JPH0576599A

JPH0576599A - 医療用チユーブ

Info

Publication number: JPH0576599A
Application number: JP3236238A
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: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-30

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医
療用チューブを提供することにある。【構成】カテーテル１の長手軸方向に沿ってメカノケミ
カル物質７からなる駆動用部材を設け、この駆動用部材
に前記カテーテル１の長手軸方向に略直交する方向に複
数の電極部を有した電極５，６を備え、前記各電極部か
ら駆動用部材に通電する駆動用通電制御回路９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
用いて変形する駆動手段を構成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
その挿入部を湾曲させる方式のものが知られている（特
開平１−３２００６８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、医療用チューブの挿入部の部分を湾曲する操作
を行うものである。

【０００３】この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、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、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て、その部材全体について
の収縮または伸長を行わせるが、そのメカノケミカル的
な反応は一般に小さい。特に、前記部材の両端にある電
極から離れた部分のメカノケミカル物質についての反応
はかなり遅いため、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小さい。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。

【０００５】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、応答速度を高めることに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】請求項１に記
載の発明は、チューブの長手軸方向に沿ってメカノケミ
カル物質からなる駆動用部材を設け、この駆動用部材に
前記チューブの長手軸方向に略直交する方向に沿う複数
の電極部を備え、前記各電極部から駆動用部材に通電す
る駆動用通電制御手段を有した医療用チューブである。

【０００７】メカノケミカル物質からなる駆動用部材に
前記チューブの長手軸方向に略直交する方向に沿う複数
の電極部を備え、その各電極部から通電するから、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の
速度が高まる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、前記複数
の電極部はそれぞれコイル状に形成し、これを前記メカ
ノケミカル物質からなる駆動用部材に巻回した医療用チ
ューブである。これによれば、複数の電極部を設ける構
成が簡単になる。

【０００９】

【実施例】図１ないし図２は本発明の医療用チューブを
カテーテル１に適用した第１の実施例を示すものであ
る。図１の（ａ）において示すように、このカテーテル
１はチャンネル２を形成する柔軟な内筒３とこれを覆う
外皮４とからなる。

【００１０】このカテーテル１における内筒３の外周に
は、２つの櫛形電極５，６とその櫛形電極５，６の噛み
合せ間隙に配置した駆動用部材としてのメカノケミカル
物質７とからなるメカノケミカルアクチュエータ８が配
設されている。メカノケミカルアクチュエータ８は図２
で示すように外皮４で密に覆われている。そして、この
メカノケミカルアクチュエータ８はカテーテル１の湾曲
操作が特に必要な範囲で、例えば片側、両側または上下
左右の各側部分にわたり配置されている。

【００１１】図１の（ｂ）で示すように、２つの櫛形電
極５，６は電極部を形成する櫛歯５ａ…と櫛歯６ａ…が
間隔をあけて互いに噛み合う。そして、この間隙にはメ
カノケミカル物質７が配設され、この櫛形電極５，６と
メカノケミカル物質７とは図１の（ｃ）で示すように１
枚の平板状に形成されている。

【００１２】さらに、各電極部を形成する櫛歯５ａ…と
櫛歯６ａ…は、前記カテーテル１の長手軸方向に直交す
る方向に沿って配設されており、メカノケミカル物質７
としては２つの櫛形電極５，６の櫛歯５ａ…，６ａ…の
間をいわゆるジクザク状に蛇行する。櫛形電極５，６と
メカノケミカル物質７とは互いに密着して電気的に導通
する状態になっている。

【００１３】前記メカノケミカル物質７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。

【００１４】２つの櫛形電極５，６には電源とスイッチ
などからなる駆動用通電制御手段９がリード線９ａ，９
ｂを通じて接続されている。この通電制御手段９はカテ
ーテル１の手元側に設けられている。リード線９ａ，９
ｂは例えば内筒３と外皮４の間に配設されている。

【００１５】次に、前記医療用カテーテル１の作用につ
いて説明する。まず、このカテーテル１を例えば血管内
に挿入していく。このとき、挿入したカテーテル１の部
分の向きを上側に変更したい場合、手元側の通電制御手
段９を操作し、２つの櫛形電極５，６間に電圧を印加す
ると、櫛形電極５，６間のメカノケミカル物質７に直流
電圧が印加される。

【００１６】すると、そのメカノケミカル物質７は水を
放出して収縮する。このメカノケミカル物質７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、その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、その電極部分から電子を受けとり、
水素分子となる（２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- →Ｈ₂↑）。

【００１７】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側へ移行
し、カソード側から水を放出しながら収縮していく。

【００１８】このようにメカノケミカル物質７は水を放
出して収縮するから、図１の（ｄ）で示すように、２つ
の櫛形電極５，６の櫛歯５ａ…，６ａ…の間の距離がそ
れぞれ縮まる。このため、いわゆるバイメタルの原理
で、カテーテル１の柔軟な内筒３はカテーテル１の長手
軸方向に沿って弓なりに湾曲する。なお、通電を停止す
ると、メカノケミカル物質７は非通電状態になるため、
吸水して膨潤した元の直線状態に戻る。

【００１９】なお、他の向きへ湾曲させたい場合にはそ
の方のメカノケミカルアクチュエータ８のメカノケミカ
ル物質７に対して通電すれば、前述したと同じ原理によ
りその向きに湾曲させることができる。

【００２０】しかして、電極部を形成する各櫛歯５ａ…
と櫛歯６ａ…の間にメカノケミカル物質７を配置した前
記構成のメカノケミカルアクチュエータ８によれば、メ
カノケミカル物質７に対してカテーテル１の長手軸方向
に直交する方向に沿って各電極部が存在して、メカノケ
ミカル物質７の間の距離を縮めるため、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の速度が高ま
り、駆動操作の応答性が向上する。

【００２１】図３ないし図４は本発明の医療用チューブ
を内視鏡の挿入部１１に適用する第２の実施例を示すも
のである。この場合のメカノケミカルアクチュエータ１
２を図３において示すが、これは透明なロッド状のメカ
ノケミカル物質からなる駆動用部材１３の外周に、２本
のコイル状の電極１４，１５を互いに交差することのな
い同じ向きに２条巻きにしてなる。

【００２２】また、この各電極１４，１５の互いに対応
する周部のそれぞれは前記駆動用部材１３の長手軸方向
に略直交する方向に配置される複数の電極部を形成して
いる。すなわち、駆動用部材１３の長手軸方向に略直交
する方向に配置される各電極１４，１５の電極部はそれ
ぞれ所定の間隔をおいて交互に配置され、互いに対をな
している。電極１４，１５の電極部はメカノケミカル物
質に密着して電気的に導通する状態になっている。

【００２３】この電極１４，１５には図示しないが前述
したような駆動用通電制御手段が接続されていて、その
通電制御手段により前記電極１４，１５間に通電するこ
とができるようになっている。

【００２４】このように構成したメカノケミカルアクチ
ュエータ１２は内視鏡の挿入部１１における湾曲部１６
に上下一対配設され、その収納室１７に対して少なくと
も前後端部分が固定的に取り付けられている。

【００２５】このメカノケミカルアクチュエータ１２の
透明なロッド状のメカノケミカル物質からなる駆動用部
材１３は内視鏡のライトガイドの一部として使用され
る。つまり、図４で示すように、その透明な駆動用部材
１３の先端を挿入部１１の先端面に臨ませるとともに、
駆動用部材１３の後端を後方のライトガイド１８に接続
し、それより照明光を導入するようにする。内視鏡の挿
入部１１の先端面には図示しないイメージガイドに通じ
る対物レンズ１９が設けられている。

【００２６】しかして、前述したように駆動用通電制御
手段を操作して選択したメカノケミカルアクチュエータ
１２の電極１４，１５に直流電圧を印加する。すると、
駆動用部材１３の長手軸方向に略直交する方向に配置さ
れる各電極部間のメカノケミカル物質部分に対してそれ
ぞれ通電される。そして、各メカノケミカル物質の各部
分がそれぞれ水を放出して収縮するとともに、その駆動
用部材１３の長手軸方向の長さを縮小する。このため、
挿入部１１における湾曲部１６はその作動したメカノケ
ミカルアクチュエータ１２側に長手軸方向に沿って弓な
りに湾曲する。なお、通電を停止すると、メカノケミカ
ルアクチュエータ１２のメカノケミカル物質は非通電状
態になるため、吸水して膨潤した元の直線状態に戻る。

【００２７】なお、他の向きへ湾曲させたい場合にはそ
の方のメカノケミカルアクチュエータのメカノケミカル
物質に対して通電すれば、前述したと同じ原理によりそ
の向きに湾曲させることができる。

【００２８】この実施例の構成にあっても、メカノケミ
カル物質に対して挿入部１１の長手軸方向に直交する方
向に沿って各電極部が存在して、その間でメカノケミカ
ル物質を複数の部分に分割する。そして、メカノケミカ
ル物質の各部分の間の距離を縮めるため、メカノケミカ
ル物質の単位体積当たりの印加通電量が増し、メカノケ
ミカル反応の速度が高まり、駆動操作の応答性が向上す
る。図５ないし図７は本発明の医療用チューブを血管用
内視鏡２１の挿入部２２に適用する第３の実施例を示す
ものである。

【００２９】図７はこの実施例に係る血管用内視鏡２１
とその周辺システムを示している。内視鏡２１の挿入部
２２は、その先端部分を湾曲部２３としてなり、この湾
曲部２３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。

【００３０】挿入部２２の基端には手元部２４が設けら
れており、この手元部２４に設けた接眼部２５にはＴＶ
カメラヘッド２６が装着されている。ＴＶカメラヘッド
２６は、信号ケーブル２７を介してカメラコントロール
ユニット２８からテレビモニタ２９に接続されている。

【００３１】前記手元部２４からは、ユニバーサルコー
ド３１が導出しており、このユニバーサルコード３１は
その先端に設けたコネクタ３２によって照明用光源装置
３３に接続される。また、コネクタ３２からはケーブル
３４が導出しており、このケーブル３４を通じて電源ユ
ニット３５と湾曲操作装置３６が接続されている。この
湾曲操作装置３６には操作バー３７が設けられ、この操
作バー３７を操作することにより、前記挿入部２２にお
ける湾曲部２３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。

【００３２】図５で示すように、前記挿入部２２におけ
る湾曲部２３の内部にはその挿入部２２の長手方向に沿
って長い上下一対の収納室３８，３９が配設されてい
る。そして、この各収納室３８，３９内には、それぞれ
湾曲駆動手段としてのメカノケミカルアクチュエータ４
１，４２が組み込まれている。すなわち、この各収納室
３８，３９の内部にはその収納室３８，３９の長手方向
に沿って長いロッド状のメカノケミカル高分子ゲルから
なる湾曲駆動用部材４３，４４が固定的に収納されてい
る。

【００３３】湾曲駆動用部材４３，４４の外周には前記
第２の実施例の場合と同じように２本の導電性コイルか
らなる電極４５，４６を２条巻きにしてなり、その各電
極４５，４６は前記駆動用部材４３，４４の長手軸方向
に略直交する方向に配置される複数の電極部を形成して
いる。つまり、駆動用部材４３，４４の長手軸方向に略
直交する方向に配置される各電極４５，４６の各電極部
は所定の間隔をおいて交互に配置される結果、いわゆる
多重コイル状電極を構成している。なお、各電極４５，
４６の電極部はメカノケミカル物質からなる湾曲駆動用
部材４３，４４の外周に密着して電気的に導通する状態
で付設されている。

【００３４】各電極４５，４６には後述するような駆動
用通電制御手段が接続されている。この通電制御手段は
一方の電極４５にリード線４７を接続し、他方の電極４
６にリード線４８を接続してなり、そのカソード側の各
リード線４７がスイッチ４９の選択側常開接点ａ，ｂに
接続される。また、アノード側の各電極４６に通じる共
通接点ｃには他の各リード線４８が共通に接続されてい
る。

【００３５】そして、湾曲操作装置３６によってスイッ
チ４９を操作し、閉じる接点ａ，ｂを選択することによ
り直流電源５０の印加するメカノケミカルアクチュエー
タ４１，４２を選択するようになっている。なお、この
切換え操作を行う湾曲操作装置３６は内視鏡２１の手元
部２４付近に設けてもよい。

【００３６】前記各収納室３８，３９のカソード側端部
にはその収納室３８，３９に連通したポケット３８ａ，
３９ａが設けられている。このポケット３８ａ，３９ａ
内での各リード線４７の部分は蛇行して挿入部２２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。

【００３７】しかして、湾曲操作装置３６により通電す
るメカノケミカルアクチュエータ４１，４２を選択して
その電極４５，４６に通電をすれば、前述したような作
用でその湾曲駆動用部材４３，４４が収縮し、この向き
に湾曲部２３を湾曲する。なお、放出した水は収納室３
８，３９のポケット３８ａ，３９ａ内に流れ込む。

【００３８】ロッド状のメカノケミカル高分子ゲルから
なる湾曲駆動用部材４３，４４の外周に多重コイル状に
電極４５，４６を巻装したから、その隣り合った各電極
部間のメカノケミカル高分子ゲルの部分に個々に同時に
通電がなされ、その各部分から水が放出される。このよ
うに湾曲駆動用部材４３，４４の全体から水を同時に放
出させることができるため、応答性がよくなる。

【００３９】図８ないし図９は本発明の第４の実施例を
示し、前記第３の実施例におけるメカノケミカルアクチ
ュエータ４１，４２の構成を変形したものである。すな
わち、メカノケミカルアクチュエータ４１，４２はそれ
を収納する収納室３８，３９の長手方向に沿って長いロ
ッド状のメカノケミカル高分子ゲルからなる湾曲駆動用
部材４３，４４を有し、これの外周には１本の導電性コ
イルからなる電極５１を巻回するとともに、その湾曲駆
動用部材４３，４４の内部には長手方向に沿って導電性
コイルからなる電極５２を設けてなるものである。その
他の構成は前述した第３の実施例のものと同じである。

【００４０】この構成の場合も、メカノケミカル物質か
らなる湾曲駆動用部材４３，４４にはその長手軸方向に
略直交する方向に複数の電極部が形成され、特に内外に
コイル状の電極５１，５２を配置してなるため、その隣
り合った各電極部間のメカノケミカル高分子ゲルの部分
に個々に同時に通電がなされ、その各部分から水が放出
される。このように湾曲駆動用部材４３，４４の全体か
ら水を同時に放出させることができる。このため、応答
性がよくなる。

【００４１】なお、この場合において、長いロッド状の
メカノケミカル高分子ゲルからなる湾曲駆動用部材４
３，４４の外周に設ける電極５３をメッシュ状の導電性
コイルから形成した図１０で示すようなメカノケミカル
アクチュエータ４１，４２であってもよい。

【００４２】本発明は前述した各実施例のものに限定さ
れるものではない。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。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ューブの長手軸方向に沿ってメカノケミカル物質からな
る駆動用部材を設け、この駆動用部材に前記チューブの
長手軸方向に略直交する方向に複数の電極部を備え、こ
の各電極部から前記駆動用部材に通電するようにしたか
ら、各電極部間で複数に分割されるメカノケミカル物質
の各部分それぞれで個別的にメカノケミカル反応が行な
われる。このため、メカノケミカル物質の単位体積当た
りの印加通電量が増し、メカノケミカル反応の速度が高
まり、その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。また、前記複数の電極部をコイル状の電極
で構成すれば、複数の電極部を設ける構成が簡単にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例に係る医療用カ
テーテルを一部切り欠いて示す斜視図、（ｂ）はそのメ
カノケミカルアクチュエータの部分の平面図、（ｃ）及
び（ｄ）はそのメカノケミカルアクチュエータの部分の
断面図。

【図２】同じく本発明の第１の実施例における要部の縦
断面図。

【図３】本発明の第２の実施例に係る内視鏡に使用する
メカノケミカルアクチュエータの斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例に係る内視鏡の挿入部の
斜視図。

【図５】本発明の第３の実施例としての内視鏡に使用す
る１組のメカノケミカルアクチュエータの構成の説明
図。

【図６】本発明の第３の実施例としての内視鏡に使用す
るメカノケミカルアクチュエータの斜視図。

【図７】本発明の第３の実施例としての内視鏡とその周
辺のシステムの概略的な構成を示す説明図。

【図８】本発明の第４の実施例におけるメカノケミカル
アクチュエータの斜視図。

【図９】本発明の第４の実施例におけるメカノケミカル
アクチュエータを使用した湾曲部の概略的な説明図。

【図１０】本発明の第４の実施例におけるメカノケミカ
ルアクチュエータの変形例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…カテーテル、３…内筒、４…外皮、５，６…櫛形電
極、７…メカノケミカル物質、８…メカノケミカルアク
チュエータ、９…通電制御手段、９ａ，９ｂ…リード
線、１１…挿入部、１２…メカノケミカルアクチュエー
タ、１３…駆動用部材、１４，１５…電極、１６…湾曲
部、２１…血管用内視鏡、２２…挿入部、２３…湾曲
部、４１，４２…メカノケミカルアクチュエータ、４
３，４４…湾曲駆動用部材、４５，４６…電極、４７…
リード線、４８…リード線、４９…スイッチ、５１，５
２…電極。

───────────────────────────────────────────────────── 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】チューブの長手軸方向に沿ってメカノケ
ミカル物質からなる駆動用部材を設け、この駆動用部材
に前記チューブの長手軸方向に略直交する方向に沿う複
数の電極部を備え、前記各電極部から駆動用部材に通電
する駆動用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。
【請求項２】前記複数の電極部はそれぞれコイル状に
形成され、前記メカノケミカル物質からなる駆動用部材
に巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の医
療用チューブ。