JP2608578B2 - 内視鏡 - Google Patents

内視鏡

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JP2608578B2
JP2608578B2 JP63090077A JP9007788A JP2608578B2 JP 2608578 B2 JP2608578 B2 JP 2608578B2 JP 63090077 A JP63090077 A JP 63090077A JP 9007788 A JP9007788 A JP 9007788A JP 2608578 B2 JP2608578 B2 JP 2608578B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、挿入部の先端に形成された湾曲部を形状記
憶合金を用いて湾曲操作する内視鏡に関する。
〔従来の技術〕
一般に、内視鏡においては、挿入部先端の向きを変え
るためこの挿入部先端付近に湾曲部を設け、この湾曲部
を手元側の操作部において操作ワイヤを牽引することに
より遠隔操作して湾曲させるようになっている。
しかしながら、上記操作ワイヤの牽引により湾曲部を
湾曲操作する内視鏡は、湾曲部内に多数の湾曲駒を連結
した関節機構が必要であり、この関節機構のため挿入部
の細径化に限度があり、一定以下の細径化が困難であ
る。
このようなことから、特開昭58−25140号公報に示さ
れているように、湾曲部内に形状記憶合金(SMA)を組
込み、この形状記憶合金に通電してこれを発熱させ、そ
の熱により形状記憶合金を屈曲変形させて湾曲部を湾曲
操作する装置が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、体腔内で湾曲部を湾曲させる場合、前述の
操作ワイヤの牽引により湾曲部を操作する従来の内視鏡
の場合も同様であるが、極力、挿入部の先端側から湾曲
させることが望まれる。
その理由は、狭い体腔内で方位観察の性能を向上させ
ること、および湾曲部が体腔壁に当たって体腔壁を圧迫
したり損傷することを防止するためである。
しかしながら、上記従来の場合は、形状記憶合金を全
体に一様に同時に加熱する手段しか有しておらず、この
ため湾曲部の湾曲動作は形状記憶合金の形状回復に依存
して、先端側も後端側も同時に一様に湾曲してしまうも
のであった。
本発明の目的とするところは、挿入部をその先端側か
ら湾曲させることができ、挿入部の細径化が可能になる
ばかりでなく、観察性能が向上し、かつ生体への安全性
が高くなる内視鏡を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、湾曲駆動部材を構成する形状記憶合金を挿
入部の軸方向に沿って複数に分割し、これら複数の形状
記憶合金を挿入部の先端側から順に屈曲させる手段を備
えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明によると、軸方向に沿って分割された複数の形
状記憶合金は、挿入部の先端側から順に屈曲されるの
で、先端側の曲率を小さくすることができる等の屈曲性
が向上し、方位観察性能が良好になるとともに、狭い体
腔内での屈曲が円滑に行なえる。
〔実施例〕
以下本発明について、第1図に示す第1の実施例にも
とづき説明する。
図において1は可撓性を有する長尺な挿入部を示し、
この挿入部1は、基端部に操作部2を備えるとともに、
先端部に湾曲部3およびこの湾曲部3の先端に先端構成
部4を形成している。
挿入部1には、公知であるから図示を省略したイメー
ジガイドファイバ、ライトガイドファイバおよび処置具
挿通用チャンネル等が挿通されている。
上記湾曲部3には、湾曲駆動部材としての形状記憶合
金(SMA)10a,10b,11a,11b,12a,12bが設置されている。
これら形状記憶合金は上記湾曲部3の中心を挟んで互
いに対向する外周部に位置されており、一方の形状記憶
合金10a,11a,12aは軸方向に略直線状に設置されてお
り、それぞれ軸方向に分割されている。また、他方の形
状記憶合金10b,11b,12bも軸方向に略直線状に設置さ
れ、それぞれ軸方向に分割されている。
なお、湾曲部3の中心を挟んで互いに対向する外周部
に形状記憶合金を設けた場合は2方向への屈曲が可能に
なるが、湾曲部3の中心を挟んで4方向に形状記憶合金
を設けた場合は4方向への屈曲が可能になる。
これら形状記憶合金10a,10b,11a,11b,12a,12bは、例
えばTi−Ni系合金、Cu−Zn−Al系合金、Au−Cd系合金等
の材料により形成されており、本実施例では密着巻きコ
イル形状を初期記憶形状として記憶熱処理され、その密
着巻きコイル形状のコイルを引き伸ばして歪みを与え、
このような伸展状態でその両端が上記湾曲部3内に固定
されている。このような形状記憶合金10a,10b,11a,11b,
12a,12bは、常温において伸展状態を保つので湾曲部3
を真直ぐな姿勢に保つが、熱を受けて変態温度または形
状回復温度以上になると密着巻き形状に収縮回復し、し
たがって湾曲部3を軸方向に縮めようとするので湾曲部
3を湾曲変形させるものである。
そして、本実施例の形状記憶合金10a,10b,11a,11b,12
a,12bは全て同一大きさ、同一形状をなしており、変態
温度または形状回復温度が40〜80℃程度に設定されてい
る。
上記形状記憶合金10a,10b,11a,11b,12a,12bはそれぞ
れ両端がリード線13…に接続されており、これらリード
線13…は挿入部1内を挿通され、操作部2から導出され
た図示しないユニバーサルコードを介して電源5に接続
されている。この場合、一方の形状記憶合金10a,11a,12
aの列と、他方の形状記憶合金10b,11b,12bの列は互いに
独立されており、一方の形状記憶合金10a,11a,12aの列
について説明する。
これら形状記憶合金10a,11a,12aは電源5に対して並
列回路となるように接続され、単一の操作スイッチ6に
より同時に通電操作がなされるようになっている。な
お、スイッチ6は操作部2に設けられることが望まし
い。
各形状記憶合金10a,11a,12aにはそれぞれ抵抗R1,R2,R
3が直列に接続されている。すなわち、挿入部1の先端
側に位置する形状記憶合金10aには抵抗R1が接続され、
2番目に位置する形状記憶合金11aには抵抗R2が接続さ
れ、さらに挿入部1の基端側に位置する形状記憶合金12
aには抵抗R3が接続されており、これら抵抗R1、R2、R3
は、その抵抗値がR1<R2<R3の関係をなしている。
このような構成の第1実施例について作用を説明す
る。
常温では全ての形状記憶合金が伸展状態となっている
ので湾曲部3は真直ぐな姿勢を保っている。
この状態でスイッチ6を閉じると、電源5から一方の
列の形状記憶合金10a,11a,12aへ通電がなされ、電源5
の電圧が各形状記憶合金10a,11a,12aに印加される。こ
の場合、各形状記憶合金に接続された抵抗はR1<R2<R3
の関係を有しているから、先端側に位置する形状記憶合
金10aには電流I1が流れるとともに、2番目に位置する
形状記憶合金11aには電流I2が流れ、かつ基端側に位置
する形状記憶合金12aには電流I3が流れ、しかもこれら
電流はI1>I2>I3の関係となる。
したがって、先端側に位置する形状記憶合金10aの発
熱量が一番大きく、以下2番目に位置する形状記憶合金
11aおよび基端側に位置する形状記憶合金12aの順とな
り、先端側に位置する形状記憶合金10aが一番早く加熱
されるから一番早く形状を回復し、以下2番目に位置す
る形状記憶合金11aおよび基端側に位置する形状記憶合
金12aの順に形状が回復する。
本実施例の形状記憶合金10a,10b,11a,11b,12a,12b
は、密着巻きコイル形状を初期記憶形状として記憶熱処
理されているから、上記加熱によって変態温度または形
状回復温度以上になると密着巻き形状に収縮回復し、し
たがって湾曲部3を軸方向に縮めようとするので湾曲部
3を湾曲変形させる。この場合、上述したように先端側
に位置する形状記憶合金10aから順に形状回復するの
で、湾曲部3は先端側から湾曲変形することになる。
なお、他方の列の形状記憶合金10b,11b,12bに通電し
た場合、湾曲部3は反対方向に湾曲するものである。
第2図には本発明の第2の実施例を示す。
第2の実施例では、前記第1の実施例の構造に加え
て、軸方向に分割された各形状記憶合金10a,10b,11a,11
b,12a,12bの単位節に対応して、バイアスばね20,21,22
を設置してあり、これらバイアスばね20,21,22のそれぞ
れ両端は湾曲部3に固定されている。
これらバイアスばね20,21,22の剛さは、縦弾性係数
(ヤング率)Eで表わすと、E20<E21<E22となってい
る。その他の構造は第1実施例と同じである。
このような構造の第2実施例の場合、湾曲部3が湾曲
された後の復帰時にバイアスばね20,21,22の弾性力が作
用して復帰を促進する。
そして、湾曲部3は先端側が柔らかく、基端側に向か
って順次硬くなっているので前記第1実施例と同様に形
状記憶合金10a,11a,12aに通電してこれを発熱加熱させ
た場合、これら形状記憶合金10a,11a,12aが先端側から
変形することに加えて先端側が柔らかいため、先端側か
ら湾曲し易くなる。
第3図は本発明の第3の実施例を示す。
第3の実施例では、軸方向に分離された各形状記憶合
金10a,10b,11a,11b,12a,12bの形状回復温度、すなわち
オーステナイト変態開始温度Asとオーステナイト変態終
了温度Afを異ならせてある。
すなわち、挿入部1の先端側に位置する形状記憶合金
10aのオーステナイト変態開始温度をAs10、オーステナ
イト変態終了温度をAf10とし、2番目に位置する形状記
憶合金11aのオーステナイト変態開始温度をAs11、オー
ステナイト変態終了温度をAf11とし、さらに挿入部1の
基端側に位置する形状記憶合金12aのオーステナイト変
態開始温度をAs12、オーステナイト変態終了温度をAf12
とすると、これらのオーステナイト変態開始温度の関係
をAs10<As11<As12としてあり、またこれらのオーステ
ナイト変態終了温度の関係をAf10<Af11<Af12に設定し
てある。
なお、本実施例の場合は、形状記憶合金10a,11a,12a
を直列に接続してあり、これら形状記憶合金10a,11a,12
aには互いに同等の電流が流れるようにしてある。
このような構造の第3実施例においては、スイッチ6
の閉成によって一方の列の形状記憶合金10a,11a,12aに
電源5から互いに同等の電流が流され、これら形状記憶
合金10a,11a,12aの抵抗値が同じであるため、これら各
形状記憶合金10a,11a,12aは同等の早さで発熱する。し
かしながら、各形状記憶合金10a,11a,12aは、先端側に
位置するもの程形状回復温度を低くしてあり、すなわち
オーステナイト変態開始温度の関係をAs10<As11<As12
としてあり、またオーステナイト変態終了温度の関係を
Af10<Af11<Af12に設定してあるから、先端側の形状記
憶合金10aから順に早く形状を回復することになり、し
たがって湾曲部3は先端側から湾曲する。
第4図は本発明の第4の実施例を示す。
第4の実施例では、軸方向に分離された各形状記憶合
金10a,10b,11a,11b,12a,12bの初期歪み量を異ならせて
ある。すなわち、各形状記憶合金10a,10b,11a,11b,12a,
12bは、第1の実施例で説明したように密着巻きコイル
形状を初期記憶形状として記憶熱処理され、その密着巻
きコイル形状のコイルを引き伸ばして歪みを与えるた構
造のものであってよいが、各形状記憶合金10a,11a,12a
はその伸展歪み量を異ならせて両端を湾曲部3に固定し
てある。この場合、挿入部1の先端側に位置する形状記
憶合金10aの初期歪み量をτ10とし、2番目に位置する
形状記憶合金11aの初期歪み量をτ11、さらに挿入部1
の基端側に位置する形状記憶合金12aの初期歪み量をτ1
2とすると、これら初期歪み量はτ10>τ11>τ12の関
係となるように設定してある。
このような構成の場合は、通常、形状記憶合金は初期
歪み量が大きい程加熱時の回復力量が大きいので、形状
記憶合金10a,11a,12aに通電加熱して形状回復させると
初期歪み量の大きな先端側に位置する形状記憶合金10a
から順に早く形状を回復することになり、したがって湾
曲部3は先端側から湾曲する。
第5図は本発明の第5の実施例を示す。
第5の実施例では、軸方向に分離された各形状記憶合
金10a,11a,12aは、第1の実施例と同様に全ての形状記
憶合金の条件は同じとしてあり、各形状記憶合金10a,11
a,12aにはそれぞれ抵抗R1,R2,R3が直列に接続されてい
る。また、2番目および基端側の形状記憶合金11a,12a
にはそれぞれコンデンサC2,C3を並列に接続してあり、C
2・R2<C3・R3の関係を満足するように設定してある。
なお、この場合の電源5は直流電源としてある。
この実施例の場合、スイッチ6を閉じて電源5の電圧
を印加すると、まず先端側に位置する形状記憶合金10a
に電流が流れ、この後C2・R2の関係による一定の時間遅
れて2番目に位置する形状記憶合金11aに電流が流れ、
さらにC3・R3の関係による一定の時間遅れて基端側に位
置する形状記憶合金12aに電流が流れることになる。
したがって、先端側に位置する形状記憶合金10aが一
番早く加熱されるから一番早く形状を回復し、以下2番
目に位置する形状記憶合金11aおよび基端側に位置する
形状記憶合金12aの順に形状が回復し、湾曲部3は先端
側から湾曲変形する。
なお、本発明は上記した各実施例に制約されるもので
はない。
すなわち、本発明は上記各実施例を適宜組合わせて同
時に実施するようにしてもよい。
また、形状記憶合金の配列や使用個数は上記実施例に
制約されないとともに、形状記憶合金の形状はコイル形
に限らず、直線形や平板形状のものであってもよい。
そしてまた、軸方向に分離された各形状記憶合金は、
例えば線径を先端側の形状記憶合金ほど細くするなどの
構成により、形状記憶合金自身の抵抗を異ならせるよう
にしてもよい。
さらにまた、形状記憶合金を加熱した場合の形状回復
力量を大きくする手段として、第4の実施例で説明した
手段の外に、先端の形状記憶合金程記憶熱処理温度を高
くしてもよい。すなわち、先端側の形状記憶合金10aの
記憶熱処理を500℃、2番目の形状記憶合金11aの記憶熱
処理を400℃、基端部側の形状記憶合金12aの記憶熱処理
を350℃でそれぞれ熱処理するようにすれば、先端側の
形状記憶合金程回復力量が大きくなり、先端側に位置す
る形状記憶合金10aから順に早く形状を回復するので湾
曲部3は先端側から湾曲する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によると、軸方向に沿って
分割された複数の形状記憶合金は、挿入部の先端側から
順に屈曲されるので、先端側の曲率を小さくすることが
できる等の屈曲性が向上し、方位観察性能が良好になる
とともに、狭い体腔内での屈曲が円滑に行なえるから、
生体への安全性が高くなる。しかも、形状記憶合金を使
用するので挿入部の細径化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す構成図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す構成図、第3図は本発明の
第3の実施例を示す構成図、第4図は本発明の第4の実
施例を示す構成図、第5図は本発明の第5の実施例を示
す構成図である。 1……挿入部、2……操作部、3……湾曲部、4……先
端構成部、5……電源、6……スイッチ、10a,10b,11
a、11b、12a、12b……形状記憶合金、R1,R2、R3……抵
抗。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可撓性の挿入部内に形状記憶合金からなる
    湾曲駆動部材を設け、この形状記憶合金を加熱して湾曲
    させることにより上記挿入部を湾曲操作する内視鏡にお
    いて、 上記湾曲駆動部材を構成する形状記憶合金を上記挿入部
    の軸方向に沿って複数に分割し、これら複数の形状記憶
    合金を挿入部の先端側から順に屈曲させる手段を備えた
    ことを特徴とする内視鏡。
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