JP5073627B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、挿入部に挿通された内蔵物を保護チューブで被覆した内視鏡に関するものである。

近年、医療分野において、電子内視鏡等の光学式内視鏡が広く用いられている。電子内視鏡は、湾曲自在な湾曲部を有する挿入部の先端に固体撮像素子を備え、接続コードを介して画像処理（プロセッサ）装置や光源装置に接続される。電子内視鏡を用いた診断では、挿入部を被検者の体内（体腔内）に挿入し、光源装置から供給される照明光で体腔内を照らしながら、固体撮像素子で患部の画像を撮像する。固体撮像素子で得られた撮像信号は、プロセッサ装置に伝送されて各種の信号処理が施された後、内視鏡画像としてモニタ等に表示される。

挿入部の内部には、各種の内蔵物、例えば固体撮像素子とプロセッサ装置を接続する信号ケーブルや、光源装置からの照明光を導光するライトガイド、電気メス等の処置具が挿入される鉗子チャンネル、エアーや洗浄液を流すための送気・送水チャンネルが遊挿されている。これらの内蔵物は、湾曲部が湾曲する際に、互いに接触して損傷するおそれがある。特に、信号ケーブルやライトガイドは、微細な信号線や光ファイバを複数束ねて構成されるため、接触時の圧力によって損傷し易い。そこで、可撓性の保護チューブを用いて、信号ケーブルやライトガイドを被覆することが一般的に行なわれている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１では、ライトガイドを保護するチューブの形状を厚み方向に扁平にしている。この形状により、チューブは厚み方向に潰れ易くなるため、ライトガイドの屈曲性を向上させることができる。また、特許文献２では、内視鏡のイメージガイド（ライトガイド）を金属製のネットで外装している。このネットは、ばね性を有する金属素線を編組してなり、従来の保護チューブに比べて高い強度を有する。
特開２００１−１１６９３３号公報 特開平５−３２３２１０号公報

挿入部に遊挿された内蔵物は全て、挿入部の先端に設けられた円柱状の硬質なブロック（先端部本体）に固定される。このブロックには、更に、固体撮像素子が組み付けられている。一方、挿入部は、体腔内に挿入する際の被検者への負担を軽減する目的から、細径化の要請が極めて高い。したがって、挿入部の外径寸法に影響するブロックは、可能な限り小さな寸法とされる。この結果、内蔵物と固体撮像素子は、狭所に密集することになる。

ブロックに固定した内蔵物が固体撮像素子や信号ケーブルに接触すると、固体撮像素子を流れる電気信号に影響して、内視鏡画像の画質劣化や固体撮像素子の誤作動等を引き起こす。そこで、固体撮像素子と接触しないように、内蔵物を細径にしたり、内蔵物の配置を工夫したりする等の配慮がなされている。中でもライトガイドは、画像の輝度を高める目的で固体撮像素子に近付けて配置されるため、その外径寸法は特に制限される。

しかしながら、ライトガイドを保護チューブで覆った場合は、保護チューブが固体撮像素子に接触するという問題が生じる。特許文献１のようにチューブを扁平に形成すれば、チューブの寸法は扁平に潰れた方向に小さくなるので、固体撮像素子との接触を回避することができる。しかし、電子内視鏡の挿入部は極度に湾曲されることがあるため、チューブ全体を扁平にすると強度が不十分となる。そこで、強度を向上させるために、特許文献２のネットで扁平なチューブを被覆すると、今度はネットが固体撮像素子に接触する結果となる。

更に、チューブを全長に渡って扁平にすると、光ファイバの納まりが悪くなるという問題も生じる。挿入部内では、ブロックの近傍を除けば、比較的スペースに余裕がある。したがって、光ファイバの納まりという観点からも、チューブを全長に渡って扁平にする利点は少ない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡の細径化を妨げることなく、挿入部の先端における内蔵物同士の接触を防ぐことができる内視鏡を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部に挿通され、挿入部の先端のブロックにその先端が固定される内蔵物と、内蔵物を被覆する可撓性の保護チューブであり、少なくとも一部に金属補強部材が埋設され、ブロック側の端部のみが断面楕円形状の扁平部で、それ以外は断面円形状の円筒部である保護チューブとを備え、扁平部は、円筒部よりも剛性が低いことを特徴とする。

前記扁平部は、前記円筒部の外径より短径が短いことが好ましい。また、前記円筒部よりも前記扁平部の剛性を低くするには、前記扁平部において、前記円筒部よりも前記金属補強部材の埋設密度を低くすればよい。

また、前記保護チューブは、前記扁平部の楕円の長軸方向が挿入部の周方向に沿うように取り付けられていることが好ましい。

前記ブロック側の前記保護チューブの端部が取り付けられ、断面楕円形状に形成された取り付け部を備えることが好ましい。この場合、前記扁平部は、前記ブロック側の前記保護チューブの端部が前記取り付け部に取り付けられることで形成される。

前記内蔵物は、照明光を導光するライトガイドであり、前記ライトガイドは、固体撮像素子の回路基板に接続される信号ケーブルの近傍に配されている。

前記金属補強部材は、弾性を有する金属素線を編組してなる網体、または弾性を有する金属紐体を螺旋状に巻いてなる螺管である。

本発明によれば、内蔵物の先端が固定されるブロック側の保護チューブの端部のみに、断面が楕円状の扁平部を設けたから、内蔵物が密集するブロック付近で保護チューブの端部が他の内蔵物に接触しなくなる。また、扁平部以外の円筒部は円形状の断面をしているから、内蔵物の納まりが良好となる。更に、保護チューブは、少なくとも一部に金属補強部材を有するから、強度が向上し、内蔵物を確実に保護することができる。また、扁平部の剛性を低くすることにより、扁平部を形成する際に容易に扁平させることができ、作業性が向上する。

扁平部は円筒部の外径より短径を短くしたから、扁平部の広がりを小さくすることができ、挿入部の細径化に寄与することができる。

図１において、電子内視鏡２は、周知の如く、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１０と、挿入部１０の先端部分に連設され、固体撮像素子４１（図３参照）等が内蔵された先端部１１と、先端部１１の後方に配置され、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１２と、挿入部１０の基端部分に連設された操作部１３と、プロセッサ装置および光源装置（ともに図示せず）に接続されるコネクタ（図示せず）と操作部１３間を繋ぐユニバーサルコード１４とを有する。

操作部１３には、湾曲部１２を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブ１５や、先端部１１からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン１６等が設けられている。また、操作部１３の挿入部１０側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口１７が設けられている。

図２および図３において、先端部１１の端面１１ａには、観察窓３０、照明窓３１、鉗子出口３２、及び送気・送水用ノズル３３が設けられている。観察窓３０は、端面１１ａの片側中央に配置されている。照明窓３１は、観察窓３０に関して対称な位置に二個配されている。照明窓３１の背後には、光源装置からの照明光を導くライトガイド３４の出射端が配されている。照明窓３１は、ライトガイド３４で導かれた照明光を、体腔内の被観察部位に照射する。詳しくは後述するが、ライトガイド３４は、その先端に固定された円筒状の口金６３を介して、先端部１１のブロック７０に穿たれた貫通孔７３（図５参照）に取り付けられている。

鉗子出口３２は、挿入部１０内に配設された鉗子チャンネル３５に接続され、鉗子口１７に連通している。鉗子口１７に挿通された処置具の先端は、鉗子出口３２から露呈される。送気・送水用ノズル３３は、送気・送水ボタン１６の操作に応じて、光源装置に内蔵の送気・送水装置から送気・送水チャンネル４７（図５参照）を介して供給されるエアーや水を、観察窓３０に向けて噴射する。

観察窓３０の奥には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系３６を保持する鏡筒３７が配設されている。鏡筒３７は、先端部１１の中心軸に対物光学系３６の光軸が平行となるように取り付けられている。

鏡筒３７の後端には、プリズム３８が設けられている。プリズム３８は、その入射面が鏡筒３７に、出射面がカバーガラス３９にそれぞれ接続されている。カバーガラス３９の下部には、四角枠状のスペーサ４０を介して固体撮像素子４１が取り付けられている。これにより、対物光学系３６の光軸と固体撮像素子４１の受光部４２の面とが平行となる。

固体撮像素子４１は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサからなる。固体撮像素子４１には、受光部４２が表面に設けられ、その後端部に電極パッドが設けられたベアチップが用いられる。固体撮像素子４１、スペーサ４０、およびカバーガラス３９は、接着剤で互いに接着されて組み付けられる。スペーサ４０、およびカバーガラス３９で囲まれた密閉空間内に受光部４２が収容され、塵埃や水等の侵入から受光部４２が保護される。

固体撮像素子４１の後端には、回路基板４３が取り付けられている。回路基板４３は、その前端部に電極パッドを有し、該電極パッドと固体撮像素子４１の電極パッドとがボンディングワイヤ等で電気的に接続される。回路基板４３には、例えば、固体撮像素子４１を駆動させるための駆動信号を伝達する回路、固体撮像素子４１からの撮像信号をデジタル化する等の信号処理を施すための回路、撮像信号をプロセッサ装置に転送するための回路等が実装されている。

回路基板４３の後端部には、複数の電極パッド４４が設けられており、この電極パッド４４に信号ケーブル４５から引き出された信号線４６が半田付けされている。信号ケーブル４５は、回路基板４３とプロセッサ装置との信号の遣り取りを媒介する。なお、信号ケーブル４５は、複数の信号線４６からなる多芯ケーブルであるが、図では煩雑化を避けるため、信号線４６は一本のみ図示している。

図４において、ライトガイド３４は、複数の石英製光ファイバ６０ａの束６０と、光ファイバ束６０が嵌挿され、光ファイバ束６０を緩く拘束して保持する拘束チューブ６１と、これらを覆って保護する保護チューブ６２とで構成される。拘束チューブ６１は、シリコン樹脂等の可撓性薄膜からなる。拘束チューブ６１は、光ファイバ６０ａが抜け出るのを防止するため、その先端部が例えば糸巻きで光ファイバ束６０に固定され、光ファイバ束６０を直径約１．７ミリの円柱状に束ねている。拘束チューブ６１の先端部は、光ファイバ束６０と一緒に口金６３内に嵌め込まれている。以下の説明では、拘束チューブ６１で保持された光ファイバ束６０をファイババンドル６４と呼ぶ。

口金６３は、ファイババンドル６４の外径よりも若干小さい内径を有する。口金６３は、外側からカシメられ、これによりファイババンドル６４の先端部が口金６３に固定される。

保護チューブ６２は、可撓性を有する樹脂からなり、口金６３の後端部から湾曲部１２の後端部までの長さを有する。保護チューブ６２の内部には、網体６５が埋設されている。網体６５は、例えばステンレス、タングステン等のバネ性を有する細い金属素線を、所定の持ち数および打ち数で編組したものである。保護チューブ６２は、この網体６５によって円筒形状を保持される。

保護チューブ６２は、扁平部６６と、テーパ部６７と、円筒部６８とから構成される。扁平部６６は、口金６３の後端部外周に接着剤で固定される。扁平部６６は、断面が楕円形状をしており、口金６３の後端からファイババンドル６４の一部までを覆う。扁平部６６は、その内径の短軸Ｙ（図６参照）が約１．６ミリであり、ファイババンドル６４を短軸Ｙの方向の内面で挟持する。なお、本例では、保護チューブ６２のうち、ブロック７０の後端から約１５ミリの範囲内に位置する部分を扁平部６６としている。

円筒部６８は、テーパ部６７を介して扁平部６６に連設され、断面形状がほぼ円形で、その内径は約２．０ミリである。この内径はファイババンドル６４の外径よりも大きいので、円筒部６８は、隙間を開けて緩やかにファイババンドル６４を被覆する。ファイババンドル６４は、円筒部６８との隙間内を自由に変位できるから、ライトガイド３４の湾曲性は良好となる。また、円筒部６８は、断面がほぼ円形状なので、ファイババンドル６４の納まりも良好である。

図６に示すように、扁平部６６は、円筒部６８の外径よりも短径が小さい。テーパ部６７は、扁平部６６と円筒部６８の外径の差を吸収するために設けられた部分で、円筒部６８から扁平部６６に向けて外径が漸減している。

保護チューブ６２は、例えば、網体６５が保持された型に溶融樹脂を流し込んでこれらを一体成形し、扁平部６６にあたる先端部を熱収縮させる等して断面楕円形状に加工して製造される。その他の製造方法を用いても勿論構わない。

図５にも示すように、ライトガイド３４は、鉗子チャンネル３５、信号ケーブル４５、送気・送水チャンネル４７とともに、先端部１１の金属製の円筒形ブロック７０に固定される。このブロック７０には、鉗子チャンネル３５の先端部が嵌合する鉗子パイプ７１や、送気・送水チャンネル４７の先端部が嵌合する送気・送水パイプ７２も組み付けられている。

ブロック７０には、回路基板４３を挟むようにして、一対の貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３には、ライトガイド３４の口金６３が挿入される。口金６３は、貫通孔７３に挿入された後にネジ止めされ、さらに貫通孔７３を接着剤で塞ぐ等してブロック７０に固定される。このとき、ライトガイド３４は、図６（ａ）に模式的に示すように、扁平部６６の長軸Ｘの方向とブロック７０、ひいては挿入部１０の周方向が一致するように取り付けられる。

以上の如く構成された電子内視鏡２の作用について説明する。電子内視鏡２で患者の体腔内を観察する際、術者は、電子内視鏡２とプロセッサ装置、光源装置とを繋げ、挿入部１０を体腔内に挿入する。そして、適宜操作部１３を操作して、湾曲部１２を湾曲させて先端部１１を所望の方向に向けさせる等の手技を行いつつ、光源装置からの照明光で体腔内を照明しながら、固体撮像素子４１による体腔内の内視鏡画像をモニタで観察する。

挿入部１０を体腔内に挿入しているときや、湾曲部１２を湾曲させたときには、ライトガイド３４、鉗子チャンネル３５、信号ケーブル４５等の内蔵物が相互に接触し、圧迫し合う。ライトガイド３４に加えられた圧迫力は、網体６５のバネ性によって緩和吸収され、内部の光ファイバ束６０には及ばない。また、網体６５によって曲げ方向の剛性が増すので、ライトガイド３４の湾曲具合が平均化される。したがって、光ファイバ６０ａが座屈して折損することを効果的に防ぐことができる。

ブロック７０では、ライトガイド３４、回路基板４３、信号ケーブル４５が狭所に密集する。このとき、扁平部６６のない従来の保護チューブを用いると、図６（ｂ）に示すように、保護チューブ６２が回路基板４３や、場合によっては信号ケーブル４５にも接触して、固体撮像素子４１の電気信号に影響を与える。その結果、内視鏡画像が画質劣化したり、固体撮像素子４１が誤動作したりする等の問題が生じる。

これに対して、本発明の保護チューブ６２を用いると、扁平部６６の短軸Ｙの方向がブロック７０の径方向とほぼ一致し、保護チューブ６２の径がブロック７０の径方向において小さくなる。したがって、回路基板４３や信号ケーブル４５との接触が避けられ、内視鏡画像の画質劣化、固体撮像素子４１の誤作動といった問題は生じない。なお、図６では、簡略化のため、鉗子チャンネル３５や送気・送水チャンネル４７等は図示していない。

一般的に、断面を扁平にすると短軸Ｙの方向の強度は下がるが、扁平部６６はブロック７０に固定される先端部のみであるから、保護チューブ６２の全体の強度が下がることはない。

上記実施形態では、扁平部６６の長さを、ブロック７０の後端から約１５ミリとしているが、扁平部６６は、回路基板４３との接触を回避できる長さであればよく、ブロック７０からの回路基板４３の突出量等に応じて適宜決定することができる。

なお、扁平部６６は、熱変形等を利用して円筒部６８の先端を単に潰すことで容易に形成可能であるが、このように扁平部６６を形成すると、円筒部６８に比べて長軸Ｘの方向に外径が大きく広がってしまう。そこで、上記実施形態の如く扁平部６６の外径を円筒部６８の外径よりも短く形成し、これらをテーパ部６７で繋げた構成とする。こうすると、扁平部６６の長軸Ｘの方向への外径の広がりが小さくなり、円筒部６８のみの寸胴の保護チューブを用いた場合に比べて、ブロック７０付近における扁平部６６の占有面積が小さくなる。したがって、先端部１１、ひいては挿入部１０を更に細径化することができる。

上記実施形態では、保護チューブ６２の全長にわたって網体６５を設けているが、図７（ａ）に示す保護チューブ７５のように、円筒部６８だけに網体６５を設けてもよい。あるいは、（ｂ）に示す保護チューブ８０のように、扁平部６６及びテーパ部６７において、網体６５を構成する金属素線の埋設密度を円筒部６８よりも低くしてもよい。この構成によれば、扁平部６６の剛性が低くなるため、扁平部６６の形成時に、容易に扁平にすることができ、扁平部６６の形状を維持し易くなる。また、扁平部６６を口金６３に固定する際の作業性が向上する。

上記実施形態では、金属補強部材として網体６５を例示したが、金属補強部材はこれに限らない。図８に示す保護チューブ８５のように、網体６５の代わりに螺管８６を用いたものでも可である。螺管８６は、網体６５と同様に弾性を有する金属紐体を螺旋状に巻いてなる。螺管８６の断面形状は、例示する矩形状でもよいし、円形であってもよい。網体６５の場合と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、扁平部６６が予め形成された保護チューブ６２を用いている。このため、扁平部６６を口金６３に取り付ける作業が簡単であり、長軸Ｘ、短軸Ｙの寸法、扁平部６６自体の長さ等、扁平部６６の形状ばらつきを抑えることができる。その反面、扁平部６６の加工コストを考えると、保護チューブ６２の単価が高くなるという欠点がある。

そこで、取り付け作業の簡便性や形状ばらつきを抑えることができるという利点はやや失われるが、寸胴の保護チューブ９０（図９参照）を用いてもよい。この場合、保護チューブ９０を口金６３に固定した際に、その先端が断面楕円形状となるよう、接着剤の塗布箇所を適宜選択する。寸胴の保護チューブ９０は、扁平部６６を事前に形成しない分安価であるため、部品コストを削減することができる。

なお、寸胴の保護チューブ９０を用いた場合の作業性等を向上させるため、図９に示すブロック９５を採用してもよい。ブロック９５の貫通孔７３付近には、楕円状の取り付け部９６が形成されている。取り付け部９６は、ブロック９５の後端面から、形成すべき扁平部の長さ分だけ突出している。取り付け部９６は、その長軸Ｘ’の方向とブロック９５、ひいては挿入部１０の周方向が一致している。寸胴の保護チューブ９０を取り付け部９６に嵌入して接着することで、上記実施形態と同様の扁平部を形成する。この構成によれば、扁平部６６の短軸Ｙの方向の内面のみ口金６３に固定される上記実施形態と比して、保護チューブ９０と取り付け部９６の全面が接着するため、保護チューブの固定をより堅固にすることができる。

なお、ブロックではなく口金に取り付け部を設けてもよい。また、寸胴の保護チューブ９０を用いた場合も、上記実施形態と同様に、扁平部になる部分の外径を円筒部の外径よりも小さくしたり、剛性を低くしたりしてもよい。

上記実施形態では、保護チューブをライトガイドに適用したが、信号ケーブルを保護チューブで被覆してもよい。その他の内蔵物に保護チューブを被覆しても勿論構わない。また、湾曲部内限定で保護チューブを被覆しているが、挿入部全体にわたって被覆してもよい。さらに、上記実施形態では、内視鏡として電子内視鏡を例示したが、超音波内視鏡であってもよく、医療用の内視鏡に限らず工業用の内視鏡でもよい。

電子内視鏡の構成を示す外観図である。 電子内視鏡の先端部の端面を示す平面図である。 電子内視鏡の先端部の構成を示す断面図である。 ライトガイドの構成を示す断面図である。 電子内視鏡の先端部のブロック付近を示す斜視図である。 ライトガイドと回路基板の位置関係を模式的に示す説明図であり、（ａ）は扁平部を設けた場合を、（ｂ）は扁平部を設けない場合を示す。 保護チューブの別の実施形態を示す平面図である。 金属補強部材として螺管を採用した保護チューブの断面図である。 ブロックに保護チューブの取り付け部を設けた例を示す拡大斜視図である。

符号の説明

２ 電子内視鏡
１０ 挿入部
１１ 先端部
３４ ライトガイド
４１ 固体撮像素子
４３ 回路基板
４５ 信号ケーブル
６０ 光ファイバ束
６２、７５、８０、８５、９０ 保護チューブ
６５ 網体
６６ 扁平部
６８ 円筒部
７０、９５ ブロック
８６ 螺管
９６ 取り付け部

Claims (7)

1. 被検体内に挿入される挿入部に挿通され、挿入部の先端のブロックにその先端が固定される内蔵物と、
   前記内蔵物を被覆する可撓性の保護チューブであり、少なくとも一部に金属補強部材が埋設され、前記ブロック側の端部のみが断面楕円形状の扁平部で、それ以外は断面円形状の円筒部である保護チューブとを備え、
   前記扁平部は、前記円筒部よりも剛性が低いことを特徴とする内視鏡。
2. 前記扁平部は、前記円筒部の外径より短径が短いことを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記扁平部は、前記円筒部よりも前記金属補強部材の埋設密度が低いことを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡。
4. 前記保護チューブは、前記扁平部の楕円の長軸方向が挿入部の周方向に沿うように取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の内視鏡。
5. 前記ブロック側の前記保護チューブの端部が取り付けられ、断面楕円形状に形成された取り付け部を備え、
   前記扁平部は、前記ブロック側の前記保護チューブの端部が前記取り付け部に取り付けられることで形成されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の内視鏡。
6. 前記内蔵物は、照明光を導光するライトガイドであり、
   前記ライトガイドは、固体撮像素子の回路基板に接続される信号ケーブルの近傍に配されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の内視鏡。
7. 前記金属補強部材は、弾性を有する金属素線を編組してなる網体、または弾性を有する金属紐体を螺旋状に巻いてなる螺管であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の内視鏡。

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