JPH1148171A

JPH1148171A - 能動導管とその製造方法

Info

Publication number: JPH1148171A
Application number: JP10011258A
Authority: JP
Inventors: Masaki Esashi; 正喜江刺; Yoichi Haga; 洋一芳賀
Original assignee: Haga Yoichi
Current assignee: Haga Yoichi
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-02-23
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: JP3477570B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量でリンクの構造体を簡易にした能動カテ
ーテルとその製造方法を提供する。【解決手段】ライナーコイル２と、電極２４，２５が
形成されたＭＩＤを用いたリンク３０と、これらを交互
に並べて嵌挿する内側チューブ４と、各ＭＩＤを用いた
リンク３０間を連結するＳＭＡアクチュエータ５０と、
このＳＭＡアクチュエータ５０をＭＩＤを用いたリンク
に固定する非導電性接着部２６と、ＭＩＤを用いたリン
ク３０上の電極２４，２５とともにＳＭＡアクチュエー
タ５０に電気的に接続されるリード線６と、これらを覆
って内蔵する外側チューブ７とを備え、内側チューブ４
の内空間が能動カテーテルのワーキングチャンネルとな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロマシン
分野に利用し、複雑な機械や配管に入り込んで検査やメ
ンテナンスなどを行い、さらに能動カテーテルとして人
体の血管や器官等に入り込んで診断又は治療などの利用
に供し得る能動導管及びその製造方法に関する。さら
に、複数の組み合わせにより多関節、多足等のロボット
又は精巧な玩具などに利用し得る能動導管及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、形状記憶合金をアクチュエータと
して利用した能動内視鏡が大腸などの診断用に提案され
ており、血管内などの狭いところにも入っていき、検
査、診断又は治療を行う能動カテーテル（細い管状器
具）の開発が進められている。

【０００３】図３１は提案された能動カテーテルを示す
外観図である。図３１を参照して概説すると、能動カテ
ーテル１は、ライナーコイル２とリンク３とを交互に並
べて嵌挿する内側チューブ４と、各リンク３間を連結す
る形状記憶合金（Shape Memory Alloy：以下、「ＳＭ
Ａ」と記す。）のアクチュエータ５と、リンク３の上面
に配設された電極パターンに接合するリード線６と、こ
れらを覆って内蔵する外側チューブ７とを備えている。
内側チューブ４の内空間は能動カテーテルのワーキング
チャンネルとして利用され、このワーキングチャンネル
は、液体の注入・吸引、様々な道具の出し入れなどに使
用されるものである。ＳＭＡアクチュエータ５は通電し
て直接加熱され、通電加熱抵抗値フィードバック方式に
よりコイル状のＳＭＡを伸縮させ、ＳＭＡアクチュエー
タとして利用されている。

【０００４】図３２はリンクを示す外観図である。図３
２に示すように、能動カテーテルの骨格にあたるリンク
３は、下部シリコン１１と、この下部シリコン１１上に
接合された下部ガラス１３と、この下部ガラス１３と上
部ガラス１７との間に接合された上部シリコン１５とを
有し、図３２の斜線で示す下部シリコン１１の下面及び
下部ガラス１３の両側面にアルミニウム電極が形成され
ている。また上部シリコン１５にも、適宜の箇所にコン
タクトホール８が設けられ、そのコンタクトホール８の
壁にはアルミニウム電極が形成されている。上部ガラス
１７の上面に形成されている溝はリード線を配設するた
めのものであり、図３２で示す三箇所のスロット１２は
ＳＭＡコイルを配設するためのものである。

【０００５】次に、従来の能動カテーテルの製作方法に
ついて説明する。図３３を参照すると、下部シリコン１
１及び上部シリコン１５は半導体プロセスのエッチング
技術などにより製作されるものであり、下部ガラス１３
及び上部ガラス１７は板状のパイレックスガラスをグラ
インディング技術などによって微細加工して形成され
る。これらは陽極接合により完全に接合され、アルミニ
ウム電極はスパッタリングにより形成されている。この
ように多数のリンクがダイシング、シリコンの結晶異方
性エッチング及び陽極接合等により基板上に一括して製
作され、ダイシングにより最終的に個々のリンクに分離
切断され、図３２に示すリンクが完成する。

【０００６】次に、上記した従来の能動カテーテルの組
立工程を説明する。図３４は能動カテーテルの組立工程
を示す工程図である。先ず図３４（ａ）に示すように、
リンク３とライナーコイル２とを交互に所定個数まで内
側チューブ４で連結していき、図３４（ｂ）に示すよう
にリンク３とライナーコイル２とを隙間なく配設する。
次に、図３４（ｃ），（ｄ）に示すように、リンク３の
各スロット１２にＳＭＡアクチュエータ５を配設してか
ら導電性接着剤で固定し、Ｈｅ−Ｃｄレーザーで硬化さ
せる。さらに図３４（ｅ）に示すようにＹＡＧレーザで
各ＳＭＡコイルを切断する。そして図３４（ｆ）に示す
ように、各ＳＭＡアクチュエータ５に接続するリード線
６を上部ガラス１７の溝に配線し、さらに図３４（ｇ）
に示すように外側チューブ７を被せて組立工程が終了す
る。

【０００７】以上のようにして製作された能動カテーテ
ルは、特定のＳＭＡを選択して通電して加熱することに
より曲げることができるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような能動カテーテルでは形状記憶合金を載せるリンク
の製作プロセスが複雑であり、微細なマイクロマシンを
製作する上でも加工の自由度に制限があり、最適な形態
の設計が困難である。また、リンクの加工の自由度に制
限があるためワーキングチャンネルを理想的な円形の空
間に形成することが困難であった。さらに、リンクなど
の構造体の重量の軽減化が求められている。

【０００９】そこで、本発明はワーキングチャンネルの
内空間を理想的な円形に形成できるリンクの構造体を軽
量かつ簡易にした能動導管を提供するとともに、その組
立工程を簡略にできる製造方法を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の能動導管は、ライナー
コイルと、電極が形成されたＭＩＤを用いたリンクと、
これらを交互に並べて嵌挿する内側チューブと、各ＭＩ
Ｄを用いたリンク間を連結するＳＭＡアクチュエータ
と、このＳＭＡアクチュエータをＭＩＤを用いたリンク
に固定する非導電性接着部と、ＭＩＤを用いたリンク上
の電極とともにＳＭＡアクチュエータに電気的に接続す
るリード線と、これらを覆って内蔵する外側チューブと
を備えるものである。また請求項２記載の能動導管は、
上記構成に加え、ＭＩＤのポリマーとして液晶ポリマー
を使用した。

【００１１】請求項３記載の能動導管は、能動導管の骨
格となるリンクに電極を形成した高分子チューブを用い
た。請求項４記載の能動導管は、リンクが熱収縮チュー
ブである構成とした。請求項５記載の能動導管は、リン
クを円盤状のリング型リンクに形成したものである。ま
た請求項６記載の能動導管は、リング型リンクの鍔に切
欠きを入れたものである。さらに請求項７記載の能動導
管は、ＭＩＤを用いたリンクなどのリンクと固定部とを
一体的に非導電性接着剤で形成したもので、硬化するも
のであれば接着剤で十分である。

【００１２】請求項８記載の能動導管は、内側チューブ
の外側に配設するＳＭＡアクチュエータと、内側チュー
ブとＳＭＡアクチュエータとの間に間隔を設け保持する
リンクと、内側チューブを内蔵するとともにＳＭＡアク
チュエータの外側に配設するライナーコイルと、ＳＭＡ
アクチュエータに通電するリード線と、これらを覆って
内蔵する外側チューブとを備える構成とした。請求項９
記載の能動導管は、請求項８の構成に加え、ライナーコ
イルをＳＭＡアクチュエータに通電する電気回路の接地
としたものである。請求項１０記載の能動導管は、非導
電性処理したライナーコイルと、これに挟み込んで配設
したコイル状のＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡア
クチュエータに通電するリード線と、非導電性処理した
ライナーコイルに嵌挿する内側チューブと、これらを覆
って内蔵する外側チューブとを備えるものである。

【００１３】請求項１１記載の能動導管は、非導電処理
したライナーコイルと、これに挟み込んで配設したコイ
ル状のＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡアクチュエ
ータに通電するリード線と、非導電性処理したライナー
コイルに当接して配設した内側チューブとを備え、ＳＭ
Ａアクチュエータと内側チューブとを両端にて固定した
ものである。また請求項１２記載の能動導管は請求項１
１の構成に加え、ＳＭＡアクチュエータと内側チューブ
とを両端にて非導電性接着剤で固定したことを特徴とす
る。さらに請求項１３記載の能動導管は、ＳＭＡアクチ
ュエータと内側チューブとを両端にて固定用リングに嵌
挿し、ＳＭＡアクチュエータの端部を内側チューブに接
着剤で固定したことを特徴とする。また請求項１４記載
の能動導管は、内側チューブ両端を固定用コイルに嵌挿
し、この固定用コイルにＳＭＡアクチュエータを噛み合
わせて固定したことを特徴とする。

【００１４】また、請求項１５記載の能動導管は、上記
構成に加え、ライナーコイルがＳＭＡライナーコイルで
あって、ＳＭＡライナーコイルに通電するリード線を備
え、屈曲機構と伸張機構とを有することを特徴とするも
のである。請求項１６記載の能動導管は、上記構成に加
え、ライナーコイルが平線型ライナーコイルであること
を特徴とする。請求項１７記載の能動導管は、平坦な底
面を有するとともに中央に貫通孔を有する円柱であっ
て、この円柱の頂面に対称中心を通る稜線を持つように
形成した尖鋭部と、この稜線に対して対称な位置に形成
した凹部とを有する駒型リンクを備え、駒型リンクの貫
通孔に嵌挿する内側チューブと、駒型リンクの尖鋭部と
平坦な底面とを隣り合わせて凹部に配設したＳＭＡアク
チュエータと、ＳＭＡアクチュエータに通電するリード
線と、これらを覆って内蔵する外側チューブとを備える
構成とした。また請求項１８記載の能動導管は、上記構
成に加え、駒型リンクの凹部に爪を設け、この爪に前記
ＳＭＡアクチュエータを噛み合わせて配設したことを特
徴とするものである。

【００１５】本発明のうち請求項１９記載の能動導管の
製造方法は、リンクとライナーコイルとを交互に内側チ
ューブで嵌挿して連結する工程と、リンクにＳＭＡアク
チュエータとリード線とを配設して導電性接着剤で固定
する工程と、ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導
電性接着剤でリンクに固定する工程と、例えばＹＡＧレ
ーザによりＳＭＡアクチュエータを切断する工程とを備
えるものである。また、請求項２０記載の能動導管の製
造方法はＭＩＤを用いたリンクを用いる方法、請求項２
１記載の能動導管の製造方法は高分子チューブ型リンク
を用いる方法、請求項２２記載の能動導管の製造方法は
熱収縮チューブを用いたリンクを用いる方法、請求項２
３記載の能動導管の製造方法はリング型リンクを用いる
方法、請求項２４記載の能動導管の製造方法は切欠きの
入った鍔を有するリング型リンクを用いる方法であり、
このようなリンクとＳＭＡアクチュエータとリード線と
を接続して製造する。

【００１６】また、請求項２５記載の能動導管の製造方
法は、ライナーコイルに内側チューブを嵌挿し、内側チ
ューブの両端にスペーサをはめる工程と、リード線をラ
イナーコイルの上に配設してＳＭＡアクチュエータを両
端のスペーサ上に設置する工程と、リード線とＳＭＡア
クチュエータとを導電性接着剤で固定する工程と、ＳＭ
Ａアクチュエータを非導電性接着剤で内側チューブに固
定してリンクを形成する工程とを備える構成である。

【００１７】請求項２６記載の能動導管の製造方法は、
内側チューブの両端にスペーサをはめ、この両端のスペ
ーサにて支持棒及びＳＭＡアクチュエータの両端を接着
剤で固定してリンクを形成する工程と、支持棒に当接し
同軸にライナーコイルを配設する工程と、ＳＭＡアクチ
ュエータに通電するリード線を固定し配線する工程と、
非導電性接着剤で上記ＳＭＡアクチュエータをライナー
コイルに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータの片端
及び支持棒の両端を切断して取り除く工程と、外側チュ
ーブを被せる工程とを備えるものである。請求項２７記
載の能動導管の製造方法は、請求項２５又は２６の構成
に加え、ライナーコイルが導電性ライナーコイルであっ
て、この導電性ライナーコイルと各ＳＭＡアクチュエー
タとを導電性接着剤で固定する工程を備えたことを特徴
とする。請求項２８記載の能動導管の製造方法は、非導
電性処理したライナーコイルの外側から対称な位置にＳ
ＭＡアクチュエータを伸ばして挟み合わせる工程と、Ｓ
ＭＡアクチュエータに通電するリード線を固定し配線す
る工程と、内側チューブを非導電性処理したライナーコ
イルに嵌挿する工程と、外側チューブを被せる工程とを
備えるものである。

【００１８】また、請求項２９記載の能動導管の製造方
法は、非導電性処理したライナーコイルの外側にＳＭＡ
アクチュエータを伸ばして挟み合わせる工程と、ＳＭＡ
アクチュエータに通電するリード線を固定し配線する工
程と、一端が閉じたキャップを有する外側チューブを被
せる工程とを備える構成とした。さらに、請求項３０記
載の能動導管の製造方法は、内側チューブを非導電性処
理したライナーコイルの内側に当接して配置する工程
と、内側チューブに対向する位置にて非導電性処理した
ライナーコイルを噛むようにコイル状のＳＭＡアクチュ
エータを伸ばして配設し固定する工程と、ＳＭＡアクチ
ュエータの両端に通電するリード線を固定し配線する工
程と、ＳＭＡアクチュエータと内側チューブとの両端を
非導電性接着剤で固定する工程と、外側チューブを被せ
る工程とを備えるものである。

【００１９】以上のように本発明は構成されており、請
求項１記載の発明では、ＭＩＤによるリンクを用いてい
るので、リンクが軽量で微細化かつ簡略化し、能動導管
の外径が小さくなる。このようなＭＩＤを用いたリンク
は表面に電極を形成した複雑な構造体であっても射出形
成で大量生産できるので、リンクが廉価に製造できると
ともに、リンクの製造工程が簡略化される。請求項２記
載の発明では、ＭＩＤを用いたリンクが液晶ポリマーで
あるのできわめて軽量になり、また従来のように複数の
部材を結合して製作しなくても、一体的な構造体のリン
クとすることができる。

【００２０】請求項３記載の発明では、チューブを切断
するだけでチューブ型リンクを作製できる。請求項４記
載の発明では、熱収縮させるだけで能動導管が簡単にで
き、しかもその構造は極めて単純であり軽い。請求項５
記載の発明では、ＳＭＡアクチュエータを固定する部位
を極めて小さくし得る。請求項６記載の発明では、リン
グ型リンクの鍔に切欠きを入れているので、ＳＭＡアク
チュエータのコイル素線を簡単に挟んで固定することが
できる。請求項７記載の発明では、リンク自体が硬化し
た接着剤で形成し得るので、極めて簡単かつ軽量にな
る。

【００２１】請求項８記載の発明では、ライナーコイル
が外側チューブを裏打ちし、ＳＭＡアクチュエータが屈
曲したときに外側チューブの伸びが分散する。さらに、
ライナーコイルがカテーテルの内部構造を機械的に保護
する役目も果たす。したがって、外骨格型能動カテーテ
ルでは外界の圧迫にも強くなる。またＳＭＡアクチュエ
ータをライナーコイルから一定の間隙を保って外側チュ
ーブと離して内側に配設しているため、伸縮時のＳＭＡ
アクチュエータの発熱による外部への影響が減る。した
がって、能動カテーテルの使用環境によらず安全性が高
くなる。請求項９記載の発明では、ＳＭＡアクチュエー
タを駆動する配線数を減らすことができる。

【００２２】請求項１０及び１１記載の発明では、ライ
ナーコイルが外側チューブの変形を助け、この外側チュ
ーブの伸びが局所的に集中せず分散する。さらにＳＭＡ
アクチュエータと非導電性ライナーコイルが機械的に噛
み合うので構造が強固になり、壊れにくい。請求項１２
乃至１４記載の発明では、ＳＭＡアクチュエータを機械
的に固定するので強固になる。請求項１５記載の発明で
は、能動導管が屈曲及び伸張運動をする。請求項１６記
載の発明では、ライナーコイルの外径がより小さくな
る。医療用導管などでは、導管が座屈してしまわないよ
うにライナーコイルを配置しているが、このライナーコ
イルを平線型ライナーコイルにすると外径を小さくする
ことができる。またライナーコイルは平板な平線で形成
されたものが望ましく、同じ外径であれば、より広くワ
ーキングチャンネルを確保できるようになる。請求項１
７記載の発明では、ＳＭＡアクチュエータに通電加熱す
ることにより任意の方向に多関節で屈曲する。請求項１
８記載の発明では、ＳＭＡアクチュエータを駒型リンク
に噛み合わすだけで機械的に強固に固定できる。

【００２３】請求項１９乃至２４記載の発明では、軽量
で微細化かつ簡略化したリンクになり、外径が小さく、
かつ、ワーキングチャンネルが広い能動導管を提供する
ことができる。またリンク形成の自由度が大きいためワ
ーキングチャンネルの内空間を理想的な円形に作製でき
る。請求項２５記載の発明では、軽量で簡単な構造のリ
ンクを組み立てることができ、能動導管の組立工程が簡
略にできる。請求項２６記載の発明では、簡単なリンク
構造を有する外骨格型の能動カテーテルを細径化して製
造できる。請求項２７記載の発明では、ＳＭＡアクチュ
エータに対応して導線性ライナーコイルを適宜の箇所で
接地する。

【００２４】請求項２８乃至３０記載の発明では、リン
クの形成がＳＭＡアクチュエータをライナーコイルに固
定する工程と兼ねている。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の能動導管には、ライナー
コイルをＳＭＡアクチュエータの内側に配設した内骨格
型と外側に配設した外骨格型があり、さらにライナーコ
イルを用いないタイプもある。本発明の能動導管は、Ｓ
ＭＡアクチュエータと、このＳＭＡアクチュエータを保
持するリンクと、リンクに嵌挿する内側チューブと、Ｓ
ＭＡアクチュエータに通電するリード線と、これらを覆
って内蔵する外側チューブとを備えていればよい。また
内側チューブがない場合はワイヤー状の能動導管にな
る。

【００２６】本発明の内骨格型の能動導管は、ポリマー
射出成形体表面に無電解メッキなどの方法で電極（回
路）を形成した部品でなる成形回路部品、すなわちＭＩ
Ｄ（Molded Interconnect Device）からなるリンクやリ
ンクの機能を有する構造体をリンクとして使用したもの
である。

【００２７】以下、図面を参照して、従来例と実質的に
同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明の
好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の実施形態は
能動導管として能動カテーテルに適用した場合の例であ
るが、本発明はカテーテルのみならず、冒頭で既述した
各種の機器類や玩具等に広く適用し得る。

【００２８】先ず、ライナーコイルがＳＭＡアクチュエ
ータの内側に配設された内骨格型の能動カテーテルにつ
いて説明する。図１は第１の実施形態のＭＩＤ型能動導
管を能動カテーテルとして利用した場合の透視図であ
る。この第１の実施形態は成形回路部品（以下、「ＭＩ
Ｄ」（Molded Interconnect Device) という。）からな
るリンクを利用したものである。図１を参照すると、本
発明の第１の実施形態は、ライナーコイル２と、電極２
４，２５が形成されたＭＩＤを用いたリンク３０と（図
２参照）、これらを交互に並べて嵌挿する内側チューブ
４と、各ＭＩＤを用いたリンク３０間を連結するＳＭＡ
アクチュエータ５０と、このＳＭＡアクチュエータ５０
をＭＩＤを用いたリンクに固定する非導電性接着部２６
と、ＭＩＤを用いたリンク３０上の電極２４，２５とと
もにＳＭＡアクチュエータ５０に電気的に接続されるリ
ード線６と、これらを覆って内蔵する外側チューブ７と
を備え、内側チューブ４の内空間が能動カテーテルのワ
ーキングチャンネルとなっている。このワーキングチャ
ンネルは、液体の注入・吸引、様々な道具の出し入れな
どに利用される。またライナーコイルは、医療用カテー
テルや内視鏡でワーキングチャンネルが全体の屈曲によ
り座屈してしまわないように、チューブ内壁に裏打ちす
るように配置したものである。

【００２９】本実施形態のＳＭＡアクチュエータ５０
は、例えば素線径がφ５０μｍ、外径がφ２５０μｍで
ある。ライナーコイル２は、リンクとライナーコイルの
接触面に均一に力が加わるようにするため、端面がクロ
ーズドエンドに形成されている。さらに、能動カテーテ
ルの屈曲により、ライナーコイルとＳＭＡアクチュエー
タとが電気的にショートされてしまうのを避けるため、
ライナーコイル２の表面には絶縁膜が形成されている。
このようにライナーコイルを非導電性処理する絶縁膜は
パリレンを蒸着することにより形成される。このような
パリレン蒸着では、いかなるプラスチックでも到達しえ
ない０．２μｍ程度の厚さで製膜できものであるが、本
実施形態では絶縁を確実にするために１μｍ前後の膜厚
にしている。なお、両端をクローズドエンドにカットさ
れた本実施形態のライナーコイル２は外径φ０．６ｍ
ｍ、自由高さ５ｍｍ程度である。

【００３０】能動カテーテルに使用される内側チューブ
４は外径φが１ｍｍ以下と小さく、かつ、肉厚のできる
だけ薄いチューブである必要から、材質として例えばシ
リコンゴム、ポリエチレン、ポリウレタン、テフロン等
が利用できるが、加工性や伸縮性などの観点から、本実
施形態では外径φ０．５ｍｍ、内径φ０．３ｍｍのシリ
コンゴムチューブを使用している。なお、外側チューブ
７は柔らかさから、外径φ１．２ｍｍ程度のシリコンゴ
ムを使用するのがよい。

【００３１】図２はＭＩＤを用いたリンクの外観図であ
る。図２を参照すると、第１の実施形態にかかるＭＩＤ
を用いたリンク３０は断面の外形が三角形状に形成さ
れ、能動カテーテルの外側チューブ７との間にも空間を
確保できるようになっており、斜線で図示する位置に無
電解メッキなどで電極２４，２５が形成されている。こ
の電極２４はＳＭＡアクチュエータ５０の共通電極とな
るものであり、この実施形態では一周しているが上辺が
なくてもよい。またＭＩＤを用いたリンク３０の外端部
には、ＳＭＡアクチュエータ５０を配設するスロット３
２が三箇所形成され、さらに内側チューブ４にリンク３
０を固定する接着剤を塗るための凹部３４も三箇所形成
されている。さらにＳＭＡアクチュエータが固定される
スロット３２には切り込み溝２７，２７が設けられてお
り、コイル状のＳＭＡアクチュエータ３０を設置後、こ
の溝にリード線６を挟み込んで固定できるようになって
いる。

【００３２】ＭＩＤは射出成形体表面に無電解メッキな
どの方法で電極を形成した部品であるが、本実施形態で
は１ｍｍ以下の微細構造であるため液晶ポリマーを用い
てツーショット（モールド）法で形成されている。この
液晶ポリマーは液状でありながら結晶の性質を示すもの
であり、上記方法により最も複雑な三次元回路を形成す
ることができる。液晶ポリマーの材料としては、メッキ
被膜の耐熱性及び密着性のよいものが望ましい。なお、
本実施形態のＭＩＤを用いたリンク３０の電極形成はＰ
ｄ（パラジウム）付加後、Ｃｕメッキを行い、その後表
面にＡｕメッキを行っている。

【００３３】図３はＳＭＡアクチュエータに通電する回
路図である。図３では、第１の実施形態の１関節にのみ
通電する回路を概略例示したもので、電源は乾電池を例
として図示した。図３における電極２４，２５はＭＩＤ
を用いたリンク３０の電極２４，２５を略したもので、
共通電極２４は上記したように一辺がなくてもＳＭＡア
クチュエータを通電する電気回路として機能する。第１
の実施形態のようにＭＩＤを用いたリンク３０の電極２
４を共通グランドにすると、共通グランドがない場合に
比べて二本の配線を減らすことができ、１関節あたり四
本の配線まで減らすことができ、微細構造に適するよう
になる。なお、ＳＭＡアクチュエータを制御するには集
積回路を設置し、共通の三本のリード線で電源供給や多
重通信を行い、特定のＳＭＡを選択して曲げることが可
能である。

【００３４】次に、ＭＩＤを用いた能動カテーテルの組
立工程を説明する。図４はＭＩＤを用いた能動カテーテ
ルの組立工程を示す工程図である。図４を参照すると、
先ず図４（ａ）に示すように、ＭＩＤを用いたリンク３
０とライナーコイル２とを交互に所定個数まで内側チュ
ーブ４で連結していく。次に図４（ｂ）に示すように、
ＭＩＤを用いたリンク３０のスロット３２にＳＭＡアク
チュエータ５０を配設しリード線６を切り込み溝２７
（図２に示す）に挟み込んで固定して、導電性接着剤で
固定する。そして図４（ｃ）に示すように、これらを非
導電性接着剤でＭＩＤを用いたリンク３０に固定して、
非導電性接着部２６を形成する。この非導電性接着剤
は、耐熱性の室温硬化エポキシ樹脂又はエポキシ樹脂に
フィラーを混入して加熱時に柔らかくなり難くした接着
剤を使用する。なお、フィラーとしては非導電性である
必要から、粒径１０〜３０μｍのシリカ球状粒子を使用
するのがよい。

【００３５】次に図４（ｄ）に示すように、例えばＹＡ
Ｇレーザなどを用いて両切り込み溝２７，２７の中央に
て（図２を参照のこと）各ＳＭＡアクチュエータ５０を
切断する。なお、図４（ｄ）において非導電性接着部２
６の穴は切断箇所を示す。最後に、リード線６を取り出
しつつ外側チューブ７を被せて組立工程が終了する。な
お、常温硬化型導電性接着剤は能動カテーテルに使用す
るＳＭＡコイルが摂氏４０度〜５０度程度の温度から収
縮し始めるので、加熱して硬化させる接着剤としては導
電性を有し、かつ、常温で硬化する接着剤である必要か
ら、紫外線硬化樹脂やエポキシ樹脂に導電性のフィラー
を混ぜたものを使用するのがよい。

【００３６】次に、第１の実施形態の作用を説明する。
ＳＭＡアクチュエータに通電し制御することにより、Ｓ
ＭＡコイルが伸縮し自ら蛇のように運動して狭いところ
に入っていく。そして能動カテーテルのワーキングチャ
ンネルと呼ばれる空間から液体の注入又は吸引、マイク
ロツールなどの出し入れをし、医療では診断や治療など
を、或いは複雑な機械や配管では能動管状物として検査
やメンテナンスなどを行う。この第１の実施形態では、
能動カテーテルの骨格になるリンクが液晶ポリマーで形
成したＭＩＤを用いたリンクであるので、シリコンとガ
ラスで形成された構造体に比べて軽量になる。またリン
クの構造体を微細化しかつ簡略化でき、ワーキングチャ
ンネルを確保しながら外径の小さい能動カテーテルの作
製ができる。またリンク形成の自由度が大きいため、ワ
ーキングチャンネルの内空間を理想的な円形に作製でき
る。さらにＭＩＤを用いたリンクの断面の外径を三角形
状にすることで、断面が円形の能動カテーテルの外装の
間にも空間を確保することができる。したがって、この
空間に配線を減らすための回路、圧力センサ及び能動カ
テーテルの曲がりセンサ等の微小なセンサ並びに細長い
形状のセンサを入れることが可能になる。したがって、
二方向屈曲型でも四方向屈曲型でも多関節機構が実現で
きる。

【００３７】次に、第２の実施形態を説明する。図５は
本発明の能動導管の第２の実施形態として、チューブ型
能動カテーテルに利用した場合を示す外観図である。こ
の第２の実施形態では、ＭＩＤを用いたリンクに代えて
チューブ型リンクを使用している。図５を参照すると、
第２の実施形態によるチューブ型能動カテーテルは、ラ
イナーコイル２と、電極２４，２５が形成された高分子
チューブからなるチューブ型リンク４０と、これらを交
互に並べて嵌挿する内側チューブ４と、各チューブ型リ
ンク４０間を連結するＳＭＡアクチュエータ５０と、こ
のＳＭＡアクチュエータ５０をチューブ型リンクに固定
する非導電性接着部２６と、チューブ型リンク４０上の
電極２４，２５とともにＳＭＡアクチュエータ５０に電
気的に接続されるリード線６と、これらを覆って内蔵す
る外側チューブ７とを備えている。なお、高分子チュー
ブ上に形成される電極２４はＳＭＡアクチュエータの共
通電極であり、高分子チューブを一周して形成してもよ
い。或いはＣ形状であってもよい。これは第１の実施形
態の共通電極の一辺がなくてもよいのと同じ理由であ
る。

【００３８】次に図５のチューブ型能動カテーテルの組
立工程を説明する。図６はチューブ型能動カテーテルの
組立工程を示す工程図である。先ず図６（ａ）に示すよ
うに、チューブ型リンク４０とライナーコイル２とを交
互に所定個数まで内側チューブ４で連結していく。次に
図６（ｂ）に示すように、チューブ型リンク４０の配線
パターン上にＳＭＡアクチュエータ５０とリード線６と
を導電性接着剤で固定する。この導電性接着剤は電気的
接続を確実にするために有効である。さらに図６（ｃ）
に示すように、これらを非導電性接着剤で高分子チュー
ブに固定することにより非導電性接着部２６を形成す
る。そして、図６（ｄ）に示すように、例えばＹＡＧレ
ーザを用いて、各ＳＭＡアクチュエータ５０を切断す
る。なお、図６（ｄ）において非導電性接着部２６の穴
は切断箇所を示す。最後にリード線６を取り出しつつ外
側チューブを被せることにより組立工程が終了する。

【００３９】第２の実施形態は以上のように構成されて
おり、この第２の実施形態では能動カテーテルの骨格に
なるリンクが高分子チューブでできるので、リンクの構
造体を簡略化でき、広いワーキングチャンネルを確保し
ながら外径の小さい能動カテーテルの製作ができる。

【００４０】次に、第３の実施形態を説明する。図７は
本発明の能動導管の第３の実施形態として、接着型能動
カテーテルとした場合の外観図である。なお、図７にお
いて外側チューブは省略している。この第３の実施形態
では接着剤でリンクを形成したものである。図７を参照
すると、この第３の実施形態の接着型能動カテーテル
は、ライナーコイル２と、このライナーコイル２に嵌挿
するシリコンゴム製の内側チューブ４と、この内側チュ
ーブ４に沿って配設したＳＭＡアクチュエータ５０とリ
ード線６とを所定間隔ごとに導電性接着剤で固定した台
座６０と、この台座６０のところでＳＭＡアクチュエー
タ５０とリード線６とを覆って内側チューブに固定する
非導電性接着部６２とを備え、接着剤でリンク構造体を
形成している。なお、ライナーコイル２の表面は絶縁膜
が形成されている。

【００４１】上記接着型能動カテーテルの組立工程を、
接着型能動カテーテルの組立工程を示す図８を用いて説
明する。先ず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ラ
イナーコイル２に内側チューブ４を嵌挿し、両端にシリ
コンゴムチューブのスペーサ８１，８１をはめる。続い
て、図８（ｃ）に示すように、リード線６をライナーコ
イル２の上にのせてＳＭＡアクチュエータ５０を両端の
スペーサ８１，８１の上に設置する。そして、図８
（ｄ）に示すように、リード線６とＳＭＡアクチュエー
タ５０とを微量の導電性接着剤６０で固定し、次いで図
８（ｅ）に示すように、非導電性接着剤で確実に非導電
性接着部６２を形成して、ＭＩＤを用いたリンクと同様
の作用を有するリンクと固定部とを形成する。さらに図
８（ｆ）に示すようにＹＡＧレーザ等を用いてＳＭＡア
クチュエータ５０を切断する。以上の図８（ｃ）〜
（ｆ）の工程を３回繰り返し、最後にスペーサ８１を取
り出すと図７で示したようになる。この後リード線６を
取り出しつつ外側チューブを被せることにより組立工程
が終了する。

【００４２】第３の実施形態は以上のように構成されて
おり、リンク構造体が接着剤で形成されるので極めて軽
量になるとともに、リンク構造を極めて簡単にできる。
またリンク構造体を長手方向に短くでき、ＳＭＡアクチ
ュエータの駆動部分を長くとることができる。

【００４３】次に第４の実施形態を説明する。この第４
の実施形態は第３の実施形態における絶縁膜が被覆され
たライナーコイル２に代えて導電性のライナーコイル９
２を用い、これをＳＭＡアクチュエータに通電するとき
の電気的なグランドとすることで配線数を減らしたもの
である。図９は本発明の第４の実施形態の配線数を減ら
す接着型リンクの能動カテーテルを示す外観図である。
この第４の実施形態による接着型リンクの能動カテーテ
ルは、導電性ライナーコイル９２に内側チューブ４を嵌
挿し、所定間隔でリード線６とＳＭＡアクチュエータ５
０とを電気的に接続した後、導電性ライナーコイル９２
上で非導電性接着剤５１で固定し、その上から非導電性
接着剤で内側チューブに確実に固定している。さらに図
９に示すように導電性ライナーコイル９２とＳＭＡアク
チュエータ５０とは導電性接着剤５２で接続されてい
る。この第４の実施形態ではＳＭＡアクチュエータを切
断していない。なお、図９において外側チューブは省略
されている。

【００４４】図１０は第４の実施形態の実際の回路部と
等価回路を示した図である。電流は抵抗値に従って分割
されるため、両側のＳＭＡアクチュエータに電流を流し
ても駆動したくない中間のＳＭＡアクチュエータには無
視できるほどのわずかな電流しか流れない。したがって
図１０（ｂ）に示すように、両側に挟まれたＳＭＡアク
チュエータに通電せずに、ＡとＢのスイッチをオンにし
て両端のＳＭＡアクチュエータを収縮させることができ
る。したがって第４の実施形態ではライナーコイルを接
地することで配線数を減らすことができ、すなわち１関
節あたり３本となり、かつ、ＹＡＧレーザ等によるＳＭ
Ａアクチュエータの切断プロセスが不要になる。また能
動カテーテルの屈曲によりライナーコイルとＳＭＡアク
チュエータとが電気的にショートされてしまうような場
合は、配置されるリンクのピッチを短くするか又は導電
性ライナーコイル全面にパリレンを蒸着後、導電性が必
要な部分のみをレーザなどでパリレンを除去することで
防ぐことができる。

【００４５】次にライナーコイルをＳＭＡアクチュエー
タの外側に配設した外骨格型の能動カテーテルについて
説明する。図１１（ａ）は第５の実施形態の外骨格型の
能動カテーテルを示す外観図であり、図１１（ｂ）は図
１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１１（ａ）及び
（ｂ）を参照すると、第５の実施形態の外骨格型能動カ
テーテルは、内側チューブ４の外側に隙間を設けて配設
されたＳＭＡアクチュエータ５０と、内側チューブ４と
ＳＭＡアクチュエータ５０との間に隙間を設け支持する
リンクとなる保持部材１００と、ＳＭＡアクチュエータ
５０の外側に適宜の箇所で非導電性接着剤１０６により
固定されるとともに片端を各ＳＭＡアクチュエータ５０
と電気的に共通に接続された導電性ライナーコイル９２
と、ＳＭＡアクチュエータ５０に通電するリード線６
と、これらを覆って内蔵する外側チューブ７とを備え、
内側チューブ４の内空間が能動カテーテルのワーキング
チャンネルとなっている。なお、導電性ライナーコイル
９２はＳＭＡアクチュエータ５０に通電する電気回路の
接地になっており、この一方の他端がリード線６に接続
されている。

【００４６】リンクとなる保持部材１００は、例えばシ
リコンゴムチューブのスペーサ８１と、支持棒となる所
定長さに切断された金属棒１０１とを有し、ＳＭＡアク
チュエータ５０と金属棒１０１がスペーサ８１に接着剤
で固定されている。能動カテーテルは例えば血管内など
の液体中で使用されるため、外側チューブ７には密閉性
に優れたものを選択し、さらに能動カテーテルの屈曲特
性を損なわないために伸展性に富む薄肉のシリコンチュ
ーブが適している。

【００４７】外骨格型能動カテーテルの導電性ライナー
コイル９２は内骨格型に比べ径を大きくしており、例え
ば素線径が約φ０．０９ｍｍ、外径が約φ１．６ｍｍ、
自由高さが１７．４ｍｍである。この導電性ライナーコ
イル９２は本来の素線径がφ０．１２ｍｍであったもの
を王水（３６％塩酸：６０％硝酸：水＝１：１：３）で
エッチングして微細化して作製したものである。なお、
ＳＭＡアクチュエータ、導線性接着剤及び非導電性接着
剤は内骨格型能動カテーテルで用いたものと同様のもの
で十分である。またＳＭＡアクチュエータ５０及び導電
性ライナーコイル９２とリード線６との接続配置は、導
電性ライナーコイル９２を接地した図１０に示す回路と
同様である。

【００４８】次に外骨格型の能動カテーテルの組立工程
を説明する。図１２及び図１３は外骨格型能動カテーテ
ルの組立工程を示す工程図である。なお、図１２及び図
１３において各工程図と合わせてＡ−Ａ線概略断面図を
示した。先ず図１２（ａ）に示すように内側チューブ４
の両端にスペーサー８１，８１をはめ、図１２（ｂ）及
び（ｃ）に示すようにＳＭＡアクチュエータ５０より径
がわずかに大きい金属棒１０１を非導電性接着剤１０６
で固定し、次いでＳＭＡアクチュエータ５０を非導電性
接着剤１０６で固定する。そして図１２（ｄ）に示すよ
うに導電性ライナーコイル９２を被せる。図１２（ｄ）
と合わせて示した断面図を参照して、金属棒１０１によ
り導電性ライナーコイル９２が同軸に配設され、ＳＭＡ
アクチュエータ５０と導電性ライナーコイル９２との間
に一定の間隔が保たれている。

【００４９】さらに図１２（ｅ）に示すように、導電性
ライナーコイル９２の一端と各ＳＭＡアクチュエータ５
０の一端とを導電性接着剤で固定するとともに、リード
線６を導電性ライナーコイル９２の他端及び各ＳＭＡア
クチュエータ５０の他端に導電性接着剤５２で固定す
る。このように導電性ライナーコイル９２を各ＳＭＡア
クチュエータ５０の共通電極、すなわち共通グランドと
して利用できるようになっている。次いで図１３（ｆ）
に示すように、適宜の箇所に非導電性接着剤１０６でＳ
ＭＡアクチュエータ５０を導電性ライナーコイル９２に
固定し、接着固定部を形成する。さらに図１３（ｇ）に
示すように各ＳＭＡアクチュエータ５０の一端、つまり
片端及び金属棒１０１の両端を例えばＹＡＧレーザ等を
用いて切断する。そして図１３（ｈ）に示すように切断
した金属棒１０１とＳＭＡアクチュエータ５０などを抜
き取り、図１３（ｉ）に示すように外側チューブ７を被
せて完成する。

【００５０】なお、本組立工程では図１３（ｇ）に示し
たように、ＳＭＡアクチュエータ５０の片端を切断する
場合を説明したが、ＳＭＡアクチュエータ５０の片端で
ない場合、すなわち、複数の導電性ライナーコイル９２
が配設されている場合は金属棒１０１を切断する。その
場合、外骨格型能動カテーテルを完成させるためには金
属棒１０１を２ヶ所以上で切断することになるが、ＳＭ
Ａアクチュエータ５０と金属棒１０１との間に隙間があ
るため、この隙間を利用して金属棒１０１を抜き取るこ
とができる。なお、複数の導電性ライナーコイル９２の
場合、最端部では組立工程で説明したように金属棒１０
１だけでなくＳＭＡアクチュエータ５０の片端も切断す
る。

【００５１】次に第５の実施形態の外骨格型能動カテー
テルの作用について説明する。この第５の実施形態の外
骨格型能動カテーテルの作用はライナーコイルがＳＭＡ
アクチュエータの内側に配設された内骨格型の第１の実
施形態と同様である。特に第５の実施形態のような構成
の外骨格型能動カテーテルでは、導電性ライナーコイル
９２がＳＭＡアクチュエータ５０の外側に配設されてい
るため、導電性ライナーコイル９２が外側チューブ７を
裏打ちしており、ＳＭＡアクチュエータ５０が屈曲した
ときに外側チューブ７の伸びが分散する。したがって、
外側チューブ７の局所的な伸展を防ぐことができる。さ
らに、導電性ライナーコイル９２がカテーテルの内部構
造を機械的に保護する役目も果たす。したがって、外骨
格型能動カテーテルでは外界の圧迫にも強くなる。また
ＳＭＡアクチュエータ５０を導電性ライナーコイル９２
から一定の間隙を保って外側チューブ７と離して内側に
配設しているため、伸縮時のＳＭＡアクチュエータ５０
の発熱による外部への影響が減る。したがって、能動カ
テーテルの使用環境によらず安全性が高くなる。

【００５２】次に外骨格型能動カテーテルの別タイプを
第６の実施形態として説明する。図１４は第６の実施形
態の外骨格型能動カテーテルの別のタイプの概略図であ
り、図１５は図１４のＡ−Ａ線断面図である。図１４を
参照して、第６の実施形態は、内側チューブ４が挿入さ
れた非導電性処理したライナーコイル１０２に外側から
適宜の箇所にて挟み込まれたＳＭＡアクチュエータ５０
と、伸縮の一単位となる各ＳＭＡアクチュエータ５０の
両端に接続されたリード線６と、これらを覆って内蔵す
る外側チューブ７とを備えている。図１５に示すよう
に、第６の実施形態は非導電性処理したライナーコイル
１０２にＳＭＡアクチュエータ５０を挟み込ませて対称
に配置する構成である。

【００５３】次に第６の実施形態の組立工程について説
明する。図１６は第６の実施形態の組立工程を示す工程
図である。各工程図（ａ）〜（ｄ）と合わせてＡ−Ａ線
概略断面図を示した。先ず図１６（ａ）及び（ｂ）に示
すように、非導電性処理したライナーコイル１０２の外
側から対称な位置にＳＭＡアクチュエータ５０を伸ばし
て挟み合わせる。次に図１６（ｃ）及び（ｄ）に示すよ
うに、リード線６を導電性接着剤で固定し、リード線６
を内側に配線する。そして、図１６（ｅ）及び（ｆ）に
示すように、ワーキングチャンネルとなる内側チューブ
４を挿入し、これらを覆って外側チューブ７を被せて完
成する。また図１６（ｄ）の組立工程から一端が閉じた
キャップになったキャップ付き外側チューブ１０７を被
せて能動ガイドワイヤーが完成する。この能動ガイドワ
イヤーは内部にワーキングチャンネルを備えていないが
能動カテーテルよりも更に細径化し、蛇のように動かす
ことのできる能動ワイヤーである。

【００５４】このように第６の実施形態では非導電性処
理したライナーコイルが外側チューブの変形を助け、こ
の外側チューブの伸びが局所的に集中せず分散する。さ
らにＳＭＡアクチュエータと非導電性処理したライナー
コイルが機械的に噛み合うので構造が強固になり、壊れ
にくい。また組立工程が簡単になり、第５の実施形態に
比べ更に細径化を図ることができる。

【００５５】以上のような外骨格型能動カテーテルでは
外骨格にあたるライナーコイルには通常ステンレスコイ
ルばねなどを用いているが、このライナーコイルに通電
加熱で伸張する形状記憶合金を用いることもできる。し
たがって、通電加熱により縮んで屈曲するＳＭＡアクチ
ュエータと、通電加熱により伸張するＳＭＡライナーコ
イルとを組み合わせて、屈曲機構と伸張機構とを有する
能動カテーテルができる。図１７（ａ）はＳＭＡライナ
ーコイルとＳＭＡアクチュエータとリード線６とを備え
た屈曲及び伸張機構を備えた外骨格型能動カテーテルを
示す一部概略図である。図１７（ｂ）は図１７（ａ）の
概略断面図であり、矢印と数字は屈曲方向を示す。図１
７（ｂ）を参照して、例えば「２」の方向へ屈曲させる
場合は二本のＳＭＡアクチュエータ５０ａ，５０ｃを同
時に通電加熱すればよく、また能動カテーテルを短縮さ
せるときは三本のＳＭＡアクチュエータを同時に通電加
熱すればよい。さらに能動カテーテルを伸張させる場合
はＳＭＡライナーコイル１０４に通電加熱すればよい。
なお、図１８（ａ）及び（ｂ）は屈曲機構と伸縮機構を
併せ持った能動カテーテルが血管内を屈曲及び伸張によ
り分岐を選択する様子を示したものである。

【００５６】次に第７の実施形態を説明する。この第７
の実施形態は以上説明した多関節多方向の屈曲動作をす
るのと異なり、ＳＭＡアクチュエータは一本のみで一方
向の屈曲動作をするように簡略化されたものである。図
１９（ａ）は第７の実施形態の一方向型能動カテーテル
の一部外観図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ
−Ａ線断面図である。図１９（ａ）及び（ｂ）を参照し
て、第７の実施形態の一方向型能動カテーテルは、非導
電性処理したライナーコイル１０２と、この非導電性処
理したライナーコイル１０２の外側又は内側から適宜の
箇所で噛み合わせて固定した一本のＳＭＡアクチュエー
タ５０と、このＳＭＡアクチュエータ５０の両端に電気
的に接続されたリード線６と、配設されたＳＭＡアクチ
ュエータ５０に対向した位置にて、このＳＭＡアクチュ
エータ５０と両端が非導電性接着剤１０６で固定されて
いる内側チューブ４と、これらを覆って内蔵する外側チ
ューブ７（図示せず）とを備え、内側チューブ４の内空
間がワーキングチャンネルとなっている。なお、非導電
性ライナーコイル１０２と内側チューブ４とは適宜の箇
所で非導電性接着剤で固定していてもよい。

【００５７】次に第７の実施形態の組立工程について説
明する。図２０は第７の実施形態の組立工程を示す工程
図である。各工程図（ａ）〜（ｅ）と合わせてＡ−Ａ線
概略断面図を示した。先ず図２０（ａ）に示すように、
内側チューブ４を導電性ライナーコイル９２の内側に配
置し、図２０（ｂ）に示すように内側チューブ４に対向
する導電性ライナーコイル９２の位置に非導電性接着剤
１０６を塗布して、この導電性ライナーコイル９２を非
導電化処理して非導電性処理したライナーコイル１０２
を作製し、この塗布部を噛むようにＳＭＡアクチュエー
タ５０を伸ばして配設し固定する。なお、非導電性処理
したライナーコイル１０２は表面全体を絶縁膜で覆って
非導電性処理したものでもよい。この場合、図２０
（ｂ）に示す工程は不要であり、図２０（ａ）で示す工
程で当初から非導電性処理したライナーコイルを使用す
ればよい。なお、非導電性ライナーコイル１０２と内側
チューブ４とは適宜の箇所で非導電性接着剤１０６で固
定していてもよい。次にＳＭＡアクチュエータ５０の両
端にリード線６を導電性接着剤５２で固定し、ＳＭＡア
クチュエータ５０及び内側チューブ４の両端を非導電性
接着剤１０６で固定する。そして、これらを覆って外側
チューブ（図示せず）を被せて完成する。

【００５８】次に、一方向型能動カテーテルの内側チュ
ーブ４とＳＭＡアクチュエータ５０との別の結合構造を
説明する。図２１（ａ）は一方向型能動カテーテルの固
定用リングを用いた端部の結合構造、（ｂ）は固定用コ
イルを用いた端部の結合構造を示す一部概略図である。
図２１（ａ）を参照して、固定用リングを用いて固定す
る場合、ＳＭＡアクチュエータ５０と内側チューブ４と
を両端にて固定用リング１０３に嵌挿させ、内側チュー
ブ４端部の下側、つまり能動カテーテルの内側及び非導
電性処理したライナーコイル１０２の端部でＳＭＡアク
チュエータ５０が非導電性接着剤１０６で固定されてい
る。また図２１（ｂ）に示すように固定用コイル１０５
を用いて固定する場合、内側チューブ４の両端に嵌挿さ
せた固定用コイル１０５に、能動カテーテルの内側とな
る箇所でＳＭＡアクチュエータ５０を噛み合わせ、その
噛み合わせた箇所とＳＭＡアクチュエータ５０の端部で
噛み合わせた箇所が非導電性接着剤１０６で固定されて
いる。このような構造にすると内側チューブとＳＭＡア
クチュエータとの結合構造の径が小さくなり、さらに機
械的にＳＭＡアクチュエータがライナーコイル端部及び
内側チューブに固定されるので、接着剤による固定より
も強固になる。

【００５９】次に、ワーキングチャンネルに超音波内視
鏡を装填した第７の実施形態の一方向型能動カテーテル
の作用について説明する。図２２は下部腎杯の観察・診
断に超音波内視鏡を装填した一方向型能動カテーテルを
使用した概念図を示す。超音波内視鏡は先端部に配置さ
れた一個の平面振動子をフレキシブルシャフトで回転さ
せるタイプである。ＳＭＡアクチュエータ５０に通電加
熱することによりＳＭＡアクチュエータが収縮し、超音
波内視鏡、内側チューブ４及び外側チューブ７が屈曲す
る。駆動電流を遮断すると超音波内視鏡のフレキシブル
シャフトとＳＭＡアクチュエータの復元力により屈曲状
態から元の状態に戻る。このような構成により、第７の
実施形態では屈曲動作を制御することにより尿管から連
続している腎孟及び腎杯などの狭いところに入っていく
ことができ、従来では視ることができなかった腎杯下部
などの観察ができるようになる。

【００６０】次に本発明にかかる各種リンクについて説
明する。第８の実施形態は接着剤に代えて熱収縮チュー
ブを使用したものである。図２３は第８の実施形態の熱
収縮チューブ型カテーテルの外観図である。なお図２３
において、外側チューブ、リード線等は省略している。
図２３を参照して、この熱収縮チューブ型カテーテル
は、内側チューブの外側に熱収縮チューブ９３をはめ込
んで、この上に３本のＳＭＡアクチュエータ５０を設置
し、次にアクチュエータ５０の外側に熱収縮チューブ９
４をはめ込んでチューブの熱収縮によりＳＭＡアクチュ
エータ５０を熱収縮チューブ９３に固定するもので、熱
収縮チューブによりリンクが形成されている。なお、熱
収縮チューブ９３は内側チューブ４とＳＭＡアクチュエ
ータ５０との接触を避けるものである。このような構成
により、接着剤でリンクを形成する場合と比較して組立
時間を短縮でき、材料の経時変化が少ない。

【００６１】次に第９の実施形態を説明する。第９の実
施形態はリンク構造体をリング型リンクとした能動カテ
ーテルである。図２４の（ａ）はリング型リンクの外観
図であり、（ｂ）はリング型リンクを用いた能動カテー
テルの外観図である。なお、図２４において外側チュー
ブ、リード線等は省略している。図２４を参照すると、
第９の実施形態はリンク構造体の長手方向にできるだけ
短い方がよいことから円盤状にしたものであり、図示す
るリング型リンク９５には、ＳＭＡアクチュエータ５０
のコイル素線を挟む切欠き９９が入った鍔９７が設けら
れている。このリング型リンクはＭＩＤ又は金属などの
丈夫な材質のものを用いる。

【００６２】図２５は第１０の実施形態の三角形状の鍔
付きリング型リンクを示す外観図である。図２５に示す
リング型リンク９８は、図２４のリング型リンク９５の
鍔９７をできるだけ三角形状にして空間を有効活用でき
るようにしたものであり、ＳＭＡアクチュエータ５０を
設置するため三箇所に切欠き９９を設けている。このよ
うなリング型リンクでは、ＳＭＡアクチュエータを内側
チューブから一定の距離をもって配置し、ＳＭＡアクチ
ュエータと内側チューブとの接触をさける。したがって
このような構成にすると、ＳＭＡアクチュエータを固定
する面積を小さくすることができる。

【００６３】以上の各種リンクは内骨格型及び外骨格型
の能動カテーテルにおいて使用できる。

【００６４】次に、第１１の実施形態の駒型リンクにつ
いて説明する。図２６（ａ）は駒型リンクの上面図、
（ｂ）は左右対称の側面図、（ｃ）は正面図を示す。図
２６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１１の
実施形態の駒型リンク１１０は中央に貫通孔１１５を有
し、尖鋭部１２７をなす稜線に対して対称に凹部１２
１，１２１と凹部１２５，１２５とを有している。この
ような駒型リンクを四方向駒型リンクと呼ぶ。図２６
（ａ）に示す駒型リンク１１０は四箇所に凹部を設けて
いるが、凹部１２１，１２１だけの二箇所に設けた二方
向駒型リンクにしてもよい。これら駒型リンクの凹部に
ＳＭＡアクチュエータが噛んで固定される爪１０９を設
けておくとよい。図２７は凹部に爪を設けた二方向駒型
リンクを示す外観図である。

【００６５】これらの駒型リンクを用いた能動カテーテ
ルについて説明する。この駒型リンクを用いた能動カテ
ーテルではライナーコイルは不要である。図２８は二方
向駒型リンクを用いた二方向屈曲型能動カテーテルの概
略図である。図２８に示すように、二方向屈曲型能動カ
テーテルは二方向駒型リンク１３０の凹部１２１，１２
１にＳＭＡアクチュエータ５０を接着剤などで固定して
連結し、隣り合った駒型リンクの尖鋭部１２７と平坦部
１２８との間に関節を形成しており、駒型リンクの中央
の貫通孔１１５に内側チューブ（図示せず）を挿入し、
これらに外側チューブ（図示せず）を被せたものであ
る。また爪付き二方向駒型リンク１４０では凹部１２
１，１２１の爪１０９，１０９にＳＭＡアクチュエータ
５０を噛み合わせて接着剤などで固定して連結し、隣り
合った駒型リンクの尖鋭部１２７と平坦部１２８との間
に関節を形成する。このような構成の二方向屈曲型能動
カテーテルでは、例えば一方のＳＭＡアクチュエータ５
０の両端に接続されたリード線（図示せず）により通電
加熱すると一方側に屈曲し、他方のＳＭＡアクチュエー
タ５０に通電加熱すると他方側に屈曲する。

【００６６】図２９は四方向駒型リンクを用いた四方向
屈曲型能動カテーテルの概略図である。図２９に示すよ
うに、四方向屈曲型能動カテーテルは四方向駒型リンク
１１０の尖鋭部１２７を交互に９０度ずつ変え、尖鋭部
１２７と平坦部１２８とを隣り合わせて配設し、駒型リ
ンクの凹部に四本のＳＭＡアクチュエータ５０を接着剤
などで固定し又は凹部に爪を設けた四方向駒型リンクの
爪に四本のＳＭＡアクチュエータ５０を噛み合わせて固
定して、連結したものである。なお、その他の構成は二
方向屈曲型能動カテーテルと同様である。このような構
成の四方向屈曲型能動カテーテルでは、各ＳＭＡアクチ
ュエータ５０に通電加熱することにより四方向に屈曲
し、多関節の屈曲ができる。図３０（ａ）及び（ｂ）は
駒型リンクを用いた能動カテーテルの多関節の屈曲運動
を示す概略図である。図３０に示すように図３０（ａ）
の状態から、駒型リンク間のＳＭＡアクチュエータを単
位として、或いは、数個の駒型リンクに渡るＳＭＡアク
チュエータを単位として適宜制御して通電加熱すると、
図３０（ｂ）に示すように多関節で屈曲する。したがっ
て、二方向屈曲型でも四方向屈曲型でも多関節機構が実
現できる。

【００６７】本発明のようにＳＭＡアクチュエータを用
いる場合、屈曲などで作用する力がそれぞれのリンク構
造体に均等に分散されるため、リンクを金属などのよう
に丈夫な材質にする必要がない。したがって、本発明に
かかるリンクは樹脂などの加工がし易く、大量生産に向
いている材質で形成し利用することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の能動カテ
ーテルとその製造方法では、軽量で微細化かつ簡略化し
たリンクになり、外径の小さい能動カテーテルができる
という優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のＭＩＤ型能動カテーテルの透
視図である。

【図２】ＭＩＤを用いたリンクの外観図である。

【図３】ＳＭＡアクチュエータに通電する回路図であ
る。

【図４】ＭＩＤを用いた能動カテーテルの組立工程を示
す工程図である。

【図５】本発明の第２の実施形態のチューブ型能動カテ
ーテルを示す外観図である。

【図６】チューブ型能動カテーテルの組立工程を示す工
程図である。

【図７】第３の実施形態の接着型能動カテーテルの外観
図である。

【図８】台座型能動カテーテルの組立工程を示す工程図
である。

【図９】本発明の第４の実施形態の配線数を減らす接着
型リンクの能動カテーテルを示す外観図である。

【図１０】第４の実施形態の実際の回路部と等価回路を
示した図である。

【図１１】（ａ）は第５の実施形態の外骨格型の能動カ
テーテルを示す外観図であり、（ｂ）は図（ａ）のＡ−
Ａ線断面図である。

【図１２】第５の実施形態の外骨格型能動カテーテルの
組立工程（ａ）〜（ｅ）を示す工程図及び各Ａ−Ａ線断
面図である。

【図１３】第５の実施形態の外骨格型能動カテーテルの
組立工程（ｆ）〜（ｉ）を示す工程図及び各Ａ−Ａ線断
面図である。

【図１４】第６の実施形態の外骨格型能動カテーテル別
タイプの概略図である。

【図１５】図１４のＡ−Ａ線断面図である。

【図１６】第６の実施形態の組立工程を示す工程図及び
各Ａ−Ａ線断面図である。

【図１７】（ａ）は屈曲及び伸張機構を備えた外骨格型
能動カテーテルを示す一部概略図であり、（ｂ）は図
（ａ）の概略断面図である。

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は屈曲機構と伸縮機構を併
せ持った能動カテーテルが血管内を屈曲及び伸張により
分岐を選択する様子を示す概略図である。

【図１９】（ａ）は第７の実施形態の一方向型能動カテ
ーテルの一部外観図であり、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ
線断面図である。

【図２０】第７の実施形態の組立工程を示す工程図及び
各Ａ−Ａ線断面図である。

【図２１】（ａ）は一方向型能動カテーテルの固定用リ
ングを用いた端部の結合構造、（ｂ）は固定用コイルを
用いた端部の結合構造を示す一部概略図である。

【図２２】下部腎杯の観察・診断に超音波内視鏡を装填
した一方向型能動カテーテルを使用した概念図である。

【図２３】第８の実施形態の熱収縮チューブ型カテーテ
ルの一部を示す外観図である。

【図２４】（ａ）はリング型リンクの外観図であり、
（ｂ）はリング型リンクを用いた能動カテーテルの一部
を示す外観図である。

【図２５】三角形状の鍔付きリング型リンクを示す外観
図である。

【図２６】（ａ）は駒型リンクの上面図、（ｂ）は左右
対称の側面図、（ｃ）は正面図である。

【図２７】駒型リンクの凹部に爪を設けた二方向駒型リ
ンクを示す外観図である。

【図２８】二方向駒型リンクを用いた二方向屈曲型能動
カテーテルの概略図である。

【図２９】四方向駒型リンクを用いた四方向屈曲型能動
カテーテルの概略図である。

【図３０】四方向駒型リンクを用いた能動カテーテルの
多関節の屈曲運動を示す概略図である。

【図３１】従来の能動カテーテルを示す外観図である。

【図３２】従来のリンクを示す外観図である。

【図３３】従来のリンクの製作方法を示す概略図であ
る。

【図３４】従来の能動カテーテルの組立工程を示す工程
図である。

【符号の説明】

２ライナーコイル４内側チューブ６リード線７外側チューブ２４，２５電極２６非導電性接着部２７切り込み溝３０ＭＩＤを用いたリンク３２スロット３４凹部４０チューブ型リンク５０ＳＭＡアクチュエータ５２導電性接着剤６０台座６２非導電接着部９２導電性ライナーコイル９５リング型リンク９６スリット９７鍔９８リング型リンク９９切欠き１００保持部材１０１金属棒１０２非導電性処理したライナーコイル１０３固定用リング１０４ＳＭＡライナーコイル１０５固定用コイル５１，１０６非導電性接着剤１０７キャップ付き外側チューブ１１０駒型リンク１１５貫通孔１２１，１２５凹部１２７尖鋭部１２８平坦部１３０二方向駒型リンク１４０爪付き二方向駒型リンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ライナーコイルと、電極が形成されたＭ
ＩＤを用いたリンクと、これらを交互に並べて嵌挿する
内側チューブと、各ＭＩＤを用いたリンク間を連結する
ＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡアクチュエータを
ＭＩＤを用いたリンクに固定する固定部と、ＭＩＤを用
いたリンク上の電極とともにＳＭＡアクチュエータに電
気的に接続するリード線と、これらを覆って内蔵する外
側チューブとを備える、能動導管。
【請求項２】前記ＭＩＤを用いたリンクが液晶ポリマ
ーであることを特徴とする請求項１に記載の能動導管。
【請求項３】ライナーコイルと、電極が形成された高
分子チューブを用いたリンクと、これらを交互に並べて
嵌挿する内側チューブと、各高分子チューブを用いたリ
ンク間を連結するＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡ
アクチュエータを上記リンクに固定する固定部と、上記
リンク上の電極とともにＳＭＡアクチュエータに電気的
に接続するリード線と、これらを覆って内蔵する外側チ
ューブとを備える、能動導管。
【請求項４】ライナーコイルと、熱収縮チューブを用
いたリンクと、これらを交互に並べて嵌挿する内側チュ
ーブと、各熱収縮チューブを用いたリンク間を連結する
ＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡアクチュエータを
熱収縮チューブを用いたリンクに固定する固定部と、Ｓ
ＭＡアクチュエータに電気的に接続するリード線と、こ
れらを覆って内蔵する外側チューブとを備える、能動導
管。
【請求項５】ライナーコイルと、リング型リンクと、
これらを交互に並べて嵌挿する内側チューブと、各リン
グ型リンク間を連結するＳＭＡアクチュエータと、この
ＳＭＡアクチュエータを上記リング型リンクに固定する
固定部と、ＳＭＡアクチュエータに電気的に接続するリ
ード線と、これらを覆って内蔵する外側チューブとを備
える、能動導管。
【請求項６】前記リンクが切欠きの入った鍔を有する
リング型リンクであることを特徴とする請求項５に記載
の能動導管。
【請求項７】ライナーコイルと、このライナーコイル
に嵌挿する内側チューブと、この内側チューブ長手方向
に配設されたＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡアク
チュエータと上記ライナーコイル及び内側チューブとを
固定する非導電性接着剤で形成されたリンクと、ＳＭＡ
アクチュエータに電気的に接続するリード線と、これら
を覆って内蔵する外側チューブとを備える、能動導管。
【請求項８】内側チューブの外側に配設するＳＭＡア
クチュエータと、この内側チューブとＳＭＡアクチュエ
ータとの間に間隔を設け保持するリンクと、上記内側チ
ューブを内蔵するとともに上記ＳＭＡアクチュエータの
外側に配設するライナーコイルと、上記ＳＭＡアクチュ
エータに通電するリード線と、これらを覆って内蔵する
外側チューブとを備える、能動導管。
【請求項９】前記ライナーコイルが導電性ライナーコ
イルであって、この導電性ライナーコイルを前記ＳＭＡ
アクチュエータに通電する電気回路の接地としたことを
特徴とする請求項７又は８に記載の能動導管。
【請求項１０】非導電性処理したライナーコイルと、
これに挟み込んで配設したコイル状のＳＭＡアクチュエ
ータと、このＳＭＡアクチュエータに通電するリード線
と、上記非導電性処理したライナーコイルに嵌挿する内
側チューブと、これらを覆って内蔵する外側チューブと
を備える、能動導管。
【請求項１１】非導電性処理したライナーコイルと、
これに挟み込んで配設したコイル状のＳＭＡアクチュエ
ータと、このＳＭＡアクチュエータに通電するリード線
と、上記非導電性処理したライナーコイルに当接して配
設した内側チューブとを備え、上記ＳＭＡアクチュエー
タと上記内側チューブとを両端にて固定した、能動導
管。
【請求項１２】前記ＳＭＡアクチュエータと前記内側
チューブとを両端にて非導電性接着剤で固定したことを
特徴とする、請求項１１に記載の能動導管。
【請求項１３】前記ＳＭＡアクチュエータと前記内側
チューブとを両端にて固定用リングに嵌挿し、ＳＭＡア
クチュエータの端部を内側チューブに接着剤で固定した
ことを特徴とする、請求項１１に記載の能動導管。
【請求項１４】前記内側チューブ両端を固定用コイル
に嵌挿し、この固定用コイルに前記ＳＭＡアクチュエー
タを噛み合わせて固定したことを特徴とする、請求項１
１に記載の能動導管。
【請求項１５】前記ライナーコイルがＳＭＡライナー
コイルであって、このＳＭＡライナーコイルに通電する
リード線を備え、屈曲機構と伸張機構とを有することを
特徴とする、請求項８乃至１４の何れかに記載の能動導
管。
【請求項１６】前記ライナーコイルが平線型ライナー
コイルであることを特徴とする、請求項１乃至１５の何
れかに記載の能動導管。
【請求項１７】平坦な底面を有するとともに中央に貫
通孔を有する円柱であって、この円柱の頂面に対称中心
を通る稜線を持つように形成した尖鋭部と、この稜線に
対して対称な位置に形成した凹部とを有する駒型リンク
を備え、この駒型リンクの貫通孔に嵌挿する内側チューブと、上
記駒型リンクの尖鋭部と平坦な底面とを隣り合わせて上
記凹部に配設したＳＭＡアクチュエータと、このＳＭＡ
アクチュエータに通電するリード線と、これらを覆って
内蔵する外側チューブとを備える、能動導管。
【請求項１８】前記駒型リンクの凹部に爪を設け、こ
の爪に前記ＳＭＡアクチュエータを噛み合わせて配設し
たことを特徴とする、請求項１７に記載の能動導管。
【請求項１９】リンクとライナーコイルとを交互に内
側チューブで嵌挿して連結する工程と、上記リンクにＳＭＡアクチュエータとリード線とを配設
して導電性接着剤で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導電性接着
剤で上記リンクに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータを切断する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２０】ＭＩＤを用いたリンクとライナーコイ
ルとを交互に内側チューブで嵌挿して連結する工程と、上記リンクにＳＭＡアクチュエータとリード線とを配設
して導電性接着剤で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導電性接着
剤で上記リンクに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータを切断する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２１】高分子チューブを用いたリンクとライ
ナーコイルとを交互に内側チューブで嵌挿して連結する
工程と、上記リンクにＳＭＡアクチュエータとリード線とを配設
して導電性接着剤で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導電性接着
剤で上記リンクに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータを切断する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２２】熱収縮チューブを用いたリンクとライ
ナーコイルとを交互に内側チューブで嵌挿して連結する
工程と、上記リンクにＳＭＡアクチュエータとリード線とを配設
して導電性接着剤で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導電性接着
剤で上記リンクに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータを切断する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２３】リング型リンクとライナーコイルとを
交互に内側チューブで嵌挿して連結する工程と、上記リンクにＳＭＡアクチュエータとリード線とを配設
して導電性接着剤で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータとリード線とを非導電性接着
剤で上記リンクに固定する工程と、ＳＭＡアクチュエータを切断する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２４】前記リング型リンクが切欠きの入った
鍔を有するリング型リンクであることを特徴とする請求
項２３に記載の能動導管の製造方法。
【請求項２５】ライナーコイルに内側チューブを嵌挿
し、この内側チューブの両端にスペーサをはめる工程
と、リード線を上記ライナーコイルの上に配設してＳＭＡア
クチュエータを両端のスペーサ上に設置する工程と、上記リード線とＳＭＡアクチュエータとを導電性接着剤
で固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータを非導電性接着剤で内側チュ
ーブに固定してリンクを形成する工程と、を備える能動
導管の製造方法。
【請求項２６】内側チューブの両端にスペーサをは
め、この両端のスペーサにて支持棒及びＳＭＡアクチュ
エータの両端を接着剤で固定してリンクを形成する工程
と、上記支持棒に当接し同軸にライナーコイルを配設する工
程と、上記ＳＭＡアクチュエータに通電するリード線を固定し
配線する工程と、非導電性接着剤で上記ＳＭＡアクチュエータを上記ライ
ナーコイルに固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータの片端及び上記支持棒の両端
を切断して取り除く工程と、外側チューブを被せる工程と、を備える、能動導管の製
造方法。
【請求項２７】前記ライナーコイルが導電性ライナー
コイルであって、この導電性ライナーコイルと前記各Ｓ
ＭＡアクチュエータとを導電性接着剤で固定する工程を
備えたことを特徴とする、請求項２５又は２６に記載の
能動導管の製造方法。
【請求項２８】非導電性処理したライナーコイルの外
側から対称な位置にＳＭＡアクチュエータを伸ばして挟
み合わせる工程と、上記ＳＭＡアクチュエータに通電するリード線を固定し
配線する工程と、内側チューブを上記非導電性処理したライナーコイルに
嵌挿する工程と、外側チューブを被せる工程と、を備える、能動導管の製
造方法。
【請求項２９】非導電性処理したライナーコイルの外
側にＳＭＡアクチュエータを伸ばして挟み合わせる工程
と、上記ＳＭＡアクチュエータに通電するリード線を固定し
配線する工程と、一端が閉じたキャップを有する外側チューブを被せる工
程と、を備える、能動導管の製造方法。
【請求項３０】内側チューブを非導電性処理したライ
ナーコイルの内側に当接して配置する工程と、上記内側チューブに対向する位置にて上記非導電性処理
したライナーコイルを噛むようにコイル状のＳＭＡアク
チュエータを伸ばして配設し固定する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータの両端に通電するリード線を
固定し配線する工程と、上記ＳＭＡアクチュエータと上記内側チューブとの両端
を非導電性接着剤で固定する工程と、外側チューブを被せる工程と、を備える、能動導管の製
造方法。