WO2018079061A1

WO2018079061A1 - 内視鏡

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Publication number: WO2018079061A1
Application number: PCT/JP2017/031178
Authority: WO
Inventors: 雄太関口
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-05-03
Also published as: CN109715034A; US20190175001A1; JPWO2018079061A1; JP6503520B2; DE112017005361T5

Abstract

内視鏡（１）は、軸体（３１）回りに回動自在に設けられ、光学素子（１３）を保持する第１の枠体（１２）と、第１の枠体（１２）を回動自在に保持する第２の枠体（１１）と、軸体（３１）の外周面に接触する凹部形成された溝部（２５），（２６）と、軸体（３１）と溝部（２５），（２６）とが当接する方向に引張荷重を与える弾性部材（１８）と、を具備する。

Description

内視鏡

　本発明は、視野方向可変型の内視鏡に関し、特に挿入部の先端部に設けられた光学素子を動かして視野方向を変更する内視鏡に関する。

　生体の体内や構造物の内部などの観察が困難な箇所を観察するために、生体や構造物の外部から内部に導入可能であって、光学像を撮像するための内視鏡が、例えば医療分野または工業分野において利用されている。

　内視鏡には、消化管の検査治療に用いられる柔軟な挿入部を有するものと、外科的手術に用いられる硬質な挿入部を有するものがある。

　特に、硬質な挿入部を有する内視鏡は、硬性鏡、腹腔鏡、腎盂尿管鏡などと称され、例えば、日本国特開平７－３２７９１６号公報に開示されるように、先端の光学素子のプリズムを回動して傾斜させることにより視野（斜視角度）を変更自在な視野方向可変型内視鏡が知られている。

　ところで、近年における内視鏡は、挿入部の細径化により、光学素子を配置する部分も超細径となり、光学素子を回動する回動軸および、この回動軸を保持する孔部が微小となり寸法公差の精度が高く要求される。

　そのため、日本国特開平７－３２７９１６号公報に記載されるような従来の構成の内視鏡では、回動軸と孔部との間でガタが生じ易く、光学素子の位置決めが困難であるという課題があった。

　さらに、従来の構成の内視鏡では、微小な回動軸を微小な孔部に挿通させるため、組み付が困難で、作業性が悪いという課題があった。

　そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、視野方向を可変する光学素子をガタ無く高精度な位置決めが行えると共に、組み付作業性も向上する内視鏡を提供することを目的とする。

　本発明の一態様の内視鏡は、軸体回りに回動自在に設けられ、光学素子を保持する第１の枠体と、前記第１の枠体を回動自在に保持する第２の枠体と、前記軸体の外周面に接触する凹部形成された溝部と、前記軸体と前記溝部とが当接する方向に引張荷重を与える弾性部材と、を具備する。

一態様の内視鏡の全体構成を示す斜視図同、視野方向可変機構の構成を示す分解斜視図同、視野方向可変機構の構成を示す斜視図同、視野方向可変機構が配設された挿入部の先端部分を示す断面図同、視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、回動軸と当付部の構成を示す拡大図同、第１の変形例の視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、第２の変形例の視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、第３の変形例の視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、第４の変形例の視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、第５の変形例の視野方向可変機構の構成を示す左側面図同、第６の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図

　以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。また、以下の説明においては、図の紙面に向かって見た上下方向を構成要素の上部および下部として説明している場合がある。

　先ず、本発明の一態様の内視鏡について、以下に説明する。　
　図１は、内視鏡の全体構成を示す斜視図、図２は視野方向可変機構の構成を示す分解斜視図、図３は視野方向可変機構の構成を示す斜視図、図４は視野方向可変機構が配設された挿入部の先端部分を示す断面図、図５は視野方向可変機構の構成を示す左側面図、図６は回動軸と当付部の構成を示す拡大図である。

　本実施形態の内視鏡１は、図１に示すように、人体などの被検体内に導入可能な、例えば、外科用または泌尿器などを検査する医療機器であって、被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有している。

　なお、内視鏡１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であっても良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。

　内視鏡１は、被検体の内部に導入される硬質な挿入部２と、この挿入部２の基端に位置する操作部３と、この操作部３の基端部から延出するユニバーサルコード４とで主に構成されている。

　なお、ここでの内視鏡１は、挿入部２に可撓性を有する部位を具備しない、所謂硬性鏡、腹腔鏡、腎盂尿管鏡などと称される形態のものである。勿論、本実施の形態の構成は、口腔から導入する上部内視鏡、肛門から挿入する下部内視鏡などの軟性内視鏡にも適用できる技術である。

　ユニバーサルコード４は、基端部にビデオプロセッサなどの外部装置５に接続される内視鏡コネクタ４ａが設けられている。

　外部装置５には、画像処理部が設けられている。この画像処理部は、図示しない撮像素子から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、モニタである画像表示部６に出力する。即ち、本実施形態では、撮像素子により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像として画像表示部６に表示される。

　なお、撮像素子は、非常に小型な電子部品であり、入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に配列されたものであり、例えば一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式が適用されている。そして、撮像素子は、図示しない回路基板などと接続されている。

　また、内視鏡１の挿入部２は、先端の下部側に観察窓としてのドーム状のカバーガラス７が設けられている。内視鏡１の操作部３は、所謂ジョイスティックタイプの操作部材である操作レバー８が中央上部に配設され、この操作レバー８の突出した根元部分を覆うカバー体であるゴムブーツ９が設けられている。

　次に、図２および図３を参照して、内視鏡１の挿入部２に設けられる視野方向可変機構について以下に詳しく説明する。　
　図２および図３に示すように、視野方向可変機構１０は、第１の枠体としての略筒状の保持部１１と、ここでは断面コの字状をした凹部状の回転部となる第２の枠体としての光学素子保持枠１２と、この光学素子保持枠１２に保持された光学素子としてのプリズム１３と、コイルチューブなどのチューブ体１４，１５にそれぞれ挿通する牽引部材である２つの操作ワイヤ１６，１７と、付勢部材であり弾性部材としての引張バネ１８と、を主に有して構成されている。

　保持部１１は、ステンレスなどの金属または硬質樹脂から形成され、長手軸方向に沿った孔部２１を有している。また、保持部１１は、両側部分に前方となる先端側に向けて２つの腕部２２，２３が延設されている。

　さらに、保持部１１は、一方の側部、ここでは先端側から見て右側部に腕部２３の側面に沿った切欠部２４が形成されている。２つの腕部２２，２３には、先端側の、ここでは上部側となる角部が欠切された凹部形成されたＶ字溝である当付部２５，２６が形成されている。これら２つの当付部２５，２６は、それぞれ所定の角度を成す２つの平面部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂを有している。

　光学素子保持枠１２は、プリズム１３を接着などによって固定保持している。この光学素子保持枠１２は、両側面の略中央に軸体である回動軸３１が設けられている。これら２つの回動軸３１が保持部１１の２つの腕部２２，２３に形成された当付部２５，２６に配置される。

　これにより、光学素子保持枠１２は、２つの腕部２２，２３の間に挟まれた状態で、回動軸３１回りに回動自在に設置される。

　なお、２つの回動軸３１は、光学素子保持枠１２の側面に形成された穴部に圧着などにより挿入固定されてもよいし、光学素子保持枠１２の側面に一体的に削成されていてもよい。

　２つの操作ワイヤ１６，１７は、それぞれチューブ体１４，１５から延設された先端が光学素子保持枠１２の一側面、ここでは左側面の基端側の上下部分に半田、カシメなどにより接続固定され、保持部の孔部２１に挿通して基端側から延設される。

　そして、これら２つの操作ワイヤ１６，１７は、チューブ体１４，１５に覆われた状態で内視鏡１の挿入部２に挿通して操作部３に設けられた操作レバー８に接続される。これにより、２つの操作ワイヤ１６，１７は、操作レバー８の前後の傾倒操作によって、牽引弛緩されて進退移動する。

　引張バネ１８は、保持部１１の切欠部２４に配置され、先端側の一端のフックにワイヤ３２の基端が接続されている。引張バネ１８の基端側の他端のフックは、保持部１１の切欠部２４に設けられた図示しない突起部に掛止される。

　ワイヤ３２の先端には、リング３３が設けられている。このリング３３は、ここでは先端側から見て右側の腕部２３の側面から延出する回動軸３１に外挿される。なお、ワイヤ３２の先端にリング３３を設けなくても、ワイヤ３２の先端を輪状形成して、回動軸３１に引っ掛けてもよい。

　こうして、引張バネ１８の付勢力による張力（引張荷重）Ｆ（図４参照）が回動軸３１に与えられ、先端側から見て右側の回動軸３１が当付部２６に突き当てられる。さらに、先端側から見て右側の回動軸３１は、２つの操作ワイヤ１６，１７による後方(基端)側の張力（引張荷重）である張力によって、先端側から見て左側の回動軸３１が当付部２６に突き当てられる。

　即ち、光学素子保持枠１２の２つの回動軸３１は、２つの腕部２２，２３の当付部２５，２６にそれぞれ形成された２つの平面部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂに当接するように、ここでは基端下方側に引っ張られた状態となる。こうして、光学素子保持枠１２は、２つの腕部２２，２３の間において、安定した状態で回動自在に配置される。

　以上のように構成された視野方向可変機構１０は、図４に示すように、内視鏡１の挿入部２の先端分に配設される。なお、内視鏡１の挿入部２は、先端下部側がカバーガラス７によって封止された挿入パイプである外装管１９を有している。

　そして、視野方向可変機構１０は、操作レバー８の操作により、上方の操作ワイヤ１６が牽引され、下方の操作ワイヤ１７が弛緩されると、光学素子保持枠１２が図４の紙面に向かって回動軸３１右回り（矢印Ｕ方向）に回動する。これにより、光学素子保持枠１２に保持されているプリズム１３の光の屈折方向が変わり、内視鏡１の視野方向が上方側に変更される。

　一方、視野方向可変機構１０は、操作レバー８の操作により、下方の操作ワイヤ１７が牽引され、上方の操作ワイヤ１６が弛緩されると、光学素子保持枠１２が図４の紙面に向かって回動軸３１左回り（矢印Ｄ方向）に回動する。これにより、光学素子保持枠１２に保持されているプリズム１３の光の屈折方向が変わり、内視鏡１の視野方向が下方側に変更される。

　以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡１は、光学素子であるプリズム１３を保持する光学素子保持枠１２の回動軸３１の外周面が保持部１１の腕部２２，２３に形成されたＶ字溝状の当付部２５，２６の２つの平面部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂの２箇所に接した状態が引張バネ１８の付勢力による基端下方側の張力（引張荷重）Ｆおよび２つの操作ワイヤ１６，１７による後方(基端)側の張力によって常に維持される。

　これにより、内視鏡１は、光学素子であるプリズム１３を保持して回動する光学素子保持枠１２がガタ付くことなく、高精度なプリズム１３の位置決めが容易な構成となっている。

　さらに、視野方向可変機構１０の組み付け時に、Ｖ字溝状の当付部２５，２６に光学素子保持枠１２の回動軸３１を設置した後、回動軸３１の外周面を当付部２５，２６の２つの平面部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂに突き当てるように、引張バネ１８により付勢力および２つの操作ワイヤ１６，１７の張力を加えるだけで、光学素子保持枠１２が所定の位置に容易に定まるため、組み付作業性も向上する。

　なお、図５に示すように、当付部２６（２５）の２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）は、それぞれのなす角θが１８０°以下であればよく、ここでは略９０°として図示している（図５では、右側面の当付部２６の２つの平面部２６ａ，２６ｂを図示している）。

　また、図６に示すように、引張バネ１８による張力（引張荷重）Ｆの方向は、回動軸３１の中心Ｏから当付部２５，２６の２つの平面部２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂに回動軸３１が接する接点Ａ，Ｂを通る仮想線Ｘ，Ｙの間の領域α内に含まれていればよく、領域αを均等に２分する方向が望ましい。

（変形例）
　なお、上述した実施の形態の内視鏡１の同様な作用効果を有する他の態様の構成を以下の種々の変形例に例示する。また、上記実施の形態の構成および下記の種々の変形例の構成は、それぞれの要部を組み合わせることもできる。

（第１の変形例）
　図７は、第１の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　図７に示すように、２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）からなる当付部２６（２５）は、腕部２２，２３の先端面に凹部形成されたＶ字溝状に形成して、付勢力を後方となる基端側へ与えて、基端側へ張力（引張荷重）Ｆが回動軸３１にかかるように引張バネ１８を配置した構成としてもよい（図７では、右側面の当付部２６の２つの平面部２６ａ，２６ｂを図示している）。

（第２の変形例）
　図８は、第２の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　図８に示すように、当付部２６（２５）は、腕部２２，２３の先端面に回動軸３１の外周面と略同じＲ形状の凹部形成された円弧溝状となるように曲面２６ｃ（２５ｃ）に形成して、付勢力を後方となる基端側へ与えて、基端側へ張力（引張荷重）Ｆが回動軸３１にかかるように引張バネ１８を配置した構成としてもよい（図８では、右側面の当付部２６の曲面２６ｃのみを図示している）。

（第３の変形例）
　図９は、第３の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　図９に示すように、回動軸３１を設けなくとも、光学素子保持枠１２の基端を円弧状の曲面３４を形成して、腕部２２，２３の先端面に凹部形成されたＶ字溝状に形成された当付部２６（２５）の２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）に突き当てる構成としてもよい（図９では、右側面の当付部２６の２つの平面部２６ａ，２６ｂを図示している）。

　なお、ここでは、光学素子保持枠１２の基端部分にリング３３を掛止する突起部３５が設けられ、付勢力を後方となる基端側へ与えて、基端側へ張力（引張荷重）Ｆが光学素子保持枠１２にかかるように引張バネ１８が配置されている。

（第４の変形例）
　図１０は、第４の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　図１０に示すように、ここでは回動軸３１左回りに付勢して、光学素子保持枠１２を下方に視野方向を変更する回転トルクＴを発生する付勢部材であるトーションバネ４１を設け、光学素子保持枠１２を、ここでは回動軸３１右回り方向に牽引操作して上方に視野方向を変更する操作ワイヤ１６のみとしてもよい（図１０では、右側面の当付部２６の２つの平面部２６ａ，２６ｂを図示している）。

　なお、トーションバネ４１は、腕部２３に設けられたバネ受け軸４２に装着され、両端が保持部１１および光学素子保持枠１２に設けられる突起部４３，４４に当接されている。

　即ち、ここでは、操作ワイヤ１６が牽引されることで、トーションバネ４１の回転トルクＴに抗して、操作ワイヤ１６の張力Ｎが上回り、光学素子保持枠１２が回動軸３１右回り方向に回動する。そして、操作ワイヤ１６が弛緩されることで、トーションバネ４１の回転トルクＴが操作ワイヤ１６の張力Ｎよりも上回り、光学素子保持枠１２が回動軸３１左回り方向に回動する。

　このような構成により、１つの操作ワイヤ１６の牽引弛緩操作のみで、光学素子保持枠１２を回動させることができ、内視鏡１の視野方向を上下に可変することができる。

　なお、回動軸３１にかかる操作ワイヤ１６の張力Ｎとトーションバネ４１の回転トルクＴの合力の方向が当付部２６（２５）から離れる（浮く）方向となっても、引張バネ１８による張力（引張荷重）Ｆにより、安定して回動軸３１を当付部２６（２５）の２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）に突き当てることができる。

（第５の変形例）
　図１１は、第５の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　図１１に示すように、ここでは、光学素子保持枠１２の先端下方部分にリング３３を掛止する突起部４５が設けられ、付勢力を基端下方側へ与えて、張力（引張荷重）Ｆが基端下方側に光学素子保持枠１２にかかるように引張バネ１８が配置されている。

　さらに、ここでは、操作ワイヤ１６による張力Ｎも、基端下方側に光学素子保持枠１２にかかるように設定されている。

　即ち、ここでは、操作ワイヤ１６が牽引されることで、引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆに抗して、操作ワイヤ１６の張力Ｎが上回り、光学素子保持枠１２が回動軸３１右回り方向に回動する。そして、操作ワイヤ１６が弛緩されることで、引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆが操作ワイヤ１６の張力Ｎよりも上回り、光学素子保持枠１２が回動軸３１左回り方向に回動する。

　このような構成としても、１つの操作ワイヤ１６の牽引弛緩操作のみで、光学素子保持枠１２を回動させることができ、内視鏡１の視野方向を上下に可変することができる。

　なお、回動軸３１にかかる操作ワイヤ１６の張力Ｎと引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆの合力の方向が常に回動軸３１を当付部２６（２５）の２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）に突き当てる方向に作用している必要がある。そのため、ここでは、操作ワイヤ１６の張力Ｎと引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆが基端下方側に光学素子保持枠１２を引張る方向に作用している構成を例示している。

　即ち、操作ワイヤ１６の張力Ｎと引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆの合力が当付部２６（２５）の２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）に突き当てる方向に作用していればよいため、この条件を満たせば、操作ワイヤ１６の張力Ｎまたは引張バネ１８の張力（引張荷重）Ｆが基端方向の上方側に作用する構成としてもよい。

（第６の変形例）
　図１２は、第６の変形例に係る視野方向可変機構の構成を示す右側面図である。　
　上述の実施の形態および各変形例では、回動軸３１を光学素子保持枠１２に設けて、腕部２３（２２）に２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）からなる当付部２６（２５）を形成した構成を例示したが、例えば、図１２に示すように、２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）からなる当付部２６（２５）を光学素子保持枠１２の基端側に形成して、腕部２３（２２）に回動軸３１を設けた構成としてもよい（図１２では、右側面の当付部２６の２つの平面部２６ａ，２６ｂを図示している）。

　なお、ここでは、２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）からなる当付部２６（２５）が凹部形成された、第１の変形例と同様なＶ字溝状となっており、付勢力を後方となる基端側へ与えて、基端側へ張力（引張荷重）Ｆが光学素子保持枠１２の基端下方側にかかるように引張バネ１８を配置した構成となっている。

　そして、第５の変形例と同様に、ここでは光学素子保持枠１２の基端上方側に操作ワイヤ１６が接続されており、この操作ワイヤ１６による張力Ｎと引張バネ１８による張力（引張荷重）Ｆが釣り合った状態を示している。

　なお、光学素子保持枠１２は、２つの平面部２６ａ，２６ｂ（２５ａ，２５ｂ）からなるＶ字溝状の当付部２６（２５）に変えて、第２の変形例と同様な回動軸３１の外周面と略同じＲ形状の凹部形成された円弧溝状となる曲面形成されていてもよい。

　なお、上述した実施の形態では、張力（引張荷重）Ｆを生じさせるために引張バネ１８を用いたが、これに変えて、ゴムなどの他の弾性部材による牽引力を発生する手段を用いてもよい。

　さらに、内視鏡１は、撮像素子を備えた電子内視鏡を例示したが、これに限定されることなく、リレーレンズが設けられて被写体像を伝送する構成にも、上記各実施形態を適用することができる。

　以上の各実施の形態に記載した発明は、それら実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

　例えば、各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

　本発明によれば、視野方向を可変する光学素子をガタ無く高精度な位置決めが行えると共に、組み付作業性も向上する内視鏡を提供できる。

　本出願は、２０１６年１０月２４日に日本国に出願された特願２０１６－２０７８１９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims

　軸体回りに回動自在に設けられ、光学素子を保持する第１の枠体と、
　前記第１の枠体を回動自在に保持する第２の枠体と、
　前記軸体の外周面に接触する凹部形成された溝部と、
　前記軸体と前記溝部とが当接する方向に引張荷重を与える弾性部材と、
　を具備することを特徴とする内視鏡。
　前記軸体が前記第１の枠体に設けられ、
　前記溝部が前記第２の枠体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
　前記溝部は、前記軸体の前記外周面が当接される所定のなす角の２つの平面を有していることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
　前記弾性部材は、前記軸体を前記２つの平面と当接する方向に前記引張荷重を与える第１の付勢部材であることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
　前記第１の枠体を回動操作し、前記軸体に前記溝部と当接する方向に張力を与える牽引部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
　前記牽引部材が牽引されて前記第１の枠体が前記軸体回りに回動する一方向とは反対の他方向に前記第１の枠体に回転トルクを与える第２の付勢部材を有していることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
　前記第２の付勢部材は、トーションバネであることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
　前記牽引部材は、操作ワイヤであることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡。
　前記弾性部材は、引張バネであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。