JPH05309067A - 可撓管の湾曲装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、形状記憶材料からなるアクチュエー
タを用いた可撓管の湾曲機構の構成を簡略化し、可撓管
を細径化することを最も主要な特徴とする。 【構成】ヒータ素線の外周面が絶縁被膜によって被覆さ
れたヒータ線５をアクチュエータ６と合わせて一体化し
た湾曲操作ワイヤユニット４を設け、先端部が可撓管１
に固定されたコイルシース７の基端部にこの湾曲操作ワ
イヤユニット４の基端部を固定したことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば内視鏡の挿入部、
或いはカテーテル等の可撓管の湾曲部を湾曲操作する可
撓管の湾曲装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば内視鏡の挿入部、或いは
カテーテル等の可撓管の先端部側に湾曲変形可能な湾曲
部を設け、この湾曲部を手元側からの遠隔操作によって
例えば上下左右の４方向に湾曲させ、可撓管の先端部側
を任意の方向に向けることができるようにした可撓管の
湾曲装置が知られている。

【０００３】ところで、可撓管の湾曲部を湾曲操作する
湾曲機構として温度変化に応じて可撓管の軸方向に伸縮
変形する形状記憶材料からなるアクチュエータを使用し
たものが従来から開発されている。

【０００４】例えば、特願平３−２９９０２２号公報に
は湾曲操作用のアクチュエータを２方向性の形状記憶合
金材料（ＳＭＡ）からなるワイヤによって形成したもの
が示されている。

【０００５】この場合、湾曲部にはそれぞれ回動ピンを
介して回動自在に連結された複数の湾曲駒が並設されて
いる。そして、湾曲方向の数に対応した数のアングルワ
イヤの各先端部が最先端の湾曲駒に固定されている。

【０００６】また、各アングルワイヤの基端部には可撓
管の内部に配設されたＳＭＡワイヤの先端部がそれぞれ
固定されている。さらに、可撓管の内部にはＳＭＡワイ
ヤの撓みを防止する密巻コイルからなるコイルシースが
配設されている。このコイルシースの先端部は可撓管の
先端部内周面に固定されている。また、このコイルシー
スの基端部にはＳＭＡワイヤの基端部が固定されてい
る。

【０００７】さらに、ＳＭＡワイヤには通電用リード線
が接続されている。ここで、ＳＭＡワイヤは非通電時に
はその長さ寸法が所定の基準寸法で保持され、ＳＭＡワ
イヤが通電加熱された場合には予め記憶された長さ寸法
が小さい収縮形状に変形する状態に設定されている。

【０００８】そして、可撓管の湾曲部は全てのＳＭＡワ
イヤが非通電状態で保持されている場合には湾曲部の複
数の湾曲駒が略直線状態に並設された非湾曲状態で保持
されるようになっている。また、所望の湾曲方向のＳＭ
Ａワイヤが通電加熱された場合には通電加熱されたＳＭ
Ａワイヤが収縮形状に変形する動作にともないその湾曲
方向のアングルワイヤが手元側に向けて引っ張り操作さ
れ、このアングルワイヤを介して最先端の湾曲駒が手元
側に向けて引っ張られることにより、可撓管の湾曲部全
体が所望の湾曲方向に湾曲されるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のものに
あっては湾曲部の湾曲操作時にはＳＭＡワイヤに直接通
電加熱させるようにしているので、ＳＭＡワイヤとコイ
ルシースとの間を電気的に絶縁するためにコイルシース
の内周面に絶縁チューブを装着する必要がある。そのた
め、可撓管の湾曲機構の内部構成が複雑になり、可撓管
が太径化する問題がある。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、形状記憶材料からなるアクチュエータを用いた可撓
管の湾曲機構の構成を簡略化することができ、可撓管の
外径を細径化することができる可撓管の湾曲装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は可撓管を湾曲操
作する湾曲部が設けられ、温度変化に応じて前記可撓管
の軸方向に伸縮変形する形状記憶材料からなるアクチュ
エータによって前記湾曲部が湾曲操作される可撓管の湾
曲装置において、前記可撓管内に前記アクチュエータの
保護シースを配設し、この保護シースの先端部を前記可
撓管、この保護シースの基端部を前記アクチュエータの
基端部にそれぞれ固定するとともに、ヒータ素線の外周
面が絶縁被膜によって被覆されたヒータ線を前記アクチ
ュエータと合わせて一体化した湾曲操作ワイヤユニット
を設けたものである。

【００１２】

【作用】湾曲操作ワイヤユニットのヒータ線が非通電状
態で保持されている場合には湾曲部が非湾曲状態で保持
され、湾曲操作ワイヤユニットのヒータ線が通電加熱さ
れた場合にはこのヒータ線の熱によって加熱されたアク
チュエータの変形動作にともないヒータ線を撓ませなが
ら湾曲部の最先端を手元側に向けて引っ張り、可撓管の
湾曲部全体を所望の湾曲方向に湾曲させるようにしたも
のである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。図１（Ａ）は内視鏡の挿入部等の可
撓管１の概略構成を示すもので、２はこの可撓管１の先
端部側に設けられた湾曲部である。なお、この実施例で
は２方向に湾曲操作可能な２方向の湾曲部２を示す。

【００１４】この湾曲部２にはそれぞれ図示しない回動
ピンを介して回動自在に連結された複数の湾曲駒３…が
並設されている。そして、湾曲方向の数に対応した数、
すなわちこの実施例では２本の湾曲操作ワイヤユニット
４，４の各先端部が最先端の湾曲駒３ａに固定されてい
る。

【００１５】また、湾曲操作ワイヤユニット４には図２
（Ａ）に示すように２本のヒータ線５，５と複数本のワ
イヤ状のアクチュエータ６…とが設けられている。ここ
で、ヒータ線５は例えばニクロム線等の抵抗値大の細線
からなるヒータ素線５ａの外周面が絶縁被膜５ｂによっ
て被覆されたものである。

【００１６】さらに、ワイヤ状のアクチュエータ６は例
えばＮｉＴｉ合金等からなる２方向性のＳＭＡ等の形状
記憶材料によって形成されたものである。この場合、ア
クチュエータ６は非加熱時にはワイヤの長さ寸法が所定
の基準寸法で保持され、例えば５０℃〜１００℃程度の
変態点以上に加熱された状態では予め記憶されたワイヤ
の長さ寸法が小さい収縮形状に変形する状態に設定され
ている。なお、アクチュエータ６の加熱が停止されて冷
却されるとワイヤが元の長さの基準寸法に伸長する状態
で変形するようになっている。

【００１７】そして、２本のヒータ線５，５と複数本の
アクチュエータ６…とは図１（Ｂ）に示すように撚合わ
せてワイヤ状に一体化され、１本の撚合わせワイヤ状の
湾曲操作ワイヤユニット４が形成されている。

【００１８】また、湾曲操作ワイヤユニット４，４の基
端部は可撓管１の内部側に延出されている。そして、可
撓管１の内部には湾曲操作ワイヤユニット４，４の撓み
を防止する密巻コイルからなる一対のコイルシース（保
護シース）７，７が配設されている。

【００１９】各コイルシース７の先端部は可撓管１にお
ける最後端の湾曲駒３ｂとの連結部の内周面に例えば半
田、ロウ付等の手段で固定されている。また、各コイル
シース７の基端部には湾曲操作ワイヤユニット４の基端
部が固定されている。

【００２０】この場合、各コイルシース７の基端部には
図１（Ｂ）に示すようにストッパリング８が固定されて
いる。さらに、このストッパリング８の中心口内には湾
曲操作ワイヤユニット４の基端部側がスライド自在に挿
通されている。そして、この湾曲操作ワイヤユニット４
の基端部側にはストッパリング８よりも手元側に延出さ
れた部分にストッパリング８の中心口よりも管径が大き
い管状のカシメ口金９がカシメ固定され、このカシメ口
金９がストッパリング８に各コイルシース７の外側から
係止固定されている。

【００２１】また、湾曲操作ワイヤユニット４の両端部
ではヒータ線５，５とアクチュエータ６…との間が固定
用の樹脂等で接合されている。さらに、湾曲操作ワイヤ
ユニット４の基端部にはカシメ口金９の後端部からヒー
タ線５，５の基端部が導出され、これらの導出部に通電
用リード線１０，１０の一端部が接続されている。

【００２２】これらのリード線１０，１０の他端部は図
１（Ａ）に示す様に制御部１１を介して電源１２と接続
されている。この場合、制御部１１内には２本の湾曲操
作ワイヤユニット４，４の各ヒータ線５への通電状態を
それぞれ独立に制御する図示しないスイッチおよび可変
抵抗器等を備えた電気回路が装着されており、このスイ
ッチの切換え動作にともない２本の湾曲操作ワイヤユニ
ット４，４のアクチュエータ６の動作がそれぞれ独立に
制御されるようになっている。

【００２３】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、可撓管１の湾曲部２は２本の湾曲操作ワイヤユニ
ット４，４の各ヒータ線５，５が非通電状態で保持され
ている場合には湾曲部２の複数の湾曲駒３…が略直線状
態に並設された非湾曲状態で保持される。

【００２４】また、湾曲部２の湾曲操作時には制御部１
１のスイッチの切換え動作にともない所望の湾曲方向側
の湾曲操作ワイヤユニット４のヒータ線５，５が通電さ
れ、このヒータ線５，５の発熱によって同じ湾曲操作ワ
イヤユニット４内のアクチュエータ６…が加熱される。

【００２５】ここで、加熱されたアクチュエータ６…が
変態点以上に温度上昇すると、これらのアクチュエータ
６…がワイヤの長さ寸法が基準寸法より小さい収縮形状
に変形する。このとき、湾曲操作ワイヤユニット４のア
クチュエータ６…が収縮形状に変形する動作にともない
最先端の湾曲駒３ａに連結された先端部１ａにその湾曲
方向の牽引力が発生し、湾曲部２がその湾曲方向に湾曲
される。なお、同時にカシメ口金９にも牽引力が働く
が、コイルシース７は非圧縮性のため、このコイルシー
ス７は動かない。

【００２６】また、制御部１１内で湾曲操作ワイヤユニ
ット４の各ヒータ線５，５の加熱量をコントロールする
ことにより、各アクチュエータ６…の収縮量、伸長量を
コントロールすることができるので、湾曲部２の湾曲量
を任意に制御することができるとともに、湾曲部２を任
意の湾曲位置で停止することが可能となる。

【００２７】そこで、上記構成のものにあってはヒータ
素線５ａの外周面を絶縁被膜５ｂによって被覆させ２本
のヒータ線５，５と複数本のアクチュエータ６…とを撚
合わせた撚合わせワイヤ状の湾曲操作ワイヤユニット４
を形成したので、ヒータ線５，５の絶縁被膜５ｂによっ
てコイルシース７の内周面と湾曲操作ワイヤユニット４
のヒータ線５，５との間を電気的に絶縁することができ
る。

【００２８】そのため、ＳＭＡワイヤに直接通電加熱さ
せる場合のようにコイルシースの内周面に格別に絶縁チ
ューブを装着する必要がないので、従来に比べて可撓管
１の湾曲機構の内部構成を簡略化することができ、可撓
管１の外径を細径化することができる。

【００２９】また、湾曲操作ワイヤユニット４のヒータ
線５，５によって湾曲操作ワイヤユニット４のアクチュ
エータ６…を加熱するようにしたので、制御部１１内で
湾曲操作ワイヤユニット４の各ヒータ線５，５の加熱量
をコントロールすることにより、各アクチュエータ６…
の収縮量、伸長量を精度良くコントロールすることがで
きる。そのため、ＳＭＡワイヤに直接通電加熱させる場
合のようにＳＭＡワイヤの通電加熱時に抵抗が小さくな
り、温度のコントロールがしにくくなる場合に比べて湾
曲部２の湾曲量を精度良く制御することができる。

【００３０】さらに、湾曲操作ワイヤユニット４のヒー
タ線５，５は少ない電流で多くの熱を発生できる加熱効
率の高いものを選択することができるので、加熱効率の
高いヒータ線５，５を選択することにより、可撓管１の
一層の細径化を図ることができる。

【００３１】なお、上記実施例ではヒータ素線５ａの外
周面を絶縁被膜５ｂによって被覆させ２本のヒータ線
５，５と複数本のアクチュエータ６…とを撚合わせて撚
合わせワイヤ状の湾曲操作ワイヤユニット４を形成した
ものを示したが、図２（Ｂ）に示すように２本のヒータ
線５，５と２本のＳＭＡワイヤからなるアクチュエータ
６，６を撚合わせて湾曲操作ワイヤユニット４を形成し
てもよい。

【００３２】さらに、図２（Ｃ）に示すように多数のＳ
ＭＡワイヤ細線からなるアクチュエータ６…を２本のヒ
ータ線５，５の周囲に巻回して湾曲操作ワイヤユニット
４を形成してもよい。

【００３３】また、上記実施例では可撓管１として内視
鏡の挿入部に適用したものを示したが、カテーテル、或
いは各種マニピュレータに適用してもよい。さらに、上
記実施例では２方向に湾曲操作可能な２方向の湾曲部２
に適用したものを示したが、１方向に湾曲操作可能な１
方向の湾曲部、或いは３、４方向に湾曲操作可能な３、
４方向の湾曲部に適用してもよい。

【００３４】また、可撓管１の軸方向に湾曲部２を複数
個設けた多段式の湾曲機構に適用しても良く、さらに関
節駒以外の湾曲部を使用した湾曲機構、マルチルーメン
チューブを使用した湾曲機構や、多関節湾曲部を使用し
た湾曲機構に適用してもよい。

【００３５】また、図３（Ａ），（Ｂ）は湾曲機構の変
形例を示すものである。これは、上記実施例の２本の湾
曲操作ワイヤユニット４，４をそれぞれ２方向性のＳＭ
Ａ等の形状記憶材料からなるワイヤ状のアクチュエータ
２１に変更するとともに、上記実施例の一対のコイルシ
ース７，７をそれぞれ加熱コイル２２に変更したもので
ある。

【００３６】この場合、アクチュエータ２１の先端部は
湾曲部２の最先端の湾曲駒３ａに固定されている。ま
た、アクチュエータ２１は非加熱時にはワイヤの長さ寸
法が所定の基準寸法で保持され、例えば５０℃〜１００
℃程度の変態点以上に加熱された状態では予め記憶され
たワイヤの長さ寸法が小さい収縮形状に変形する状態に
設定されている。なお、アクチュエータ２１の加熱が停
止されて冷却されるとワイヤが元の長さの基準寸法に伸
長する状態で変形するようになっている。

【００３７】さらに、アクチュエータ２１の基端部は可
撓管１の内部側に延出され、可撓管１の内部に配設され
た加熱コイル２２のコイル内に挿通されている。この場
合、各加熱コイル２２の先端部は可撓管１における最後
端の湾曲駒３ｂとの連結部の内周面に例えば半田、ロウ
付等の手段で固定されている。また、各加熱コイル２２
の基端部にはアクチュエータ２１の基端部が固定されて
いる。

【００３８】この場合、各加熱コイル２２の基端部には
図３（Ｂ）に示すようにストッパリング２３が固定され
ている。さらに、このストッパリング２３の中心口内に
はアクチュエータ２１の基端部側がスライド自在に挿通
されている。そして、このアクチュエータ２１の基端部
側にはストッパリング２３よりも手元側に延出された部
分にＴＩＧ溶接等により略球状に丸められ、ストッパリ
ング２３の中心口よりも外径寸法が大きい係合端部２４
が形成されており、この球状の係合端部２４がストッパ
リング２３に各加熱コイル２２の外側から係止固定され
ている。

【００３９】また、加熱コイル２２は高周波電流を通電
するコイル素線２２ａの外周面が絶縁被膜２２ｂによっ
て被覆されたものである。そして、この加熱コイル２２
の一端部には第１の通電用リード線２５の一端部が接続
されている。さらに、加熱コイル２２の他端部には第２
の通電用リード線２６の一端部が接続されている。

【００４０】なお、２組の加熱コイル２２の第２の通電
用リード線２６は共通のリード線２６に接続されてい
る。そして、２組の加熱コイル２２の第１の通電用リー
ド線２５および共通のリード線２６の他端部は図３
（Ａ）に示す様に制御部２７を介して高周波電源２８と
接続されている。この場合、制御部２７内には２組の加
熱コイル２２への通電状態をそれぞれ独立に制御する図
示しないスイッチおよび可変抵抗器等を備えた電気回路
が装着されており、このスイッチの切換え動作にともな
い２組のアクチュエータ２１の動作がそれぞれ独立に制
御されるようになっている。

【００４１】そして、湾曲部２の湾曲操作時には制御部
２７のスイッチの切換え動作にともない所望の湾曲方向
側の加熱コイル２２に高周波電源２８から供給される交
番電流を流すことにより、図３（Ｂ）の下側に矢印で示
すように加熱コイル２２に沿って交番磁束を作り、中央
のアクチュエータ２１を非接触で加熱させることができ
る。

【００４２】ここで、加熱されたアクチュエータ２１が
変態点以上に温度上昇すると、このアクチュエータ２１
がワイヤの長さ寸法が基準寸法より小さい収縮形状に変
形する。このとき、アクチュエータ２１が収縮形状に変
形する動作にともない最先端の湾曲駒３ａに連結された
先端部１ａにその湾曲方向の牽引力が発生し、湾曲部２
がその湾曲方向に湾曲される。

【００４３】そこで、上記構成のものにあっては加熱コ
イル２２のコイル素線２２ａの外周面を絶縁被膜２２ｂ
によって被覆させたので、この加熱コイル２２の絶縁被
膜２２ｂによって加熱コイル２２の内周面とアクチュエ
ータ２１との間を電気的に絶縁することができる。

【００４４】そのため、この場合もＳＭＡワイヤに直接
通電加熱させる場合のようにコイルシースの内周面に格
別に絶縁チューブを装着する必要がないので、従来に比
べて可撓管１の湾曲機構の内部構成を簡略化することが
でき、可撓管１の外径を細径化することができる。

【００４５】さらに、アクチュエータ２１の基端部側に
ＴＩＧ溶接等により略球状に丸められ、ストッパリング
２３の中心口よりも外径寸法が大きい係合端部２４を形
成し、この球状の係合端部２４をストッパリング２３に
各加熱コイル２２の外側から係止固定させるようにした
ので、例えば通電用リード線をＳＭＡワイヤからなるア
クチュエータ２１に機械的にカシメ固定する場合に比べ
てアクチュエータ２１の固定部を小形化することがで
き、可撓管１の外径を細径化することができる。

【００４６】また、アクチュエータ２１はＳＭＡワイヤ
以外にもＳＭＡコイルによって形成しても良い。さら
に、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できること
は勿論である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば可撓管内にアクチュエー
タの保護シースを配設し、この保護シースの先端部を可
撓管、この保護シースの基端部をアクチュエータの基端
部にそれぞれ固定するとともに、ヒータ素線の外周面が
絶縁被膜によって被覆されたヒータ線をアクチュエータ
と合わせて一体化した湾曲操作ワイヤユニットを設けた
ので、形状記憶材料からなるアクチュエータを用いた可
撓管の湾曲機構の構成を簡略化することができ、可撓管
の外径を細径化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すもので、（Ａ）は可
撓管の湾曲装置の要部の概略構成図、（Ｂ）は湾曲操作
ワイヤユニットとコイルシースとの固定部を示す要部の
縦断面図。

【図２】 （Ａ）は湾曲操作ワイヤユニットの横断面
図、（Ｂ）は湾曲操作ワイヤユニットの変形例の横断面
図、（Ｃ）は湾曲操作ワイヤユニットの他の変形例の横
断面図。

【図３】 湾曲機構の変形例を示すもので、（Ａ）は可
撓管の湾曲装置の要部の概略構成図、（Ｂ）は湾曲部の
動作を示す要部の縦断面図。

【符号の説明】

１…可撓管，２…湾曲部，４…湾曲操作ワイヤユニッ
ト，５…ヒータ線，５ａ…ヒータ素線，５ｂ…絶縁被
膜，６…アクチュエータ，７…コイルシース（保護シー
ス）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓管を湾曲操作する湾曲部が設けら
   れ、温度変化に応じて前記可撓管の軸方向に伸縮変形す
   る形状記憶材料からなるアクチュエータによって前記湾
   曲部が湾曲操作される可撓管の湾曲装置において、前記
   可撓管内に前記アクチュエータの保護シースを配設し、
   この保護シースの先端部を前記可撓管、この保護シース
   の基端部を前記アクチュエータの基端部にそれぞれ固定
   するとともに、ヒータ素線の外周面が絶縁被膜によって
   被覆されたヒータ線を前記アクチュエータと合わせて一
   体化した湾曲操作ワイヤユニットを設けたことを特徴と
   する可撓管の湾曲装置。