JPH08322786A - 生体内診断治療装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】進入口から遠く離れた器官であっても容易に進
入することができる生体内診断治療装置を提供すること
を目的とする。 【構成】複数のセル２を有する管状のスコープ３と、セ
ル２のそれぞれに接続される光ファイバー４と、この光
ファイバー４に光を供給する光供給装置６と、この光供
給装置６の光供給量をアドレス信号及びＯＮ／ＯＦＦ信
号を用いて制御する制御装置８とを備えている。スコー
プ３は任意の方向に湾曲可能であり、図示していないが
その先端部にＣＣＤカメラや洗浄装置などの診断・治療
器具が設けられる。複数のセル２の膨張・収縮を制御す
ることによりスコープ３を所望の方向に湾曲させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば生体の管状の器
官等に挿入して診断あるいは治療をする生体内診断治療
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の生体内診断治療装置のうち、例え
ば一般に内視鏡と称されるものは、例えばこれを被検体
の口腔から挿入し食道を経て胃に進入させ、光ファイバ
ーあるいはＣＣＤカメラ（ＣＣＤ；Charge Coupled Dev
ice 、固体撮像素子）により食道、胃などの体腔内の様
子をその外部から観察することができ、同時に、生体組
織のサンプル採取、異常組織の切除等を行える。そして
これらは被検体を開胸することなく行えることから消化
器官の診断、治療に幅広く活用されている。このような
内視鏡には診断部位に応じたものがあり、例えば食道や
胃を診断、治療するための上部内視鏡、直腸や大腸を診
断、治療するための下部内視鏡がある。

【０００３】これら内視鏡は、(A) 細く不定形な部分が
多い管腔内に奥深く進入する、(B)管腔内の状態を映像
で捕らえる、(C) 管腔内壁の細胞の一部を切りとる、ま
たは採取する、(D) 管腔内壁を水などで洗浄する、とい
った機能を実現する必要がある。このような機能のうち
特に(A) の機能を実現するため、以下に示す(1),(2)の
ように構成された内視鏡がある。

【０００４】(1) 管状を有する内視鏡のスコープ本体を
ある程度柔らかい材質（ポリエチレン、ナイロンなど）
で作り、さらにその先端を少し曲げて成型する。そし
て、スコープの向きを変える場合はスコープをその軸方
向に回転させる（ねじる）。管腔内への進入は、図３０
に示すようにＸ線透視撮影装置による透視画像を参照す
るとともに手の感触に頼りながら、スコープ本体を回転
させて押し込むことにより行う。

【０００５】しかしながら、(1) のように構成された内
視鏡には、次のような欠点がある。

【０００６】(a) 装置の構造が簡単になるという利点を
有してはいるが、所望の方向に向きを変えながら挿入す
るための操作に熟練を要し、操作者に負担がかかる。ま
た、スコープを所望の場所に進入させたとしても、例え
ば胃の内部において前後左右の任意の方向に位置する診
断、治療箇所にスコープを向けることができず、上述し
たような(B) 〜(D) の機能を実現するのが困難である。

【０００７】(b) 操作者がスコープを押し込む力の加え
方を誤り、その力が強すぎると管腔の内壁（例えば血管
壁や腸壁など）の比較的薄く弱い組織を破壊させてしま
う危険がある。

【０００８】(c) 管腔が複雑に蛇行しているような場合
には、スコープに加えたねじれ力が先端まで届かない、
あるいはねじる力の加え方を微妙に調節しなければなら
ない。

【０００９】以上(a) 〜(c) のような欠点を有している
ため、生体外部から圧力を加えて進入させる(1) の内視
鏡では、進入口からあまり長い距離を進入させることが
できず、到達させることができる器官が限定されるとい
う問題点がある。

【００１０】(2) 図３１に示すような内視鏡は、先端部
２１ａと、固着具によって各々が連結されたアングルコ
マ２１ｂとからなる部分を、先端部２１ａに接続される
とともにアングルプーリ２１ｄに架け渡されたワイヤー
を操作することにより湾曲することができる。このよう
な操作は、操作者がアングルノブ２１ｃを回転させるこ
とによって行うことができ、先端部２１ａを任意の方向
に向けることができる。なお、管腔内の進入は、(1) に
て説明した内視鏡と同様に、操作者が力を加えて押し込
むことによる。

【００１１】このような(2) の内視鏡においては、ワイ
ヤー操作により先端部２１ａを任意の方向に向けること
が可能であるので、前述した(B) 〜(D) の機能を実現す
ることができる。しかしながら、このような湾曲機構は
構造が複雑なものとなり、また、ワイヤー等を用いてい
ることからスコープ外壁の剛性も多分に必要となり、ス
コープの外形が太くなってしまう。このため、所望の方
向に向きを変えながら挿入するための操作に熟練を要
し、操作者に負担がかかる。また、操作者がスコープを
押し込む力の加え方を誤り、その力が強すぎると管腔の
内壁の比較的薄く弱い組織を破壊させてしまう危険があ
るといった欠点を有しており、生体外部から圧力を加え
て進入させる(2) の内視鏡についても、進入口からあま
り長い距離を進入させることができず、到達させること
ができる器官が限定されるという問題点がある。

【００１２】従来の生体内診断治療装置のうち、例えば
一般にカテーテルと称されるものは、大腿部あるいは腋
下部から挿入し動脈を経て心臓、脳等に到達させ造影剤
や薬剤の投与を行うなど、主に循環器系（血管系）の疾
患の診断、治療に活用されている。このような診断、治
療に用いられるカテーテルは、血管内に挿入し、血管の
分岐を選択しながら進入させるため、先端を僅かに湾曲
させている。そして、カテーテル刺入部から体外に出て
いる部分をねじるなどして、この湾曲部を目的の分岐孔
に進入させることで分岐点の選択を行っている。

【００１３】このような従来のカテーテルは、所望の方
向に向きを変えながら挿入するための操作に熟練を要
し、操作者に負担がかかる。また、カテーテルを所望の
場所に進入させたとしても、例えば胃の内部において前
後左右の任意の方向に位置する治療箇所にカテーテルを
向けることができない。また、操作者がカテーテルを押
し込む力の加え方を誤り、その力が強すぎると管腔の内
壁の比較的薄く弱い組織を破壊させてしまう危険もあ
る。また、管腔が複雑に蛇行しているような場合には、
カテーテルに加えたねじれ力が先端まで届かない、ある
いはねじる力の加え方を微妙に調節しなければならな
い。したがって、カテーテルを進入口からあまり長い距
離を進入させることができず、到達させることができる
器官が限定されるという問題点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、生体
内診断治療装置の従来例においては、以下のような欠点
がある。

【００１５】（１）所望の方向に向きを変えながら挿入
するための操作に熟練を要し、操作者に負担がかかる。

【００１６】（２）操作者が装置を管腔内に押し込む力
の加え方を誤り、その力が強すぎると管腔の内壁の比較
的薄く弱い組織を破壊させてしまう危険がある。

【００１７】（３）管腔が複雑に蛇行しているような場
合には、向きを変えるために加えたねじれ力が先端まで
届かない、あるいはねじる力の加え方を微妙に調節しな
ければならない。

【００１８】したがって、挿入口からあまり長い距離を
進入させることができず、到達させることができる器官
が限定されるという問題点がある。このため、あえて進
入口から遠い器官へ到達させる場合は、術者の手腕と経
験が多分に必要となり、経験の少ない術者には進入口か
ら遠く離れた器官の診断、治療を行うことができない。
また、たとえ経験のある術者であっても、このような器
官の診断、治療には時間を要し、術者及び患者への負担
が増大するという問題もある。

【００１９】本発明は上述した事情に対処すべくなされ
たもので、その目的は、進入口から遠く離れた器官であ
っても容易に進入することができる生体内診断治療装置
を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために本発明の生体内診断治療装置は、次のよ
うに構成されている。

【００２１】（１）本発明の請求項１に係る生体内診断
治療装置は、複数の膨張／収縮部を有し、伸縮可能な管
状部材と、複数の膨張／収縮部の膨張／収縮を制御する
ことにより管状部材の所望の部位を伸縮させる制御手段
とを具備することを特徴とする。

【００２２】（２）本発明の請求項２に係る生体内診断
治療装置は、伸縮可能な管状部材と、管状部材の壁面に
設けられ、膨張／収縮することにより該管状部材の壁面
の所望の部位を伸縮させる複数の膨張／収縮手段と、複
数の膨張／収縮手段の膨張／収縮を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする。

【００２３】（３）本発明の請求項３に係る生体内診断
治療装置は、管腔に挿入される生体内診断治療装置にお
いて、壁面に複数の膨張／収縮部を有する管状部材と、
管腔の所定区間の形状に応じた管状部材の形状データ
を、該管状部材が所定量挿入された時点で取得する取得
手段と、管状部材を続いて挿入した際に、所定区間内に
おける該管状部材の形状が形状データに応じたものとな
るように、該管状部材の挿入量に応じて複数の膨張／収
縮手段の膨張／収縮を制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００２４】（４）本発明の請求項４に係る生体内診断
治療装置は、管腔に挿入される生体内診断治療装置にお
いて、複数の膨張／収縮部を有し、伸縮可能な管状部材
と、伸長期では、管状部材の末端部が管腔の内壁に押し
つけられると共に管状部材の先端部が伸長するように、
膨張／収縮部の膨張／収縮を制御し、収縮期では、管状
部材の先端部が管腔の内壁に押しつけられると共に管状
部材の末端部が収縮するように、膨張／収縮部の膨張／
収縮を制御する制御手段とを具備し、伸長期、収縮期が
繰り返されることにより自走することを特徴とする。

【００２５】（５）本発明の請求項５に係る生体内診断
治療装置は、管腔に挿入される生体内診断治療装置にお
いて、第１の部材と、第１の部材に対し、管腔の管軸方
向にスライド可能な如く設けられる第２の部材と、管軸
方向に対して所定の角度をなすように第１、第２の部材
の各々に取り付けられる繊毛部材と、第１、第２の部材
のうち少なくとも一方の部材の外側に設けられる管状部
材と、第２の部材、管状部材の各々に接続され、生体の
外部まで伸びる第１、第２のフレキシブルな部材とを具
備し、第１、第２のフレキシブルな部材は互いに機械的
に連結され、生体の外部から該第１、第２のフレキシブ
ルな部材間に小さな往復の変位を与えると、該第１、第
２の部材が往復運動を行い、大きな変位を与えると該第
１、第２の部材に取り付けられた繊毛部材が管状部材の
内部に収納されることを特徴とする。

【００２６】（６）本発明の請求項７に係る生体内診断
治療装置は、管腔に挿入される生体内診断治療装置にお
いて、第１の部材と、第１の部材に対し、管腔の管軸方
向にスライド可能な如く設けられる第２の部材と、管軸
方向に対して所定の角度をなすように第１、第２の部材
の各々に取り付けられる繊毛部材と、第１、第２の部材
のうち少なくとも一方の部材の外側に設けられる管状部
材と、管腔に挿入する際は、第１、第２の部材が往復運
動するように、該第１、第２の部材間に小さな往復の変
位を与え、管腔から引き抜く際は、第１、第２の部材に
取り付けられた繊毛部材が管状部材の内部に収納される
ように、該第１、第２の部材間に大きな変位を与える駆
動手段とを具備することを特徴とする。

【００２７】（７）本発明の請求項８に係る生体内診断
治療装置は、管状部材と、管状部材の先端部に設けら
れ、印加された電圧に応じて湾曲する針状部材と、針状
部材に印可する電圧を制御する制御手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００２８】（８）本発明の請求項９に係る生体内診断
治療装置は、管状部材と、管状部材の先端部に設けら
れ、湾曲可能な心線部材と、長さ可変部を有し、心線部
材の先端部と末端部とを結ぶ側線部材と、側線の可変部
の長さを制御する制御手段とを具備することを特徴とす
る。

【００２９】（９）本発明の請求項１０に係る生体内診
断治療装置は、複数の磁性部と非磁性部とが交互に設け
られた心線と、心線上を移動可能な如く載荷され、コイ
ルを有する移動部と、移動部のコイルに通電することに
より、磁気的相互作用による移動部の移動を制御する制
御手段とを具備することを特徴とする。

【００３０】（１０）本発明の請求項１１に係る生体内
診断治療装置は、複数のＮ極とＳ極とが交互に設けられ
た心線と、心線上を移動可能な如く載荷され、コイルを
有する移動部と、移動部のコイルにパルスを印加する印
加手段と、印加手段によるパルスの印加を制御すること
により、磁気的相互作用による移動部の移動を制御する
制御手段とを具備することを特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明の生体内診断治療装置は、管腔等に挿入
し、さらに奥の管腔に進行させる場合、その進行方向を
適切に制御することができる。また、その先端部を駆動
して管腔内を自力走行させることができる。

【００３２】

【実施例】

（第１実施例）図１は本発明に係る生体内診断装置の第
１実施例の概略構成を示す図である。なお、本実施例
は、本発明に係る生体内診断治療装置を内視鏡に実施し
たものである。

【００３３】本実施例の内視鏡は、複数のセル２を有す
る管状のスコープ３と、セル２のそれぞれに接続される
光ファイバー４と、この光ファイバー４に光を供給する
光供給装置６と、この光供給装置６の光供給量をアドレ
ス信号及びＯＮ／ＯＦＦ信号を用いて制御する制御装置
８とを備えている。スコープ３は任意の方向に湾曲可能
であり、図示していないがその先端部にＣＣＤカメラや
洗浄装置などの診断・治療器具が設けられる。

【００３４】セル２はスコープ３の管軸方向に複数配列
されることによりセル列を構成する。このセル列は、ス
コープ３の横断面から見ると、管軸を中心とする円周上
に、所定の間隔をあけて複数列設けられる（本実施例で
は、所定の間隔をあけて４列のセル列２A,1 〜２A,n 、
２B,1 〜２B,n 、２C,1 〜２C,n 、２D,1 〜２D,n が、
円周方向に９０゜間隔で設けられる構成とする）。な
お、セル列の配置の仕方は上述した例に限定されず、種
々の配置方法によることができる。例えば、所定の間隔
をあけて６０゜毎に６列設けるようにしてもよい。

【００３５】図２は、スコープ３のさらに具体的な構造
を示す図である。スコープ３の外観は、伸縮可能な外装
（シース）１０によって覆われる。前述した横断面上か
ら見て、セルとセルとの間の空間１４には前述した光フ
ァイバー４が収納される。スコープ３の軸心部分は管状
の空間１２（内管）になっており、スコープ３の先端に
接続される例えばＣＣＤカメラのケーブルや、洗浄水用
のチューブなどを配置可能である。

【００３６】セル２は、内管に面した部分が比較的厚く
なっている。一方、外膜は薄くなっており、セルの内部
の気体が膨張した時に容易に膨らむようになっている。

【００３７】図３に示すように、セル２と光ファイバー
４とは、光を熱に変換する光／熱変換素子１６（例えば
ＺｒＣ等）を介して接続される。

【００３８】光供給装置６から光ファイバー４を介して
供給された光は、光／熱変換素子１６により熱に変換さ
れ、得られた熱によりセル２の内部の温度が上昇し、気
体の体積が増加して膨張することによりセル２の外壁が
図４に示すように膨張する。

【００３９】なお、複数設けられたセル２のうち、特定
のセルを選択して膨張させるために制御装置８は、光供
給装置６に対しアドレス信号及びＯＮ／ＯＦＦ信号を送
る。光供給装置６はアドレス信号及びＯＮ／ＯＦＦ信号
に応じてアドレス信号に対応する光ファイバー４を選択
して光を供給する。

【００４０】このような膨張制御をある列の１個あるい
は複数個のセル２に対して行うことによりスコープ３の
外側のシース１０が伸張し、これにより図５に示すよう
にスコープ３が湾曲する。なお、膨張制御を数箇所のセ
ル２に対し行うことによって湾曲半径を変えたり、複数
の湾曲部を設けたり、向きを変えたりすることも可能と
なる。

【００４１】このように湾曲したスコープ３を元の形状
に戻す際は、セル２内部の温度を下げて膨張した内部の
気体を収縮させるために光供給装置６による光の供給を
止めればよい。

【００４２】以上説明したような本実施例の構成のスコ
ープの湾曲機構によれば、スコープ３の所望の箇所を任
意の方向に湾曲させて自由にコントロールすることが可
能となるので、スコープ３を進入口から管腔内の奥深く
まで進入させ、遠く離れた器官に容易に進入させること
ができる。

【００４３】また、図示しないＣＰＵと記憶装置によ
り、制御装置８に対し種々の制御情報を与え、この制御
情報に基づいてセル２の膨張を種々制御することができ
る。例えばスコープ３を複雑に湾曲した管腔内に進入さ
せるとき、ある時点におけるスコープ３の形状を記憶装
置（図示しない）によって記憶しておき、スコープ３の
移動とともに膨張すべきセル２の位置を、進行方向に対
し逆方向に順次移していくような制御を行う。これによ
り、形状を記憶した区間においては、スコープ３の挿入
量によらず記憶した形状を維持させることができ、スコ
ープ３をあたかも蛇のように進行させることができる。

【００４４】図６はこのような湾曲制御の例を説明する
ための図である。同図（ａ）は、制御装置８に与える時
系列的な制御情報を示す図、同図（ｂ）は、（ａ）の制
御情報に基づいて湾曲したスコープ３の形状の例を示す
図である。

【００４５】以上のような湾曲制御を行えば、スコープ
３を進入させる際に管腔の内壁を傷つける恐れがないと
いう利点がある。

【００４６】ここで、上述したセルの膨張制御機構等に
ついて、その他の構成例を挙げる。

【００４７】（１）図８はセル構造の変形例を示す図で
あり、外膜１８が内側に少したるんだ状態になってい
る。このようにすると、湾曲の内側に位置するセル２が
収縮し易くなるのでスコープ３が容易に湾曲する。

【００４８】（２）図９はセル膨張制御機構のその他の
構成例１を示す図である。ニクロム線などの発熱体２０
をセル内部に組み込み、コモン線２４に接続された導線
２２に電流を供給する。通電量を制御することにより、
セル２の膨張膨張を制御することができる。

【００４９】（３）図１０はセル膨張制御機構のその他
の構成例２を示す図である。セル２に細いエアーチュー
ブ２６を入れ、セル内部にエアーを直接供給する又はセ
ル内部のエアーを吸引することによりセル２の膨張／収
縮を制御できる。このような膨張／収縮制御を行えば、
図７に示すように、スコープ３の形状をＳ１〜Ｓ５のよ
うに順次変化させることにより、スコープ３を自力走行
させることができる。すなわち、スコープがＳ１の状態
にあるとき、収縮期Ｓ１〜Ｓ２では、スコープの先端部
３Ｔが管腔の内壁に押しつけられると共にスコープの末
端部３Ｂが収縮するように、セル２の膨張／収縮を制御
し、伸張期Ｓ３〜Ｓ５では、スコープの末端部３Ｂが管
腔の内壁に押しつけられると共にスコープの先端部３Ｔ
が伸張するように、セル２の膨張／収縮を制御し、Ｓ１
〜Ｓ５を繰り返すことによりスコープ３を自力走行させ
ることができる。なお、同図においては、セル２は説明
の便宜上、球として描いてある。

【００５０】（４）図１１は、セル膨張制御機構のその
他の構成例３を示す図である。対向して設けられた２つ
のセル２（例えばセル２A,1 対セル２B,1 ）を、エアー
チューブ３２及びエアーポンプ３０を介して接続し、エ
アーポンプ３０を制御線２８から制御することにより２
つのセルの間で気体を移動させ、一方を膨張、他方を収
縮させるようにしてもよい。

【００５１】以上説明したように、本実施例では、スコ
ープ３の所望の箇所を任意の方向に湾曲させて自由にコ
ントロールすることが可能となるので、スコープ３を進
入口から管腔内の奥深くまで進入させ、遠く離れた器官
に容易に進入させることができる。なお、セル２内に熱
伝導率の良い気体、例えば水素、ヘリウム、ネオンなど
を封入すると好ましい。また、セル２内部に液体を供給
することにより膨張させるようにしても良い。

【００５２】（第２実施例）次に、本発明に係る生体内
診断装置の第２実施例を説明する。本実施例は、本発明
に係る生体内診断治療装置を駆動式カテーテルに実施し
たものである。

【００５３】図１２（ａ）、（ｂ）は本実施例の駆動式
カテーテルの先端部（駆動部）の概略構造を示す図であ
り、同図（ａ）は先端部の断面図、同図（ｂ）は正面図
である。本実施例の駆動式カテーテルは、大小２つのパ
イプの２重構造を有し、外側のパイプ８ａは内側のパイ
プ８ｂを包含しそれぞれが滑らかにスライドするように
なっている。また、内側のパイプ８ｂには、前部繊毛支
持体８ｄが係止されている。

【００５４】それぞれのパイプ８ａ、８ｂは自在に湾曲
可能なフレキシブルなナイロン素材を加工したものであ
り、その表面は親水性加工が施されている。また、外側
のパイプ８ａの外径は、例えば１ｍｍ以下とする。

【００５５】内側のパイプ８ｂの先端には繊毛８ｃが斜
めに（後ろ向きに）植え付けられており、外側のパイプ
８ａに開けられた穴を通って外に突き出し、図示しない
管状の器官の管壁に斜めに接触する。この穴の大きさは
繊毛が通るのに必要な長さよりも前後方向に長く開けら
れており、内側のパイプ８ｂと外側のパイプ８ａとのス
ライドにより、後部繊毛８ｃが管腔の管軸方向に対して
前後に動くようになっている。内側のパイプ８ｂの前部
には前部繊毛８ｅが植えられた短いパイプ状の部品（前
部繊毛支持体）８ｄが係止され、これは外側のパイプ８
ｅ内に格納される。前部繊毛支持体８ｄは、比較的強い
スライド抵抗で外側のパイプ８ａに対してスライドする
ように太さが調整されている。前部繊毛支持体８ｄに植
えられた前部繊毛８ｅは後部繊毛８ｃと同様に斜めに取
り付けられ、外側のパイプ８ａに開けられた小さな穴を
通して外部に突き出し、管壁に対し斜めに接触する。

【００５６】図１３は、パイプ８ａ，８ｂのスライド動
作を説明するための図であり、図１３（ａ）は内側のパ
イプ８ｂを外側のパイプ８ｃに対して後方に引いた状態
を示し、図１３（ｂ）は内側のパイプ８ｂを前方に押し
出した状態を示し、図１３（ｃ）は、内側のパイプ８ｂ
を後方に引いた状態を示している。

【００５７】この３つの状態、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）
を比較すると、前部繊毛８ｅと後部繊毛８ｃとの間の距
離が変化していることがわかる。以上の機構によって、
内側パイプ８ｂと外側パイプ８ａとをスライドさせるこ
とにより前部繊毛８ｅと後部繊毛８ｃとの間の距離が変
化し、それぞれの繊毛が管壁に対して斜めに接触するこ
とにより、前方への推進力を得ることができる。

【００５８】図１４は前述した一連の操作より強い力で
内側パイプ８ｂを前に押し出した状態を示している。内
側パイプ８ｂを強い力で押し出すと、内側パイプ８ｂに
植えられた後部繊毛８ｃが外側パイプ８ａの内側に収納
され、さらに外側パイプ８ａに対して抵抗を持って挿入
されている前部繊毛支持体８ｄを内側パイプ８ｂが前方
に押し出しことにより、前部繊毛８ｅが外側パイプ８ａ
の内側に収納される。このような状態では、繊毛８ｃ，
８ｅによる管腔壁への抵抗が小となり、駆動式カテーテ
ルを管状器官から容易に引き抜くことが可能になる。

【００５９】図１５は、本実施例の手元操作部の構造を
示す図である。通常、外部から力を加えない状態では内
側パイプ８ｂが後退した位置にあるが、内側パイプ支持
部１０ａと外側パイプ支持部１０ｂとの間に力を加え間
隔を狭めようとするとばね１０ｃが圧縮され両者の間隔
が縮まり、後部繊毛８ｃと前部繊毛８ｅとの間隔が狭ま
る。内側パイプ８ｂ、外側パイプ８ａ間に加えた力を緩
めると、ばね１０ｃの力により両者の間隔が開き、後部
繊毛８ｃと前部繊毛８ｅとの間隔が元の距離に戻る。こ
れを繰り返すと後部繊毛８ｃと前部繊毛８ｅとの間の距
離が短縮、延長を繰り返すことになり継続した推進力が
得られる。

【００６０】以上により、本実施例の駆動式カテーテル
は、その先端部が駆動されて管腔内を自走し、その後部
を牽引する。したがって、操作者が駆動式カテーテルを
生体外部から押し込む場合に、その力が先端に伝わらな
いという問題が解決され、スムーズに管腔内に進入させ
ることができる。

【００６１】手元操作部の後部の穴から、内側パイプ８
ｂのさらに内側に、光ファイバー、ＣＣＤカメラ、治療
器具、薬剤などを挿入し、先端部から生体内の所望の場
所へ到達させることができ、診断、検査、治療を行うこ
とが可能である。

【００６２】（第３実施例）次に、本発明に係る生体内
診断装置の第３実施例を説明する。本実施例は、第２実
施例の変形例に係り、第２実施例と同様に本発明に係る
生体内診断治療装置を内視鏡に実施したものである。

【００６３】第２実施例は、手元操作部に設けられたバ
ネ材の弾性力を利用することにより推力を得るものであ
ったが、本実施例のものは、繊毛を駆動する駆動装置を
先端部に設けたものである。図１６は、このような本実
施例の構造を概略的に示す図である。

【００６４】本実施例の内視鏡は先端部１１０の中央部
に前後に貫く穴を設け、この穴にねじを切り、先端部１
１０の後部に微小な大きさのモータ１１ｂを取り付け、
このモータ１１ｂの軸にねじを切り後部繊毛支持体１１
ｆのねじ部と噛み合わせ、モータ１１ｂの回転方向を所
定周期で反転させることにより後部繊毛支持体１１ｆを
前後に駆動する、または、モータ１１ｂを所定量以上回
転させることにより後部繊毛支持体１１ｆを所定量前方
に押し出すとことにより前部繊毛支持体１１ｇについて
も前方に押し出すことによって後部繊毛８ｃ及び前部繊
毛８ｅを先端部１１０の内部に格納する機構が設けられ
ている。なおモータ１１ｂは、ケーブル１１ａから電力
が供給される。

【００６５】本実施例では一例として装置の先端部１１
０に、照明１１ｄ、撮像レンズ１１ｅ及びＣＣＤカメラ
１１ｃを取り付けている。モータ１１ｂの駆動や照明１
１ｄ及びＣＣＤカメラ１１ｃの制御のためのリード線１
１ａは生体外部まで有線で接続され、モータ１１ｂやＣ
ＣＤカメラ１１ｃは生体外部から制御される。なお、Ｃ
ＣＤカメラを取り付けたのは一例であって、例えば、組
織サンプル採取装置や、投薬装置など、診断・検査・治
療に必要な様々な装置を取り付けることが可能である。

【００６６】このような構成によっても、第２実施例と
同様に、本実施例の内視鏡は、その先端部が駆動されて
管腔内を自走し、その後部を牽引する。したがって、操
作者が生体外部から押し込む場合に、その力が先端に伝
わらないという問題が解決され内視鏡をスムーズに管腔
内に進入させることができる。特に本実施例の場合は、
第２実施例のように二重構造のパイプを牽引する必要が
なく、単にパイプよりも細くてやわらかいリード線を牽
引するのみでよいので、少ない牽引力で前進することが
でき、前述の第２実施例のものよりもさらに遠方の管腔
に進入させて診断・検査・治療を行うことが可能にな
る。

【００６７】（第４実施例）次に、本発明に係る生体内
診断治療装置の第４実施例を説明する。本実施例は、本
発明に係る生体内診断治療装置をアクチュエータとして
実施したものである。アクチュエータは内視鏡やカテー
テル等の先端に取り付けられる。（本実施例では例えば
カテーテルの先端に取り付けられることにする）そし
て、アクチュエータは複数の枝に分岐する管腔内の分岐
点において、所望の枝にカテーテルを進入させるための
ガイドとして用いる。

【００６８】図１７は、管腔１２ａ（例えば血管）にお
いて、アクチュエータ１２ｂによりカテーテル１２ｃを
同図左側の血管（枝）に進入させる様子を示している。

【００６９】本実施例のアクチュエータ１２ｂは、高分
子電解質膜を有している。高分子電解質膜の代表的なも
のとしては、パーフルオロスルホン酸膜が適当である。

【００７０】図１８に示すように、高分子電解質膜１２
ｄの両面に白金電極１２ｅを化学メッキにより接合し、
この白金電極１２ｅの両端に電源１２ｆにより直流電圧
を印加すると、高分子電解質膜１２ｄの形状に変位が生
じる。図１９は有効長１０ｍｍの高分子電解質膜にステ
ップ電圧±１［Ｖ］を印加することによって、約±０．
５ｍｍの変位が得られた結果を示すグラフである。

【００７１】そして本実施例では、図２０に示すよう
に、高分子電解質膜１４ｃを複数枚接合し、それぞれの
末端部に白金電極１４ｄを設け、高分子電解質膜１４ｃ
の周囲を絶縁性の被膜（塩化ビニル、テフロン等）１４
ａで覆った構成とする。白金電極１４ｄには、図２１に
示すように、高分子電解質膜１４ｄの枚数に応じた駆動
制御回路が接続される。この回路では、素子の内側をコ
モンとし、それぞれの高分子電解質膜の外側に電圧が独
立に印加されるようにスイッチ１５ａが配される。

【００７２】なお、図２０には３枚の高分子電解質膜１
２ｄを三角柱状をなすように接合したものが示されてい
るが、接合の仕方、接合枚数についてはこれに限定され
ない。

【００７３】高分子電解質膜１４ｃと絶縁性膜１４ａと
の間に電解質液（生理食塩水等）槽１４ｂが設けられて
いる。

【００７４】アクチュエータ１２ｂの皮膜構造は、図２
２に示すような３層構造とし、第２層に配線用のフレキ
シブルプリント板１５ｄ等を用いて膜厚を薄くする。

【００７５】アクチュエータ１２ｂを湾曲させるには曲
げる方向と反対に位置する高分子電解質膜に電圧を印加
する。図２３は先端部から見た図であるが、例えばｂの
方向に傾けるには素子１と素子３に電圧を加えるとよ
い。更に細かく方向を制御するには素子数を増やせばよ
い。方向の制御は制御スイッチにより素子への印加電圧
を切り替えるようにする。さらにこのような方向制御を
簡便化するためにジョイスティック等を用いることもで
きる。

【００７６】本実施例のようなアクチュエータ１２ｂを
用いることにより、カテーテル１２ｃの方向制御が容易
になり、短時間かつ容易に体内深部、特にウイリス環等
の屈曲が大きな血管や、モヤモヤ病、脳血管異常などの
分岐が極めて多い病変部へのアプローチが楽になり治療
時間の短縮や治療適用の拡大等が可能になる。

【００７７】（第５実施例）次に、本発明に係る生体内
診断治療装置の第５実施例を説明する。本実施例は、第
４実施例の変形に係り、第４実施例と同様に本発明に係
る生体内診断治療装置をアクチュエータに実施したもの
である。また、本実施例のアクチュエータは、第４実施
例と同様に、例えばカテーテルの先端に取り付けられる
こととして説明する。

【００７８】図２４は、本実施例のアクチュエータの概
略構成を示す側面図である。アクチュエータは、バネ材
からなる中心線１７ｃと、間隙部１７ｄを有する複数の
側線１７ｂとによって構成され、間隙部１７ｄを開閉す
ることで中心線１７ｃ及び側線１７ｂとを湾曲させる。
バネ材としては例えばりん青銅等を用いる。中心線１７
ｃおよび間隙部１７ｄを有する側線１７ｂは、絶縁性の
皮膜１７ａ（塩化ビニル、テフロン等）で覆う。

【００７９】図２５は、側線１７ｂに設けられる間隙部
の構成を示す図であり、図２６は、この間隙部に制御電
圧を印加するための回路の構成を示す図である。同図で
は、中心線１７ｃをコモンとし、間隙部１７ｄに独立し
て電圧を印加するためのスイッチ１８ｃが接続されてい
る。

【００８０】同図において、間隙部１７ｄは、隙間部１
８ｂを介して設けられる正負の電極対１８ａからなり、
この電極対１８ａに電圧を印加することによって生じる
静電力により開閉する。

【００８１】なお、ここでは図示しないが、間隙部１７
ｄを誘電コイルと磁石とにより構成し、誘電コイルに直
流電流を流して磁力を発生させ、この磁力により開閉さ
せるようにしてもよい。

【００８２】以上のような構成によっても第４実施例と
同様に、例えば図示しないＸ線透視撮影装置により得ら
れた透視画像を参照しながらアクチュエータの形状を変
化させることによりカテーテルの進入方向を細かく制御
することができ、カテーテルを容易に管腔の奥深くまで
進入させることができる。

【００８３】（第６実施例）次に、本発明に係る生体内
診断治療装置の第６実施例を説明する。本実施例は、本
発明に係る生体内診断装置をカテーテルとして実施した
ものである。

【００８４】本実施例のカテーテルは、軟磁性心線と、
この軟磁性心線上を移動可能な如く設けられる自走部と
によって構成されている。

【００８５】図２７に示すように軟磁性心線は、ネック
レス又は複数個の環状ステップ１９ａと、この環状ステ
ップ１９ａのステップ間に設けられる非磁性の樹脂又は
アルミ等の金属からなる充填部１９ｂとからなる。自走
部は、図２８に示すように複数個の２相ないし３相以上
のコイル１９ｃを有し、このコイル１９ｃは電極１９ｄ
に接続され、ケーブル１９ｅを介して電力が供給され
る。そして自走部は、いわゆるリニアモーターの原理で
推力を得て自走する。すなわち、先ず進行方向の環状ス
テップ１９ｃが交番的にコイル１９ｃに吸引されること
により環状ステップ１９ａとコイル１９ｃとの間に磁気
回路が構成される。次に、コイル１９ｃの磁相が逆転す
る又は極性が移動することにより、環状ステップ１９ａ
は進行方向と逆の方向に反発される。このため進行方向
に新たな磁気回路が形成される。そして自走部はこのよ
うな磁気的相互作用により進行方向への推力を得る。

【００８６】そして、軟磁性心線上を移動する自走部
に、図示しないセンサーないし薬剤、治療装置等を載荷
（又は自走部に牽引させるようにしてもよい）し、これ
らを管腔内の所望の位置に到達させることができる。

【００８７】前述したような構成の軟磁性心線は、比較
的に細径のものを製作することが可能であるので、細い
管腔や複雑に蛇行する管腔等であっても、その深部に容
易に進入することができる。また、このような細径の軟
磁性心線は管腔の内壁に対する摩擦力が小とみなすこと
ができ、自走部が移動の際に管腔の内壁に接触する際の
摩擦力を考慮したとしても、本実施例のカテーテルが管
腔内壁に及ぼす摩擦力の影響は、従来のカテーテルと比
較して小とみなすことができ、管腔の内壁を傷つける恐
れが少ない。

【００８８】なお、前述の軟磁性心線を図２９に示すよ
うに複数個のＮ極、Ｓ極により交番に磁化された心線と
し、自走部に載荷されたコイルに対しワイヤレスでパル
スを与えて駆動するような構成とすれば、装置を簡素化
できる。

【００８９】本発明は、上述した第１実施例〜第６実施
例に限定されるものではなく種々変形して実施可能であ
る。例えば、第２、第３実施例にて説明した自走式カテ
ーテル、自走式内視鏡と、第４、第５実施例にて説明し
たアクチュエータとを適宜組合せて構成しても良い。そ
うすれば、管腔内において自走させながら任意の方向制
御を行うことが可能な生体内診断治療装置が提供され
る。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、進
入口から遠く離れた器官であっても容易に進入させるこ
とができる生体内診断治療装置を提供できる。したがっ
て、従来では手術のみでしか診断・治療が行えなかった
疾患を本装置を用いることにより手術不要で行うことが
可能となり患者への負担が大幅に軽減される。さらに、
従来では体力的に手術に踏み切れなかった患者に対する
治療も本装置によれば可能となり、医療現場に対する貢
献度が期待できる。また、経血管的に脳など比較的深部
の管腔に本装置をアプローチさせる場合、従来よりも容
易にしかも短時間で到達させ、診断・治療を行うことが
可能であるので、経験の少ない術者でも所定レベル以上
の診断・治療を迅速に行うことが可能となる。したがっ
て手術時間の短縮を図ることが可能となり、このような
観点から見ても患者への負担軽減を期待することができ
る。診断・治療における患者への負担が軽減されること
は、患者の回復期間を短縮させることにもつながり、ひ
いては医療費の低減を図ることを期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生体内診断装置の第１実施例の概
略構成を示す図。

【図２】第１実施例のスコープ３の具体的な構造を示す
図。

【図３】第１実施例のセル２の熱膨張制御を説明するた
めの図。

【図４】第１実施例のセル２が膨張する様子を示す図。

【図５】第１実施例のスコープ３が湾曲する様子を示す
図。

【図６】第１実施例の湾曲制御の例を説明するための図
である。

【図７】第１実施例のスコープ３による自力走行を説明
するための図。

【図８】第１実施例のセル構造の変形例を示す図。

【図９】第１実施例のセル膨張制御機構のその他の構成
例１を示す図。

【図１０】第１実施例のセル膨張制御機構のその他の構
成例２を示す図。

【図１１】第１実施例のセル膨張制御機構のその他の構
成例３を示す図。

【図１２】第２実施例の駆動式カテーテルの先端部（駆
動部）の概略構造を示す図。

【図１３】第２実施例のパイプ８ａ，８ｂのスライド動
作を説明するための図。

【図１４】第２実施例の内側パイプ８ｂを強い力で前に
押し出した状態を示す図。

【図１５】第２実施例の手元操作部の構造を示す図。

【図１６】第２実施例の変形に係る第３実施例の構造を
概略的に示す図。

【図１７】第４実施例の血管１２ａにおいて、アクチュ
エータ１２ｂによりカテーテル１２ｃを左側の血管
（枝）に進入させる様子を示す図。

【図１８】第４実施例の高分子電解質膜１２ｄの構造を
示す図。

【図１９】第４実施例の高分子電解質膜の変位特性を示
すグラフ。

【図２０】第４実施例の高分子電解質膜１２ｄを三角柱
状に接合した様子を示す図。

【図２１】第４実施例の高分子電解質膜１４ｄの駆動制
御回路の構成を示す図。

【図２２】第４実施例の皮膜構造を示す図。

【図２３】第４実施例をその先端から見た図。

【図２４】第５実施例の概略構成を示す側面図である。

【図２５】第５実施例の側線１７ｂに設けられる間隙部
の構成を示す図。

【図２６】第５実施例の間隙部に制御電圧を印加するた
めの回路の構成を示す図。

【図２７】第６実施例の軟磁性心線を示す図。

【図２８】第６実施例の自走部を示す図。

【図２９】第６実施例の軟磁性心線の他の例を示す図。

【図３０】従来のスコープの方向変換操作を説明するた
めの図。

【図３１】従来の概略構造を示す図。

【符号の説明】

２…セル、３…スコープ、４…光ファイバー、６…光供
給装置、８…制御装置、８ａ…外側パイプ、８ｂ…内側
パイプ、８ｃ…後部繊毛、８ｄ…前部繊毛支持体、８ｅ
…前部繊毛、１１ａ…ケーブル、１１ｂ…モータ、１１
ｃ…、１１ｄ…照明、１１ｅ…撮像レンズ、１２ａ…管
腔、１２ｂ…アクチュエータ、１２ｃ…カテーテル、１
７ａ…皮膜、１７ｂ…側線、１７ｃ…中心線、１７ｄ…
間隙部、１９ａ…環状ステップ、１９ｂ…充填部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 尚彦 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 田村 久明 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須工場内 (72)発明者 佐藤 由紀子 栃木県大田原市下石上1385番の１ 東芝メ ディカルエンジニアリング株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の膨張／収縮部を有し、伸縮可能な
   管状部材と、 前記複数の膨張／収縮部の膨張／収縮を制御することに
   より前記管状部材の所望の部位を伸縮させる制御手段と
   を具備することを特徴とする生体内診断治療装置。
2. 【請求項２】 伸縮可能な管状部材と、 前記管状部材の壁面に設けられ、膨張／収縮することに
   より該管状部材の壁面の所望の部位を伸縮させる複数の
   膨張／収縮手段と、 前記複数の膨張／収縮手段の膨張／収縮を制御する制御
   手段とを具備することを特徴とする生体内診断治療装
   置。
3. 【請求項３】 管腔に挿入される生体内診断治療装置に
   おいて、 壁面に複数の膨張／収縮部を有する管状部材と、 前記管腔の所定区間の形状に応じた前記管状部材の形状
   データを、該管状部材が所定量挿入された時点で取得す
   る取得手段と、 前記管状部材を続いて挿入した際に、前記所定区間内に
   おける該管状部材の形状が前記形状データに応じたもの
   となるように、該管状部材の挿入量に応じて前記複数の
   膨張／収縮手段の膨張／収縮を制御する制御手段とを具
   備することを特徴とする生体内診断治療装置。
4. 【請求項４】 管腔に挿入される生体内診断治療装置に
   おいて、 複数の膨張／収縮部を有し、伸縮可能な管状部材と、 伸長期では、前記管状部材の末端部が前記管腔の内壁に
   押しつけられると共に前記管状部材の先端部が伸長する
   ように、前記膨張／収縮部の膨張／収縮を制御し、 収縮期では、前記管状部材の先端部が前記管腔の内壁に
   押しつけられると共に前記管状部材の末端部が収縮する
   ように、前記膨張／収縮部の膨張／収縮を制御する制御
   手段とを具備し、 前記伸長期、収縮期が繰り返されることにより自走する
   ことを特徴とする生体内診断治療装置。
5. 【請求項５】 管腔に挿入される生体内診断治療装置に
   おいて、 第１の部材と、前記第１の部材に対し、前記管腔の管軸
   方向にスライド可能な如く設けられる第２の部材と、 前記管軸方向に対して所定の角度をなすように前記第
   １、第２の部材の各々に取り付けられる繊毛部材と、 前記第１、第２の部材のうち少なくとも一方の部材の外
   側に設けられる管状部材と、 前記第２の部材、管状部材の各々に接続され、生体の外
   部まで伸びる第１、第２のフレキシブルな部材とを具備
   し、 前記第１、第２のフレキシブルな部材は互いに機械的に
   連結され、生体の外部から該第１、第２のフレキシブル
   な部材間に小さな往復の変位を与えると、該第１、第２
   の部材が往復運動を行い、大きな変位を与えると該第
   １、第２の部材に取り付けられた繊毛部材が前記管状部
   材の内部に収納されることを特徴とする生体内診断治療
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２の部材と前記第１のフレキシブ
   ルな部材とが同一の部材で構成され、前記管状部材と前
   記第２のフレキシブルな部材とが同一の部材で構成され
   ることを特徴とする請求項５に記載の生体内診断治療装
   置。
7. 【請求項７】 管腔に挿入される生体内診断治療装置に
   おいて、 第１の部材と、前記第１の部材に対し、前記管腔の管軸
   方向にスライド可能な如く設けられる第２の部材と、 前記管軸方向に対して所定の角度をなすように前記第
   １、第２の部材の各々に取り付けられる繊毛部材と、 前記第１、第２の部材のうち少なくとも一方の部材の外
   側に設けられる管状部材と、 管腔に挿入する際は、前記第１、第２の部材が往復運動
   するように、該第１、第２の部材間に小さな往復の変位
   を与え、 管腔から引き抜く際は、前記第１、第２の部材に取り付
   けられた繊毛部材が前記管状部材の内部に収納されるよ
   うに、該第１、第２の部材間に大きな変位を与える駆動
   手段とを具備することを特徴とする生体内診断治療装
   置。
8. 【請求項８】 管状部材と、 前記管状部材の先端部に設けられ、印加された電圧に応
   じて湾曲する針状部材と、 前記針状部材に印可する電圧を制御する制御手段とを具
   備することを特徴とする生体内診断治療装置。
9. 【請求項９】 管状部材と、 前記管状部材の先端部に設けられ、湾曲可能な心線部材
   と、 長さ可変部を有し、前記心線部材の先端部と末端部とを
   結ぶ側線部材と、 前記側線の可変部の長さを制御する制御手段とを具備す
   ることを特徴とする生体内診断治療装置。
10. 【請求項１０】 複数の磁性部と非磁性部とが交互に設
    けられた心線と、 前記心線上を移動可能な如く載荷され、コイルを有する
    移動部と、 前記移動部のコイルに通電することにより、磁気的相互
    作用による前記移動部の移動を制御する制御手段とを具
    備することを特徴とする生体内診断治療装置。
11. 【請求項１１】 複数のＮ極とＳ極とが交互に設けられ
    た心線と、 前記心線上を移動可能な如く載荷され、コイルを有する
    移動部と、 前記移動部のコイルにパルスを印加する印加手段と、 前記印加手段によるパルスの印加を制御することによ
    り、磁気的相互作用による前記移動部の移動を制御する
    制御手段とを具備することを特徴とする生体内診断治療
    装置。