JP5527904B2 - 内視鏡 - Google Patents
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Description
内視鏡は、基本的に、人体に挿入される挿入部、挿入部の操作や送気・送水などの内視鏡の操作を行なう操作部、送気源や吸引ポンプ等と接続されるコネクタ(LG(Light Guide)コネクタ)、および、コネクタと操作部および挿入部を接続するユニバーサルコード(LG軟性部)等から構成される。
また、挿入部の先端部と軟性部との間には、通常、内視鏡の操作部での操作に応じて、上下方向、あるいはさらに左右方向(上下方向と(略)直交する方向)に湾曲するアングル部(湾曲部)が設けられる。
また、このようなアングル部の湾曲は、通常、操作部とアングル部を連結して設けられるワイヤ(アングルワイヤ)を牽引することによって行われる。
従って、操作ツマミを回転してワイヤを牽引することにより、牽引した方のワイヤ側を内側にして、管状部材を連結してなるアングル部が湾曲される。
この潤滑剤としては、主に、二硫化モリブデンが用いられている。
殺菌効果が高い滅菌方法として、過酸化水素を用いた滅菌方法が知られている。特に、低温での処理が可能で、殺菌効力が非常に強い上に、処理時間も短くできる滅菌方法として、過酸化水素を用いた低温プラズマ滅菌法が知られている。
また、特許文献2では、内視鏡に使用する潤滑剤として、フッ素樹脂やポリイミド等から選択される所定成分を3〜20重量%、バインダとしてのエポキシ樹脂とフェノール樹脂を10〜40重量%、分散剤を0.05〜10重量%、有機溶剤を30〜85重量%,含有する組成物を提案している。
さらに、特許文献3では、内視鏡に使用する潤滑剤として、多孔性炭素質材料粉末を用いることを提案している。
また、これらの潤滑剤をワイヤの潤滑剤として用いると、当初は、良好な潤滑効果が得られても、繰り返しの使用や、繰り返しの洗浄、消毒、滅菌によって、次第に、潤滑能力が低下する。そのため、経時と共に、アングル部を湾曲させる操作に、大きな力が必要になってしまう。
さらに、固体潤滑剤として、二硫化モリブデンに変えて、カーボングラファイト、窒化ホウ素、ポリテトラフルオロエチレンを使用することは、前述のように知られているが、潤滑剤として適した、粒子形状、大きさ等は明確になっていない。特にポリテトラフルオロエチレンは、無機材料ではなく、高分子材料のため、粒子形状、大きさだけで潤滑剤の性能は決まらず、合成方法、重合条件、精製方法等により、特性が大きく変化する可能性がある。しかしながら、内視鏡の形態、特に過酸化水素を用いた低温プラズマ滅菌法を繰り返し行うことが要求される内視鏡に対応する際に、アングル部を湾曲させる操作の変化を抑制できるポリテトラフルオロエチレンの製法、条件が知られていないばかりでなく、合成方法、重合条件、精製方法等が影響されることも知られていない。
また、前記管状部材の内径が5mm以下であるのが好ましい。
また、前記ポリテトラフルオロエチレンの粒径が5〜50μmであるのが好ましい。
また、前記ワイヤへのポリテトラフルオロエチレンの付着量が、0.1〜2μg/cmであるのが好ましい。
また、前記ワイヤが撚り線であるのが好ましい。
また、前記撚り線を形成する線の間に、前記ポリテトラフルオロエチレンの粉末が入り込んでいるのが好ましい。
さらに、気管支用であるのが好ましい。
前述の特許文献1等にも示されるように、PTFEは、過酸化水素を用いた滅菌を行っても分解することが無い。しかも、熱分解法によるPTFEは、潤滑性に優れるばかりか、高い頻度で使用を続けてもアングルトルクの変動が小さく、さらに、内視鏡を使用する毎に行われる洗浄/消毒/滅菌による劣化も非常に少ない。
図1に示す内視鏡は、内視鏡10は、体腔(気管支や胃など)等の治療や検査を行なう処置部に挿入されて、体内の観察、静止画や動画の撮影、生体組織の採取などの処置等を行なうものである。
ここで、後に詳述するが、本発明の内視鏡10は、挿入部12のアングル部26を湾曲させるワイヤ68の潤滑剤として、熱分解法によって製造されたポリテトラフルオロエチレンを用いる。これにより、本発明の内視鏡10は、高度な滅菌が可能な過酸化水素を用いた滅菌処理が可能であり、かつ、挿入部12を細径とした場合でも、長期にわたって良好なアングル部26の湾曲操作性を実現できる。
そのため、本発明は、高度な滅菌が要求され、かつ、挿入部12を細径にする必要が有る気管支用の内視鏡には、特に好適に利用可能である。
操作部14には、通常の内視鏡と同様、挿入部12の先端部24の鉗子孔(鉗子チャンネル)に連通する、鉗子等の処置具を挿入するための鉗子口32、先端部24の鉗子孔からの吸引を行なうための吸引ボタン34、先端部24のノズル(送気・送水チャンネル)から送気や送水を行なうための送気・送水ボタン36等が配置される。
なお、図示例の内視鏡10は、吸引および送気・送水の機能を有するものであるが、本発明の内視鏡は、吸引および送気・送水の一方もしくは両方の機能を有さないものであってもよい。また、吸引および/または送気・送水の機能に変えて、あるいは吸引および/または送気・送水の機能に加えて、他の機能を有するものであってもよい。
操作部14において、UDツマミ38の下方(操作部14の内部)には、UDツマミ38と同軸で、UDツマミ38と共に回転するプーリ82が設けられている。また、このプーリ82には、アングル部26を湾曲するためのワイヤ68が巻き掛かっている。この点に関しては、後に詳述する。
図示例において、LGコネクタ18には、内視鏡10と施設の送水(給水)手段と接続するための送水コネクタ50、同送気手段と接続するための送気コネクタ52、同吸引手段と接続するための吸引コネクタ等が配置される。また、LGコネクタ18には、照明光源とを接続するためのLG棒54や、電子メスを使用する際にSコードを接続するS端子等も設けられる。
先端部24の撮像ユニット(CCDセンサ)が撮像した画像(画像データ)や、操作部14における各種の指示は、信号線によって、このLGコネクタ18を経てビデオコネクタ20からプロセッサ装置に出力される。
このユニバーサルコード16には、送水コネクタ50に接続する送水チャンネル、送気コネクタ52に接続する送気チャンネル、吸引コネクタに接続する吸引チャンネル、照明光源からLG棒54に照射された観察光を伝播するためのライトガイド、操作部14の操作による指示や先端部24の撮像ユニットで撮影された画像のデータを転送するための信号線などが収容/挿通される。
挿入部12の先端である先端部24には、CCDセンサや撮像レンズ等を一体的にユニット化してなる撮像ユニット、ライトガイドが伝播した観察光を観察部位に照射するための照明レンズ等が組み込まれている。また、先端部24には、処置部に鉗子を挿入させるための鉗子孔や、送気や送水を行うためのノズル等も設けられる。
前述のように、軟性部28およびアングル部26には、被処置部に鉗子を挿入するための鉗子チャンネル(吸引チャンネル)、送気・送水ボタン36による送気および送水を行うための送気・送水チャンネル(送気チャンネルおよび送水チャンネル)、先端部24の撮像ユニット(CCDセンサ)による撮影画像のデータを転送するための信号線、照明光を伝播するためのライトガイド等が挿通される。
また、軟性部28およびアングル部26には、アングル部26を湾曲するための、後述するワイヤ68なども挿通される。
各種の内視鏡のアングル部と同様、アングル部26は、略円筒状の複数のリング(節輪/アングルリング)を連結し、このリングにアングル部26を湾曲させるワイヤ(アングルワイヤ)を挿通して、先端側のリングにワイヤを固定してなる構成を有する。
図示例のアングル部26は、8個のリング60と、先端側の先端リング62と、基端側(操作部14側)の基端リング64との、合計で10個の略円筒状のリング(管状部材)を接続して構成される。
また、ワイヤ68は、プーリ82(あるいは後述するチェーン等)の先端側の直後から、アングル部26の直前までは、極細線のワイヤを螺旋状に巻回してなるコイル72(スプリング)に挿通されている。
前記直径が通過する頂点(山の頂点)には、この頂点を中心とする円形(円盤状)の係合部60aが形成される。この係合部60aの中心には、貫通孔60bが形成される。
他方、基端リング64も、一方の端部は平坦で、他方の端部のみがリング60と同様の山形となっている、リング60よりも、若干、長尺な略円筒状を有する。この山の頂点には、係合部60aと同様の円形の係合部64aが形成される。この係合部64aの中心には、同じく、貫通孔(図示省略)が形成される。
先端リング62は、先端のリング60の貫通孔60bと、係合部62aの貫通孔とを一致して、リング60同士と同様に、連結部材74によって互いに回動自在に連結される。さらに、基端リング64は、先端リング62と逆端側のリング60の貫通孔60bと、係合部62aの貫通孔とを一致して、リング60同士と同様に、連結部材74によって互いに回動自在に連結される。
また、リング60においては、この切り込み60aの間を、リング60(円筒)の中心に向けて押圧して内部側に凸状にする。これにより、リング60を軸線方向から見た図2(D)に概念的に示すように、リング60の内周面とで管状を成す凸部76を形成している。すなわち、リング60は、いわゆる切り絞り加工によって、凸部76を形成して、軸線方向に貫通する管状部を形成している(リング60の周面の一部をワイヤの挿通部とする、リング一体型のワイヤ挿通部)。
なお、凸部76は、図示例の位置に形成するのに限定はされず、例えば、直径上に位置するように、2つの凸部76を形成してもよい。
すなわち、アングル部26は、好ましい態様として、リング60および基端リング64に切り絞り加工を施して、ワイヤ68を所定位置で挿通する挿通部を形成してる。
しかしながら、このようなピン状部材100は、リング104の内部に大きく突出してしまうため、リング104の断面積が小さくなってしまう。そのため、アングル部におけるワイヤの挿通に、ピン状部材100を利用すると、気管支用のように、挿入部の細径化が要求される内視鏡では、挿入部に鉗子チャンネルやライトガイドなどの必要な内臓物を挿通することができなくなってしまう。
そのため、挿入部12が細い内視鏡であっても、必要な内容物を収容することが可能となる。すなわち、アングル部26を構成するリング60等に、切り絞り加工によってワイヤ68を適正に挿通するための部位を形成することにより、挿入部12を細径化して、気管支用のように、細い挿入部12が要求される用途にも、好適に対応することができる。
すなわち、本発明において、アングル部26におけるワイヤ68の挿通部は、図3に示すピン状部材100を始めとして、公知の内視鏡で利用される各種の構成が、全て、利用可能である。
ここで、どのような用途であれ、患者の負担を軽減するためには、内視鏡10の挿入部12の径は、細い方が好ましい。特に、気管支用の内視鏡などは、挿入部12が細径であることが要求される。また、後に詳述するが、アングル部26におけるワイヤ68の挿通部を、挿入部12の細径化に好適な前述の切り絞り加工で形成した場合には、その効果は大きい。
そのため、本発明の効果を、より好適に発現できる等の点で、アングル部26を構成するリング60、先端リング62および基端リング64の内径は、5mm以下、特に、4mm以下であるのが好ましい。
しかしながら、本発明の内視鏡10においては、ワイヤ68は、単線ではなく、撚り線(寄り糸状のワイヤ)を用いるのが好ましい。
また、ワイヤ68の径にも、特に限定はなく、内視鏡の種類や挿入部12の太さ、挿入部12に収容される内蔵物等に応じて、適宜、決定すればよい。
UDツマミ38は、操作部14によって回転自在に軸支される回転軸80に固定されている。すなわち、UDツマミ38は、回転軸80によって、回転自在に軸支されている。
また、回転軸80の下端部には、回転軸80を中心に一致して、プーリ82が固定されている。従って、このプーリ82は、UDツマミ38を回転することによって、UDツマミ38と同方向に回転する。
従って、UDツマミ38を回転すると、プーリ82が同方向に回転して、一方のワイヤ68は巻き取られて牽引され、他方のワイヤ68は、逆に送り出される。
従って、前述のように、UDツマミ38の回転によってプーリ82が回転して、一方のワイヤ68が牽引されて、他方のワイヤ68が送り出されると、牽引されたワイヤ68側を内側にして、牽引量に応じて、アングル部26が湾曲する。
また、アングル部26に挿通されるワイヤ68を、直接、プーリ82に巻き掛ける構成にも、限定はされない。例えば、1本のチェーンをスプロケットギア状のプーリに巻き掛け、このチェーンの両端部に各ワイヤ68の一端を接続する構成であってもよい。さらに、ワイヤ68とチェーン等との間に、両者を接続するための接続部材を設けてもよい。
例えば、本発明の内視鏡は、各種の消化器管用の内視鏡のように、上下の2方向に加え、上下方向と(略)直交する左右方向の4方向に、アングル部を湾曲可能な内視鏡であってもよい。
熱分解法とは、高分子量のPTFEを不活性雰囲気中で熱分解して低分子量化し、さらに、低分子量化したPTFEを粉砕して微粒子化する、PTFE粉末の製造方法である。
ここで、内視鏡は、1回、使用する毎に、洗浄、消毒および滅菌を行うのが望ましい。また、高い滅菌効力が得られる滅菌方法として、過酸化水素を用いた低温プラズマ滅菌法などの、過酸化水素を用いる滅菌方法が知られている。
ところが、潤滑剤として二硫化モリブデンを用いた内視鏡で、過酸化水素を用いる滅菌処理を行うと、二硫化モリブデンが分解して硫酸等の硫化物が発生して、内視鏡の損傷や故障を招いてしまう。
しかしながら、これらの潤滑剤は、アングル部26を湾曲させるワイヤ68の潤滑剤としては、十分な潤滑効果が得られず、良好なアングル部の湾曲操作性が得られない場合も多い。また、これらの潤滑剤は、当初は良好な潤滑効果が得られても、繰り返しの使用や洗浄によって、次第に、潤滑能力が低下するものも多く、経時と共に、アングル部の湾曲操作性が低下する場合も多い。
しかしながら、乳化重合法によるPTFE粉末は、アングル部26を湾曲させるワイヤ68の潤滑剤としては、熱分解法によるPTFE粉末よりも潤滑効果が低い。しかも、乳化重合法によるPTFE粉末は、使用や滅菌処理等による経時的な劣化が大きい。加えて、乳化重合法によるPTFE粉末を用いると、使用を続けることでアングルトルクが変動してしまい、操作性が不安定である。
一方、熱分解法によるPTFE粉末は、高い潤滑性を有するので、この摺動性を向上することができる。また、熱分解法によるPTFE粉末は、潤滑性が高いのみならず、高い粒子形状の安定性を有する。しかも、熱分解法によるPTFE粉末は、乾式でも良好な分散性を有するので、ワイヤ68の全域に均一に付着せしめることができる。
そのため、アングル部26を湾曲させるワイヤ68の潤滑剤として、熱分解法によるPTFE粉末を用いた内視鏡10は、小さい力での湾曲操作が可能となり、高いアングル部26の湾曲操作性を実現できる。
熱分解法によるPTFE粉末は、前述のように高い粒子形状の安定性を有し、しかも、過酸化水素を用いた滅菌処理等に対しても、高い粒子形状安定性を有する。そのため、アングル部26を湾曲させるワイヤ68の潤滑剤として、熱分解法によるPTFE粉末を用いた内視鏡10は、長期間に渡って高い頻度で使用しても、アングルトルクの変動が少なく、長期に渡って、安定して、良好なアングル部26の湾曲操作性を維持できる。
以上のように、単にPTFEと言うだけでは、内視鏡用潤滑剤として適切な特性を得られず、製法まで特定しないと、良好な結果が得られない。
これに対し、切り絞り加工による凸部76や凸部80は、前述のように、リング60等の内周面と共に管状のワイヤ68の挿通部を形成する。そのため、アングル部26を湾曲すると、ワイヤ68は、長手方向のほぼ全域で、リング60等の内周面に接触する。そのため、この構成では、ワイヤ68と、リング60および基端リング64との接触面積が大きくなり、摺動抵抗や摩擦力も大きくなる。
すなわち、切り絞り加工によって形成した凸部76等にワイヤ68を挿通するアングル部26では、ワイヤ68の潤滑剤が湾曲操作性に与える影響が、図3に示すようなピン状部材100を用いたアングル部に比して、非常に大きくなる。
そのため、図示例の内視鏡10のように、切り絞り加工によって形成した凸部76等にワイヤ68を挿通するアングル部26を用いた場合でも、ワイヤ68の潤滑剤として、熱分解法によるPTFE粉末を用いることにより、長期に渡って、良好なアングル部26の湾曲操作性を維持できる。
本例において、潤滑剤は、熱分解法によるPTFE粉末、乳化重合法によるPTFE粉末、二硫化モリブデン粉末、窒化ホウ素粉末、および、カーボングラファイト粉末を用いた。
なお、アングルトルクは、内視鏡において、UDツマミを操作してアングル部を湾曲させた際の、UDツマミの回転力である。
なお、潤滑剤として、乳化重合法によるPTFE粉末を用いた内視鏡では、滅菌処理を100回行った以降のアングルトルクが大きくなってしまった。そのため、200回滅菌処理後および300回滅菌処理後のアングルトルク測定は、潤滑剤として、熱分解法によるPTFE粉末を用いた内視鏡のみ、行った。
このようなアングルトルクの測定を、内視鏡の挿入部の軟性部をストレートにした状態(以下、ストレートとも言う)、および、内視鏡の挿入部の軟性部にループをかけた状態(以下、ループとも言う)の、2種について行った。ストレートの結果を図6に、ループの結果を図7に、それぞれ示す。
また、殆どのアングル角度で、乳化重合法によるPTFE粉末を用いた内視鏡より、湾曲に要するアングルトルクが小さい。
この理由を解明するために、本発明者らは、PTFE粉末の粒状観察を行った。その結果、乳化重合法によるPTFE粉末は、当初の粒子形状が、湾曲操作によって解砕されて細かく分解する特徴を有することが分かった。乳化重合法によるPTFE粉末は、この分解によって粒子形状が小さくなり過ぎ、前述のようにワイヤ68とアングル部26(リング60等)との摺動による局所的な力に対する固体潤滑剤としての効果が低減してしまい、十分な潤滑性が得られない要因の1つと考えられる。
さらに、乳化重合法によるPTFE粉末は、過酸化水素を用いる低温プラズマ滅菌処理を行うと、PTFE粉末が不適性に再凝集し、変性する。乳化重合法によるPTFE粉末では、この再凝集、変性が、アングル部を湾曲させるワイヤの潤滑剤として用いた際の、性能悪化の要因になっていると考えられる。
耐久試験は、全部で9セット行い、アングルトルクは、耐久試験を1セットを終了する毎に測定した。なお、この耐久試験の9セットは、大体、内視鏡を高い頻度で3年使用した場合に相当する。
さらに、図8(B)に、上記アングルトルクの測定結果に関して、熱分解法によるPTEFを潤滑剤として用いた内視鏡、および、乳化重合法によるPTEFを潤滑剤として用いた内視鏡における、耐久試験後のトルク変化率[%]を示す。
また、図8(B)に示されるように、熱分解法によるPTFE粉末を潤滑剤として用いた内視鏡は、耐久試験を繰り返し行っても、アングルトルクは安定している。これに対し、乳化重合法によるPTFE粉末を潤滑剤として用いた内視鏡は、耐久試験を繰り返すと(すなわち、使用を続けると)、アングルトルクが大きく変化してしまい、すなわち、操作性が不安定である。
これは、後述するワイヤ68の撚り線の素線径が、通常、50μm程度であるので、PTFE粉末の粒径を5〜50μmとすることで、ワイヤ68の撚り線間にPTEFが安定して付着し易く、良好な潤滑性を長期に渡って保つことができる等の点で、好ましい結果を得ることができる。
他方で、PTFE粉末の量が多すぎると、逆に、抵抗になってしまい、ワイヤ68の潤滑性を悪化させる。この潤滑性悪化は、特に、ワイヤ68が挿通するコイル72のような、半密閉空間では、生じ易い。
ワイヤ68へのPTFE粉末の付着量を上記範囲とすることにより、PTFE粉末が、ワイヤ68が挿通するコイル72内の半密閉空間を適度に満たし、良好な潤滑性を長期に渡って保つことができる等の点で、好ましい結果を得ることができる。
PTFE粉末は、金属等の各種の材料への付着性が弱く、ワイヤ68への十分な付着量が確保および維持できない場合も有る。これに対し、ワイヤ68を撚り線として、撚り線の線間にPTFE粉末が入り込んだ状態とすることにより、より確実に、ワイヤ68における適度なPTFE粉末の付着量を、長期に渡って維持することが可能となる。
一例として、PTFE粉末を、直接、ワイヤ68にまぶす方法、揮発性溶媒にPTFE粉末を分散させた塗料を調整し、この塗料をスプレー塗布やハケ塗り等でワイヤ68に塗布する方法、PTFE粉末を充填した槽内にワイヤ68を潜らせる方法等が例示される。
12 挿入部
14 操作部
16 ユニバーサルコード
18 LGコネクタ
20 ビデオコネクタ
24 先端部
26 アングル部
28 軟性部
32 鉗子口
34 吸引ボタン
36 送気・送水ボタン
38 UDツマミ
42 UDブレーキ
50 送水コネクタ
52 送気コネクタ
54 LG棒
60,104 リング
60a,62a,64a 係合部
60b,102 貫通孔
62 先端リング
64 基端リング
68 ワイヤ
72 コイル
74 連結部材
76,80 凸部
100 ピン状部材
Claims (6)
- 挿入部の先端近傍にアングル部を有する内視鏡であって、
前記アングル部の湾曲操作を行なう湾曲操作部と、前記湾曲操作部とアングル部とを連結して、前記湾曲操作部の操作によって牽引されて、前記アングル部を湾曲させるワイヤとを有し、かつ、前記アングル部が、略円筒状の管状部材を前記挿入部の長手方向に連結してなるものであり、
さらに、前記ワイヤが撚り線であり、前記ワイヤの表面に、潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレンを不活性雰囲気中で熱分解して低分子量化し、この低分子量化したポリテトラフルオロエチレンを粉砕してポリテトラフルオロエチレンの粉末とする、熱分解法によって製造された粒径が5〜50μmのポリテトラフルオロエチレンの粉末が付着しており、かつ、前記ワイヤの撚り線を形成する線の間に、前記熱分解法によって製造された粒径が5〜50μmのポリテトラフルオロエチレンの粉末が入り込んでいることを特徴とする内視鏡。 - 前記管状部材は、周面に、前記挿入部の延在方向に配列する2つの切り込みを形成し、この切り込みの間を管内部に押圧して突出させてなる凸部を有し、
前記ワイヤは、この凸部内を挿通される請求項1に記載の内視鏡。 - 前記管状部材の内径が5mm以下である請求項1または2に記載の内視鏡。
- 前記ワイヤへのポリテトラフルオロエチレンの付着量が、0.1〜2μg/cmである請求項1〜3のいずれかに記載の内視鏡。
- 気管支用である請求項1〜4のいずれかに記載の内視鏡。
- さらに、前記アングル部の手前まで前記ワイヤを挿通するコイルを有する請求項1〜5のいずれかに記載の内視鏡。
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