bending radius of the first region 2 is the minimum bending of the plurality of pulleys. Indicates the radius. Also in the operation part 130, when the 2nd area
  • the medical wire 1 is inserted into a wire sheath 111 inserted into the insertion portion 110 for preventing buckling.
  • the distal end of the wire sheath 111 is fixed to the support members 121 and 124, and the holes 121b and 124b formed in the support members 121 and 124 and the internal space of the wire sheath 111 communicate with each other.
  • the distal end side of the wire sheath 111 is a small diameter portion 111a having a smaller diameter than the proximal end side.
  • the inner diameter of the small diameter portion 111a is set to a size that the second region 3 of the medical wire 1 cannot enter.
  • the diameter of the distal end side of the wire sheath 111 can be reduced by the small diameter portion 111a, and the size of the support member 121 can be reduced. Further, since it is not necessary to pass the second region 3 through the treatment portion 120, the pulley 122 and the end effector 123 can be downsized and the treatment portion 120 can be made smaller in diameter than the insertion portion 110 as shown in FIG. It becomes.
  • the area of the treatment unit 120 occupying the field of view of the endoscope is reduced, and while suitably checking the surrounding tissue, Treatment can be easily performed.
  • the wire has a limit on the minimum diameter of the pulley that can be wound depending on its diameter.
  • the pulley 122 can be suitably reduced in size. is there.
  • the medical wire 1 since the clearance between the first region 2 and the inner surface of the wire sheath 111 can be reduced by providing the small-diameter portion 111a, the medical wire 1 hardly moves in the radial direction in the wire sheath 111 (not easily rattled). Therefore, the medical wire 1 can be advanced and retracted smoothly. Further, the provision of the small diameter portion 111a also has an advantage that the bendability of the region where the small diameter portion 111A is provided in the insertion portion 110 can be improved.
  • the first region is considered in consideration of the maximum drive amount of the end effector 123 (maximum rotation amount of the pulley 122). What is necessary is just to set the length of 2 and the length of the small diameter part 111a.
  • the second region 3 may be used as a stopper by utilizing the fact that it cannot move forward.
  • the treatment unit 120 includes a pair of forceps members 131 and 132 as end effectors.
  • the medical wire 1 is not inserted through the wire sheath, but is inserted directly into the insertion portion 110.
  • the pair of forceps members 131 and 132 are rotatably supported by a rotation shaft 133 a provided on the support member 133.
  • Link members 134 and 135 are connected to the proximal ends of the forceps members 131 and 132, respectively, and the proximal ends of the link members 134 and 135 are supported by the distal end portion of the medical wire 1. Accordingly, when the medical wire 1 is advanced, the pair of forceps members 131 and 132 are opened as shown in FIG. 11, and when the medical wire 1 is retracted, the pair of forceps members 131 is shown in FIG. 132 are closed.
  • the medical wire 1 is more likely to buckle than the second region 3 because the radial dimension of the first region 2 is small.
  • the support member 133 where the boundary between the first region 2 and the second region 3 is hard. Is set to be within. Thereby, since the 1st field 2 is always located in support member 133, generation of buckling etc. can be controlled suitably without being influenced by the curve of insertion part 110.
  • each medical wire 1 is fixed to the same pulley 122.
  • the pulley 122 is rotated in one direction and the other medical wire 1 is pulled.
  • the pulley 122 can be rotated in the other direction. It is good also as a structure which pushes in the other medical wire 1 when pulling one medical wire 1 as needed.
  • the treatment unit 120 that is driven by using the pair of medical wires various types other than those shown in FIG. 13 are conceivable.
  • the pulley 151 is attached to the treatment unit 120 so as to rotate about the axis of the insertion unit 110, and the first region 2 of the pair of medical wires 1 is wound around the pulley 151. Has been fixed.
  • the end effector 123 attached to the pulley 151 can be driven to rotate about the axis of the insertion portion 110.
  • one of the pair of forceps members 131 and 132 is attached to the pulley 122 in the treatment unit 120.
  • a second pulley (not shown) is attached coaxially with the pulley 122, and another pair of medical wires 1 is fixed to the second pulley in the same manner.
  • the other of the pair of forceps members 131 and 132 is attached to the second pulley.
  • the pair of forceps members 131 and 132 are opened and closed by operating the two pairs of medical wires 1 to cooperatively drive the pulley 122 and the second pulley, and the forceps members 131 and 132 in a closed state are opened and closed.
  • the orientation can also be changed.
  • the drive target of the medical wire 1 is not limited to the treatment unit 120.
  • a pair of medical wires 1 are connected to a bending portion 160 for bending the insertion portion 110.
  • the bending portion 160 has a known configuration in which a plurality of node rings or bending pieces (hereinafter referred to as “node rings, etc.”) are arranged side by side in the axial direction of the insertion portion 110, and the most distal node is provided.
  • the insertion portion 110 can be bent in two directions by pushing and pulling the pair of medical wires 1 connected to the ring 160a or the like.
  • a medical wire 171 having the second region 3 at both ends in the longitudinal direction may be used instead of the pair of medical wires 1, a medical wire 171 having the second region 3 at both ends in the longitudinal direction. However, when a hole is provided in the support member 172 and the first region 2 is passed, the medical wire 171 cannot be inserted unless the inner diameter of the hole is equal to or larger than the outer diameter of the second region 3.
  • the first region 2 can be disposed in the treatment portion 120. . Since there is no need to pass the second region 3 through the groove 172a, the width of the groove 172a may be set in accordance with the diameter of the first region 2.
  • a groove 172a may be provided on the outer peripheral surface of the support member 172 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 19, the groove 172 b may be provided on the inner peripheral surface of the support member 172.
  • the medical wire 1 of the present invention may be used as a transmission member for driving an arm or the like provided at a distal end portion of a treatment endoscope apparatus (not shown), or a channel of the treatment endoscope apparatus. You may use as a transmission member for driving the treatment tool inserted and used inside.
  • each sub-wire portion 20 is joined to the main wire portion 10 . If the two parts are sufficiently fixed to the extent that they do not move relative to each other due to the frictional force generated in the case, it is not necessary to provide a joint part.

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Abstract

 軟性の挿入部を備えた医療機器においても、先端側で高い応答性で所望の駆動力を発生させることを目的として、本発明に係る医療用ワイヤ(1)は、複数の主素線により構成され全長にわたる主素線部(10)と、主素線部(10)の外周に配置されて主素線部(10)に固定され、副素線により構成される1以上の副素線部(20)とを備え、副素線の径が主素線の径の2倍以上であり、相対的に横断面積が小さい第1領域(2)と、該第1領域(2)よりも大きい横断面積を有する第2領域とを有する。

Description

医療用ワイヤおよび医療機器
 本発明は、医療用ワイヤおよび医療機器に関するものである。
 長手方向の全長にわたって設けられた主素線部と、該主素線部の長手方向の一部に主素線部に固定された副素線部とを備え、相対的に横断面積が小さい第1領域と、該第1領域よりも横断面積が大きい第2領域とを有する医療用ワイヤが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
 特許文献1の医療用ワイヤは、剛性の異なる2種類のワイヤを長手方向に並べて溶接等により接合したものでないので、接合部位における応力集中がなく、接合部位での強度低下を防止でき、軟性の挿入部を備えた医療機器においても、先端側で好適に所望の駆動力を発生させることができるという優れた性能を有している。
特開2015-139575号公報
 特許文献1の医療用ワイヤでは、低張力領域での初期伸びが発生することがあり、応答性をさらに向上させる必要がある。
 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軟性の挿入部を備えた医療機器においても、先端側で高い応答性で所望の駆動力を発生させることができる医療用ワイヤおよび医療機器を提供することを目的としている。
 本発明の一態様は、複数の主素線により構成され全長にわたる主素線部と、該主素線部の外周に配置されて該主素線部に固定され、1以上の副素線により構成される1以上の副素線部とを備え、前記副素線の径が前記主素線の径の2倍以上であり、相対的に横断面積が小さい第1領域と、該第1領域よりも大きい横断面積を有する第2領域とを有する医療用ワイヤである。
 本態様によれば、曲げ剛性は径の4乗に比例するので、副素線の径を主素線の径の2倍以上とすることにより、材質が同じ場合には、副素線の曲げ剛性を主素線の曲げ剛性の16倍以上とすることができる。これにより、副素線の柔らかさを低減して副素線部における空隙を低減し、初期伸びの発生を抑制することができる。すなわち、第1領域を細径に構成できるとともに、副素線によって主素線の初期伸びを抑制することができる。これにより、軟性の挿入部を備えた医療機器においても、先端側で高い応答性で所望の駆動力を発生させることができる。
 上記態様においては、前記副素線部の径が、前記主素線部の径の1.5倍以下であってもよい。
 このようにすることで、第2領域の外径を第1領域の4倍以下に抑えることができる。
 また、上記態様においては、前記副素線部が、1本の副素線により構成され、以下の条件式を満足してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、nは前記副素線部の数、dは前記主素線の直径、Dは主素線部の直径、aはd/Dである。
 また、上記態様においては、前記副素線部の数nが、5≦n≦17であってもよい。
 このようにすることで、主素線部を7×7本以下の撚り線により構成した場合に初期伸びを抑制する効果を達成することができる。
 また、上記態様においては、前記副素線部が、1本の副素線により構成され、該副素線の径が、前記主素線の径の4倍以上であってもよい。
 このようにすることで、曲げ剛性と横断面積との積を、副素線部を主素線部の100倍以上に設定でき、初期伸びを副素線部によって決定することができる。
 また、上記態様においては、以下の条件式を満足してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ここで、nは前記副素線部の数、dは前記主素線の直径、Dは主素線部の直径、aはd/Dである。
 また、上記態様においては、前記副素線部の数nが、5≦n≦10であってもよい。
 また、上記態様においては、前記副素線が、前記主素線よりも大きなヤング率を有する材質により構成されていてもよい。
 このようにすることで、初期伸び特性に大きな影響を与える副素線部の剛性を主素線部に比較して大きくすることができ、初期伸びを低減することができる。
 また、本発明の他の態様は、可撓性を有する長尺の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられ、エンドエフェクタを有する処置部と、前記挿入部の基端側に設けられ、前記処置部を操作するための操作部と、上記いずれかの医療用ワイヤとを備え、前記第1領域が前記処置部に接続され、前記第2領域が前記操作部に接続されている医療機器である。
 上記態様においては、以下の条件式を満足してもよい。
 d/d<d/d
 ここで、dは前記処置部における前記第1領域の最小曲げ半径、dは前記操作部における前記第2領域の最小曲げ半径、dは前記主素線の直径、dは前記副素線の直径である。
 このようにすることで、素線径に合わせて曲げ半径が設定され、医療用ワイヤの破断や特性変化を防止することができる。
 本発明によれば、軟性の挿入部を備えた医療機器においても、先端側で高い応答性で所望の駆動力を発生させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る医療用ワイヤを示す側面図である。 図1の医療用ワイヤの第2領域における横断面図である。 図1の医療用ワイヤの変形例の第2領域における横断面図である。 図1の医療用ワイヤの他の変形例の第2領域における横断面図である。 図1の医療用ワイヤの副素線数に対する副素線の径と主素線の径との比の関係を示す図である。 図1の医療用ワイヤの副素線数に対する曲げ剛生×横断面積の値との関係を示す図である。 図1の医療用ワイヤのテーパ部の変形例を示す縦断面図である。 図1の医療用ワイヤのテーパ部の他の変形例を示す縦断面図である。 図1の医療用ワイヤが適用される医療機器の基本構成を示す模式図である。 図9の医療機器に対する医療用ワイヤの接続態様の第1例を示す図である。 図9の医療機器に対する医療用ワイヤの接続態様の第2例を示す図である。 図9の医療機器に対する医療用ワイヤの接続態様の第3例を示す図である。 図9の医療機器に対する医療用ワイヤの接続態様の第4例を示す図である。 図13の医療機器における処置部の他の例を示す縦断面図である。 図13の医療機器における処置部の他の例を示す縦断面図である。 図13の医療機器において医療用ワイヤが湾曲部に接続された例を示す縦断面図である。 図12の医療機器に用いられる医療用ワイヤの変形例を示す図である。 図17の医療用ワイヤを適用する場合の支持部材を示す横断面図である。 図17の医療用ワイヤを適用する場合の支持部材の他の例を示す横断面図である。
 本発明の一実施形態に係る医療用ワイヤ1について、図面を参照して以下に説明する。
 本実施形態に係る医療用ワイヤ1は、図1に示されるように、長手方向の全長にわたって配置される主素線部10と、主素線部10の長手方向の一部に取り付けられた副素線部20とを備えている。
 主素線部10は、図2に示されるように、複数の主素線10Aを撚り合わせた1以上の撚り線10Bにより構成されている。図2に示す例では、7本の主素線10Aを撚り合わせた7本の撚り線10Bにより構成されている。
 副素線部20は、主素線部10の一方の端部10aから所定の長さにわたり、主素線部10の外周面を覆うように設けられている。以下、一方の端部10aを基端部10a、副素線部20が設けられていない反対側の端部10bを先端部10bと言う。
 各副素線部20は、図2に示す例では、単一の副素線20Aからなる単線であり、主素線部10の周方向に複数並べて配置され、主素線部10の周囲で撚り合わされている。このような構成は、例えば、主素線部10の周りに複数の単線からなる副素線部(ストランド)20が撚り合わされて形成されたワイヤの各副素線部20を、一定の長さにわたり除去することで得ることができる。
 主素線部10および副素線部20は、いずれも、例えば、ステンレス鋼等の金属で形成されている。副素線部20は、図2に示されるように、単線であっても、図3および図4に示されるように複数の副素線20Aを撚り合わせてなる撚り線であってもいずれでも構わない。以下では、図2の単線である場合を例に挙げて説明する。
 全ての副素線部20は、半田づけやロウ付け、レーザー溶接等により、主素線部10に接合されており、主素線部10に対して長手方向に相対移動しないように固定されている。副素線部20は、少なくとも、後述する第1領域2と第2領域3の境界において主素線部10と接合されていればよいが、自身の長手方向にわたって接合されていてもよい。
 医療用ワイヤ1において、副素線部20が設けられた第2領域3は、主素線部10のみが存在する第1領域2よりも径方向の断面積(横断面積)が大きくなっている。すなわち、医療用ワイヤ1は、相対的に横断面積が小さい先端側の第1領域2と、相対的に横断面積が大きい基端側の第2領域3とを備えている。
 第2領域3において、主素線部10と複数の副素線部20とは、長手方向に相対移動しないように固定されているため、一体となって動作する。
 第1領域2と第2領域3との境界部には、半田づけやロウ付け、レーザー溶接等により、テーパ部4が設けられており、径寸法が第2領域3から第1領域2に向かって徐々にかつ滑らかに小さくなっている。
 本実施形態においては、副素線20Aの直径が主素線10Aの直径の2倍以上である。
 また、副素線部(本実施形態では、副素線20Aと同義)20の直径は、主素線部10の直径の1.5倍以下である。
 したがって、本実施形態においては以下の条件式を満足する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ここで、nは副素線部20の数、dは主素線10Aの直径、Dは主素線部10の直径、aはd/Dである。
 数3の上限は、副素線部20の直径が主素線部10の直径の1.5倍以下であるという条件から求められ、数3の下限は、以下の計算式から求められる。
 すなわち、副素線20Aの半径をr、主素線部10の半径をRとすると、
 sin(π/n)=r/(R+r
となる。
 これを変形すると、
 r/R=sin(π/n)/(1-sin(π/n))
となる。
 また、副素線20Aの直径が主素線10Aの直径の2倍以上であるという条件から、
 r≧d=a×D=2aR
であるから、
 2a≦r/R
となる。
 このように構成された本実施形態に係る医療用ワイヤ1の作用について以下に説明する。
 本実施形態に係る医療用ワイヤ1によれば、基端側の第2領域3が先端側の第1領域2よりも大きい横断面積を有するため、第2領域3の横断面積を適切に設定することにより、基端側で主素線部10の破断張力よりも大きい力を加えることが可能となる。
 また、副素線部20の副素線20Aの直径を主素線部10の主素線10Aの直径の2倍以上に設定したので、副素線20Aの曲げ剛性が主素線10Aの曲げ剛性の16倍以上となっている。その結果、副素線20Aの柔らかさが低減され、副素線部20が伸びにくくなる。さらに、主素線10Aと副素線20Aとの間、あるいは副素線20Aどうしの空隙が低減されるので、空隙による伸びの影響が抑制される。この効果として、張力ゼロの状態から張力をかけたときに医療用ワイヤ1が伸びる初期伸びを抑えることができるという利点がある。
 また、副素線部20の直径を主素線部10の直径の1.5倍以下に設定したので、第2領域3の外径を第1領域2の外径の4倍以下にすることができる。その結果、細長い挿入部を貫通させる処置具等の駆動に用いるのに適した、第2領域3においても十分に細い医療用ワイヤ1を提供することができる。
 具体的には、本実施形態に係る医療用ワイヤ1においては、主素線部10が1×3本以上7×7本以下の撚り線であるとすると、
 0.11≦a≦0.46
となる。
 すなわち、例えば、主素線部10が1×3本の撚り線の場合には、主素線部10の直径Dと主素線10Aの半径rとの間には、
 D=2×(1+(2/√3))×r
の関係があり、a=d/D=0.46となる。
 また、例えば、主素線部10が7×7本の撚り線の場合には、主素線部10の直径Dと主素線10Aの半径rとの間には、
 D=9×d
の関係があり、a=d/D=0.11となる。
 副素線部20の副素線20Aの数nと、主素線部10の半径Rと副素線10Aの半径rとの比r/Rとの関係は、図5に示される関係を有しているので、数4を満たす副素線20Aの数nは、
 5≦n≦17
となる。
 なお、本実施形態においては、副素線20Aの直径が主素線10Aの直径の2倍以上であることとしたが、副素線20Aの直径が主素線10Aの直径の4倍とする場合には、図6に示されるように、曲げ剛性×横断面積の値が、主素線部10を1×3本以上7×7本以下の撚り線としたいずれの場合においても、副素線20Aの方が主素線10Aの100倍以上となることがわかる(図中の黒いプロット)。
 この場合には、数3は数4に書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 また、この場合には、副素線20Aの数nは、
 5≦n≦10
である。
 このようにすることで、医療用ワイヤ1の初期伸びの特性が副素線部20によって決まるので、主素線部10の柔軟性と医療用ワイヤ1全体の初期伸びの低減とを容易に実現することができるという利点がある。
 また、本実施形態においては、主素線10Aと副素線20Aとを同じ材質により構成したが、これに代えて、副素線20Aを主素線10Aより大きなヤング率を有する材質により構成してもよい。
 初期伸びに大きく影響する副素線部20の剛性を主素線部10より大きくすることで、初期伸びをさらに効果的に低減することができる。
 また、第2領域3は、径方向断面積の増加により剛性が高まっているため、第1領域2よりも長手方向に伸びにくい。先端側における力の減衰は上述した摩擦によるもので、この摩擦によって医療用ワイヤ1が長手方向に伸びるが、医療用ワイヤ1の伸びを抑えることでワイヤ操作量に対して、大きな力を確実に先端部に作用させることができる。
 また、医療用ワイヤ1では、主素線部10と副素線部20とが、副素線部20の長手方向にわたって接触している。このため、主素線部10と副素線部20との接触面積を大きくとることができる。その結果、主素線部10と副素線部20との間に大きな摩擦力が生じ、接合が外れる事態の発生を著しく低減することができる。
 また、第1領域2と第2領域3との境界部にテーパ部4が設けられているので、医療用ワイヤ1を座屈防止用のワイヤシース(後述)に挿通した等の場合でも、境界部付近の副素線20Aがワイヤシース等に引っ掛かりにくく、好適に進退駆動することができる。
 本実施形態において、テーパ部4は必須の構成ではない。したがって、例えば、カシメ等により主素線部10と複数の副素線部20とを接合し、第1領域2と第2領域3との境界部が最も径方向の寸法が大きい構成とすることも可能である。
 また、テーパ部4を形成する場合も、形成方法は上述の態様に限定されない。例えば、図7に示す変形例のように、公知のスウェージング加工等により、複数の副素線部20自体を先端に近づくにつれて徐々に細くなるようにすることでテーパ部4aを形成してもよい。また、図8に示すように、副素線部20の先端部に略円錐台状のカバー5を被せ、カバー5と副素線部20とを半田づけ、ロウ付け、レーザー溶接等により接合することでテーパ部4bを形成してもよい。
 次に、本発明の一実施形態に係る医療機器101について説明する。
 本実施形態に係る医療機器101は、図9に示されるように、可撓性を有する長尺の挿入部110と、挿入部110の先端部に設けられた処置部120と、挿入部110の基端部に設けられた操作部130と、医療用ワイヤ1とを備えている。
 挿入部110は、樹脂やコイル等で形成されたシースや、金属製の蛇管等を備えた公知の構成を有する。後述するように、一部に能動的に湾曲させることが可能な湾曲部160を備えていてもよい。
 処置部120は、医療機器101の先端部に配置されて何らかの効果を発揮するエンドエフェクタを有する。エンドエフェクタとしては、把持鉗子や高周波ナイフ等の各種術具や、撮像素子および照明を備えた撮像ユニット等の観察装置等を例示することができる。
 操作部130は、挿入部110に挿通された医療用ワイヤ1を挿入部110の長手方向に進退駆動させるためのものである。医療用ワイヤ1は術者等の手動によって駆動されてもよいし、モータ等により電気駆動されてもよい。操作部130は、手動および電気駆動のいずれかにより、公知の各種構成を適宜選択して採用することができる。
 医療用ワイヤ1は、挿入部110内に挿通される。医療用ワイヤ1の先端部にある第1領域2は、処置部120において、エンドエフェクタまたはエンドエフェクタを駆動するための部材等に接続される。医療用ワイヤ1の基端部にある第2領域3は、操作部130に接続される。これにより、操作部130を介して医療用ワイヤ1を進退駆動することで、処置部120を駆動して所望の効果を発揮させることができる。
 医療機器101においては、医療用ワイヤ1の効果が充分発揮される観点からは、操作部103から第2領域3に加えられる張力が、第1領域2の破断強度以上かつ第2領域3の破断強度未満に設定されることが好ましい。これにより、第1領域2に大きな力を作用させることができる。
 第1領域2に作用させたい力の大きさは、第1領域2の破断強度未満の範囲で適宜設定することができる。第1領域2に作用させたい力の大きさに対して、第2領域3に加える必要がある張力の大きさは、計算により算出することができる。一例として、第1領域2における張力をT、医療用ワイヤ1と接触する部材との摩擦係数をμ、挿入部110の曲げ角度をθとすると、第2領域3に加える必要がある張力Tは、下式により算出することができる。なお、下式において、eは自然対数を意味する。
 T=Tμθ 
 医療用ワイヤ1の挿入部110内への挿通、および第1領域2のエンドエフェクタ等への接続については、様々な態様が考えられる。
 図10に示す医療機器101において、処置部120は、回動軸121aを有する硬質の支持部材121と、回動軸121aに回転可能に支持されたプーリ122と、プーリ122に取り付けられたエンドエフェクタ123とを備えている。また、操作部130は、回動軸124aを有する支持部材124と、回動軸124aに回転可能に支持されたプーリ125とを備えている。
 支持部材121は、挿入部110の先端に取り付けられている。医療用ワイヤ1の第1領域2の端部は、プーリ122に固定されている。また、医療用ワイヤ1の第2領域3の端部は、プーリ125に固定されている。
 この場合において、処置部120および操作部130は以下の条件式を満足することが好ましい。
 d/d<d/d
 ここで、dは処置部120のプーリ122による第1領域2の最小曲げ半径、dは操作部130のプーリ125による第2領域3の最小曲げ半径、dは主素線10Aの直径、dは副素線20Aの直径である。
 このようにすることで、各素線10A,20Aの径に合わせて最小曲げ半径d,dが設定され、医療用ワイヤ1の破断や特性変化を防止することができる。
 ここでは、処置部120にはプーリが1つの場合を図示したが、複数のプーリを医療用ワイヤ1が通る場合、第1領域2の最小曲げ半径とは、上記複数のプーリのうちの最小曲げ半径を示す。操作部130においても、第2領域3が、複数のプーリを通る場合、最小曲げ半径とは、複数のプーリのうちの最小曲げ半径を示す。また、操作部130において第2領域3は、端部で直線的に進退駆動されてもよい。
 医療用ワイヤ1は、挿入部110内に挿通された座屈防止のためのワイヤシース111に挿通されている。ワイヤシース111の先端は支持部材121,124に固定され、支持部材121,124に形成された孔121b,124bとワイヤシース111の内部空間とが連絡している。ワイヤシース111の先端側は、基端側よりも径が小さい小径部111aとなっている。小径部111aの内径は、医療用ワイヤ1の第2領域3が進入できない大きさに設定されている。
 この医療機器101では、小径部111aによりワイヤシース111の先端側を小径化でき、支持部材121の寸法を小さくすることができる。さらに、第2領域3を処置部120に通す必要がないため、図10に示すように、プーリ122やエンドエフェクタ123を小型化し、処置部120を挿入部110よりも細径化することも可能となる。
 医療機器101が内視鏡のチャンネルに挿入される内視鏡用処置具等の場合は、内視鏡の視野に占める処置部120の面積が小さくなり、周囲の組織を好適に確認しながら、容易に処置を行うことができる。ワイヤは、その径により、巻き回せるプーリの最小径に限度があるが、医療用ワイヤ1においては、第1領域2の径方向寸法が小さいため、プーリ122の小型化にも好適に対応可能である。
 また、小径部111aを設けることにより、第1領域2とワイヤシース111の内面とのクリアランスを小さくできるため、医療用ワイヤ1がワイヤシース111内で径方向に動きにくい(ガタつきにくい)。したがって、医療用ワイヤ1をスムーズに進退させることができる。また、小径部111aを設けることにより、挿入部110において小径部111Aが設けられた領域の湾曲性を向上させることができるという利点もある。
 この例では、第2領域3が小径部111aに接触すると、医療用ワイヤ1はそれ以上前進できなくなるため、エンドエフェクタ123の最大駆動量(プーリ122の最大回転量)を考慮して第1領域2の長さおよび小径部111aの長さを設定すればよい。あるいは、前進できなくなることを利用して、第2領域3をストッパとして用いてもよい。
 図11および図12に示す医療機器101では、処置部120が、エンドエフェクタとして、一対の鉗子部材131,132を備えた例を示している。医療用ワイヤ1はワイヤシースに挿通されておらず、直接挿入部110内に挿通されている。一対の鉗子部材131,132は、支持部材133に設けられた回動軸133aに回動可能に支持されている。
 鉗子部材131,132の基端には、それぞれリンク部材134,135が接続され、リンク部材134,135の基端が医療用ワイヤ1の先端部に支持されている。これにより、医療用ワイヤ1を前進させると、図11に示すように、一対の鉗子部材131,132が開き、医療用ワイヤ1を後退させると、図12に示すように、一対の鉗子部材131,132が閉じる。
 ワイヤを伝達部材として用いる場合、引っ張り方向の力は伝えやすいが、押し込み方向の操作に対しては、座屈等を生じることがあり、好適に操作力量を伝達することは容易ではない。特に、医療用ワイヤ1では、第1領域2の径方向の寸法が小さいため、第2領域3よりも座屈しやすい。
 この例では、上記の点を考慮し、図12に示すように、医療用ワイヤ1が最大限に後退されたときにおいても第1領域2と第2領域3との境界が硬質の支持部材133内にあるように設定されている。これにより、第1領域2は常に支持部材133内に位置するため、挿入部110の湾曲による影響を受けず、座屈等の発生を好適に抑制することができる。
 図13に示す医療機器101では、医療用ワイヤ1が2本用いられている。各医療用ワイヤ1の先端部は、同一のプーリ122に固定されており、一方の医療用ワイヤ1を牽引することで、プーリ122を一方向に回転させ、他方の医療用ワイヤ1を牽引することで、プーリ122を他方向に回転させることができる。必要に応じて、一方の医療用ワイヤ1を牽引する際に他方の医療用ワイヤ1を押し込む構造としてもよい。
 一対の伝達部材を用いた、いわゆる拮抗駆動においてワイヤを伝達部材として用いる場合、ワイヤが伸びることによりたるみが発生したり、伝達が不十分となったりする場合があることが知られている。しかし、本実施形態に係る医療用ワイヤ1を伝達部材として用いると、伸びにくい第2領域3で伝達を行いつつ、径方向寸法の小さい第1領域2により小型化した処置部120であっても好適に駆動することができる。
 一対の医療用ワイヤ1を用いて駆動する処置部120としては図13に示したものの他にもさまざまなものが考えられる。図14に示す医療機器101では、処置部120においてプーリ151が挿入部110の軸線を中心に回動するよう取り付けられており、一対の医療用ワイヤ1の第1領域2がプーリ151に巻き回されて固定されている。一対の医療用ワイヤ1を押し引きすることで、プーリ151に取り付けられたエンドエフェクタ123を、挿入部110の軸線を中心に回転駆動することができる。
 図15の医療機器101では、処置部120において、プーリ122に一対の鉗子部材131,132の一方が取り付けられている。プーリ122の裏側には、図示しない第2プーリがプーリ122と同軸に取り付けられており、別の一対の医療用ワイヤ1が同様の態様で第2プーリに固定されている。第2プーリには一対の鉗子部材131,132の他方が取り付けられている。この例では、2対の医療用ワイヤ1を操作してプーリ122および第2プーリを協調駆動することにより、一対の鉗子部材131,132を開閉するとともに、閉じた状態の鉗子部材131,132の向きも変更することができる。
 医療用ワイヤ1の駆動対象は、処置部120に限られない。図16には、挿入部110を湾曲させるための湾曲部160に一対の医療用ワイヤ1が接続されている。湾曲部160は、複数の節輪あるいは湾曲コマ(以下、「節輪等」と称する。)が挿入部110の軸線方向に並べて配置された公知の構成を有しており、最も先端側の節輪等160aに接続された一対の医療用ワイヤ1を押し引きすることで、挿入部110を2方向に湾曲させることができる。
 また、図17に示されるように、一対の医療用ワイヤ1に代えて、長手方向の両端部に第2領域3を有する医療用ワイヤ171が用いられてもよい。ただし、支持部材172に孔を設けて第1領域2を通す場合、孔の内径を第2領域3の外径以上の値にしないと医療用ワイヤ171を挿通することができない。
 この場合に、図18に示すように、支持部材172に第1領域2の外径に合わせた幅の溝172aを設けることで、第1領域2を処置部120に配置することが可能となる。溝172aに第2領域3を通す必要はないため、溝172aの幅は、第1領域2の径に合わせて設定すればよい。このような溝172aは、図18に示すように、支持部材172の外周面に設けられてもよい。また、図19に示すように、溝172bが支持部材172の内周面に設けられてもよい。
 本発明の医療用ワイヤ1は、処置用内視鏡装置(図示略)の先端部に設けられたアーム等を駆動するための伝達部材として用いてもよいし、処置用内視鏡装置のチャンネル内に挿通されて用いられる処置具を駆動するための伝達部材として用いてもよい。
 さらに、上述の各実施形態では、各副素線部20の少なくとも一部が主素線部10と接合されている例を説明したが、副素線部20と主素線部10との間に生じる摩擦力等により、両者が相対移動しない程度に十分固定されていれば、接合部位を設けなくてもよい。
 1 医療用ワイヤ
 2 第1領域
 3 第2領域
 10 主素線部
 20 副素線部
 101 医療機器
 110 挿入部
 120 処置部
 123 エンドエフェクタ
 130 操作部
 

Claims (10)

  1.  複数の主素線により構成され全長にわたる主素線部と、
     該主素線部の外周に配置されて該主素線部に固定され、1以上の副素線により構成される1以上の副素線部とを備え、
     前記副素線の径が前記主素線の径の2倍以上であり、
     相対的に横断面積が小さい第1領域と、該第1領域よりも大きい横断面積を有する第2領域とを有する医療用ワイヤ。
  2.  前記副素線部の径が、前記主素線部の径の1.5倍以下である請求項1に記載の医療用ワイヤ。
  3.  前記副素線部が、1本の副素線により構成され、以下の条件式を満足する請求項2に記載の医療用ワイヤ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
       ここで、
     nは前記副素線部の数、
     dは前記主素線の直径、
     Dは主素線部の直径、
     aはd/D
    である。
  4.  前記副素線部の数nが、
     5≦n≦17
    である請求項3に記載の医療用ワイヤ。
  5.  前記副素線部が、1本の副素線により構成され、
     該副素線の径が、前記主素線の径の4倍以上である請求項2に記載の医療用ワイヤ。
  6.  以下の条件式を満足する請求項5に記載の医療用ワイヤ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
       ここで、
     nは前記副素線部の数、
     dは前記主素線の直径、
     Dは主素線部の直径、
     aはd/D
    である。
  7.  前記副素線部の数nが、
     5≦n≦10
    である請求項5または請求項6に記載の医療用ワイヤ。
  8.  前記副素線が、前記主素線よりも大きなヤング率を有する材質により構成されている請求項1から請求項7のいずれかに記載の医療用ワイヤ。
  9.  可撓性を有する長尺の挿入部と、
     前記挿入部の先端部に設けられ、エンドエフェクタを有する処置部と、
     前記挿入部の基端側に設けられ、前記処置部を操作するための操作部と、
     請求項1から請求項8のいずれかに記載の医療用ワイヤとを備え、
     前記第1領域が前記処置部に接続され、前記第2領域が前記操作部に接続されている医療機器。
  10.  以下の条件式を満足する請求項9に記載の医療機器。
     d/d<d/d
     ここで、
     dは前記処置部における前記第1領域の最小曲げ半径、
     dは前記操作部における前記第2領域の最小曲げ半径、
     dは前記主素線の直径、
     dは前記副素線の直径
    である。
     
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