JP3636747B2

JP3636747B2 - 医療用カテーテル

Info

Publication number: JP3636747B2
Application number: JP27411694A
Authority: JP
Inventors: 均小笹; 裕三澤
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1994-11-09
Filing date: 1994-11-09
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: JPH08131549A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体の管腔内に薬液注入や、管腔内観察治療用器具の挿入を行うための湾曲機構を有する医療用カテーテルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内視鏡において管腔内の任意の部位を観察治療することを目的に内視鏡手元部より遠隔操作によって先端部を湾曲操作する機構はすでに知られている。これらの多くはワイヤと節輪構造によるものであるが、これらは細径の内視鏡に組み込むには機構的制約があり大きさの点で不適当である。この事情に鑑みて細径の内視鏡においてはワイヤ機構のみで湾曲を実現しているものがある。しかし、この機構においてもワイヤを通すためのルーメンが必要であり、屈曲のためのワイヤ強度を保持する必要性等の理由から、細径化には限界がある。また、一般に内視鏡よりも細径の医療用カテーテルにおいても湾曲機構を有する物が報告されており、例えば特開平６−１０５７９８のようにワイヤによって湾曲を実現しようとするものがあるが、これも前述の理由より細径化には限界がある。また、特開平６−５４７９６にあってはフィルム状の静電型アクチュエータに通電することでこのアクチュエータを変形させることにより管の湾曲を実現する方法があるが、医療用途で考えた場合電気的安全性確保の点から実用上好ましくない。さらに特開平６−１５４１５７では可逆的に熱膨張収縮自在な圧力作動材料を加熱冷却して任意の方向に湾曲させるものが提案されているが、生体内における加熱冷却は生体組織に損傷を与える虞れがあるため好ましくない。さらに、光応答性高分子材料をアクチュエータとして用いた例としては、特開平６−１４２２０９があり、カテーテル先端部内あるいはカテーテル先端部に設けたバルーン内の光応答性高分子材料に光を照射／消光してこの光応答性高分子材料を膨張／収縮させてカテーテル先端を湾曲させている。しかしながら、この場合チューブの壁構造を変えることなく光応答性高分子材料を設けたために、発生力の比較的小さな光応答性高分子材料ではチューブ本体の剛性のために十分な湾曲を得られにくいという欠点があった。
【０００３】
また、光応答性高分子材料については、入江らによりポリメタクリル酸−クリソフェニンＧ混合系、アゾベンゼンを含む高分子、トリフェニルメタンのロイコ体を側鎖に含む高分子等が紹介されている。（１９８９年出版「メカノケミストリ」丸善（株）出版Ｐ．２１〜５３）
本発明者らは、これらの問題を克服するために光応答性高分子材料に光を導光するための光ファイバをカテーテル管壁にカテーテル軸と平行して配置することを特徴とした特願平６−２０６８１４号を出願した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特願平６−２０６８１４号では、光ファイバをカテーテル軸と平行して配置していたために光ファイバの剛性によってカテーテルの柔軟性が阻害され、より優れた柔軟性が望まれていた。
【０００５】
本発明は、この様な従来技術の問題点に鑑み、高い柔軟性を持ちかつ十分な湾曲機能を有する医療用カテーテルを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、湾曲部を有する医療用カテーテルにおいて、該湾曲部におけるカテーテル本体壁に溝部を有すると共に、該溝部に光応答性物質を装填し、該光応答性物質に駆動用光を選択的に照射する光ファイバを螺旋状に配置した湾曲制御手段を具備したことにより達成される。
【０００７】
また、前記光応答性物質が光応答性の高分子ゲルからなり、前記医療用カテーテルにおける少なくとも溝部の外装は水分透過性を有する柔軟性の高分子材料で覆われていることが好ましい。
【０００８】
更に、前記湾曲制御手段が、前記カテーテルの内に螺旋状に具備した少なくとも１本の光ファイバを有し、湾曲方向にあわせて光ファイバのコア部を部分的に露出してなることが好ましい。
【０００９】
また、前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に周状に形成された複数の溝部がチューブの軸に沿って連続して列を形成していることが好ましい。
【００１０】
更にまた、前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に連続螺旋状に形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記湾曲制御手段が、光ファイバに光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて光ファイバ毎に導光量を変化させるための手段を有することが好ましい。
【００１２】
更にまた、前記医療用カテーテルが２本の光ファイバを備え、該２本の光ファイバが螺旋状に交互に配置されていることが好ましい。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、体腔内にカテーテルを挿入し、例えば細気管支や血管の分岐において任意の方向に該カテーテルを進めようとするときに、内視画像やＸ線投影画像を観察しながら手元操作部においてカテーテルを進める方向へカテーテルの湾曲操作を行う。この操作が行われると制御装置内の光発生装置よりカテーテル溝内に埋め込まれた光応答性物質の吸光スペクトルの極大波長付近の光が発生され、該光は集光光学系を通じてカテーテル管腔内に螺旋状に埋め込まれた光ファイバに導かれる。光ファイバに導かれた光が、カテーテルの溝部分で光ファイバのコアが露出された箇所より溝部分に埋め込まれた光応答性高分子物質へ照射されることにより、この溝部分を湾曲部位として光応答性高分子物質が可逆的に膨張・収縮し、カテーテルの湾曲を制御する。このとき、光ファイバの螺旋状配置と溝構造により曲げ応力が分散されるために光応答性物質による微小な力で湾曲箇所が一定で安定したカテーテルの湾曲が得られる。
【００１４】
これにより分岐した管腔臓器におけるカテーテル操作を安全確実かつ容易に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１を示す医療用カテーテルの構成を示す説明図、図２は実施例１に係る医療用カテーテルの先端部の構成を示す断面図である。図３は光ファイバのコアが部分的に露出した配置例を示す図である。
【００１６】
図１に示す医療用カテーテルは、カテーテル本体１とその湾曲部１４を湾曲させるための操作部３と操作部からの信号を検出して湾曲部１４を湾曲させるための光を発生させる制御部２とからなっている。
【００１７】
カテーテル本体１は、ポリウレタン、ポルオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリサルフォンやシリコーンのような柔軟性に優れた高分子材料からなっており、薬液および観察、処置器具を挿入するためのルーメン４を有するとともに、湾曲部１４においてはカテーテル１の壁に複数の溝部６が形成されている。またカテーテル１の管壁内に螺旋状に配置された光ファイバ７ａと７ｂは湾曲部１４で部分的にコア部が露出しており、この部分より光が光応答性物質５に照射される。溝部６には、光−力学エネルギ変換物質である光応答性物質５が充填されており、これが湾曲部１４に複数個並んでいる。この湾曲部分のカテーテル１の外表面は水分透過性の柔軟性の高分子材料からなるスリーブ１３で覆われおり、光応答性物質５の漏出を防いでいる。（溝部６はカテーテル１の外壁に螺旋状に形成されていても良い。）
光応答性物質５としては、トリフェニルメタンのロイコ体、ロイコヒドロキシドが側鎖に一部導入されたポリスチレン、ポリ（Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリアクリルアミド等が用いられ、カテーテル１への固定は溝部５への充填によってなされる。トリフェニルメタンのロイコ体を側鎖に含む高分子物質は、光非照射状態においては電荷を持たず中性であるが、光照射によりトリフェニルメタンのロイコ体がイオン解離し、イオンゲルに変化する。固定電荷を持つイオンゲルは外液（体液）と比較し、ゲル内に多くの可動イオンを含むこととなり、その結果ゲルの浸透圧が高くなる。この浸透圧によりゲルは浸透圧と浸透圧が減少するため、ゲルの弾性力により元の収縮状態に戻る。
【００１８】
湾曲部外装の水分透過性のスリーブ１３としては、ゴアテックスのような多孔性高分子材料の他、レーザ加工やイオンビーム加工等によって微細な孔をあけた柔軟高分子材料によるフィルムであっても良い。スリーブ１３に水分透過性材料を用いることにより、光応答性高分子物質５が膨張する際に必要な水分を外部から得ることができる。
【００１９】
光ファイバ７ａ、７ｂに導光される光は操作部３からのコントロール信号を受けて演算回路１２によって発生し、光源ドライバ１１により制御される光源１０ａ、１０ｂによって得られる。光源１０ａ、１０ｂより発生した光はそれぞれの光ファイバカップリング光学系９ａ、９ｂを介して光ファイバ７ａ、７ｂに導光される。
【００２０】
ここで光源１０ａ、１０ｂより発生する光は先述の光応答性物質５の吸光スペクトルの極大付近の波長を発生することが好ましく、たとえば、トリフェニルメタンのロイコ体を側鎖に含む高分子を光応答性物質５として用いた場合は波長２７０〜７００ｎｍを発生することが好ましい。この光源１０ａ、１０ｂはキセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、水銀灯のような広範囲の放射スペクトルを有するものに、適切な波長を得るための光学フィルタを組わせたものであっても良いし、半導体レーザ、波長可変レーザ等のレーザ光源であっても良い。
図３は光ファイバのコア部が部分的に露出した配置例を示す図であり、２本の光ファイバ７ａ、７ｂがそれぞれ交互に螺旋状に配置され、コアの露出部分８ａ，８ｂを変えることにより、光の照射部分を変更し湾曲方向を制御している。これによりコアが露出した部分にのみ光が照射され、湾曲動作がなされる。
【００２１】
図１、図２を用いて使用例を説明する。体腔内にカテーテル１を挿入し、例えば細気管支や血管の分岐において任意の方向にカテーテルを進めようとするときに、内視画像やＸ線投影画像を観察しながら手元操作部３においてカテーテル１を進める方向へカテーテル１の湾曲操作を行う。この操作が行われると制御装置２内の光発生装置１０ａ、１０ｂよりカテーテル溝部６内に埋め込まれた光応答性高分子物質５の吸光スペクトルの極大波長付近の光が発生されて光ファイバカップリング光学系９ａ、９ｂを通じてカテーテル１に埋め込まれた光ファイバ７ａ、７ｂに導かれる。この時光ファイバ７ａ、７ｂに導かれる光量は湾曲部１４の湾曲方向によって異なる、これは光源１０ａ、１０ｂの光量を光源ドライバ１１により制御され、その光量によって湾曲部１４の湾曲方向や湾曲角度が制御される。光ファイバ７ａ、７ｂに導かれた光は、カテーテル１の溝部５で光ファイバ７ａ、７ｂのコアが露出された箇所より溝部６に埋め込まれた光応答性高分子物質５へ照射され、この溝部６を湾曲部１４として光応答性高分子物質５を膨張・収縮させ、カテーテル１を湾曲させる。光応答性物質５がトリフェニルメタンのロイコ体を側鎖に含むポリアクリルアミドの場合は、この物質は光吸収によって膨張するため、曲げたい方向の光を減光あるいは消光し、反対側の光を照射することで湾曲部１４を湾曲させることができる。このとき、光応答性高分子物質５の膨張に必要な水分はカテーテル１の湾曲部１４の外装である水分透過性スリーブ１３を通して体液より得る。溝部６では曲げ応力が分散され、光応答性高分子物質５による微小な力であっても湾曲部１４での安定したカテーテルの湾曲が得られる。光ファイバ７ａ、７ｂとしては、石英ファイバ、多成分ガラスファイバおよびプラスチック光ファイバ等が用いられる。光ファイバ７ａ、７ｂはカテーテルの管壁に螺旋状に配置されているために曲げ応力の増加を防ぐことができるために湾曲の妨げにならない。また、カテーテルの全体の柔軟性を損なう事もない。
【００２２】
これにより分岐した管腔臓器におけるカテーテル操作を安全確実に行うことができる。
【００２３】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２に係る医療用カテーテルの先端部の構成を示す説明図である。溝部４１はカテーテル１の湾曲部１４において螺旋状に連続加工されており、この溝の部分に光応答性高分子物質４２が充填され、溝の底部には同じく螺旋状に配置された光ファイバ７が配置されている（図示せず）。湾曲部１４の周囲には水分透過性高分子スリーブ１３が外周を覆うように設置されている。また、実施例１の如く、溝部分が図４に示したように分離しても良い。このように溝を螺旋加工することは、湾曲のし易さに加えて、実施例１のようなリング状に加工した場合と比較してトルク伝達性、引っ張り強度が増すという利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光ファイバをカテーテル外壁に螺旋状に配置することでカテーテルの柔軟性を確保する効果が付加され、管腔内において遠隔操作により任意の管にカテーテルを安全確実かつ容易に挿入して進めることが可能になる効果がある。
【００２５】
また、前記医療用カテーテルの湾曲部の外装は高分子材料からなるスリーブで覆われているので、高分子ゲルからなる光応答性物質の漏出を防ぐことができる。
【００２６】
また、前記医療用カテーテル内に螺旋状に具備された光ファイバのコア部が湾曲方向にあわせて部分的に露出しているので、湾曲操作を容易に制御することができる。
【００２７】
また、前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に周状に形成された複数の溝部がカテーテルの軸に沿って連続して列を形成しているので、湾曲角度を大きくとることができる。
【００２８】
また、前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に連続螺旋状に形成されているので、湾曲がし易く、トルク伝達性、引っ張り強度を増すことができる。
【００２９】
また、前記湾曲制御手段が、光ファイバに光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて光ファイバ毎に導光量を変化させるための手段を有するので、湾曲量を自在に制御することができる。
【００３０】
また、２本の光ファイバが螺旋状に交互に配置されているので、複数の方向に湾曲操作を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す医療用カテーテルの構成図である。
【図２】実施例１に係る医療用カテーテルの先端部の構成を示す説明図である。
【図３】光ファイバの構成を示す透視図である。
【図４】実施例２に係る医療用カテーテルの先端部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１：カテーテル本体
２：制御部
３：操作部
４：ルーメン
５：光応答性高分子物質
６：溝部
７ａ、７ｂ：光ファイバ
８ａ、８ｂ：コア部露出部分
９ａ、９ｂ：光ファイバカップリング光学系
１０ａ、１０ｂ：光源
１１：光源用ドライバ
１２：演算回路
１３：スリーブ
１４：湾曲部
４１：溝部分
４２：光応答性高分子物質

Claims

湾曲部を有する医療用カテーテルにおいて、該湾曲部におけるカテーテル本体壁に溝部を有すると共に、該溝部に光応答性物質を装填し、該光応答性物質に駆動用光を選択的に照射する光ファイバを螺旋状に配置した湾曲制御手段を具備したことを特徴とする医療用カテーテル。
前記光応答性物質が光応答性の高分子ゲルからなり、前記医療用カテーテルにおける少なくとも溝部の外装は水分透過性を有する柔軟性の高分子材料で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の医療用カテーテル。
前記湾曲制御手段が、前記カテーテルの内に螺旋状に具備した少なくとも１本の光ファイバを有し、湾曲方向にあわせて光ファイバのコア部を部分的に露出してなることを特徴とする請求項１に記載の医療用カテーテル。
前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に周状に形成された複数の溝部がカテーテルの軸に沿って連続して列を形成していることを特徴とする請求項１に記載の医療用カテーテル。
前記医療用カテーテルにおける溝部は、カテーテル本体壁に連続螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用カテーテル。
前記湾曲制御手段が、光ファイバに光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて光ファイバ毎に導光量を変化させるための手段を有することを特徴とする請求項３に記載の医療用カテーテル。
前記医療用カテーテルが２本の光ファイバを備え、該２本の光ファイバが螺旋状に交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の医療用カテーテル。