JP2006334235A - Hollow organ gripping actuator and device for monitoring change in diameter of hollow organ using the same - Google Patents

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Satoru Fuji
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賢一 廣田
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優 渡邉
Taku Sugawara
卓 菅原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow organ gripping actuator useful as a blood vessel gripping actuator having sufficient blood vessel gripping force in the use and detachment easiness after the use for easily, quickly and accurately detecting the formation of the thrombus in the anastomotic site when performing a surgery without invading a patient and to provide a device for monitoring a change in the diameter of the hollow organ using the same. <P>SOLUTION: This hollow organ gripping actuator 1 is provided with a grip part 5 for gripping the hollow organ X, a heating mans capable of separately heating the grip part 5 and the operation part 6 to a temperature more than the shape recovery temperatures respectively on the surface of a shape memory alloy thin film body 2 having at least an operation part 6 operating to make the grip part 5 grip the hollow organ X, and a displacement thin film sensor detecting the change in the diameter of the hollow organ X gripped by the shape memory alloy thin film body 2 by changing it into electric signals. The device for monitoring the change in the diameter of the hollow organ X is provided with the hollow organ gripping actuator 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、外科手術を行った際の血管吻合部における血栓の発生の有無を監視するためなどに有用な管腔器官把持アクチュエータおよびこれを用いた管腔器官の直径の変化を監視するための装置に関する。   The present invention relates to a lumen organ grasping actuator useful for monitoring the presence or absence of thrombus generation in a blood vessel anastomosis during surgical operation, and to monitor changes in the diameter of a lumen organ using the same. Relates to the device.

医療技術の進歩により、手指が切断された際の血管吻合手術の成功率は非常に高く、時には吻合手術によって完全に回復することも可能になっている。しかし、術後に血管の縫い目である吻合部で血栓が発生し、これにより吻合部の下流の末梢部分への血流が阻害され、最悪の場合には指先の壊死を引き起こすことがある。このような問題を未然に防止するためには、血栓の発生を初期段階で発見し、薬剤の投与などにより血栓を的確に溶解除去する必要があることから、術後2日程度の血栓形成のモニタリングは非常に重要な意味を持つ。現在、一般的に行われている血栓形成のモニタリング方法としては、術後の皮膚の温度や色の変化によって血栓による血流障害を検知することに基づくものがある。しかし、このような方法では、血流障害を検知した時点で既に事態が手遅れになっている場合があり、また、検知の正確性が医師や看護師の熟練度に左右されてしまうといった問題がある。   Due to advances in medical technology, the success rate of vascular anastomosis when fingers are cut is very high, and sometimes it can be completely recovered by anastomosis. However, a thrombus is generated at the anastomotic site, which is the seam of the blood vessel after the operation, thereby inhibiting blood flow to the peripheral portion downstream of the anastomotic site, and in the worst case, necrosis of the fingertip may be caused. In order to prevent such problems in advance, it is necessary to detect the thrombus at an early stage and to dissolve and remove the thrombus accurately by administration of a drug. Monitoring is very important. Currently, a commonly used method for monitoring thrombus formation is based on detecting a blood flow disorder caused by a thrombus based on changes in skin temperature and color after surgery. However, in such a method, there is a case where the situation is already too late at the time of detecting the blood flow disorder, and the detection accuracy depends on the skill level of the doctor or nurse. is there.

以上のような背景のもと、血管吻合部における血栓の発生の有無を、ドップラープローブセンサを用いて監視する方法や、レーザ計測装置を用いて監視する方法が提案されている。前者の方法は、例えば、図4のようにして、プローブから血管内に超音波を発振し、その反射波を電気信号に変換して周波数の変化をドップラー現象として計算することで、血流の流速を測定することができるセンサを用い、血流の流速の変化の有無(血栓が発生した場合にはその近辺において血流の流速が低下する)から血栓の発生の有無を監視するものである(必要であれば非特許文献1や非特許文献2を参照のこと)。後者の方法は、近赤外レーザを血管に照射してその透過光をフォトカウンタで受光すると、血栓が存在する部位の血球成分は、血栓が存在しない部位の血球成分と異なるため、両部位の間には光吸収特性や光散乱特性に違いを生じるので、その違いが透過光量の違いになって現れる現象を利用して血栓の発生の有無を監視するものである(必要であれば非特許文献3を参照のこと)。しかし、これらの方法には、血管径に応じた各種のプローブを必要とするので汎用性に欠けるといった問題や、大型測定プローブを血管に直接固定しなければならず、使用後には取り外すための再手術が必要になるといった問題がある。血管吻合部における血栓の発生を簡易、迅速かつ正確に検知することができ、しかも、患者にとって低侵襲性で、医師や看護師の負担を軽減することができる実用的な血栓形成のモニタリング方法を提供するためには、血管への取り付けを容易に行うことができ、使用後には再手術などを行うことなく容易に血管から取り外すことができる血流センサが要求される。   Under the background as described above, a method for monitoring the presence or absence of thrombus in the vascular anastomosis using a Doppler probe sensor or a method for monitoring using a laser measuring device has been proposed. For example, as shown in FIG. 4, the former method oscillates an ultrasonic wave from a probe into a blood vessel, converts the reflected wave into an electric signal, and calculates a change in frequency as a Doppler phenomenon. Using a sensor that can measure the flow velocity, it monitors the presence or absence of a thrombus from the presence or absence of changes in the blood flow velocity (if a thrombus occurs, the blood flow velocity decreases in the vicinity). (See Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 if necessary). In the latter method, when a blood vessel is irradiated with a near-infrared laser and the transmitted light is received by a photocounter, the blood cell component of the site where the thrombus exists is different from the blood cell component of the site where the thrombus does not exist. Because there is a difference in the light absorption characteristics and light scattering characteristics between them, the presence or absence of thrombus is monitored by utilizing the phenomenon that the difference appears as a difference in the amount of transmitted light. (Ref. 3). However, these methods require various probes according to the diameter of the blood vessel, so that they are not versatile, and the large measuring probe must be directly fixed to the blood vessel. There is a problem that surgery is necessary. A practical thrombus formation monitoring method that can easily, quickly and accurately detect the occurrence of thrombus in a vascular anastomosis, and is less invasive to patients and can reduce the burden on doctors and nurses. In order to provide the blood flow sensor, a blood flow sensor that can be easily attached to the blood vessel and can be easily removed from the blood vessel without re-operation after use is required.

このような事情に鑑み、下記の非特許文献4では、形状回復時に血管を把持するように形状記憶させた形状記憶合金薄膜体による血管把持アクチュエータが提案されている。この血管把持アクチュエータは、外力によって予めフォーク状の先端部分を開放状態に変形しておき、形状回復時に先端部分が血管を把持するように動作させ、把持した血管の直径の変化を電気信号に変換して検知しようとするものである(図5参照)。
Anilkumar K Reddy, George E Taffet, Sridhar Madala, Lloyd H Michael, Mark L Entman, and Craig J Hartley :" Noninvasive blood pressure measurement in mice using pulsed Doppler ultrasound ", Ultrasound in Medicine & Biology 29 (2003) 379-385 Reza Tabrizchi, Michael K Pugsley :" Methods of blood flow measurement in the arterial circulatory system ", Journal of Pharmacological Methods 44 (2000) 375-384 古口晴敏、山海嘉之、榛沢和彦「微小血栓(栓子)検出におけるレーザー計測の有効性の検討」第3回日本栓子検出と治療研究会予稿集pp.56-57(2000.12) 広田賢一、山田圭一、牧野英司、菅原卓、藤哲、柴田隆行「TiNiCu形状記憶合金薄膜による血管把持アクチュエータの形成」社団法人表面技術協会第109回講演大会要旨集p266(2004.3)
In view of such circumstances, the following Non-Patent Document 4 proposes a blood vessel grasping actuator using a shape memory alloy thin film that has been memorized so as to grasp a blood vessel during shape recovery. This blood vessel gripping actuator deforms the fork-shaped tip part in an open state in advance by external force, operates it so that the tip part grips the blood vessel during shape recovery, and converts the change in diameter of the grasped blood vessel into an electrical signal (See FIG. 5).
Anilkumar K Reddy, George E Taffet, Sridhar Madala, Lloyd H Michael, Mark L Entman, and Craig J Hartley: "Noninvasive blood pressure measurement in mice using pulsed Doppler ultrasound", Ultrasound in Medicine & Biology 29 (2003) 379-385 Reza Tabrizchi, Michael K Pugsley: "Methods of blood flow measurement in the arterial circulatory system", Journal of Pharmacological Methods 44 (2000) 375-384 Harutoshi Furuguchi, Yoshiyuki Sankai, Kazuhiko Serizawa “Examination of the Effectiveness of Laser Measurement in Detection of Microthrombi (Ombolus)” Proceedings of the 3rd Japan Occlusion Detection and Treatment Study Group pp.56-57 (2000.12) Kenichi Hirota, Junichi Yamada, Eiji Makino, Taku Sugawara, Satoshi Fujita, Takayuki Shibata “Formation of blood vessel grasping actuator using TiNiCu shape memory alloy thin film” Abstracts of the 109th Lecture Meeting of the Surface Technology Association of Japan p266 (2004.3)

しかし、非特許文献4において提案されている血管把持アクチュエータでは、血管を把持していない状態(開放状態)から把持している状態(把持状態)への1度限りの形状回復動作しか行い得ないため、使用時の血管把持力の向上と使用後の取り外し性の向上を同時に図ることができず、使用時の血管把持力の向上を図ろうとすれば、使用後の取り外しの際に把持力過剰になり、血管を傷つけるといった問題が発生する恐れがあり、一方、使用後の取り外し性の向上を図ろうとすれば、使用時の血管把持力不足を招き、血管の直径の変化を正確に検知できないといった問題が発生する恐れがある。また、非特許文献4において提案されている血管把持アクチュエータには、加熱手段が設けられていないので、形状記憶合金薄膜体の形状回復温度が体温よりもずっと高い場合には、形状回復動作を行わせるための外部熱源が必要となることから、実用上、改善の余地がある。
そこで本発明は、外科手術を行った際の血管吻合部における血栓の発生を、患者に侵襲を与えるといったことなく、簡易、迅速かつ正確に検知することができる、使用時の十分な血管把持力と、使用後の取り外しの容易性を兼ね備えた血管把持アクチュエータなどとして有用な管腔器官把持アクチュエータおよびこれを用いた管腔器官の直径の変化を監視するための装置を提供することを目的とする。
However, the blood vessel gripping actuator proposed in Non-Patent Document 4 can only perform a one-time shape recovery operation from a state where the blood vessel is not gripped (open state) to a state where the blood vessel is gripped (gripping state). For this reason, it is impossible to improve the vascular gripping force during use and the detachability after use at the same time. If an attempt is made to improve the vascular gripping force during use, excessive gripping force will be required during removal after use. May cause problems such as damaging the blood vessel. On the other hand, attempts to improve detachability after use will result in insufficient blood vessel gripping force during use, and changes in blood vessel diameter cannot be accurately detected. Such a problem may occur. Further, since the blood vessel gripping actuator proposed in Non-Patent Document 4 is not provided with a heating means, when the shape recovery temperature of the shape memory alloy thin film body is much higher than the body temperature, the shape recovery operation is performed. Since an external heat source is required to make it practical, there is room for improvement in practice.
Therefore, the present invention provides a sufficient blood vessel gripping force at the time of use, which can easily, quickly and accurately detect the occurrence of a thrombus in a blood vessel anastomosis during surgery, without invading the patient. And a device for monitoring a change in the diameter of a lumen organ using the lumen organ gripping actuator useful as a blood vessel gripping actuator having ease of removal after use. .

本発明者らが上記の点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果完成させた本発明の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1記載の通り、管腔器官を把持するための把持部と、把持部が管腔器官を把持するように動作するための動作部を少なくとも備えた形状記憶合金薄膜体の表面に、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで別個に加熱することを可能とする加熱手段と、形状記憶合金薄膜体が把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサを設けてなることを特徴とする。
また、請求項2記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、形状記憶合金薄膜体が平板状に形状記憶されてなり、動作部は形状回復時に把持部が管腔器官を把持するように、把持部は動作部の形状回復時に管腔器官を把持するとともに自身の形状回復時に把持していた管腔器官を開放するように、それぞれ外力によって変形させて使用されることを特徴とする。
また、請求項3記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1または2記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、形状記憶合金薄膜体の厚さが1μm〜500μmであることを特徴とする。
また、請求項3記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1乃至3のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、形状記憶合金薄膜体の形状回復温度が45℃〜70℃であることを特徴とする。
また、請求項5記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1乃至4のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、加熱手段が金属薄膜からなるマイクロヒータであることを特徴とする。
また、請求項6記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1乃至5のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、変位薄膜センサが金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサであることを特徴とする。
また、請求項7記載の管腔器官把持アクチュエータは、請求項1乃至6のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータにおいて、管腔器官が血管であることを特徴とする。
また、本発明の管腔器官把持アクチュエータの製造方法は、請求項8記載の通り、管腔器官を把持するための把持部と、把持部が管腔器官を把持するように動作するための動作部を少なくとも備えた形状記憶合金薄膜体の表面に、絶縁膜を形成した後、その表面に、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで別個に加熱することを可能とする加熱手段としてのマイクロヒータを構成する配線パターンと、形状記憶合金薄膜体が把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサとしての歪みゲージ抵抗型センサを構成する配線パターンを、同一の金属薄膜を用いて1度のパターニング工程で形成し、その後、これらの配線パターンを絶縁保護するために、その全体を絶縁膜で被覆することを特徴とする。
また、本発明の管腔器官の直径の変化を監視するための装置は、請求項9記載の通り、請求項1記載の管腔器官把持アクチュエータの変位薄膜センサによって検知した電気信号を、管腔器官把持アクチュエータに接続した解析手段で解析することで、管腔器官の直径の変化を監視することができるようにしてなることを特徴とする。
The lumen organ gripping actuator of the present invention, which has been completed as a result of repeated studies by the inventors in view of the above points, includes a gripping portion for gripping a lumen organ, Each of the gripping part and the action part is separately heated to a temperature higher than the shape recovery temperature on the surface of the shape memory alloy thin film body provided with at least an action part for operating so as to grip the luminal organ. And a displacement thin film sensor for detecting a change in the diameter of the luminal organ held by the shape memory alloy thin film body into an electrical signal.
The lumen organ gripping actuator according to claim 2 is the lumen organ gripping actuator according to claim 1, wherein the shape memory alloy thin film body is memorized in a flat plate shape, and the operating portion is the gripping portion during shape recovery. To grip the lumen organ, the gripping part is used by deforming with external force so as to grip the lumen organ at the time of recovery of the shape of the moving part and to release the lumen organ that was gripped at the time of its shape recovery It is characterized by being.
A lumen organ grasping actuator according to claim 3 is the lumen organ grasping actuator according to claim 1 or 2, wherein the shape memory alloy thin film has a thickness of 1 μm to 500 μm.
The lumen organ grasping actuator according to claim 3 is the lumen organ grasping actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape recovery temperature of the shape memory alloy thin film body is 45 ° C to 70 ° C. It is characterized by.
A lumen organ grasping actuator according to claim 5 is the lumen organ grasping actuator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heating means is a micro heater made of a metal thin film.
The lumen organ grasping actuator according to claim 6 is the lumen organ grasping actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the displacement thin film sensor is a strain gauge resistance type sensor made of a metal thin film. And
A lumen organ grasping actuator according to claim 7 is the lumen organ grasping actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the lumen organ is a blood vessel.
The method for manufacturing a lumen organ gripping actuator according to the present invention includes a gripping portion for gripping the lumen organ and an operation for operating the gripping portion to grip the lumen organ. After forming an insulating film on the surface of the shape memory alloy thin film body having at least a part, it is possible to separately heat the grip part and the operating part to a temperature higher than the shape recovery temperature on the surface. Strain gauge resistance sensor as a displacement thin film sensor for detecting a change in diameter of a luminal organ gripped by a shape memory alloy thin film body and converting it into an electric signal Are formed by a single patterning process using the same metal thin film, and then the entire wiring pattern is covered with an insulating film in order to insulate and protect these wiring patterns. The features.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a device for monitoring a change in the diameter of a luminal organ, wherein the electrical signal detected by the displacement thin film sensor of the luminal organ grasping actuator according to the first aspect is a lumen. A change in the diameter of the luminal organ can be monitored by analyzing with an analysis means connected to the organ grasping actuator.

本発明の管腔器官把持アクチュエータは、形状記憶合金薄膜体の少なくとも2箇所を、管腔器官を把持するための把持部と、把持部が管腔器官を把持するように動作するための動作部とし、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで局所加熱することを可能とする加熱手段を設けてなる。よって、例えば、最初に動作部を加熱してその形状回復動作により把持部に管腔器官を把持させて血栓の発生の有無を監視し、監視終了後は、今度は把持部を加熱してその形状回復動作により把持していた管腔器官を開放させるといったような2段階の動作を実現できる。従って、本発明の管腔器官把持アクチュエータは、外科手術を行った際の血管吻合部における血栓の発生を、患者に侵襲を与えるといったことなく、簡易、迅速かつ正確に検知することができる、使用時の十分な血管把持力と、使用後の取り外しの容易性を兼ね備えた血管把持アクチュエータなどとして有用である。   The luminal organ grasping actuator of the present invention includes a grasping portion for grasping the luminal organ at at least two locations of the shape memory alloy thin film body, and an operation portion for operating the grasping portion to grasp the luminal organ. And heating means capable of locally heating each of the gripping portion and the operating portion to a temperature higher than the shape recovery temperature. Thus, for example, the operating part is first heated and the gripping part is gripped by the shape recovery operation to monitor the presence or absence of thrombus, and after the monitoring is finished, the gripping part is heated to It is possible to realize a two-stage operation such as opening the lumen organ that has been gripped by the shape recovery operation. Therefore, the lumen organ grasping actuator of the present invention can be used to easily, quickly and accurately detect the occurrence of a thrombus at the blood vessel anastomosis when performing a surgical operation without invading the patient. It is useful as a blood vessel gripping actuator that has sufficient blood vessel gripping force and ease of removal after use.

図1は、本発明の管腔器官把持アクチュエータの一例の平面図である。図1に示す管腔器官把持アクチュエータ1は、基本構成として、連結された2本の長い外側アーム3と中央部の短い内側アーム4からなるクリップ部を、パターニングにより一方の端部に形成した平板状の形状記憶合金薄膜体2からなる。そして、形状記憶合金薄膜体2は、管腔器官を把持するための把持部5を外側アーム3の中央に、把持部5が管腔器官を把持するように動作するための動作部6をクリップ部の根元に備え、把持部5の表面には、把持部5を形状回復温度よりも高い温度にまで局所加熱することができる加熱手段としての金属薄膜からなるマイクロヒータ7が、動作部6の表面には、動作部6を形状回復温度よりも高い温度にまで局所加熱することができる加熱手段としての金属薄膜からなるマイクロヒータ8が、それぞれ、図略の絶縁膜を介して設けられている。また、内側アーム4の表面には、把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサとしての金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサ9が図略の絶縁膜を介して設けてられている。符号10と符号11は、形状記憶合金薄膜体2の表面温度を測定してヒータ7やヒータ8による異常加熱の有無などをモニタリングするための金属薄膜からなる温度センサ、符号12は、歪みゲージ抵抗型センサ9による微小の電気抵抗変化を計測するための金属薄膜からなる補償抵抗素子(ホイートストーンブリッジ回路)である。   FIG. 1 is a plan view of an example of a lumen organ grasping actuator of the present invention. A lumen organ grasping actuator 1 shown in FIG. 1 has, as a basic configuration, a flat plate in which a clip portion including two long outer arms 3 and a short inner arm 4 connected to each other is formed at one end by patterning. The shape memory alloy thin film body 2 is formed. Then, the shape memory alloy thin film body 2 clips the operating part 6 for operating the gripping part 5 so as to grip the luminal organ at the center of the outer arm 3 with the gripping part 5 for gripping the luminal organ. A microheater 7 made of a metal thin film as a heating means capable of locally heating the gripping part 5 to a temperature higher than the shape recovery temperature is provided on the surface of the gripping part 5. On the surface, micro heaters 8 made of a metal thin film as a heating means capable of locally heating the operating unit 6 to a temperature higher than the shape recovery temperature are provided via insulating films (not shown). . On the surface of the inner arm 4, a strain gauge resistance type sensor 9 made of a metal thin film as a displacement thin film sensor for detecting a change in the diameter of the grasped luminal organ by converting it into an electric signal is insulated. It is provided through a membrane. Reference numerals 10 and 11 are temperature sensors made of a metal thin film for measuring the surface temperature of the shape memory alloy thin film body 2 and monitoring the presence or absence of abnormal heating by the heaters 7 and 8, and reference numeral 12 is a strain gauge resistance. This is a compensation resistance element (Wheatstone bridge circuit) made of a metal thin film for measuring a minute change in electric resistance by the mold sensor 9.

図2は、管腔器官把持アクチュエータ1の作製プロセスの一例を示す図である。まず、工程1として、研磨した厚さ5μm〜20μmの銅基板21の表面に、真空蒸着処理により形状記憶合金薄膜体22を成膜する。形状記憶合金薄膜体22を構成する形状記憶合金としては、例えば、TiNiCu合金が挙げられる。真空蒸着処理は、例えば、蒸着原料としてTiNiCu合金のペレットを用い、1×10-3Pa以下の減圧下で、銅基板の温度を350℃以上に保持して行えばよい。形状記憶合金薄膜体22の厚さは、アクチュエータとしての取り扱いの容易性に鑑みれば1μm〜500μmが好ましい。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the lumen organ grasping actuator 1. First, as step 1, a shape memory alloy thin film 22 is formed on the polished copper substrate 21 having a thickness of 5 to 20 μm by vacuum deposition. An example of the shape memory alloy constituting the shape memory alloy thin film body 22 is a TiNiCu alloy. The vacuum deposition process may be performed, for example, using TiNiCu alloy pellets as a deposition material and keeping the temperature of the copper substrate at 350 ° C. or higher under a reduced pressure of 1 × 10 −3 Pa or less. The thickness of the shape memory alloy thin film 22 is preferably 1 μm to 500 μm in view of ease of handling as an actuator.

次に、工程2として、レジストパターン23をエッチングマスクとして用い、フッ素・硝酸からなる混酸で形状記憶合金薄膜体22をエッチングしてパターニングする。この際、銅基板21の裏面や端面は液状のニトロセルロースを塗布して保護しておくことが好ましい。エッチングを終了した後、レジストパターン23とニトロセルロースからなる保護膜は、剥離液を用いて除去する。   Next, in step 2, the resist pattern 23 is used as an etching mask, and the shape memory alloy thin film body 22 is etched and patterned with a mixed acid composed of fluorine and nitric acid. At this time, it is preferable to protect the back surface and the end surface of the copper substrate 21 by applying liquid nitrocellulose. After the etching is completed, the resist pattern 23 and the protective film made of nitrocellulose are removed using a stripping solution.

次に、工程3として、パターニングされた形状記憶合金薄膜体22の表面に絶縁性樹脂液を塗布し、ベークにより硬化させて絶縁膜24とする。絶縁膜24としては、例えば、ポリイミド膜などが挙げられる。絶縁膜24の厚さは、アクチュエータとしての取り扱いの容易性に鑑みれば0.5μm〜5μmが好ましい。   Next, as step 3, an insulating resin liquid is applied to the surface of the patterned shape memory alloy thin film body 22 and cured by baking to form an insulating film 24. Examples of the insulating film 24 include a polyimide film. The thickness of the insulating film 24 is preferably 0.5 μm to 5 μm in view of easy handling as an actuator.

次に、工程4として、絶縁膜24の表面に、金属薄膜からなる、マイクロヒータ、歪みゲージ抵抗型センサ、温度センサ、補償抵抗素子を構成する配線パターンを形成するためのレジストパターン25を形成する。   Next, as step 4, a resist pattern 25 is formed on the surface of the insulating film 24. The resist pattern 25 is used to form a wiring pattern constituting a microheater, a strain gauge resistance type sensor, a temperature sensor, and a compensation resistance element. .

次に、工程5として、スパッタ処理により、絶縁膜24の表面に配線パターン26となる金属薄膜を成膜した後、レジストパターン25をアセトンで溶解除去する。配線パターン26となる金属薄膜としては、例えば、白金薄膜が挙げられる。配線パターン26の厚さは、アクチュエータとしての取り扱いの容易性に鑑みれば0.01μm〜1μmが好ましい。   Next, as step 5, a metal thin film that becomes the wiring pattern 26 is formed on the surface of the insulating film 24 by sputtering, and then the resist pattern 25 is dissolved and removed with acetone. As a metal thin film used as the wiring pattern 26, a platinum thin film is mentioned, for example. The thickness of the wiring pattern 26 is preferably 0.01 μm to 1 μm in view of easy handling as an actuator.

次に、工程6として、配線パターン26の絶縁保護のため、その全体を絶縁膜27で被覆する。絶縁膜27としては、例えば、ポリイミド膜などが挙げられる。絶縁膜27の厚さは、アクチュエータとしての取り扱いの容易性に鑑みれば0.5μm〜5μmが好ましい。   Next, as step 6, the entire wiring pattern 26 is covered with an insulating film 27 for insulating protection. Examples of the insulating film 27 include a polyimide film. The thickness of the insulating film 27 is preferably 0.5 μm to 5 μm in view of ease of handling as an actuator.

最後に、工程7として、濃硝酸で銅基板21を選択的に溶解し、管腔器官把持アクチュエータ1を周囲の形状記憶合金薄膜体22から独立させる。   Finally, as step 7, the copper substrate 21 is selectively dissolved with concentrated nitric acid to make the luminal organ grasping actuator 1 independent from the surrounding shape memory alloy thin film body 22.

なお、管腔器官把持アクチュエータ1は、形状記憶合金薄膜体2が平板状に形状記憶されてなるので、形状記憶合金薄膜体2の形状記憶熱処理は、工程1において、銅基板21の表面に形状記憶合金薄膜体22を形成した後、引き続き、これを、例えば、400℃〜500℃で30分間〜3時間保持することで行うことができる。形状記憶合金薄膜体2のアクチュエータ駆動温度に相当する形状回復温度(Af点:逆マルテンサイト変態終了温度)は、45℃〜70℃が好ましい。形状回復温度が45℃を下回ると、体温により形状回復が起こってしまい、アクチュエータとしての動作制御が困難になる恐れがある。一方、形状回復温度が70℃を超えると、形状回復のための加熱により、血管やその周辺組織が過度に加熱されることによる人体への悪影響が懸念される。形状記憶合金薄膜体2の形状回復温度の制御は、形状記憶合金薄膜体2の合金組成を調節することで行うことができる。例えば、形状記憶合金薄膜体2を構成する形状記憶合金としてTiNiCu合金を用いる場合、TiNiCu合金薄膜が10at.%以上の銅を含有するようにすれば、形状回復温度を約45℃にまで低温化することも可能である。   In the lumen organ grasping actuator 1, the shape memory alloy thin film body 2 is stored in a shape of a flat plate. Therefore, the shape memory heat treatment of the shape memory alloy thin film body 2 is performed on the surface of the copper substrate 21 in step 1. After the memory alloy thin film body 22 is formed, this can be performed by, for example, holding at 400 ° C. to 500 ° C. for 30 minutes to 3 hours. The shape recovery temperature (Af point: reverse martensite transformation end temperature) corresponding to the actuator driving temperature of the shape memory alloy thin film 2 is preferably 45 ° C to 70 ° C. When the shape recovery temperature is lower than 45 ° C., shape recovery occurs due to body temperature, which may make it difficult to control the operation of the actuator. On the other hand, when the shape recovery temperature exceeds 70 ° C., there is a concern about adverse effects on the human body due to excessive heating of blood vessels and surrounding tissues due to heating for shape recovery. The shape recovery temperature of the shape memory alloy thin film body 2 can be controlled by adjusting the alloy composition of the shape memory alloy thin film body 2. For example, when a TiNiCu alloy is used as the shape memory alloy constituting the shape memory alloy thin film body 2, the TiNiCu alloy thin film is 10 at. If it is made to contain copper more than%, shape recovery temperature can also be lowered | hung to about 45 degreeC.

また、図2に示した管腔器官把持アクチュエータ1の作製プロセスにおいては、形状記憶合金薄膜体2として、工程1において、銅基板21の表面に真空蒸着処理により成膜した蒸着薄膜を採用したが、形状記憶合金薄膜体2は、別途の圧延加工により得られた箔体であってもよい。形状記憶合金薄膜体2として圧延加工箔体を採用する場合、圧延加工箔体は、例えば、銅基板21の表面に接着剤を用いて固定したり、その外周部を枠体にクランプしてダイアフラム状に固定したりして工程2以降の工程を行えばよい。この場合、最終工程において、接着剤は、有機溶剤を用いて剥離除去したり、銅基板もろとも濃硝酸で溶解除去したりすればよい。また、枠体との分離は、クランプ開放を行ったり、外周部を切断したりして行えばよい。   In the manufacturing process of the luminal organ grasping actuator 1 shown in FIG. 2, a vapor deposition thin film formed on the surface of the copper substrate 21 by the vacuum vapor deposition process in Step 1 is adopted as the shape memory alloy thin film body 2. The shape memory alloy thin film body 2 may be a foil body obtained by a separate rolling process. When adopting a rolled foil body as the shape memory alloy thin film body 2, the rolled foil body is fixed to the surface of the copper substrate 21 using an adhesive, or the outer peripheral portion thereof is clamped to a frame body to form a diaphragm. The process after the process 2 may be performed by fixing to the shape. In this case, in the final step, the adhesive may be peeled and removed using an organic solvent, or both the copper substrate and the copper substrate may be dissolved and removed with concentrated nitric acid. Further, the separation from the frame body may be performed by releasing the clamp or cutting the outer peripheral portion.

管腔器官把持アクチュエータ1の使用方法の一例を図3により説明する。まず、(1)に示すように、予め、外力によって(例えば指先や治具を用いて)、平板状の形状記憶合金薄膜体2における、外側アーム3の中央に位置する把持部5を、クリップ部の根元に位置する動作部6の形状回復時に管腔器官Xを把持するようにカギ状に折り曲げて変形しておくとともに、動作部6を形状回復時に把持部5が管腔器官Xを把持するように開放状態に変形しておく。使用開始時には、(2)に示すように、ヒータ8に通電することで動作部6を形状回復温度よりも高い温度にまで局所加熱する。これにより、動作部6はその形状回復動作に基づいて平板状に戻ろうとし、把持部5に管腔器官Xを把持させる。歪みゲージ抵抗型センサ9(図略)により把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知した後は、(3)に示すように、ヒータ7に通電することで把持部5を形状回復温度よりも高い温度にまで局所加熱する。これにより、把持部5はその形状回復動作に基づいて平板状に戻ろうとし、把持していた管腔器官Xを開放させる。   An example of a method for using the lumen organ grasping actuator 1 will be described with reference to FIG. First, as shown in (1), the grip portion 5 located at the center of the outer arm 3 in the flat shape memory alloy thin film body 2 is clipped in advance by an external force (for example, using a fingertip or a jig). The action part 6 located at the base of the part is bent and deformed in a key shape so that the lumen organ X is gripped when the shape of the action part 6 is recovered, and the grip part 5 holds the lumen organ X when the shape of the action part 6 is recovered. It is transformed into an open state so that it does. At the start of use, as shown in (2), the heater 6 is energized to locally heat the operating unit 6 to a temperature higher than the shape recovery temperature. Thereby, the action part 6 tries to return to the flat plate shape based on the shape recovery action, and causes the grasping part 5 to grasp the lumen organ X. After the change of the diameter of the lumen organ grasped by the strain gauge resistance type sensor 9 (not shown) is detected by converting it into an electric signal, the grasping portion 5 is energized by energizing the heater 7 as shown in (3). Is locally heated to a temperature higher than the shape recovery temperature. Thereby, the grasping part 5 tries to return to the flat plate shape based on the shape recovery operation, and releases the grasped lumen organ X.

例えば、外科手術を行った際の血管吻合部の上流と下流のそれぞれの血管を管腔器官把持アクチュエータ1で把持し、血管の直径の変化を監視した場合、血管吻合部において血栓が発生すると、血圧が変化することにより、吻合部の上流の血管は膨張する一方、下流の血管は収縮することから、いずれの部位の血管も、その直径が変化する。従って、この変化を歪みゲージ抵抗型センサ9によって電気信号に変換して検知し、検知した電気信号を、管腔器官把持アクチュエータ1に接続した解析手段で解析することで、血管吻合部における血栓の生成をin−situで迅速かつ正確に把握することができる。また、管腔器官把持アクチュエータ1は、小型化が可能であるとともに、体内に設置する際に血管に固定するための縫合などを必要とせず、血栓の発生の有無を所定の期間において監視した後に不要になった際には、薄膜物であるので、例えば、ヒータ7とヒータ8への通電のためや、歪みゲージ抵抗型センサ9によって検知した電気信号を外部に取り出すために、配線のパッド部に接続された図略のリード線を引っ張るなどすれば、容易に体内から抜去することができる。従って、血管への取り付けや取り外しの作業に熟練を要することがなく、その際に患者に侵襲を与えることもない。   For example, when grasping the blood vessels upstream and downstream of the vascular anastomosis part at the time of surgical operation with the lumen organ grasping actuator 1 and monitoring the change in the diameter of the blood vessel, when a thrombus occurs in the vascular anastomosis part, When the blood pressure changes, the blood vessel upstream of the anastomosis is expanded, while the downstream blood vessel contracts, so that the diameter of the blood vessel at any site changes. Therefore, this change is detected by converting it into an electrical signal by the strain gauge resistance type sensor 9, and the detected electrical signal is analyzed by an analysis means connected to the lumen organ grasping actuator 1, so that the thrombus in the vascular anastomosis portion is analyzed. Generation can be grasped quickly and accurately in-situ. In addition, the lumen organ grasping actuator 1 can be miniaturized, and does not require suturing or the like for fixing to a blood vessel when it is installed in the body, and after monitoring the occurrence of thrombus for a predetermined period of time. Since it is a thin film when it is no longer needed, for example, in order to energize the heaters 7 and 8, or to take out an electrical signal detected by the strain gauge resistance sensor 9, the pad portion of the wiring If the lead wire (not shown) connected to is pulled, it can be easily removed from the body. Therefore, no skill is required for the operation of attaching to or removing from the blood vessel, and the patient is not invaded at that time.

なお、管腔器官把持アクチュエータ1では、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで別個に加熱することを可能とする加熱手段として、白金薄膜などの金属薄膜からなるマイクロヒータを用いたが、加熱手段はこれに限定されるものではない。しかし、加熱手段として金属薄膜からなるマイクロヒータを用いれば、図2で示した作製プロセスにおける工程5において、歪みゲージ抵抗型センサを構成する配線パターンなどとともに、同一の金属薄膜を用いて1度のパターニング工程で一括して配線パターンを形成することができる。従って、作製プロセスの簡素化を図ることができるので、低コストでの大量生産が可能となり、再使用に伴う感染リスクがない使い捨て使用の体内挿入型医療用センサに適したものとなる。   In the luminal organ grasping actuator 1, a microheater made of a metal thin film such as a platinum thin film is used as a heating means that can individually heat the grasping part and the action part to a temperature higher than the shape recovery temperature. However, the heating means is not limited to this. However, if a microheater made of a metal thin film is used as the heating means, in step 5 of the manufacturing process shown in FIG. 2, the same metal thin film is used once together with the wiring pattern constituting the strain gauge resistance type sensor. Wiring patterns can be formed collectively in the patterning step. Therefore, since the manufacturing process can be simplified, mass production can be performed at low cost, and it is suitable for a disposable in-vivo medical sensor that does not have an infection risk associated with reuse.

また、管腔器官把持アクチュエータ1では、把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサとして、金属材料に力や歪みが加わると抵抗が変化する現象を利用し、この変化を電気信号に変換して検知することができる白金薄膜などの金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサを用いたが、変位薄膜センサはこれに限定されるものではない。しかし、変位薄膜センサとして金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサを用いれば、図2で示した作製プロセスにおける工程5において、ヒータを構成する配線パターンなどとともに、同一の金属薄膜を用いて1度のパターニング工程で一括して配線パターンを形成することができる。従って、作製プロセスの簡素化を図ることができるので、低コストでの大量生産が可能となり、再使用に伴う感染リスクがない使い捨て使用の体内挿入型医療用センサに適したものとなる。   Further, the lumen organ gripping actuator 1 is a displacement thin film sensor for detecting a change in the diameter of the gripped lumen organ by converting it into an electric signal, and exhibits a phenomenon in which resistance changes when a force or strain is applied to a metal material. Although a strain gauge resistance type sensor made of a metal thin film such as a platinum thin film that can be detected by converting this change into an electric signal is used, the displacement thin film sensor is not limited to this. However, if a strain gauge resistance type sensor made of a metal thin film is used as the displacement thin film sensor, in step 5 in the manufacturing process shown in FIG. Wiring patterns can be formed collectively in the patterning step. Therefore, since the manufacturing process can be simplified, mass production can be performed at low cost, and it is suitable for a disposable in-vivo medical sensor that does not have an infection risk associated with reuse.

金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサ以外の変位薄膜センサとしては、例えば、圧電薄膜とその上下(表裏)に位置する電極から構成される圧電薄膜センサが挙げられる。変位薄膜センサとして圧電薄膜センサを採用する場合、圧電薄膜センサは、例えば、下部電極として機能させる厚さ5μm〜20μmの銅基板の表面に、厚さ0.5μm〜2μmの圧電薄膜を形成し、さらにその表面に、厚さ100nm〜150nmの上部電極を形成した積層体からなる。圧電薄膜は、例えば、圧電材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を原料に用い、自体公知の方法に従ってスパッタ処理を行うことで形成することができる(ゾルゲル法によって形成してもよい)。上部電極は、例えば、電極材料として白金を原料に用い、自体公知の方法に従ってスパッタ処理を行うことで形成することができる。圧電薄膜センサの厚さは、アクチュエータとしての取り扱いの容易性に鑑みれば、10μm〜15μmであることが好ましい。このようにして作製した圧電薄膜センサは、例えば、圧電薄膜を形成した銅基板の表面と反対側の表面を、形状記憶熱処理を行った形状記憶合金薄膜体2の表面に、100℃程度の温度よりも低温で硬化するフォトレジストなどのフレキシブルな樹脂からなる接着剤で接着して使用すればよい。なお、圧電薄膜センサは、例えば、形状記憶熱処理を行った形状記憶合金薄膜体の表面に、スパッタ処理を行うことで形成した酸化シリコン層などからなる絶縁層を介して、必要に応じてスパッタ処理を行うことでチタンなどからなる密着層を形成した後、下部電極、圧電薄膜、上部電極を順に積層することで形成することもできる。圧電材料は、力や歪みが加わると電荷を発生する正圧電効果と、電界を加えると力や歪みを発生する逆圧電効果、即ち、機械エネルギーと電気エネルギーの変換機能を有する材料であり、簡易な構造で両エネルギーを効率的に交換することができる。従って、圧電薄膜センサは、変位計測の分解能や応答性に優れているので、ミクロン単位の変位でも十分に計測することができることから、生体部位の微小な変位を計測するのに都合がよいセンサであり、形状記憶合金薄膜体の把持対象となる管腔器官が直径が1mm程度の血管であっても、把持した血管の直径のわずかな変化を電気信号に変換して検知することができる。チタン酸ジルコン酸鉛は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛の固溶体であるが、チタン酸バリウムや酸化亜鉛などのような他の圧電材料に比べて安定な温度特性と高い圧電定数を有するので、生体部位の微小な変位を計測するのに適した圧電材料である。   Examples of the displacement thin film sensor other than the strain gauge resistance type sensor made of a metal thin film include a piezoelectric thin film sensor including a piezoelectric thin film and electrodes positioned above and below (front and back) thereof. When a piezoelectric thin film sensor is employed as the displacement thin film sensor, the piezoelectric thin film sensor, for example, forms a piezoelectric thin film having a thickness of 0.5 μm to 2 μm on the surface of a copper substrate having a thickness of 5 μm to 20 μm that functions as a lower electrode, Furthermore, it consists of a laminate in which an upper electrode having a thickness of 100 nm to 150 nm is formed on the surface. The piezoelectric thin film can be formed, for example, by using lead zirconate titanate as a raw material as a piezoelectric material and performing a sputtering process according to a method known per se (may be formed by a sol-gel method). The upper electrode can be formed, for example, by using platinum as an electrode material as a raw material and performing a sputtering process according to a method known per se. The thickness of the piezoelectric thin film sensor is preferably 10 μm to 15 μm in view of ease of handling as an actuator. The piezoelectric thin film sensor manufactured in this way has, for example, a temperature of about 100 ° C. on the surface of the shape memory alloy thin film body 2 subjected to the shape memory heat treatment on the surface opposite to the surface of the copper substrate on which the piezoelectric thin film is formed. What is necessary is just to adhere | attach and use with the adhesive agent which consists of flexible resin, such as a photoresist hardened | cured at lower temperature. The piezoelectric thin film sensor may be sputtered as necessary, for example, via an insulating layer made of a silicon oxide layer or the like formed by performing sputtering on the surface of the shape memory alloy thin film subjected to shape memory heat treatment. After forming an adhesion layer made of titanium or the like, the lower electrode, the piezoelectric thin film, and the upper electrode can be stacked in this order. Piezoelectric materials are materials that have a function of converting mechanical energy and electrical energy, that is, a positive piezoelectric effect that generates an electric charge when force or strain is applied, and an inverse piezoelectric effect that generates force or strain when an electric field is applied. Both energy can be efficiently exchanged with a simple structure. Therefore, since the piezoelectric thin film sensor is excellent in displacement measurement resolution and responsiveness, it can sufficiently measure even micron displacement, and is a convenient sensor for measuring minute displacements of a living body part. Yes, even if the luminal organ to be grasped by the shape memory alloy thin film body is a blood vessel having a diameter of about 1 mm, a slight change in the diameter of the grasped blood vessel can be detected by converting it into an electrical signal. Lead zirconate titanate is a solid solution of lead titanate and lead zirconate, but has stable temperature characteristics and high piezoelectric constant compared to other piezoelectric materials such as barium titanate and zinc oxide. A piezoelectric material suitable for measuring a minute displacement of a part.

また、変位薄膜センサは、半導体材料のピエゾ効果を利用したピエゾ抵抗型センサであってもよい。   Further, the displacement thin film sensor may be a piezoresistive sensor utilizing the piezo effect of a semiconductor material.

以下に本発明の管腔器官把持アクチュエータを実施例によって詳細に説明するが、本発明の管腔器官把持アクチュエータの形状や使用方法などは、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。   The lumen organ gripping actuator of the present invention will be described in detail below with reference to examples. However, the shape and usage of the lumen organ gripping actuator of the present invention should not be construed as being limited to the following description. .

図1に示す管腔器官把持アクチュエータ1を図2に示す作製プロセスに基づいて作製した(全長13.5mm、外側アーム長4.8mm、最大幅4.3mm、クリップ幅2.4mm)。   The luminal organ grasping actuator 1 shown in FIG. 1 was produced based on the production process shown in FIG. 2 (total length 13.5 mm, outer arm length 4.8 mm, maximum width 4.3 mm, clip width 2.4 mm).

形状記憶合金薄膜体は、Ti−42.9at.%,Ni−6.96at.%,残Cu組成のペレットを用い、フラッシュ真空蒸着処理(必要であればE.Makino, M.Uenoyama, T.Shibata:“Flash evaporation of TiNi shape memory thin film for microactuators, Sensors and Actuators A, Physical, 71/3 (1998) pp.187-192”を参照のこと)により、厚さ10μmの研磨した銅基板の表面に厚さ4μmで成膜した。フラッシュ真空蒸着処理は、1×10-3Pa以下の減圧下で銅基板の温度を380℃に保持して行った。蒸着原料の蒸発が始まってからシャッタを開いて蒸着を開始するまでの時間の相違により、TiNiCu合金薄膜の合金組成は変化するが、蒸着原料の蒸発が始まってから5秒後にシャッタを開いて蒸着を開始することで、Ti−52.10at.%,Ni−44.34at.%,Cu−3.56at.%組成のTiNiCu合金薄膜を得た。引き続き、このTiNiCu合金薄膜を450℃で1時間保持することで形状記憶熱処理を行い、平板状に形状記憶させた。その形状回復温度(Af点)は66.1℃であった。フォトリソグラフィは、ポジフォトレジストであるOFPR−800(東京応化工業製)を用いて行った。TiNiCu合金薄膜の表面に形成する絶縁膜は、厚さ2μmのポリイミド膜(CRC−8300:住友ベークライト製)とした。絶縁膜の表面に形成する、マイクロヒータ、歪みゲージ抵抗型センサ、温度センサ、補償抵抗素子を構成する配線パターンは、厚さ0.1μm×幅30μmの白金薄膜で形成した。配線パターンを絶縁保護する絶縁膜は、厚さ2μmのポリイミド膜(同上)とした。 The shape memory alloy thin film is Ti-42.9 at. %, Ni-6.96 at. %, Residual vacuum Cu pellets and flash vacuum deposition (if necessary, E. Makino, M. Uenoyama, T. Shibata: “Flash evaporation of TiNi shape memory thin film for microactuators, Sensors and Actuators A, Physical, 71/3 (1998) pp.187-192 "), a film was formed to a thickness of 4 µm on the surface of a polished copper substrate having a thickness of 10 µm. The flash vacuum deposition process was performed while maintaining the temperature of the copper substrate at 380 ° C. under a reduced pressure of 1 × 10 −3 Pa or less. Although the alloy composition of the TiNiCu alloy thin film changes due to the difference in time from the start of evaporation of the evaporation material to the start of the deposition after the shutter is opened, the shutter is opened after 5 seconds from the evaporation of the evaporation material. To start Ti-52.10 at. %, Ni-44.34 at. %, Cu-3.56 at. % TiNiCu alloy thin film was obtained. Subsequently, the TiNiCu alloy thin film was held at 450 ° C. for 1 hour to perform shape memory heat treatment, and shape memory was performed in a flat plate shape. The shape recovery temperature (Af point) was 66.1 ° C. Photolithography was performed using OFPR-800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), which is a positive photoresist. The insulating film formed on the surface of the TiNiCu alloy thin film was a polyimide film having a thickness of 2 μm (CRC-8300: manufactured by Sumitomo Bakelite). The wiring pattern constituting the microheater, strain gauge resistance type sensor, temperature sensor, and compensation resistance element formed on the surface of the insulating film was formed of a platinum thin film having a thickness of 0.1 μm and a width of 30 μm. The insulating film for insulating and protecting the wiring pattern was a polyimide film having the thickness of 2 μm (same as above).

以上のようにして作製した管腔器官把持アクチュエータのマイクロヒータを10mAで通電加熱すると、約10秒後に形状記憶合金薄膜体の表面温度が形状回復温度と同程度の65℃に達した。そこで、管腔器官把持アクチュエータを図3の(1)に示すような形状に指先で変形させ、最初に動作部の表面のマイクロヒータのみを10mAで通電加熱したところ、約10秒後に動作部が所定の形状回復動作を示した。この際、把持部の形状回復動作は起こらなかった。次に、動作部の表面のマイクロヒータの通電加熱を停止し、把持部の表面のマイクロヒータのみを10mAで通電加熱したところ、約10秒後に把持部が所定の形状回復動作を示した。これにより、この管腔器官把持アクチュエータは、所望の2段階の動作を実現できるものであることが確認できた。この2段階の動作は、血管に見立てた外径1.5mmのシリコンゴムチューブを用いたモデル実験によっても確認できた。2段階の動作が終了した後は、管腔器官把持アクチュエータを容易にシリコンゴムチューブから引き抜いて取り外すことができた。   When the microheater of the luminal organ grasping actuator produced as described above was energized and heated at 10 mA, the surface temperature of the shape memory alloy thin film body reached 65 ° C. which was the same as the shape recovery temperature after about 10 seconds. Therefore, the lumen organ gripping actuator is deformed with a fingertip into a shape as shown in FIG. 3 (1), and when only the microheater on the surface of the operating part is first heated by current at 10 mA, the operating part is found after about 10 seconds. A predetermined shape recovery operation was shown. At this time, the shape recovery operation of the gripping portion did not occur. Next, the energization heating of the microheater on the surface of the operating part was stopped, and only the microheater on the surface of the gripping part was energized and heated at 10 mA, and the gripping part exhibited a predetermined shape recovery operation after about 10 seconds. Thereby, it was confirmed that the lumen organ grasping actuator can realize a desired two-stage operation. This two-stage operation could be confirmed by a model experiment using a silicon rubber tube with an outer diameter of 1.5 mm that was considered as a blood vessel. After the two-stage operation was completed, the lumen organ grasping actuator could be easily pulled out and removed from the silicone rubber tube.

本発明は、外科手術を行った際の血管吻合部における血栓の発生を、患者に侵襲を与えるといったことなく、簡易、迅速かつ正確に検知することができる、使用時の十分な血管把持力と、使用後の取り外しの容易性を兼ね備えた血管把持アクチュエータなどとして有用な管腔器官把持アクチュエータおよびこれを用いた管腔器官の直径の変化を監視するための装置を提供することができる点において、産業上の利用可能性を有する。   The present invention provides a sufficient blood vessel gripping force at the time of use, capable of simply, quickly and accurately detecting the occurrence of a thrombus in a blood vessel anastomosis during surgical operation without invading the patient. A lumen organ grasping actuator useful as a blood vessel grasping actuator having ease of removal after use, and a device for monitoring a change in the diameter of the lumen organ using the same, Has industrial applicability.

本発明の管腔器官把持アクチュエータの一例の平面図である。It is a top view of an example of the lumen organ grasping actuator of the present invention. 同、作製プロセスの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a manufacturing process same as the above. 同、使用方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the usage method. 従来技術であるドップラープローブセンサを用いて血管吻合部における血栓の発生の有無を検知する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of detecting the presence or absence of thrombus generation | occurrence | production in the blood vessel anastomosis part using the Doppler probe sensor which is a prior art. 従来技術である形状記憶合金薄膜体を用いた血管把持アクチュエータを示す図である。It is a figure which shows the blood vessel grasping actuator using the shape memory alloy thin film body which is a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 管腔器官把持アクチュエータ
2 形状記憶合金薄膜体
3 外側アーム
4 内側アーム
5 把持部
6 動作部
7 マイクロヒータ
8 マイクロヒータ
9 歪みゲージ抵抗型センサ
10 温度センサ
11 温度センサ
12 補償抵抗素子
21 銅基板
22 形状記憶合金薄膜体
23 レジストパターン
24 絶縁膜
25 レジストパターン
26 白金薄膜
27 絶縁膜
X 管腔器官
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lumen organ grasping actuator 2 Shape memory alloy thin film body 3 Outer arm 4 Inner arm 5 Gripping part 6 Operation part 7 Micro heater 8 Micro heater 9 Strain gauge resistance type sensor 10 Temperature sensor 11 Temperature sensor 12 Compensation resistance element 21 Copper substrate 22 Shape memory alloy thin film 23 Resist pattern 24 Insulating film 25 Resist pattern 26 Platinum thin film 27 Insulating film X Lumen

Claims (9)

管腔器官を把持するための把持部と、把持部が管腔器官を把持するように動作するための動作部を少なくとも備えた形状記憶合金薄膜体の表面に、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで別個に加熱することを可能とする加熱手段と、形状記憶合金薄膜体が把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサを設けてなることを特徴とする管腔器官把持アクチュエータ。   On the surface of the shape memory alloy thin film body provided with at least a gripping part for gripping the luminal organ and an operating part for operating the gripping part to grip the luminal organ, the gripping part and the operating part are respectively Heating means capable of separately heating to a temperature higher than the shape recovery temperature, and a displacement thin film for detecting changes in the diameter of the luminal organ grasped by the shape memory alloy thin film body into an electric signal A lumen organ grasping actuator comprising a sensor. 形状記憶合金薄膜体が平板状に形状記憶されてなり、動作部は形状回復時に把持部が管腔器官を把持するように、把持部は動作部の形状回復時に管腔器官を把持するとともに自身の形状回復時に把持していた管腔器官を開放するように、それぞれ外力によって変形させて使用されることを特徴とする請求項1記載の管腔器官把持アクチュエータ。   The shape memory alloy thin film is stored in the shape of a flat plate, and the gripping part grips the luminal organ when the shape of the operating part recovers, and the gripping part grips the luminal organ when the shape of the operating part recovers. 2. The lumen organ gripping actuator according to claim 1, wherein the lumen organ gripping actuator is used by being deformed by an external force so as to open the lumen organ gripped at the time of shape recovery. 形状記憶合金薄膜体の厚さが1μm〜500μmであることを特徴とする請求項1または2記載の管腔器官把持アクチュエータ。   The lumen organ grasping actuator according to claim 1 or 2, wherein the shape memory alloy thin film has a thickness of 1 µm to 500 µm. 形状記憶合金薄膜体の形状回復温度が45℃〜70℃であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータ。   4. The luminal organ grasping actuator according to claim 1, wherein a shape recovery temperature of the shape memory alloy thin film body is 45 ° C. to 70 ° C. 加熱手段が金属薄膜からなるマイクロヒータであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータ。   5. The lumen organ grasping actuator according to claim 1, wherein the heating means is a micro heater made of a metal thin film. 変位薄膜センサが金属薄膜からなる歪みゲージ抵抗型センサであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータ。   6. The lumen organ grasping actuator according to claim 1, wherein the displacement thin film sensor is a strain gauge resistance type sensor made of a metal thin film. 管腔器官が血管であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の管腔器官把持アクチュエータ。   The luminal organ grasping actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the luminal organ is a blood vessel. 管腔器官を把持するための把持部と、把持部が管腔器官を把持するように動作するための動作部を少なくとも備えた形状記憶合金薄膜体の表面に、絶縁膜を形成した後、その表面に、把持部と動作部のそれぞれを形状回復温度よりも高い温度にまで別個に加熱することを可能とする加熱手段としてのマイクロヒータを構成する配線パターンと、形状記憶合金薄膜体が把持した管腔器官の直径の変化を電気信号に変換して検知するための変位薄膜センサとしての歪みゲージ抵抗型センサを構成する配線パターンを、同一の金属薄膜を用いて1度のパターニング工程で形成し、その後、これらの配線パターンを絶縁保護するために、その全体を絶縁膜で被覆することを特徴とする管腔器官把持アクチュエータの製造方法。   After forming an insulating film on the surface of the shape memory alloy thin film body including at least a gripping part for gripping the luminal organ and an operation part for operating the gripping part to grip the luminal organ, On the surface, a wiring pattern constituting a microheater as a heating means capable of separately heating each of the gripping part and the operating part to a temperature higher than the shape recovery temperature, and the shape memory alloy thin film body gripped A wiring pattern constituting a strain gauge resistance type sensor as a displacement thin film sensor for detecting a change in the diameter of a luminal organ into an electric signal is formed by a single patterning process using the same metal thin film. Then, in order to insulate and protect these wiring patterns, the whole is covered with an insulating film. 請求項1記載の管腔器官把持アクチュエータの変位薄膜センサによって検知した電気信号を、管腔器官把持アクチュエータに接続した解析手段で解析することで、管腔器官の直径の変化を監視することができるようにしてなることを特徴とする管腔器官の直径の変化を監視するための装置。   The change in the diameter of the lumen organ can be monitored by analyzing the electrical signal detected by the displacement thin film sensor of the lumen organ gripping actuator according to claim 1 by an analysis means connected to the lumen organ gripping actuator. A device for monitoring changes in the diameter of a luminal organ, characterized in that it comprises:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112517380A (en) * 2020-11-17 2021-03-19 湖州数越智能科技有限公司 Electrically controlled type graded screening device for wood leftover materials

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