专利名称：内窥镜的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种具有光导件的内窥镜，特别是涉及一种具有由无铅玻璃构成的光导件的内窥镜。
背景技术：
为了观察较暗的体腔内部，需要使医疗内窥镜照亮被摄体。因此，为了将光源装置所产生的光引导至配设于内窥镜的插入部末端部的照明部处而使用光导件(LG)。光导件通过捆扎多根光纤而构成。如图I所示，各个纤维10包括包层12以及供光透过的芯部11，该包层12设置在芯部11的外周部，对光进行反射，以使得光不会从芯部 侧面向外部泄漏。而且，在芯部11中使用折射率高的玻璃，在包层12中使用与芯部11相比折射率较低的玻璃。在普通的LG用的芯部玻璃中，使用包含铅的所谓的铅玻璃。这是因为铅玻璃具有价格便宜、容易制造纤维、透射比良好等优点。近年来，为了应对环境问题而开发了不使用铅的玻璃(以下，也称为“无铅玻璃”)。例如，在日本特开2004 - 256389号公报、日本特开2004 - 277281号公报中，公开了铝硅酸盐无铅玻璃。在此，在医疗内窥镜中，不仅进行使用白色光的普通光观察，也进行利用了照射光的波长特性的各种特殊光观察。例如，在窄带光观察(NBI :Narrow Band Imaging)的方法中，照射容易被血液中的血红蛋白吸收、且频带减窄了的两个波长的照明光，例如390nm 445nm的第I波长范围的照明光和530nm 550nm的第2波长范围的光，通过强调显示粘膜表层的毛细血管、粘膜细微纹理，由此简单地分辨肿瘤组织，其中，蓝色光区域的图像信息非常重要。另外，在医疗内窥镜的一部分机型中，例如在小肠、大肠、胆胰或肾盂输尿管用的内窥镜中，有时为了确认插入到体内的内窥镜的位置而照射X射线。若在被X射线照射的内窥镜中使用现有的无铅玻璃LG，由于无铅玻璃LG的抗X射线性较差而使得芯部玻璃着色，因此光量减少。并且，在现有的无铅玻璃LG中，着色基本上不会恢复。因此，能够列举以下情况作为第一课题在医生使用具有现有的无铅玻璃LG的内窥镜的情况下，难以准确地进行观察、诊断、处理。S卩，如后所述，例如，在搭载现有的无铅玻璃LG并使用了 Xe光源的内窥镜模拟试验中，在将照射X射线前的光量设为100%时，X射线照射/恢复处理后的光量为30% 60%，在照射更强的X射线的试验条件下，X射线照射/恢复处理后的光量在以上数值之下。另外，由于蓝色区域中的光量降低尤其大，因此照射光的光谱产生较大的变化，RGB的平衡严重打乱，因此显色性恶化。发明人推测了如下情况并将其作为课题因照射X射线而导致的光量降低以及显色性恶化足以使医生在使用内窥镜时难以准确地进行观察、诊断、处理。接下来，在分光观察(特殊光观察)中，由于缩小了照射光的波长区域，因此光量减少，由此需要向LG投射更亮的照射光。但是，对于现有的无铅玻璃LG，由于与绿色以及红色区域相比，因照射X射线而导致的在蓝色区域中的着色较严重，因此发明人推测到如下情况并将其作为第二课题内窥镜图像的噪声增大，足以使分光观察、诊断、处置难以准确地进行。另外，即使是含铅玻璃LG，也会因照射X射线而导致光量减少。但是，由于当来自光源的白色光穿过内部时，着色较快地恢复，因此以下课题一直没有显现在医生使用内窥镜时，内窥镜图像暗到难以利用内窥镜进行观察等的程度。在此，也考虑通过增加LG的纤维根数来应对光量减少。但是，为了减轻患者的痛苦而需要使内窥镜的直径变细，且需要在保持规定的外径的状态下提高抗X射线性。另外，在日本特开2009 — 7194号公报中，公开了包含稀土氧化物、且具有放射线遮蔽能力的无铅玻璃。而且，对于在核电站等强放射线照射环境中使用的通信纤维，为了提高耐放射线特性而使用含有CH基或OH基的石英类光纤。进而，在日本特开昭59 - 128501 号公报中，公开了在包含中子的高放射线环境下使用的、以石英作为主体的宽带光纤的外周部覆盖金属涂层的方案。但是，由于以下原因导致难以应用于医疗内窥镜该纤维NA较小、因为以IO4Gy级别的极高的照射量作为目标而价格增高、并且没有考虑到可视光区域的光透射特性。进而，在日本特开2011 — 116621号公报中，公开了内窥镜用的光导件用玻璃。
发明内容
本发明的实施方式的目的在于提供在抗X射线性方面优异的内窥镜。本发明的一个技术方案的内窥镜具备插入部，其在末端部具有拍摄部以及照明部；以及光导件，其贯穿插入上述插入部的内部，将来自与基端部侧连接的光源装置的照明光引导至上述照明部，上述光导件的数值孔径(NA)为O. 46 O. 90，上述光导件具有由不含铅的玻璃构成的纤维，在抗X射线性试验之后的380nm 750nm的光量是上述抗X射线性试验前的上述光量的68%以上，并且，(380nm 470nm的光量/ 470nm 580nm的光量)、亦即蓝色光量比是进行上述抗X射线性试验前的上述蓝色光量比的60%以上，上述抗X射线性试验是以如下方式进行的，即，在照射2. 5Gy的X射线之后，进行引导64流明/ mm2的光600分钟的恢复处理。
图I是用于说明光导件纤维的结构的图。图2是具备第I实施方式的内窥镜的内窥镜系统的结构图。图3是用于说明纤维束的结构的图。图4是用于说明第I实施方式的内窥镜的光导件的光量测量方法的图。图5是用于说明第I实施方式的内窥镜的光导件的抗X射线性试验方法的图。图6是用于说明第I实施方式的内窥镜的光量测量方法的图。图7是用于说明第I实施方式的内窥镜的抗X射线性试验方法的图。图8是用于说明第2实施方式的内窥镜的X射线遮蔽构件的图。图9是用于说明第2实施方式的内窥镜的X射线遮蔽构件的图。图10是用于说明第3实施方式的内窥镜的光导件的图。
图11是用于说明第4实施方式的内窥镜的光导件纤维的图。图12是用于说明第5实施方式的内窥镜的光导件的剖视图。
具体实施例方式〈第I实施方式〉如图2所示，具备第I实施方式的内窥镜I的医疗用的内窥镜系统20具有用于处理图像信号的处理器21、用于显示内窥镜图像的监视器22、用于供使用者设定使用条件等的输入部23、以及光源装置24。内窥镜I是具备以下构件的电子内窥镜插入部31，该插入部31在末端部32具有用于拍摄彩色内窥镜图像的拍摄部33以及照明部34 ;光导件13，该光导件13贯穿插入 部31的内部，将来自光源装置24的照明光引导至照明部34，该光源装置24经由基端部侧的光导件连接器35而与上述光导件13相连接；以及电子连接器36，该电子连接器36对具有CXD等的拍摄部33和处理器21进行连接。另外，内窥镜I能够进行特殊光(NBI)观察，该特殊光观察使用390nm 445nm的第I波长范围的照明光和530nm 550nm的第2波长范围的照明光。例如，插入部31在具有LG13的基础上，为了适当地保持弯曲性，还在外周部具有由厚度O. 2mm的SUS304构成的皮线以及软管等，该插入部31的外径是15mm。为了实现微仓|J，使插入部31的直径变细是很重要的，因此，如后所述，也使光导件13的直径减小到例如直径I. 8mm。<纤维的制造方法>在此，简单说明光导件纤维的制造方法。如先前所述，光导件纤维10在由高折射率玻璃构成的供光透射的芯部11的外周部具有包层12，该包层12由低折射率玻璃构成，对光进行反射，使得光不会从芯部侧面向外部泄漏。作为光导件纤维10的制造方法，例如有预成型法。在预成型法中，首先，利用管棒法或双重坩埚法等制成包层直径以及芯部直径较大的预成型体。在管棒法中，将由芯部玻璃构成的棒插入到由包层玻璃构成的管道的空心部，利用电炉等从玻璃的外周部进行加热来付与挠性，通过进行纺丝、即加热拉长来获得所期望的直径的纤维10。在双重坩埚法中，设置使芯部玻璃熔融的坩埚和位于该坩埚的周围而使包层玻璃熔融的坩埚、即双重坩埚，在用于挤出熔化的芯部玻璃的喷嘴的周围，配置用于挤出熔化的包层玻璃的喷嘴，通过同时将熔化的芯部玻璃和包层玻璃从各个喷嘴抽出并进行纺丝，由此获得所期望的直径的纤维10。另外，在包层玻璃中要求如下所示的条件。即，(I)与芯部玻璃相比折射率nd较小。(2)化学方面的耐久性较好。(3)热膨胀系数(α)接近于芯部玻璃的热膨胀系数。(4)在拉长纤维丝时不会在玻璃上析出结晶。(5)与芯部玻璃之间的熔合性较好等。因此，作为包层玻璃材料，是在考虑到与后述的实施方式的芯部玻璃之间的配合性的基础上从公知的无铅玻璃中选择的，能够使用包含如下成分的玻璃，例如=SiO2 41重量％ 46 重量％、B2O3 < 14 重量％、Al2O3 < 10 重量％、Na2O < 11 重量％、K2O < 14 重量％、Li2O < I. 5重量％、F < O. 2重量％以及惯用量的澄清剂。为了观察较暗的体腔内部，需要医疗内窥镜照亮被摄体。因此，为了将光源装置所产生的光引导至配设在内窥镜的插入部末端部的照明部而使用光导件。在使用于医疗内窥镜的光导件中，由于需要大面积地照亮体内，因此，需要将光导件的NA设为与通信用纤维等的NA相比较大，将光导件的NA设为约O. 55 O. 90。例如，芯部玻璃的折射率nd需要为I. 56 I. 74，包层玻璃材料选择比芯部玻璃的折射率小的材料，例如折射率nd为I. 47 1.52的玻璃。〈测量方法〉接下来，对光量以及抗X射线性试验的方法进行说明。在测量中使用作为纤维束的LG单体和安装有LG的内窥镜这两方。首先，对LG单体测量进行说明。在LG单体测量中使用图3所示的纤维束(LG13)，该纤维束直径I. 8mm、长度lm，通过在直径30. O μ m的2800根纤维的表面涂覆硅油，并填充到厚度O. Imm的硅管内而制成。如图4所示，在光量测量中，LG13的一侧的端部与光源装置24连接，另一侧的端 部插入积分球40。具有高光反射率和高扩散性的内壁的积分球40使来自LG13的照明光变得均匀并引导至测光表41。光源装置24将氙气灯作为光源，产生64流明/ mm2的光量。即，被导入到LG13内的光通过具有与氙气灯光源的相对亮度系数相同的感度的积分球40，在测光表41中将波长380nm 750nm的光量的积分值(计数)作为白色光(W)的累计光量进行测量。另外，利用分光放射亮度计CS - 1000 (Konica Minolta Sensing制)来测量输入到积分球40的光，蓝色光(B)、绿色光(G)、红色光(R)的各波长范围的光量的积分值作为各色光的累计光量而算出。另外，在本说明书中，所谓白色光(W)是指波长380nm 750nm的光，所谓蓝色光
(B)是指波长380nm 470nm的光，所谓绿色光(G)是指波长470nm 580nm的光，所谓红色光(R)是指波长580nm 750nm的光。接下来，如图5所示，将LG13卷绕成漩涡状并放置在照射台43上的X射线照射范围44内。并且，使用X射线拍摄装置42(管电压=100kV、管电流=2. 0mA、波长=O. 05nm
O.3nm)，在与X射线源之间的间隔为30cm的位置照射X射线，直至照射量达到2. 5Gy (戈瑞)。在抗X射线性试验中，在照射X射线之后进行恢复处理。即，使照射X射线后的LG13再次与光源装置24连接，进行引导64流明/ mm2的照明光600分钟的恢复处理。该恢复处理是为了在更加接近内窥镜的实际使用环境时评价抗X射线性而进行的处理。即，上述恢复处理的依据是，当在照射X射线的情况下使用内窥镜I时，在光导件13发生因照射X射线而导致着色的同时，也发生因从光源供给的光的能量而进行的着色恢复。本评价方法是一次性照射相当于通常I次在手术等中照射的照射量的几百倍的X射线的加速试验，例如将X射线照射量设为2. 5Gy。因此，玻璃着色较强，恢复处理的效果也因玻璃成分的不同而存在差异。但是，通过其他途径确认了上述评价方法作为抗X射线性加速试验方法是恰当的。并且，在照射X射线之前和恢复处理之后，分别测量白色光的累计光量，将利用百分数表示的恢复处理后的累计光量相对于照射X射线之前的累计光量之比设为“白色光抗X射线性值XR”，并设为抗X射线性的标准。另外，抗X射线性值(XR)在小数点后I位四舍五入。因此，在99. 5%以上的情况下视为100%。白色光抗X射线性值XR是表示照射X射线所导致的波长380nm 750nm的白色光的累计光量的减少量的指标，若白色光抗X射线性值XR为100%，则表示因照射X射线而导致的着色完全恢复至照射前，若白色光抗X射线性值XR为70%，则表示减少了 30%光量而变暗。另外，由于光量与LG13的透射比成正比，因此能够将光量变化看作是着色所导致的LG13的透射比变化。例如光量改变10%相当于透射比改变10%。另外，由于在利用内窥镜进行的体内观察中，显色性(Color Rendition)很重要，因此在白色光的基础上，还对绿色光以及蓝色光测量光量变化。另外，蓝色光(波长380nm 470nm)的累计光量变化由该蓝色光与表示明度的绿色光(波长470nm 580nm)的累计光量之比、即(蓝色光(B) /绿色光(G))进行评价，计算抗X射线性值XRR。接下来，对安装有LG13的内窥镜I的测量方法进行说明。该测量方法是将利用与在LG单体测量中使用的LG相同的制造方法制造的LG安装于内窥镜I的模拟安装试验。作为内窥镜I，使用大肠用内窥镜(长度3. 6m、末端外径15mm)以及小肠用内窥镜(长度3. 6m、末端外径10mm)。如图6所示，利用与图4相同的系统来进行光量测量。即，将模拟安装有LG的内窥镜I的光导件连接器35连接于光源装置24，测量自末端部32发射的发射光的380nm 750nm的光谱光量。然后，计算W、B、G的各色光的光量。接下来，如图7所示，在距离内窥镜I的末端部32起Im的范围内照射X射线。在大肠用内窥镜中，X射线照射量设为2. 5Gy，在小肠用内窥镜中，X射线照射量设为14Gy。之后，在进行与LG单体试验相同的恢复处理之后，再次进行光量测量。进而，在模拟安装试验中，在实际上进行白色光观察以及NBI观察，基于测量者的主观看法以“优”、“良”、“合格”、“不合格” 4个等级来评价内窥镜图像的明度/显色性。<第I实施方式 第3实施方式以及比较例1、2 >对光导件13 13B是具有由不含铅的第I 第3成分的玻璃构成的纤维的第I 第3实施方式的内窥镜1、1A、1B、光导件13X是具有由第4成分的含铅玻璃构成的纤维的比较例I的内窥镜IX、光导件13Y是具有由现有的第5成分的无铅玻璃构成的纤维的比较例2的内窥镜IY进行了抗X射线性试验，在表I中示出该抗X射线性试验的结果。另外，在本次研究中，在实施例和比较例中研究的各LG的结构如下。(表I)权利要求
1.一种内窥镜，其特征在于， 该内窥镜具有 插入部，其在前端部具有拍摄部以及照明部； 光导件，其贯穿插入上述插入部的内部，将来自与基端部侧连接的光源装置的照明光引导至上述照明部，且上述光导件的数值孔径(NA)为O. 46 O. 90， 上述光导件具有由不含铅的玻璃构成的多根纤维，在进行抗X射线性试验之后的380nm 750nm的光的累计光量是进行上述抗X射线性试验前的上述累计光量的67%以上，并且，以380nm 470nm的光的累计光量/ 470nm 580nm的光的累计光量表示的蓝色光量比是进行上述抗X射线性试验前的上述蓝色光量比的60%以上，上述抗X射线性试验是以如下方式进行的，即，在照射2. 5Gy的X射线之后，进行引导64流明/ mm2的光600分钟的恢复处理。
2.根据权利要求I所述的内窥镜，其特征在于， 上述纤维的芯部玻璃的折射率nd是1.56 1.74，且具有如下成分(A) SiO2 20wt% 55wt%、(Bl)B203 :0wt % 4.0wt%、(B2)不包含 P2O5 以及 Ge02、(C) (BaO +SrO + La2O3 + Lu2O3 + Ta2O3 + Gd2O3 + WO3) :25wt% 72wt%、(D) ZnO :0wt% 30wt%、(E)不包含 A1203、(F)不包含 Zr02、(G)不包含 PbO 以及 As2O3'(H) (Na2O + K2O) 0wt%~15wt%, (I) Sb2O3 :0wt% 0. 050wt%, (J) (Na2SO4 + K2SO4) :0. 26wt% I. 63wt%。
3.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于， 在上述光导件的内部或外部的至少一方具有用于遮蔽X射线且具有挠性的X射线遮蔽构件。
4.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于， 上述X射线遮蔽构件覆盖X射线被照射长度的70%以上的长度的上述插入部。
5.根据权利要求4所述的内窥镜，其特征在于， 上述X射线遮蔽构件由W、Ta或Bi的金属、金属氧化物或合金构成。
6.根据权利要求5所述的内窥镜，其特征在于， 上述多根纤维分别在表面具有用于遮蔽X射线的X射线遮蔽涂层。
7.根据权利要求6所述的内窥镜，其特征在于， 上述X射线遮蔽涂层由W、Ta或Bi的金属、金属氧化物或合金构成。
8.根据权利要求7所述的内窥镜，其特征在于， 上述X射线遮蔽涂层的厚度是O. 5 μ m 3 μ m。
9.根据权利要求8所述的内窥镜，其特征在于， 进行上述抗X射线性试验后的上述光导件的380nm 750nm的光的累计光量是不具有上述X射线遮蔽构件的内窥镜的进行上述抗X射线性试验后的光导件的上述累计光量的110%以上。
10.根据权利要求9所述的内窥镜，其特征在于， 在上述多根纤维之间的间隙内具有用于遮蔽X射线的X射线遮蔽微粒。
11.根据权利要求10所述的内窥镜，其特征在于， 上述X射线遮蔽微粒由W、Ta或Bi的金属、金属氧化物或合金构成。
12.根据权利要求11所述的内窥镜，其特征在于，用于收纳上述多根纤维的管内的上述X射线遮蔽微粒的占有率为O. 5% 5%。
13.根据权利要求12所述的内窥镜，其特征在于， 上述拍摄部拍摄彩色图像。
14.根据权利要求2所述的内窥镜，其特征在于， 上述纤维的芯部玻璃具有如下成分(Bll)B2O3 :0wt% I. 0wt%,(Cl) (BaO + SrO +La2O3 + Lu2O3 + Ta2O3 + Gd2O3 + WO3) 39wt % 46wt % > (Dl) ZnO 4wt % 16wt % > (HI)(Na2O + K20):4wt% IOwt%、(Il)Sb2O3 :0. 001wt% 0. 010wt%,(Jl) (Na2SO4 + K2SO4):0. 32wt % 0. 78wt %。
全文摘要
本发明提供一种内窥镜，该内窥镜(1)具有插入部(31)，其在末端部(32)具有拍摄部(33)以及照明部(34)；光导件(13)，其贯穿插入到插入部(31)的内部，将来自与基端部侧连接的光源装置(24)的照明光引导至照明部(34)，且上述光导件(31)的数值孔径是0.46～0.90，光导件(13)具有由不含铅的玻璃构成的纤维(10)，在进行抗X射线性试验之后的380nm～750nm的光量是进行上述抗X射线性试验前的上述光量的67％以上，并且，以(380nm～470nm的光量／470nm～580nm的光量)表示的蓝色光量比是进行上述抗X射线性试验前的上述蓝色光量比的60％以上，上述抗X射线性试验是以如下方式进行的，即，在照射2.5Gy的X射线之后，进行引导64流明／mm2的光600分钟的恢复处理。
文档编号A61B1/00GK102791177SQ20118001258
公开日2012年11月21日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者后藤笃史, 宫田昭人, 木下博章, 武智匠哉, 江上信次, 田边诚, 秋山大辅, 菅武志, 赤井正雄 申请人:奥林巴斯医疗株式会社