JP2009195379A - カテーテル - Google Patents

Abstract

【課題】カテーテルの先端の向きを一定方向に維持した状態で、且つその先端の位置を変位させることができるカテーテルの提供を課題としている。
【解決手段】形状記憶特性を付与することで先端部の位置変位を可能としたカテーテル１０であって、前記先端部１１の側面に、円周方向の偶数箇所に等間隔で、形状記憶特性を有するバネシート２１ａ〜２４ｂを２つ１組で前後に縦列装備させると共に、相互に１８０度離れた位置関係で且つ縦列装備の前と後ろの関係にある２つのバネシートを同時に変形させることで、バネシートの装備領域を介して前記先端部１１の位置を平行移動させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として医療用に用いられる中空等の柔らかい管であるカテーテルに関する。カテーテルは人間や動物の血管、その他の管、空腔、管腔等に挿入されて、薬液等の注入、血液等の体液の排出、管腔内の検査、手術に用いられる。

近年、医療分野においてはカテーテルを用いた治療が試みられている。例えば超音波プローブを備えたカテーテルの先端部を自由に動作させることができれば、モニタリングの視野角が広がるため、血管内の情報をより多く得ることができる。また医療分野の他、工業分野やその他の産業分野においても、細線や細管の先端部等を必要に応じて自由に屈曲することができれば、その用途は種々に広がる。
カテーテルの先端部を自由に屈曲させる形状記憶合金パイプ型アクチュエータに関しては、従来、下記特許文献１が提供されている。
また特許文献２には能動屈曲機構として、形状記憶部材が用いられたカテーテルやマニピュレーターが開示されている。
特開２００３−２１０５８８号公報 特開平１０−２９１９０号公報

上記特許文献１、特許文献２に示す従来技術においては、図４に示すように、カテーテル１の先端部１ａが曲げられると、その先端部１ａの先端１ｂの向き（Ｙ、Ｚ）がカテーテルの軸芯方向（Ｘ）から角度をもってずれる。このため、例えばカテーテル１の先端１ｂに搭載された超音波モニタリングシステムを用いて血管内の画像情報を得る場合に、モニタリングしている位置を正確に把握することが難しいという問題があった。また血管内壁を損傷するような可能性も残っていた。

そこで本発明は上記従来のカテーテルにおける問題点を解消し、カテーテルの先端の向きを一定方向に維持した状態で、且つその先端の位置を変位させることができるカテーテルの提供を課題としている。

上記課題を達成するため、本発明のカテーテルは、形状記憶特性を付与することで先端部の位置変位を可能としたカテーテルであって、前記先端部の側面に、円周方向の偶数箇所に等間隔で、形状記憶特性を有するバネシートを２つ１組で前後に縦列装備させると共に、相互に１８０度離れた位置関係で且つ縦列装備の前と後ろの関係にある２つのバネシートを同時に変形させることで、バネシートの装備領域を介して前記先端部の位置を平行移動させるようにしたことを第１の特徴としている。
また本発明のカテーテルは、上記第１の特徴に加えて、バネシートは、カテーテル先端部の側面に、円周方向の４箇所に、２つ１組で前後に縦列装備してあることを第２の特徴としている。
また本発明のカテーテルは、上記第１又は第２の特徴に加えて、バネシートは、収縮状態における形状を記憶したシート状バネとし、これを伸張した状態でカテーテル先端部の側壁に接合してあることを第３の特徴としている。
また本発明のカテーテルは、上記第１〜第３の特徴の何れかに加えて、超音波探査用の発信受信部を先端部に備えたことを第４の特徴としている。

請求項１に記載のカテーテルによれば、同時に変形される２つの形状記憶特性を有するバネシートが円周方向に相互に１８０度離れた位置関係で、且つ縦列の前と後ろの関係にあることから、一方のバネシートによって一方向に曲げられたカテーテルは、１８０度反対側にある他方のバネシートでよって前記曲げられた方向とは反対方向に曲げられる。しかも２つのバネシートは、その位置が互いに前、後の方向にずれることから、結果として、カテーテルはその先端部がバネシートの装備領域を介して平行移動された位置に変位されることになる。しかもカテーテルの先端部は元の位置から平行移動されるだけであるから、カテーテルの先端の向きは元の位置における先端の向きと同じ一定方向に維持される。
即ち、請求項１に記載のカテーテルによれば、カテーテルの先端を常に同じ向きに維持したまま、その位置を変位させることが可能となる。よって、このカテーテルを血管等の管内に挿入した状態でその先端を屈曲操作した場合においても、管内壁を損傷することが軽減される。またカテーテルの先端から発信される音波、超音波、光等の進行方向を正確に把握することが可能となる。
また請求項２に記載のカテーテルによれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加えて、バネシートは、カテーテル先端部の側面に、円周方向の４箇所に、２つ１組で前後に縦列装備してあるので、
４箇所にあるバネシートの組み合わせにより、カテーテルの先端部を少なくとも４方向に平行移動させることができる。また同時に変形させるバネシートの組み合わせを増加させることで、８方向に平行移動させることも可能となる。
また請求項３に記載のカテーテルによれば、上記請求項１又は２に記載の構成による効果に加えて、バネシートは、収縮状態における形状を記憶したシート状バネとし、これを伸張した状態でカテーテル先端部の側壁に接合してあるので、
シート状のバネシートにより、殆どカテーテルの外径寸法を増加させることなく、屈曲自在なカテーテルを得ることができる。形状記憶特性を有するバネシートを用いて、これを側壁に接合するだけでカテーテルの屈曲動作を可能とすることができ、非常にシンプルな構成による屈曲自在なカテーテルを得ることができる。また収縮状態における形状を記憶したシート状バネを用いて、これを伸張した状態でカテーテルの側壁に接合しているので、シート状バネの収縮によってカテーテルをシート状バネのある方向に屈曲させることができ、カテーテルの屈曲が容易となると共に、安定した屈曲を行うことができる。
また請求項４に記載のカテーテルによれば、上記請求項１〜３の何れかに記載の構成による効果に加えて、超音波探査用の発信受信部を先端部に備えたので、所定の位置に平行移動された各位置から常に一定の方向に超音波を発信することができ、超音波探査を行っている探査位置を確実且つ容易に特定することができると共に、探査したい位置、方向に向けて確実、容易に探査超音波を発信し、受信することができる。

以下の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図１は本発明のカテーテルの先端部を示す斜視図、図２は各バネシートの電気結線図、図３はカテーテルの先端部が平行移動して変位する状態を説明する縦断面図で、（Ａ）は元の真っ直ぐな状態を示す縦断面図、（Ｂ）はカテーテルの先端部が一方向に平行移動した状態を示す縦断面図、（Ｃ）はカテーテルの先端部が前記（Ｂ）の場合とは反対側（１８０度反対の方向）に平行移動した状態を示す縦断面図である。

図１を参照して、カテーテル１０の先端部１１の側面に形状記憶特性を有するバネシート２１ａ〜２４ｂが設けられている。
前記カテーテル１０は通常、円形のチューブとして構成することができる。材質的には弾性変形が自由にできること、生体に安全であること等、従来公知、公用のものを用いることができる。

カテーテル１０の先端部１１の側面に設けられるバネシート２１ａ〜２４ｂは、本実施形態では、側面の円周方向の４箇所に、それぞれ２つ１組で、前後に縦列装備されている。即ち、バネシート２１ａと２１ｂの１組、バネシート２２ａと２２ｂの１組、バネシート２３ａと２３ｂの１組、バネシート２４ａと２４ｂの１組の４組、計８つが側面の円周方向の４箇所に等間隔、即ち９０度ずつの角度をもって、４組が縦列装備されている。

前記各バネシート２１ａ〜２４ｂは、形状記憶特性を有するものとして、形状記憶合金製のバネシートを用いることができる。
前記バネシート２１ａ〜２４ｂの形状記憶特性は、収縮状態における形状を記憶したものとし、この各バネシート２１ａ〜２４ｂを、弾性変形範囲内で引き伸ばした状態にして、カテーテル１０の先端部１１の側面に接合する。接合は、例えば接着剤を用いてバネシート２１ａ〜２４ｂを側面に接着して行う。
バネシート２１ａ〜２４ｂの長さ、幅、厚み等の寸法は、装備させるカテーテル１０の径に応じて、適当な寸法のものを自在に作製することができる。
各バネシート２１ａ〜２４ｂの寸法は、全て同じ寸法にして、全てのバネシート２１ａ〜２４ｂが同じ形状記憶特性を持つようにする。

前記形状記憶合金製のバネシート２１ａ〜２４ｂは、例えばＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金を半導体加工技術を用いてマイクロスプリング形状に仕上る。即ち、先ず形状記憶処理されたＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金シートを用いて、その表裏を研磨する。次にフォトリソグラフィ及び電界エッチングにより、シートをバネ形状に加工する。
得られたバネ形状シート、即ちバネシート２１ａ〜２４ｂの８枚を引き伸ばした状態で、カテーテル１０の先端部１１の側面に接合することで装備が整う。
上記の作製によるバネシート２１ａ〜２４ｂによれば、どのように細いカテーテルに対しても、十分に対応することができるような、小さくて薄い寸法のものを得ることができる。

図２も参照して、各バネシート２１ａ〜２４ｂの電気的結線の説明をする。結線は、相互に１８０度離れた位置関係で、且つ縦列装備の前と後ろの関係にある２つのバネシートを同時にＯＮするように結線する。即ち、バネシート２１ａとバネシート２３ｂとを直接結線し、同時にＯＮ、ＯＦＦするようにする。同様に、バネシート２２ａとバネシート２４ｂとを結線する。またバネシート２３ａとバネシート２１ｂとを結線し、バネシート２４ａとバネシート２２ｂとを結線する。
電源回路３０にスイッチ３１〜３４を設け、また電源３５を設ける。スイッチ３１をＯＮすると、バネシート２１ｂと２３ａに電流が流れる。またスイッチ３２をＯＮするとバネシート２２ｂと２４ａに電流が流れ、スイッチ３３をＯＮするとバネシート２３ｂと２１ａに電流が流れ、スイッチ３４をＯＮするとバネシート２４ｂと２２ａに電流が流れる。

図３を参照して、更に説明する。全てのスイッチ３１〜３４がＯＦＦ状態にある場合は、図３の（Ａ）に示すように、カテーテル１０の先端部１１は何ら屈曲乃至湾曲されない状態にある。
今、スイッチ３１がＯＮされた場合には、バネシート２１ｂとバネシート２３ａに電流が流れる。他のバネシート２１ａ、２２ａ、２４ａ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂには電流は流れない。これによってバネシート２１ｂ、２３ａにジュール熱が発生し、温度が上昇する結果、形状記憶された元の形状に戻ろうとする。即ち、引き伸ばした状態で接合しているバネシート２１ｂ、２３ａが、元の形状に戻ろうとして収縮、変形する。バネシート２１ｂの収縮、変形によりカテーテル１０の先端部１１が、図３の（Ｂ）上で上向きに屈曲（湾曲する）。またバネシート２３ａの収縮によりカテーテル１０の先端部１１が、下向きに屈曲（湾曲）する。前後のバネシート２３ａ、２１ｂによる屈曲量（湾曲量）、即ち屈曲角度（湾曲角度）を同じにしているので、結果として、先端部１１は図面上において上方（バネシート２１ｂのある方向）に平行移動する。
平行移動することで、カテーテル１０の先端部１１の先端１２の向きは元の向きと同じ一定方向Ｐに維持される。
同様に、スイッチ３３をＯＮすると、バネシート２３ｂとバネシート２１ａに電流が流れ、それらバネシート２３ｂ、２１ａが収縮し、結果としてカテーテル１０の先端部１１が、図３の（Ｃ）上で下方（バネシート２３ｂがある方向）に平行移動する。この場合も先端部１１の先端１２の向きは、元の向きと同じ一定方向Ｐである。
スイッチ３２をＯＮした場合は、先端部１１はバネシート２２ｂがある方向に平行移動する。またスイッチ３４をＯＮした場合は、先端部１０はバネシート２４ｂがある方向に平行移動する。

以上のようにして、４つのスイッチ３１〜３４を別々にＯＮすることで、カテーテル１０の先端部１１を相互に直角な４方向に、それぞれ平行移動させることができる。
また４つのスイッチ３１〜３４のうちの隣り合う２スイッチ（スイッチ３１、３２、スイッチ３２、３３、スイッチ３３、３４、スイッチ３４、３１）をＯＮすることで、それらの中間の方向に先端部１１を平行移動させることができる。この場合も先端部１１の先端は元の向きと同じ一定方向Ｐとなる。

先端部１１の元の位置から平行移動する平行移動量は、スイッチ３１〜３４によるスイッチがＯＮした際にバネシート２１ａ〜２４ｂに流れる電流量（或いは電圧量）を制御することで、自在に調整することができる。即ち、加える電流値若しくは電圧値によって、先端１２の位置を、向きを同じにしたまま、自在に調整することができる。

上記においては、バネシートを先端部１１の側面の円周方向の４箇所に９０度間隔で配置したが、先端部１１の側面の円周方向の２箇所に１８０度間隔で配置することも可能である。この場合は、先端部１１を２方向に平行移動させることができる。
またバネシートを先端部１１の側面の円周方向の６箇所、８箇所等の偶数箇所に等間隔で設けることも可能である。設ける箇所が多いほど、先端部１１の平行移動方向を精密に制御することが可能となる。

前記バネシートを前後に縦列装備する場合において、前のバネシートと後ろのバネシートの間隔は自由に設計することができる。が、前後の間隙が大きいほど、平行移動量は大きくなる。

カテーテル１０の先端部１１には、超音波探査用の発信受信部（図示せず）、手術を行うためのマニピュレータ等、種々の手段を着脱自在に装備させることができる。超音波探査用の超音波を先端部１１の先端１２から送信させ、受信させるものの場合、先端１２の向きが常に一定方向（例えばカテーテルの前方方向）であることにより、探査している位置を正確に割り出すことが可能となる。よって病巣等の位置を正確に確定することもできる。
カテーテル１０の先端１２は前向きと言えるので、血管等の管内に入れて操作する場合においても、管の側壁面に先端１２が当って損傷させるといったことも十分に低減させることができる。

上記においてはカテーテルについて説明したが、光ファイバーの先端に取り付けることで、光スイッチングとして応用することも可能である。

本発明の実施形態のカテーテルの先端部を示す斜視図である。 各バネシートの電気結線図である。 カテーテルの先端部が平行移動して変位する状態を説明する縦断面図で、（Ａ）は元の真っ直ぐな状態を示す縦断面図、（Ｂ）はカテーテルの先端部が一方向に平行移動した状態を示す縦断面図、（Ｃ）はカテーテルの先端部が前記（Ｂ）の場合とは反対側（１８０度反対の方向）に平行移動した状態を示す縦断面図である。 従来のカテーテルの曲がり方を説明する図である。

符号の説明

１０ カテーテル
１１ 先端部
１２ 先端
２１ａ、２１ｂ バネシート
２２ａ、２２ｂ バネシート
２３ａ、２３ｂ バネシート
２４ａ、２４ｂ バネシート
３０ 電源回路
３１〜３４ スイッチ
３５ 電源
Ｐ 矢符

Claims (4)

1. 形状記憶特性を付与することで先端部の位置変位を可能としたカテーテルであって、前記先端部の側面に、円周方向の偶数箇所に等間隔で、形状記憶特性を有するバネシートを２つ１組で前後に縦列装備させると共に、相互に１８０度離れた位置関係で且つ縦列装備の前と後ろの関係にある２つのバネシートを同時に変形させることで、バネシートの装備領域を介して前記先端部の位置を平行移動させるようにしたことを特徴とするカテーテル。
2. バネシートは、カテーテル先端部の側面に、円周方向の４箇所に、２つ１組で前後に縦列装備してあることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル。
3. バネシートは、収縮状態における形状を記憶したシート状バネとし、これを伸張した状態でカテーテル先端部の側壁に接合してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のカテーテル。
4. 超音波探査用の発信受信部を先端部に備えたことを特徴とする請求項１〜３に記載のカテーテル。

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