JPH0576601A

JPH0576601A - メカノケミカルアクチユエータ及び医療用チユーブ

Info

Publication number: JPH0576601A
Application number: JP3236638A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Aoki; 義安青木; Sakae Takehata; 榮竹端; Kazuhiko Ozeki; 和彦大関; Isami Hirao; 勇実平尾; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Katsuya Suzuki; 克哉鈴木; Kenji Yoshino; 謙二吉野
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特に細径化を図
ることができるメカノケミカルアクチュエータを提供す
ることにある。【構成】メカノケミカルアクチュエータは、メカノケミ
カル物質から略筒状に形成した作動用部材２７と、この
作動用部材２７の内外各周面に設けられた通電用電極２
６，２８と、この一対の通電用電極２６，２８を通じて
前記作動用部材２７に電圧を印加しそのメカノケミカル
物質にメカノケミカル反応による収縮・膨脹を行わせる
通電制御手段を具備したものである。

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
用いて変形駆動する手段を構成したメカノケミカルアク
チュエータ及びこれを利用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長尺な部
材を配設し、その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ことによりメカノケミ
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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のメ
カノケミカルアクチュエータは、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、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ため、その長尺な
部材全体についてのメカノケミカル的な反応は小さい。
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。

【０００４】また、この種のメカノケミカル物質からな
るアクチュエータとしては、一般に、その駆動力が小さ
いものであるから、所定の駆動力を得るためには、大形
化し易い。したがって、例えば血管用内視鏡やカテーテ
ル等のように細径の医療用チューブに適用することは、
一般に困難であると考えられる。

【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メカノケミカルアクチュエー
タ及び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、その細径小形化を図り、さらに応答性を高め
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のメカ
ノケミカルアクチュエータは、メカノケミカル物質から
略筒状に形成した作動用部材と、この作動用部材の内外
各周面に設けられた通電用電極と、この一対の通電用電
極を通じて前記メカノケミカル物質に電圧を印加しその
メカノケミカル物質にメカノケミカル反応による収縮・
膨脹を行わせる通電制御手段とを具備したものである。

【０００７】本発明の医療用チューブは、前記メカノケ
ミカルアクチュエータの作動用部材及び通電用電極から
なる組立て体を、挿入部に配設してその作動用部材の収
縮・膨脹に伴う変形により前記挿入部を湾曲操作するよ
うにしたものである。

【０００８】

【実施例】図１ないし図２は本発明の第１の実施例を示
すものである。この実施例に係る内視鏡１は後述するメ
カノケミカルアクチュエータを利用してその挿入部２の
湾曲部３を湾曲操作するものである。内視鏡１は血管や
消化器管腔に挿入される各種のものであってもよいが、
ここでは特に血管のような細い管腔に使用される細径内
視鏡を示している。

【０００９】図２はその内視鏡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。Ｔ
Ｖ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。

【００１０】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。また、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（ジョイステック）１６が接続さ
れている。

【００１１】この湾曲操作装置１６には後述するメカノ
ケミカルアクチュエータに通電する通電制御手段が組み
込まれている。通電制御手段は操作バー１７によって操
作される。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にはその長手中心軸に合わせ
てイメージガイドファイバ２１が配設され、このイメー
ジガイドファイバ２１の周囲にはライトガイドファイバ
２２がリング状に同心的に配置されている。ライトガイ
ドファイバ２２の外周は電気的絶縁性の保護チューブ２
３で覆われている。

【００１３】さらに、挿入部２における湾曲部３の内部
にはメカノケミカルアクチュエータ２５が組み込まれて
いる。すなわち、湾曲部３を形成する部分における保護
チューブ２３の外周にはそれに密着して可撓性で導電性
材料から形成した薄肉のリング（筒）状に形成した内側
電極２６が配設されている。

【００１４】このリング状の内側電極２６の外周には、
メカノケミカル物質からリング状に形成した作動用部材
２７が被嵌して同心的に配置されている。さらに、作動
用部材２７の外周には、例えば１２０度の角間隔で独立
した３つの外側電極２８が配置されている。この３つの
外側電極２８は、挿入部２の長手軸方向へ沿って長い帯
状のもので、前記メカノケミカル物質からリング状に形
成した作動用部材２７の外周面に略密着して設けられて
いる。

【００１５】前記メカノケミカル物質としては、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（ＰＭＡ
Ａ）、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
ルから選択される。

【００１６】内側電極２６、作動用部材２７および外側
電極２８からなる組立て体２９の最外周には電気的絶縁
性の外皮チューブ３０で被覆されている。この外皮チュ
ーブ３０は挿入部２の基端まで設けられ、手元部４に連
結されている。さらに、外皮チューブ３０の先端では前
記保護チューブ２３との間には電気的絶縁樹脂３１が充
填されている。これらの構成によって前記組立て体２９
を設置する液密な収納室３２を形成するとともに、電気
的絶縁を確保するようにしている。

【００１７】しかして、この内視鏡１において挿入部２
の湾曲部３を湾曲操作する場合、湾曲操作装置１６の操
作レバー１７を操作して通電制御手段を通じて通電する
外側電極２８を選択してこれと内側電極２６との間に作
動用電圧を印加する。すると、選択された外側電極２８
と内側電極２６との間に介在する部分のメカノケミカル
物質がメカノケミカル反応を起し、その部分に含有され
ていた水分を放出して収縮する。この結果、メカノケミ
カルアクチュエータ２５の作動用部材２７が全体的に収
縮した方へ湾曲する。そして、挿入部２の湾曲部３をそ
の方へ湾曲駆動する。なお、通電を停止すると、放出し
た水分を吸収して元の状態に戻る。

【００１８】この一般的なメカノケミカル物質の作用の
原理は次の通りである。例えば、メカノケミカル物質と
してのＰＡＡ−ＰＶＡ（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）、Ｎａ
ＣＯ₃（炭酸ナトリウム）等の電解質溶液に浸漬し、そ
の電解質溶液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。これによりゲルは収縮を行う。

【００１９】なお、電圧を印加すると水分を吸収する高
分子電解質ゲルを使用した場合にあっては、その逆の湾
曲作用を行わせる。また、印加する電圧の極性に応じて
収縮と膨脹を行う高分子電解質ゲルを使用した場合にあ
っては、その極性に応じて湾曲方向を変えることができ
るし、各外側電極２８に印加する電圧の極性を考慮して
同時に印加すれば、湾曲駆動力を高めることができる。

【００２０】また、メカノケミカル物質からリング状に
形成した作動用部材２７の内外周面に電極２６，２８を
設けてなるため、その応答性を高めることができるが、
さらに前記内側電極２６と外側電極２８に多数の孔を形
成してメカノケミカル物質との接触面積を多くすれば、
応答性のさらなる向上が図れる。

【００２１】図３および図４は本発明の第２の実施例を
示すものである。この実施例に係る医療用カテーテル４
０は可撓性の挿入部４１とこれの基端に設けた手元部４
２からなり、手元部４２には信号ケーブル４３が接続さ
れている。信号ケーブル４３はその延出先端に設けたコ
ネクタ４４によって電源ユニット４５に接続されるよう
になっている。電源ユニット４５には湾曲操作装置とし
ての操作スイッチ４６が接続されている。

【００２２】医療用カテーテル４０の挿入部４１にはそ
の略全長にわたって前述したような構成のメカノケミカ
ルアクチュエータが組み込まれているが、以下のような
点が異なる。すなわち、中空孔４７を形成する内側チュ
ーブ４８の外周に筒状の内側電極５１が被嵌され、この
内側電極５１の外周にはメカノケミカル物質からリング
状に形成した作動用部材５２が被嵌して同心的に配置さ
れている。

【００２３】さらに、作動用部材５２の外周には、挿入
部４１の長手中心軸周りに例えば１２０度の角間隔で独
立した３つの外側電極５３が配置されるが、この３つの
外側電極５３は、挿入部４１の長手軸方向へ沿って長い
帯状のもので作動用部材５２の外周面に沿って設けられ
るとともに、挿入部４１の長手軸方向にずれて先端側部
分、中央側部分および後端側部分というように配置され
ている。さらに、この各外側電極５３は、互いに重なら
ないように配置されている。

【００２４】また、各外側電極５３には、個々に電源ラ
イン５４が独立的に接続されている。そして、湾曲操作
装置としての操作スイッチ４６前記共通の内側電極５１
との間で選択的に駆動電圧を印加するようになってい
る。

【００２５】しかして、この医療用カテーテル４０にお
いて挿入部４１を湾曲操作する場合、操作スイッチ４６
を操作して通電制御手段を通じて通電する外側電極５３
を選択してこれと内側電極５１との間に作動用電圧を印
加する。すると、選択された外側電極５３が内側電極５
１との間に介在する部分のメカノケミカル物質がメカノ
ケミカル反応を起し、その部分に含有されていた水分を
放出して収縮する。この結果、収縮した方へ湾曲するこ
とができる。

【００２６】そして、各内側電極５１のすべてまたは選
択した複数のものに対して同時に駆動電圧を印加する
と、それぞれの位置で異なる向きに湾曲して挿入部４１
を図３で示すように蛇行させることができる。

【００２７】なお、メカノケミカルアクチュエータの組
立て体を収納する液密の収納室に放電用電極を設け、収
納室内にガスが発生したら、放電用電極によって放電さ
せ、ガスを水に還元させ、ガスを除去するようにしても
よい。なお、この水は通電を停止するとメカノケミカル
物質内に吸収される。このようにすれば、ガスが漏れて
人体に悪影響を与えることを回避することができる。

【００２８】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および
その付設方式（例えば接合や埋設等）などのについても
種々なものが考えられるものである。また、医療用チュ
ーブは一体成形のマルチルーメンチューブのルーメンに
メカノケミカルアクチュエータを組み込むものであって
もよい。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。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、略筒状に
形成したメカノケミカル物質の部材の内外各周面に通電
用電極を設け、この一対の通電用電極を通じて前記メカ
ノケミカル物質に電圧を印加しそのメカノケミカル物質
にメカノケミカル反応による収縮・膨脹を行わせるよう
にしたから、このメカノケミカルアクチュエータ及びこ
れ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、その細径小形化が図ることができると
とに、メカノケミカル反応の応答性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の実施例に係る内視鏡の挿入部の
断面図。

【図２】本発明の第１の実施例に係る内視鏡とその周辺
システムの概略的な構成の説明図。

【図３】本発明の第２の実施例に係るカテーテル装置の
説明図。

【図４】本発明の第２の実施例に係るカテーテル装置の
挿入部の断面図。

【符号の説明】

１…内視鏡、２…挿入部、３…湾曲部、２５…メカノケ
ミカルアクチュエータ、２６…内側電極、２７…作動用
部材、２８…外側電極、４１…挿入部、５１…内側電
極、５２…作動用部材、５３…外側電極。

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)発明者植田康弘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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メカノケミカル物質から略筒状に形成し
た作動用部材と、この作動用部材の内外各周面に設けら
れた通電用電極と、この一対の通電用電極を通じて前記
メカノケミカル物質に電圧を印加しそのメカノケミカル
物質にメカノケミカル反応を起させる通電制御手段とを
具備したことを特徴とするメカノケミカルアクチュエー
タ。
【請求項２】前記メカノケミカルアクチュエータの作
動用部材及び通電用電極からなる組立て体を、挿入部に
配設してその作動用部材の収縮・膨脹に伴う変形により
前記挿入部を湾曲操作するようにしたことを特徴とする
医療用チューブ。