WO2005055818A1 - 能動チューブおよび能動チューブシステム - Google Patents

能動チューブおよび能動チューブシステム Download PDF

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WO2005055818A1
WO2005055818A1 PCT/JP2004/018855 JP2004018855W WO2005055818A1 WO 2005055818 A1 WO2005055818 A1 WO 2005055818A1 JP 2004018855 W JP2004018855 W JP 2004018855W WO 2005055818 A1 WO2005055818 A1 WO 2005055818A1
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WO
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tube
active
channel
main body
bending mechanism
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/018855
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masayoshi Esashi
Yoichi Haga
Masanori Mizushima
Tadao Matsunaga
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Japan Science And Technology Agency
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0058—Flexible endoscopes using shape-memory elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports

Definitions

  • the present invention performs inspections and maintenance by entering complicated machines and pipes, and further enters a blood vessel or an organ of the human body as an active force catheter to clarify diagnosis or treatment.
  • the present invention relates to an active tube and an active tube system that can be used.
  • active endoscopes using a shape memory alloy as an activator have been proposed for diagnosis of the large intestine and the like, and active catheters that enter small spaces such as blood vessels and perform examination, diagnosis, or treatment ( (A thin tubular device) is being developed.
  • various methods have been proposed for so-called non-operative intestinal obstruction treatment without performing laparotomy so that a tube can be passed through the pylorus and small intestine. Examples include medical instruments in which the endoscope grips the distal end of the tube, tubes in which a guide wire serving as a core is inserted, and gang-over tubes which are previously inserted and retained. Tubes with a built-in weight at the tip are widely used.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a distal end portion of a conventional catheter in which a weight is incorporated at the distal end.
  • a conventional catheter 100 for treatment of intestinal obstruction (ileus) has a ring-shaped weight 102 attached to the outer periphery of a leading channel tube 101 at a predetermined interval in the longitudinal direction thereof. ing. The outer circumference of the plurality of weights 102 is covered with an outer tube 103.
  • the tip of the catheter 100 is equipped with a tip 104.
  • the rear end of the working channel tube 101 is joined to the hollow main body tube 105.
  • the catheter 100 is used as follows. First, the catheter 100 is introduced through the nasal cavity or the oral cavity. The operator determines the direction in which the distal end of the catheter 100 should advance under fluoroscopy, and pushes the catheter 100 forward. Force When the catheter 100 is inserted, the gravity acting on the weight 102 at the distal end of the catheter 100 is used. That is, the tip of the catheter 100 is oriented by variously changing the position of the patient. In some cases, the operator may push the hand of the catheter 100 from outside the body to orient the distal end of the catheter 100. There is also a method to insert it with the patient's breathing.
  • Non-Patent Document 1 reports an active bending tube equipped with a MIF (Multi-function on IntegratedFilm) tactile sensor that can be inserted into a blood vessel.
  • MIF Multi-function on IntegratedFilm
  • an SMA wire is embedded in a thin tube portion provided in an outer tube.
  • the SMA wire is driven by applying a pulse wave with an amplitude of 160 V and a duty of 10% to bend the tip.
  • the skin temperature due to heating of the SMA coil was about 80 ° C.
  • Non-Patent Document 1 Hironobu Takizawa and 4 others "Development of a Microfine Active Bending Catheter Equiped with MIF Tactile censors IEEE Intern ational MEMS '99 Conference, January 17, 1999
  • the organ near the distal end of the catheter 100 is observed under X-ray fluoroscopy, the patient or the operator is exposed to X-rays for a long time, which is not preferable for the body.
  • Non-patent Document 1 can bend the distal end, the skin temperature due to SMA wire heating at that time requires medical equipment used in the body. There is a problem that the condition of 41 ° C or less is not satisfied
  • the present invention provides a direction by bending the tip, controls the degree of bending so that it can be easily inserted into a place where insertion is difficult, and can be driven at a low temperature that can be used for examination and treatment.
  • the aim is to provide an active tube and its system.
  • an active tube comprises: a tube for a parking channel, the inside of which is used as a parking channel; an SMA coil arranged along the tube for the parking channel; One or more weights integrally mounted on the outer circumference of the channel tube and the SMA coil, and an outer skin tube covering the outer circumference of the weight including the parking channel tube and the SMA coil. It is characterized by having. With this configuration, the SMA coil of the active tube is driven and bent to orient the active tube, improving the insertability in places where it is difficult to insert, and in the unlikely event that the SMA coil does not work. Can be used as before.
  • the active tube of the present invention is an active tube comprising a distal end portion and a main body tube joined to the distal end portion, wherein a parking channel tube communicating with the main body tube;
  • a bending mechanism that supports the channel tube and bends the working channel tube, one or more weights mounted on the outer circumference of the bending mechanism, and a skin tube that covers the outer circumference of the bending mechanism together with the weight.
  • the bending mechanism is provided with an SMA coil arranged along the longitudinal direction of the working channel tube.
  • a cylindrical thin film is inflatably coated on the outer periphery of the main tube, and the main tube is provided along the axis of the main tube.
  • a normal inflation channel for sending gas or liquid to the space between the main body tube and the thin film is provided, and the thin film expands to form a balloon.
  • a balloon such as air or a liquid such as water or saline can be introduced into the balloon inflation channel from the rear end of the main body tube to inflate the balloon.
  • an active tube can be inserted from the nasal cavity or oral cavity of the human body, and the balloon can be inflated at a predetermined location.
  • the noroon is brought into contact with the intestinal wall, and the active tube is easily moved forward by peristaltic motion of the intestine. Can be moved to
  • an endoscope is inserted into the working channel tube at the distal end.
  • the place where the active tube is inserted can be easily observed.
  • the knitting endoscope is built in the distal end.
  • the diameter of the active tube itself can be reduced.
  • an active tube including a distal end and a main body tube joined to the distal end includes an endoscope, and the distal end communicates with the main body tube.
  • a balloon inflating channel for sending air or liquid to the space between the main body tube and the thin film is provided, and the thin film expands to form a balloon. And wherein the Rukoto.
  • the bending mechanism at the tip of the active tube is driven to bend at an arbitrary angle and direction to orient the active tube, thereby improving the penetration into places where insertion is difficult.
  • a gas such as air or a liquid such as water or saline can be introduced into the balloon inflating channel from the rear end of the main body tube to inflate the nozzle.
  • the active tube can be inserted from the nasal cavity or oral cavity of the human body and the balloon can be inflated at a predetermined location. The balloon can be inflated by inserting the tip of the active tube into the intestine and inflating the balloon. Contact.
  • the active tube can be easily moved forward by the peristaltic movement of the intestine.
  • this active tube is equipped with an endoscope
  • the working tube is inserted into the intestine by inserting the tip of the active tube, inflating the noorune and using the balloon as a fulcrum.
  • the distal end of the endoscope that is inserted inside the front periphery of the balloon can be easily observed.
  • an end of the endoscope includes an image input unit including an optical fiber or an image sensor, and an illumination light guide or LED for illuminating the front of the image input unit.
  • an image input unit including an optical fiber or an image sensor, and an illumination light guide or LED for illuminating the front of the image input unit.
  • the bending mechanism includes: a pair of links that are attached to the working channel tube at an interval, and an outer cover that is joined to the pair of links and covers the working channel tube.
  • An air layer is defined by the pair of links and the outer peripheral surface of the working channel tube, and the SMA coil passes through each small-diameter hole of the pair of links and is connected to the air layer.
  • the bending mechanism is composed of a working channel tube, outer skin, etc., and occupies a large proportion of the space, making it easy to bend and requiring less electricity to the SMA coil.
  • an air layer is also formed between the outer skin of the bending mechanism and the outer tube, heat can hardly be trapped at the distal end, and the temperature rise can be reduced.
  • the SMA coil is passed through the first small-diameter hole of the rear link and the first small-diameter hole of the front link, and is turned back at the front end of the front link to form the second small-diameter hole of the front link and the rear.
  • the wire is passed through the second small-diameter hole of the link and wired.
  • the SMA coil is Between the links,
  • the wire is passed through each of the small-diameter holes and each of the small-diameter holes of the front link, and is bent back plural times. Thereby, the bending strength of the bending mechanism can be improved.
  • a plurality of the SMA coils are provided between the pair of links at equal intervals with respect to the center axis of the working channel tube. Accordingly, the bending directions of the SMA coils provided as the bending mechanism are different from each other, and the bending directions of the SMA coils can be associated with each other to bend the tip in multiple directions.
  • the main body tube includes a working channel communicating with the working channel tube, and a wiring channel extending through a wiring connected to the SMA coil of the bending mechanism along an axis of the main body tube.
  • wiring for energizing the SMA coil can be introduced from the rear end of the main body tube, and various chemicals and substances can be introduced from the rear end of the main body tube as needed through the working channel. .
  • An active tube system includes the active tube, a control bottus for controlling a bending mechanism of the active tube, and a control input unit for inputting control information to the bending mechanism to a control port. It is characterized. With this configuration, the bending mechanism of the active tube can be driven via the control input unit.
  • control input unit is a control stick provided with a slide-type operation mechanism that can be operated by a finger on a stick forming a grip.
  • control information can be easily input to the bending mechanism of the active tube.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an active tube system which is the best mode for carrying out the present invention.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view of the tip of the active tube
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the tip of the active tube.
  • FIG. 3A is a partial perspective view of the bending mechanism
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the bending mechanism
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 (b).
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the rear end of the main tube.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the structure of a balloon mounted on the distal end side of the main tube.
  • FIG. 8 is a schematic side view of the structure of the balloon mounted on the distal end side of the main tube.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the control box.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a bent state of the distal end portion of the active tube.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an active tube system according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing an example of an endoscope different from the endoscope of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of an active tube according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing an example of the endoscope.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing a first use mode of the active tube system.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing a second use form of the active tube system.
  • Fig. 17 is a diagram showing the bending angle of the tip with respect to the duty ratio of the pulse voltage.
  • Fig. 18 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the tip of the active tube in the air at a temperature of 26 ° C. It is.
  • FIG. 19 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the tip when the tip is bent to a bending angle of 30 ° in a state of being immersed in water at a temperature of 38 ° C.
  • FIG. 20 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the tip when the tip is bent at a bending angle of 45 ° in a state of being immersed in water at a temperature of 7 ° C. and 38 ° C.
  • FIG. 21 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the tip when the tip is bent at a bending angle of 60 ° in a state of being immersed in water at a water temperature of 38 ° C.
  • FIG. 22 is a schematic sectional view of a distal end portion of a catheter according to the background art of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the active tube is a medical active tube, particularly an ileus tube used for treatment of intestinal obstruction will be described, but the present invention is not limited to the medical active tube.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an active tube system which is the best mode for carrying out the present invention.
  • the active tube system 1 includes an active tube 3 having a distal end portion 2 having a built-in bending mechanism 21, and a control box 10 for controlling the bending mechanism 21 of the active tube 3.
  • the control box 10 is externally connected to a control input unit 10a such as a control stick that can be operated by fingers.
  • the active tube 3 includes a distal end 2 having a plurality of ring-shaped weights 2 with a built-in bending mechanism 21 attached thereto, and a main body tube 4 joined to a rear end of the distal end 2.
  • the rear end 41 of the main body tube 4 is a working tube that is inclined backward from the central axis of the main body tube 4 and is used as an intestinal contents suction tube to suck contents accumulated in the intestine such as the small intestine.
  • Channel 4 A, wiring channel 4 B, balloon inflation channel 4 C for sending air or liquid to the balloon attached to the tip of main body tube 4, and near the end of main body tube 4 Is connected to the vent channel 4D that communicates with the vent hole of
  • FIG. 2A and 2B are views showing the structure of the active tube.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view of the distal end portion 2 of the active tube 3
  • FIG. 2B is a sectional view of the distal end of the active tube 3.
  • the distal end of the active tube 3 is provided with a distal end portion 2 having a built-in bending mechanism 21 in the longitudinal direction of the tube.
  • the distal end portion 2 of the active tube 3 is inserted into the bending mechanism 21 from behind a skin tube 25 incorporating a ring-shaped weight 22 in a plurality of constrictions.
  • the tip 23 is mounted from the front.
  • the tube 21 a passes through a predetermined hole of the bending mechanism 21.
  • a working channel tube 21a extends from the distal end of the distal end portion 2 to form a distal end joining flange 2a.
  • the perimeter of the tip joining flange 2 a is joined to the rear joining flange 23 a of the tip 23.
  • the distal tip 23 has a through hole having the same diameter as the cylindrical rear end joining flange 23a, and the distal end side is a smooth dog.
  • a king channel tube 21a extends from the rear end side of the distal end portion 2 to form a rear end joining flange b.
  • a joint tube 24 is joined to the outer periphery of the rear end joining flange 2b.
  • the main body tube 4 is joined to the outer periphery of the joint tube 24.
  • the distal end portion 2 is joined to the main body tube 4.
  • a plurality of ring-shaped weights 22 are fitted on the outer periphery of the bending mechanism 21 at predetermined intervals. That is, the weight 22 is mounted on the outer periphery of the single king channel tube 21a and the SMA coil constituting the bending mechanism 21 integrally. Further, on the outer peripheral side of the bending mechanism 21, a skin tube 25 is partially mounted so as to extend over a plurality of ring-shaped weights 22. The distal end of the outer sheath tube 25 is joined to the outer peripheral surface of the rear end joining flange 23 a of the distal tip 23, and the rear end of the outer tube 25 is joined to the outer peripheral surface of the joint tube 24. Join.
  • the ring-shaped weight 22 is made of, for example, stainless steel, and the outer tube 25 can be, for example, a thin silicon tube.
  • FIG. 3 and 4 are views showing the structure of the bending mechanism 21.
  • FIG. 3 (a) is a partial perspective view of the bending mechanism 21 and (b) is a cross-sectional view of the bending mechanism 21.
  • the working channel tube 21a is supported by the front link 2lb and the rear link 21c. That is, the distal end side of the single king channel tube 21a is passed through the large-diameter hole 21d of the front link 21b, and the front end portion that has been passed forms the distal end joining flange 2a. Also, the rear end side of the king channel tube 21a is passed through the large diameter hole 21d of the rear link 21c, and the passed rear end portion forms a rear end joining flange 2b. Then join And tube 24.
  • the spirally formed SMA coil 21e passes through the first small-diameter hole 21f of the rear link 1c and the first coil 21e of the front link 21b. Wiring is provided with bending as required up to the small diameter hole 21 f. Further, the SMA coil 21 e is passed through the first small-diameter hole 21 f of the front link 21 b and turned back, and is passed through the second small-diameter hole 21 f of the front link 21. Through the second small diameter hole 21 f of the opposite rear link 21 c. Both ends of the SMA coil 21 e are connected to another material, for example, a wire 21 g made of a copper wire with a thread coating by soldering or the like.
  • the front link 21b and the rear link 21c are the same dog, and can be formed of, for example, an ultraviolet-sensitive resin that hardens upon receiving ultraviolet rays by a stereolithography method.
  • the tube 21a for the king channel is covered with an insulating sheath 21j. Both ends of the outer cover 21j are fixed to the outer periphery of the front link 21b and the rear link 21c. Further, the rear part of the outer skin 21 j is made to abut against the adhesive 21 i that supports and fixes the rear link 21 c to the working channel tube 21 a, so that the outer periphery of the joint tube 24 on the distal end side is contacted. Is coated.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 (b).
  • the front link 21b and the rear link 21c have a large-diameter hole 21d passing through the working channel tube 21a, and an SMA coil made of SMA.
  • Two small-diameter holes 2 1f passing through 21 e are formed.
  • the vertical space 2A of the SMA coil 21e in the figure is surrounded by the front link 21b and the rear link 21c. That is, the space 2A becomes an air layer.
  • the outer cover 21j, the working channel tube 21a, and the outer cover tube 25 are easily bent, and the distal end portion 2 is structured to easily radiate heat, so that heat is hardly accumulated.
  • the transformation point temperature may be set to 60 ° C.
  • the bending mechanism 21 shown in FIGS. 3 and 4 includes one SMA coil 21 e.
  • the wiring method of the SMA coil 21e is not limited to this.
  • one SMA 2 1e may be wired multiple times by a front link 2 lb and a rear link 2 1c. That is, a plurality of turns may be made by passing the SMA coil 21 e through the small diameter holes formed in the front link 21 b and the rear link 21 c respectively. With this configuration, the front end 2 can be easily bent. At this time, it is preferable that both ends of one SMA coil 21 e project from the main tube 4 side of the rear link 21 c.
  • a plurality of SMA coils 21e may be symmetrically wired.
  • each SMA coil 21 e is connected to the center axis of the bending mechanism 21.
  • the wires may be symmetrical to each other.
  • the SMA coils 21 e may be wired such that they make 120 degrees with respect to the center axis of the bending mechanism 21.
  • the tip portions 2 can be bent in all directions by associating the bending directions of the SMA coils 21e with each other.
  • each SMA coil 21e may be folded once between the front link 21b and the rear link 21c, or may be folded plural times.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the rear end portion 41 of the main body tube 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the main body tube 4 has at least a working channel 4A and a wiring channel 4B passing through 21 g of the wiring in the longitudinal direction.
  • a multi-channel type in which one or more tubes are formed as other channels may be used.
  • the active tube 3 is an active tube for treating intestinal obstruction
  • most of the main body tube 4 is occupied by a single-shaped channel 4A having a predetermined shape.
  • a venting channel 4D smaller than the diameter of the working channel 4A is formed between 4A and the outer circumference of the main body tube 4, and a wiring channel smaller in diameter than the venting channel 4D at both ends of the venting channel 4D.
  • 4B and a ball inflation channel 4C are formed.
  • the main body tube 4 is flexible 4 018855 Molded with a material having properties, for example, silicone is suitable as the material.
  • dedicated connectors 4 B 1, 4 C 1, and 4 D 1 are attached to the rear ends 41 of the wiring channel 4 B, the balloon inflation channel 4 C, and the vent channel 4 D, respectively.
  • a lid, a connector, or the like may be attached to the end of the working channel 4A.
  • a monaural jack corresponding to a pair of wiring 21g and a stereo jack corresponding to two pairs of wiring 21g are provided. Can be mentioned.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the structure of the balloon mounted on the distal end side of the main body tube 4, and FIG. 8 is a side view of the runner.
  • a balloon 42 made of, for example, an elastic thin film is mounted.
  • the front and rear portions of the balloon 42 are fixed to the outer periphery of the main body tube 4 with an adhesive 42 a or the like.
  • three inlets 42 b are formed in a portion covered with the ball 42 (see FIG. 8).
  • the gas such as air and the liquid such as water passed through the balloon inflation channel 4C pass through the inlet 42b and inflate the balloon 42, as shown by the arrow in FIG.
  • silicone rubber can be used for the cylindrical thin film used for the balloon 42.
  • the bending mechanism 21 of the tip 2 is assembled. That is, as shown in FIG. 3 (a), the front end of the working channel tube 21a is extended through the large-diameter hole 21d of the front link 21b. Also, the rear link 21c is passed through the large hole diameter 21d so as to extend the rear end side of the working channel tube 21a. If necessary, temporarily fix the front link 11b and the rear link 21c to the outer peripheral surface of the working channel tube 21a with an adhesive or the like.
  • an SMA coil 21 e is produced by SMA. As the SMA coil 21 e, for example, one having a wire diameter of 50 to 100 m and an outer diameter of 200 to 300 ⁇ m is used.
  • one end of the SMA coil 2 1 e is passed through the first small-diameter hole 2 1 f of the rear link 2 1 c, and the first small-diameter hole 2 1 f of the front link 2 lb is inserted.
  • the tip of the SMA coil 21 e passing through the first small-diameter hole 21 f of the front link 21 b is turned back to penetrate the second small hole 21 f of the front link 2 lb.
  • the rear link 2 1c passes through the second small-diameter hole 2 1.
  • both ends of the SMA coil 21e that is, both ends of the rear link 21c side, to another wiring as necessary.
  • the outer skin 21j is covered along the longitudinal direction of the working channel tube 21a, and the outer periphery of the front link 21b and the inner peripheral surface of the distal end of the outer skin 21j are joined to form a front link.
  • the working channel tube 21a, front link 21b, SMA coil 21e and outer skin 21j are fixed to each other with the adhesive 21h.
  • the outer periphery of the rear link 1c is joined to the inner peripheral surface on the rear end side of the outer skin 21j, and an insulating adhesive 21i is applied to the rear surface of the rear link 21c.
  • the working channel tube 21a, rear link 21c, SMA coil 21e (or wiring 21g) and outer skin 21j are fixed to each other with the adhesive 21i.
  • the adhesives 21 h and 21 i for example, silicone can be used. '
  • a connecting tube 24 is connected to the outside of the rear joining flange 2 b of the bending mechanism 2 1 to insulate the rear joining flange 2 b from the inner peripheral surface of the front side of the joint tube 24.
  • the bending mechanism 21 is assembled.
  • the assembled bending mechanism 21 is inserted from the back of the outer tube 25, and the tip 23 is attached to the bending mechanism 21. That is, the inner peripheral surface of the rear end joining flange 23 a of the front end tip 23 and the end surface of the front end joining flange 2 a of the working channel tube 21 a are bonded with a terminal adhesive.
  • the distal end portion 2 of the active tube 3 is manufactured.
  • the size of the tip 2 is, for example, several mm in outer diameter and several tens mm in length.
  • both ends of the SMA coil 21 e of the distal end portion 2 of the active tube 3 are connected to the wiring 21 g passed through the wiring channel 4 B of the main tube 4 by soldering or the like. If another wire is connected to both ends of the SMA coil 21e as required, this other wire is connected to the wire 21g.
  • the main tube 4 and the distal end 2 are communicated with each other, and the rear end surface of the joint tube 24 and the inner peripheral surface of the front side of the main tube 4 are bonded with an insulating adhesive to form the active tube 3. Is completed.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the control box 10.
  • the control box 10 controls the bending mechanism 21 built in the tip 2 of the active tube 3.
  • the tip 2 is bent by this control.
  • the control box 10 receives a control input unit 10a including a control stick including a potentiometer and an input signal from the control input unit 10a. It has a control unit 10b that outputs a control signal to the bending mechanism 21 and a power supply unit 10c that supplies power to the control unit 10b.
  • the control input unit 10a is, for example, a slide type operation that can be input by moving the lever 10B with a finger to a stick 1OA having a grip formed so as to be easily gripped by the palm.
  • This is a control stick with a mechanism.
  • the control unit 10b is configured by a microcomputer or the like
  • the power supply unit 10c is configured by a dry battery or the like.
  • the energization of the SMA coil 21e is controlled by the control element 10e from the DC power supply 10d connected to one end thereof.
  • a dry battery can be used as the DC power supply 10d, and a power transistor can be used as the control element 10e.
  • control input unit 10 a of the control box 10 instead of the control input unit 10 a of the control box 10, an input unit 1 Of built in the control box 10 may be used.
  • a pulse width modulation (PWM: pu 1 seW i d t h Mod u 1 a tio n) method can be used as a control method for the bending mechanism 21, as a control method for the bending mechanism 21, a pulse width modulation (PWM: pu 1 seW i d t h Mod u 1 a tio n) method.
  • PWM pulse width modulation
  • the energizing time to the SMA coil 21 e and the non-energizing time are repeated, and heating and radiating by energizing the SMA coil 21 e are repeated. .
  • the temperature of the SMA coil 21 e can be suppressed, and the temperature of the bending mechanism 21 and thus the tip 2 itself can be suppressed.
  • the duty ratio of the energization time cycle the amount of energization in one cycle can be changed to control the bending angle of the bending mechanism 21.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the bent state of the distal end portion 2 of the active tube 3 by operating the lever 10 B of the control stick as the control input unit 10 a of the control box 10. . Operate the control stick lever 10B to input the control port 10b of the control port 10b to the control element 10b according to the input. Control 0 e.
  • the control element 10e changes the amount of electricity to the SMA coil 21e in one cycle.
  • the bending mechanism 21 operates to keep the bending angle of the distal end portion 21 constant in accordance with the amount of energization of the SMA coil 21 e.
  • the SMA coil 21e generates heat when energized, but as shown in Fig. 10, the bending mechanism 21 is composed of a king channel tube 21a, an outer skin 21j, and front and rear links.
  • the space 2 A surrounded by 2 lb and the rear link 2 1 c was occupied by air, and the space 2 B between the outer cover 2 1 j and the outer tube 25 was also occupied by air. It has an air layer consisting of spaces 2A and 2B. Therefore, spaces 2 A and 2 B are provided inside the distal end portion 2 so that the outer cover 21 j and the working channel tube 21 a and the outer cover tube 25 can be easily bent, and the distal end portion 2 is dissipated heat.
  • the structure is easy to operate.
  • the material of the SMA coil 21 e is a material having a low transformation point force, for example, 60 ° C. As a result, the amount of generated heat itself can be suppressed, and the temperature rise of the bending mechanism 21 due to energization of the SMA coil 21 e can be reduced due to the heat radiation effect of the air layer.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an active tube system according to a second embodiment.
  • the active tube system 1a according to the second embodiment includes an active tube 3a and a display device 3A.
  • the active tube 3 a is obtained by inserting the endoscope 5 from the working channel 4 A of the main tube 4 into the single-channel tube 21 a of the active tube 3 according to the first embodiment.
  • the distal end of the endoscope 5 is not fixed to the distal end 2 of the active tube 3a. That is, the endoscope 5 is configured to be able to protrude and retract from the distal end portion 2 via the main body tube 4.
  • the endoscope 5 is inserted into the distal end portion 2 through the main body tube 4, and if necessary, only the endoscope 5 is withdrawn, and a medicine is inserted or the contents are sucked out from the distal end portion. Can be. Further, the endoscope 5 can be reused by performing processing such as washing as necessary.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing an example of an endoscope different from the endoscope 5 of FIG. 8855
  • an image input ⁇ ⁇ 5a consisting of an optical fiber or an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device), and an image input section
  • a plurality of lighting light guides 5b for illuminating the front of 5a are provided.
  • the endoscope 51 may have a separate working channel 5c.
  • the endoscope 51 is provided with an inlet tube for introducing physiological saline for cleaning the screen of the image input unit 5a. mouth
  • FIG. 13 is a schematic diagram of an active tube according to a third embodiment.
  • the active tube 3b according to the third embodiment is configured such that the endoscope 6 is passed through the tube 21a for a single channel of the active tube 3 according to the first embodiment, and the tip of the endoscope 6 is connected to the active tube 3b. It is fixed to the tip 23A of b.
  • the inner periphery of the distal end tip 23A has an engaging portion that engages with the endoscope 6. This engaging portion is formed by, for example, extending a flange 23B on the shaft side with the distal end of the distal tip 23A.
  • the engaging portion of the distal tip 23A engages with the engaging portion of the endoscope 6, for example, the concave portion 61 to prevent the endoscope 6 from being detached from the distal tip 23A.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing an example of the endoscope 6.
  • the front surface of the endoscope 6 includes an image input unit 6a including an imaging device such as a CCD, and a plurality of LEDs 6b that illuminate the front of the image input unit 6a.
  • the endoscope 6 may be provided with a separate working channel (not shown), and is provided with an introduction pipe for introducing physiological saline for cleaning the screen of the image input unit 6a.
  • the front side of the endoscope 6 may be provided with an injection port 6d corresponding to the tip of the introduction tube.
  • the image input unit 6a may take out an image to the outside by using an optical fiber instead of a CCD, as in the second embodiment.
  • a light guide for illumination is provided instead of the LED 6b, and even if the light guide for illumination guides external light to illuminate the front of the image input unit 6a.
  • endoscope In fixing the 6 with the distal tip 23 A, the engaging portions are provided on the endoscope 6 and the distal tip 23 A, but they may be fixed with an adhesive or the like.
  • Examples of the endoscope in the second and third embodiments include those having a diameter of 3 to 1 Omm, and those having a diameter smaller than that, for example, an ultrafine one having a diameter of 2.5 mm.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram showing a first use mode of the active tube system.
  • the figure shows a case in which the active tubes 3a and 3b are inserted from the nasal cavity or oral cavity and pushed into the body to pass through the pylorus 11a, which is the exit of the stomach 11.
  • the pylorus 1 1a is a very small and difficult place to insert.
  • the operator can display images from the image input units 5 a and 6 a at the tip of the endoscopes 5, 5 1 and 6, such as a display device 3 A. Operate the control input unit 10a of the control box 10 while observing with.
  • the tip 2 of the active tube 3 is bent by operating the control input unit 10a.
  • the bending angle of the tip 2 of the active tube 3 can be freely changed as shown by the arrow in the figure. Then, it is easy to bend the distal end portion 2 of the active tube 3 and push the active tubes 3 a and 3 b toward the pylorus 11 a to push the active tube 3 into the duodenum 12.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram showing a second use form of the active tube system.
  • the figure shows a state in which the active tubes 3a and 3b have been further inserted into the intestine from the stomach 11.
  • the balloon 42 mounted on the front side of the main body tube 4 behind the distal end portion 2 of the active tubes 3a and 3b is displaced by B Peng, and the balloon 42 is made to come into contact with the intestinal wall 13a.
  • the distal ends of the active tubes 3a and 3b are fixed.
  • the surgeon observes the images from the image input units 5a and 6a at the tips of the endoscopes 5, 51 and 6 on the display device 3A or the like.
  • the control input section 10a of the control box 10 is operated. Therefore, the control input section
  • the distal ends 2 of the active tubes 3a and 3b are bent.
  • the lever 10B of the control stick by moving the lever 10B of the control stick, the bending angle of the distal end portion 2 of the active tube 3 can be freely changed as shown by the arrow.
  • the operator can observe the intestinal wall 13a at will.
  • the balloon 42 can be moved forward in the intestine.
  • the active tubes 3a and 3b join the main tube 4 with the balloon 42 attached thereto and the distal end portion 2 with the built-in bending mechanism 21 as well as the imaging of the optical fiber 1 and CCD. Since the image input sections 5a and 6a composed of elements are incorporated in the distal end section 2, they can be used as an endoscope for intestinal observation.
  • Tube 3 can also be used in the same manner by using an X-ray image in combination.
  • the bending mechanism 21 in the distal end portion 2 is composed of one SMA coil 21 e.
  • the control input unit 10a can be realized, for example, by providing the same number of slide control mechanisms as the number of SMA coils 21e on the control stick.
  • a plurality of weights 22 are not provided at the tip 2 of the active tube 3a in the second embodiment and the active tube 3b in the third embodiment. That is, the active tube 3 is composed of a distal end portion 2 having a built-in bending mechanism 21 and a main body tube 4 joined to the rear end of the distal end portion 2, and the endoscopes 5, 51, 6 are It is inserted into the working channel 4 A of the main body tube 4 and the working channel tube 21 a of the distal end portion 2.
  • the configurations of the bending mechanism 21 and the main body tube 4 are the same as those of the other embodiments.
  • an SMA coil 21 e with an outer diameter of 200 to 300 m is fabricated, and a bending mechanism 21 is assembled. Part 2 was produced. At this time, the tip 2 had a length of about 4 O mm and an outer diameter of 6 mm. Then, the distal end portion 2 was joined to the main body tube 4. The bending mechanism 21 was driven with a pulse voltage having a peak voltage of 16.5 V and a pulse period of 86.2 Hz to change the duty ratio and bend the tip 2.
  • FIG. 17 is a diagram showing the bending angle of the tip 2 with respect to the duty ratio of the pulse voltage.
  • the bending angle is the angle between the extension of the main body tube 4 and the tip 21. For each duty ratio, the time required for the bending mechanism 21 to operate and the tip to bend was within one second.
  • the lever 10 B of the control stick is returned to its original position, the distal end 2 is located on an extension of the main body tube 4.
  • the duty ratio was 40% and the bending was possible up to 110 °. At this time, the radius of curvature was about 2 O mm. In addition, it was confirmed that the distal end portion 2 could be bent even while a guide wire having a diameter of 14 mm was passed through the main tube 4 and the ⁇ -king channel tube 21a.
  • FIG. 18 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the tip of the active tube 3 in the air at a temperature of 26 ° C.
  • the outer sheath tube 25 The surface temperature was measured with a thermocouple.
  • the thermocouple was a portion directly receiving the radiant heat of the SMA coil 21 e, and specifically, was in contact with the outer tube 25 between the weights 22.
  • the time when the surface temperature exceeds 41 ° C from the start of energization is 60 seconds and 4 seconds, respectively, when the bending angles are 30 °, 45 °, and 60 °. It turns out that it is 25 seconds.
  • the active tube 3 is used as an active tube for treatment of intestinal obstruction, i.e., assuming that the place to be used is in the stomach or intestine and there is a residue such as food, the water temperature is 38 ° The skin temperature of the active tube when immersed in water of C was also confirmed.
  • Fig. 19 to Fig. 21 show the bending angle of the tip 2 when immersed in water at a water temperature of 38 ° C. 4 018855
  • FIG. 6 is a diagram showing the elapsed time of the surface temperature of the distal end portion 2 when bent at 30 °, 45 °, and 60 °, respectively.
  • the surface temperature is constant at about 41 ° C
  • the surface temperature is constant at about 42 ° C.
  • the temperature does not rise to about 44 ° C even if the flexion state is maintained for one minute or more. This is considered to be due to the fact that water having better heat conductivity than the atmosphere was present on the outermost surface of the distal end portion 2 of the active tube 3, thereby improving the thermal efficiency.
  • the surface temperature was about 41 ° C or less, and it was found that the surface temperature could be sufficiently used for treatment.
  • the tip of the active tube can be easily bent in an arbitrary direction and at an angle to orient the active tube, and can be easily inserted into a place where insertion is difficult.
  • the conventional use can be performed by the gravity action of the weight.
  • the insertion point can be observed while the active tube is inserted. Since the heat is easily dissipated, heat is generated when the SMA coil of the bending mechanism is energized, but heat can be easily dissipated and the temperature rise at the tip of the active tube can be suppressed.
  • the balloon attached to the main body tube and inserting the endoscope into the working channel it can be used as a medical instrument for intestinal observation, for example.
  • the bending mechanism of the active tube can be easily driven via the controller.

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Abstract

先端を屈曲させて方向付けを行い、屈曲の度合いを制御して挿入困難な箇所に対して容易に挿入できるようにし、かつ検査・治療用に使用可能な低温で駆動できる、能動チューブとそのシステムを提供する。　ワーキングチャネル用チューブ（２１ａ）の外側に沿ってＳＭＡコイル（２１ｅ）を配線して屈曲機構（２１）を構成する。複数の錘（２２）を内蔵した外皮用チューブ（２５）内に屈曲機構（２１）を挿入する。そして、屈曲機構（２１）の先端側に先端チップ（２３）を装着して能動チューブ（１）の先端部（２）とする。また、先端部（２）に、ワーキングチャネル用チューブ（２１ａ）に本体チューブ（４）を連通させる。ＳＭＡコイル（２１ｅ）に配線（２１ｇ）を接続する。この配線（２１ｇ）は、本体チューブ（４）の配線用チャネル（４Ｂ）で本体チューブの後端部（４１）まで挿通されており、屈曲機構（２１）を外部から駆動可能にする。

Description

能動チューブぉよび能動チュ一ブシステム 技術分野
本発明は、 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 らに能動力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 明
利用に供し得る能動チユーブぉよび能動チユーブシステムに関する。 細
背景技術
近年、 形状記憶合金をァクチユエ一夕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。 例えば、 医療用現場においては、 開腹手術を行わない、 所謂非手術的な腸閉塞 治療には、 幽門や小腸内にチューブを通過させることができるように、 様々な方 法が提案されている。 その例として、 内視鏡にチューブの先端部を把持させた医 療器具や、芯となるガイドワイヤーを揷入したチューブや、 予め揷入留置する口 ングオーバ一チューブなどがある。 また、 先端に錘を組み込んだチューブが広く 用いられている。
図 2 2は、 先端に錘を組み込んだ従来のカテーテルの先端部を示す概略断面図 である。 従来の腸閉塞 （ィレウス） 治療用のカテーテル 1 0 0は、先端部のヮー キングチャネル用チューブ 1 0 1の外周にその長手方向に所定の間隔を開けてリ ング状の錘 1 0 2を装着している。 そして、複数の錘 1 0 2の外周を外皮用チュ —ブ 1 0 3で被覆している。 カテーテル 1 0 0の最先端には、 チップ 1 0 4を装 着している。 他方、 ワーキングチャネル用チューブ 1 0 1の後端は、 中空の本体 チューブ 1 0 5に接合している。
上記カテーテル 1 0 0は、次のように使用されている。 先ず、 カテーテル 1 0 0を鼻腔または口腔から揷入する。 術者は、 X線透視下においてカテーテル 1 0 0の先端部が進むべき方向を判断し、 カテーテル 1 0 0を押し進める。 力テーテ ル 1 00を揷入する際は、 カテーテル 1 00の先端部における錘 1 02に作用す る重力を利用する。 すなわち、 患者の体位を様々に変えることでカテーテル 1 0 0の先端部の方向付けをする。 場合によっては、 術者が体外から手で押すことで カテーテル 1 00の先端部の方向付けをすることもある。 また、 患者の呼吸に合 わせて挿入する方法もある。
さらに、近年、形状記憶合金 (Shape Memory Alloy: 以下、 「SMA」 と記す 。 ） を使用した能動屈曲チューブが開発されている。 例えば、非特許文献 1には 、 血管内に揷入できるようにした、 M I F (Mu l t i— f unc t i on I n t e g r a t e d F i lm) 触感センサーを装着した能動屈曲チューブが報 告されている。 この能動屈曲チューブにおいては、外皮用チューブ内に設けた細 管部に SMAワイヤ一を埋め込んでいる。 そして、 SMAワイヤ一に振幅 1 60 Vでデューティ 10%のパルス波を印加して駆動し、 先端部を屈曲させている。 この際、 SMAコイルの加熱による外皮温度は、約 80°Cであった。
【非特許文南犬 1】 Hironobu Takizawa他 4名 "Development of a Microfine Active Bending Catheter Equi ped with MIF Tactile censors IEEE Intern ational MEMS' 99 Conference, 1 999年 1月 1 7日
しかしながら、従来例のカテーテル 1 00を揷入する際、器官の分岐や狭小化 などで挿入が極めて困難な場合もあり、 目的部位まで挿入するまで長時間を必要 とする場合が少なくない。 またその際に苦痛状態にある患者の体位を様々に変え なくてはならないため、 術者にとっても患者にとっても負担がかかる、 という課 題がある。 しかも、 術者は経験に基づいて患者の体位を変えるので、 カテーテル 1 00の挿入箇所が極めて困難な場合には、揷入箇所に体位を合わすのに時間を 要する、 という課題もある。
また、 カテーテル 1 00の先端付近の臓器を X線透視下で観察するので、 患者 や術者は長時間 X線に晒されることになり、体にも好ましくない。 さらには、 力 テーテルの揷入箇所を術者が直視できないので、 力テ一テルの揷入は容易ではな い、 という課題もある。
また、非特許文献 1の能動屈曲チューブは、 先端部の屈曲ができるものの、 そ の際の S M Aワイャ一加熱による外皮温度が、体内で使用される医療機器に要求 される 4 1 °C以下という条件が満たされていないという課題がある 発明の開示
そこで、本発明は、先端を屈曲させて方向付けを行い、屈曲の度合いを制御し て挿入困難な箇所に対して容易に挿入できるようにし、 かつ検査 ·治療用に使用 可能な低温で駆動できる、 能動チューブとそのシステムを提供することを目的と する。
上記課題を解決するために、 本発明における能動チューブは、 内部をヮーキン グチャネルとして使用するヮーキングチャネル用チューブと、上記ヮーキングチ ャネル用チュ一ブに沿つて配設した S M Aコイルと、上記ヮ一キングチャネル用 チューブと上記 S M Aコイルとを一体としてその外周に装着した一以上の錘と、 上記ヮーキングチャネル用チューブと上記 S M Aコイルとを含んで上記錘の外周 を被覆した外皮用チューブと、 を備えたことを特徴とする。 この構成により、 能 動チュ一ブの S M Aコィルを駆動させて屈曲させ、能動チュ一ブの方向付けを行 え、 挿入し難い場所に対する挿入性が向上するとともに、 万が一 S MAコイルが 作用しない場合においても従前と同様に使用できる。
また、 本発明の能動チューブは、 先端部と、 この先端部に接合される本体チュ ーブとからなる能動チュ一ブにおいて、上記本体チュ一ブに連通するヮーキング チャネル用チューブと、 ヮ一キングチャネル用チューブを支持してヮーキングチ ャネル用チューブを屈曲させる屈曲機構と、屈曲機構の外周に装着される一また は複数の錘と、 この錘とともに上記屈曲機構の外周を被覆する外皮用チューブと 、 を上記先端部に備えており、 上記屈曲機構は、 ワーキングチャネル用チューブ の長手方向に沿って配設した S MAコイルを備えていることを特徴とする。 この 構成により、 能動チューブの先端部の屈曲機構を駆動させて任意の角度と方向に 屈曲させることにより能動チューブの方向付けを行え、揷入し難い場所に対する 挿入性が向上する。 また、錘を内蔵しているので、万が一屈曲機構が動作しない ような場合においても従前と同様に使用できる。
好ましくは、前記本体チューブの先端側には、 本体チューブの外周に円筒の薄 膜が膨張可能に被覆されており、本体チューブには、 該本体チューブの軸に沿つ て本体チユーブと上記薄膜との空間に気体または液体を送るためのノ ル一ン膨ら まし用チャネルが設けられて、 上記薄膜が膨張してバルーンを構成する。 この構 成により、本体チューブの後端からバルーン膨らまし用チャネルに空気などの気 体または水や生理食塩水などの液体を揷入して、 バルーンを膨らませることがで きる。 これにより、例えば、人体の鼻腔や口腔から能動チューブを揷入して、 所 定の箇所においてバルーンを膨らませることができる。 よって、 腸内に能動チュ ーブの先端を揷入してバル一ンを β彭らませることで、ノ ルーンを腸壁に接触させ 、 これで腸のぜん動運動により容易に能動チューブを前方方向に移動させること ができる。
好ましくは、前記先端部の前記ワーキングチャネル用チューブには、 内視鏡が 揷入してある。 この構成により能動チューブを挿入した箇所を容易に観察するこ とができる。
好ましくは、 編己内視鏡は前記先端部に内蔵されている。 この構成により、 能 動チューブが内視鏡と一体となっていることで、 能動チュ一ブそのものの径を小 さくすることができる。
本発明の別の態様によれば、先端部と、 この先端部に接合される本体チューブ とからなる能動チューブは、 内視鏡を備えており、上記先端部は、本体チューブ に連通するヮーキングチャネル用チューブと、 ヮ一キングチャネル用チューブを 支持してワーキングチャネル用チューブを屈曲させる屈曲機構と、 該屈曲機構の 外周を被覆する外皮用チューブと、 を備えており、上記屈曲機構は、 ワーキング チャネル用チューブの長手方向に沿って配設した S MAコイルを有し、 本体チュ —ブの先端にはその外周に円筒薄膜が膨張可能に被覆されており、 この本体チュ —ブにはその軸に沿って、 本体チューブと上記薄膜との空間に空気または液体を 送るためのバルーン膨らまし用チャネルが設けられて、上記薄膜が膨張してバル —ンを構成することを特徴とする。 この構成により、 能動チューブの先端部の屈 曲機構を駆動させて任意の角度と方向に屈曲させて能動チュ一ブの方向付けを行 うことで、挿入し難い場所に対する揷入性が向上する。 また、本体チューブの後 端からバル一ン膨らまし用チヤネルに空気などの気体または水や生理食塩水など の液体を揷入して、 ノ^レ一ンを膨らませることができる。 これにより、例えば、 人体の鼻腔や口腔から能動チューブを揷入して、 所定の箇所においてバルーンを 膨らませることができるので、 腸内に能動チューブの先端を揷入してバルーンを 膨らませることで、バルーンを腸壁に接触させる。 これで、 腸のぜん動運動によ り容易に能動チューブを前方方向に移動させることができる。 さらには、 この能 動チュ一ブが内視鏡を備えていれば、 腸内に能動チューブの先端部を揷入してノ ルーンを膨らませてバル一ンをいわば一つの支点にしてワーキング用チューブ内 に揷入してある内視鏡の先端部を屈曲させて、 バルーンの前方周辺を容易に観察 できることになる。
好ましくは、 前記内視鏡の先端には、 光ファイバ一または撮像素子からなる画 像入力部と、 該画像入力部の前方を照らすための照明用ライトガイドまたは L E Dとを備える。 この構成により、能動チューブの前方を照らし、照らされたか箇 所を画像入力部を介して入力して、画像を取り出すことができる。
好ましくは、前記屈曲機構は、前記ワーキングチャネル用チューブに間隔を開 けて装着される一対のリンクと、一対のリンクに接合してヮーキングチャネル用 チューブを被覆する外皮と、 を有しており、一対のリンクとワーキングチャネル 用チューブの外周面とで空気層を画成して、前記 S M Aコィルが一対のリンクの 各小径孔に揷通されて、 上記空気層に架線されている。 この構成により、 S MA コイルへの通電により発熱するが、空気層を介して放熱しやすくなる。 また、屈 曲機構はワーキングチャネル用チューブ、外皮などで構成されており、 空間が占 める割合が多いため曲がりやすく、 S M Aコイルへの通電量が少なくてすむ。 ま た屈曲機構の外皮と外皮用チューブとの間にも空気層が形成されていることと相 まって、 先端部に熱がこもり難く温度上昇を低下させることができる。
好ましくは、 前記 S MAコイルは、 後リンクの第一の小径孔および前リンクの 第一の小径孔に揷通されると共に前リンクの前端で折り返して、前リンクの第二 の小径孔および後リンクの第二の小径孔に揷通されて架線されている。 この構成 により、 S M Aコイルの前後をリンクで固定でき、 S M Aコイルへの通電により S MAコイルが 犬記憶合金効果によって収縮し、先端部の屈曲動作が得られる 好ましくは、 前記 S M Aコイルは、 前記一対のリンク間において、 後リンクの 各小径孔および前リンクの各小径孔に揷通されて、複数回折り返されて配線され ている。 これにより屈曲機構の屈曲強度を向上させることができる。
好ましくは、前記 S MAコイルは、前記一対のリンク間において、 ワーキング チャネル用チューブの中心軸に対して等間隔に複数併設されている。 これにより 、屈曲機構として設けられる各 S MAコイルによる屈曲方向が互いに異なる方向 となり、各 S MAコイルによる屈曲方向を相互に連関させて先端部をマルチ方向 に屈曲させることができる。
好ましくは、 前記本体チューブは、 ワーキングチャネル用チューブに連通する ワーキングチャネルと、 屈曲機構の S MAコイルに接続される配線を揷通させる 配線用チャネルとを、本体チューブの軸に沿って備える。 この構成により、 S M Aコィルへの通電を行う配線を本体チュ一ブの後端から導入でき、 また、本体チ ユーブの後端からヮーキングチャネルを通して必要に応じて各種の薬剤や物を揷 入できる。
本発明の能動チューブシステムは、 前記能動チューブと、 この能動チューブの 屈曲機構を制御するコントロールボッタスと、 コント口一ルポックスに対して屈 曲機構への制御情報を入力する制御入力部とからなることを特徴とする。 この構 成により、制御入力部を介して能動チユーブの屈曲機構を駆動させることができ る。
好ましくは、 前記制御入力部は、 グリップを形成してあるスティックに、手指 で操作できるスライド式操作機構を備えたコントロールスティックである。 これ により、能動チューブの屈曲機構に対して制御情報を容易に入力できる。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明を実施するための最良の形態である能動チューブシステムの構 成図である。
図 2は、 （a ) は能動チューブの先端部の分解斜視図、 （b ) は能動チューブ の先端の断面図である。
図 3は、 （ a ) は屈曲機構の一部斜視図、 （ b ) は屈曲機構の断面図である。 図 4は、 図 3 ( b ) の A— A線に沿う断面図である。
図 5は、本体チューブの後端部の部分断面図である。
図 6は、 図 1の B— B線に沿う断面図である。
図 7は、本体チューブの先端側に装着されているバルーンの構造の箇所の概略 断面図である。
図 8は、本体チューブの先端側に装着されているバルーンの構造の箇所の概略 側面図である。
図 9は、 コント口一ルボックスの機能ブロック図である。
図 1 0は、 能動チューブの先端部の屈曲状態を示した断面図である。
図 1 1は、第二の形態に係る能動チューブシステムの概略図である。
図 1 2は、 図 1 1の内視鏡とは別の内視鏡の一例を示す概略斜視図である。 図 1 3は、 第三の形態に係る能動チューブの概略図である。
図 1 4は、 内視鏡の一例を示す概略斜視図である。
図 1 5は、 能動チューブシステムの第一の使用形態を示す概念図である。 図 1 6は、 能動チューブシステムの第二の使用形態を示す概念図である。 図 1 7は、パルス電圧のデューティ比に対する先端部の屈曲角を示す図である 図 1 8は、温度 2 6 °Cの大気中における能動チューブの先端部の表面温度の経 過時間を示す図である。
図 1 9は、 温 3 8 °Cの水に浸した状態で、 先端部を屈曲角 3 0 ° に屈曲させ たときの先端部の表面温度の経過時間を示す図である。
図 2 0は、 7_Κ温 3 8 °Cの水に浸した状態で、先端部を屈曲角 4 5 ° に屈曲させ たときの先端部の表面温度の経過時間を示す図である。
図 2 1は、 水温 3 8 °Cの水に浸した状態で、先端部を屈曲角 6 0 ° に屈曲させ たときの先端部の表面温度の経過時間を示す図である。
図 2 2は、 本発明の背景技術であるカテーテルの先端部の概略断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 以下の詳細な発明及び本発明の幾つかの実施の形態を示す添付図 面に基づいて、 より良く理解されるものとなろう。 なお、添付図面に示す種々の 実施例は本発明を特定または限定することを意図するものではなく、 単に本発明 の説明及び理解を容易とするためだけのものである。
以下、 図面を参照して、 本発明を実施するための最良の形態を説明する。 なお 、 以下の説明においては、 能動チューブが医療用能動チューブ、 特に腸閉塞治療 に用いられるィレウスチューブである場合を説明するが、 医療用能動チューブに 限られるものではない。
(第一の形態）
図 1は、本発明を実施するための最良の形態である能動チューブシステムの全 体の構成図である。 能動チューブシステム 1は、屈曲機構 2 1を内蔵した先端部 2を備えた能動チュ一ブ 3と、 能動チューブ 3の屈曲機構 2 1を制御するコント ロールボックス 1 0とからなる。 コントロールボックス 1 0には、手指で操作可 能なコントロールスティックなどの制御入力部 1 0 aを外部に接続している。 能動チューブ 3は、屈曲機構 2 1を内蔵して複数のリング状の錘 2 を装着し た先端部 2と、 先端部 2の後端に接合する本体チューブ 4とからなる。
本体チューブ 4の後端部 4 1には、 本体チュ一ブ 4の中心軸から後方に傾斜し て、 小腸などの腸に溜まった内容物を吸引するために腸内容吸引管として用いら れるワーキングチャネル 4 Aと、配線用チャネル 4 Bと、 本体チュ一ブ 4の先端 に装着しているバルーンに空気や液体を送り込むためのバルーン膨らまし用チヤ ネル 4 Cと、 本体チュ一ブ 4の先端付近の通気孔に導通するベント用チャネル 4 Dとが接続している。
最初に、能動チューブ 3について説明する。
図 2は能動チューブの構造を示す図であり、 （a ) は能動チューブ 3の先端部 2の分解斜視図であり、 （b ) は能動チューブ 3の先端の断面図である。 能動チ ュ一ブ 3の先端側には、 チューブの長手方向に屈曲機構 2 1を内蔵した先端部 2 を備えている。 図 2 ( a ) に示すように、 能動チューブ 3の先端部 2は、屈曲機 構 2 1を、複数のくびれ部分にリング状の錘 2 2を内蔵した外皮用チューブ 2 5 の後方から揷入し、 前方から先端チップ 2 3が装着される構成を有している。 ここで、後述する図 3 ( a ) (b ) で説明するように、 ワーキングチャネル用 チューブ 2 1 aが、 屈曲機構 2 1の所定の孔に揷通してある。
先端部 2の先端側には、 ワーキングチャネル用チューブ 2 1 aを延設して先端 接合フランジ 2 aを形成する。 先端接合フランジ 2 aのタト周は、 先端チップ 2 3 の後端接合フランジ 2 3 aに接合する。 この先端チップ 2 3は、 円筒状の後端接 合フランジ 2 3 aと同一径の貫通穴を形成し、 先端側が滑らかな制犬になってい る。
また、 先端部 2の後端側には、 ヮ一キングチャネル用チューブ 2 1 aが延設さ れており、後端接合フランジ bを形成する。 この後端接合フランジ 2 bの外周 には、 ジョイント用チューブ 2 4を接合している。 そして、 ジョイント用チュー ブ 2 4の外周に本体チューブ 4を接合する。 これにより、 先端部 2が本体チュー ブ 4と接合される。
図 2 ( b ) に示すように、屈曲機構 2 1の外周には、所定の間隔を開けて複数 のリング状の錘 2 2が嵌着されている。 すなわち、 この錘 2 2は、 上記ヮ一キン グチャネル用チューブ 2 1 aと屈曲機構 2 1を構成する S M Aコイルとを一体と してその外周に装着されている。 さらに、屈曲機構 2 1の外周側には、 複数のリ ング状の錘 2 2に亙るように外皮用チューブ 2 5が部分的に装着されている。 外 皮用チューブ 2 5の先端側は、 先端チップ 2 3の後端接合フランジ 2 3 aの外周 面と接合し、外皮用チューブ 2 5の後端側は、 ジョイント用チューブ 2 4の外周 面と接合する。 上記リング状の錘 2 2は例えばステンレス製であり、外皮用チュ —ブ 2 5は例えば薄肉シリコ一ンチューブなどを用いることができる。
次に、屈曲機構 2 1の一例を説明する。 図 3及び図 4は、屈曲機構 2 1の構造 を示す図である。
図 3において、 （a ) は屈曲機構 2 1の一部斜視図であり、 （b ) は屈曲機構 2 1の断面図である。 図 3 ( a ) に示すように、 前リンク 2 l bおよび後リンク 2 1 cで、 ワーキングチャネル用チューブ 2 1 aが支持されている。 すなわち、 ヮ一キングチャネル用チューブ 2 1 aの先端側は、前リンク 2 1 bの大径孔 2 1 dに揷通され、 揷通された前端部分で先端接合フランジ 2 aを形成する。 また、 ヮ一キングチャネル用チューブ 2 1 aの後端側は、後リンク 2 1 cの大径孔 2 1 dに揷通され、 揷通された後端部分は後端接合フランジ 2 bを形成し、 ジョイン ト用チューブ 2 4と接合する。
図 3 ( b ) に示すように、螺旋状に形成した S MAコイル 2 1 eが、 後リンク 1 cの第一の小径孔 2 1 f に揷通され、前リンク 2 1 bの第一の小径孔 2 1 f まで必要に応じて撓みを持たせて配線される。 また、 S MAコイル 2 1 eは、前 リンク 2 1 bの第一の小径孔 2 1 f に揷通されて折り返され、前リンク 2 1 の 第二の小径孔 2 1 f に揷通されて、対向する後リンク 2 1 cの第二の小径孔 2 1 f に揷通される。 そして、 S MAコイル 2 1 eの両端は、 別の材質、例えば糸緣 被覆付銅線でなる配線 2 1 gに半田などで接続されている。 ここで、 前リンク 2 1 bおよび後リンク 2 1 cは、 何れも同じ 犬であり、例えば光造形法により紫 外線を受光して固くなる紫外線感光樹脂で成形することができる。
また、 ヮ一キングチャネル用チューブ 2 1 aには、 絶縁性の外皮 2 1 jが被覆 されている。 外皮 2 1 jの両端は、 前リンク 2 1 bおよび後リンク 2 1 cの外周 と固着される。 さらに、 外皮 2 1 jの後部は、 後リンク 2 1 cとワーキングチヤ ネル用チューブ 2 1 aとを支持固着する接着剤 2 1 iに当接するように、 ジョイ ント用チューブ 2 4の先端側外周に被覆されている。
図 4は、 図 3 ( b ) の A _ A線に沿う断面図である。 図示するように、前リン ク 2 1 bおよぴ後リンク 2 1 cは、 ワーキングチャネル用チューブ 2 1 aを揷通 する大径孔 2 1 dがーつと、 S MAで作製した S MAコイル 2 1 eを揷通する小 径孔 2 1 fが二つ穿設されている。
上記屈曲機構 2 1において、 S MAコイル 2 1 eの図の上下方向の空間 2 Aが 、 前リンク 2 1 bおよび後リンク 2 1 cで囲繞されている。 すなわち、空間 2 A は空気層となる。 このため、外皮 2 1 jやワーキングチャネル用チューブ 2 1 a や外皮用チューブ 2 5を屈曲しやすくし、先端部 2を放熱し易い構造とし熱がこ もり難い構造としている。 さらに、 S MAコイル 2 1 eの変態点温度が低い材料 を使用することが好適である。 例えば、変態点温度を 6 0 °Cとすればよい。 これ により、 発生する熱量そのものを抑え、 かつ、 S MAコイル 2 1 eの周囲の空間 2 Aに、 奏 云導させる空気層を設けることにより、通電による屈曲機構 2 1の温 度上昇を抑えることができる。
なお、 図 3および図 4に示した屈曲機構 2 1は、一本の S MAコイル 2 1 eを 前リンク 2 1 b側で一回だけ折り返した構成であるが、 別に S MAコイル 2 1 e の配線の仕方はこれに限定されるものではない。 例えば、 一本の S MA 2 1 eを 前リンク 2 l bと後リンク 2 1 cでそれぞれ複数回折り返して配線してもよい。 すなわち、前リンク 2 1 bおよび後リンク 2 1 cにそれぞれ穿設した各小径孔に S MAコイル 2 1 eを揷通して、複数回折り返してもよい。 この構成により、先 端部 2を屈曲し易くすることができる。 このとき、一本の S MAコイル 2 1 eの 両端は、 何れも後リンク 2 1 cの本体チューブ 4側に出るようにするのが好まし い。
さらには、 複数本の S MAコイル 2 1 eを対称的に配線してもよい。 すなわち 、屈曲機構 2 1の前後方向を法線方向とする断面 （図 3 ( b ) の A— A線の断面 ) において、各 S MAコイル 2 1 e同士が、屈曲機構 2 1の中心軸に対して互い に対称的になるように配線してもよい。 例えば 3本の S MAコイル 2 1 eを配線 する場合には、各 S MAコイル 2 1 e同士が屈曲機構 2 1の中心軸に対して 1 2 0度をなすように配線してもよい。 この場合には、各 S MAコイル 2 1 eによる 各屈曲方向を相互に連関させて先端部 2をあらゆる方向に屈曲させることができ る。 このとき各 S MAコイル 2 1 eは前リンク 2 1 bおよび後リンク 2 1 c間で 一回の折り返しでもよいし、複数回折り返してもよい。
次に、 本体チューブ 4について説明する。 図 5は本体チューブ 4の後端部 4 1 の部分断面図、 図 6は図 1の B— B線に沿う断面図である。 本体チューブ 4は、 長手方向に亙って、 ワーキングチャネル 4 Aと、 配線 2 1 gを揷通する配線用チ ャネル 4 Bとを少なくとも有する。 また、 使用用途に応じて、例えば第 の形態 にあっては、 ワーキングチャネル 4 Aおよび配線用チャネルの他に、 その他のチ ャネルとして一または複数の管を成形したマルチチャネル型のものでもよい。 図 6に示すように、 能動チューブ 3が腸閉塞治療用能動チューブの場合には、 本体チュ一ブ 4の大部分は、所定の形状のヮ一キングチャネル 4 Aで占められて おり、 ヮーキングチャネル 4 Aと本体チューブ 4の外周との間に、 ヮーキングチ ャネル 4 Aの径より小さいベント用チャネル 4 Dが成形され、 ベント用チャネル 4 Dの両端にベント用チャネル 4 Dより径の小さい配線用チャネル 4 Bおよびバ ル一ン膨らまし用チャネル 4 Cが成形されている。 なお、 本体チューブ 4は可撓 4 018855 性を有する素材で成形し、 その材料として例えば、 シリコーンが好適である。 ここで、配線用チャネル 4 B , バルーン膨らまし用チャネル 4 Cおよびベント 用チャネル 4 Dの各後端部 4 1には、各々専用のコネクター 4 B 1 ， 4 C 1 , 4 D 1が装着されている。 ワーキングチャネル 4 Aの終端にも蓋やコネクタ一等が 装着されていてもよい。 例えば、 配線 2 1 gを揷通する配線用チャネル 4 Bのコ ネクター 4 B 1としては、 一対の配線 2 1 gに対応するモノラルジャックや二対 の配線 2 1 gに対応するステレオジャックなどを挙げることができる。
次に、 本体チューブ 4の先端側に装着されているバルーンについて説明する。 図 7は本体チユーブ 4の先端側に装着されているバルーンの構造の箇所の概略 断面図であり、 図 8はその ル一ンの側面図である。 本体チュ一ブ 4の先端側の 所定の位置には、例えば弾性の薄膜からなるバルーン 4 2が装着されている。 バ ルーン 4 2の前後部分は、 本体チユーブ 4の外周に接着剤 4 2 aなどで固着され ている。 本体チューブ 4において、 バル一ン 4 2で被覆されている箇所には、例 えば 3つの注入口 4 2 bが穿設されている （図 8参照） 。 これにより、 バルーン 膨らまし用チャネル 4 Cに通された空気などの気体や水などの液体は、 図 7に矢 印で示すように、注入口 4 2 bを通過してバルーン 4 2を膨張させる。 なおバル —ン 4 2に使用する円筒の薄膜には、例えばシリコーンゴムを用いることができ る。
以下、 能動チューブ 3の製造方法を説明する。
先ず、 先端部 2の屈曲機構 2 1を組み立てる。 すなわち、 図 3 ( a ) に示すよ うに、 ワーキングチャネル用チューブ 2 1 aの先端側を延設するように前リンク 2 1 bの大径孔 2 1 dに揷通する。 また、 ワーキングチャネル用チューブ 2 1 a の後端側を延設するように後リンク 2 1 cを大孔径 2 1 dに揷通する。 必要に応 じて、前リンク 1 1 bおよび後リンク 2 1 cとワーキングチャネル用チューブ 2 1 aの外周面とは接着剤などで仮止めする。 また、 S MAで S MAコイル 2 1 e を作製する。 S MAコイル 2 1 eは、 例えば、 素線径 5 0〜 1 0 0 m、外径 2 0 0〜 3 0 0〃mのものを用いる。 そして、後リンク 2 1 cの第一の小径孔 2 1 f に S MAコイル 2 1 eの一端を揷通し、 前リンク 2 l bの第一の小径孔 2 1 f に揷通する。 その後、前リンク 2 1 bの第一の小径孔 2 1 f に揷通した S MAコ ィル 2 1 eの先端を折り返して、前リンク 2 l bの第二の小径孔 2 1 f に揷通し 、 後リンク 2 1 cの第二の小径孔 2 1 Πこ揷通する。 S MAコイル 2 1 eの両端 、 すなわち、後リンク 2 1 c側の両端を、 必要に応じて別の配線と接続する。 そして、外皮 2 1 jをワーキングチャネル用チューブ 2 1 aの長手方向に沿つ て被覆し、前リンク 2 1 bの外周と外皮 2 1 jの先端側内周面とを接合して前リ ンク 2 1 bの前側面に絶縁性の接着剤 2 1 hを盛る。 接着剤 2 1 hでワーキング チャネル用チューブ 2 1 a， 前リンク 2 1 b， S MAコイル 2 1 eおよび外皮 2 1 j同士を固着する。 同様にして、 後リンク 1 cの外周と外皮 2 1 jの後端側 内周面とを接合して後リンク 2 1 cの後側面に絶縁性の接着剤 2 1 iを盛る。 接 着剤 2 1 iでワーキングチャネル用チューブ 2 1 a， 後リンク 2 1 c , S MAコ ィル 2 1 e (または配線 2 1 g ) および外皮 2 1 j同士を固着する。 接着剤 2 1 h , 2 1 i として、例えばシリコーンを用いることができる。 '
続いて、屈曲機構 2 1の後端接合フランジ 2 bの外側に、 ジョイント用チュー ブ 2 4を接続して、 後端接合フランジ 2 bとジョイント用チューブ 2 4の前側の 内周面とを絶縁性の接着剤で固定し、 これで屈曲機構 2 1が組み立てられる。 次に、 図 2 ( a ) に示すように、 組み立てた屈曲機構 2 1を、外皮用チューブ 2 5の後方から挿入し、屈曲機構 2 1に先端チップ 2 3を装着する。 すなわち、 先端チップ 2 3の後端接合フランジ 2 3 aの内周面と、 ワーキングチャネル用チ ュ一ブ 2 1 aの先端接合フランジ 2 aの端面とを終縁性の接着剤で接着する。 こ れで、 能動チューブ 3の先端部 2が作製される。 先端部 2の大きさは、例えば、 外径数 mm、長さ数十 mmである。
そして、 能動チューブ 3の先端部 2の S MAコイル 2 1 eの両端を、 本体チュ —ブ 4の配線用チャネル 4 Bに揷通されている配線 2 1 gと半田などで結合させ る。 なお、 S MAコイル 2 1 eの両端に別の配線を必要に応じて接続した場合に は、 この別の配線を配線 2 1 gと結合させる。 本体チューブ 4と先端部 2とを連 通させて、 ジョイント用チューブ 2 4の後端端面と本体チューブ 4の前側の内周 面とを絶縁性の接着剤で接着することにより能動チュ一ブ 3が完成する。
次に、 コントロールボックス 1 0を説明する。 図 9はコントロールボックス 1 0の機能ブロック図である。 コントロールボッ クス 1 0は、 能動チューブ 3の先端部 2に内蔵されている屈曲機構 2 1を制御す る。 この制御により先端部 2を屈曲させる。 例えば、 図 9に示すように、 コント ロールボックス 1 0は、 ポテンショメ一夕を内蔵したコントロールスティックな どからなる制御入力部 1 0 aと、制御入力部 1 0 aからの入力信号を受けて屈曲 機構 2 1に対して制御信号を出力する制御部 1 0 bと、制御部 1 0 bに対して電 源供給を行う電源部 1 0 cとを有する。 ここで、 制御入力部 1 0 aは、例えば、 手のひらで容易に掴めるようにグリップを形成してあるスティック 1 O Aに、手 指でレバ一 1 0 Bを移動することで入力可能なスライド式操作機構を備えたコン トロールスティックである。 また、 制御部 1 0 bはマイクロコンピュータなどで 構成され、電源部 1 0 cは乾電池などで構成される。
S MAコイル 2 1 eへの通電は、 その一端に接続された直流電源 1 0 dからの 通電量を制御素子 1 0 eにより制御する。 この直流電源 1 0 dとしては乾電池、 制御素子 1 0 eとしてはパワートランジスタ一を用いることができる。
なお、 コント口一ルポックス 1 0の制御入力部 1 0 aの代わりに、 コント口一 ルボックス 1 0に内蔵された入力部 1 O f を用いてもよい。
特に、 屈曲機構 2 1に対する制御方式として、 パルス幅変調 ( PWM： p u 1 s e W i d t h M o d u 1 a t i o n ) 方式を用いることができる。 P WM 方式を採用することにより、 S MAコイル 2 1 eへの通電時間と通電していない 時間とを繰り返して、 S MAコイル 2 1 eへの通電による加熱時と放熱時とを繰 り返す。 これにより、 S MAコイル 2 1 eの温度を抑制し、屈曲機構 2 1、 ひい ては先端部 2そのものの温度を抑制できる。 また、通電の時間サイクルのデュー ティ比を変えることで、一サイクルでの通電量を変化させて屈曲機構 2 1の屈曲 角を制御することができる。
以上のように構成された能動チューブシステム 1は次のように動作する。 図 1 0は、 コントロールボックス 1 0の制御入力部 1 0 aとしてのコント口一 ルスティックのレバー 1 0 Bを操作して、 能動チューブ 3の先端部 2の屈曲状態 を示した断面図である。 コントロールスティックのレバ一 1 0 Bを操作して、 コ ント口一ルポックス 1 0の制御部 1 0 bに入力し、 その入力に応じて制御素子 1 0 eを制御する。 制御素子 1 0 eは、 S MAコイル 2 1 eへの一サイクルでの通 電量を変化させる。 これにより、 S MAコイル 2 1 eの通電量に対応して、屈曲 機構 2 1が作用し先端部 2 1の屈曲角が一定に保たれる。
ここで、 S MAコイル 2 1 eは通電により発熱するが、 図 1 0に示すように、 屈曲機構 2 1は、 ヮ一キングチャネル用チューブ 2 1 aと外皮 2 1 jと、前後を 前リンク 2 l bおよび後リンク 2 1 cで囲繞された空間 2 A内が空気で占められ 、 さらに、外皮 2 1 jと外皮用チューブ 2 5との間の空間 2 Bにも空気が占めら た、 すなわち空間 2 A、 2 Bからなる空気層を有している。 したがって、先端部 2の内部に空間 2 A， 2 Bを持たせて、外皮 2 1 jやワーキングチャネル用チュ —ブ 2 1 aや外皮用チューブ 2 5を屈曲しやすくし、 先端部 2を放熱し易い構造 としている。 また、 S MAコイル 2 1 eの材料を変態点力低いもの、例えば 6 0 °Cのものを用いる。 これにより、 発生する熱量そのものを抑え、 かつ、 空気層に よる放熱効果により、 S MAコイル 2 1 eへの通電による屈曲機構 2 1の温度上 昇を低下させることができる。
(第二の形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る能動チューブシステムについて説明する 図 1 1は、 第二の形態に係る能動チューブシステムの概略図である。 第二の形 態に係る能動チューブシステム 1 aは、能動チューブ 3 aと表示装置 3 Aからな る。 能動チューブ 3 aは、第一の形態に係る能動チューブ 3のヮ一キングチャネ ル用チューブ 2 1 aに、 内視鏡 5を、本体チューブ 4のワーキングチャネル 4 A から挿入したものである。 この第二の形態においては、 内視鏡 5の先端側は能動 チューブ 3 aの先端部 2に固着されない。 すなわち、 内視鏡 5は、本体チューブ 4を介して先端部 2に揷脱できるようにしたものである。
これにより、 内視鏡 5を本体チューブ 4を介して先端部 2に揷入し、 必要に応 じて内視鏡 5のみを抜き取り、薬剤を挿入したり先端部 から内容物を吸い出し たりすることができる。 また、 内視鏡 5を必要に応じて洗浄などの処理を行い再 利用することができる。
図 1 2は、 図 1 1の内視鏡 5とは別の内視鏡の一例を示す概略斜視図である。 8855 図 1 2に示した内視鏡 5 1の前側面には、 光ファイバ一または C CD (Char g e Coup l e d D e v i c e ) のような撮像素子などからなる画像入力 咅 5 aと、画像入力部 5 aの前方を照らす複数の照明用ライトガイド 5 bとを備 える。 また、 内視鏡 5 1には別途作業用のチャネル 5 cが備わっていてもよい。 また、 内視鏡 5 1には画像入力部 5 aの画面を洗浄するために生理食塩水を導入 する導入管が備わっており、 内視鏡 51の前側面には導入管の先端に当る噴射口
5 dが備わっていてもよい。 ここで、照明用ライトガイド 5 bの代わりに LED
(L i ght Emi t t i ng D i ode) でもよい。
(第三の形態）
次に、 本発明の第三の実施形態に係る能動チューブシステムについて説明する 図 1 3は、 第三の形態に係る能動チューブの概略図である。 第三の形態に係る 能動チューブ 3 bは、第一の形態に係る能動チューブ 3のヮ一キングチャネル用 チューブ 21 aに， 内視鏡 6を揷通し、 内視鏡 6の先端を能動チューブ 3 bの先 端チップ 23 Aに固着したものである。 先端チップ 23 Aの内周には、 内視鏡 6 と係合する係合部を有する。 この係合部は、例えば、 先端チップ 23 Aの先端を 軸側に鍔 23 Bを延設して成形される。 先端チップ 23 Aの係合部は、 内視鏡 6 の係合部、例えば凹部 6 1と係合して、 内視鏡 6を先端チップ 23 Aから脱離で きないようにする。
図 14は、 内視鏡 6の一例を示す概略斜視図である。 内視鏡 6の前側面には、 C C Dのような撮像装置などからなる画像入力部 6 aと、 画像入力部 6 aの前方 を照らす複数の LED 6 bとを備える。 また、 内視鏡 6には別途作業用のチヤネ ル （図示せず） が備わっていてもよく、画像入力部 6 aの画面を洗浄するために 生理食塩水を導入する導入管が備わって、 内視鏡 6の前側面には導入管の先端に 当る噴射口 6 dが備わっていてもよい。
ここで、 画像入力部 6 aは CCDではなく、第二の形態のように、光ファイバ —を用いて、外部に画像を取り出してもよい。 また、 LED 6 bの代わりに第二 の形態のように、照明用ライトガイドを有しており、外部からの光を照明用ライ トガイドが導いて画像入力部 6 a前方を照らすようにしてもよい。 なお、 内視鏡 6を先端チップ 2 3 Aで固定する際には、 内視鏡 6および先端チップ 2 3 Aに係 合部を設けたが、接着剤などで固着してもよい。
以上の第二の形態および第三の形態における内視鏡としては、 例えば、 直径 3 〜1 O mmの径のものや、 それより細い、例えば 2 . 5 mmの極細のものが挙げ られる。
以下、 能動チューブシステムの使用形態について説明する。 ここでは、特に腸 閉塞治療に用いる場合を念頭において説明する。
図 1 5は、 能動チューブシステムの第一の使用形態を示す概念図である。 図で は、 鼻腔または口腔から能動チューブ 3 a， 3 bを挿入して体内に推し進められ て胃 1 1の出口である幽門部 1 1 aを通過させる場合を示している。 この幽門部 1 1 aは、非常に小さく挿入困難な場所である。 内視鏡を挿入した能動チューブ 3 a , 3 bの場合には、 術者が内視鏡 5 , 5 1 , 6の先端の画像入力部 5 a， 6 aからの画像を表示装置 3 Aなどで観察しながら、 コント口一ルボックス 1 0の 制御入力部 1 0 aを操作する。 制御入力部 1 0 aの操作により、 能動チューブ 3 の先端部 2が屈曲する。
例えば、 コントロールスティックのレバー 1 0 Bを移動させることで、 図に矢 印で示すように、能動チュ一ブ 3の先端部 2の屈曲角を自由に変えることができ る。 そして、 能動チューブ 3の先端部 2を屈曲させて、先端部 2を幽門部 1 1 a に向けて能動チューブ 3 a， 3 bを押し進め、十二指腸 1 2内に揷入することが 容易になる。
図 1 6は、 能動チューブシステムの第二の使用形態を示す概念図である。 同図 は、 能動チューブ 3 a， 3 bを胃 1 1からさらに腸内に挿入された状態を示して いる。 能動チューブ 3 a， 3 bの先端部 2の後側で本体チューブ 4の前側に装着 されているバルーン 4 2を B彭らまし、 腸壁 1 3 aにバルーン 4 2を接角虫させる。 このバルーン 4 2が腸壁 1 3 aに接触することで、能動チューブ 3 a , 3 bの先 端側が固定される。
この状態で、第一の使用形態で説明したように、術者が内視鏡 5 , 5 1 , 6の 先端の画像入力部 5 a， 6 aからの画像を表示装置 3 Aなどで観察しながら、 コ ントロールボックス 1 0の制御入力部 1 0 aを操作する。 このため、 制御入力部 1 0 aの操作により、能動チューブ 3 a , 3 bの先端部 2が屈曲する。 例えば、 コント口一ルスティックのレバ一 1 0 Bを移動させることで、矢印で示すように 、 能動チューブ 3の先端部 2の屈曲角を自由に変えることができる。 これで、術 者は腸壁 1 3 aを意のままに観察できる。 また、 腸のぜん動運動により、 バル一 ン 4 2を腸内の前方側に進ませることができる。
このように、 能動チューブ 3 a , 3 bは、バルーン 4 2を装着した本体チュ一 ブ 4と、 屈曲機構 2 1を内蔵した先端部 2とを接合するとともに、 光ファイバ一 や C C Dなどの撮像素子からなる画像入力部 5 a， 6 aを先端部 2に内蔵してい るので、 腸内観察用の内視鏡として用いることができる。
なお、 第一の使用形態および第二の使用形態においては、 内視鏡を揷入してあ る能動チューブ 3 a， 3 bを前提に説明したものの、 内視鏡が揷入されていない 能動チューブ 3においても、 X ¾ 過画像を併用することで同様に使用すること もできる。
また、以上の第一乃至第三の形態においては、 先端部 2内の屈曲機構 2 1は一 本の S MAコイル 2 1 eからなるが、屈曲機構 2 1の断面に対して複数本の S M Aコイル 2 1 eを対称的に配置して、各 S MAコイル 2 1 eへの通電加熱を行う ことで、 全方向に先端部 2を屈曲させることができる。 この場合には、 制御入力 部 1 0 aは、例えば、 S MAコイル 2 1 eの本数と同数のスライド式制御機構を コントロールスティックに設けることで実現できる。
(第四の形態）
次に、 第四の形態について図 1 6を参照して説明する。
第四の形態は、第二の形態における能動チューブ 3 aや第三の形態における能 動チューブ 3 bの先端部 2に複数の錘 2 2を設けないものである。 すなわち、 能 動チューブ 3は、屈曲機構 2 1を内蔵した先端部 2と、先端部 2の後端に接合す る本体チューブ 4とからなっており、 内視鏡 5， 5 1 , 6を、本体チューブ 4の ワーキングチャネル 4 Aおよび先端部 2のワーキングチャネル用チューブ 2 1 a に揷入してあるものである。 屈曲機構 2 1や本体チューブ 4の構成は、 他の形態 と同様である。
C実施例 3 JP2004/018855 次のようにィレウス用の能動カテーテルを作製した。
素線径 5 0〜 1 0 0 mのュッゲル ·チタン系 S MAを用いて、外径 2 0 0〜 3 0 0 mの S MAコイル 2 1 eを作製して屈曲機構 2 1を組み立て、 先端部 2 を作製した。 このとき、 先端部 2の長さは約 4 O mm、外径 6 mmであった。 そ して、 本体チューブ 4に先端部 2を接合した。 屈曲機構 2 1は、 ピーク電圧 1 6 . 5 V、 パルス周期 8 6 . 2 H zのパルス電圧で駆動して、 デューティ比を変ィ匕 させて先端部 2を屈曲させた。
図 1 7は、 パルス電圧のデューティ比に対する先端部 2の屈曲角を示す図であ る。 屈曲角は、本体チューブ 4の延長線と先端部 2 1とのなす角である。 各デュ ーティ比に対し、屈曲機構 2 1が作動し先端部 が屈曲するまでの時間は一秒以 内であった。 また、 コントロールスティックのレバー 1 0 Bを元に戻すことで、 先端部 2は、 本体チューブ 4の延長線上に位置する。
図 1 7から分かるように、 デューティ比が 4 0 %で、最大 1 1 0 ° まで屈曲で きた。 このとき曲率半径は約 2 O mmであった。 また、本体チューブ 4およびヮ —キングチャネル用チューブ 2 1 aに、 直径し 1 4 mmのガイドワイヤーを通 したままでも、 先端部 2を屈曲できることを確認した。
図 1 8は、温度 2 6 °Cの大気中における能動チューブ 3の先端部の表面温度の 経過時間を示す図である。 所定のデューティ比に固定して屈曲角が 3 0 ° , 4 5 ° ， 6 0 ° となるように S MAコイル 2 1 eに通電させて、 先端部 2の外皮用チ ュ一ブ 2 5の表面温度を熱電対で測定したものである。 熱電対は、 S MAコイル 2 1 eの輻射熱を直接受ける箇所とし、具体的には錘 2 2の間の外皮用チューブ 2 5に当接させた。 図から明らかなように、通電開始から表面温度が 4 1 °Cを越 える時間は、屈曲角が 3 0 ° 、 4 5 ° 、 6 0 ° の場合に、 それぞれ、 6 0秒、 4 ◦秒、 2 5秒であることが分かる。
さらに、能動チューブ 3を腸閉塞治療用能動チューブとして使用する場合を想 定し、 すなわち、使用される箇所が胃や腸内であり食物などの残渣などがあるこ とを想定して、水温 3 8 °Cの水に浸した状態での能動チューブの表皮温度も確認 した。
図 1 9〜図 2 1は、水温 3 8 °Cの水に浸した状態で、先端部 2の屈曲角として 4 018855
、 それぞれ、 3 0 ° 、 4 5 ° 、 6 0 ° に屈曲させたときの先端部 2の表面温度の 経過時間を示す図である。 これらの図から判るように、屈曲角 3 0 ° では表面温 度は約 4 1 °Cで一定し、屈曲角 4 5 ° では表面温度は約 4 2 °Cで一定する。 また 、屈曲角 6 0 ° では、一分以上屈曲^態を保っても約 4 4 °Cまで上昇しない。 こ れは、 能動チューブ 3の先端部 2の最表面には、 大気より熱伝導性の良い水が存 在することで、 熱効率が向上したためと考えられる。 これにより、屈曲角 3 0 ° においては、表面温度は、 約 4 1 °C以下となり、 十分に治療用に使用可能である ことが分かった。
以上説明した各種の実施の形態は本発明を実施するための一例に過ぎず、 本発 明は特許請求の範囲に記載した範囲内で種々の変更が可能であり、 これらも本発 明の範囲に含まれることはいうまでもない。 産業上の利用可能性
本発明の能動チューブによれば、 能動チューブの先端を容易に任意の方向と角 度に屈曲させて能動チューブの方向付けを行え、挿入し難い場所にも挿入し易く なる。 また、 先端部に錘を内蔵してある場合には、錘の重力作用により従前の使 用も行える。 一方で、 内視鏡を備えており、本体チューブにバルーンが装着して ある場合には、 能動チューブを揷入しながら、揷入箇所を観察することができる また、屈曲機構内およびその周辺を放熱し易い構成としたことから、 屈曲機構 の S M Aコィルへの通電により熱が生じるが容易に放熱でき、 能動チュ一ブの先 端の温度上昇を抑えることができる。
また、 本体チューブに装着したバルーンを膨らませ、 ワーキングチャネルに内 視鏡を挿入することで、 例えば腸内観察の医療器具としても用いることができる 。 さらに、本発明の能動チューブシステムによれば、 コントローラを介して能動 チュ一ブの屈曲機構を容易に駆動させることができる。

Claims

1 . 内部をワーキングチャネルとして使用するヮ一キングチャネル用チュ ーブと、
上記ヮ一キングチャネル用チューブに沿つて配設した S MAコイルと、 上記ワーキングチャネル用チューブと上記 S MAコイルとを一体としてその外 周に装着した一以上の錘と、
請
上記ヮーキングチャネル用チューブと上記 S M Aコイルとを含んで上記錘の外 周を被覆した外皮用チューブと、 を備えたことを特徴とする能動チューブ。
2 . 先端部と、 該先端部に接合される本体チューブとからなる能動チュー ブにおいて、
囲
上記本体チュ一ブに連通するヮ一キングチャネル用チューブと、
該ヮーキングチャネル用チューブを支持して該ヮ一キングチャネル用チュ一ブ を屈曲させる屈曲機構と、
上記屈曲機構の外周に装着される一または複数の錘と、
上記錘とともに上記屈曲機構の外周を被覆する外皮用チューブと、 を上記先端 部に備えており、
上記屈曲機構は、 上記ヮーキングチャネル用チユーブの長手方向に沿って配設 した S MAコイルを含むことを特徴とする能動チューブ。
3 . 前記本体チューブの先端側には、前記本体チューブの外周に円筒の薄 膜が膨張可能に被覆されており、
前記本体チューブには、 該本体チューブの軸に沿って、 本体チューブと上記薄 膜との空間に気体または液体を送るためのバル一ン膨らまし用チヤネルが設けら れて、上記薄膜が膨張してバルーンを構成することを特徴とする、請求項 2に記 載の能動チューブ。
4 . 前記先端部の前記ワーキングチャネル用チューブに、 内視鏡が揷入さ れることを特徴とする、 請求項 2に記載の能動チューブ。
5 . 前記先端部に、 前記内視鏡が内蔵されていることを特徴とする、 請求 項 2に記載の能動チューブ。
6 . 先端部と、 該先端部に接合される本体チューブとからなる能動チュー ブにおいて、
内視鏡を備えており、 .
上記先端部は、上記本体チュ一ブに連通するヮ一キングチャネル用チューブと 、該ヮ一キングチャネル用チュ一ブを支持して該ヮーキングチャネル用チューブ を屈曲させる屈曲機構と、 該屈曲機構の外周を被覆する外皮用チューブと、 を備 え、
上記屈曲機構は、 上記ヮーキングチャネル用チューブの長手方向に沿って配設 した S M Aコイルを備え、
上記本体チュ一ブの先端には、上記本体チュ一ブの外周に円筒薄膜が膨張可能 に被覆されており、 上記本体チューブには、該本体チューブの軸に沿って、 rf己 本体チュ一ブと上記薄膜との空間に空気または液体を送るためのノ ルーン膨らま し用チャネルが設けられて、上記薄膜が膨張してバルーンを構成することを特徴 とする能動チューブ。
7 . 前記内視鏡の先端には、 光ファイバ一または撮像素子からなる画像入 力部と、 該画像入力部の前方を照らすための照明用ライトガイドまたは L E Dと を備えることを特徴とする、請求項 4〜 6の何れかに記載の能動チューブ。
8 . 前記屈曲機構は、
前記ヮーキングチャネル用チューブに間隔を開けて装着される一対のリンクと 該一対のリンクに接合して前記ヮーキングチャネル用チュ一ブを被覆する外皮 と、 を有しており、
前記一対のリンクと前記ワーキングチャネル用チューブの外周面とで空気層を 画成して、前記 S MAコイルが、前記一対のリンクの各小径孔に揷通されて、上 記空気層に架線されていることを特徴とする、 請求項 2または 6に記載の能動チ ユーブ。
9 . 前記 S M Aコイルは、後リンクの第一の小径孔ぉよび前リンクの第 —の小径孔に揷通され、 上記前リンクの前端で折り返して、 上記前リンクの第二 の小径孔および上記後リンクの第二の小径孔に揷通して架線されていることを特 徴とする、請求項 8に記載の能動チューブ。
1 0 . 前言己 S MAコイルは、 前記一対のリンク間において、後リンクの各 小径孔および前リンクの各小径孔に揷通して、 複数回折り返されて配線されてい ることを特徴とする、請求項 8に記載の能動チュ一ブ。
1 1 . 前記 S MAコイルは、前記一対のリンク間において、前記ヮーキン グチャネル用チューブの中心軸に対して、 等間隔に複数併設されていることを特 徴とする、請求項 8に記載の能動チューブ。
1 2 . 前記本体チューブは、前記ワーキングチャネル用チューブに連通す るヮ一キングチャネルと、 前記屈曲機構の S M Aコィルに接続される配線を揷通 させる配線用チャネルとを、前記本体チュ一ブの軸に沿つて備えることを特徴と する、請求項 2または 6に記載の能動チューブ。
1 3 . 能動チューブと、該能動チューブの屈曲機構を制御するコント口一 ルボックスと、 該コントロールポックスに対して上記屈曲機構への制御情報を入 力する制御入力咅 と、 からなる能動チューブシステムであって、
上記能動チューブは、 先端部と、該先端部に接合される本体チューブとからな 0、
上記本体チュ一ブに連通するヮーキングチャネル用チューブと、
該ヮ一キングチャネル用チュ一ブを支持して該ヮーキングチャネル用チュ一ブ を屈曲させる屈曲機構と、
上記屈曲機構の外周に装着される一または複数の錘と、
上記錘とともに上記屈曲機構の外周を被覆する外皮用チューブと、 を上記先端 部に備えており、
上記屈曲機構は、 上記ヮ一キングチャネル用チューブの長手方向に沿つて配設 した S M Aコイルを含むことを特徴とする、 能動チューブシステム。
1 4 . 前記本体チューブの先端側には、前記本体チューブの外周に円筒の 薄膜が膨張可能に被覆されており、
前記本体チューブには、該本体チューブの軸に沿って、 本体チューブと上記薄 膜との空間に気体または液体を送るためのバル一ン膨らまし用チヤネルが設けら れて、上記薄膜が膨張してバルーンを構成することを特徴とする、請求項 1 3に 記載の能動チュ一ブシステム。
1 5 . 前記先端部の前記ワーキングチャネル用チューブに、 内視鏡が挿入 されることを特徴とする、 請求項 1 3に記載の能動チューブシステム。
1 6 . 前記先端部に、前記内視鏡が内蔵されていることを特徴とする、請 求項 1 3に記載の能動チューブシステム。
1 7 . 能動チューブと、 該能動チューブの屈曲機構を制御するコント口一 ルポックスと、 該コント口一ルポックスに対して上記屈曲機構への制御情報を入 力する制御入力部と、 からなる能動チューブシステムであって、
上記能動チューブは、 先端部と、 該先端部に接合される本体チューブとからな り、 内視鏡を備えており、
上記先端部は、上記本体チュ一ブに連通するヮ一キングチャネル用チューブと 、該ワーキングチャネル用チューブを支持して該ヮ一キングチャネル用チュ一ブ を屈曲させる屈曲機構と、 該屈曲機構の外周を被覆する外皮用チューブと、 を備 え、
上記屈曲機構は、上記ヮ一キングチャネル用チューブの長手方向に沿って配設 した S M Aコイルを備え、
上記本体チューブの先端には、上記本体チユーブの外周に円筒薄膜が膨張可能 に被覆されており、上記本体チューブには、該本体チューブの軸に沿って、 前記 本体チュ一ブと上記薄膜との空間に空気または液体を送るためのノ ル一ン膨らま し用チヤネルが設けられて、上記薄膜が膨張してバル一ンを構成することを特徴 とする、 能動チューブシステム。
1 8 . 前記内視鏡の先端には、 光ファイバ一または撮像素子からなる画像 入力部と、該画像入力部の前方を照らすための照明用ライトガイドまたは L E D とを備えることを特徴とする、 請求項 1 5〜1 7の何れかに記載の能動チューブ システム。
1 9 . 前記屈曲機構は、
前記ヮ一キングチャネル用チューブに間隔を開けて装着される一対のリンクと 該一対のリンクに接合して前記ヮーキングチャネル用チュ一ブを被覆する外皮 と、 を有しており、
前記一対のリンクと前記ヮーキングチャネル用チューブの外周面とで空気層を 画成して、 前記 S M Aコイルが、前記一対のリンクの各小径孔に揷通されて、上 記空気層に架線されていることを特徴とする、 請求項 1 3または 1 7に記載の能 動チューブシステム。
2 0 . 前記 S M Aコイルは、 後リンクの第一の小径孔ぉよび前リンクの第 一の小径孔に揷通され、上記前リンクの前端で折り返して、 上記前リンクの第二 の小径孔ぉよび上記後リンクの第二の小径孔に揷通して架線されていることを特 徴とする、請求項 1 9に記載の能動チューブシステム。
2 1 . 前記 S MAコイルは、 前記一対のリンク間において、後リンクの各 小径孔および前リンクの各小径孔に揷通して、 複数回折り返されて配線されてい ることを特徴とする、請求項 1 9に記載の能動チューブシステム。
2 2 . 前記 S MAコイルは、 前記一対のリンク間において、前記ヮーキン グチャネル用チューブの中心軸に対して、 等間隔に複数併設されていることを特 徴とする、請求項 1 9に記載の能動チューブシステム。
2 3 . 前記本体チューブは、前記ワーキングチャネル用チューブに連通す るヮ一キングチャネルと、 前記屈曲機構の S M Aコィルに接続される配線を揷通 させる配線用チャネルとを、前記本体チューブの軸に沿つて備えることを特徴と する、 請求項 1 3または 1 7に記載の能動チューブシステム。
2 4 . 前記制御入力部は、 グリップを形成してあるスティックに、手指で 操作できるスライド式操作機構を備えたコントロ一ルスティックであることを特 徴とする、請求項 1 3または 1 7に記載の能動チューブシステム。
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