JPH05177002A

JPH05177002A - メカノケミカル式アクチュエータ及び医療用チューブ

Info

Publication number: JPH05177002A
Application number: JP4184071A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ozeki; 和彦大関; Isami Hirao; 勇実平尾; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Sakae Takehata; 栄竹端; Katsuya Suzuki; 克哉鈴木; Kenji Yoshino; 謙二吉野; Noriyasu Aoki; 義安青木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1993-07-20

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な構成でありながら、極力応答速度
を高めることができるメカノケミカル物質を利用したア
クチュエータを提供することにある。【構成】複数に分割したメカノケミカル物質２６ａ，２
６ｂを用いて構成した駆動用部材と、前記各メカノケミ
カル物質２６ａ，２６ｂに設けられた電極２８ａ，２８
ｂとからなるアクチュエータを挿入部２に配設し、前記
電極２８ａ，２８ｂに電圧を印加して各メカノケミカル
物質２６ａ，２６ｂに同時にメカノケミカル反応を行わ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メカノケミカル物質を
用いて駆動手段を構成するメカノケミカル式アクチュエ
ータ及びそれを用いた医療用チューブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡の挿入部やカテーテル等の
医療用チューブにおいて、メカノケミカル物質を用いて
挿入部を湾曲させる方式が知られている（特開平１−３
２００６８号公報）。これは挿入部の軸方向に沿って長
いメカノケミカル物質からなる部材を配設し、このメカ
ノケミカル物質からなる長尺な部材にメカノケミカル反
応を起こさせて収縮または伸長させることにより、挿入
部の湾曲操作を行うものである。

【０００３】このメカノケミカル物質からなる部材のメ
カノケミカル反応を電気的に制御する手段として、その
長尺な部材の両端に電極を設けて電圧を印加する。ｐＨ
制御を行う場合には、その部材の収容室に溶液を還流さ
せるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種、医
療用チューブの駆動手段は、メカノケミカル物質からな
る部材のメカノケミカル的な反応によって、その部材を
収縮または伸長させるため、その応答速度は一般に遅い
ものである。

【０００５】特に、電気的に制御する場合、メカノケミ
カル物質からなる長尺な部材の両端に電極を設けるた
め、電極から離れた部分についてのメカノケミカル反応
がかなり遅く、電圧印加に伴うメカノケミカル物質の単
位体積当たりの反応速度がかなり小さい。このため、迅
速な応答動作が期待しにくいものとされてきた。

【０００６】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、比較的簡単な構成であり
ながら、極力応答速度を高めることができるメカノケミ
カル式アクチュエータ及び医療用チューブを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１の発
明は、メカノケミカル物質を用いて駆動用部材を構成
し、そのメカノケミカル物質にメカノケミカル反応を行
わせる作動制御手段を有したメカノケミカル式アクチュ
エータにおいて、前記駆動用部材は、繊維状にした複数
のメカノケミカル物質を略平行に配置してなるものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、挿入部にメカノケミカ
ル物質を用いて構成した駆動用部材を配設するととも
に、前記メカノケミカル物質にメカノケミカル反応を行
わせる作動制御手段を有した医療用チューブにおいて、
前記駆動用部材は、繊維状にしたメカノケミカル物質を
略平行に配置してなり、さらに、前記駆動用部材を挿入
部内に配設したものである。

【０００９】請求項３の発明は、複数に分割したメカノ
ケミカル物質を用いて構成した駆動用部材と、前記各メ
カノケミカル物質に設けられた電極とからなるメカノケ
ミカル式アクチュエータを挿入部に配設し、前記電極に
電圧を印加してメカノケミカル反応を行わせる通電制御
手段を有したものである。

【００１０】

【実施例】図１ないし図４は、本発明の第１の実施例を
示すものである。図３はこの実施例に係る血管用内視鏡
１とその周辺システムを示している。内視鏡１の挿入部
２は、その先端部分を湾曲部３としてなり、この湾曲部
３は後述する駆動手段としてのメカノケミカル式アクチ
ュエータによって湾曲駆動させられるようになってい
る。

【００１１】挿入部２の基端には手元部４が設けられて
おり、この手元部４に設けた接眼部５にはＴＶカメラヘ
ッド６が装着されている。ＴＶカメラヘッド６は、信号
ケーブル７を介してカメラコントロールユニット８から
テレビモニタ９に接続されている。

【００１２】前記手元部４からは、ユニバーサルコード
１１が導出しており、このユニバーサルコード１１はそ
の先端に設けたコネクタ１２によって照明用光源装置１
３に接続される。また、コネクタ１２からはケーブル１
４が導出しおり、このケーブル１４を通じて電源ユニッ
ト１５と湾曲操作装置１６が接続されている。この湾曲
操作装置１６には操作バー１７が設けられ、この操作バ
ー１７を操作することにより、前記挿入部２における湾
曲部３の湾曲する向きを選択する制御を行うようになっ
ている。

【００１３】図１で示すように、前記挿入部２の先端に
は、対物レンズ１８が設けられ、これは挿入部２から手
元部４にわたり配設されたイメージガイドファイバ１９
に連結している。対物レンズ１８の周囲にはライトガイ
ドファイバ２０の先端がリング状に配置されている。ラ
イトガイドファイバ２０は、挿入部２、手元部４および
ユニバーサルコード１１を通じて導かれており、前記照
明用光源装置１３に接続される。

【００１４】図１で示すように、挿入部２における湾曲
部３内には、湾曲駆動手段としてのメカノケミカルアク
チュエータが組み込まれている。すなわち、挿入部２に
おける湾曲部３内において、その挿入部２の長手方向に
沿って長い、一対の収納室２５ａ，２５ｂが上下に分か
れて配設されている。この各収納室２５ａ，２５ｂの内
部には、それぞれ多数に分割された複数のメカノケミカ
ル物質２６ａ…，２６ｂ…からなる湾曲駆動用部材が収
納されている。

【００１５】複数に分割された各メカノケミカル物質２
６ａ…，２６ｂ…はそれぞれ挿入部２の長手方向に長い
直方体に形成されている。そして、各収納室２５ａ，２
５ｂにおけるそれぞれのメカノケミカル物質２６ａ…，
２６ｂ…の各群がそれぞれ上側の湾曲駆動用部材と下側
の湾曲駆動用部材を構成する。

【００１６】各メカノケミカル物質２６ａ…，２６ｂ…
は、各収納室２５ａ，２５ｂ内において挿入部２の長手
軸方向に沿って所定の等間隔を置いて１列に配列されて
おり、各メカノケミカル物質２６ａ…，２６ｂ…は、収
納室２５ａ，２５ｂの、挿入部２の中心軸側の壁部２７
ａ，２７ｂに例えば接着等の手段で固着されている。

【００１７】前記メカノケミカル物質２６ａ…，２６ｂ
…としては、例えば、橋かけしたポリ２−アクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＰＡＭＰＳ）、ポ
リメタクリル酸（ＰＭＡＡ）、前記両者の混合物、ポリ
アクリル酸、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリ
−４−ビニルピリジン（Ｐ４ＶＰ）及びその四級化物、
寒天、アルギン酸、コラーゲン、ゼラチンなどの電荷を
持った高分子電解質ゲルから形成される。

【００１８】各メカノケミカル物質２６ａ…，２６ｂ…
は、挿入部２の長手軸方向の両端面に白金やカーボンな
どからなる電極２８ａ，２８ｂが密着して付設されてい
る。カソード側の電極２８ａにはリード線２９ａが接続
され、アノード側の電極２８ｂにはリード線２９ｂが接
続されている。各リード線２９ａ，２９ｂは、挿入部
２、手元部４およびユニバーサルコード１１を通じて前
記電源ユニット１５と湾曲操作装置１６に導かれ、前記
電極２８ａ，２８ｂ間に電圧を印加する通電式作動制御
手段を構成している。

【００１９】すなわち、この通電式作動制御手段は直流
電源３１の電圧を各リード線２９ａ，２９ｂを通じて選
択的に印加する切換えスイッチ３２を有してなり、この
切換えスイッチ３２は前記湾曲操作装置１６によって切
換え操作がなされる。なお、この切換え操作は内視鏡１
の手元部４などの操作部付近に設けてもよい。

【００２０】前記各収納室２５ａ，２５ｂのカソード側
端部にはその収納室２５ａ，２５ｂに連通したポケット
３３ａ，３３ｂが設けられている。このポケット３３
ａ，３３ｂ内での各リード線２９ａ，２９ｂの部分は蛇
行して挿入部２の長手軸方向に沿って容易に伸縮できる
ように構成されている。

【００２１】次に、前記内視鏡１の作用について説明す
る。まず、内視鏡１の挿入部２を血管内に挿入してい
く。挿入部２の向きを例えば上側に変更したい場合、そ
の挿入部２の湾曲部３を上側の向きに湾曲するが、この
ため、湾曲操作装置１６の操作バー１７を操作し、上側
の湾曲駆動用部材のメカノケミカル物質２６ａ…に直流
電源３１の直流電圧を印加するように切換えスイッチ３
２を切り換える。

【００２２】上側の湾曲駆動用部材のメカノケミカル物
質２６ａ…に直流電源３１の直流電圧が印加すると、そ
の各メカノケミカル物質２６ａ…は、収納室２５ａの壁
に固定されたまま、それぞれ収縮するため、図２で示す
ように挿入部２の湾曲部３を上側へ湾曲する。

【００２３】メカノケミカル物質２６ａ…がポリアニオ
ンゲル物質の場合においての収縮作用を具体的に説明す
れば、図４で示すようにゲル中の水素イオンは水和水と
ともにカソード側へ移動し、電極から電子を受けとり、
水素分子となる（２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- →Ｈ₂↑）。

【００２４】また、水の分解によって生成したＯＨ
^- は、アノードで電子を与えて酸素分子となる（Ｈ₂Ｏ
→Ｈ⁺ ＋ＯＨ^- 、２ＯＨ^- →Ｈ₂Ｏ＋（1/2)Ｏ₂↑＋２
ｅ^- ）。水分子は電気浸透によってもカソードに移行
し、カソード側から水を放出しながら、アノード側へ収
縮していく。このとき、各メカノケミカル物質２６ａ…
から放出された水は、収納室２５ａのポケット３３ａに
流入して逃げる。

【００２５】このように上側の湾曲駆動用部材の各メカ
ノケミカル物質２６ａ…がそれぞれが収縮するに伴い、
いわゆるバイメタルの原理で挿入部２の湾曲部３を上側
へ湾曲する。このとき、他方（下側）の収納室２５ｂに
収納されたメカノケミカル物質２６ｂ…は非通電状態に
あるため、膨潤した状態にある。

【００２６】上側の収納室２５ａに収納されたメカノケ
ミカル物質２６ａ…に対する通電印加を停止すると、そ
の各メカノケミカル物質２６ａ…は排出した水を再び吸
収して膨脹し、挿入部２の湾曲部３は直線の状態に戻
る。

【００２７】なお、挿入部２の湾曲部３を下側へ湾曲さ
せたい場合には、湾曲操作装置１６の操作バー１７を操
作し、下側の収納室２５ｂに収納されたメカノケミカル
物質２６ｂ…に対して通電すれば、前述したと同じ原理
により挿入部２の湾曲部３は下側へ湾曲する。

【００２８】しかして、前記構成によれば、各収納室２
５ａ，２５ｂの内部に配置した湾曲駆動用部材はそれぞ
れ多数に細かく分割した複数のメカノケミカル物質２６
ａ…，２６ｂ…からなり、さらに、各メカノケミカル物
質２６ａ…，２６ｂ…に対して、それぞれ電極２８ａ，
２８ｂを付設し、これを介して通電するため、メカノケ
ミカル物質を一体的に形成して湾曲駆動用部材を構成し
たものに比べ、単位体積当たりの印加通電量が増し、メ
カノケミカル反応速度が高まり、駆動操作の応答性が向
上する。

【００２９】なお、前記湾曲駆動用部材におけるメカノ
ケミカル物質２６ａ…，２６ｂ…に対し、個別的に電圧
を印加するように配線して個別的に通電制御するように
すれば、挿入部２を蛇行変形させることができる。この
実施例では通電すると収縮するメカノケミカル物質とし
て述べたが、逆に通電すると膨潤するものであってもよ
い。

【００３０】図５ないし図７は、本発明の第２の実施例
としてメカノケミカル物質からなる前記湾曲駆動用部材
の変形例を示すものである。この実施例において、各収
納室２５ａ，２５ｂの内部に配設する湾曲駆動用部材
は、糸状に長い複数のメカノケミカル繊維３５ａ…，３
５ｂ…を平行に並べて構成したものである。そして、こ
のメカノケミカル繊維３５ａ…，３５ｂ…の両端は個別
的または纏めて収納室２５ａ，２５ｂの両端に固定して
いる。

【００３１】また、図６で示すように、各湾曲駆動用部
材における各メカノケミカル繊維３５ａ…，３５ｂ…
は、その１本１本の両端にそれぞれ白金やカーボン等か
らなる極く細い電極３６ａ…，３６ｂ…がそれぞれ差し
込まれて付設してなり、その各電極３６ａ…に共通に通
じるリード線２９ａと電極３６ａ…、または共通に通じ
るリード線２９ｂと電極３６ｂ…を通じてメカノケミカ
ル繊維３５ａ…，３５ｂ…の１本１本に対し両端から個
別に電圧を印加できるようになっている。

【００３２】選択される湾曲駆動用部材におけるそれぞ
れのメカノケミカル繊維３５ａ…またはメカノケミカル
繊維３５ｂ…はリード線２９ａ，２９ｂを通じて同時に
印加されるが、これは前述した実施例のような通電式作
動制御手段によって操作される。その他の点も、前述し
た実施例と同じく構成されている。

【００３３】しかして、前記構成によれば、例えば上側
の収納室２５ａの内部に配置した湾曲駆動用部材を選択
してこれの多数のファイバ状メカノケミカル繊維３５ａ
…に通電すると、その各メカノケミカル繊維３５ａ…
は、水を放出して収縮する。また、下側の収納室２５ｂ
の内部に配置した湾曲駆動用部材の多数のファイバ状メ
カノケミカル繊維３５ｂ…は非通電状態にあるから、水
を含んだまま膨潤しており、下側の収納室２５ｂの内部
でたわんだ状態にある。したがって、図７で示すように
挿入部２の湾曲部３は、上側に湾曲する。

【００３４】この通電を止めれば、図５で示す真っ直ぐ
な状態に戻る。また、下側の収納室２５ｂの内部に配置
した湾曲駆動用部材のメカノケミカル繊維３５ｂ…に通
電すると、湾曲部３は下側に湾曲する。

【００３５】この構成では湾曲駆動用部材は、多数のフ
ァイバ状に分割したメカノケミカル繊維３５ａ…，３５
ｂ…を平行に並べてなり、さらに１本１本のメカノケミ
カル繊維３５ａ…，３５ｂ…にそれぞれ個別的に電極３
６ａ…，３６ｂ…を付設したから、メカノケミカル物質
単位当たりの電圧印加量が増え、湾曲する応答性が向上
する。

【００３６】なお、図８で示すように、前記構成におけ
る各湾曲駆動用部材をそれぞれ構成するメカノケミカル
繊維３５ａ…，３５ｂ…について数本ずつ糸３７等で束
ねてバンドル３８としてこの複数のバンドル３８…によ
ってそれぞれの湾曲駆動用部材を構成するようにしても
よい。また、電極３６ａ…，３６ｂ…は各バンドル３８
の両端に円板状の導電部材を固定してこれを共通な電極
として構成している。

【００３７】図９は本発明の第３の実施例としてメカノ
ケミカル物質からなる前記湾曲駆動用部材の変形例を示
すものである。これは前述したようなメカノケミカル物
質から糸状に形成した複数のメカノケミカル繊維４０…
を例えば数本〜数１００本、平行に並べて前記湾曲駆動
用部材４１を構成してなり、そのメカノケミカル繊維４
０…の両端はそれぞれ円板状の固定具４２ａ，４２ｂに
固定されている。各固定具４２ａ，４２ｂは共に導電性
樹脂によって形成され、各メカノケミカル繊維４０…の
両端に付設する共通の電極４３ａ，４３ｂを構成してい
る。

【００３８】このような湾曲駆動用部材４１は、前述し
た内視鏡１における挿入部２の湾曲部３内に形成された
収納室２５ａ，２５ｂの内部に配設され、その両端の固
定具４２ａ，４２ｂが収納室２５ａ，２５ｂに対応する
前後端に固定されている。

【００３９】電極４３ａ，４３ｂを構成する固定具４２
ａ，４２ｂにはリード線４４を通じて通電式作動制御手
段の直流電源３１とスイッチ４５が直列に接続されてい
る。そして、スイッチ４５を閉成することにより直流電
源３１の電圧が各メカノケミカル繊維４０…の個々に印
加されるようになっている。

【００４０】しかして、スイッチ４５を閉成して各メカ
ノケミカル繊維４０…に通電すると、その各メカノケミ
カル繊維４０…は排水して収縮する。また、スイッチ４
５を切ると、その各メカノケミカル繊維４０…は吸水し
て膨脹する。

【００４１】この実施例の構成によれば、メカノケミカ
ル物質から糸状に形成した複数のメカノケミカル繊維４
０…を平行に並べて湾曲駆動用部材４１を構成したか
ら、その各メカノケミカル繊維４０…の中心と表面との
距離が近く、かつ比表面積が大きいため、吸水と排水が
すみやかに行われて応答性を向上する。

【００４２】なお、図１０と図１１は前述したようにメ
カノケミカル物質から糸状に形成した複数のメカノケミ
カル繊維４０…を平行に並べて前記湾曲駆動用部材４１
を構成する場合の他の変形例をそれぞれ示す。図１０で
は略円柱状のメカノケミカル繊維４０…の外周に同様な
メカノケミカル物質からなる突条部４６を例えば上下左
右に沿って一体的に付設したものである。このようにす
れば、平行に並べる複数のメカノケミカル繊維４０…が
互いに付着してしまい、実質上の表面積が低下すること
を防止することができる。

【００４３】なお、同様な目的で図１１の（ａ）で示す
ように各メカノケミカル繊維４０…の断面形状をひだ状
に形成してもよい。さらに、図１１の（ｂ）で示すよう
に各メカノケミカル繊維４０…の外表面部に多数の孔４
７を形成してもよい。また、図示しないが、複数のメカ
ノケミカル繊維をより合わせて使用してもよいものであ
る。

【００４４】図１２は、本発明の第４の実施例を示すも
のである。この実施例ではメカノケミカル物質からなる
湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂが、内視鏡１の挿入部２
においての湾曲部３を避けた部分に組み込む。

【００４５】すなわち、湾曲部３を避けた挿入部２の部
分を構成する外皮５２の内部に挿入部２の長手方向に沿
って長い、筒状の上下一対の収納室５３ａ，５３ｂを形
成し、この各収納室５３ａ，５３ｂの内部にそれぞれ湾
曲駆動用部材５１ａ，５１ｂを収納している。

【００４６】これら湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂは、
それぞれ前述したような糸状に長い複数のメカノケミカ
ル繊維５４…を平行に並べて構成したものである。この
メカノケミカル繊維５４の両端には、固定具を兼ねて個
別的または纏めて電極５５ａ，５５ｂが付設されてい
る。電極５５ａにはリード線２９ａ、電極５５ｂ…には
リード線２９ｂを接続して前述した実施例のような通電
式作動制御手段によって通電すると、メカノケミカル繊
維５４…は前述したような伸縮作用を行う。

【００４７】さらに、湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂの
後端は、収納室５３ａ，５３ｂの後端部に取着固定され
ており、湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂの前端は、収納
室５３ａ，５３ｂの内部において自由端となっている。

【００４８】また、内視鏡１の挿入部２においての湾曲
部３には湾曲操作用ワイヤ５６ａ，５６ｂをそれぞれ案
内する一対のガイド管５７ａ，５７ｂが、挿入部２の中
心軸から離れた上下の位置にそれぞれ配設されている。
この一対のガイド管５７ａ，５７ｂの内部には、それぞ
れワイヤ５６ａ，５６ｂがここに挿通されて案内されて
いる。

【００４９】ワイヤ５６ａ，５６ｂの先端は、挿入部２
の先端に固定的に連結され、ワイヤ５６ａ，５６ｂの後
端は前記湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂの前端に連結さ
れている。前述したようにスイッチ３２を操作してメメ
カノケミカル繊維５４…からなる選択した湾曲駆動用部
材５１ａ，５１ｂが伸縮すると、それによって一方のワ
イヤ５６ａ，５６ｂが押し引きされ、引き込んだ向きに
湾曲部３を湾曲することができる。スイッチ３２を操作
して通電を止めれば、湾曲駆動用部材５１ａ，５１ｂは
元の長さに戻り、湾曲は解除される。

【００５０】図１３は本発明の第５の実施例としてカノ
ケミカル物質を利用したメカノケミカルアクチュエータ
の変形例を示すものである。これは前述したようなメカ
ノケミカル物質からなる複数の帯状体５８…を平行に離
間して平行に重ね、そのほぼ両端部を導電性材料よりな
る固定具５９ａ，５９ｂによって固定した。固定具５９
ａ，５９ｂは導電性材料よりなるため、各帯状体５８…
に導通する電極として機能するものである。

【００５１】そして、このような湾曲駆動用部材は前述
したような収納室に配置して組み込まれ、前述したよう
な通電式作動制御手段によって選択的に通電されること
によりメカノケミカル反応を起こして伸縮する。この実
施例の構成によっても、その各メカノケミカル物質の中
心と表面との距離が近く、かつ比表面積が大きいため、
吸水と排水がすみやかに行われて応答性を向上する。

【００５２】図１４は本発明の第６の実施例としてメカ
ノケミカル物質を利用したメカノケミカル式アクチュエ
ータの変形例を示すものである。これは前述したような
メカノケミカル物質からなる複数の中空糸（チューブ）
６１を平行に並べるとともに、その各両端部を固定具６
２ａ，６２ｂによって固定した。各固定具６２ａ，６２
ｂはそれぞれ流体出入り口６３を有している。

【００５３】また、固定具６２ａ，６２ｂの内部にはそ
の固定具６２ａ，６２ｂに固定した前記中空糸６１のす
べてに連通する流路６４ａ，６４ｂがそれぞれ形成され
ている。

【００５４】そして、このメカノケミカル式アクチュエ
ータにおいて、例えば固定具６２ａの流体入り口６３ａ
から、その流路６４ａにメカノケミカル反応を行わせる
作動制御用流体を注入してすべての中空糸６１の内部に
供給し、他方の固定具６２ｂ側の流路６４ｂを通じてそ
の流体出口６３ｂから排出する。このときの作動制御用
流体の種類または性質、例えばｐＨ値の変化によってそ
の中空糸６１はその軸方向に沿う収縮または伸長を行
う。

【００５５】なお、メカノケミカル物質からなる複数の
中空糸６１にメカノケミカル反応を行わせる作動制御用
流体としてｐＨ値の変化を行わせる場合に限らず、溶媒
変化、温度変化等の物理的または化学的な刺激手段によ
ってメカノケミカル物質のゲル中への吸水またはそのゲ
ルからの排水によって体積が変わるものであれば、いか
なるものでもよい。

【００５６】前記中空糸６１の変形例として図１５で示
すようなものであってもよい。すなわち、複数の中空孔
６５ａ，６５ｂ，６５ｃを形成した多孔中空糸としたも
のでもよい。

【００５７】図１６は本発明の第７の実施例としてメカ
ノケミカル物質を利用したメカノケミカル式アクチュエ
ータの変形例を示すものである。これは前述したような
メカノケミカル物質からなる複数の中空糸（チューブ）
６６を平行に並べるとともに、その各両端部を固定具６
７ａ，６７ｂによって固定した。

【００５８】この場合、流入側の固定具６７ａには流入
口６８を設けるとともに、その内部には各中空糸６６の
端面開口に連通する流路６９を形成する。また、流出側
の固定具６７ｂはこれに対向した各中空糸６６の端面開
口を閉塞する。

【００５９】さらに、各固定具６７ａ，６７ｂにわたり
中空糸６６の束の周囲を囲む水密性のある材料からなる
筒状の水密袋７０が取り付けられている。水密袋７０は
中空糸６６の長手方向に沿って伸縮できる蛇腹状に形成
され、中空糸６６の伸縮に伴って固定具６７ａ，６７ｂ
間の距離が変わってもそれに追従して伸縮するようにな
っている。

【００６０】中空糸６６の束は固定具６７ａ，６７ｂお
よび水密袋７０によって水密的に覆われている。流出側
の固定具６７ｂには水密袋７０の内部に連通する流出口
７１が形成されている。さらに、各中空糸６６はその内
孔に通じる多数の通孔７２が形成されている。

【００６１】しかして、流入側の固定具６７ａの流入口
６８から流路６９を通じてメカノケミカル反応を行わせ
る作動制御用流体を注入すると、これは中空糸６６の内
孔へ流入し、多数の通孔７２から略均等に滲み出し、水
密袋７０の内部に流出する。水密袋７０の内部に流出し
た流体は、流出側固定具６７ｂの流出口７１から排出す
る。

【００６２】このときの作動制御用流体の変更、例えば
ｐＨ値の変化によってその中空糸６６の軸方向に沿う収
縮または伸長を行わせることができる。そして、中空糸
６６の軸方向に沿う収縮または伸長により、固定具６７
ａ，６７ｂの間の距離が変わる。

【００６３】図１７ないし図１９は本発明の第８の実施
例としてメカノケミカル物質を利用したメカノケミカル
式アクチュエータを組み込んだ内視鏡１の挿入部２を示
すものである。挿入部２における湾曲部３内には後述す
るように湾曲駆動手段としてのメカノケミカル式アクチ
ュエータが組み込まれている。

【００６４】すなわち、挿入部２における湾曲部３内に
は、その挿入部２の長手方向に沿って長い、一対の収納
室７５ａ，７５ｂが上下に分かれて配設されている。こ
の各収納室７５ａ，７５ｂの内部には、それぞれ球状に
分割された複数のメカノケミカル物質７６ａ…，７６ｂ
…からなる湾曲駆動用部材が収納されている。

【００６５】この実施例においてのメカノケミカル物質
７６ａ…，７６ｂ…は、ポリアクリル酸ナトリウムゲル
からなる。さらに、各収納室７５ａ，７５ｂの空間内に
は硫酸ナトリウム等の電解質液７７が満たされている。

【００６６】図１８で示すように、各メカノケミカル物
質７６ａ…，７６ｂ…には、極細の電極７８ａ…がそれ
ぞれに突き刺して付設されている。各収納室７５ａ，７
５ｂの片側壁には一体的に電極７８ｂ…が設けられてい
る。

【００６７】各電極７８ａ…，７８ｂ…には、前述した
ようにリード線２９ａ，２９ｂを通じてメカノケミカル
物質７６ａ…，７６ｂ…に印加する直流電源３１の電圧
の極性を切換えスイッチ３２で切り換えて行う通電式作
動制御手段が設けられている。

【００６８】前記メカノケミカル物質７６ａ…，７６ｂ
…は、ポリアクリル酸ナトリウムゲルからなるから、こ
れに差し込んだ電極７８ａ…をプラス側、収納室７５
ａ，７５ｂの空間内に満たした硫酸ナトリウム等の電解
質液７７を介して通じる電極７８ｂ…をマイナス側とし
た時、そのゲルは脱水して収縮する。また、印加極性を
逆にすれば、そのゲルは吸水して膨潤する。

【００６９】そこで、挿入部２における湾曲部３を上側
に湾曲させたい場合、収納室７５ａに収納してあるメカ
ノケミカル物質７６ａ…に差し込んだ電極７８ａ…をプ
ラス側とし、収納室７５ａの空間内に満たした硫酸ナト
リウム等の電解質液７７を介して通じる電極７８ｂ…を
マイナス側とする一方、収納室７５ｂに収納してあるメ
カノケミカル物質７６ｂ…に差し込んだ電極７８ａ…を
マイナス側とし、収納室７５ｂの空間内に満たした硫酸
ナトリウム等の電解質液７７を介して通じる電極７８ｂ
…をプラス側とすれば、図１９で示すように収納室７５
ａに収納してあるメカノケミカル物質７６ａ…が収縮
し、収納室７５ｂに収納してあるメカノケミカル物質７
６ｂ…が膨潤する。このため、収納室７５ａ側が全体的
に収縮し、収納室７５ｂ側が全体的に伸び、この結果、
湾曲部３が上側に湾曲する。

【００７０】なお、湾曲部３を下側に湾曲する場合に
は、前述した印加電圧の極性を逆にすればよい。また、
湾曲部３の真っ直ぐな状態に戻す場合には、切換えスイ
ッチ３２をオフにして電圧の印加を停止すればよい。

【００７１】しかして、この構成によれば、収納室７５
ａ，７５ｂの内部に収納するメカノケミカル物質７６ａ
…，７６ｂ…が分割して複数の球状に形成するととも
に、それぞれに電圧を印加するようにしているから、そ
れぞれのメカノケミカル物質７６ａ…，７６ｂ…で同時
に脱水及び吸水作用が速やかに行われ、応答性が向上
し、湾曲操作を迅速に行うことができる。

【００７２】図２０及び図２１は、複数に分割した各メ
カノケミカル物質に対する電極の付設方法及びその形状
の一例を示すものである。図２０で示すものは円柱状の
メカノケミカル物質８１のゲル中に複数の円板状の電極
８２ａ…，８２ｂ…を、間隔をおいて埋設し、この複数
の電極８２ａ…，８２ｂ…で円柱状のメカノケミカル物
質８１を複数のブロック８１ａ…に区画している。

【００７３】さらに、交互に配置する電極８２ａ…の群
と電極８２ｂ…の群を別のリード線８３ａ，８３ｂを通
じて直流電源８４の異なる極性側にそれぞれ接続され、
スイッチ８５により選択的に電圧を印加されるようにな
っている。

【００７４】電極８２ａ…は、電極８２ｂ…の間に介在
し、電極８２ｂ…は、電極８２ａ…の間に介在するか
ら、スイッチ８５を閉じて電極８２ｂ…と電極８２ａ…
の間に電圧を印加すると、メカノケミカル物質８１を各
ブロック８１ａ…に電圧が印加され、各ブロック８１ａ
…のメカノケミカル物質はそれぞれ同時に脱水して、そ
の全長を収縮する。また、電圧の印加を止めると、吸水
して膨脹する。

【００７５】このように交互に配置した電極８２ａ…，
８２ｂ…の間で区画される各ブロック８１ａ…にそれぞ
れ電流が流れることになり、円柱状のメカノケミカル物
質８１の両端にのみ電極を設けたものに比べて単位体積
当たりの通電量が増し、応答性が向上する。

【００７６】図２１で示すものは円柱状のメカノケミカ
ル物質８５のゲル中に複数の異形な電極８６を間隔をお
いて埋設したものである。異形な電極８６は例えば円錐
形状に形成されており、その円錐底面部をプラス側に、
円錐側周面部がマイナスになるように通電回路を接続す
る。この通電回路は前記電極８６にリード線８７ａ，８
７ｂを通じて直流電源８８とスイッチ８９を接続してい
る。

【００７７】そして、手元側のスイッチ８９を操作する
ことにより、電極８６の円錐底面部がプラスに、円錐側
周面部がマイナスになるように印加される。このように
電極８６の形状を立体的なものとすることで、メカノケ
ミカル物質８５と電極８６との接触面積が増し、単なる
平面的な電極に比べてメカノケミカル反応を向上させる
ことができる。

【００７８】図２２は本発明の第９の実施例としてメカ
ノケミカル物質を利用したメカノケミカル式アクチュエ
ータを組み込んだ内視鏡の挿入部２における湾曲部３を
示している。前述した第１の実施例と同様、その湾曲部
３内には収納室２５ａ，２５ｂが形成され、この収納室
２５ａ，２５ｂ内にはその挿入部２の長手軸方向に沿っ
て所定の等間隔を置いて１列に配列されたメカノケミカ
ル物質２６ａ…，２６ｂ…が設けられている。また、各
メカノケミカル物質２６ａ…，２６ｂ…には、それぞれ
挿入部２の長手軸方向の両端面に付設した電極を介して
リード線２９ａ，２９ｂが電気的に接続されている。

【００７９】前述した第１の実施例では、そのメカノケ
ミカル物質２６ａ…，２６ｂ…にハイドロゲルよりなる
メカノケミカルゲルを使用したのに対し、この実施例で
はオルガノゲルよりなるメカノケミカル物質とした。具
体的には、Ｎ，Ｎ´−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
中で重合したポリＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミド（ＰＤＭＡＰＡＡ）ゲルに電荷移動錯体をド
ープしたオルガノゲルが用いられる。電荷移動錯体とし
ては、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラ
シアノエチレン（ＴＣＮＥ）、テトラシアノベンゼン
（ＴＣＮＢ）、オクタシアノフタロシアニン（ＯＣ
Ｐ_c）等が用いられる。

【００８０】この構成では前述した第１の実施例の作用
効果に加え、メカノケミカル物質２６ａ，２６ｂにオル
ガノゲルを使用しているため、応答速度が向上するとと
もに、そのメカノケミカル物質２６ａ，２６ｂが反応す
る際、水の電気分解によるガスの発生がない。なお、こ
の特別のメカノケミカル物質を用いる特徴は他のすべて
の実施例にも適用できるものである。

【００８１】図２３及び図２４は本発明の第１０の実施
例を示すものであり、これも前述した第１の実施例と同
様、内視鏡の挿入部２における湾曲部３内には収納室２
５ａ，２５ｂが形成され、この収納室２５ａ，２５ｂ内
にはその挿入部２の長手軸方向に沿って所定の等間隔を
置いて１列に配列されたメカノケミカル物質２６ａ…，
２６ｂ…が設けられている。また、各メカノケミカル物
質２６ａ…，２６ｂ…には、それぞれ挿入部２の長手軸
方向の一端にカソード電極９５、他端にアノード電極９
６を設けた。各電極９５，９６は白金やカーボン等によ
って形成されている。図２４はそのメカノケミカル物質
２６ａ（２６ｂ）を拡大して示している。すなわち、メ
カノケミカル物質２６ａ（２６ｂ）と、電極９５，９６
との間には、ポリピロール膜からなる導電性高分子膜９
７を介在させている。その他の構成は前述した第１の実
施例と同じである。

【００８２】この構成では、前述した第１の実施例の作
用効果に加え、電極９５，９６とメカノケミカル物質２
６ａ（２６ｂ）との間に、導電性高分子膜９７を介在さ
せているため、その駆動電圧を下げることができる。し
たがって、メカノケミカル物質２６ａ（２６ｂ）が反応
する際、水の電気分解が少ない低電圧で駆動することが
できるため、電気分解によるガスの発生がなくなる。な
お、この実施例の前記メカノケミカル物質を用いる特徴
は他のすべての実施例にも適用できるものである。

【００８３】なお、本発明は内視鏡のほかにもカテーテ
ルのような医療用チューブにも適用できるものである。
また、メカノケミカル物質についても、通電の有無、印
加極性等によってその収縮または膨脹する特性が逆にな
る種々のものがあるが、これらを選択して利用できるも
のである。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、メ
カノケミカル物質を複数に分割して各部分のメカノケミ
カル物質が個別的にメカノケミカル反応を行うようにし
たから、メカノケミカル式アクチュエータ及び医療用チ
ューブの動作の応答速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る血管用内視鏡にお
ける挿入部の湾曲部の構成を概略的に示す説明図。

【図２】同じく本発明の第１の実施例に係る血管用内視
鏡における挿入部の湾曲部の湾曲状態を概略的に示す説
明図。

【図３】同じく本発明の第１の実施例に係る血管用内視
鏡とその周辺システムの構成を概略的に示す説明図。

【図４】メカノケミカル物質に電圧を印加した際の反応
作用の説明図。

【図５】本発明の第２の実施例としての挿入部の湾曲部
の構成を概略的に示す説明図。

【図６】同じくその第２の実施例における湾曲駆動用部
材の概略的な構成を示す斜視図。

【図７】同じく本発明の第２の実施例としての挿入部の
湾曲部の湾曲状態の説明図。

【図８】前記第２の実施例における湾曲駆動用部材の変
形例を概略的に示す斜視図。

【図９】本発明の第３の実施例としてメカノケミカル物
質からなる前記湾曲駆動用部材の変形例を示す斜視図。

【図１０】湾曲駆動用部材のメカノケミカル繊維の変形
例の斜視図。

【図１１】（ａ）は湾曲駆動用部材のメカノケミカル繊
維の断面図、（ｂ）は湾曲駆動用部材のメカノケミカル
繊維の変形例の斜視図。

【図１２】本発明の第４の実施例として内視鏡の挿入部
の概略的な説明図。

【図１３】本発明の第５の実施例としてメカノケミカル
アクチュエータの斜視図。

【図１４】本発明の第６の実施例としてメカノケミカル
アクチュエータの断面図。

【図１５】中空糸の変形例を示す斜視図。

【図１６】本発明の第７の実施例としてメカノケミカル
アクチュエータの断面図。

【図１７】本発明の第８の実施例として内視鏡の挿入部
の概略的な説明図。

【図１８】同じく本発明の第８の実施例として内視鏡の
挿入部のメカノケミカルアクチュエータの断面図。

【図１９】同じく本発明の第８の実施例として内視鏡の
挿入部の湾曲状態の説明図。

【図２０】メカノケミカル物質に対する電極の付設方式
の説明図。

【図２１】メカノケミカル物質に対する電極の他の付設
方式の説明図。

【図２２】本発明の第９の実施例に係る血管用内視鏡に
おける挿入部の湾曲部の構成を概略的に示す説明図。

【図２３】本発明の第１９の実施例に係る血管用内視鏡
における挿入部の湾曲部の構成を概略的に示す説明図。

【図２４】同じく本発明の第１９の実施例におけるメカ
ノケミカル物質に対する電極の付設方式の説明図。

【符号の説明】

１…血管用内視鏡、２…挿入部、３…湾曲部、２５ａ，
２５ｂ…収納室、２６ａ，２６ｂ…メカノケミカル物
質、２８ａ，２８ｂ…電極、２９ａ，２９ｂ…リード
線、３１…直流電源、３２…切換えスイッチ、３５ａ，
３５ｂ…メカノケミカル繊維、３６ａ，３６ｂ…電極、
４０…メカノケミカル繊維、４１…湾曲駆動用部材、４
３ａ，４３ｂ…電極、４５…スイッチ、５１ａ，５１ｂ
…湾曲駆動用部材、５３ａ，５３ｂ…収納室、５４…メ
カノケミカル繊維、５８…帯状体、６１…中空糸、６６
…中空糸、７６ａ，７６ｂ…メカノケミカル物質、７５
ａ，７５ｂ…収納室、９５…カソード電極、９６…アノ
ード電極、９７…導電性高分子膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹端栄東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者鈴木克哉東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者吉野謙二東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者青木義安東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メカノケミカル物質を用いて駆動用部材
を構成し、そのメカノケミカル物質にメカノケミカル反
応を行わせる作動制御手段を有したメカノケミカル式ア
クチュエータにおいて、前記駆動用部材は、繊維状にし
た複数のメカノケミカル物質を略平行に配置してなるこ
とを特徴とするメカノケミカル式アクチュエータ。
【請求項２】挿入部にメカノケミカル物質を用いて構
成した駆動用部材を配設するとともに、前記メカノケミ
カル物質にメカノケミカル反応を行わせる作動制御手段
を有した医療用チューブにおいて、前記駆動用部材は、
繊維状にしたメカノケミカル物質を略平行に配置してな
り、さらに、前記駆動用部材を挿入部内に配設したこと
を特徴とする医療用チューブ。
【請求項３】複数に分割したメカノケミカル物質を用
いて構成した駆動用部材と、前記各メカノケミカル物質
に設けられた電極とからなるメカノケミカル式アクチュ
エータを挿入部に配設し、前記電極に電圧を印加してメ
カノケミカル反応を行わせる通電制御手段を有したこと
を特徴とする医療用チューブ。