JP3086017B2 - Flexible tube device - Google Patents

Flexible tube device

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JP3086017B2
JP3086017B2 JP03204459A JP20445991A JP3086017B2 JP 3086017 B2 JP3086017 B2 JP 3086017B2 JP 03204459 A JP03204459 A JP 03204459A JP 20445991 A JP20445991 A JP 20445991A JP 3086017 B2 JP3086017 B2 JP 3086017B2
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wire
flexible tube
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榮 竹端
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えばカテーテル、医療
用内視鏡、レーザプローブ等のように生体内腔等に挿入
される医療処置用の管状挿入具、またはガス管、水道
管、プラント配管等に挿入されるボアスコープなど、湾
曲操作される可撓管装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tubular insert for medical treatment inserted into a body cavity such as a catheter, a medical endoscope, a laser probe, or the like, or a gas pipe, a water pipe, or a plant pipe. The present invention relates to a flexible tube device that is operated to bend, such as a borescope that is inserted into the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に内視鏡は、操作部と、この操作部
に連結された挿入部とを備えている。更に挿入部は、可
撓管部と、その先端に設けられた湾曲管部と、この湾曲
管部の先端に設けられた先端構成部とからなる。湾曲管
部は多数の管状体を上下左右方向に回転自在に連結して
形成され、操作部により湾曲操作できる。
2. Description of the Related Art Generally, an endoscope includes an operation section and an insertion section connected to the operation section. Further, the insertion portion includes a flexible tube portion, a curved tube portion provided at the distal end thereof, and a distal end component portion provided at the distal end of the curved tube portion. The bending tube section is formed by connecting a large number of tubular bodies rotatably in up, down, left, and right directions, and can be bent by the operation section.

【0003】湾曲管部を湾曲操作する構造として、従来
は特開昭62−26041号公報に開示されたものが知
られている。以下、この従来例について図面を参照して
説明する。
As a structure for bending a bending tube, a structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-26041 is conventionally known. Hereinafter, this conventional example will be described with reference to the drawings.

【0004】図12(a)に示すように、可撓管200
は、湾曲管部201と軟性部202とからなり、この可
撓管200内に湾曲操作機構が複数設けられている。こ
の湾曲操作機構は、軟性部202の先端部内に設けられ
た固定部206に一端が固定された形状記憶合金(SM
A)ワイヤ203と、湾曲管部201の先端に設けられ
た固定部205に一端が固定された湾曲ワイヤ204と
を備えている。これらワイヤ203,204の他端は互
いに接続されている。
[0004] As shown in FIG.
The flexible tube 200 is provided with a plurality of bending operation mechanisms. The bending operation mechanism includes a shape memory alloy (SM) having one end fixed to a fixing portion 206 provided in the distal end portion of the flexible portion 202.
A) A wire 203 and a bending wire 204 having one end fixed to a fixing portion 205 provided at the tip of the bending tube portion 201 are provided. The other ends of these wires 203 and 204 are connected to each other.

【0005】このような可撓管200は、SMAワイヤ
203を通電過熱して伸縮変形させることにより、図1
2(b)に示すように、湾曲ワイヤ204を介して湾曲
管部201を湾曲させることができる。
[0005] Such a flexible tube 200 expands and contracts the SMA wire 203 by energizing and overheating to obtain a flexible tube 200 as shown in FIG.
As shown in FIG. 2B, the bending tube portion 201 can be bent via the bending wire 204.

【0006】SMAワイヤ36の形状は、単線よりも撚
り線状が好ましい。これは、表面積が大きい単線ワイヤ
を撚り線状に編むことにより、SMAワイヤ36の柔軟
性及び冷却効果が向上するためである。
The shape of the SMA wire 36 is preferably a stranded wire rather than a single wire. This is because the knitting of the single wire having a large surface area into a stranded wire improves the flexibility and cooling effect of the SMA wire 36.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】可撓管の湾曲量を制御
する方法として、SMAの電気抵抗値を測定し、フィー
ドバック制御することが考えられている。
As a method of controlling the amount of bending of the flexible tube, it has been considered to measure the electric resistance of the SMA and perform feedback control.

【0008】ところが、撚り線状のSMAワイヤを使用
すると、加熱によりSMAワイヤ自身の電気抵抗値が変
化するだけでなく、変形動作により撚り線をなす各SM
Aワイヤ同志の接触抵抗が変化するために、電気抵抗値
による制御では充分な制御ができない。従って本発明の
目的は、撚り線状の形状記憶合金を用いたにも拘らず、
正確な湾曲制御が可能な可撓管装置を提供することであ
る。
[0008] However, when a stranded SMA wire is used, not only the electric resistance value of the SMA wire itself changes due to heating, but also each SM forming the stranded wire by a deformation operation.
Since the contact resistance between the A wires changes, the control based on the electric resistance value cannot perform sufficient control. Therefore, the object of the present invention is to use a stranded wire shape memory alloy,
An object of the present invention is to provide a flexible tube device capable of performing accurate bending control.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の可撓管装置は、先端部に撚り線状の
形状記憶合金が配設され、この形状記憶合金の伸縮変形
により湾曲される可撓管を有する可撓管装置であって、
加熱量を制御しつつ上記形状記憶合金を加熱して変形さ
せる制御手段と、上記形状記憶合金の相変態による抵抗
値の変化と前記撚り線を構成するワイヤ間の接触抵抗の
変化とが合成された合成抵抗値を検出する合成抵抗値
出手段と、上記形状記憶合金の合成抵抗値と変形量との
関係に基づいて、上記検出された合成抵抗値に応じて上
記制御手段の制御パラメータを切換える切換手段と
備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flexible tube device, wherein a stranded wire-shaped shape memory alloy is provided at a tip end of the flexible tube device. A flexible tube device having a flexible tube curved by:
Control means for heating and deforming the shape memory alloy while controlling the amount of heating; and resistance due to phase transformation of the shape memory alloy.
Of the contact resistance between the wires constituting the stranded wire
A combined resistance value detecting means for detecting a combined resistance value obtained by combining the change and the change, and based on a relationship between the combined resistance value and the deformation amount of the shape memory alloy, the detected combined resistance value depending characterized in that and a switching means for switching a control parameter of the control means.

【0010】また請求項2記載の可撓管装置は、先端部
に撚り線状の形状記憶合金が配設され、この形状記憶合
金の伸縮変形により湾曲される可撓管を有する可撓管装
置であって、加熱量を制御しつつ上記形状記憶合金を加
熱して変形させる制御手段と、上記形状記憶合金の相変
態による抵抗値の変化と前記撚り線を構成するワイヤ間
の接触抵抗の変化とが合成された合成抵抗値を検出する
合成抵抗値検出手段と、上記形状記憶合金の合成抵抗値
と上記制御手段の制御パラメータとの関係に基づいて、
上記検出された合成抵抗値に応じて上記制御手段の制御
パラメータを切換える切換手段とを備えたことを特徴
とする。
A flexible tube device according to a second aspect of the present invention has a flexible tube which is provided with a stranded wire-shaped shape memory alloy at a distal end thereof and which is bent by expansion and contraction deformation of the shape memory alloy. Control means for heating and deforming the shape memory alloy while controlling the amount of heating, and a phase change of the shape memory alloy.
Of the resistance value due to the condition and between the wires constituting the stranded wire
Detects the combined resistance value that is combined with the change in contact resistance
A combined resistance value detecting means, based on the relationship between the control parameters of the combined resistance value <br/> and the control means of the shape memory alloy,
Depending on the detected combined resistance value, characterized in that and a switching means for switching a control parameter of the control means.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成によれば、形状記憶合金の相変態に
よる抵抗値の変化と前記撚り線を構成するワイヤ間の接
触抵抗の変化とが合成された合成抵抗値が変化しても、
形状記憶合金の合成抵抗値と変形量との関係、或るいは
制御手段の制御パラメータと形状記憶合金の合成抵抗値
との関係に基づいて、合成抵抗値の変化に応じた加熱制
御がなされるため。最適な加熱制御を実行できる。
According to the above construction, the phase transformation of the shape memory alloy can be performed.
And the connection between the wires making up the stranded wire
Even if the combined resistance value that is combined with the change in tactile resistance changes ,
Relationship between the combined resistance value and the amount of deformation of the shape memory alloy, one Rui based on the relationship between the combined resistance value <br/> control parameter and the shape memory alloy of the control means, the heating in response to changes in combined resistance value Because control is done. Optimal heating control can be performed.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図1乃至図8は、本発明の第1実施例
として、本発明を工業用内視鏡に適用した実施例を示
す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 show an embodiment in which the present invention is applied to an industrial endoscope as a first embodiment of the present invention.

【0013】図1に示すように、工業用内視鏡1は、長
尺な可撓管2と、その先端に設けられ、複数の湾曲管
(図示せず)からなる湾曲部4と、この湾曲部4の先端
に設けられ、光学系(図示せず)を有する硬性部6とか
らなる。可撓管2は、回転自在なドラム8に巻回されて
いる。
As shown in FIG. 1, an industrial endoscope 1 has a long flexible tube 2, a bending portion 4 provided at the distal end thereof, and a plurality of bending tubes (not shown). A rigid portion 6 is provided at the tip of the curved portion 4 and has an optical system (not shown). The flexible tube 2 is wound around a rotatable drum 8.

【0014】可撓管2に接続されたユニバーサルコード
10がドラム8から延出され、このユニバーサルコード
10には、コネクタ12を介してビデオプロッセッサ1
4及び光源装置16、湾曲制御装置18が接続されてい
る。
A universal cord 10 connected to the flexible tube 2 extends from the drum 8, and the universal cord 10 is connected to the video processor 1 via a connector 12.
4, the light source device 16, and the bending control device 18 are connected.

【0015】ビデオプロッセッサ14は、工業用内視鏡
1が撮像した像を表示モニタ20に表示させる。湾曲制
御装置18は、湾曲操作装置22を介して湾曲部4の湾
曲操作を制御する。図2に示すように、湾曲部4は、例
えば上下方向に湾曲させるための湾曲機構部3,41
により湾曲できる。また、湾曲部4の内壁30は、可撓
管2の先端部に設けられた可撓管口金33に、リング状
の連結部材42を介して連結されている。
The video processor 14 displays an image captured by the industrial endoscope 1 on a display monitor 20. The bending control device 18 controls the bending operation of the bending section 4 via the bending operation device 22. As shown in FIG. 2, the curved portion 4, bending mechanism portion 3 7 for bending, for example, in the vertical direction, 41
Can be bent. Further, the inner wall 30 of the bending portion 4 is connected to a flexible tube base 33 provided at a distal end portion of the flexible tube 2 via a ring-shaped connecting member 42.

【0016】湾曲機構部3,41では、湾曲部4の先
端に固定された固定部材31に対し、ワイヤ32が鑞付
け固定されている。このワイヤ32は、ワイヤ連結部材
34を介して形状記憶合金(以下、SMAと略記す)ワ
イヤ36に連結されている。このSMAワイヤ36は、
後述のように撚り線状をなしている。
[0016] In the bending mechanism portion 3 7, 41, with respect to the fixed member 31 fixed to the distal end of the bending portion 4, the wire 32 is brazing fixed. The wire 32 is connected to a shape memory alloy (hereinafter abbreviated as SMA) wire 36 via a wire connecting member 34. This SMA wire 36
It is in the form of a stranded wire as described later.

【0017】更に、このSMAワイヤ36とワイヤ32
の一部は、非圧縮性部材38、例えばコイルシース内に
挿通され、このコイルシース38及びSMAワイヤ36
の基端はプラグ40に固定されている。このプラグ40
は可撓管2の湾曲による長手方向の応力に対する長手方
向に関しての自由端である。また、コイルシース38の
先端側は、連結部材42に鑞付されている。
Further, the SMA wire 36 and the wire 32
Is inserted through an incompressible member 38, for example, a coil sheath, and the coil sheath 38 and the SMA wire 36
Is fixed to the plug 40. This plug 40
Is a free end in the longitudinal direction with respect to a longitudinal stress due to the bending of the flexible tube 2. The distal end side of the coil sheath 38 is brazed to the connecting member 42.

【0018】尚、ワイヤ32とSMAワイヤ36とを合
わせた全長は、湾曲部4が一方に湾曲したときに他方の
側のワイヤが過度に張引されないように、湾曲機構部3
,41より僅かに長くされ、緩まされている。また、
コイルシース38の内側には、このコイルシース38と
SMAワイヤ36との絶縁を保つために、耐熱性を有す
る絶縁チューブ44が嵌合されている。
Incidentally, the total length of the wire 32 and the SMA wire 36 is adjusted so that the bending mechanism section 3 prevents the wire on the other side from being excessively stretched when the bending section 4 is bent to one side.
7 and 41 are slightly longer and loosened. Also,
An insulating tube 44 having heat resistance is fitted inside the coil sheath 38 in order to maintain insulation between the coil sheath 38 and the SMA wire 36.

【0019】図3に示すように、ワイヤ連結部材34
は、ワイヤ32,36の延在方向にて絶縁部材46の両
側に金属部材48を貼着してなる。金属部材48のう
ち、一方にはワイヤ32が固定され、他方にはSMAワ
イヤ36とリード線50とが電気的に接続されて固定さ
れている。尚、リード線50は、金属部材46との接続
部以外は絶縁性のチューブで被覆されている。
As shown in FIG. 3, the wire connecting member 34
Is formed by attaching metal members 48 on both sides of an insulating member 46 in the extending direction of the wires 32 and 36. The wire 32 is fixed to one of the metal members 48, and the SMA wire 36 and the lead wire 50 are electrically connected and fixed to the other. Note that the lead wire 50 is covered with an insulating tube except for a connection portion with the metal member 46.

【0020】図4(a)に示すように、プラグ40は、
絶縁部材からなる外層3と金属部材からなる内層35
とからなる。その内層35の一端にはSMAワイヤ36
が固定され、他端にはリード線52が電気的に接続され
て固定されている。
As shown in FIG. 4A, the plug 40
An inner layer 35 made of an outer layer 3 9 and the metal member made of an insulating member
Consists of One end of the inner layer 35 has an SMA wire 36
Is fixed, and a lead wire 52 is electrically connected and fixed to the other end.

【0021】図4(b)に示すように、プラグ40に
は、リード線挿通孔60及び複数の通風孔62が設けら
れている。そのリード線挿通孔60内にはリード線50
(図4(a)参照)が挿通されている。
As shown in FIG. 4B, the plug 40 is provided with a lead wire insertion hole 60 and a plurality of ventilation holes 62. The lead wire 50 is inserted into the lead wire insertion hole 60.
(See FIG. 4 (a)).

【0022】再度図4(a)を参照すると、プラグ40
には、その一端にコイルシース38が、他端にエアーチ
ューブ54の一端がそれぞれ接続されている。エアーチ
ューブ54の他端にはコネクタ56が接続されている。
このコネクタ56に設けられた側孔58からリード線5
0,52をエアーチューブ54外に引き出すことができ
る。更に、このコネクタ56は後述する電磁弁に接続で
きる。尚、側孔58には気密性を保つために、シール
(図示せず)が設けられている。
Referring again to FIG. 4A, the plug 40
, A coil sheath 38 is connected to one end, and one end of an air tube 54 is connected to the other end. A connector 56 is connected to the other end of the air tube 54.
The lead wire 5 is inserted through a side hole 58 provided in the connector 56.
0, 52 can be pulled out of the air tube 54. Further, this connector 56 can be connected to an electromagnetic valve described later. Note that a seal (not shown) is provided in the side hole 58 to maintain airtightness.

【0023】図5に示すように、湾曲制御装置18は、
SMAワイヤ36の通電加熱を制御する通電制御回路6
4と、上記コネクタ56が接続された4個の電磁弁68
と、この電磁弁68の開閉を制御する電磁弁制御回路6
6とを備えている。
As shown in FIG. 5, the bending control device 18
Energization control circuit 6 for controlling energization heating of SMA wire 36
4 and four solenoid valves 68 to which the connector 56 is connected.
And an electromagnetic valve control circuit 6 for controlling the opening and closing of the electromagnetic valve 68.
6 is provided.

【0024】電磁弁68は、流体管路(図示せず)を介
して冷却空気を供給するコンプレッサ70に接続されて
いる。そして、電磁弁制御回路66が電磁弁68の開閉
を制御することにより、SMAワイヤ36の冷却を制御
することができる。
The solenoid valve 68 is connected to a compressor 70 for supplying cooling air through a fluid line (not shown). Then, the electromagnetic valve control circuit 66 controls the opening and closing of the electromagnetic valve 68, so that the cooling of the SMA wire 36 can be controlled.

【0025】通電制御回路64は、SMAワイヤ36を
通電加熱すると共に、その通電を例えばパルス幅変調
(PWM)方式により制御する。更に、通電制御回路6
4は、SMAワイヤ36の抵抗値を常時に検出してフィ
ードバックさせることにより、制御の精度を高めてい
る。
The energization control circuit 64 energizes and heats the SMA wire 36 and controls the energization by, for example, a pulse width modulation (PWM) method. Further, the energization control circuit 6
No. 4 improves the control accuracy by constantly detecting and feeding back the resistance value of the SMA wire 36.

【0026】通電制御回路64及び電磁弁制御回路66
は、湾曲制御装置18に接続された湾曲操作装置22の
例えばジョイステック等の操作手段(図示せず)によ
り、容易に操作及び制御できるものとする。
Energization control circuit 64 and solenoid valve control circuit 66
Can be easily operated and controlled by operating means (not shown) such as a joystick of the bending operation device 22 connected to the bending control device 18.

【0027】図6に示すように、上記SMAワイヤ36
は、電磁弁制御回路66による冷却効果を向上させ、且
つ柔軟性を向上させるために、表面積が大きい単線ワイ
ヤを撚り線状に組んでなる。上記通電制御回路64の構
成は、図7に詳細に示されている。
As shown in FIG. 6, the SMA wire 36
In order to improve the cooling effect by the solenoid valve control circuit 66 and to improve the flexibility, a single wire having a large surface area is assembled in a stranded form. The configuration of the energization control circuit 64 is shown in detail in FIG.

【0028】操作部22から通電制御回路64に入力さ
れた信号は、PIDコントローラ71を通じてPWM回
路72に入力される。PWM回路72ではPWM信号が
発生され、通電期間と非通電期間の割合が決められる。
このPWM信号はドライバ73を通じてSMAワイヤ3
6に印加される。これによりSMAワイヤ36が湾曲動
作する。
The signal input from the operation unit 22 to the power supply control circuit 64 is input to the PWM circuit 72 through the PID controller 71. In the PWM circuit 72, a PWM signal is generated, and a ratio between a conduction period and a non-conduction period is determined.
This PWM signal is supplied to the SMA wire 3 through the driver 73.
6 is applied. Thereby, the SMA wire 36 performs a bending operation.

【0029】また、ブリッジ回路76はSMAワイヤ3
6の電気抵抗値を検出し、その非通電時の値がサンプル
ホールド(S/H)75によりサンプリングされる。こ
のサンプリングされた値は、PIDコントローラ71に
フィードバックされると共に、パラメータ切換器74に
入力される。パラメータ切換器74は、入力された電気
抵抗値に応じたパラメータをPIDコントローラ71に
入力する。このパラメータの切換は、図8に示すSMA
ワイヤ36の電気抵抗値と湾曲角との関係に基づいて実
行される。一般的な金属は温度上昇に伴い抵抗値が増加
するが、SMAは相変態時には温度上昇に伴って抵抗値
が減少する。
The bridge circuit 76 is connected to the SMA wire 3
6 is detected, and the non-energized value is sampled by a sample / hold (S / H) 75. The sampled value is fed back to the PID controller 71 and is input to the parameter switch 74. The parameter switch 74 inputs a parameter corresponding to the input electric resistance value to the PID controller 71. Switching of this parameter is performed by the SMA shown in FIG.
The processing is performed based on the relationship between the electric resistance value of the wire 36 and the bending angle. While the resistance of a general metal increases with an increase in temperature, the resistance of SMA decreases with an increase in temperature during phase transformation.

【0030】図8において、区間A−C、区間G−Hは
SMAワイヤ36の相変態による変化である。また、区
間C−D、区間F−Gは、SMAワイヤ36の相変態に
よる抵抗値変化と撚り線状ワイヤ36を構成する各ワイ
ヤの接触抵抗の変化である。SMAワイヤ36が加熱さ
れると軸方向に縮もうとし、撚り線状を構成する各SM
Aワイヤの接触抵抗が減少するものと考えられる。更に
区間D−Fは、一般の金属と同様の特性である。つま
り、相変態が終了している状態である。
In FIG. 8, sections AC and GH are changes due to the phase transformation of the SMA wire 36. Sections CD and FG are changes in resistance due to phase transformation of the SMA wire 36 and changes in contact resistance of each wire constituting the stranded wire 36. When the SMA wire 36 is heated, it shrinks in the axial direction, and each SM forming a stranded wire shape
It is considered that the contact resistance of the A wire decreases. Further, the section DF has characteristics similar to those of a general metal. That is, the phase transformation is completed.

【0031】このような関係によれば、現在の状態は何
れの区間に相当するかということが、抵抗値の検出によ
り判断できる。従って、検出抵抗値に応じてPIDコン
トローラ71のパラメータを切換る。例えば、SMAの
抵抗値RがR2 <R<R3 の範囲では、抵抗値変化に対
して湾曲角があまり変化していないので、応答性を向上
させるためにパラメータPを大きくする。またR1 <R
<R2 の範囲では、応答性は良いので、微妙な湾曲角の
調整を容易するために、パラメータIを大きくする。
According to such a relationship, it is possible to determine which section the current state corresponds to by detecting the resistance value. Therefore, the parameters of the PID controller 71 are switched according to the detected resistance value. For example, when the resistance value R of the SMA is in the range of R 2 <R <R 3 , the parameter P is increased to improve the responsiveness because the bending angle does not change much with the change in the resistance value. Also, R 1 <R
<In the range of R 2, the response of a good, in order to facilitate the fine adjustment of the bending angle, increasing the parameter I.

【0032】上記のような内視鏡1の動作について説明
する。いま、通電制御回路64の通電加熱によりSMA
ワイヤ36を収縮させたとする。この場合、湾曲機構部
,41が長手方向に非圧縮性のコイルシース38に
より構成されているために、非圧縮性のコイルシース3
8の部分では全長は変化せず、SMAワイヤ36の収縮
による張力が全て湾曲部4に負加される。従って、湾曲
部4を湾曲させることができる。また、電磁弁制御回路
66により電磁弁68を開き、コンプレッサ70からの
冷却空気をSMAワイヤ36に供給すると、SMAワイ
ヤ36を冷却させて伸張させることができる。更に、S
MAの抵抗値の範囲に応じて、PIDコントローラ71
のパラメータを切換えることにより、全範囲にわたって
良好な制御が実行できる。
The operation of the endoscope 1 as described above will be described. Now, when the energization heating of the energization control circuit 64 causes the SMA
It is assumed that the wire 36 is contracted. In this case, since the bending mechanisms 3 7 and 41 are constituted by the incompressible coil sheath 38 in the longitudinal direction, the incompressible coil sheath 3 is used.
In the portion 8, the entire length does not change, and all the tension due to the contraction of the SMA wire 36 is applied to the bending portion 4. Therefore, the bending portion 4 can be bent. When the electromagnetic valve 68 is opened by the electromagnetic valve control circuit 66 and the cooling air from the compressor 70 is supplied to the SMA wire 36, the SMA wire 36 can be cooled and expanded. Furthermore, S
The PID controller 71 according to the range of the MA resistance value
By switching the parameters described above, good control can be performed over the entire range.

【0033】本実施例では、湾曲機構として上下方向に
ついての湾曲機構3,41のみを示したが、実際に
は、内視鏡1は左右方向についても同様な湾曲機構を備
えている。各方向の湾曲機構は互いに独立して操作でき
る。図9は本発明の第2実施例として、本発明をカテー
テルに適用した実施例を示す。
[0033] In this example, shows only bending mechanism 3 7, 41 for upward and downward bending mechanism, in practice, the endoscope 1 is provided with a similar bending mechanism also left-right direction. The bending mechanisms in each direction can be operated independently of each other. FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention is applied to a catheter as a second embodiment of the present invention.

【0034】カテーテル80は、先端の湾曲部81と挿
入部82とを備えている。これら湾曲部81と挿入部8
2とは、互いに硬度が異なる可撓性のマルチルーメンチ
ューブから形成されている。湾曲部81をなすチューブ
と挿入部82をなすチューブとは、熱収縮チューブ90
に挿通されることにより互いに接続されている。
The catheter 80 has a curved portion 81 at the distal end and an insertion portion 82. These bending portion 81 and insertion portion 8
2 is formed of a flexible multi-lumen tube having different hardnesses. The tube forming the curved portion 81 and the tube forming the insertion portion 82 are a heat-shrinkable tube 90
Are connected to each other by being inserted through.

【0035】湾曲部81には、その軸方向にチャンネル
86及びワイヤ挿通孔87が貫通されている。チャンネ
ル86は、細径のスコープやガイドワイヤ等を挿通する
ためのものである。
A channel 86 and a wire insertion hole 87 pass through the curved portion 81 in the axial direction. The channel 86 is for inserting a small-diameter scope, a guide wire, or the like.

【0036】一方、ワイヤ挿通孔87には、両端を金属
部材83,84で固定された撚り線状のSMAワイヤ8
5が挿通されている。このワイヤ挿通孔87の先端面
は、熱硬化樹脂製のキャップ89により密閉されてい
る。また、各金属部材83,84は、リード線88を通
じて通電制御回路に接続されている。この通電制御回路
64(図7)によりSMAワイヤ85が通電加熱され
る。ここで通電制御回路64は第1実施例と同様である
から、その説明は省略する。
On the other hand, in the wire insertion hole 87, a stranded SMA wire 8 having both ends fixed by metal members 83 and 84 is formed.
5 is inserted. The distal end surface of the wire insertion hole 87 is sealed by a cap 89 made of thermosetting resin. Further, each of the metal members 83 and 84 is connected to a conduction control circuit through a lead wire 88. The SMA wire 85 is energized and heated by the energization control circuit 64 (FIG. 7). Here, the energization control circuit 64 is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0037】図10は、SMAワイヤ85に通電する電
流値IとSMAワイヤ85の抵抗値Rとの関係を示す。
図中の点A乃至Hは、第1実施例の図8の点A乃至Hに
対応する。
FIG. 10 shows the relationship between the current value I flowing through the SMA wire 85 and the resistance value R of the SMA wire 85.
Points A to H in the figure correspond to points A to H in FIG. 8 of the first embodiment.

【0038】本実施例では、電流値と抵抗値との関係を
領域I〜IVに分類し、それぞれの領域に応じて第1実施
例と同様にしてPIDコントローラ71のパラメータを
変更する。
In the present embodiment, the relationship between the current value and the resistance value is classified into regions I to IV, and the parameters of the PID controller 71 are changed according to each region in the same manner as in the first embodiment.

【0039】ここで、現在の状態が何れの領域に相当す
るかということは、電流値と抵抗値から容易に判断でき
る。但し、SMAには遅れ要素が含まれるので、各領域
の境界は厳密には不明確である。従って、各領域の決定
にはファジィ推論を応用することが有益である。即ち、
SMAの遅れ要素を考慮してファジィ推論により各領域
を決定すれば、一層に正確なパラメータ設定が可能であ
る。
Here, which region the current state corresponds to can be easily determined from the current value and the resistance value. However, since the SMA includes a delay element, the boundaries between the regions are strictly unclear. Therefore, it is useful to apply fuzzy inference to determine each region. That is,
If each area is determined by fuzzy inference in consideration of the SMA delay element, more accurate parameter setting is possible.

【0040】尚、図9において、熱収縮チューブ90や
キャップ89に亀裂、破れ、剥離等の破損が生じると、
SMAワイヤ85が露出し、熱傷や感電の恐れがあるた
め、この破損の早期発見は重要である。そこで、例えば
チューブ90の色は、その内部の金属部材83,84や
SMAワイヤ85等とは異なる色にするとよい。この場
合、チューブ90に破損が生じると、その破損個所から
金属部材83,84やSMAワイヤ85等が露出するた
め、チューブ90との色の違いにより目視検査で破損個
所を容易に発見できる。或いは、SMAワイヤ85の側
周面をチューブ90とは異なる色の樹脂で被覆すると、
上記と同様に破損個所を発見できる
In FIG. 9, if the heat-shrinkable tube 90 or the cap 89 is damaged such as crack, tear, peeling, etc.
Early detection of this breakage is important because the SMA wire 85 is exposed and there is a risk of burns and electric shock. Therefore, for example, the color of the tube 90 may be different from the color of the metal members 83 and 84 and the SMA wire 85 and the like inside. In this case, when the tube 90 is damaged, the metal members 83 and 84, the SMA wire 85, and the like are exposed from the damaged portion, so that the damaged portion can be easily found by visual inspection due to a difference in color from the tube 90. Alternatively, when the side peripheral surface of the SMA wire 85 is covered with a resin of a color different from that of the tube 90,
You can find the damaged part in the same way as above

【0041】また、湾曲部81とキャップ89との色、
或いはSMAワイヤ85の先端面とキャップ89との色
を互いに異なる色にすると、色の対比によりキャップ8
9の破損を容易に発見できる。例えばSMAワイヤ85
の先端面を、キャップ89とは異なる色の熱硬化樹脂に
より被覆すればよい。
Also, the color of the curved portion 81 and the cap 89,
Alternatively, when the color of the tip end surface of the SMA wire 85 and the color of the cap 89 are different from each other, the cap 8 is formed by comparing the colors.
9 can be easily found. For example, SMA wire 85
May be covered with a thermosetting resin of a color different from that of the cap 89.

【0042】図11は本発明の第3実施例として、上記
通電制御回路の他の構成例を示す。この実施例では、S
MAワイヤ36を冷却するために、ポンプコントローラ
93により制御される水冷式または空冷式の冷却ポンプ
92を用いている。以下の説明では、第1実施例と異な
る部分について主に説明する。
FIG. 11 shows another example of the configuration of the above-mentioned current supply control circuit as a third embodiment of the present invention. In this embodiment, S
To cool the MA wire 36, a water-cooled or air-cooled cooling pump 92 controlled by a pump controller 93 is used. In the following description, portions different from the first embodiment will be mainly described.

【0043】抵抗値検出回路91は、SMAワイヤ36
の抵抗値を検出する。この検出抵抗値は、PIDコント
ローラ71にフィードバックされると共に、パラメータ
切換器94に入力される。パラメータ切換器94は、入
力された検出抵抗値に応じてポンプコントローラ93の
パラメータを切換える。このパラメータは第1実施例と
同様に、図8に示す区間で切換えられる。そして冷却ポ
ンプ92は、ポンプコントローラ93のパラメータに応
じて駆動され、SMAワイヤ36を水冷または空冷す
る。このように冷却ポンプ92のパラメータを切換える
ことにより、簡単な冷却制御ができる。
The resistance value detection circuit 91 is connected to the SMA wire 36
The resistance value of is detected. The detected resistance value is fed back to the PID controller 71 and is input to the parameter switch 94. The parameter switch 94 switches parameters of the pump controller 93 according to the input detection resistance value. This parameter is switched in the section shown in FIG. 8, as in the first embodiment. Then, the cooling pump 92 is driven according to a parameter of the pump controller 93, and cools the SMA wire 36 with water or air. By switching the parameters of the cooling pump 92 in this manner, simple cooling control can be performed.

【0044】この第3実施例における通電制御回路は、
図10で示す領域に応じてパラメータを切換えることに
より、第2実施例のカテーテル80のSMAワイヤ85
の冷却にも適用できる。また、
The energization control circuit according to the third embodiment comprises:
By switching the parameters according to the region shown in FIG. 10, the SMA wire 85 of the catheter 80 of the second embodiment is changed.
It can also be applied to cooling. Also,

【0045】上記各実施例において、通電制御回路のコ
ントローラとしてはPIDコントローラ71を用いた
が、ファジィ制御や、現代制御理論を適用したコントロ
ーラ(最適レギュレータ等)を用いていもよい。また、
制御パラメータの切換えのためには、SMAワイヤ3
6,85の抵抗値を検出したが、温度等他の物性値を検
出してもよい。
In each of the above embodiments, the PID controller 71 is used as the controller of the power supply control circuit. However, a controller (such as an optimal regulator) to which fuzzy control or modern control theory is applied may be used. Also,
For switching control parameters, SMA wire 3
Although 6,85 resistance values have been detected, other physical values such as temperature may be detected.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の可撓管装
置によれば、撚り線状の形状記憶合金を用いたにも拘ら
、可撓管の正確な湾曲制御が実現される。
As described above, according to the flexible tube device of the present invention, although the stranded wire shape memory alloy is used.
Thus , accurate bending control of the flexible tube is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示し、工業用内視鏡の構
成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an industrial endoscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の工業用内視鏡の先端部の構成を示す断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a distal end portion of the industrial endoscope of FIG.

【図3】図2におけるワイヤ連結部材の構成を拡大して
示す拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a configuration of a wire connecting member in FIG. 2 in an enlarged manner.

【図4】図2におけるプラグを示す図であって、
(a),(b)を含み、(a)はプラグの構成を示す拡
大断面図、(b)は(a)のA−A′線断面図である。
FIG. 4 is a view showing the plug in FIG. 2;
(A), (b) is shown, (a) is an enlarged sectional view showing a configuration of a plug, (b) is a sectional view taken along line AA 'of (a).

【図5】図2における湾曲機構部の動作を説明するため
のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the operation of a bending mechanism in FIG. 2;

【図6】図2における形状記憶合金ワイヤを拡大して示
す拡大側面図である。
FIG. 6 is an enlarged side view showing the shape memory alloy wire in FIG. 2 in an enlarged manner.

【図7】図5における通電制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a conduction control circuit in FIG. 5;

【図8】図2における形状記憶合金ワイヤの湾曲角と抵
抗値との関係を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a bending angle and a resistance value of the shape memory alloy wire in FIG.

【図9】本発明の第2実施例を示し、カテーテルの要部
の構成を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention and showing a configuration of a main part of a catheter.

【図10】図9における形状記憶合金ワイヤに通電する
電流値と形状記憶合金ワイヤの抵抗値との関係を示す線
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a current value applied to the shape memory alloy wire in FIG. 9 and a resistance value of the shape memory alloy wire.

【図11】本発明の第3実施例を示し、通電制御回路の
構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an energization control circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図12】従来の可撓管の湾曲管部を概略的に示す図で
あって、(a),(b)を含み、(a)は湾曲管部の構
成を示す構成図、(b)は湾曲管部の動作を説明するた
めの説明図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a curved tube portion of a conventional flexible tube, including (a) and (b), where (a) is a configuration diagram showing a configuration of the curved tube portion, and (b). FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation of the bending tube portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…工業用内視鏡、2…可撓管、36,85…撚り線状
形状記憶合金ワイヤ、64…通電制御回路(制御手
段)、74…パラメータ切換器(切換手段)、76…ブ
リッジ回路(検出手段)、91…抵抗値検出回路(検出
手段)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Industrial endoscope, 2 ... Flexible tube, 36, 85 ... Stranded shape memory alloy wire, 64 ... Energization control circuit (control means), 74 ... Parameter switcher (switching means), 76 ... Bridge circuit (Detection means), 91 ... resistance value detection circuit (detection means).

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 先端部に撚り線状の形状記憶合金が配設
され、この形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可
撓管を有する可撓管装置であって、 加熱量を制御しつつ上記形状記憶合金を加熱して変形さ
せる制御手段と、 上記形状記憶合金の相変態による抵抗値の変化と前記撚
り線を構成するワイヤ間の接触抵抗の変化とが合成され
た合成抵抗値を検出する合成抵抗値検出手段と、 上記形状記憶合金の合成抵抗値と変形量との関係に基づ
いて、上記検出された合成抵抗値に応じて上記制御手段
の制御パラメータを切換える切換手段と を備えたことを特徴とする可撓管装置。
1. A flexible tube device having a stranded wire-shaped shape memory alloy disposed at a tip end thereof and having a flexible tube bent by expansion and contraction deformation of the shape memory alloy, wherein a heating amount is controlled. Controlling means for heating and deforming the shape memory alloy; and changing the resistance value due to the phase transformation of the shape memory alloy and the twisting.
The change in contact resistance between the wires that make up the
A combined resistance value detecting means for detecting the combined resistance value, based on a relationship between deformation amount and the combined resistance value of the shape memory alloy, switches the control parameters of the control means in response to the detected combined resistance value flexible tube apparatus characterized by comprising a switching means.
【請求項2】 先端部に撚り線状の形状記憶合金が配設
され、この形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可
撓管を有する可撓管装置であって、 加熱量を制御しつつ上記形状記憶合金を加熱して変形さ
せる制御手段と、 上記形状記憶合金の相変態による抵抗値の変化と前記撚
り線を構成するワイヤ間の接触抵抗の変化とが合成され
た合成抵抗値を検出する合成抵抗値検出手段と、 上記形状記憶合金の合成抵抗値と上記制御手段の制御パ
ラメータとの関係に基づいて、上記検出された合成抵抗
に応じて上記制御手段の制御パラメータを切換える切
換手段と を備えたことを特徴とする可撓管装置。
2. A flexible tube device having a stranded wire-shaped shape memory alloy disposed at a tip end thereof and having a flexible tube bent by expansion and contraction deformation of the shape memory alloy, wherein a heating amount is controlled. Controlling means for heating and deforming the shape memory alloy; and changing the resistance value due to the phase transformation of the shape memory alloy and the twisting.
The change in contact resistance between the wires that make up the
A combined resistance value detecting means for detecting the combined resistance value, based on the relationship between the control parameters of the combined resistance value and the control means of the shape memory alloy, the detected combined resistance
Flexible tube apparatus characterized by comprising a, a switching means for switching a control parameter of the control means in response to the value.
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