JP4096325B2 - 能動細管及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロマシン分野に利用し、複雑な機械や配管に入り込んで検査やメンテナンスなどを行い、さらに能動カテーテル又は能動ガイドワイヤーとして人体の血管や器官等に入り込んで診断又は治療などに利用する能動細管に関する。
さらに、複数の組み合わせにより多関節、多足等のロボット又は精巧な玩具などに利用し得る能動細管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、駆動用ワイヤを用いた能動内視鏡が大腸などの診断用に用いられるようになってきており、通電加熱により伸縮する形状記憶合金（以下、「ＳＭＡ」という）をアクチュエータとして利用した能動カテーテルの開発が行われている。さらに、マイクロマシニング技術の発達に伴い、医療用カテーテルに実装可能なさまざまなマイクロセンサやマイクロ能動機構が開発されてきている。
【０００３】
例えば特願平１０−１１５２８号公報に示す例では、ライナーコイルを例えば３本の形状記憶合金製アクチュエータの外側に配設した外骨格型の能動カテーテルが提案され、各形状記憶合金製アクチュエータに通電することにより能動カテーテルを屈曲運動させている。
【０００４】
また能動カテーテルの伸縮機構について、空気圧を用いたバルーンの膨張及び収縮を利用した直径１ｃｍ程度の管内走行装置が提案され、大腸内視鏡誘導装置や都市ガス導管の管内検査用誘導装置などが試作されている（「マイクロメカニズムの世界」、日本音響学会誌４９巻８号、１９９３年、林 輝ら）。
さらに、側面に多数のバルーンを配置した伸縮機構が提案されているが、これはバルーンを膨張させ血管内壁へ押しつける動作と長軸方向の伸縮動作の繰り返しにより血管内を進行するものである（「Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃｉｎｅ」、Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｔｈｅｒａｐｙ ＆ Ａｌｌｉｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、４：２６７−２７５、１９９５年、Ａ．Ｅ．Ｇｕｖｅｒら）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各提案における能動カテーテル等では屈曲及び伸縮運動が未だ十分でなく、運動の自由度が狭い。さらに多くの機能を１本のカテーテルに搭載しようとしても、限られた外径と十分に広い内腔が必要という制限のため、搭載できる配線数に限界がある。
【０００６】
また例えば手動のカテーテル操作において血管などの分岐部を選択するには、先端部がＪ字形状のように曲がったガイドワイヤーやカテーテルを挿入し、手元からトルク（ねじれ力）を先端部に伝えて回転させることが一般に行われているが、途中にループや複雑な走行があるとトルクが先端部にうまく伝わらず、精密な回転ができなくなる。
【０００７】
さらに先端を目的位置へ挿入するために手元からカテーテルやガイドワイヤーを押し進める際、途中にループや複雑な走行があると、カテーテル等に撓みが生じるために手元で押し進めた長さと先端部の移動にずれが生じ、精密な先端位置決めができない。因みに、これをプッシャビリティーの低下という。
【０００８】
逆に引き戻す場合には比較的正確な位置決めができるが、この操作を行うためにはカテーテルやガイドワイヤーをいったん目的部位を越えて押し進めなければならず、カテーテルやガイドワイヤーが硬ければトルク伝達性やプッシャビリティーは向上するが穿孔の危険性が高くなり、逆に柔らかすぎると屈曲のため、いくら押しても先へ進まなくなる。
【０００９】
そこで、この発明は以上の点にかんがみ、単純な構造で、ねじれ回転運動機構、伸縮運動機構、屈曲運動機構及び硬さ調節機構を有し、細径化が容易にできるとともに、多数かつ柔軟な配線を搭載可能な能動細管及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の能動細管は、外側チューブと、外側チューブを裏打ちするライナーコイルと、形状記憶合金製アクチュエータと、を備え、形状記憶合金製アクチュエータが、電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤により上記ライナーコイルの内側に固定されて、外側チューブの表面から距離をおいて位置していることを特徴とする。
さらに、本発明の能動細管は、密ばねのコイル状に形成した形状記憶合金製アクチュエータを少なくとも１本備え、引き延ばした形状記憶合金製アクチュエータをライナーコイルの内側に固定しており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、屈曲することを特徴とする。
また、本発明の能動細管は、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータを、形状記憶された状態より径を変えてライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定しており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、ねじれることを特徴とする。
また、本発明の能動細管は、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータを、形状記憶された状態より縮めてライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定しており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、伸びることを特徴とする。
また、本発明の能動細管は、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータを、自然状態で形状記憶された状態でライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定しており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、形状記憶合金製アクチュエータのばね定数が大きくなり、自然状態よりも硬くなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の能動細管は、屈曲運動機構部とねじれ回転運動機構部と伸縮運動機構部と硬度調節機構部とを備える能動細管であって、屈曲運動機構部が、外側チューブと外側チューブを裏打ちするライナーコイルと密ばねのコイル状に形成した少なくとも一本の形状記憶合金製アクチュエータとを備え、形状記憶合金製アクチュエータが引き延ばされた状態でライナーコイルの内側に固定されていて、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると屈曲運動機構部が屈曲運動を行い、ねじれ回転運動機構部が、外側チューブと外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、形状記憶合金製アクチュエータを形状記憶された状態より径を変えてライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定しており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱するとねじれ回転運動機構部がねじれ運動を行い、伸縮運動機構部が、外側チューブと外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、形状記憶合金製アクチュエータが形状記憶された状態より縮められてライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定されており、形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると伸縮運動機構部が伸び運動を行い、硬度調節機構部が、外側チューブと外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、形状記憶合金製アクチュエータが自然状態で形状記憶された状態でライナーコイルと同心にしてライナーコイルの内側に固定されており、形状記憶合金製アクチュエータが通電加熱されることで自然状態よりも硬くなり、各形状記憶合金製アクチュエータが、電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤によりライナーコイルの内側に固定されて、外側チューブの表面から距離をおいて位置していることを特徴とする。
さらに、本発明の能動細管は、屈曲運動機構部、ねじれ回転運動機構部、伸縮運動機構部及び硬度調節機構部が各々両端に電極コネクターを有していることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の能動細管は、形状記憶合金製アクチュエータが、平線ばね構造を有していることを特徴とする。
【００１３】
このような構成の能動細管では、自在に屈曲運動、ねじれ回転運動及び伸縮運動を行い、また能動細管の必要箇所を自在に硬度調節する。
また外骨格及び形状記憶合金製アクチュエータが平線ばね型構造に形成可能であるので、より細径で多数の配線ができる。
さらに発熱体である形状記憶合金製アクチュエータが表面から距離をおいて外骨格構造の内側に位置するので、例えば人体内で使用が許される表面温度である４１℃に抑えることができる。
【００１４】
また本発明の能動細管の製造方法は、ライナーコイルが外側チューブを裏打ちし、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータが、上記ライナーコイルと同心にして電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤によりライナーコイルの内側に固定されて、外側チューブの表面から距離をおいて位置する能動細管の製造方法であって、形状記憶合金製アクチュエータの外側に弾性変形可能な上記ライナーコイルを同軸に配設する第１工程と、形状記憶合金製アクチュエータとライナーコイルとを固定する第２工程とを備える構成である。
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程がロッドに形状記憶合金製アクチュエータを被せる工程を含んでいることを特徴とする。
また本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータ上に配設したロッドの外側にライナーコイルを被せる工程を含んでいることを特徴とする。
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が断面が三角形状のパイプ状治具に形状記憶合金製アクチュエータを被せる工程を含んでいることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータに１以上のリード線を電気的に接続する工程を含んでいることを特徴とする。
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第２工程が接着剤で固定する工程であることを特徴とする。
また本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成する工程を有し、第２工程がめっき液中で形状記憶合金製アクチュエータとライナーコイルとに通電して対応する非絶縁部に金属を析出し電気的に結合して固定することを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成し、非絶縁部にリード線を近接して配置する工程を有し、第２工程が、めっき液中でリード線、形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルに通電して対応する非絶縁部及びリード線に金属を析出し電気的に結合して固定することを特徴とする。
また本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成する工程を有し、第２工程が溶液中で形状記憶合金製アクチュエータとライナーコイルとに通電して対応する非絶縁部に電着により絶縁性樹脂を析出して固定することを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程が形状記憶合金製アクチュエータに形成した非絶縁部に電気めっきをして電気接合部を形成する工程を有し、第２工程が溶液中で形状記憶合金製アクチュエータとライナーコイルとに通電して電気接合部とライナーコイル全体に電着により絶縁性樹脂を析出して固定することを特徴とするものである。
また本発明の能動細管の製造方法は、上記構成に加え、形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルに非絶縁部を形成し、めっき液中で通電して対応する非絶縁部に金属を析出し電気的に結合する工程を有することを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程及び第２工程にあって、電気めっき及び樹脂の電着直前に、形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルの酸化被膜を除去する工程を有していることを特徴とする。
また本発明の能動細管の製造方法は、前記構成に加え、真空乾燥により乾燥する工程を備えていることを特徴とする。
さらに本発明の能動細管の製造方法は、第１工程の形状記憶合金製アクチュエータを弾性変形可能に配設したことを特徴とする。
【００１９】
このような本発明の能動細管の製造方法では、外骨格型の能動細管を精度よく製造することができる。
また電気めっき又は樹脂を電着する工程を有する場合、接続すべき多点で同時に接続することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の能動細管では、弾性変形可能な外骨格となるライナーコイルをＳＭＡアクチュエータの外側に配設した外骨格型であり、ライナーコイル及びＳＭＡアクチュエータを固定支持する関節として機能するリンクを有するものと有しないものとがある。
本実施形態では、主として細径化のためリンクを有しないリンクレス型を中心に述べるが、適宜リンクを設けてもよい。なお、本発明の能動細管は全体に柔らかく、外力により自在に曲がるようになっており、血管など人体内に挿入したとき危険が少ない。
【００２１】
以下、図面を参照してこの発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の実施形態は能動細管として能動カテーテル及び能動ガイドワイヤーに適用した例であるが、この発明はカテーテルのみならず、冒頭で記載した各種の機器類や玩具等に広く適用することができる。
【００２２】
図１は本発明に係る第１実施形態の能動カテーテルの一部透視図である。
図１を参照して、第１実施形態の能動カテーテル１は、Ｊ字形状の曲がった部分に設けられた屈曲運動機構部Ａと、この屈曲運動機構部Ａと連結してＪ字形状の曲がりの根本付近に設けられたねじれ回転運動機構部Ｂと、このねじれ回転運動機構部Ｂと連結してＪ字形状の直線部分に設けられた伸縮運動機構部Ｃと、この伸縮運動機構部Ｃと連結して設けられた硬度調節機構部Ｄと、これら機構部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの内側に隙間を設けて挿通された内側チューブ３とを備え、全体を薄肉シリコンゴムチューブなどの外側チューブ４で覆ったものであり、内側チューブ３はワーキングチャンネルと呼ばれる。
【００２３】
屈曲運動機構部Ａは、外側チューブ４内壁を裏打ちするように配置したライナーコイル６と、このライナーコイル６の内側に導電性接着剤７で固定された密ばねのコイル状ＳＭＡアクチュエータ８（図示の場合は３本）とを備え、ＳＭＡアクチュエータの所定間隔を関節として複数設け、各関節に通電加熱するようになっているが、一つのＳＭＡアクチュエータを一関節として通電加熱するようにしてもよい。なお、以下ことわらない限り、ライナーコイルは絶縁コートしており、ＳＭＡアクチュエータは絶縁コートされていないものを使用する。
【００２４】
ねじれ回転運動機構部Ｂは、外側チューブ４を裏打ちするように配置したライナーコイル６と、ＳＭＡの形状記憶された状態よりやや大きい径にしてライナーコイル６の内側に同心にして適宜箇所を非導電性接着剤１７で固定されたターンとターンとの間に距離のあるコイルばね状のＳＭＡアクチュエータ１２とを備え、本実施態様では一つのＳＭＡアクチュエータを一関節として通電加熱するようになっている。勿論、所定間隔を関節として複数個設け、各関節に通電加熱するようにしてもよい。
【００２５】
伸縮運動機構部Ｃは、外側チューブ４を裏打ちするように配置したライナーコイル６と、ＳＭＡの形状記憶された状態より縮めて同じ長さのライナーコイル６の内側に同心にして適宜箇所を非導電性接着剤１７で固定されたターンとターンとの間に距離のあるコイルばね状のＳＭＡアクチュエータ１４とを備え、一つのＳＭＡアクチュエータを一関節として通電加熱するようになっているが、所定間隔を関節として複数個設け、各関節に通電加熱するようにしてもよい。
【００２６】
硬度調節機構部Ｄは、外側チューブ４を裏打ちするように配置したライナーコイル６と、ＳＭＡの形状記憶された状態の自然長のままでライナーコイル６の内側に同心にして適宜箇所を非導電性接着剤１７で固定されたターンとターンとの間に距離のあるコイルばね状のＳＭＡアクチュエータ１６とを備え、一つのＳＭＡアクチュエータを一関節として通電加熱するようになっているが、所定間隔を関節として複数個設け、各関節に通電加熱するようにしてもよい。
【００２７】
ライナーコイル６はＳＭＡアクチュエータ８，１２，１４の通電加熱により変形するようになっており、各機構部は内側チューブ３に固定箇所を有していてもよい。なお、各機構部は図１に示した例のような連結でなくてもよく、適宜最適な順序で各機構部の連結を決めればよい。
【００２８】
このような構成の第１実施形態の能動カテーテル１では、図１に矢印で示したように各機構部の関節への通電加熱により、屈曲運動機構部Ａは矢印ａのように三方向に屈曲運動を行い、ねじれ回転運動機構部Ｂでは矢印ｂのようにねじれ運動を、伸縮運動機構部Ｃは矢印ｃのように前後運動を行い、硬度調節機構部Ｄは硬い状態と柔らかい状態との間を適宜維持する。
そして、Ｊ字形状の曲がった先端の内側チューブ３の開口から液体の注入又は吸引をし、あるいはマイクロツールなどの出し入れをする。
したがって、医療では診断や治療などを、複雑な機械や配管では能動管状物として検査やメンテナンスなどを行うことができる。
【００２９】
図２は本発明に係る第２実施形態の能動ガイドワイヤー屈曲三方向型の一部透視図である。
図２に示す第２実施形態の能動ガイドワイヤー２０は第１実施形態の能動カテーテルの内側チューブが設けられていない場合であり、第１実施形態の能動カテーテルよりさらに細径に構成され、Ｊ字形状の先端にはキャップ２１が設けられている。なお、図２には硬度調節機構部を示していないが、図１のように伸縮運動機構部Ｃと連結してもよい。
各ライナーコイル６はＳＭＡアクチュエータ８，１２，１４の通電加熱により変形するようになっており、ＳＭＡアクチュエータへの通電を停止するとライナーコイルは元の状態に復帰する。各機構部は分離独立して配置されていても、リンクで連結されていてもよい。
この第２実施形態の運動は第１実施形態と同様である。
【００３０】
図３は第３実施形態の能動ガイドワイヤー屈曲一方向型の一部透視図である。
図３に示す第３実施形態の能動ガイドワイヤー３０は屈曲運動機構部Ａ’がＳＭＡアクチュエータ８を１本のみ有しており、図３に示す矢印ａ’のように一方向の屈曲のみを行うようになっており、その他の運動は第２実施形態の能動ガイドワイヤーと同様である。なお、図３には硬度調節機構部Ｄを示していないが、図１のように伸縮運動機構部Ｃと連結してもよい。
【００３１】
図４は第４実施形態の接続用ワイヤーを有する能動ガイドワイヤーの一部透視図である。なお、図４には硬度調節機構部Ｄを示していないが、図１のように伸縮運動機構部Ｃと連結してもよい。
図４に示すように、第４実施形態の能動ガイドワイヤー４０は第１実施形態の能動カテーテルの内側チューブ３に代えて柔らかい接続用ワイヤー４２を中に通すことで、それぞれの屈曲運動機構部Ａ、ねじれ回転運動機構部Ｂ及び伸縮運動機構部Ｃ、さらに硬度調節機構部Ｄの中心出しを確実にしたものであるが、能動カテーテルよりはさらに細径に形成されている。この第４実施形態の運動は第１実施形態の能動カテーテルと同様である。
【００３２】
図５は第５実施形態の能動ガイドワイヤーの一部透視図である。図６は電極雌雄コネクタの外観図である。なお、図５には硬度調節機構部Ｄを示していないが、図１のように伸縮運動機構部Ｃと連結してもよい。
図５及び図６を参照して、第５実施形態の能動ガイドワイヤー５０は第４実施形態の能動ガイドワイヤーの各機構部の接続を電極雌コネクタ５２と電極雄コネクタ５４とで行うもので、各機構部の端部はこれらの電極雌コネクタ５２と電極雄コネクタ５４に接続され、通電可能になっている。
これにより組立分解が自在な屈曲運動機構部Ａ、ねじれ回転運動機構部Ｂ、伸縮運動機構部Ｃ及び硬度調節機構部Ｄの各モジュール群を作製できる。
【００３３】
第５実施形態の接続用ワイヤー４２に代えて、内側チューブ３にすれば能動カテーテルになり、このような電極雌雄コネクタをリング構造にすることで能動カテーテル内腔を保つようにすることもできる。
【００３４】
次に、各運動機構部の詳細を説明する。
図７は能動カテーテルの屈曲運動機構部の一部透視図である。
図７を参照して、屈曲運動機構部７０は、外側チューブ４内壁を裏打ちするように配置した絶縁コートされたライナーコイル６と、このライナーコイル６の内側に導電性接着剤７２で電気的接触して固定されるとともに、適宜の箇所を非導電性接着剤１７で固定された密ばねのコイル状ＳＭＡアクチュエータ８（図示の場合は３本）とを備え、内側チューブ３が中心軸に配設されている。
【００３５】
さらにＳＭＡアクチュエータ８の所定間隔を関節として複数設け、各関節に通電加熱するようになっている。なお、図７中、７４はＳＭＡアクチュエータ８に通電するリード線を示し、ライナーコイル６及びＳＭＡアクチュエータ８に導電性接着剤７２で電気的に接触して固定されている。
また、７６は非導電性接着剤、７７は組立用金属ロッド、７８はリンクとなる保持部材を示す。これらはリンクとして残したものであり、組立時に必要であるが屈曲運動機構部としてはなくてもよい。内側チューブ３がない場合及び内側チューブ３に代えて接続用ワイヤーを設けた場合は、能動ガイドワイヤーの屈曲運動機構部となる。
【００３６】
図８はリード線の接続箇所を示す詳細図である。図９は実際の回路部（ａ）と等価回路（ｂ）を示した図である。なお、図中、ＳＭＡアクチュエータは簡単のため１本のみ記載した。
図８に示すように、ライナーコイル６の絶縁コートを除去した部分８２，８２に、ＳＭＡアクチュエータ８と電気的に接触させて導電性接着剤７２で固定し、ライナーコイル６の絶縁コートを除去しないでＳＭＡアクチュエータ８を固定する箇所８３に、リード線７４をＳＭＡアクチュエータ８と電気的に接続して固定しており、ライナーコイル６は接地されている。
【００３７】
図９に示す例では、例えば第１関節９２、第２関節９４及び第３関節９６が形成され、電流は抵抗値に従って分割されるため、両側の第１関節９２及び第３関節９６に電流を流しても駆動したくない中間の第２関節９４には無視できるほどのわずかな電流しか流れない。したがって、図９（ｂ）に示すようにスイッチ９８をオフにして第２関節９４に通電せず、スイッチ９７とスイッチ９９とをオンにして第１関節９２と第３関節９６とを通電加熱して収縮させることができる。
【００３８】
なお、図５及び図６にて示した電極雌雄コネクタを用いる場合では、接地したライナーコイルを共通の端子になるように形成し、他の端子は各関節に対応させて一電気回路を形成するようにする必要がある。
【００３９】
ここで、ＳＭＡアクチュエータは例えば外径がφ２５０μｍ、素線径が５０μｍである。またライナーコイルはステンレススチール製で、例えば熱硬化型アクリル樹脂を電着で絶縁コートしており、外径がφ１．１〜１．３ｍｍ、素線径がφ１００μｍ程度であり、素線径をさらに細くする場合、王水でエッチングすればφ８０μｍ程度のものが容易に得られる。
ＳＭＡアクチュエータやライナーコイルを固定する保持部材としては、例えばポリイミドのφ０．４〜０．５ｍｍ程度のチューブを使用すればよい。
組立用金属ロッドはφ０．３ｍｍ、導電性接着剤として銀系フィラーを混入したエポキシ樹脂を用いるとよい。
このような部材で作製したリンクレス外骨格型の内側チューブがない能動ガイドワイヤーでは、外径１．３ｍｍ、外側チューブをつけると外径１．４ｍｍの多自由度、多関節の運動機構部ができる。
【００４０】
また図１０に示すように、ライナーコイルとして長手方向の剛性を強くしつつ、屈曲する直角方向への運動を容易にするために直角方向の剛性を弱いままにする平線型ライナーコイル１０１を用いても良い。
このような構成の屈曲運動機構部では、図１〜５に示したように各関節に通電加熱することにより、ＳＭＡアクチュエータの配設数に応じて各方向に屈曲運動することができる。
【００４１】
次に、ねじれ回転運動機構部について説明する。
図１１はねじれ回転機構を示す図であり、（ａ）は形状記憶したＳＭＡアクチュエータを示し、（ｂ）はＳＭＡアクチュエータをねじれ回転させて形状記憶された状態よりやや大きな径にしたＳＭＡアクチュエータを示し、また、（ｃ）はねじれ回転運動機構部の外観図である。
図１１（ｃ）に示したねじれ回転運動機構部１１０は能動ガイドワイヤー用であり、図２で示した外側チューブ４と接続用ワイヤー４２、さらに高分子製の固定用チューブ１１２に装着するキャップ２１等を省略している。固定用チューブ１１２に代えて図１に示す内側チューブ３を使用すれば、径は異なるが能動カテーテルが形成される。以下、能動ガイドワイヤーを中心にして説明する。
【００４２】
図１１を参照して、ねじれ回転運動機構部１１０は、形状記憶された状態からやや径を大きくしてねじれ回転させたＳＭＡアクチュエータ１２をライナーコイル６の内側に同心にして非導電性接着剤１７で適宜の箇所が固定されており、ＳＭＡアクチュエータ１２及びライナーコイル６の両端部は、固定用チューブ１１２，１１２にて非導電性接着剤１７で固定されている。
さらにＳＭＡアクチュエータ１２の両端部はリード線１１３に接続され、一関節として通電加熱されるようになっている。
【００４３】
ライナーコイル６を共通の接地として使用する場合は、固定用チューブ１１２にてＳＭＡアクチュエータとライナーコイルとを電気的に接続し、他端のＳＭＡアクチュエータをリード線で接続して通電加熱するようにしてもよい。
ねじれ回転運動機構部のねじれ角度はＳＭＡアクチュエータのピッチとライナーコイルのピッチとのピッチ比及びＳＭＡアクチュエータの素線径とライナーコイルの素線径の比に関係し、ＳＭＡアクチュエータの比率が高いほど、得られる最大ねじれ角度は大きくなる。したがって、ねじれ角度は上記ピッチ比で最適設計可能である。
【００４４】
先端及び後端の固定用チューブはφ０．８９〜１．４７ｍｍのポリウレタンチューブ、ＳＭＡアクチュエータは外径φ１．６〜１．８ｍｍでピッチが０．８ｍｍ、素線径がφ１００μｍである。ライナーコイルはステンレススチール製でφ３．１〜３．３ｍｍ、素線径が２５０μｍ、長さが２３．３ｍｍ、ピッチが約２．０ｍｍであり、王水でエッチング処理をしている。非導電性接着剤は１０分間硬化型のアラルダイトである。
【００４５】
駆動電流を小さくするにはＳＭＡアクチュエータを小さくすればよい。例えばＳＭＡアクチュエータの外径をφ０．３〜０．４ｍｍ、素線径をφ１００μｍ以下にするのがよい。ライナーコイルはφ１．３〜１．５ｍｍ、先端及び後端の固定用チューブはφ０．３〜０．４ｍｍ程度にする。さらに耐熱性の高いアラルダイトなどの非導電性接着剤を使用する。
【００４６】
図６で示した電極雌雄コネクタを使用する場合、ＳＭＡアクチュエータ及びライナーコイルを固定するリンクとなる電極コネクタの一端子をライナーコイルの接地用にして、他の一端子をＳＭＡアクチュエータの他端に通電する端子として形成すればよい。またライナーコイルを接地しない場合、ＳＭＡアクチュエータを固定し通電するように配線した電極コネクタを形成すればよい。
【００４７】
このような能動ガイドワイヤー１２０のねじれ回転運動機構部１１０では、図１〜図３及び図１２の矢印に示すように、ＳＭＡアクチュエータに通電加熱すると元の記憶形状に戻ろうとしてねじれ回転し、途中にループや複雑な走行のある例えば血管１２２内でも精密に回転する。さらに、電流を切るとライナーコイルがバイアスばねとして働き元の角度へ戻る。
したがって、本実施形態の能動ガイドワイヤーは先端部にトルクを生じさせ精密な回転ができる。
【００４８】
次に、伸縮運動機構部について説明する。
図１３は伸縮運動機構を示す図であり、（ａ）は形状記憶したＳＭＡアクチュエータを、（ｂ）はＳＭＡアクチュエータを縮めた状態を示し、また、（ｃ）は伸縮運動機構部の外観図である。
伸縮運動機構を形成する場合、ＳＭＡアクチュエータを引き伸ばすか、または押し縮め、加熱による伸長又は収縮後に元の形状に戻るライナーコイルのようなバイアス機構を同心円上に組み合わせれば伸縮機構になる。縮む運動は能動カテーテル又は能動ガイドワイヤーを血管などに挿入後、手動で手元から引くことで十分に正確な位置決めができるため、能動カテーテル又は能動ガイドワイヤーとしては、必要時にのみ電流を流して伸びるタイプの方が望ましい。
【００４９】
図１３を参照して、伸縮運動機構部１３０は、形状記憶された状態から縮めたＳＭＡアクチュエータ１４をライナーコイル６の内側に同心にして非導電性接着剤１７で適宜の箇所が固定されており、ＳＭＡアクチュエータ１４及びライナーコイル６の両端部は固定用チューブ１１２，１１２にて非導電性接着剤１７で固定されている。なお、ＳＭＡアクチュエータを縮めた状態でライナーコイルに固定している点以外はねじれ回転運動機構部と同様の構成である。
【００５０】
このような能動ガイドワイヤー１２０の伸縮運動機構部１３０では、図１〜図３及び図１４の矢印で示すように、ＳＭＡアクチュエータ１４に通電加熱すると伸縮運動機構部１３０は元の記憶形状に戻ろうとして伸長し、電流を切るとライナーコイルがバイアスばねとして働き元の長さに戻る。
したがって、本実施形態の能動ガイドワイヤーは挿入した血管１２２などの途中にループや複雑な走行があっても精密な先端位置決めができる。
【００５１】
次に、硬度調節機構部について説明する。
図１５は硬度調節機構を示す図であり、（ａ）は自然長のＳＭＡアクチュエータを示す図、（ｂ）は硬度調節機構部の外観図である。
図１５を参照して、硬度調節機構部１５０は、自然状態で形状記憶されたＳＭＡアクチュエータ１６をライナーコイル６の内側に同心にして非導電性接着剤１７で適宜の箇所が固定されており、ＳＭＡアクチュエータ１６及びライナーコイル６の両端部は固定用チューブ１１２，１１２にて非導電性接着剤１７で固定されている。なお、ＳＭＡアクチュエータを自然な状態でライナーコイルに固定している点以外はねじれ回転運動機構部や伸縮運動機構部と同様の構成である。
【００５２】
このような構成の硬度調節機構部１５０では、図１６（ａ）に示すように、血管１２２などに挿入した能動ガイドワイヤー１２０のＳＭＡアクチュエータ１６に通電加熱すると変形しないが、ばね定数が大きくなり、より硬く変形しにくくなる。またＳＭＡアクチュエータ１６に通電しない場合は、図１６（ｂ）に示すように、柔らかく外力により容易に自在に曲がる。
【００５３】
したがって、本実施形態ではＳＭＡアクチュエータ１６に流す電流量を変えることで能動カテーテル又は能動ガイドワイヤーの硬さを調節することができる。このように本発明の能動細管は元々外力により自在に曲がるような柔らかいものであるが、本実施形態の硬度調節機構により必要な部分の硬さを体外から自在に制御できるようになる。
【００５４】
次に、上述したねじれ回転運動機構部、伸縮運動機構部及び硬度調節機構部の組立工程を説明する。
各機構部はライナーコイルを外側に設けた外骨格型であり、その製造工程はＳＭＡアクチュエータをライナーコイルにそのまま固定するか伸縮等させて固定するかの違いである。
以下、能動ガイドワイヤーのねじれ回転運動機構部を例にあげ、組立工程を説明する。
図１７及び図１８は外骨格型能動ガイドワイヤーの組立工程を示す工程図である。なお、図１７及び図１８において各工程図と合わせて中心部の概略断面図を右端に示した。
【００５５】
まず図１７（ａ）に示すように、組立用シリコンゴムチューブ１７１に固定用チューブ１１２を挿入し、両端から保持部材７８，７８を挿入する。能動ガイドワイヤーの場合は組立用シリコンゴムチューブが内側チューブとなり、中心出しをする接続用ワイヤーを有する能動ガイドワイヤーの場合、組立用シリコンゴムチューブに代えて柔らかい接続用ワイヤーを使用する。
そして図１７（ｂ）に示すように、第１の組立用金属ロッド１７３を例えば３本、保持部材７８，７８に非導電性接着剤１７で固定し、その後、図１７（ｃ）に示すようにＳＭＡアクチュエータ１７６を被せる。
【００５６】
ここでの組立工程で使用した保持部材及び金属ロッドに代えて、例えば図１９に示すような組立治具を使用してもよい。例えば断面が円形や三角形のパイプの側面に３本の溝や凹みをつけ金属ロッドやＳＭＡアクチュエータを容易に位置決めしたり、また断面に溝や凹みのあるチューブを使用して接着剤が組立治具に付着しないようにする。なお、材質としては、接着剤が万が一ついても接着しにくく、かつ、細く加工することが可能なテフロン樹脂が適している。
【００５７】
次に、図１７（ｄ）に示すように、第２の組立用金属ロッド１７５を例えば３本、保持部材上の第１の組立用金属ロッド１７５に非導電性接着剤１７で固定し、図１７（ｅ）に示すようにＳＭＡアクチュエータ１７６の両端にリード線１１３，１１３を電気的に接続してからライナーコイル６を被せ、適宜の箇所を非導電性接着剤１７で固定する。なお、ライナーコイルを電気回路の接地として使用する場合は、ＳＭＡアクチュエータとライナーコイルの一端を電気的に接続することになる。
【００５８】
さらに図１７（ｆ）に示すように、第１金属ロッド１７３及び第２金属ロッド１７５の両端を例えばＹＡＧレーザー等を用いて切断する。切断した第１及び第２金属ロッドを抜き取り、組立用シリコンゴムチューブ１７１と一方の保持部材７８を取り除き、外側チューブを被せて完成する。
【００５９】
本組立工程はＳＭＡアクチュエータ及びライナーコイルが一単位の場合を説明したが、複数の単位を連結して組み立てる場合も同様の工程でできる。
またリンクとなる保持部材として円形状の電極コネクタを使用してもよい。この場合、各機構部を一単位にして組み立てるのが望ましい。
電極コネクタを使用した場合、それぞれの機構部をモジュール化して自在に接続及び分解ができる。
したがって、それぞれのモジュールが屈曲、ねじれ回転、伸縮運動等の各種能動機構や超音波センサ、化学センサなど独自の機能を有し、例えば術者は手術室において必要なモジュールを自在に組み合わせて多機能カテーテルを組み立て使用することができるようになる。
【００６０】
次に、電気めっきや樹脂の電着を用いた組立工程について説明する。このような組立工程では、より細径の例えば外径１．３ｍｍのＳＭＡアクチュエータが使用可能である。
この組立工程は上述した接着剤で固定する方法に代えて、電気めっきや電着による樹脂の析出等で固定するものであり、他は同様の工程である。
本組立工程の例として上述した屈曲運動機構部の場合を示すが、ターン間が密な密ばね状のＳＭＡアクチュエータに代えて、ターンとターンの間に距離のあるコイルばね状のＳＭＡアクチュエータを使用したねじれ回転運動機構部や伸縮運動機構部などでも同様に可能である。
【００６１】
図２０は電気めっきによる能動細管の組立工程要部を示す図であり、（ａ）は電気めっき前を、（ｂ）は電気めっき後を示す図である。
まず予め、表面を絶縁コートされたＳＭＡアクチュエータ２０２及びライナーコイル６の絶縁被膜をＹＡＧレーザーなどで一部剥離して、それぞれに非絶縁部２０４，２０８を形成しておく。ＹＡＧレーザーでは条件を最適化すると直径数十μｍ程度の大きさだけ絶縁被膜を除去できる。
なお、ＳＭＡアクチュエータなどに絶縁被膜を形成するには、例えばパリレンの蒸着や熱硬化型又は紫外線硬化型のアクリル樹脂を電着により被覆するのがよい。
【００６２】
次に、例えば図１９（ａ）で示した治具を用いて、ＳＭＡアクチュエータ２０２とライナーコイル６とを配置し、図２０（ａ）に示すようにライナーコイル６の非絶縁部２０８とＳＭＡアクチュエータ２０２の非絶縁部２０４とを近接させる。ライナーコイル６、ＳＭＡアクチュエータ２０２及び電極２０３を図示のように接続し、全体をめっき液２００中に浸漬する。そして、ライナーコイル６とＳＭＡアクチュエータ２０２とにめっき液２００中で通電する。
そして図２０（ｂ）に示すように、電気めっきにより例えばニッケルなどの結合金属２０９が析出し、ライナーコイル６とＳＭＡアクチュエータ２０２とを電気的に接続かつ固定する。なお、図２０中、２０１は電気めっきするための電源を、２０６はＳＭＡアクチュエータ２０２の絶縁部を、２０７はライナーコイル６の絶縁部を示す。
【００６３】
図２１はリード線を含めて電気めっきする能動細管の組立工程要部を示す図であり、（ａ）は電気めっき前、（ｂ）は電気めっき後を示す図である。
図２１に示すように、リード線２１０を含めて電気めっきで固定する場合、リード線２１０の絶縁被膜を取り除き、ライナーコイル６、ＳＭＡアクチュエータ２０２及びリード線２１０の各非絶縁部２０８，２０４，２１３を近接させて配置する。ライナーコイル６、ＳＭＡアクチュエータ２０２、リード線２１０及び電極２０３を図示のように接続し、全体をめっき液２００中に浸漬する。そして、ライナーコイル６とＳＭＡアクチュエータ２０２とリード線２１０とにめっき液２００中で通電する。
そして図２１（ｂ）に示すように、例えばニッケルなどの結合金属２０９がライナーコイル６、ＳＭＡアクチュエータ２０２及びリード線２１０を電気的に接続かつ固定して電気めっきにより析出する。
【００６４】
図２２は絶縁性樹脂でライナーコイルとＳＭＡアクチュエータとを固定する能動細管の組立工程要部を示す図であり、（ａ）は電着前、（ｂ）は電着後を示す図である。
図１７及び図１８で示した組立工程では、ライナーコイルとＳＭＡアクチュエータとを非導電性接着剤で適宜の箇所を固定していたが、本組立工程では非導電性接着剤に代えて電気めっきと同じように絶縁性樹脂を電着により析出・沈着させて固定するものである。
【００６５】
基本的に図２０に示した工程と同様であるが、図２２に示す例ではめっき液の代わりにアクリル樹脂などの溶液中で通電し絶縁物２２０を析出・沈着する。即ち、ライナーコイル６、ＳＭＡアクチュエータ２０２及び電極２０３を図示のように接続し、全体を溶液２００′中に浸漬する。そして、ライナーコイル６とＳＭＡアクチュエータ２０２とに溶液２００′中で通電する。
そして図２２（ｂ）に示すように、電着により絶縁物２２０を析出・沈着させてライナーコイル６とＳＭＡアクチュエータ２０２とを固定する。
さらに、例えばリード線とＳＭＡアクチュエータとを電気的に接続し、ライナーコイルとは絶縁した状態で接続する場合は、めっき液中でリード線とＳＭＡアクチュエータとに通電して結合金属を析出し、その後樹脂溶液中でリード線とライナーコイルとに通電して絶縁物を析出・沈着する。
【００６６】
このような電気めっきや樹脂の電着による組立工程により接着剤を使用する必要がなくなり、組み立ての不確定要素や手作業をなくすことができる。
また多点の絶縁被膜を除去した状態で同時に通電することにより、多点で同時に金属や絶縁性樹脂の析出・沈着を行うことができるので、生産性が向上し、低コスト化が可能になる。
【００６７】
次に、金属の電気めっきや樹脂の電着を用いたねじれ回転機構作製プロセスの詳細を説明する。
図２３及び図２４は、電気めっきと樹脂の電着を利用した能動細管の主要組立工程を示す。
例えばねじれ回転運動機構部Ｂを、樹脂の電着と電気めっきとで組み立てる場合、まず図２３（ａ）のように３本の金属ロッド２２１を熱収縮性チューブ２２２内に挿入する。
【００６８】
次に、図２３（ｂ）において熱収縮性チューブ２２２を加熱し、金属ロッド２２１の端部に加熱硬化型導電性接着剤２２３を塗布し、これを加熱硬化させる（図２３（ｃ））。その後、図２３（ｄ）において熱収縮性チューブを除去し、全面に絶縁膜（エレコート）２２４を電着、硬化させる。
次に、図２３（ｅ）において、予め絶縁被膜を成膜したＳＭＡアクチュエータ２０２を組立治具に巻き付け、一方のシリコンゴムチューブ２２６を設置し（図２３（ｆ））、さらに他方のシリコンゴムチューブ２２６とライナーコイル６を設置する（図２３（ｇ））。
【００６９】
次に、図２４（ａ）のようにライナーコイル６を移動し、ＹＡＧレーザーにてＳＭＡアクチュエータ２０２上の絶縁被膜を一部除去する。
さらに、図２４（ｂ）において、ニッケル電気めっき直前にフッ酸溶液に侵漬し、ＳＭＡアクチュエータ２０２の酸化被膜を除去し、ニッケル電気めっきを行って電気接合部２２５を形成する。
次に、図２４（ｃ）において電気接合部２２５及びライナーコイル６にアクリル樹脂剤（エレコート）２２７を電着する。エレコートとしてのアクリル樹脂の被覆は、ライナーコイル６全体に施される。
【００７０】
次いで、図２４（ｄ）においてアクリル樹脂剤（エレコート）２２７を真空装置にて予備乾燥（脱水）し、紫外線照射によりアクリル樹脂の重合硬化を行う。
そして、図２４（ｅ）において組立用金属ロッド２２１を除去する。
次に、図２４（ｆ）においてＹＡＧレーザーにてＳＭＡアクチュエータ２０２上及びライナーコイル６上の絶縁被膜を一部除去する。
その後、図２４（ｇ）において、ニッケル電気めっき直前にフッ酸溶液に侵漬し、ＳＭＡアクチュエータ２０２の酸化被膜を除去し、ニッケル電気めっき２２９を行う。
次に、図２４（ｈ）において先端部を切断し、所定長さにする。この例のように接着剤を用いずに、電着を利用してＳＭＡアクチュエータ２０２とライナーコイル６を固定することができる。
【００７１】
上記工程において、使用するＳＭＡアクチュエータは予めアクリル樹脂が析出・沈着されている。この場合、図２５（ａ）のように電極と接続されたＳＭＡアクチュエータを溶液中に浸漬する。
また、図２４（ｂ）および（ｃ）の工程でＳＭＡアクチュエータにめっきし、ライナーコイルに析出・沈着する場合、図２５（ｂ）および（ｃ）のようにＳＭＡアクチュエータまたはライナーコイルを電極と接続する。
【００７２】
このような電気めっきや樹脂の電着による組立工程により、接着剤を使用する必要がなくなり、多数にわたるＳＭＡアクチュエータとライナーコイルの接続部を同時に接続することができ、組み立ての不確定要素や手作業をなくすことができる。
また接続部を微小化できるので、接着剤塗布による組立では不可能だった直径０．５ｍｍ以下の能動ガイドワイヤーを作製することができる。
【００７３】
次に、第６実施形態を説明する。
図２６は第６実施形態の透視図である。この第６実施形態は能動カテーテルのようなチューブ構造の中に多数かつ柔軟な配線を搭載可能にするものである。
図２６を参照して、第６実施形態は薄肉シリコンゴムチューブの外側チューブ４と内側チューブ（図示せず）との間に高分子性平線ばね構造を配線基板とした螺旋型基板２３５を配設したものであり、先端に例えば電子スキャン型管内超音波内視鏡などのセンサ２３１が設けられている。螺旋型基板２３５には金属配線２３３が複数配置されている。
【００７４】
このような構成によりチューブ構造に多数かつ柔軟な配線を搭載することができ、さらに配線にストレスが集中しないので、配線自体をより微細化できる。
また螺旋型基板に絶縁層と金属パターンとによる多層構造を作製すれば、シールド線や同軸ケーブルと同等の性能を持った配線にすることができる。
【００７５】
図２７は螺旋型基板をライナーコイルとして使用した一部概略図である。
図２７に示すように、螺旋型基板２３５は平線ばねとして機能するので、上述した骨格構造となるライナーコイルに代え、ＳＭＡアクチュエータ２３７と適宜固定して使用すれば、能動カテーテル及び能動ガイドワイヤーを形成する。
このような構成により、柔軟性を保ちながら最も内腔を広く確保することができる。
【００７６】
また、２重の例えば薄肉シリコンゴムチューブの間に、上述したライナーコイルと同様の骨格構造となる螺旋型基板を配設し、その内側に平線ばね構造に形成したＳＭＡアクチュエータを配設してもよい。
さらに絶縁被覆した平線ばね構造のＳＭＡアクチュエータ表面に、このＳＭＡを間接的に加熱するヒータを設けても良い。さらに絶縁被覆した平線ばね構造のＳＭＡアクチュエータに電気配線やセンサなどを設けてもよい。
【００７７】
なお、上記実施形態で説明した具体的な数値例等は、本発明の範囲を限定するものではなく、必要に応じて適宜変更可能である。
また組立工程において金属ロッドを使用したが、金属でなくてもある程度剛性のあるものであればよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の能動細管では、単純な構造で、ねじれ回転運動、伸縮運動、屈曲運動及び硬さ調節ができ、また細径化が容易にできるとともに多数かつ柔軟な配線を搭載可能であるという効果を有する。
また本発明の能動細管の製造方法では、外骨格型の能動細管を精度よく製造することができ、また電気めっき又は樹脂を電着する工程を有する場合、接続すべき多点で同時に接続することができるという効果を有する。
また発熱体である形状記憶合金製アクチュエータが表面から距離をおいて外骨格構造の内側に位置するので、例えば人体内で使用が許される表面温度（４１℃）に抑えることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の能動カテーテルの一部透視図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態の能動ガイドワイヤー屈曲三方向型の一部透視図である。
【図３】第３実施形態の能動ガイドワイヤー屈曲１方向型の一部透視図である。
【図４】第４実施形態の接続用ワイヤーを有する能動ガイドワイヤーの一部透視図である。
【図５】第５実施形態の能動ガイドワイヤーの一部透視図である。
【図６】本実施形態に係る電極雌雄コネクタの外観図である。
【図７】能動カテーテルの屈曲運動機構部の一部透視図である。
【図８】リード線の接続箇所を示す詳細図である。
【図９】実際の回路部（ａ）と等価回路（ｂ）を示す図である。
【図１０】平線型ライナーコイルの平面図である。
【図１１】ねじれ回転機構機構の、（ａ）は形状記憶したＳＭＡアクチュエータを示し、（ｂ）はＳＭＡアクチュエータをねじれ回転させて形状記憶された状態よりやや大きな径にしたＳＭＡアクチュエータを示す図、また、（ｃ）はねじれ回転運動機構部の外観図である。
【図１２】本実施形態に係るねじれ回転運動機構部の動きを示す概念図である。
【図１３】伸縮運動機構を示し、（ａ）は形状記憶したＳＭＡアクチュエータを、（ｂ）はＳＭＡアクチュエータを縮めた状態を示す図、また、（ｃ）は伸縮運動機構部の外観図である。
【図１４】本実施形態に係る伸縮運動機構部の動きを示す概念図である。
【図１５】硬度調節機構を示す図であり、（ａ）は自然長のＳＭＡアクチュエータを示す図、（ｂ）は硬度調節機構部の外観図である。
【図１６】本実施形態に係る硬度調節機構部の動きを示す概念図である。
【図１７】外骨格型能動ガイドワイヤーの組立工程を示す工程図である。
【図１８】外骨格型能動ガイドワイヤーの組立工程を示す工程図である。
【図１９】本実施形態に係る治具の外観図である。
【図２０】電気めっきによる能動細管の組立工程要部を示し、（ａ）は電気めっき前を、（ｂ）は電気めっき後を示す。
【図２１】リード線を含めて電気めっきする能動細管の組立工程要部の、（ａ）は電気めっき前、（ｂ）は電気めっき後を示す図である。
【図２２】絶縁性樹脂でライナーコイルとＳＭＡアクチュエータとを固定する能動細管の組立工程要部の、（ａ）は電着前、（ｂ）は電着後を示す図である。
【図２３】 （ａ）〜（ｇ）は絶縁性樹脂でライナーコイルとＳＭＡアクチュエータとを固定する能動細管の組立工程要部を示す図である。
【図２４】（ａ）〜（ｈ）は絶縁性樹脂でライナーコイルとＳＭＡアクチュエータとを固定する能動細管の組立工程要部を示す図である。
【図２５】樹脂の電着もしくは電気めっき工程に係る装置構成を示す概略図である。
【図２６】本発明に係る第６実施形態の透視図である。
【図２７】螺旋型基板をライナーコイルとして使用した一部概略図である。
【符号の説明】
１ 能動カテーテル
３ 内側チューブ
４ 外側チューブ
５， ７２，２２３ 導電性接着剤
６ ライナーコイル
１７ 非導電性接着剤
８，１２，１４，１６，１７６ ＳＭＡアクチュエータ
２０，３０，５０ 能動ガイドワイヤー
２１ キャップ
４２ 接続用ワイヤー
５２ 電極雌コネクタ
５４ 電極雄コネクタ
７０ 屈曲運動機構部
７４，１１３，２１０ リード線
７７ 組立用金属ロッド
７８ 保持部材
９２ 第１関節
９４ 第２関節
９６ 第３関節
９７，９９ スイッチ
１１０ ねじれ回転運動機構部
１１２ 固定用チューブ
１２０ 能動ガイドワイヤー
１２２ 血管
１３０ 伸縮運動機構部
１５０ 硬度調節機構部
１７１ 組立用シリコンゴムチューブ
１７３ 第１金属ロッド
１７５ 第２金属ロッド
２００ めっき液
２００′ 溶液
２０２ ＳＭＡアクチュエータ
２０３ 電極
２０４，２０８，２１３ 非絶縁部
２０６，２０７ 絶縁部
２０９ 結合金属
２１０ リード線
２２０ 絶縁物
２２１ 金属ロッド
２２２ 熱収縮性チューブ
２２５ 電気接合部
２２６ シリコンゴムチューブ
２２７ アクリル樹脂
２３１ センサ
２３３ 金属配線
２３５ 螺旋型基板

Claims (21)

1. 外側チューブと、外側チューブを裏打ちするライナーコイルと、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータと、を備え、
   上記形状記憶合金製アクチュエータが、形状記憶された状態より径を変えて上記ライナーコイルと同心にして電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤により上記ライナーコイルの内側に固定されて、上記外側チューブの表面から距離をおいて位置しており、
   該形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、ねじれることを特徴とする、能動細管。
2. 外側チューブと、外側チューブを裏打ちするライナーコイルと、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータと、を備え、
   上記形状記憶合金製アクチュエータが、形状記憶された状態より縮められて上記ライナーコイルと同心にして電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤により上記ライナーコイルの内側に固定されて、上記外側チューブの表面から距離をおいて位置しており、
   該形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、伸びることを特徴とする、能動細管。
3. 外側チューブと、外側チューブを裏打ちするライナーコイルと、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータと、を備え、
   上記形状記憶合金製アクチュエータが、自然状態で形状記憶された状態で上記ライナーコイルと同心にして電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤により上記ライナーコイルの内側に固定されて、上記外側チューブの表面から距離をおいて位置しており、
   該形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると、上記自然状態よりも硬くなることを特徴とする、能動細管。
4. 屈曲運動機構部とねじれ回転運動機構部と伸縮運動機構部と硬度調節機構部とを備える能動細管であって、
   上記屈曲運動機構部が、外側チューブと該外側チューブを裏打ちするライナーコイルと密ばねのコイル状に形成した少なくとも一本の形状記憶合金製アクチュエータとを備え、該形状記憶合金製アクチュエータが引き延ばされた状態で上記ライナーコイルの内側に固定されていて、上記形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると上記屈曲運動機構部が屈曲運動を行い、
   上記ねじれ回転運動機構部が、外側チューブと該外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、該形状記憶合金製アクチュエータを形状記憶された状態より径を変えて上記ライナーコイルと同心にして該ライナーコイルの内側に固定しており、上記形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると上記ねじれ回転運動機構部がねじれ運動を行い、
   上記伸縮運動機構部が、外側チューブと該外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、該形状記憶合金製アクチュエータが形状記憶された状態より縮められて上記ライナーコイルと同心にして該ライナーコイルの内側に固定されており、上記形状記憶合金製アクチュエータを通電加熱すると上記伸縮運動機構部が伸び運動を行い、
   上記硬度調節機構部が、外側チューブと該外側チューブを裏打ちするライナーコイルとコイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータとを備え、該形状記憶合金製アクチュエータが自然状態で形状記憶された状態で上記ライナーコイルと同心にして該ライナーコイルの内側に固定されており、上記形状記憶合金製アクチュエータが通電加熱されることで上記自然状態よりも硬くなり、
   各形状記憶合金製アクチュエータが、電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤によりライナーコイルの内側に固定されて、上記各外側チューブの表面から距離をおいて位置していることを特徴とする、能動細管。
5. 前記屈曲運動機構部のライナーコイルが平線型ライナーコイルであることを特徴とする、請求項４に記載の能動細管。
6. 前記屈曲運動機構部、前記ねじれ回転運動機構部、前記伸縮運動機構部及び前記硬度調節機構部が各々両端に電極コネクターを有していることを特徴とする、請求項４又は５に記載の能動細管。
7. 前記形状記憶合金製アクチュエータが、平線ばね構造を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の能動細管。
8. ライナーコイルが外側チューブを裏打ちし、コイルばね状に形成した形状記憶合金製アクチュエータが、上記ライナーコイルと同心にして電気めっき，電着による金属若しくは樹脂を介して又は接着剤により上記ライナーコイルの内側に固定されて、表面から距離をおいて位置する能動細管の製造方法であって、
   上記形状記憶合金製アクチュエータの外側に弾性変形可能な上記ライナーコイルを同軸に配設する第１工程と、上記形状記憶合金製アクチュエータと上記ライナーコイルとを固定する第２工程とを備える能動細管の製造方法。
9. 前記第１工程がロッドに前記形状記憶合金製アクチュエータを被せる工程を含んでいることを特徴とする、請求項８記載の能動細管の製造方法。
10. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータ上に配設したロッドの外側に前記ライナーコイルを被せる工程を含んでいることを特徴とする、請求項８記載の能動細管の製造方法。
11. 前記第１工程が断面が三角形状のパイプ状治具に前記形状記憶合金製アクチュエータを被せる工程を含んでいることを特徴とする、請求項８記載の能動細管の製造方法。
12. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータに１以上のリード線を電気的に接続する工程を含んでいることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
13. 前記第２工程が接着剤で固定する工程であることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
14. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成する工程を有し、前記第２工程がめっき液中で前記形状記憶合金製アクチュエータと前記ライナーコイルとに通電して上記対応する非絶縁部に金属を析出し電気的に結合して固定することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
15. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成し、この非絶縁部にリード線を近接して配置する工程を有し、前記第２工程が、めっき液中で上記リード線、前記形状記憶合金製アクチュエータ及び前記ライナーコイルに通電して上記対応する非絶縁部及びリード線に金属を析出し電気的に結合して固定することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
16. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルのそれぞれ対応する箇所に非絶縁部を形成する工程を有し、前記第２工程が溶液中で前記形状記憶合金製アクチュエータと前記ライナーコイルとに通電して上記対応する非絶縁部に電着により絶縁性樹脂を析出して固定することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
17. 前記第１工程が前記形状記憶合金製アクチュエータに形成した非絶縁部に電気めっきをして電気接合部を形成する工程を有し、前記第２工程が溶液中で前記形状記憶合金製アクチュエータと前記ライナーコイルとに通電して上記電気接合部とライナーコイル全体に電着により絶縁性樹脂を析出して固定することを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
18. 前記構成に加え、前記形状記憶合金製アクチュエータ及び前記ライナーコイルに非絶縁部を形成し、めっき液中で通電して対応する非絶縁部に金属を析出し電気的に結合する工程を有することを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の能動細管の製造方法。
19. 前記第１工程及び第２工程にあって、電気めっき及び樹脂の電着直前に、前記形状記憶合金製アクチュエータ及びライナーコイルの酸化被膜を除去する工程を有していることを特徴とする、請求項８、１４〜１８のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
20. 前記構成に加え、真空乾燥により乾燥する工程を備えていることを特徴とする請求項８〜１８のいずれかに記載の能動細管の製造方法。
21. 前記第１工程の形状記憶合金製アクチュエータを弾性変形可能に配設したことを特徴とする、請求項８〜１９のいずれかに記載の能動細管の製造方法。

Images