JPH0542100A

JPH0542100A - 可撓管装置

Info

Publication number: JPH0542100A
Application number: JP3204460A
Authority: JP
Inventors: Sakae Takehata; 榮竹端; Hideyuki Adachi; 英之安達; Yorio Matsui; 頼夫松井
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】形状記憶合金による過度の熱伝導を抑制するこ
とができ、患者の体腔内面に対する安全性を一層に向上
させることができる可撓管装置を提供する。【構成】操作部２０の操作により、駆動回路１９が形状
記憶合金（ＳＭＡ）５ａ，５ｂを通電加熱する。通電加
熱されたＳＭＡ５ａ，５ｂは軸方向に伸縮し、カテーテ
ルを湾曲させることができる。ポンプ１３はＳＭＡ５
ａ，５ｂを冷却するための冷却水を送水し、この冷却水
の圧力は圧力計１２により検出される。この検出圧力が
所定値より低い場合は、ＳＭＡ５ａ，５ｂの冷却が不充
分であると見做せる。そこで、制御部２７が駆動回路１
９によるＳＭＡ５ａ，５ｂの過熱を停止すると共に、ポ
ンプコントローラ１６を介してポンプ１３の送水量を最
大限にすることにより、冷却効率を高めてＳＭＡ５ａ，
５ｂを充分に冷却した後に可撓管装置を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカテーテル、内
視鏡、レーザプローブ等のように生体腔内等に挿入され
て使用される管状挿入具を湾曲操作するための可撓管装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、医療用のカテーテルや内視鏡等
の挿入具には、挿入部の先端部を湾曲操作するための湾
曲機構が配設されている。この種の湾曲機構としては、
コイル状やワイヤ状の形状記憶合金部材を備えたものが
知られている。

【０００３】例えば特開昭５９−９７１１５号公報に開
示されたものでは、内視鏡等の挿入具における挿入部の
先端部に、形状記憶合金からなる伸縮性駆動部材が設け
られている。この伸縮性駆動部材は、伸長状態を記憶し
てコイル状に圧縮形成されている。この伸縮性駆動部材
の伸縮動作に伴って内視鏡等の挿入具における挿入部の
先端部が湾曲される。

【０００４】更に、実開平１−９５９０１号公報に開示
されたものでは、内視鏡等の挿入具における挿入部の先
端部に、一対のワイヤが挿入部の軸線方向に延在されて
設けられている。この一対のワイヤは、その一方が熱処
理等により略Ｊ字状等の湾曲形状を記憶された形状記憶
合金からなり、他方は超弾性を有する部材からなる。こ
れらのワイヤは熱遮断用密着コイルばねにより被覆され
ている。このような湾曲機構によれば、常温時には、超
弾性ワイヤの超弾性力及び熱遮断用密着コイルばねの弾
性力により、形状記憶ワイヤが直線形状に変形された状
態で保持され、挿入部の先端部が直線形状で保持され
る。また、両ワイヤを通電加熱することにより、形状記
憶ワイヤを予め記憶された湾曲形状に変形させ、その変
形方向に挿入部先端部を湾曲操作させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような湾曲機構
においては、湾曲操作時に形状記憶合金部材が通電加熱
されるので、例えば湾曲形状を長時間維持する場合に
は、この形状記憶合金部材からの熱伝導により、挿入具
の挿入部の管壁が過熱されるおそれがある。そのため、
この過熱された挿入部管壁外周面との接触により、患者
の体腔内壁面の正常な生体組織を損傷させるおそれがあ
る。

【０００６】この発明は係る状況に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、形状記憶合金による
過度の熱伝導を抑制することができ、安全性を一層に向
上させることができる可撓管装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の可撓管装置は、先端部に形状記憶合
金が配設され、この形状記憶合金の伸縮変形により湾曲
される可撓管を有する可撓管装置であって、形状記憶合
金を加熱する加熱手段と、可変の冷却能力を有し、可撓
管を冷却する冷却手段と、可撓管の加熱過剰と冷却不足
との少なくとも何れか一方を検出する検出手段と、その
検出に基づいて、加熱手段による加熱を停止させ、且つ
冷却手段による冷却能力を増大させた後、所定期間経過
後に上記冷却手段による冷却を停止させる制御手段とを
備えることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の可撓管装置は、形状記憶合
金を通電により加熱する加熱手段と、可変の冷却能力を
有し、可撓管を冷却する冷却手段と、形状記憶合金の通
電状態を検出することにより、形状記憶合金の加熱過剰
を検出する検出手段と、その検出に基づいて、加熱手段
による加熱を停止させ、且つ冷却手段による冷却能力を
増大させた後、所定期間経過後に冷却手段による冷却を
停止させる制御手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の可撓管装置は、形状記憶合
金を加熱する加熱手段と、可撓管に可変な送水量で冷却
水を送水することにより、可撓管を冷却する冷却手段
と、冷却水の送水量を検出することにより、可撓管の冷
却不足を検出する検出手段と、その検出に基づいて、加
熱手段による加熱を停止させ、且つ冷却手段による冷却
水送水量を増大させた後、所定期間経過後に冷却手段に
よる冷却水送水を停止させる制御手段とを備えることを
特徴とする。

【００１０】この場合、本発明の実施例によれば、冷却
手段は、可撓管内を冷却水が灌流する灌流冷却系を有
し、検出手段は上記灌流冷却系の戻り側における送水量
を検出する。

【００１１】請求項５記載の可撓管装置は、形状記憶合
金を通電により加熱する加熱手段と、可撓管に一定の送
水量で冷却水を送水することにより、可撓管を冷却する
冷却手段と、可撓管における冷却水の送水量の変動を検
出することにより、可撓管の冷却不足を検出する検出手
段と、検出された送水量の変動が所定の範囲内である場
合は、その送水量に応じて加熱手段による通電量を制御
すると共に、検出された送水量の変動が所定の範囲から
外れた場合は、加熱手段による通電を停止させた後、所
定期間経過後に冷却手段による送水を停止させる制御手
段とを備える。

【００１２】

【作用】請求項１乃至４の何れかに記載の構成によれ
ば、可撓管の加熱過剰または冷却不足の検出に基づいて
加熱が停止される。同時に、例えば送水量の増加により
冷却効率が増大されるため、可撓管の過熱が防止され
る。

【００１３】また、請求項５記載の構成によれば、可撓
管における冷却水の送水量の変動に応じて加熱手段によ
る通電量が制御されるか、若しくは通電が停止されるた
め、可撓管の過熱が防止される。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す。図にお
いて、カテーテル１は、例えばテフロンマルチルーメン
チューブからなる挿入部２と、例えばシリコンマルチル
ーメンチューブからなる湾曲部３とからなる。それぞれ
のチューブには、細径内視鏡２１及びガイドワイヤーの
他に鉗子等の処置具を挿通するためのチャンネル７と、
形状記憶合金（ＳＭＡ）５ａ，５ｂやリード線を挿通す
るためのルーメンが形成されている。

【００１６】挿入部３では、挿入部３の基端側から先端
硬性部４で折り返された一対のＳＭＡ５ａ，５ｂが、か
しめ部材６によりリード線に接続されている。リード線
は挿入部２のルーメンを挿通され、分岐部８からケーブ
ル１７を通じて駆動回路１９に接続されている。駆動回
路１９は、操作部２０からの指令に応じてＳＭＡ５ａ，
５ｂに通電し、その湾曲量を操作する。

【００１７】分岐部８と挿入部２との接続部には、その
先端側に折れ止め９が設けられ、また基端側にチャンネ
ル口１０及び冷却チューブ１１が延出されている。冷却
チューブ１１は、ポンプ１３、冷却瓶１４に順に接続さ
れ、冷却瓶１４内の生理食塩水１５を挿入部３を通じて
処置部へ送水可能である。尚、生理食塩水１５は冷却水
としての役割も兼ねる。

【００１８】冷却チューブ１１の途中の管路には圧力セ
ンサ１２が設けられ、このセンサ１２の出力はポンプコ
ントローラ１６に入力される。これに基づいてポンプコ
ントローラ１６は、ポンプ１３による生理食塩水１５の
送水量を制御する。

【００１９】カテーテル１のチャンネル７には細径内視
鏡２１が挿通され、この内視鏡２１にはＴＶカメラユニ
ット２４及び光源装置２５が接続されている。光源装置
２５による照明のもとでＴＶカメラユニット２４により
撮像された内視鏡像は、モニタ２６上に表示される。図
２に、湾曲量制御のブロック図を示す。

【００２０】操作部２０の操作により通電が開始され
る。これにより制御部２７に信号が入力され、ドライバ
２８を通してＳＭＡ５が通電加熱される。このときの通
電は図３（ａ）に示すようにパルス幅変調（ＰＷＭ）方
式により実行される。通電中は電流検出部２９が常に通
電量を測定し、異常時には電流検出部２９がポンプコン
トローラ１６へ信号を送信する。

【００２１】一方、操作部２０からの信号が入力された
ポンプコントローラ１６は一定の流量を送水するように
ポンプ１３を駆動する。冷却チューブ１１の途中の管路
に設けられた圧力センサ１２が圧力異常を検出する。

【００２２】操作部２０のレバー２０ａ（図１参照）を
前後に倒すと、その倒す量に応じて駆動回路１９の出力
が変化し、ＳＭＡ５ａ，５ｂを加熱する。レバーを倒す
前には各ＳＭＡ５ａ，５ｂは通電加熱されず、徐々にレ
バーを前に倒すとＳＭＡ５ａへの通電波形はＯＮ時間が
長く、ＯＦＦ時間が短かくなり、レバーを最後まで倒す
とＯＮ時間は１周期の０．３となる。レバーを途中で止
めると、止めた時の倒す量に比例してＳＭＡ５ａが加熱
され湾曲する。この時反対側のＳＭＡ５ｂは通電加熱さ
れない。また、レバーを後に倒すと同様にＳＭＡ５ｂが
通電加熱される。

【００２３】通電加熱されたＳＭＡ５ａ（または５ｂ）
は軸方向に伸縮する。即ち、加熱されると延伸し、冷却
されると縮む。ここでＳＭＡ５ａ（または５ｂ）はカテ
ーテルの径方向に偏心して設けられているために、伸縮
動作を湾曲動作へ変換し、カテーテル１を所望の方向へ
湾曲させることができる。

【００２４】カテーテル１の断面は非常に小さいため、
例えばＳＭＡ５ａを加熱するとＳＭＡ５ｂも伝熱により
温度が上昇してしまう。更に、反対側のＳＭＡ５ｂを加
熱すると、ＳＭＡ５ａが未だ冷えきらずに依然として縮
んだままであるから、充分な応答性が得られないばかり
か湾曲角も減少してしまう。そこで冷却水１５により冷
却する必要性がある。更に、長時間連続して使用する
と、カテーテル表面が高温となり生体に危害を加える恐
れがある。

【００２５】これを防止するために冷却水１５の圧力を
モニターし、異常がある場合には通電を停止させるとと
もに、冷却量を最大として充分にカテーテルが冷却され
る一定の期間の後にシステムを停止させる。

【００２６】上記の構成によれば、冷却水路の折損また
は破損、体腔内圧の上昇、冷却水の減少など数多くの不
都合が冷却水の圧力により監視でき、安全性を確保でき
る。尚、ＳＭＡとしては伸縮するものを用いたが、湾曲
形状を記憶させたＳＭＡを用いてもよい。また、湾曲方
向は２方向に限定されるものではなく、３方向あるいは
４方向以上であってもよい。

【００２７】図４図及び図５に本発明の第２実施例を示
す。第１と第２との実施例の相違は制御系のみであり、
カテーテル１の構成は何れも同様であるから、ここでは
制御系についてのみ説明する。

【００２８】図４に示すように、ＳＭＡ５の電気抵抗値
を検出部３２により検出し、制御部３０にフィードバッ
クする。制御部３０はドライバ２８にＰＷＭ信号を送る
だけではなく、ポンプ１３にも流量制御信号を送る。ま
た、抵抗値検出部３２の出力はコンパレータ３１にも接
続され、抵抗値が所定の値以上になると異常を示す信号
を制御部３０に送り、通電を停止させる。

【００２９】操作部２０のレバーを前後に倒すと、その
倒す量に応じて制御部３０の出力が変化しＳＭＡ５ａ，
５ｂを加熱する。レバーを倒す前には各ＳＭＡ５ａ，５
ｂは通電加熱されず、徐々にレバーを倒すとＳＭＡ５ａ
への通電波形はＯＮ時間が長くＯＦＦ時間が短かくな
り、レバーを最後まで倒すと最大湾曲角が得られる。

【００３０】また、通電がＯＦＦの時間には抵抗値検出
部３２において、ＳＭＡ５ａ，５ｂの電気抵抗値が検出
される。ＳＭＡは加熱されると抵抗値が減少する特性を
有していることを利用し、ＳＭＡの抵抗値により加熱状
態を知ることができる。抵抗値検出部３２で検出した値
は制御部３０にフィードバックされ、ポンプ１３の流量
をコントロールする。

【００３１】更に、抵抗値検出部３２の出力はコンパレ
ータ３１に送られ、予じめ設定された抵抗値に相当する
値と比較されＳＭＡの抵抗値が異常に小さくなった場合
（ＳＭＡの温度が異常に高温になった場合）には制御部
３０に異常を知らせる。制御部３０ではポンプ出力で最
大とする信号及び通電を停止する信号を送り一定期間ポ
ンプ出力を最大とした後にシステムを停止させる。

【００３２】なお、本実施例においては、ＳＭＡの抵抗
値により異常を検出したがＳＭＡまたは通電線の断線を
検出した後にポンプ出力を最大にした後にシステムを停
止させることもできる。

【００３３】ＳＭＡの状態を抵抗値により検出しながら
制御しているため、正確なコントロールができ、また温
度に関してもより正確な情報が得られるため、安全性が
向上した。図６及び図７は本発明の第３実施例を示す。

【００３４】例えば膵管の中へカテーテル１または細径
のスコープを挿入する場合、膵管は非常に細い管である
ため、カテーテルと膵管内壁が密着してしまう。従って
冷却水をカテーテル先端から放出すると膵管内圧が上昇
し、膵炎を起こす危険性がある。そこで本実施例では、
冷却水を灌流させて膵炎を防止している。

【００３５】図６において、カテーテル挿入部２および
湾曲部３には灌流用のルーメンが設けられている。分岐
部８の中に冷却水が戻ってくる灌流チューブ３５には、
熱電対等の温度センサ３６が密着されて設けられてい
る。この温度センサ３６の検出信号はポンプコントロー
ラ１６および制御部２７に与えられる。

【００３６】ＳＭＡ５ａ，５ｂが通電加熱されると、第
１実施例と同様にポンプ１３により冷却水１５がカテー
テル１先端の湾曲部３まで送水され、ＳＭＡ５ａ，５ｂ
及び湾曲部３が冷却される。それぞれを冷却した冷却水
１５は、再びカテーテル１の挿入部２を通って瓶１４に
戻される。その過程において、カテーテルの分岐部８中
の温度センサ３６により、灌流途中の冷却水１５の温度
が検出されて制御部２７及びポンプコントローラ１６へ
検出信号が与えられる。

【００３７】温度センサ３６による検出温度は先端の湾
曲部３の温度に比例しているから、この検出温度により
湾曲部３の温度を推定することができる。従って、予じ
め設定しておいた閾値よりも高い温度が検出された場合
には、第１実施例と同様に通電加熱を停止してポンプ流
量を最大にした後、一定時間後にシステムを停止させ
る。

【００３８】この第３実施例によれば、ＳＭＡ５ａ，５
ｂまたはカテーテル湾曲部３の温度と相関のある冷却水
の温度を検出することにより、一層に正確に異常を検出
でき、安全性を確保することができる。図８及び図９は
本発明の第４実施例を示す。この第４実施例におけるカ
テーテル１については第１実施例と同様であり、説明を
省略する。

【００３９】操作部２０の操作により通電の準備を整え
た後、操作部２０のレバーを倒すと、制御部２７に信号
が入力され、ドライバ２８を通してＳＭＡ５が通電加熱
される。また、同時に通電スイッチをＯＮにするとポン
プコントローラ１６が動作を開始し、ポンプ１３を駆動
する。ポンプ１３の流量は操作前に予じめ設定されてい
る。また冷却管路の途中に設けられた圧力計により流量
が検出される。カテーテル１の湾曲動作については第１
実施例と同様であり省略する。

【００４０】ＳＭＡ５及び湾曲部３の冷却の為にポンプ
１３により冷却水１５がカテーテル１に送水されてい
る。このとき、ポンプ１３出力は予じめ一定に設定され
ている。しかし、管路抵抗の変化により冷却水量または
圧力が変動してしまう。そこで冷却水１５の圧力を検出
し、一定の変動範囲内においては通電量を変化させるこ
とにより、温度上昇を防止できる。

【００４１】図９に、一定の変動範囲内での通電波形
（ＰＷＭ）を示す。図９（ａ）は所定の圧力（流量）が
得られている時の波形であり、圧力が小さくなると流量
が大きくなるため、（ｂ）図のように通電波形の印加電
圧を高くしている。逆に流量が減り、圧が高くなった場
合には（ｃ）図に示すように印加電圧を下げる。この様
に冷却水量により通電量を制御する。但し、、デューラ
ィ比は操作レバーの操作量に比例させる。この一定の変
動範囲から外れた場合には、第１実施例同様にシステム
を停止させる。この実施例によれば、ポンプ流量が一定
で済むため、装置構成を簡単化及び小型化できる。尚、
本実施例においては圧力を検出したが、流量計を設け、
その検出流量に基づいて本実施例と同様な制御を実行す
る構成としてもよい。

【００４２】また、通電量を制御するために印加電圧を
変化させたが、デューラィ比の変化する割合、例えば同
じ操作レバーの操作量でもデューラィ比が異なるように
してもよい。上記第１乃至第４実施例においては、可撓
管としてカテーテルを用いたが、その他に内視鏡などに
おいても同様な効果を奏することは述べるまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の可撓管装置
によれば、加熱過剰または冷却不足を検出することによ
り、加熱を停止させ、かつ冷却能力を増大させて充分に
冷却することにより、生体に与えるダメージを最小限に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る可撓管装置を全体的
に示す構成図である。

【図２】図１の可撓管装置の制御系を示すブロック図で
ある。

【図３】図２の制御系の信号波形を示す線図であって、
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を含み、（ａ）は通電
波形、（ｂ）はポンプ入力信号波形、（ｃ）は圧力波
形、（ｄ）は電流波形をそれぞれ示す図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る可撓管装置の制御系
を示すブロック図である。

【図５】図４の制御系の信号波形を示す線図であって、
（ａ），（ｂ），（ｃ）を含み、（ａ）は通電波形、
（ｂ）は形状記憶合金の抵抗値、（ｃ）はポンプ入力信
号波形をそれぞれ示す図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る可撓管装置を全体的
に示す構成図である。

【図７】図６の可撓管装置の制御系を示すブロック図で
ある。

【図８】本発明の第４実施例に係る可撓管装置の制御系
を示すブロック図である。

【図９】図８の制御系の通電波形を示す線図であって、
（ａ），（ｂ），（ｃ）を含み、（ａ）は所定の流量の
場合の通電波形、（ｂ）は流量が大きい場合の通電波
形、（ｃ）は流量が小さい場合の通電波形をそれぞれ示
す図である。

【符号の説明】

１…カテーテル（可撓管）、５ａ，５ｂ…形状記憶合
金、１３…ポンプ（冷却手段）、１９…駆動回路（加熱
手段）、１２…圧力計（検出手段）、２７，３０…制御
部（制御手段）、３２…抵抗検出部（検出手段）、３６
…温度センサ（検出手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部に形状記憶合金が配設され、この
形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可撓管を有す
る可撓管装置であって、上記形状記憶合金を加熱する加熱手段と、可変の冷却能力を有し、上記可撓管を冷却する冷却手段
と、上記可撓管の加熱過剰と冷却不足との少なくとも何れか
一方を検出する検出手段と、上記検出に基づいて、上記加熱手段による加熱を停止さ
せ、且つ上記冷却手段による冷却能力を増大させた後、
所定期間経過後に上記冷却手段による冷却を停止させる
制御手段とを備えることを特徴とする可撓管装置。
【請求項２】先端部に形状記憶合金が配設され、この
形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可撓管を有す
る可撓管装置であって、上記形状記憶合金を通電により加熱する加熱手段と、可変の冷却能力を有し、上記可撓管を冷却する冷却手段
と、上記形状記憶合金の通電状態を検出することにより、上
記形状記憶合金の加熱過剰を検出する検出手段と、上記検出に基づいて、上記加熱手段による加熱を停止さ
せ、且つ上記冷却手段による冷却能力を増大させた後、
所定期間経過後に上記冷却手段による冷却を停止させる
制御手段とを備えることを特徴とする可撓管装置。
【請求項３】先端部に形状記憶合金が配設され、この
形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可撓管を有す
る可撓管装置であって、上記形状記憶合金を加熱する加熱手段と、上記可撓管に可変な送水量で冷却水を送水することによ
り、上記可撓管を冷却する冷却手段と、上記冷却水の送水量を検出することにより、上記可撓管
の冷却不足を検出する検出手段と、上記検出に基づいて、上記加熱手段による加熱を停止さ
せ、且つ上記冷却手段による冷却水送水量を増大させた
後、所定期間経過後に上記冷却手段による冷却水送水を
停止させる制御手段とを備えることを特徴とする可撓管
装置。
【請求項４】上記冷却手段が、上記可撓管内を冷却水
が灌流する灌流冷却系を有し、上記検出手段は上記灌流
冷却系の戻り側における送水量を検出することを特徴と
する請求項３記載の可撓管装置。
【請求項５】先端部に形状記憶合金が配設され、この
形状記憶合金の伸縮変形により湾曲される可撓管を有す
る可撓管装置であって、上記形状記憶合金を通電により加熱する加熱手段と、上記可撓管に一定の送水量で冷却水を送水することによ
り、上記可撓管を冷却する冷却手段と、上記可撓管における冷却水の送水量の変動を検出するこ
とにより、上記可撓管の冷却不足を検出する検出手段
と、上記検出された送水量の変動が所定の範囲内である場合
は、その送水量に応じて上記加熱手段による通電量を制
御すると共に、上記検出された送水量の変動が所定の範
囲から外れた場合は、上記加熱手段による通電を停止さ
せた後、所定期間経過後に上記冷却手段による送水を停
止させる制御手段とを備えることを特徴とする可撓管装
置。