JPH05184531A

JPH05184531A - 医療用チューブ

Info

Publication number: JPH05184531A
Application number: JP4184070A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Sakae Takehata; 榮竹端; Kazuhiko Ozeki; 和彦大関; Isami Hirao; 勇実平尾; 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: 1993-07-27

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的簡単な構成でありながら応答速度を高め
ることができる医療用チューブを提供することにある。【構成】内視鏡１の挿入部２の長手軸方向に沿ってその
挿入部２の内部に収納室２２を形成し、この収納室２２
内に電解質溶液２３を満たすとともに、前記収納室２２
内には、一対の作動用電極２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２
９ｂとこれにを前記電解質溶液２３を介して電圧を印加
したとき屈曲するメカノケミカル物質２７ａ，２７とを
設け、さらに前記作動用電極２８ａ，２８ｂ，２９ａ，
２９ｂに駆動電圧を印加する通電回路３３を有した。

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
用いてその挿入部の少なくとも一部を変形する駆動手段
を有し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など
の医療用チューブにおいて、メカノケミカル物質を用い
てその挿入部を湾曲させる方式のものが特開平１−３２
００６８号公報において知られている。これは挿入部に
その軸方向に沿って長いメカノケミカル物質からなる長
尺な部材を配設し、このメカノケミカル物質からなる部
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、医療用チューブの挿入部を湾曲する操
作を行うものである。

【０００３】そして、通常、メカノケミカル物質のメカ
ノケミカル反応を電気的に制御する手段としては、その
長尺なメカノケミカル物質からなる部材の両端に電極を
設けてその部材の両端から電圧を印加する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の医
療用チューブの駆動手段は、前述したようにメカノケミ
カル物質からなる部材の両端に付設した電極間に電圧を
印加してメカノケミカル的な反応を起こさせ、その長尺
な部材全体についての収縮または伸長を行わせるもので
あった。

【０００５】しかし、長尺な部材全体についてメカノケ
ミカル反応を起させる場合、前記部材の両端にある電極
から離れたメカノケミカル物質の部分についての反応は
特に遅い。このため、電圧印加に伴うメカノケミカル物
質の平均の単位体積当たりの反応速度が一般に小さく、
したがって、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メカノケミカル物質のメカ
ノケミカル反応を利用した医療用チューブにおいて、比
較的簡単な構成でありながらその応答速度を高めること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の医療
用チューブは、チューブに収納室を形成し、この収納室
内に電解質溶液を満たすとともに、前記収納室内には、
一対の通電用電極と、前記電解質溶液を介して電圧を印
加したとき屈曲するメカノケミカル物質からなる作動部
材とを設けてなり、前記通電用電極に電圧を印加する通
電制御手段を有した。

【０００８】前記電極に駆動用電圧を印加すると、前記
電解質溶液を介してメカノケミカル物質に対して全体的
に電圧が通電され、そのメカノケミカル物質は屈曲して
チューブを変形する。

【０００９】

【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４はこの第１の実施例に係る血管用内
視鏡１とその周辺の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。

【００１０】チューブとしての挿入部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。

【００１１】前記手元部４からはユニバーサルコード１
１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１３
に接続される。コネクタ１２からはケーブル１４が導出
しており、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は操作バー１７を有し、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。

【００１２】前記挿入部２における可撓性の湾曲部３の
内部には図３で示すように、後述するメカノケミカルア
クチュエータ２１が組み込まれている。つまり、挿入部
２における湾曲部３の内部にその挿入部２の長手方向に
沿って長い空間部を形成してこれを収納室２２としてい
る。

【００１３】この収納室２２の内部には電解質溶液２３
を満たすとともに、その収納室２２の内部には一対の通
電用電極が配設されている。図１を参照してこれらを具
体的に説明すると、薄板状の電気的絶縁板２６によって
上下に２分割されるメカノケミカル物質２７ａ，２７ｂ
が設けられ、この上下に２分割された各メカノケミカル
物質２７ａ，２７ｂと、前記絶縁板２６との間には、そ
れぞれ内部電極２８ａ，２８ｂを設けており、また、各
メカノケミカル物質２７ａ，２７ｂの外周には伸縮自在
なメッシュ状に構成した外周電極２９ａ，２９ｂを設け
ている。

【００１４】内部電極２８ａ，２８ｂは、絶縁板２６の
上下各面に貼り付けられ、外周電極２９ａ，２９ｂは絶
縁板２６の各側端縁にそれぞれ取着されている。上側の
内部電極２８ａと外周電極２９ａとで上側のメカノケミ
カル物質２７ａを囲み、下側の内部電極２８ｂと外周電
極２９ｂとで下側のメカノケミカル物質２７ｂを取り囲
む。

【００１５】各メカノケミカル物質２７ａ，２７ｂ及び
これを覆う外周電極２９ａ，２９ｂは全体として長い円
柱状に構成されている。そして、この円柱状の組立て体
は、前述した挿入部２の湾曲部３の内部に形成した収納
室２２内にその長手軸方向に沿った状態で収納されてい
る。

【００１６】図２で示すように、上側の内部電極２８ａ
と外周電極２９ａの間、及び下側の内部電極２８ｂと外
周電極２９ｂの間には、後述する通電制御手段によって
選択的に湾曲駆動用電圧が印加される。通電制御手段は
上側の内部電極２８ａと下側の外周電極２９ｂとに共通
に接続する第１のリード線３１と、下側の内部電極２８
ｂと上側の外周電極２９ａとに共通に接続する第２のリ
ード線３２とを介して接続された通電回路３３からな
り、この通電回路３３は前述した湾曲操作装置１６に組
み込まれる。

【００１７】この通電回路３３は図２で示すような切換
えスイッチ３４と直流電源３５を有してなり、切換えス
イッチ３４は上側の組の通電用電極２８ａ，２９ａと下
側の組の通電用電極２８ｂ，２９ｂに対する通電の選
択、及びその通電する際の極性を自由に選択できるよう
に構成されている。この通電回路３３の切り換えは前述
した湾曲操作装置１６の操作レバー１７による操作で行
われる。

【００１８】前記メカノケミカル物質２７ａ，２７ｂと
しては、収納室２２の内部に満たす電解質溶液２３の種
類によるが、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。

【００１９】次に、前記内視鏡１の作用について説明す
る。まず、この内視鏡１の挿入部２を血管内に挿入して
いく。このとき、挿入した挿入部２の先端部分の向きを
上側へ変更したい場合、湾曲操作装置１６を操作し、通
電回路３３の切換えスイッチ３４を切り換えて、例えば
上側の組における内周電極２８ａをマイナス極、外周電
極２９ａをプラス極として電圧を印加する。また、下側
の組における内周電極２８ｂをプラス極、外周電極２９
ｂをマイナス極として電圧を印加すると、上側のメカノ
ケミカル物質２７ａは水分を放出して収縮し、逆に下側
のメカノケミカル物質２７ｂは水分を吸収して膨脹す
る。

【００２０】これによって、図３で示すように絶縁板２
６を境にして上側が収縮するとともに下側が膨脹するた
め、挿入部２における湾曲部３が上側に湾曲する。ま
た、印加する極性を逆な向きとすれば、湾曲部３を下側
へ湾曲させることができる。

【００２１】この作用の原理は次の通りである。例えば
メカノケミカル物質２７ａ，２７ｂとしてのＰＡＡ−Ｐ
ＶＡ（ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール）ゲルを
ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）、ＮａＣＯ₃（炭酸ナト
リウム）等の電解質溶液２３に浸漬し、その電解質溶液
２３を介して前記ゲルに電圧を印加すると、その加えら
れた電場によってゲル内部のイオン分子が移動し、その
ゲルの内外でのイオン濃度が変化し、浸透圧に差が生じ
る。これによりゲルは膨脹と収縮を行う。例えば長方体
のメカノケミカルゲルに垂直な電場を加えると、その片
側が収縮、他方が膨脹して結果として屈曲（湾曲）する
ことになる。

【００２２】図５ないし図７は本発明の第２の実施例に
係る血管用内視鏡の挿入部４１を示す。可撓性の挿入部
４１の先端部内には、その挿入部４１の長手方向に沿う
とともに上側に位置して長い空間部（チャンネル）が形
成され、これを収納室４２としている。この収納室４２
の内部には電解質溶液４３が満たされている。

【００２３】収納室４２の内部には、薄板帯状に形成さ
れたメカノケミカル物質からなる作動部材４４が収納室
４２にその長手方向を揃いて収納されている。さらに、
収納室４２の内部における上下壁面にはそれぞれ電極４
５，４６が設けられている。つまり、メカノケミカル物
質からなる作動部材４４は電極４５，４６の間において
電解質溶液４３を介して位置する。

【００２４】また、各電極４５，４６には、前述したよ
うな通電制御手段が図示しないリード線を通じて接続さ
れ、極性を選択した直流電圧が印加されるようになって
いる。通電制御手段は、例えば前述したような湾曲操作
装置によって操作される。

【００２５】挿入部４１の先端には対物レンズ４７と照
明レンズ４８が設けられている。挿入部４１の内部には
前記収納室４２を避けて、前記対物レンズ４７に接続さ
れるイメージガイドファイバと照明レンズ４８に接続さ
れるライトガイドファイバが挿通されている。

【００２６】しかして、通電制御手段により、例えば上
側の電極４５にプラス極、下側の電極４６にマイマス極
として直流電圧を印加すると、メカノケミカル物質から
なる作動部材４４は図７で示すように上向きに撓み、挿
入部４１の先端部を上向きに湾曲する。また、電極４
５，４６に逆極性の直流電圧を印加すると、メカノケミ
カル物質からなる作動部材４４が下向きに撓み、挿入部
４１の先端部を下向きに湾曲する。

【００２７】図８ないし図９は本発明の第３の実施例に
係るバルーン付カテーテルの挿入部５１を示す。この可
撓性の挿入部５１の先端部外周にはバルーン５２が取り
付けられている。バルーン５２の内部は収納室５３とな
っており、この内部には電解質溶液５４が満たされてい
る。

【００２８】さらに、収納室５３の内部における、例え
ば上下位置には薄板状に形成されたメカノケミカル物質
からなる作動部材５５ａ，５５ｂが挿入部５１の長手軸
方向に沿って収納されている。この上側の作動部材５５
ａの上下に位置する内壁面にはその作動部材５５ａを間
に位置させる電極５６ａ，５６ｂが取着されている。こ
の下側の作動部材５４ｂの上下に位置する内壁面にはそ
の作動部材５５ｂを間に位置させる電極５７ａ，５７ｂ
が取着されている。

【００２９】つまり、メカノケミカル物質からなる作動
部材５５ａ，５５ｂはそれぞれの電極５６ａ，５６ｂま
たは電極５７ａ，５７ｂの間において電解質溶液５４を
介して位置している。

【００３０】前記作動部材５５ａ，５５ｂを収納する収
納室５３はその作動部材５５ａ，５５ｂを個別的に収納
するように区画して形成されている。また、各区画にお
いて、作動部材５５ａ，５５ｂの周端は収納室４３の内
周壁に固着されている。そして、この作動部材５５ａ，
５５ｂで仕切られる両室はその作動部材５５ａ，５５ｂ
の一部に設けた通孔５８を通じて連通して電解質溶液５
４の交流が行われるようになっている。なお、前記電解
質溶液５４は挿入部５３内に形成した図示した管路を通
じてバルーン５２内に給排するようにしてもよい。

【００３１】また、電極５６ａ，５６ｂの組みと電極５
７ａ，５７ｂの組みとはそれぞれ前述したような通電制
御手段がリード線を通じて接続され、極性を選択した直
流電圧が印加されるようになっている。通電制御手段
は、例えば前述したような湾曲操作装置によって操作さ
れる。

【００３２】しかして、上側の作動部材５５ａに対応し
た電極５６ａ，５６ｂに電圧を印加すると、その作動部
材５５ａは湾曲する。また、下側の作動部材５５ｂに対
応した電極５７ａ，５７ｂにも、上下の方向に同じ向き
の極性の電圧を印加すると、その下側の作動部材５５ｂ
も同じ向きに湾曲する。そして、例えば図９で示すよう
に挿入部５１の先端部を下向きに湾曲することができ
る。

【００３３】なお、前記構成において、収納室５３を区
画せずにバルーン５２内を連通し、この収納室５３の内
部に作動部材５５ａ，５５ｂを配置するものでもよい。
また、これをバルーン付内視鏡挿入部に適用してもよ
い。

【００３４】図１０ないし図１２は本発明の第４の実施
例に係る血管用内視鏡６０を示すものである。これは前
述した第２の実施例のものと同じく、その挿入部４１の
内部に形成した収納室４２の内部にメカノケミカル物質
からなる作動部材６１が設けられている。このメカノケ
ミカル物質からなる作動部材６１としては、ポリ２−ア
クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＰＡＭ
ＰＳ）ゲルが用いられる。また、収納室４２の内部に
は、前述した第２の実施例の電解質溶液の代わりに混合
溶液６２が満たされている。混合溶液６２は硫酸ナトリ
ウム（Na₂SO₄）からなる電解質溶液と、Ｎ−アルキル
ピリジニウムクロリド（PyCl）からなるミセル溶液の混
合溶液が用いられる。その他の構成は前述した第２の実
施例のものと同様である。

【００３５】しかして、前述した第２の実施例と同じ
く、図１１の状態で、電極４５をプラス極、電極４６を
マイナス極とし、混合溶液６２を介してメカノケミカル
物質からなる作動部材６１に直流電圧を印加すると、作
動部材６１は、図１２で示すように上向きに撓み、挿入
部４１も上向きに湾曲する。また、電極４５，４６に逆
極性の直流電圧を印加すると、メカノケミカル物質から
なる作動部材６１は下向きに撓み、挿入部４１の先端部
を下向きに湾曲させることができる。

【００３６】この実施例では前述した第２の実施例で用
いた電解質溶液にミセル溶液を加えているため、電解質
溶液が単体の場合に比べてその作動部材６１の湾曲動作
の応答性が向上し、通常１０倍以上速くなる。

【００３７】なお、本発明は前述した各実施例のものに
限定されるものではなく、その要旨に範囲を逸脱しない
範囲で種々の変形が考えられるものである。例えば前記
通電用電極の形状についても種々にものが考えられるも
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。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ューブに収納室を形成し、この収納室内に電解質溶液を
満たすとともに、前記収納室内には、一対の通電用電極
と、前記電解質溶液を介して電圧を印加するメカノケミ
カル物質からなる作動部材を設けたから、前記電極に駆
動用電圧を印加すると、前記電解質溶液を介してメカノ
ケミカル物質に対して全体的に電圧が通電され、そのメ
カノケミカル物質はその全体において変形し、その屈曲
応答速度を高める。

【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のメ
カノケミカル式アクチュエータの斜視図。

【図２】同じく本発明の第１の実施例に係るメカノケミ
カル式アクチュエータの電気結線の説明図。

【図３】同じく本発明の第１の実施例に係る血管用内視
鏡の挿入部の湾曲状態の説明図。

【図４】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概略的な構成の説明図。

【図５】本発明の第２の実施例に係る血管用内視鏡の挿
入部の斜視図。

【図６】同じく本発明の第２の実施例に係る血管用内視
鏡の挿入部のメカノケミカルアクチュエータ部分の断面
図。

【図７】同じく本発明の第２の実施例に係る血管用内視
鏡の挿入部のメカノケミカルアクチュエータ部分の湾曲
した状態での断面図。

【図８】本発明の第３の実施例に係るバルーン付カテー
テルの挿入部を示す説明図。

【図９】同じく本発明の第３の実施例に係るバルーン付
カテーテルの挿入部の湾曲状態を示す説明図。

【図１０】本発明の第４の実施例に係る血管用内視鏡の
挿入部を示す斜視図。

【図１１】同じく本発明の第４の実施例に係る血管用内
視鏡の挿入部のメカノケミカルアクチュエータ部分の断
面図。

【図１２】同じく本発明の第４の実施例に係る血管用内
視鏡の挿入部のメカノケミカルアクチュエータ部分の湾
曲した状態での断面図。

【符号の説明】

１…血管用内視鏡、２…挿入部、３…湾曲部、２１…メ
カノケミカルアクチュエータ、２２…収納室、２３…電
解質溶液、２７ａ，２７ｂ…メカノケミカル物質、２８
ａ，２８ｂ…内部電極、２９ａ，２９ｂ…外周電極、３
３…通電回路、４２…収納室、４３…電解質溶液、４４
…作動部材、４５，４６…電極、５１…挿入部、５３…
収納室、５４…電解質溶液、５５ａ，５５ｂ…作動部
材、５６ａ，５６ｂ…電極、５７ａ，５７ｂ…電極、６
０…血管用内視鏡、６１…作動部材、６２…混合溶液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平尾勇実東京都渋谷区幡ケ谷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ケ谷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ケ谷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ケ谷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】チューブに収納室を形成し、この収納室
内に電解質溶液を満たすとともに、前記収納室内には、
一対の通電用電極と、前記電解質溶液を介して電圧を印
加したとき屈曲するメカノケミカル物質からなる作動部
材とを設け、前記通電用電極に電圧を印加する通電制御
手段を有したことを特徴とする医療用チューブ。