WO2019234799A1 - 剛性可変装置および内視鏡 - Google Patents

剛性可変装置および内視鏡 Download PDF

Info

Publication number
WO2019234799A1
WO2019234799A1 PCT/JP2018/021384 JP2018021384W WO2019234799A1 WO 2019234799 A1 WO2019234799 A1 WO 2019234799A1 JP 2018021384 W JP2018021384 W JP 2018021384W WO 2019234799 A1 WO2019234799 A1 WO 2019234799A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rigidity
main body
low
variable
sma coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/021384
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
久郷　智之
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to PCT/JP2018/021384 priority Critical patent/WO2019234799A1/ja
Priority to JP2020523863A priority patent/JP6936395B2/ja
Publication of WO2019234799A1 publication Critical patent/WO2019234799A1/ja
Priority to US17/109,231 priority patent/US11839358B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/02—Inorganic materials
    • 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
    • A61B1/0055—Constructional details of insertion parts, e.g. vertebral 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
    • A61B1/0058—Flexible endoscopes using shape-memory elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. lubricating compositions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/16—Materials with shape-memory or superelastic properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/0043—Catheters; Hollow probes characterised by structural features
    • A61M2025/0063—Catheters; Hollow probes characterised by structural features having means, e.g. stylets, mandrils, rods or wires to reinforce or adjust temporarily the stiffness, column strength or pushability of catheters which are already inserted into the human body
    • A61M2025/0064—Catheters; Hollow probes characterised by structural features having means, e.g. stylets, mandrils, rods or wires to reinforce or adjust temporarily the stiffness, column strength or pushability of catheters which are already inserted into the human body which become stiffer or softer when heated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/0043—Catheters; Hollow probes characterised by structural features
    • A61M25/0054—Catheters; Hollow probes characterised by structural features with regions for increasing flexibility

Definitions

  • the present invention relates to a variable stiffness apparatus and an endoscope using a shape memory alloy.
  • the shape memory member in order to increase the rigidity in a state where the elongated shape memory member is heated, the shape memory member needs to be thickened. When the shape memory member is thickened, it takes a long time to cool the shape memory member heated to a temperature at which the rigidity is increased to a temperature at which the rigidity is decreased. That is, in the stiffness variable device disclosed in International Publication No. WO2016 / 174744, high rigidity is obtained in a state where the rigidity is increased, and switching from a state where the rigidity is increased to a state where the rigidity is lowered is achieved in a short time. It is difficult to achieve both.
  • the present invention solves the above-described problems, and provides a variable stiffness device and an endoscope that can achieve both high rigidity when rigidity is increased and low rigidity in a short time.
  • the purpose is to provide.
  • the stiffness variable device includes an elongated main body portion, a plurality of metal high-rigidity portions arranged in the main body portion so as to be spaced apart from each other in a direction along a major axis of the main body portion, and the main body.
  • a low-rigidity portion including a shape memory alloy coil that is bridged between adjacent high-rigidity portions and in which a wire is wound around an axis parallel to the long axis, and energization of the shape-memory alloy coil And an energization unit capable of switching the presence or absence.
  • an endoscope according to an aspect of the present invention includes an insertion portion that is introduced into a subject, and the stiffness variable device.
  • the main body 2 has an elongated shape along the long axis L.
  • the stiffness variable device 1 can change the stiffness with respect to the input of force in the direction of bending the major axis L of the main body 2.
  • the rigidity indicates the difficulty of bending deformation of the elongated main body 2.
  • the rigidity is represented by a force required to bend a section having a predetermined length in a direction along the long axis L of the main body 2 by a predetermined curvature. Therefore, the higher the rigidity is, the less the deformation of the main body 2 in the bending direction occurs.
  • the main body portion 2 includes a plurality of high-rigidity portions 10 and a plurality of low-rigidity portions 11.
  • the plurality of high rigidity portions 10 are arranged in a line along the long axis L.
  • a portion facing each other is referred to as an end portion 10 a.
  • a gap is provided between the end portions 10a of the pair of adjacent high-rigidity portions 10 facing each other. And the low-rigidity part 11 is arrange
  • the end portions 10a of the pair of high-rigidity portions 10 are disposed on both sides of the low-rigidity portion 11 in the direction along the long axis L.
  • the low rigidity portion 11 is fixed to both ends 10a of the pair of adjacent high rigidity portions 10. Therefore, the main body 2 is configured by alternately connecting the high rigidity portion 10 and the low rigidity portion 11 in the direction along the long axis L.
  • the number of the high rigidity part 10 and the low rigidity part 11 contained in the main-body part 2 is not specifically limited. In this embodiment, as an example, five high-rigidity portions 10 and four low-rigidity portions 11 are shown in FIG. 1, but the number of high-rigidity portions 10 and low-rigidity portions 11 is larger than that in this embodiment shown in FIG. It may be less or less.
  • the high rigidity portion 10 is made of metal and has conductivity. Although the shape of the highly rigid part 10 is not specifically limited, The highly rigid part 10 is columnar. In the present embodiment, as an example, the high-rigidity portion 10 has a columnar shape, and is disposed in a circular posture when viewed from the direction along the long axis L. Note that the high-rigidity portion 10 may include a material other than metal. For example, the high rigidity portion 10 may be formed by curing a conductive adhesive containing metal particles.
  • the low rigidity portion 11 includes a shape memory alloy coil (hereinafter referred to as SMA coil) 12.
  • SMA coil 12 is formed by spirally winding one or more wire rods made of shape memory alloy around an axis parallel to the long axis L. That is, the SMA coil 12 is not limited to a single spiral shape, and may be a double spiral shape, a triple spiral shape, or the like.
  • the SMA coil 12 is bridged between end portions 10a of a pair of adjacent high-rigidity portions 10.
  • the SMA coil 12 is fixed to both the pair of high-rigidity portions 10.
  • the method for fixing the SMA coil 12 and the high rigidity portion 10 is not particularly limited.
  • the SMA coil 12 and the high-rigidity portion 10 are fixed by a conductive adhesive.
  • the SMA coil 12 and the high-rigidity portion 10 may be fixed by caulking or soldering, for example.
  • the shape memory alloy is a known technique, detailed description thereof is omitted, but a phase change occurs at a predetermined temperature T and the elastic modulus changes.
  • the SMA coil 12 of the present embodiment undergoes a phase change at a predetermined temperature T exceeding room temperature, and an elastic coefficient when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T is higher than an elastic coefficient when the temperature is lower than the predetermined temperature T. Further, the SMA coil 12 exhibits superelasticity when it is equal to or higher than a predetermined temperature T.
  • the shape stored in the SMA coil 12 is a shape in which a wire is wound around a linear axis. That is, when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T and no external force is applied, the SMA coil 12 has a straight line parallel to the major axis L of the main body 2 as the central axis as shown in FIG. It becomes the shape.
  • the SMA coil 12 is electrically connected to an energization unit 3 described later.
  • the SMA coil 12 generates heat up to a temperature exceeding a predetermined temperature T that causes a phase change by energization heating.
  • the plurality of low-rigidity parts 11 included in the main body part 2 may have different SMA coils 12 or may share the same SMA coil 12.
  • each of the plurality of low-rigidity portions 11 may independently have a unique SMA coil 12.
  • At least two low-rigidity portions 11 among the plurality of low-rigidity portions 11 may be configured by a common SMA coil 12.
  • the SMA coil 12 passes through the high rigidity portion 10 sandwiched between the two low rigidity portions 11.
  • the energization unit 3 switches whether the SMA coil 12 is energized. Note that the energization unit 3 only needs to have a switching function for switching the presence / absence of energization based on an instruction from the user or another electronic device, and may or may not have a power source.
  • the SMA coil 12 that is energized by the operation of the energization unit 3 reaches a predetermined temperature T or more by energization heating.
  • the energization unit 3 may have only a configuration in which energization to the SMA coils 12 included in all of the low-rigidity parts 11 out of the plurality of low-rigidity parts 11 is switched at once. You may further have the structure which switches electricity supply to the SMA coil 12 contained in the one part low rigidity part 11 selected among the rigid parts 11. FIG.
  • the energization unit 3 is electrically connected to the plurality of high-rigidity portions 10 and is electrically connected to the plurality of SMA coils 12 via the plurality of high-rigidity portions 10. Yes.
  • the energization unit 3 can select an energized one from the plurality of SMA coils 12.
  • variable stiffness device 1 In the variable stiffness device 1 having the above-described configuration, when the SMA coil 12 is not energized, the temperature of the SMA coil 12 is less than a predetermined temperature T, and the elastic coefficient of the SMA coil 12 is low. Become. In the variable stiffness device 1, when the SMA coil 12 is energized, the temperature of the SMA coil 12 is equal to or higher than a predetermined temperature T, and the elastic coefficient of the SMA coil 12 is high.
  • the stiffness of the low-rigidity portion 11 among the high-rigidity portion 10 and the low-rigidity portion 11 that are alternately connected along the long axis L varies.
  • the high-rigidity portion 10 is a metal columnar member, it behaves almost as a rigid body even when a force in the direction of bending the long axis L of the main body portion 2 is input.
  • the stiffness of the main body 2 changes according to the switching of whether or not the SMA coils 12 are energized.
  • the main body 2 has a configuration in which a plurality of high-rigidity portions 10 are connected by a plurality of SMA coils 12, the overall rigidity of the main body 2 is higher than that of a single SMA coil having the same length as the main body 2. Is also expensive.
  • the SMA coil 12 constituting the low-rigidity portion 11 of the present embodiment has a shape in which a wire is wound around an axis parallel to the long axis L. Therefore, when the main body 2 is deformed in the bending direction, the wire of the SMA coil 12 is elastically deformed in the twisting direction. Therefore, the SMA coil 12 has a larger angle capable of being elastically deformed in the bending direction than when a linear SMA wire is bridged between the pair of high-rigidity portions 10. That is, the SMA coil 12 does not easily cause plastic deformation even when the main body 2 is deformed in the bending direction with a large curvature. In other words, the SMA coil 12 is not easily bent.
  • the low-rigidity portion 11 of the present embodiment is, for example, more than a case where a large-diameter linear shape memory alloy member is bridged between a pair of high-rigidity portions 10. Since the bending stress at a predetermined angle of the SMA coil 12 is reduced, the angle at which the SMA coil 12 can be elastically deformed in the bending direction is large. That is, even when the SMA coil 12 has a small diameter, the low-rigidity portion 11 exhibits an effect that the permanent deformation or breakage is less likely to occur even when the main body 2 is deformed in the bending direction with a large curvature. .
  • the length of the wire constituting the SMA coil 12 is longer than the case where a linear shape memory alloy member is bridged in parallel with the long axis L between the pair of high rigidity portions 10. For this reason, the SMA coil 12 has a high electrical resistance and can easily rise in temperature due to energization heating.
  • the stiffness variable apparatus 1 of the present embodiment can switch from a state where the rigidity of the main body 2 is increased to a state where the rigidity is lowered in a short time.
  • the rigidity variable device 1 of the present embodiment can achieve both high rigidity when the rigidity of the main body 2 is increased and low rigidity in a short time.
  • variable stiffness apparatus 1 of this embodiment is comprised by the small diameter SMA coil 12, for example, the large-diameter linear shape memory alloy member was bridged between a pair of high-rigidity parts 10.
  • the electric power required for heating is smaller than the case. Therefore, since it becomes easy to heat the SMA coil 12 to a predetermined temperature T or more by energizing the SMA coil 12, a heater for heating the SMA coil 12 can be dispensed with.
  • FIG. 2 shows an endoscope 100 including the variable stiffness device 1.
  • the endoscope 100 has an elongated and flexible insertion section 102 that can be introduced into a subject such as a human body, and has a configuration for allowing the insertion section 102 to observe the inside of the subject.
  • the subject into which the insertion unit 102 of the endoscope 100 is introduced is not limited to a human body, and may be another living body or an artificial object such as a machine or a building.
  • the endoscope 100 mainly includes an insertion unit 102, an operation unit 103 positioned at the proximal end of the insertion unit 102, and a universal cord 104 extending from the operation unit 103.
  • the insertion portion 102 includes a distal end portion 108 disposed at the distal end, a bendable bending portion 109 disposed on the proximal end side of the distal end portion 108, and a proximal end side of the bending portion 109 and a distal end side of the operation portion 103.
  • a flexible tube portion 110 having flexibility is connected to each other.
  • the tip portion 108 is provided with a configuration for observing the inside of the subject.
  • the distal end portion 108 is provided with an imaging unit that includes an objective lens and an imaging device for optically observing the inside of the subject.
  • the distal end portion 108 is also provided with an illumination light emitting portion that emits light that illuminates the subject of the imaging unit.
  • an ultrasonic transducer for acoustically observing the inside of the subject using ultrasonic waves may be disposed at the distal end portion 108.
  • the main body 2 of the variable stiffness device 1 is inserted into at least one of the bending portion 109 and the flexible tube portion 110 which are bending deformable portions of the insertion portion 102.
  • the main body 2 is disposed in the flexible tube 110.
  • the operation unit 103 disposed at the proximal end of the insertion unit 102 is provided with an angle operation knob 106 for operating the bending of the bending unit 109.
  • An endoscope connector 105 configured to be connectable to an external device (not shown) is provided at the base end portion of the universal cord 104.
  • the external device to which the endoscope connector 105 is connected includes a camera control unit that controls the imaging unit provided at the distal end portion 108.
  • the operation unit 103 is provided with an energization unit 3 of the stiffness variable device 1 and a stiffness change switch 120 for controlling the energization unit 3.
  • the rigidity change switch 120 controls the switching operation of whether or not the SMA coil 12 is energized by the energization unit 3.
  • the energization unit 3 is arranged without the operation unit 103.
  • the energization unit 3 is electrically connected to an electrical contact provided on the endoscope connector 105 via an electric cable inserted into the universal cord 104.
  • Electric power for energizing and heating the SMA coil 12 of the variable stiffness device 1 is supplied from an external device to which the endoscope connector 105 is connected.
  • the endoscope 100 may include a battery that supplies power for energizing and heating the SMA coil 12 of the variable stiffness device 1.
  • the endoscope 100 having the above-described configuration can change the rigidity of the elongated insertion portion 102 having flexibility in accordance with the operation of the rigidity change switch 120 by the user.
  • the rigidity variable device 1 of the present embodiment can achieve both high rigidity when the rigidity of the main body 2 is increased and low rigidity in a short time.
  • the endoscope 100 can both increase the rigidity change width of the insertion portion 102 and shorten the time required for changing the rigidity.

Abstract

剛性可変装置は、細長の本体部と、前記本体部において、前記本体部の長軸に沿う方向に離間して配列された金属製の複数の高剛性部と、前記本体部において、隣り合う前記高剛性部の間に架け渡され、前記長軸に平行な軸周りに線材が巻回された形状記憶合金コイルを含む低剛性部と、前記形状記憶合金コイルへの通電の有無を切り替え可能な通電部と、を含む。

Description

剛性可変装置および内視鏡
　本発明は、形状記憶合金を利用した剛性可変装置および内視鏡に関する。
　例えば国際公開ＷＯ２０１６／１７４７４１号に開示されているように、形状記憶合金を利用した剛性可変装置として、細長い形状記憶部材と、当該形状記憶部材とは別体の加熱コイルを設け、加熱コイルで形状記憶部材を加熱することで剛性を高める方式が提案されている。
　国際公開ＷＯ２０１６／１７４７４１号に開示されている剛性可変装置では、細長い形状記憶部材を加熱した状態における剛性を高くするためには、形状記憶部材を太くする必要がある。形状記憶部材を太くした場合、剛性が高まる温度にまで加熱された形状記憶部材を、剛性が低下する温度にまで冷却する時間が長くなってしまう。すなわち、国際公開ＷＯ２０１６／１７４７４１号に開示されている剛性可変装置では、剛性を高めた状態において高い剛性を得ることと、剛性を高めた状態から剛性を下げた状態への切り替わりを短時間で達成することと、の両立が困難である。
　本発明は、上述した課題を解決するものであって、剛性を高めたときに高い剛性を得られることと、短時間で剛性を下げられることとを両立可能な剛性可変装置および内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による剛性可変装置は、細長の本体部と、前記本体部において、前記本体部の長軸に沿う方向に離間して配列された金属製の複数の高剛性部と、前記本体部において、隣り合う前記高剛性部の間に架け渡され、前記長軸に平行な軸周りに線材が巻回された形状記憶合金コイルを含む低剛性部と、前記形状記憶合金コイルへの通電の有無を切り替え可能な通電部と、を含む。
　また、本発明の一態様による内視鏡は、被検体内に導入される挿入部と、前記剛性可変装置と、を含む。
剛性可変装置の構成を示す図である。 内視鏡の構成を示す図である。
　以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
　以下に、本発明の実施形態の一例を説明する。図１に示す剛性可変装置１は、本体部２および通電部３を含む。本体部２は、長軸Ｌに沿って細長な形状である。剛性可変装置１は、本体部２の長軸Ｌを曲げる方向の力の入力に対する剛性を変化させることができる。ここで、剛性とは、細長である本体部２の曲げ変形のしにくさを示す。剛性は、本体部２の長軸Ｌに沿う方向に所定の長さの区間を、所定の曲率だけ曲げるのに必要となる力で表される。したがって、剛性が高いほど、本体部２の曲げ方向の変形が起こりにくい。
　本体部２は、複数の高剛性部１０と、複数の低剛性部１１と、を含む。複数の高剛性部１０は、長軸Ｌに沿って１列に配列されている。隣り合う一対の高剛性部１０において、互いに対向する部位を端部１０ａと称する。
　隣り合う一対の高剛性部１０の向かい合う端部１０ａの間には、隙間が設けられている。そして、隣り合う一対の高剛性部１０の間に設けられた隙間には、低剛性部１１が配置されている。
　すなわち、低剛性部１１の長軸Ｌに沿う方向の両側には、一対の高剛性部１０の端部１０ａが配置されている。低剛性部１１は、この隣り合う一対の高剛性部１０の端部１０ａの双方に固定されている。したがって、本体部２は、高剛性部１０と低剛性部１１とが、長軸Ｌに沿う方向に交互に連結されて構成されている。
　なお、本体部２に含まれる高剛性部１０および低剛性部１１の数は特に限定されない。本実施形態では一例として、５つの高剛性部１０と４つの低剛性部１１を図１に示しているが、高剛性部１０および低剛性部１１は、図１に示す本実施形態よりも多くてもよいし少なくてもよい。
　なお、高剛性部１０および低剛性部１１の名称における「高剛性」および「低剛性」との語は、詳しくは後述するが、両者の剛性の相対的な差を表すために用いられている。したがって、これらの語によって高剛性部１０および低剛性部１１の剛性の絶対的な値が限定されることはない。
　高剛性部１０は、金属製であり導電性を有する。高剛性部１０の形状は特に限定されないが、高剛性部１０は柱状である。本実施形態では一例として、高剛性部１０は、円柱状であり、長軸Ｌに沿う方向から見た場合に円形となる姿勢で配置されている。なお、高剛性部１０は、金属以外の材料を含んでいてもよい。例えば、高剛性部１０は、金属製の粒子を含む導電性接着剤を硬化させることにより形成されてもよい。
　低剛性部１１は、形状記憶合金コイル（以下ではＳＭＡコイルと称する）１２を含む。ＳＭＡコイル１２は、形状記憶合金製の１つまたは複数の線材を長軸Ｌに平行な軸周りに螺旋状に巻回したものである。すなわち、ＳＭＡコイル１２は、単一の螺旋形状に限られず、２重螺旋形状や３重螺旋形状等であってもよい。
　ＳＭＡコイル１２は、隣り合う一対の高剛性部１０の端部１０ａの間に架け渡されている。またＳＭＡコイル１２は、一対の高剛性部１０の双方に固定されている。ＳＭＡコイル１２と高剛性部１０とを固定する方法は特に限定されない。本実施形態では一例として、ＳＭＡコイル１２と高剛性部１０とは、導電性接着剤により固定されている。なお、ＳＭＡコイル１２と高剛性部１０との固定は、例えばカシメや半田付け等によって行われてもよい。
　形状記憶合金は、公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、所定の温度Ｔを境に相変化を起こし、弾性係数が変化する。本実施形態のＳＭＡコイル１２は、室温を超える所定の温度Ｔで相変化を起こし、所定の温度Ｔ以上である場合の弾性係数が、所定の温度Ｔ未満である場合の弾性係数よりも高い。また、ＳＭＡコイル１２は、所定の温度Ｔ以上である場合に超弾性を示す。
　また、ＳＭＡコイル１２が記憶している形状は、直線状の軸周りに線材を巻回した形状である。すなわち、ＳＭＡコイル１２は、温度が所定の温度Ｔ以上であり、かつ外力が加えられていない場合には、図１に示すように、本体部２の長軸Ｌに平行な直線を中心軸とした形状となる。
　ＳＭＡコイル１２は、後述する通電部３に電気的に接続されている。ＳＭＡコイル１２は、通電加熱により相変化を起こす所定の温度Ｔを超える温度まで発熱する。
　本体部２が含む複数の低剛性部１１は、それぞれが異なるＳＭＡコイル１２を有していてもよいし、同一のＳＭＡコイル１２を共有していてもよい。例えば、本実施形態であれば、複数の低剛性部１１のそれぞれが独立して固有のＳＭＡコイル１２を有していてもよい。
　また例えば、複数の低剛性部１１のうちの少なくとも２つの低剛性部１１が共通のＳＭＡコイル１２によって構成されてもよい。この場合、ＳＭＡコイル１２は、２つの低剛性部１１に挟まれている高剛性部１０を貫通する。
　通電部３は、ＳＭＡコイル１２への通電の有無を切り替える。なお、通電部３は、使用者または他の電子機器からの指示に基づいて通電の有無を切り替えるスイッチングの機能のみを有していればよく、電源は備えていてもいなくてもよい。通電部３の動作により通電が行われるＳＭＡコイル１２は、通電加熱により所定の温度Ｔ以上となる。
　なお、通電部３は、複数の低剛性部１１のうちの全ての低剛性部１１に含まれるＳＭＡコイル１２への通電を一括して切り替える構成のみを有していてもよいし、複数の低剛性部１１のうちの選択された一部の低剛性部１１に含まれるＳＭＡコイル１２への通電を切り替える構成をさらに有していてもよい。
　図示する本実施形態では一例として、通電部３は、複数の高剛性部１０に電気的に接続されており、複数の高剛性部１０を介して複数のＳＭＡコイル１２に電気的に接続されている。通電部３は、複数のＳＭＡコイル１２のうちから通電ものを選択することができる。
　以上に説明した構成を有する剛性可変装置１では、ＳＭＡコイル１２に通電が行われていない場合には、ＳＭＡコイル１２の温度は所定の温度Ｔ未満となり、ＳＭＡコイル１２の弾性係数は低い状態となる。また、剛性可変装置１では、ＳＭＡコイル１２に通電が行われている場合には、ＳＭＡコイル１２の温度は所定の温度Ｔ以上となり、ＳＭＡコイル１２の弾性係数は高い状態となる。
　したがって、本実施形態の剛性可変装置１では、長軸Ｌに沿って交互に連結されている高剛性部１０および低剛性部１１のうちの、低剛性部１１の剛性が変化する。
　高剛性部１０は、金属製の柱状の部材であることから、本体部２の長軸Ｌを曲げる方向の力が入力された場合であっても、ほぼ剛体としてふるまう。
　低剛性部１１は、ＳＭＡコイル１２によって構成されていることから、ＳＭＡコイル１２の弾性係数が高い状態であっても、本体部２の長軸Ｌを曲げる方向の力が入力された場合に、曲げ方向に弾性変形する。したがって、本実施形態の剛性可変装置１は、複数のＳＭＡコイル１２への通電の有無の切り替わりに応じて本体部２の剛性が変化する。
　本体部２は、複数の高剛性部１０を複数のＳＭＡコイル１２により連結する構成を有していることから、本体部２の全体の剛性は、本体部２と同じ長さのＳＭＡコイル単体よりも高い。
　ここで、本実施形態の低剛性部１１を構成するＳＭＡコイル１２は、線材が長軸Ｌに平行な軸周りに巻回された形状を有している。よって、本体部２が曲げ方向に変形した場合、ＳＭＡコイル１２の線材はねじり方向に弾性変形する。したがって、ＳＭＡコイル１２は、一対の高剛性部１０の間に直線状のＳＭＡワイヤを架け渡した場合よりも、曲げ方向に弾性変形可能な角度が大きい。すなわち、ＳＭＡコイル１２は、本体部２が大きな曲率で曲げ方向に変形した場合であっても、塑性変形を起こしにくい。言い換えれば、ＳＭＡコイル１２は、曲がり癖が付きにくい。
　また、本実施形態の低剛性部１１は、ＳＭＡコイル１２が細径であることから、例えば一対の高剛性部１０の間に大径の直線状の形状記憶合金部材を架け渡した場合よりも、ＳＭＡコイル１２の所定角度における曲げ応力が小さくなるため、曲げ方向に弾性変形可能な角度が大きい。すなわち、ＳＭＡコイル１２が細径であることによっても、低剛性部１１は、本体部２が大きな曲率で曲げ方向に変形した場合であっても、永久ひずみや破断が発生しにくい効果を発揮する。
　また、ＳＭＡコイル１２を構成する線材の長さは、一対の高剛性部１０の間に直線状の形状記憶合金部材を長軸Ｌに平行に架け渡した場合よりも長い。このため、ＳＭＡコイル１２は、電気抵抗が高く、通電加熱による温度上昇が容易である。
　また、本実施形態では、低剛性部１１を構成するＳＭＡコイル１２は、線状の部材からなるため熱容量が小さい。したがって、ＳＭＡコイル１２を所定の温度Ｔ以上である状態から所定の温度未満に冷却するために必要な時間はわずかである。よって、本実施形態の剛性可変装置１は、本体部２の剛性を高めた状態から剛性を下げた状態への切り替わりを短時間で行うことができる。
　以上に説明したように、本実施形態の剛性可変装置１は、本体部２の剛性を高めたときに高い剛性を得られることと、短時間で剛性を下げられることとを両立可能である。
　また、本実施形態の剛性可変装置１は、細径のＳＭＡコイル１２により構成されていることから、例えば一対の高剛性部１０の間に大径の直線状の形状記憶合金部材を架け渡した場合よりも、加熱に要する電力が小さい。したがってＳＭＡコイル１２への通電によりＳＭＡコイル１２を所定の温度Ｔ以上に加熱することが容易になるため、ＳＭＡコイル１２を加熱するためのヒーターを不要にすることができる。
　図２に、剛性可変装置１を備える内視鏡１００を示す。内視鏡１００は、人体等の被検体内に導入可能な細長で可撓性を有する挿入部１０２を有し、挿入部１０２に被検体内を観察するための構成を有する。なお、内視鏡１００の挿入部１０２が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であってもよいし、機械や建造物等の人工物であってもよい。
　本実施形態の内視鏡１００は、挿入部１０２と、挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、操作部１０３から延出するユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。
　挿入部１０２は、先端に配設される先端部１０８、先端部１０８の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部１０９、及び湾曲部１０９の基端側と操作部１０３の先端側とを接続する可撓性を有する可撓管部１１０が連設されて構成されている。
　先端部１０８には、被検体内を観察するための構成等が配設されている。例えば、先端部１０８には、対物レンズ及び撮像素子を含み光学的に被検体内を観察するための撮像ユニットが配設されている。また、先端部１０８には、図示しないが、撮像ユニットの被写体を照明する光を出射する照明光出射部も設けられている。なお、先端部１０８には、超音波を用いて音響的に被検体内を観察するための超音波振動子が配設されていてもよい。
　挿入部１０２のうちの、曲げ変形可能な部位である湾曲部１０９および可撓管部１１０の少なくとも一方の内部には、剛性可変装置１の本体部２が挿入されている。図示する本実施形態では一例として、本体部２は、可撓管部１１０内に配置されている。
　挿入部１０２の基端に配設された操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。ユニバーサルコード１０４の基端部には図示しない外部装置に接続可能に構成された内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置は、先端部１０８に設けられた撮像ユニットを制御するカメラコントロールユニット等を備える。
　また、操作部１０３には、剛性可変装置１の通電部３と、通電部３を制御するための剛性変更スイッチ１２０が設けられている。剛性変更スイッチ１２０は、通電部３によるＳＭＡコイル１２への通電の有無の切り替え動作を制御する。
　通電部３は、操作部１０３無いに配置されている。通電部３は、ユニバーサルコード１０４内に挿通された電気ケーブルを介して内視鏡コネクタ１０５に設けられた電気接点に電気的に接続されている。剛性可変装置１のＳＭＡコイル１２を通電加熱するための電力は、内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置から供給される。なお、内視鏡１００は、剛性可変装置１のＳＭＡコイル１２を通電加熱するための電力を供給する電池を備えていてもよい。
　以上に説明した構成を有する内視鏡１００は、使用者による剛性変更スイッチ１２０の操作に応じて、可撓性を有する細長な挿入部１０２の剛性を変化させることができる。
　前述のように、本実施形態の剛性可変装置１は、本体部２の剛性を高めたときに高い剛性を得られることと、短時間で剛性を下げられることとを両立可能であるから、内視鏡１００は、挿入部１０２の剛性の変更幅を大きくすることと、剛性の変更に必要な時間の短縮と、を両立することができる。
　本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う剛性可変装置および内視鏡もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

Claims (4)

  1. 　細長の本体部と、
    　前記本体部において、前記本体部の長軸に沿う方向に離間して配列された金属製の複数の高剛性部と、
    　前記本体部において、隣り合う前記高剛性部の間に架け渡され、前記長軸に平行な軸周りに線材が巻回された形状記憶合金コイルを含む低剛性部と、
    　前記形状記憶合金コイルへの通電の有無を切り替え可能な通電部と、
    を含むことを特徴とする剛性可変装置。
  2. 　前記高剛性部を３つ以上有し、前記低剛性部を２つ以上有することを特徴とする請求項１に記載の剛性可変装置。
  3. 　複数の前記低剛性部において、同一の前記形状記憶合金コイルを共有することを特徴とする請求項２に記載の剛性可変装置。
  4. 　被検体内に導入される挿入部と、
    　請求項１に記載の剛性可変装置と、
    を含むことを特徴とする内視鏡。
PCT/JP2018/021384 2018-06-04 2018-06-04 剛性可変装置および内視鏡 WO2019234799A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/021384 WO2019234799A1 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 剛性可変装置および内視鏡
JP2020523863A JP6936395B2 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 剛性可変装置および内視鏡
US17/109,231 US11839358B2 (en) 2018-06-04 2020-12-02 Rigidity variable device and endoscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/021384 WO2019234799A1 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 剛性可変装置および内視鏡

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/109,231 Continuation US11839358B2 (en) 2018-06-04 2020-12-02 Rigidity variable device and endoscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019234799A1 true WO2019234799A1 (ja) 2019-12-12

Family

ID=68770156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/021384 WO2019234799A1 (ja) 2018-06-04 2018-06-04 剛性可変装置および内視鏡

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11839358B2 (ja)
JP (1) JP6936395B2 (ja)
WO (1) WO2019234799A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110480A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Olympus Optical Co Ltd 可撓管
JPH11295615A (ja) * 1998-04-14 1999-10-29 Mitsubishi Cable Ind Ltd 内視鏡
JP2006334201A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Pentax Corp 内視鏡の可撓管
JP2008023089A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Olympus Corp 湾曲機構

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812637A (ja) * 1981-07-13 1983-01-24 オリンパス光学工業株式会社 内視鏡の処置具起上装置
US4924852A (en) * 1987-09-11 1990-05-15 Olympus Optical Co., Ltd. Endoscope
US4930494A (en) * 1988-03-09 1990-06-05 Olympus Optical Co., Ltd. Apparatus for bending an insertion section of an endoscope using a shape memory alloy
US5624380A (en) * 1992-03-12 1997-04-29 Olympus Optical Co., Ltd. Multi-degree of freedom manipulator
US5556370A (en) * 1993-07-28 1996-09-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electrically activated multi-jointed manipulator
US5810717A (en) * 1995-09-22 1998-09-22 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Bending mechanism and stereoscope using same
JP4096325B2 (ja) * 1998-12-14 2008-06-04 正喜 江刺 能動細管及びその製造方法
US6485411B1 (en) * 2000-04-12 2002-11-26 Circon Corporation Endoscope shaft with superelastic alloy spiral frame and braid
US6872433B2 (en) * 2001-03-27 2005-03-29 The Regents Of The University Of California Shape memory alloy/shape memory polymer tools
US20050182298A1 (en) * 2002-12-06 2005-08-18 Intuitive Surgical Inc. Cardiac tissue ablation instrument with flexible wrist
US7041052B2 (en) * 2002-06-13 2006-05-09 Usgi Medical Inc. Shape lockable apparatus and method for advancing an instrument through unsupported anatomy
CN1870930A (zh) * 2003-08-20 2006-11-29 新引导系统公司 活化聚合物关节连接的器械及插入方法
WO2016174741A1 (ja) 2015-04-28 2016-11-03 オリンパス株式会社 硬度可変アクチュエータ
JPWO2016189683A1 (ja) * 2015-05-27 2018-03-15 オリンパス株式会社 硬度可変アクチュエータ
JP6655733B2 (ja) * 2016-11-02 2020-02-26 オリンパス株式会社 剛性可変アクチュエータ
JP6698868B2 (ja) * 2016-11-28 2020-05-27 オリンパス株式会社 剛性可変装置
US20190255295A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-22 Cook Medical Technologies Llc Guidewire with controllable stiffness

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110480A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Olympus Optical Co Ltd 可撓管
JPH11295615A (ja) * 1998-04-14 1999-10-29 Mitsubishi Cable Ind Ltd 内視鏡
JP2006334201A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Pentax Corp 内視鏡の可撓管
JP2008023089A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Olympus Corp 湾曲機構

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019234799A1 (ja) 2021-04-01
US20210085155A1 (en) 2021-03-25
US11839358B2 (en) 2023-12-12
JP6936395B2 (ja) 2021-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6866499B2 (ja) 剛性可変装置と剛性可変システムと内視鏡
WO2012005063A1 (ja) 内視鏡システム及び内視鏡アクチュエータの制御方法
JP6655733B2 (ja) 剛性可変アクチュエータ
JP2008023089A (ja) 湾曲機構
JP2007289389A (ja) 湾曲機構
JP3142928B2 (ja) 可撓管用硬度可変装置
WO2019234799A1 (ja) 剛性可変装置および内視鏡
US11389052B2 (en) Endoscope and stiffness varying method
WO2019234798A1 (ja) 剛性可変装置および内視鏡
WO2018096679A1 (ja) 剛性可変装置
JPH08110480A (ja) 可撓管
CN110520030B (zh) 刚性可变致动器和电力供给方法
CN114746000A (zh) 内窥镜系统和内窥镜的插入部的刚性变更方法
JP7150892B2 (ja) 剛性可変装置および剛性可変装置の製造方法
JPH0461840A (ja) 挿入具の湾曲装置
JPH05184528A (ja) 可撓管の湾曲機構
JPH0386142A (ja) 管状挿入具の湾曲操作装置
JP2802095B2 (ja) 内視鏡
GB2614259A (en) Elongate instrument
US20210338055A1 (en) Flexible tube insertion device, endoscope system, and flexible tube insertion method
WO2020152855A1 (ja) 挿入装置
JP2000210250A (ja) ファイバスコ―プ
JPH03139326A (ja) 湾曲操作装置
JP2021023691A (ja) 医療用管状体および医療機器
JPH0386141A (ja) 管状挿入具の湾曲操作装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18921301

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020523863

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18921301

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1