JP4586115B2 - 極細径内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、医療用、工業用の極細径内視鏡に関する。

医療現場や工業現場では、人体の血管や工業施設の配管等のように微細な内部の様子を観察する際に、外径０．２〜２ｍｍ程度の極細の挿入部を有する極細径内視鏡が用いられている。医療用の極細径内視鏡はカテーテルを介して人体の体腔内に挿入される。

極細径内視鏡の挿入部には、先端に配置した対物レンズと、この対物レンズによって形成された像を伝送する観察用イメージファイババンドルと、照明光を供給する複数の照明用ファイバケーブルと、これら観察用イメージファイババンドル及び照明用ファイバケーブルを保護する保護層（外皮）とが備えられている。観察用イメージファイババンドルと照明用ファイバケーブルは、挿入部基部の分岐部にて分岐され、観察用イメージファイババンドルが受像端まで、照明用ファイバケーブルが送光端までそれぞれ延長されている。このような従来構成の極細径内視鏡は、例えば特許文献１に開示されている。

最近では、挿入部外径を増大させずに十分な光量を確保できるよう、新たな提案が種々なされている。例えば特許文献２には、画像伝送用のイメージサークルの外周面上に、保護層と、該保護層よりも高屈折率の照明光伝送層と、該照明光伝送層よりも低屈折率のクラッディング層とを順次設け、さらに照明光伝送部層に照明光を斜めから入射させることが開示されている。この構成によれば、照明光は低屈折率のクラッディング層から高屈折率の照明光伝送部層内へ導波されるので、照明光を減衰させることなく伝送できる。また特許文献３には、螺旋状に延びる光学繊維束と該光学繊維束同士を連結する接着手段（埋め込み媒体）とにより内視鏡の外側ケーシングを形成することが開示されている。この構成によれば、挿入部外径を大きくせずに多数の光学繊維のケーブルが内視鏡に与えられ、より多くの照明光を供給できる。
特開平５−２６４９０７号公報 特許第２９１４６７６号公報 特開平８−２２９００１号公報

上述の特許文献２では、照明光伝送部層を形成するための最適な材料として、透過率の良いポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、シリコーンゴム等の樹脂が提案されている。しかしながら、合成樹脂単体は内視鏡の軸線方向の引っ張りや屈曲、ねじりに対する強度（機械的強度）が低いことから、耐久性に欠けるという問題がある。

これに対し、特許文献３による構造では、複数の光学繊維束を織り上げ、さらに接着手段（埋め込み媒体）で連結していることから、特許文献２による構造に比べて、内視鏡の軸線方向の引っ張りに対する強度は増大していると思われる。しかしながら、光学繊維は単体では非常に細く破断しやすいため、織り上げ時に破断してしまうと、挿入部先端に到達する光量が逆に減少してしまう虞があった。また特許文献３では、光学繊維束の接着手段としてエポキシ樹脂などの硬化接着剤を挙げられているが、硬化接着剤を用いると外側ケーシングは十分な柔軟性が得られず、複雑に屈曲したカテーテルや配管などに挿入できない虞もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、可撓性を保ちつつ軸線方向の機械的強度を増大させ、観察に十分な照明光を供給可能な極細径内視鏡を得ることを目的とする。

本発明は、対物レンズと、この対物レンズによって形成された像を伝送する観察用イメージファイババンドルと、照明光を供給する照明用ファイバケーブルと、これら観察用イメージファイババンドル及び照明用ファイバケーブルを保護する外皮層とを備えた挿入部を有する極細径内視鏡において、前記照明用ファイバケーブルは、前記観察用イメージファイババンドルを中央に挿通自在な同心円状の複数のファイバ管からなること、この複数のファイバ管は、複数の光学ファイバを平行に束ねて被覆層で被覆した単位照明ケーブルを複数有する照明ケーブル群によりそれぞれ形成されていること、各ファイバ管を構成する照明ケーブル群は、該照明ケーブル群内のすべての単位照明ケーブルが同じ向きで前記観察用イメージファイババンドルの外周に螺旋状に巻かれて該観察用イメージファイババンドルと非平行をなしていること、及び、内外に隣り合うファイバ管を構成する照明ケーブル群の単位照明ケーブルは、巻き方向が互いに逆向きをなしていることを特徴としている。直接的又は間接的に隣り合うファイバ管を構成する照明ケーブル群の単位照明ケーブルの巻き方向が逆向きであれば、内視鏡に加えられた外力が互いに打ち消しあうように働き、照明用ファイバケーブルの耐久性がさらに向上する。

隣接する照明ケーブル群の間には、中間保護層を介在させることが好ましい。

被覆層、外皮層及び中間保護層の少なくとも一つは、合成樹脂材料を用いて押出し形成することができる。あるいは熱収縮チューブにより形成することができる。上記合成樹脂材料としては、フッ素系樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

外皮層の表面には、フッ素系樹脂からなるコーティング層を設けることができる。このコーティング層を設けることにより、挿入部を例えばカテーテル内に挿入又は抜去する際に生じる摩擦抵抗を低減することができ、操作性が容易になる。また、外皮層には、ファイバ管内へ観察用イメージファイババンドルを挿通するための通孔を設けることができる。

光学ファイバは、軸線方向に非伸縮性の多成分ガラス又は合成樹脂により形成することが実際的である。

本発明によれば、ファイバ管を構成する複数の単位照明ケーブルが観察用イメージファイババンドルの外周に巻きつけられ、かつ、内外に隣り合うファイバ管を構成する照明ケーブル群の単位照明ケーブルは巻き方向が互いに逆向きをなした状態で配置されているので、可撓性を損なうことなく、軸線方向の引っ張りや捩じり等に対する機械的な強度を増大させることができる。これにより、耐久性に優れた極細径内視鏡が得られる。

また本発明によれば、上記単位照明ケーブルが、複数の光学ファイバを平行に束ねてから被覆層で被覆して形成されているので、単位照明ケーブルに編んだり捩じったり等の外力を加えても光学ファイバが断線しにくく、光学ファイバの断線による光量低下を防止することができ、必要な光量を確保しやすくなる。

図１は、本発明の第１実施形態である極細径内視鏡を模式的に示す全体構成図である。極細径内視鏡は、可撓性を有する挿入部１と、挿入部基部に位置する分岐部２と、分岐部２により分岐された受像部３（第１差込部）と送光部４（第２差込部）とを備えている。図示されていないが、受像部３には撮像装置（内視鏡用ビデオカメラ）、送光部４には光源装置がそれぞれ接続可能である。

挿入部１は、図２に拡大して示すように、先端に配置された対物レンズ１１と、対物レンズ１１の後方に配置された観察用イメージファイババンドル１２と、先端に露出して照明光を供給する照明用ファイバケーブル１３と、これら観察用イメージファイババンドル１２及び照明用ファイバケーブル１３を保護する外皮層１４とを有している。対物レンズ１１には、固定焦点レンズ、例えばセルフォックレンズ（登録商標）を用いる。観察用イメージファイババンドル１２は、多数のイメージファイバを平行に束ねて形成したファイババンドルであり、例えば樹脂製の保護層によって被覆されている。外皮層１４の表面には、図示されていないが、フッ素樹脂材料等からなるコーティング層が設けられている。コーティング層は、挿入部１を例えばカテーテル内に挿入又は抜去する際に摩擦抵抗を低減する機能を有する。挿入部１が観察対象内へ導入されると、照明用ファイバケーブル１３によって照明された部分の像が対物レンズ１１によって観察用イメージファイババンドル１２の一端面に形成され、観察用イメージファイババンドル１２内を伝達して他端面から射出される。観察用イメージファイババンドル１２の他端面は受像部３の端面に位置しており、他端面から射出された像は、受像部３に接続された撮像装置を介してＴＶモニタ上で観察される。

分岐部２には、図３に示すように、観察用イメージファイババンドル１２及び複数の照明用ファイバケーブル１３を挿入部１へ導出する挿入部側開口２０ａと、観察用イメージファイババンドル１２を受像部３へ導出する受像部側開口２０ｂと、複数の照明用ファイバケーブル１３を送光部４へ導出する送光部側開口２０ｃとを有する対称な２つの分岐部材２０が固定されている。これら挿入部側開口２０ａと受像部側開口２０ｂ及び送光部側開口２０ｃはそれぞれ連通している。挿入部側開口２０ａに挿通された挿入部基部の外皮層１４には、該外皮層１４の内外（より具体的には外皮層外と後述するファイバ管内）を連通し、観察用イメージファイババンドル１２を挿通させる通孔１４ａが形成されている。この通孔１４ａを含む観察用イメージファイババンドル１２の挿通部は分岐部材２０により水密に固定される。挿入部側開口２０ａには、挿入部基部を覆う折れ止めチューブ２３が接着又は溶着されている。受像部側開口部２０ｂには観察用イメージファイババンドル１２を挿通する第１保護管２１が接着又は溶着されており、送光部側開口部２０ｃには照明用ファイバケーブル１３を挿通する第２保護管２２が接着又は溶着されている。

以上の全体構成を有する極細径内視鏡は、照明用ファイバケーブル１３及びその配置態様に主な特徴を有している。以下では、図４〜図６を参照し、本発明の特徴部分である照明用ファイバケーブル１３について説明する。

照明用ファイバケーブル１３には、図４に示すような単位照明ケーブル３０が複数備えられる。単位照明ケーブル３０は、軸線方向に非伸縮性の多成分ガラス又は合成樹脂により形成されている光学ファイバ３１を複数（数本から数十本）揃えて平行に束ね、その外周を被覆層３２で覆って形成されている。光学ファイバ３１単体では非常に細く破断しやすいが、このように複数の光学ファイバ３１を平行に束ねて被覆すれば、機械的強度を増大させることができる。つまり、この単位照明ケーブル３０によれば、編んだり捩じったり等のように変形を加えても光学ファイバ３１が断線しにくく、光学ファイバ３１の断線による光量低下を防止することができる。図４において、（ａ）は光学ファイバ３１を３本備えた単位照明ケーブル、（ｂ）は光学ファイバ３１を７本備えた単位照明ケーブル、（ｃ）は光学ファイバ３１を１９本備えた単位照明ケーブルをそれぞれ示している。

照明用ファイバーケーブル１３は、図５及び図６に示すように、上述の単位照明ケーブル３０を複数有する第１照明ケーブル群３３ａと第２照明ケーブル群３３ｂからなる。この第１照明ケーブル群３３ａ及び第２照明ケーブル群３３ｂは、合成樹脂製の中間保護層３４を介して積層され、観察用イメージファイババンドル１２を中央に挿通自在なファイバ管を構成している。

第１照明ケーブル群３３ａは、複数（図示実施形態では１０本）の単位照明ケーブル３０を観察用イメージファイババンドル１２の外周に沿って螺旋状に巻きつけることにより、筒状の小径ファイバ管を構成している。この第１照明ケーブル群３３ａを構成する単位照明ケーブル３０は、すべて同一方向（例えば右ねじ方向）に巻かれており、観察用イメージファイババンドル１２に対して非平行になっている。第２照明ケーブル群３３ｂは、複数（図示実施形態では１７本）の単位照明ケーブル３０を観察用イメージファイババンドル１２を中心とする同心円上に配置した後、すべての単位照明ケーブル３０を中間保護層３４の外周に螺旋状に巻きつけて、筒状の大径ファイバ管を構成している。第２照明ケーブル群３３ｂの外周は外皮層１４により覆われている。この第２照明ケーブル群３３ｂを構成する単位照明ケーブル３０は、第１照明ケーブル群３３ａを構成する単位照明ケーブル３０の巻き方向とは逆方向にすべて巻かれており、観察用イメージファイババンドル１２と非平行になっている。このように中間保護層３４を介して隣り合う第１照明ケーブル群３３ａと第２照明ケーブル群３３ｂで単位照明ケーブル３０の巻き方向が互いに逆向きになっていると、軸線方向の引っ張りや捩じり等の外力が挿入部１に加えられても、該外力が互いに打ち消しあうように働くので、照明用ファイバケーブル１３の機械的強度をより増大させることができる。

次に、図１〜図６に示す極細径内視鏡の製造手順について説明する。

先ず、数本〜数十本の光学ファイバ３１を平行に束ねた状態で該光学ファイバ３１の外周を被覆層３２により被覆し、図４に示すような単位照明ケーブル３０を作製する。被覆層３２は、合成樹脂材料を用いた押出し成形により形成するか、あるいは熱収縮チューブを用いて形成することができる。被覆層３２を形成する合成樹脂材料としては、フッ素系樹脂材料、ポリエチレンやポリウレタン等の熱可塑性樹脂材料を用いることが好ましい。

次に、図７に示すように、観察用ファイババンドル１２の外径とほぼ同等又は外径よりも大径の芯材（芯線）３５を用意し、この芯材３５の外周全周に複数の単位照明ケーブル３０を配置して各単位照明ケーブル３０の一端を芯材３５に接着する。続いて、芯材３５に接着された一端側から単位照明ケーブル３０を芯材３５にすべて同一方向（例えば右ねじ方向）で巻きつけていく。これにより、第１照明ケーブル群３３ａ（小径ファイバ管）が得られる。そして単位照明ケーブル３０をすべて巻きつけたら、該単位照明ケーブル３０の外周を被覆する中間保護層３４を形成する。中間保護層３４は、単位照明ケーブル３０の被覆層３２と同様に、合成樹脂材料を用いた押出し成形により形成するか、あるいは熱収縮チューブを用いて形成する。

続いて、中間保護層３４の外周全周に、さらに複数の単位照明ケーブル３０を配置して各単位照明ケーブル３０の一端を中間保護層３４に対して接着し、この接着した一端側から単位照明ケーブル３０を中間保護層３４の外周に巻きつける。このとき、単位照明ケーブル３０の巻き方向は、前工程で芯材３５に巻きつけた単位照明ケーブル３０の巻き方向とは逆方向にする（図７参照）。これにより、第２照明ケーブル群３３ｂ（大径ファイバ管）が得られる。そして単位照明ケーブル３０をすべて中間保護層３４に巻きつけたら、該単位照明ケーブル３０の外周を被覆する外皮層１４を形成する。外皮層１４は、上記中間保護層３４及び単位照明ケーブル３０の被覆層３２と同様に、合成樹脂材料を用いた押出し成形により形成するか、あるいは熱収縮チューブを用いて形成する。外皮層１４までを形成したら、挿入部１となる範囲の外皮層１４の表面を、フッ素系樹脂材料からなるコーティング層で被覆する。

上記コーティング後は、外皮層１４で覆われた第２照明ケーブル群３３ｂ、中間保護層３４、第１照明ケーブル群３３ａ及び芯材３５を所定長さに切断し、軸線方向の両端から圧縮力を加える。すると、圧縮力によって芯材３５の内径が若干広がり、芯材３５と第１照明ケーブル群３３ａの間に隙間が生じる。この隙間を利用して芯材３５を抜き去る。これにより、中央に観察用イメージファイババンドル１２を挿通自在な筒状の照明用ファイバケーブル１３が得られる。照明用ファイバケーブル１３の両端面（挿入部先端面、送光部端面）は、照明光が入出射可能なように研磨しておく。

続いて、挿入部基部付近の外皮層１４に通孔１４ａを形成し、この通孔１４ａから、先端側に対物レンズ１１を固定した観察用イメージファイババンドル１２を照明用ファイバケーブル１３（第１照明ケーブル群３３ａ）の中空内に挿入し、観察用イメージファイババンドル１２を挿入部１の先端で第１照明ケーブル群３３ａの内周面に例えば接着剤で固定する。観察用イメージファイババンドル１２の後端は、通孔１４ａから外皮層１４の外に直線的に導出しており、分岐部２の受像部側開口２０ｂを介して第１保護管２１に挿入して受像部３の端面に固定する。通孔１４ａは、外皮層１４の外側から針状の棒材を差し込むことにより、第２照明ケーブル群３３ｂ、中間保護層３４及び第１照明ケーブル群３３ａを押し分けて形成する。外皮層１４及び中間保護層３４を押出し形成する際、通孔形成位置に離型剤を予め塗布しておくと、外皮層１４及び中間保護層３４が剥がれやすく、通孔１４ａの形成が容易になる。通孔１４ａを含む観察用イメージファイババンドル１２の挿通部は、分岐部材２０に固定する。

観察用イメージファイババンドル１２を固定したら、照明用ファイバケーブル１３をやや湾曲させて分岐部２の送光部側開口２０ｃへ導き、該送光部側開口２０ｃから第２保護管２２に挿入する。そして、照明用ファイバケーブル１３の他端を送光部４の端面に固定する。送光部４の端面に隙間が生じている場合は、例えば樹脂接着剤によって隙間を埋め、水密性を確保する。なお、第２保護管２２を設けずに、照明用ファイバケーブル１３をそのまま送光部４の端面に固定してもよい。

続いて、分岐部材２０の挿入部側開口２０ａ、受像部側開口２０ｂ及び送光部側開口２０ｃに、折れ止めチューブ２３、第１保護管２１及び第２保護管２２をそれぞれ接着又は溶着すると共に、挿入部１（外皮層１４で一体に覆った観察用イメージファイババンドル１２と照明用ファイバケーブル１３）を分岐部材２０の挿入部側開口２０ａ及び折れ止めチューブ２３から導出する。そして、挿入部１の基部、観察用イメージファイババンドル１２及び照明用ファイバケーブル１３を挟み込んだ状態で、２つの分岐部材２０を固定する。

以上により、本極細径内視鏡が得られる。

以上では、径の異なる小径ファイバ管（第１照明ケーブル群３３ａ）と大径ファイバ管（第２照明ケーブル群３３ｂ）を積層した２層構造の照明用ファイバケーブル１３を備えた実施形態について説明したが、照明用ファイバケーブル１３は、図８及び図９に示すような１層構造（照明ケーブル群３３）であっても、３層以上の多層構造であってもよい。内視鏡の挿入部外径に応じて適宜選択することが望ましい。

図１０及び図１１は、本発明の第２実施形態による極細径内視鏡を示している。第２実施形態は、複数の単位照明ケーブル１３０が観察用イメージファイババンドル１２の外周を覆うように編み込まれて筒状をなし、照明用ファイバケーブル１１３を形成している。別言すれば、照明用ファイバケーブル１１３を構成する複数の単位照明ケーブル１３０は、観察用イメージファイババンドル１２の外周に異なる方向でランダムに巻かれている。各単位照明ケーブル１３０は、観察用イメージファイババンドル１２に対して非平行になっている。この編み込みにより単位照明ケーブル１３０を巻きつける態様によっても、可撓性を損なうことなく、照明用ファイバケーブル１１３及び内視鏡の引っ張りや捩じり等に対する機械的強度を増大させることができる。編み込み式の照明用ファイバケーブル１１３を備えた点以外の構成は、第１実施形態と同一である。図１０及び図１１では、第１実施形態と同一の機能を有する構成要素に対して、図１〜図６と同一の符号を付してある。

上記極細径内視鏡は、上述した第１実施形態と同様の手順で形成することができる。すなわち、第１実施形態による極細径内視鏡の製造手順において、単位照明用ケーブル３０の一端を芯材３５に接着した後、単位照明ケーブル３０を芯材３５に対してすべて同一方向に巻きつける工程に替えて、単位照明ケーブル１３０をそれぞれ異なる方向から芯材３５に巻きつけて筒状に編む工程を行えばよい。

以上の各実施形態による極細径内視鏡は、医療用の極細径内視鏡だけでなく、工業用の極細径内視鏡にも適用可能である。

以上、図示実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の極細径内視鏡装置は図示実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態である極細径内視鏡の全体構成図である。 挿入部先端部を拡大して示す断面図である。 分岐部付近の構造を示す断面図である。 照明用ファイバケーブルの種々の実施例を示す断面図である。 挿入部の断面図である。 挿入部の被覆構造を説明する部分構成図である。 極細径内視鏡の製造手順の一工程を説明する部分構成図である。 図５及び図６とは別の態様で形成された挿入部の被覆構造を説明する部分構成図である。 図８に示す挿入部の断面図である。 本発明の第２実施形態による極細径内視鏡の挿入部の断面図である。 図１０に示す挿入部の被覆構造を説明する部分構成図である。

符号の説明

１００ 極細径内視鏡
１ 挿入部
２ 分岐部
３ 受像部（第１差込部）
４ 送光部（第２差込部）
１１ 対物レンズ
１２ 観察用イメージファイババンドル
１３ 照明用ファイバケーブル
１４ 外皮層
１４ａ 通孔
２０ 分岐部材
２０ａ 挿入部側開口
２０ｂ 受像部側開口
２０ｃ 送光部側開口
２１ 第１保護管
２２ 第２保護管
２３ 折れ止めチューブ
３１ 光学ファイバ
３２ 被覆層
３３ａ 第１照明ケーブル群（小径ファイバ管）
３３ｂ 第２照明ケーブル群（大径ファイバ管）
３４ 中間保護層
３５ 芯材

Claims (8)

1. 対物レンズと、この対物レンズによって形成された像を伝送する観察用イメージファイババンドルと、照明光を供給する照明用ファイバケーブルと、これら観察用イメージファイババンドル及び照明用ファイバケーブルを保護する外皮層とを備えた挿入部を有する極細径内視鏡において、
   前記照明用ファイバケーブルは、前記観察用イメージファイババンドルを中央に挿通自在な同心円状の複数のファイバ管からなること、
   この複数のファイバ管は、複数の光学ファイバを平行に束ねて被覆層で被覆した単位照明ケーブルを複数有する照明ケーブル群によりそれぞれ形成されていること、
   各ファイバ管を構成する照明ケーブル群は、該照明ケーブル群内のすべての単位照明ケーブルが同じ向きで前記観察用イメージファイババンドルの外周に螺旋状に巻かれて該観察用イメージファイババンドルと非平行をなしていること、及び、
   内外に隣り合うファイバ管を構成する照明ケーブル群の単位照明ケーブルは、巻き方向が互いに逆向きをなしていること、
   を特徴とする極細径内視鏡。
2. 請求項１記載の極細径内視鏡において、前記隣接する照明ケーブル群の間に中間保護層を介在させた極細径内視鏡。
3. 請求項１または２記載の極細径内視鏡において、前記被覆層、前記外皮層及び前記中間保護層の少なくとも一つは、合成樹脂材料を用いて押出し形成されている極細径内視鏡。
4. 請求項３記載の極細径内視鏡において、前記合成樹脂材料は、フッ素系樹脂又は熱可塑性樹脂である極細径内視鏡。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の極細径内視鏡において、前記被覆層、前記外皮層及び前記中間保護層の少なくとも一つは、熱収縮チューブにより形成されている極細径内視鏡。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の極細径内視鏡において、前記外皮層の表面に、フッ素系樹脂からなるコーティング層を設けた極細径内視鏡。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の極細径内視鏡において、前記外皮層に、前記ファイバ管内へ前記観察用イメージファイババンドルを挿通するための通孔を設けた極細径内視鏡。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の極細径内視鏡において、前記光学ファイバは、軸線方向に非伸縮性の多成分ガラス又は合成樹脂により形成されている極細径内視鏡。

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