JP5424212B2 - 柔剛可変装置 - Google Patents
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Description
本発明は、柔状態と剛状態とに切り換えすることができる柔剛可変可撓装置に関するものであり、例えば医用工学、特にその中でも腹腔鏡下手術を代表とする各種体内深部の外科治療、軟性内視鏡下治療、ＭＲＩ環境下治療などに利用されるものである。
腹部に数箇所の小さな切開孔を開け、そこから内視鏡と長柄のついた手術器具を挿入する腹腔鏡下手術は、従来の開腹下における外科手術に比べ低侵襲である。しかし、これらの手術器具は挿入孔を支点とする低自由度な動きに制限され、かつ多くの機器が長い直線形状をしているため、患部が体内の奥深くに存在する場合には患部までのアプローチが極めて困難となっている。一般的には腹腔鏡下手術では腹膜を持ち上げて体内に大きな術野空間を確保して、直線的に器具を挿入して処置を行うことになる。しかしこの大きな術野空間を体内に確保するということが一つの問題であり、特に気腹式の場合、炭酸ガスによる合併症を起こすといった問題もある。また、多くの機器が長い直線形状をしているため、患部が体内の奥深くに存在する場合のアプローチが困難になる。さらに、例え大きな術野を確保しても直線的にアプローチできない場合もある。
このような問題を解決する一手段として、屈曲が自由なフレキシブル管等と称せられる可撓管を利用することが考えられる。しかしながら、可撓管では外力が加わると変形してしまい、この結果腹膜を持ち上げてこの状態を維持して体内に大きな術野空間を確保するようなことはできない問題が残る。このような問題を解決する手段としては、外周面に軸芯方向に沿って凹凸部を形成し、そして凹部に嵌合する突起を有する屈曲規制片を直線状に嵌装した可撓管が知られている（例えば特許文献１）。
特許第３１３２８００号公報
前記従来技術の可撓管にあっては、屈曲規制片を予め可撓管に取り付けて所定の屈曲形状にした後に、使用が行われるものであるので、例えば柔状態で挿入した後に、この挿入状態を保持するためこのまま剛状態に切り換えるようなことはできなかった。このため、可撓管の使用にあっては自由度が低いものであった。
解決しようとする問題点は、屈曲が自由な柔状態と屈曲が規制される剛状態を切換えすることができる柔剛可変可撓装置を提供する点である。また、柔剛可変可撓装置において、剛状態における屈曲の規制を確実にすると共に、柔状態と剛状態の切り換えを簡単な操作で行えるようにする点である。さらに、医用工学の分野にあっては、軟性の手術器具が体の重要組織を迂回して、患部に安全に到達でき、かつ器具の交換も安全に行えるようにする器具を提供する点である。
前記目的を達成するために、請求項１の発明の柔剛可変可撓装置は、可撓性の細長部材と、この細長部材の外周外側を覆い該細長部材の軸芯を中心に拡縮可能な密封カバーと、この密封カバーと前記細長部材の外周との間に形成された密封空間に接続された流体の出入部と、前記密封カバーに応動し前記細長部材の外周に設けられた係止受け部に係止可能な係止部と、前記細長部材の外周に設けられ、前記軸芯の長手方向に沿って間隔をおいて固定されたスペーサーを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明の柔剛可変可撓装置は、前記細長部材は、先端側とその反対側の基端側をそれぞれ開口した管であることを特徴とするものである。
請求項３の発明の柔剛可変可撓装置においては、前記係止部は、前記管の外側に前記軸芯方向に突設したことを特徴とするものである。
請求項４の発明の柔剛可変可撓装置においては、前記係止受け部は、前記係止部に対向するように前記軸芯と反対方向に突設したことを特徴とするものである。
請求項５の発明の柔剛可変可撓装置は、前記管の基端に前記流体の出入部を設けたことを特徴とするものである。
請求項６の発明の柔剛可変可撓装置は、前記係止部を前記密封カバーと一体的に接触可能に設けたことを特徴とするものである。
請求項７の発明の柔剛可変可撓装置は、前記管の外周に、前記係止部の可撓性を有する保持部材を設けると共に、該保持部材は前記スペーサーの間に架設されたことを特徴とするものである。
請求項８の発明の柔剛可変可撓装置は、前記先端側に一端を接続した方向規制部材を前記軸芯の長手方向に沿って設けると共に、該方向規制部材の他端側を前記基端側に設けたことを特徴とするものである。
請求項９の発明の柔剛可変可撓装置は、前記係止部及び該係止部に対向する前記係止受け部は、前記軸芯を中心として少なくとも２放射方向にそれぞれ設けられることを特徴とするものである。
請求項１０の発明の柔剛可変可撓装置は、前記先端の開口部に開閉可能な開閉体を設けたことを特徴とするものである。
請求項１１の発明の柔剛可変可撓装置は、前記それぞれの構成材料を非磁性材料で形成したことを特徴とするものである。
請求項１２の発明の柔剛可変可撓装置は、前記方向規制部材の基端をモータ駆動の駆動装置に接続したことを特徴としたものである。
請求項１３の発明の柔剛可変可撓装置は、隣接する前記スペーサー相互の間隔を、前記細長部材の先端側において他の箇所より狭くすることを特徴としたものである。
請求項１４の発明の柔剛可変可撓装置は、前記細長部材にファイバースコープを挿入することを特徴としたものである。
本発明の請求項１記載の柔剛可変装置によれば、密封空間を大気圧側から負圧に切り換えることで、密封カバー軸芯を中心として縮径することで、係止部を係止受け部に係止状態させて、柔軟状態から剛状態とでき、一方密封空間を負圧から大気圧側に切り換えることで、密封カバー軸芯を中心として拡径することで、係止部と係止受け部との係止状態を解除させて、剛状態から柔軟状態に切り換える。このように密封空間の流体圧力変化を利用して柔軟、剛状態を切換えすることができる。
本発明の請求項２記載の柔剛可変装置によれば、基端側の開口より挿入した軟性手術器具等を、管を通して先端側の開口より突出させることができる。
本発明の請求項３及び請求項４記載の柔剛可変装置によれば、係止部、係止受け部をそれぞれ突起状としたことで、平らなものに比較して確実に係止状態を確保することができる。
本発明の請求項５記載の柔剛可変装置によれば、出入部からの操作を管の基端側で操作できるので、密封空間の圧力調整操作を簡単に行うことができる。
本発明の請求項６記載の柔剛可変装置によれば、係止部を密封カバーと一体的とすることで、両者間に力の伝達手段が不用となり、部品点数の増加を防ぎ小型化、さらには故障の低減を図ることができる。
本発明の請求項７記載の柔剛可変装置によれば、スペーサーを介して取り付けられた保持部材に係止部を設けたことで、保持部材、ひいては係止部の位置決めを正確に設定することができ、このため係止部と係止受け部との係止状態の切り換えを確実に行うことができる。
本発明の請求項８記載の柔剛可変装置によれば、方向規制部材を操作して柔軟状態にある管の先端側の向きを基端側の操作で換えることができる。
本発明の請求項９記載の柔剛可変装置によれば、係止部及び係止受け部は、前記軸芯を中心として少なくとも２放射方向に設けることで、管の軸芯の少なくとも２放射方向で係止状態として剛状態を確保することができる。
本発明の請求項１０記載の柔剛可変装置によれば、体内などへの管の挿入時には先端の開口を開閉体で覆うことで管内の空洞状態を確保することができる。
本発明の請求項１１記載の柔剛可変装置によれば、核磁気共鳴を利用する環境下であっても、弊害を少なくできる。
本発明の請求項１２記載の柔剛可変装置によれば、方向規制部材を遠隔操作することができる。
本発明の請求項１３記載の柔剛可変装置によれば、剛状態にある細長部材の先端側の強度を高めることができる。
本発明の請求項１４記載の柔剛可変装置によれば、ファイバースコープを利用して視認することができる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１〜７は実施例１を示しており、この実施例の柔剛可変可撓装置は軟性手術器具の進入経路を確保するための機器として柔剛可変の外套管であって、外套管を柔らかい状態で体内へ侵入させ、ターゲットとなる幹部に達した後に任意の形状で硬くすることで、軟性手術器具Ａが通過するための経路を確保するものを示している。
図１は屈曲される以前の直線状にある斜視図を示しており、図２は屈曲状態を示している。細長部材である合成樹脂製の管１は、その外周２に突起３を管１の中心の軸芯４の長手方向に沿って連続して形成していると共に、突起３は軸芯４を中心にその外側に向けて円環状に形成されている。これにより外周２に断面が角型の突起３が凹凸波状となって連続したベローズチューブが形成されて、管１は屈曲可能な蛇腹状となって可撓性を有している。そして、管１の先端面に先端開口５が形成されていると共に、先端と反対の管１の基端には基端開口６が形成されている。
さらに、管１の外周２の外側に係止部７を設ける。図３〜６に示すように、係止部７は軸芯４側の先端が先細な鋸歯状突起であって、複数の係止部７が軸芯４の長手方向に沿って設けられている。係止部７は第一〜第三の保持部材８，９，10にそれぞれ軸芯４の長手方向に沿って一直線状に間隔をおいて並設したものであり、これら第一〜第三の保持部材８，９，10は、複数、実施例では軸芯４を中心として１２０°の間隔を有して三方向に設けられている。そして、保持部材８，９，10は係止部７と一体に合成樹脂により形成されており、保持部材８，９，10はそれぞれ可撓性と直線状に戻る復元弾性力を有している。
前記係止部７は、突起３のいずれかに選択的に係止可能であって、係止部７が係止する位置にある突起３を係止受け部11として図示する。係止部７の軸芯４の長手方向の長さＬは、隣接する突起３（係止受け部11）の間隔Ｍより短いものであり（Ｌ＜Ｍ）、係止部７が突起３（係止受け部11）の間隔に挿入して係止できるようになっている。
そして、管１の外周２に軸芯４を中心としたリング状のスペーサー12，13，14，15，16，17を複数設けると共に、これらスペーサー12・・・の外側に密封カバー18を設ける。第一〜六のスペーサー12，13，14，15，16，17は、管１の先端から基端にかけて設ける。第一のスペーサー12は管１の先端の外周２に固定され、第二〜五のスペーサー13，14，15，16は管１の中間に間隔をおいて固定され、さらに第六のスペーサー17は管１の基端に設けられている。そして、第二〜四のスペーサー13，14，15，16を貫通するようにして保持部材８，９，10は第一のスペーサー12と第五のスペーサー16との間に架設している。このために、第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16は、管１が柔軟状態にあるとき相隣る係止部７と係止受け部11との接触を防ぐように管１と保持部材８，９，10との間にそれぞれ介在するものである。
さらに、管１の外周２外側に密封カバー18を設ける。この密封カバー18は、例えば袋のような合成樹脂製で可撓性の細長筒状であって、軸芯４の長手に沿って管１の全長に沿って外周２外側、ひいては保持部材８，９，10までも皺がある程度の余裕を有して覆ったものであり、その先端19側は管１の先端の外周２側に気密に接続されている。この密封カバー18は実施例では例えばポリエチレンシート（或いはフィルム）のような合成樹脂製で可撓性を有するものであるが、ゴム風船のような弾性シート（或いはフィルム）のような合成樹脂製で可撓性及び弾性を有するものでもよい。
そして、密封カバー18の先端19側は第一のスペーサー12に密封状態で接続されている。密封カバー18の中間部は第二〜五のスペーサー13，14，15，16の外側を覆っており、これにより第二〜五スペーサー13，14，15，16は、管１が柔軟状態にあるとき相隣る係止受け部11と係止部７との接触を防ぐために管１と保持部材８，９，10との間に介在するものである。一方、密封カバー18の基端20側は第六のスペーサー17に密封状態で接続されている。これにより第六のスペーサー17は、管１が柔軟状態にあるとき相隣る管１と密封カバー18との接触を防ぐために管１と密封カバー18との間に介在するものである。
さらに、第六のスペーサー17においては管１の外周２と密封カバー18で囲まれた密封空間21に流体、実施例では空気を出し入れするための出入部22を設ける。実施例では第六のスペーサー17の軸芯４の長手方向に左右一対となって貫通しており、出入部22の内側端23は密封空間21に連通するように臨むと共に、その外側端24には吸排気管25を介して吸排手段（図示せず）が接続されている。尚、実施例では出入部22は共用としたが別々にしてもよい。
また、前記管１に沿って該管１の先端側の向きを所望方向へ向けるための第一〜三の方向規制部材26，27，28を設ける。この第一〜三の方向規制部材26，27，28は例えば釣糸等の合成樹脂製、或いはフルオロカーボンワイヤー等のワイヤー類の線材状或いは棒状であって、いずれの場合も可撓性を有しており、その一端29を管１の先端に接続すると共に、軸芯４の長手方向に沿って中間部30を第二〜五のスペーサー13，14，15，16を摺動自在に貫通して他端31を第六のスペーサー17に摺動自在に貫通してから外側に突設したものであり、この第一〜三の方向規制部材26，27，28は、第一〜第三の保持部材８，９，10とずれた位置で軸芯４を中心として１２０°の間隔を有して三方向に設けられている。
次に前記構成についてその作用を説明する。軟性手術器具Ａの進入経路を確保するため、予め滅菌処理した管１の全体を、その先端側から体内に挿入する。この際には、図３、図４に示すように密封空間21の内部圧力は大気圧に維持されて密封カバー18が軸芯４側に縮む（縮径）ようなことはなく、この結果第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16に架設されている保持部材８，９，10が内側に押圧されずに係止部７が係止受け部11と離間するように維持される。尚、大気圧ではなく大気圧より高圧にしておいてもよい。従って、管１は可撓性が維持されて柔軟状態にある。そして、この柔軟状態にあって例えば第一の方向規制部材26の他端31を外側に引くと管１の先端側が第一の方向規制部材26の長手方向側に反るように向きを変える。第二、三の方向規制部材27，28を同様に操作することで図２に示すように管１の先端開口５の向きを自在に設定することができる。これにより例えば図７に示すように外套管（管１）を、腸Ｂ側を避けて肝臓Ｃを迂回するようにして肝臓Ｃと胃Ｄとの間に外套管の先端を配置することができる。
このように柔軟状態にある管１を所望箇所に配置した後に、軟性手術器具Ａを管１に挿入する前に管１を硬く固定化した剛状態とする。この柔軟状態から剛状態への切り換えは、出入部22から密封空間21内部の空気を外部へ排出することで密封空間21の内部を負圧（真空）とする。これにより外部の大気圧に押圧されて密封カバー18は縮径する。この密封カバー18の縮径作用により第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16に架設されている保持部材８，９，10が軸芯４方向に押圧される。この際、第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16に支持されている保持部材８，９，10の部位は押圧されることはないが、第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16におけるそれぞれの中間部分にある保持部材８，９，10の部位は縮径する。この結果、図５、図６に示すように係止部７が突起３の間隔Ｍに挿入して、係止部７は軸芯４の長手方向の前後に配置される係止受け部11にそれぞれ係止することとなり、しかも係止部７は保持部材８，９，10を介して第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16に固定されていることで、係止受け部11の周辺の管１を固定状態とすることができる。このような係止部７と係止受け部11による係止が管１の長手方向に断続的になされ固定されることで、管１は剛状態となる。この剛状態の管１の基端開口６側より軟性手術器具Ａを挿入することで、軟性手術器具Ａは管１の曲がりに沿ってその先端を先端開口５より突出させて患部へアプローチするものである。この実施例では腹部の場合を示したが、心臓外科や他の部位への応用も可能である。
尚、前記軟性手術器具Ａを引き抜いた管１の撤去にあっては、出入部22より空気を圧入することで密封空間21が膨張し、この膨張によって密封カバー18が軸芯４と反対側に膨らんで（拡径）、保持部材８，９，10、ひいては係止部７の軸芯４方向への押圧が解除され、これにより保持部材８，９，10が直線状に復帰して外側に移動した係止部７による係止受け部11との係止状態が解除され、この結果、外套管（管１）を柔軟状態に復帰した状態で抜き出すことができる。
以上のように、前記実施例では可撓性の管１の外周２に、拡縮する可撓性の密封カバー18を設け、この密封カバー18と管１との間に形成された密封空間21に空気の出入部22を接続し、密封カバー18と一体的となって応動する係止部７を設け、管１の外周２に係止部７が係止可能な係止受け部11を設けたことで、出入部22から空気を排出して密封空間21を大気圧から負圧に切り換えることにより、密封カバー18が軸芯４を中心として縮径することで、係止部７を係止受け部11に係止状態させ、柔軟状態から剛状態を空気の排出により切換えすることができる。したがって、空気の出し入れにより管１を体内に挿入するときは柔軟状態とし、挿入後では空気を抜くことで管１を自由に剛状態に切換えすることができる。
また、前記管１は先端、基端に先端開口５、基端開口６をそれぞれ開口しているので、剛状態にある管１の基端から軟性手術器具Ａを挿入してその先端より突出させることで、軟性手術器具Ａの柔剛可変の外套管として使用することができ、軟性手術器具Ａを剛状態にある管１を通して患部等に到達させることができる。そして、このような外套管により軟性手術器具Ａを、臓器を迂回して患部へ到達させることで、体内の組織の位置関係などを崩すことなくアプローチが可能となり、かつ一度この器具を患部まで設置すれば、直線的にアプローチできない患部の術野空間まで、軟性手術器具Ａを回りの臓器を傷つけることなく何度でも交換が可能となり、低侵襲治療が実現できる。
さらに、前記第一〜三の保持部材８，９，10、管１によりそれぞれ軸芯４の長手方向において位置決めされた係止部７、係止受け部11をそれぞれ軸芯４の方向、軸芯４と反対の方向とする突起状としたことで、係止部７、係止受け部11同士の係止により両者間で軸芯４の長手方向の滑りなどが生ぜず、剛状態にある管１の外力の影響等に確実に抗することができる。
また、前記実施例では管１の基端に空気の出入部22を設けたことにより、体外にある基端側で密封空間21への空気の出し入れを制御することができるので、管１の柔軟状態、剛状態の切り換えを体外で自由に行うことができ、そして係止部７は保持部材８，９，10を介して密封カバー18と直接的に接触するようになっているので、密封カバー18の縮径或いは拡径に伴う作動力が直ちに係止部７に伝達できることにより、作動力の伝達機構を別途必要とせず、部品点数の減少、これに伴う細径化等装置の小型化、故障率の低減を図ることができる。
しかも、前記係止部７の取り付けにあっては、管１の外周２外側に軸芯４の長手方向に沿って係止部７の可撓性を有する保持部材８，９，10を設けると共に、該保持部材８，９，10を管１に固定した第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16を介して架設したことで、例えば第一〜二のスペーサー12，13間にあっては、第一〜二のスペーサー12，13とこれらの間の保持部材８，９，10によって一つのリンク状部位が形成され、他のスペーサー14，15，16，17によってさらに連続して同じようなリンク状部位が連続するようになっており、そして係止部７を設けた保持部材８，９，10は第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16によって両持ち状態となるので、密封空間21が減圧状態から大気圧状態に復帰するとき密封カバー18の拡径に伴って保持部材８，９，10が直ちに一直線状に復帰して係止部７の係止受け部11との係止解除を確実に行うことができ、剛状態から柔軟状態への復帰を確実に行うことができる。
また、前記管１の先端に一端29を接続した方向規制部材26，27，28を軸芯４の長手方向に沿って設けると共に、該方向規制部材26，27，28の他端31を管１の基端側に設けたことにより、基端側で方向規制部材26，27，28を操作して先端の向きを変えることができるので柔軟状態にある管１の向きを自由に規定することができる。
さらには、前記管１、密封カバー18、係止部７及び係止受け部11、保持部材８，９，10、方向規制部材26，27，28等を合成樹脂として非磁性材料で形成したことで、管１等を体内に挿入した状態のまま核磁気共鳴現象を利用して生体内の内部の情報を画像化する核磁気共鳴画像法（MRI）の環境下であっても、画像に悪影響を与えずに利用することができる。また、真空圧（負圧）を用いるために、MRI環境下で用いても画像に悪影響を与えることがない。
しかも、管１は突起３が凹凸波状となって連続したベローズチューブであるため、長手方向のいずれの箇所においても突起３によって係止受け部11が形成されるようになるので、係止部７の位置を比較的自由に設定することができる。
尚、実施例１にあってはすべての構成部品を非磁性材料としたが、保持部材８，９，10を例えば柔軟性に優れるＮｉ―Ｔｉ超弾性合金ワイヤや、直線形状を記憶させた記憶合金としたり、或いは方向規制部材26，27，28をステンレス鋼ワイヤとしてもよい。
以下に他の実施例について説明する。これら他の実施例については前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図８は実施例２を示しており、先端19Ａを第二のスペーサー13に接続して密封カバー18を第二のスペーサー13から第六のスペーサー17にかけて設けるようにしたものである。また、先端開口５には、該先端開口５を開閉可能な開閉体32を設ける。この開閉体32は先端開口５に嵌合して閉塞した円板状であって、開閉体32に例えば線状で可撓性の引き抜き部材33の一端を接続すると共に、他端を基端開口６に設けたものである。
したがって、実施例１と同様に、予め先端開口５を開閉体32で閉塞した状態で柔軟状態にある管１を体内に挿入する。この際には開閉体32によって開口が塞がれているので臓器などが先端開口５に入り込むようなことはない。そして、密封空間21を負圧として係止部７を係止受け部11に係止することで管１を剛状態とする。尚、この剛状態にあっても管１の先端側は柔軟状態にあり、このため方向規制部材26，27，28を基端開口６側で操作することで先端開口５の向きを常時自由に設定することができる。そして、引き抜き部材33の基端側を引くことで開閉体32を先端開口５から除去すると共に管１の内部を通して基端開口６より回収する。
このようにして、先端開口５が開口し管１が剛状態にあるとき、基端開口６側より軟性手術器具Ａを挿入して先端開口５より突設して使用するものである。
以上のように、前記実施例２では先端開口５に開閉部材32を設けたことで、管１を体内に挿入するときには先端開口５を閉じておいて臓器等の侵入を防ぐことができる。
図９は実施例３を示しており、実施例１、２のように係止部７を保持部材８，９，10を介して設けるのではなく、密封カバー18自体に係止部７を直接設けたものである。
したがって、実施例３では密封空間21が大気圧状態から減圧されると、密封カバー18自体によって係止部７が長手方向に位置決めされた状態で密封カバー18が縮径し、これに伴って係止部７が軸芯４の方向に移動して係止受け部11と係止されて管１が剛状態となる。
以上のように、前記実施例３では係止部７を密封カバー18に直接設けたことで、部品点数を可及的に少なくして、装置の小型化、故障率の低減などをいっそう図ることができる。
図１０〜１４は実施例４を示しており、この実施例４では、フルオロカーボンワイヤー等のワイヤー類からなる第一〜三の方向規制部材26，27，28をそれぞれ駆動するためのモータ駆動の駆動装置が設けられている。第一の方向規制部材26の他端31は、第一の駆動装置34に接続され、同様に第二〜三の方向規制部材27，28は、第二〜三の駆動装置34Ａ，34Ｂに接続される。第一の駆動装置34は、基台35の上面に第一の超音波モータ36が固定されており、この第一の超音波モータ36の回転駆動軸には、第一の雄螺子棒37がカップルリング等と称する第一の継続具38を介して延長線上に接続しており、この第一の雄螺子棒37の両端は基台35上に設けた第一の軸受け39によって回動可能に支持されている。そして、第一の雄螺子棒37に、該第一の雄螺子棒37に螺合する雌螺子（図示せず）を有するスライダー等と称する第一の移動体40が第一の雄螺子棒37の長手方向に沿って往復移動できるようになっていると共に、この第一の移動体40に第一の方向規制部材26の他端31側が接続している。この第一の方向規制部材26の他端31側は、基台35に立設した第一のワイヤーガイド用突起41に接してその方向を調整できるようになっている。尚、前述の管１、保持部材８，９，10、スペーサー12，13，14，15，16、密封カバー18等からなる柔剛可変装置42及び第一の軸受け39はＰＴＦＥによって形成され、第一の移動体40及び第一のワイヤーガイド用突起41は、ポリアセタール（Polyacetal）、第一の雄螺子棒37はポリアミド（Polyamide）、さらに第一の継続具38は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼によって形成されており、第一の継続具38以外は非金属化している。
したがって、第一の超音波モータ36が作動すると、第一の雄螺子棒37が正転、逆転して、これによって第一の移動体40が送り螺子構造によって回転運動が進退運動に変換され、この結果第一の方向規制部材26が柔剛可変装置42側へ繰り出したり、逆に引き戻したりして、柔剛可変装置42を伸ばしたり、或いは逆に曲げたりできるようになっている。
同様に、第二〜三の駆動装置34Ａ，34Ｂは、基台35の上面に第二〜三の超音波モータ36Ａ，36Ｂがそれぞれ固定されており、これらの超音波モータ36Ａ，36Ｂの回転駆動軸には、第二〜三の雄螺子棒37Ａ，37Ｂが第二〜三の継続具38Ａ，38Ｂを介して接続しており、これらの第二〜三の継続具38Ａ，38Ｂの両端は基台35上に設けた第二〜三の軸受け39Ａ，39Ｂによって回動可能に支持されている。尚、超音波モータ36，36Ａ，36Ｂは手動などの操作部を備えたコントローラ36Ｃが接続され、このコントローラ36Ｃを操作することでモータ制御装置36Ｄを介して超音波モータ36，36Ａ，36Ｂが制御されるようになっている。さらに、第二〜三の雄螺子棒37Ａ，37Ｂに、該第二〜三の雄螺子棒37Ａ，37Ｂに螺合する第二〜三の移動体40Ａ，40Ｂが第二〜三の雄螺子棒37Ａ，37Ｂの長手方向に沿って往復移動できるようになっていると共に、これら第二〜三の移動体40Ａ，40Ｂに第二〜三の方向規制部材27，28がそれぞれ接続しており、これら第二〜三の方向規制部材27，28は、基台35に立設した第二〜三のワイヤーガイド用突起41Ａ，41Ｂに接してその方向を調整できるようになっている。
そして、柔剛可変装置42と基台35側との間には、ガイド管である可撓性チューブ43が介在しており、この可撓性チューブ43の内部に第一〜三の方向規制部材26，27，28が貫通している。
また、第一〜三の駆動装置34，34Ａ，34Ｂは、吸排気管25に接続されると共に空気用ポンプなど負圧源45を備えた吸排気切替弁装置などの操作部46Ａを備えた負圧調整装置46と共に、クリーンエリアにある柔剛可変装置42とは別に非クリーンエリアに配置されている。
さらに、実施例４においては、管１の先端19から基端20において第一〜六のスペーサー12，13，14，15，16，17がほぼ等間隔に設けられ、そのうちの先端19側にある第一〜二のスペーサー12，13との間に、さらに第七〜九のスペーサー47，48，49がほぼ等間隔に設けられる。これら第七〜九のスペーサー47，48，49においては、他の第二〜五のスペーサー13，14，15，16と同様に、第一〜第三の保持部材８，９，10、密封カバー18、第一〜三の方向規制部材26，27，28等が設けられている。このため、管１の先端側におけるスペーサーの配置、実施例４では第一〜二のスペーサー12，13、さらには第七〜九のスペーサー47，48，49を、他の箇所のスペーサー、第三〜六のスペーサー14，15，16，17側に比較して、スペーサー相互の間隔を小さくしている。
したがって、第一〜三の駆動装置34，34Ａ，34Ｂを作動して、第一〜三の方向規制部材26，27，28を繰り出したり、或いは引き戻したりして柔剛可変装置42を所望方向へ湾曲させると共に、吸排気装置44を作動させて出入部22から空気を排出して密封空間21を大気圧から負圧に切り換えることで、密封カバー18が軸芯４を中心として縮径することで、係止部７を係止受け部11に係止状態とし、柔軟状態から剛状態を空気の排出により切換えることができる。したがって、空気の出し入れにより管１を体内に挿入するときは柔軟状態とし、挿入後では空気を抜くことで管１を自由に剛状態に切換えることができる。
そして、柔剛可変装置42は、図１３〜１４に示すように、生体内実験、例えば豚の内臓Ｙにおいて柔剛可変装置42の侵入の様子をスコープ51で確認しながら挿入することができる。
以上のように、実施例４では第一〜三の超音波モータ36，36Ａ，36Ｂ駆動の第一〜三の駆動装置34，34Ａ，34Ｂに、第一〜三の方向規制部材26，27，28をそれぞれ接続して、第一〜三の方向規制部材26，27，28の張力、ひいてはその繰り出し、引き戻しを自動化したことで、柔剛可変装置42の湾曲方向を自動化することができると共に、遠隔操作が可能となり清潔性を確保することができる。
また、第一〜五のスペーサー12，13，14，15，16のみならず、第一〜二のスペーサー12，13の間に第七〜九のスペーサー47，48，49が設けられていることにより、管１の先端側に他の箇所より多くのスペーサーを配置して剛状態の先端側の強度を向上することができる。
図１５は実施例５を示しており、この実施例５では生体内実験、例えば豚の内臓Ｙにおいて、気腹や吊り上げなどの空間確保を一切行わずに柔剛可変装置42を挿入するポートのみを腹部に形成して、柔剛可変装置42の挿入評価をした場合であって、柔剛可変装置42の管１に、ファイバースコープ52の先端を貫通させて、上述の先端開口５よりその外側を見えるようにしたものであり、ファイバースコープ52には画像を表示するテレビモニターなどの第一の表示装置53が接続されている。一方、内臓Ｙの近くの皮膚Ｚ上から超音波診断装置によって診断できる。超音波診断装置54は、超音波を対象物に当ててその反響を映像化することで、対象物の内部の状態を非破壊的に調査することができる画像検査法を行うものであって、超音波を発生させ反射した超音波を受信する仕組みを持つプローブ（探触子）55と、受信したデータを処理する処理装置56と、処理した画像をリアルタイムに表示する第二の表示装置57が設けられている。
このように、内臓Ｙに柔剛可変装置42を挿入すると共に、柔剛可変装置42にファイバースコープ52を貫通させることにより内臓Ｙの状態を第一の表示装置53を介して視認することができる。一方、内臓Ｙの近くの皮膚Ｚ上にプローブ55を配置して、超音波を発生させ、そして反射した超音波を受信したデータを処理装置56を介して第二の表示装置57によってあらわすものである。
このように、超音波診断装置54を用いることによって、柔剛可変装置42は体内に挿入すると外からは見えなくなってしまう。この挿入状態を把握するものとしては、内視鏡画像やＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）を利用することも考えられるが、内視鏡画像だけでは位置や姿勢がわからず、一方、ＭＲＩでは装置が大型化してしまう。これに対して、柔剛可変装置42の挿入状態を超音波診断装置54によって把握することで、画像がリアルタイムに把握できると共に、良好な画質を得ることもできる。
尚、２次元撮影の場合、柔剛可変装置42はアーチファクトの影響を受けやすい。これは、空気が腹部に存在することによるものと考えられる。これに対し、密封空間21内に、空気に換えて水などの液体を充填することにより、アーチファクトの影響を抑制することができる。
また、３次元撮影の場合、柔剛可変装置42は、柔剛可変装置42の先端を映し出すことができるので、映し出された画像を元に、操作することができる。
尚、本発明に係る柔剛可変可撓装置は、医用工学のほかに一般産業機器等各種の用途に適用できる。また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形実施が可能である。
Claims (14)
- 可撓性の細長部材と、
この細長部材の外周外側を覆い該細長部材の軸芯を中心に拡縮可能な密封カバーと、
この密封カバーと前記細長部材の外周との間に形成された密封空間に接続された流体の出入部と、
前記密封カバーに応動し前記細長部材の外周に設けられた係止受け部に係止可能な係止部と、前記細長部材の外周に設けられ、前記軸芯の長手方向に沿って間隔をおいて固定されたスペーサーを設けたことを特徴とする柔剛可変可撓装置。 - 前記細長部材は、先端側とその反対側の基端側をそれぞれ開口した管であることを特徴とする請求項１記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記係止部は、前記管の外側に前記軸芯方向に突設したことを特徴とする請求項２記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記係止受け部は、前記係止部に対向するように前記軸芯と反対方向に突設したことを特徴とする請求項３記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記管の基端に前記流体の出入部を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか1項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記係止部を前記密封カバーと一体的に接触可能に設けたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記管の外周に、前記係止部の可撓性を有する保持部材を設けると共に、該保持部材は前記スペーサーの間に架設されたことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記先端側に一端を接続した方向規制部材を前記軸芯の長手方向に沿って設けると共に、該方向規制部材の他端側を前記基端側に設けたことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記係止部及び該係止部に対向する前記係止受け部は、前記軸芯を中心として少なくとも２放射方向にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記先端の開口部に開閉可能な開閉体を設けたことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記それぞれの構成材料を非磁性材料で形成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記方向規制部材の基端をモータ駆動の駆動装置に接続したことを特徴とする請求項８記載の柔剛可変可撓装置。
- 隣接する前記スペーサー相互の間隔を、前記細長部材の先端側において他の箇所より狭くすることを特徴とする請求項７記載の柔剛可変可撓装置。
- 前記細長部材にファイバースコープを挿入することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の柔剛可変可撓装置。
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