JPH0647052A - 管状挿入具の湾曲操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は管状挿入具の湾曲操作時に迅速な応答
動作が可能で、かつ管状挿入具を細径化することを最も
主要な特徴とする。 【構成】可撓性を備えた多自由度マニピュレータ２の湾
曲操作用のアクチュエータを軸方向に複数設け、温度変
化に応じて形状が変化する形状記憶材料によって形成す
るとともに、レーザ光をアクチュエータ側に選択的に照
射して加熱するレーザプローブ３を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば、カテーテル，内
視鏡，レーザプローブ，加温プローブ等のように生体管
腔内、或いは工業用管路、空間内に挿入されて使用され
る管状挿入具の湾曲操作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば、医療用のカテーテルや
内視鏡にあっては体腔内に挿入される挿入部の先端側付
近に湾曲変形可能な湾曲部を構成し、それを湾曲操作す
るようにしたものが多い。

【０００３】また、挿入部の湾曲部を湾曲操作する湾曲
操作装置としては内視鏡の手元側の操作部に湾曲部を湾
曲操作する操作ノブを配設するとともに、挿入部内に湾
曲操作用ワイヤを挿通し、操作ノブの手操作に伴い、湾
曲操作用ワイヤ介して挿入部の湾曲部を遠隔的に湾曲さ
せる構成にしたものが従来から知られている。

【０００４】ここで、湾曲部には挿入部の軸心方向に沿
って並設され、それぞれ回動可能に連結された複数の湾
曲駒が設けられている。また、湾曲操作用ワイヤの先端
は挿入部の先端に固定されている。さらに、このワイヤ
の基端は手元側の操作部に設置した湾曲操作機構のプー
リ等に連結されている。

【０００５】そして、操作ノブの手操作に伴い、湾曲操
作機構のプーリ等を回転操作して湾曲操作用ワイヤを牽
引することにより、挿入部の湾曲部をその牽引する向き
へ遠隔的に湾曲させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湾曲駒
をワイヤ牽引により、湾曲させる構成にした場合には挿
入部の内部に複数本の湾曲操作用ワイヤを配設する必要
があるので、挿入部の外径寸法が比較的大きくなる問題
がある。そのため、挿入部の外径寸法を小さくする上
で、制限があるので、狭所に挿入される小径な挿入部の
湾曲操作装置に適用することが困難なものとなる問題が
ある。

【０００７】そこで、前述の問題を解消するために、例
えば特開平１−３２００６８号公報に示すように挿入部
の軸方向に沿って長いメカノケミカル物質からなる長尺
部材を配設し、この長尺部材にメカノケミカル反応を起
こさせて収縮または伸長させる構成にしたもの、或いは
特開平３−８６１４３号公報に示すように可撓性のある
多孔チューブに、温度変化に応じて収縮・伸長する線状
の形状記憶合金からなる湾曲駆動用ワイヤを多孔チュー
ブの軸方向に沿って組み込むとともに、湾曲駆動用ワイ
ヤに通電用リード線を接続し、このリード線の他端に通
電量制御部を接続した構成にしたもの等が提案されてい
る。

【０００８】ところが、メカノケミカル材を用いた湾曲
操作装置ではメカノケミカル物質の単位体積当りの反応
速度が小さいので、挿入部の湾曲部を湾曲操作する際
に、迅速な応答動作が困難なものとなる問題がある。

【０００９】また、形状記憶合金からなる湾曲駆動用ワ
イヤを通電用リード線を介して通電加熱する構成の湾曲
操作装置では挿入部の湾曲部を湾曲操作する際の応答速
度に問題があるとともに、挿入部の細径化を図るうえで
も制限がある。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、管状挿入具の湾曲操作時に迅速な応答
動作が可能で、かつ管状挿入具の細径化を図ることがで
きる管状挿入具の湾曲操作装置を提供することにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】本発明は可撓性を備え
た管状挿入具の湾曲操作用のアクチュエータを軸方向に
複数設け、温度変化に応じて形状が変化する形状記憶材
料によって形成するとともに、上記管状挿入具と実質的
に平行に設け、レーザ光を前記アクチュエータ側に選択
的に照射する照射手段を有していて、前記アクチュエー
タにレーザ光を照射して加熱する加熱手段を設けたもの
である。

【００１２】

【作用】管状挿入具の湾曲操作時には形状記憶材料によ
って形成された湾曲操作用の複数のアクチュエータのい
ずれかに加熱手段からのレーザ光を選択的に照射して加
熱することにより、レーザ光が照射されたアクチュエー
タの形状を変化させ、このアクチュエータの形状変化に
ともない管状挿入具を湾曲操作するようにしたものであ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図４
を参照して説明する。図１中、１は多チャンネルスコー
プ（またはマルチルーメンカテーテル）である。この多
チャンネルスコープ１には軸心方向と平行に穿設された
複数のチャンネルが設けられており、その１つのチャン
ネルに多自由度マニピュレータ（管状挿入具）２、他の
１つのチャンネルに側射タイプのレーザプローブ（加熱
手段）３がそれぞれ挿通されている。

【００１４】この場合、多自由度マニピュレータ２の先
端部は多チャンネルスコープ１の先端面から前方に突出
された状態で固定されており、レーザプローブ３は多チ
ャンネルスコープ１のチャンネル内に軸心方向に移動自
在に挿通されている。そして、レーザプローブ３の先端
部にレーザ光照射部が配設されている。

【００１５】また、多自由度マニピュレータ２は図２
（ａ）に示すように可撓性を備えた管体によって形成さ
れている。そして、この多自由度マニピュレータ２の管
内には例えば図３に示すような把持鉗子５等の処置具を
挿通するチャンネルが形成されている。

【００１６】さらに、多自由度マニピュレータ２の管体
の外周面には図２（ｂ）に示すように軸方向に沿って複
数の湾曲操作用のアクチュエータ４ａ〜４ｄが設けられ
ている。これらのアクチュエータ４ａ〜４ｄは温度変化
に応じて形状が変化する形状記憶材料、例えば収縮する
方向へ形状記憶された形状記憶合金（ＳＭＡ）材料によ
って形成されている。

【００１７】また、アクチュエータ４ａ〜４ｄは多自由
度マニピュレータ２の先端側から適宜の間隔を存して一
定間隔で、かつ多自由度マニピュレータ２の周方向に沿
う適宜の角度位置に配置されている。例えば、図２
（ｂ）中で、最先端のアクチュエータ４ａと２番目のア
クチュエータ４ｂとはマニピュレータ２の周方向に１８
０°離間させた角度位置に配置されている。さらに、３
番目のアクチュエータ４ｃは２番目のアクチュエータ４
ｂに対してマニピュレータ２の周方向に９０°離間させ
た角度位置に配置され、４番目のアクチュエータ４ｄは
３番目のアクチュエータ４ｃに対してマニピュレータ２
の周方向に１８０°離間させた角度位置に配置されてい
る。

【００１８】また、把持鉗子５には図３に示すように可
撓管によって形成された挿入部６が設けられている。こ
の挿入部６の先端部には把持部７が設けられている。こ
の把持部７には挿入部６の先端部に固定された固定鉗子
片８と、この固定鉗子片８に対して開閉可能な可動鉗子
片９とが設けられている。この場合、可動鉗子片９の基
端部は固定鉗子片８に対して連結ピン１０を介して回動
自在に連結されている。

【００１９】さらに、挿入部６の外周面には第２のパイ
プ１１が挿入部６の管体と隣接され、平行に並設された
状態で固定されている。この第２のパイプ１１内にはレ
ーザプローブ１５が挿通されている。なお、このレーザ
プローブ１５は把持部７の可動鉗子片９に対向配置され
ている。

【００２０】そして、このレーザプローブ１５と把持部
７の可動鉗子片９との間はベローズ状のアクチュエータ
１２を介してフレキシブルに固定されている。このアク
チュエータ１２のベローズ１３の内部には液体１４が満
たされている。また、このアクチュエータ１２のベロー
ズ１３は縮む方向に付勢されており、可動鉗子片９は固
定鉗子片８に対して開方向に付勢されている。

【００２１】さらに、挿入部６の管内には視管部１６が
挿入されている。この視管部１６の先端部には弾性材料
によって形成された先端リング１７が外嵌されている。
また、挿入部６の先端部には第３のパイプ１８が突設さ
れており、この第３のパイプ１８の先端部内周面に先端
リング１７が嵌着されている。そして、この先端リング
１７によって視管部１６の先端部が挿入部６の第３のパ
イプ１８側に保持されている。

【００２２】また、この把持鉗子５の使用時にはレーザ
プローブ１５を通してアクチュエータ１２のベローズ１
３内にレーザ光が照射される。この場合にはベローズ１
３の液体１４内で絶縁破壊が起こり、レーザ光が衝撃波
に変換されて衝撃波が発生する。そして、その衝撃波に
より把持部７の可動鉗子片９が付勢力に抗して連結ピン
１０を中心に回動し、図３に示すように固定鉗子片８と
噛合する閉方向に動き、対象物を把持するようになって
いる。

【００２３】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、多自由度マニピュレータ２が非湾曲操作状態で保
持されている場合には多自由度マニピュレータ２の全て
のアクチュエータ４ａ〜４ｄは収縮されていない所定の
基準寸法で保持される。この状態では多自由度マニピュ
レータ２の管体は略直線形状の非湾曲状態で保持され
る。

【００２４】また、多自由度マニピュレータ２の湾曲操
作時には目的の湾曲方向に応じて駆動するアクチュエー
タ４ａ〜４ｄが選択される。ここで、例えば図２（ｂ）
中で最先端のアクチュエータ４ａが選択された場合には
レーザプローブ３が最先端のアクチュエータ４ａと対向
する位置まで繰出し操作され、レーザプローブ３の先端
部のレーザ光照射部がアクチュエータ４ａと対向配置さ
れた状態にセットされる。

【００２５】この状態で、レーザプローブ３の先端部の
レーザ光照射部からアクチュエータ４ａにレーザ光が照
射され、このアクチュエータ４ａが加熱される。この場
合にはアクチュエータ４ａのＳＭＡが予め記憶されてい
る収縮形状に変形し、このアクチュエータ４ａの変形動
作にともない多自由度マニピュレータ２が図２（ｂ）中
で上側へ屈曲する。

【００２６】また、例えば図２（ｂ）中で２番目のアク
チュエータ４ｂが選択された場合にはレーザプローブ３
がアクチュエータ４ｂと対向する位置まで移動操作さ
れ、レーザプローブ３の先端部のレーザ光照射部がアク
チュエータ４ｂと対応する位置に配置された状態にセッ
トされる。

【００２７】この状態で、レーザプローブ３の先端部の
レーザ光照射部からアクチュエータ４ｂ側にレーザ光が
照射され、このアクチュエータ４ｂが加熱される。この
場合にはアクチュエータ４ｂのＳＭＡが予め記憶されて
いる収縮形状に変形し、このアクチュエータ４ｂの変形
動作にともない多自由度マニピュレータ２が図２（ｂ）
中で下側へ屈曲する。

【００２８】同様に、レーザプローブ３の先端部のレー
ザ光照射部から３番目のアクチュエータ４ｃ側にレーザ
光が照射され、このアクチュエータ４ｃが加熱された場
合にはアクチュエータ４ｃが収縮形状に変形する動作に
ともない多自由度マニピュレータ２が図２（ｂ）中で奥
側へ屈曲し、また４番目のアクチュエータ４ｄ側にレー
ザ光が照射され、このアクチュエータ４ｄが加熱された
場合にはアクチュエータ４ｄが収縮形状に変形する動作
にともない多自由度マニピュレータ２が図２（ｂ）中で
手前側へ屈曲する。

【００２９】そこで、上記構成のものにあっては多自由
度マニピュレータ２の湾曲操作時にはＳＭＡによって形
成された湾曲操作用の複数のアクチュエータ４ａ〜４ｄ
のいずれかにレーザプローブ３からのレーザ光を選択的
に照射して加熱することにより、レーザ光が照射された
選択されたアクチュエータ４ａ（または４ｂ〜４ｄのい
ずれか）の形状を変化させ、このアクチュエータの形状
変化にともない多自由度マニピュレータ２を湾曲操作す
ることができるので、ＳＭＡによって形成された湾曲操
作用のアクチュエータを通電加熱する場合に比べて多自
由度マニピュレータ２の湾曲操作時に迅速な応答動作が
可能となる。

【００３０】さらに、多自由度マニピュレータ２の内部
に従来のように通電用リード線を配設する必要がないの
で、従来に比べて多自由度マニピュレータ２の細径化を
図るうえで有利となる。

【００３１】なお、上記実施例では側射タイプのレーザ
プローブ３を設け、このレーザプローブ３によって湾曲
操作用の複数のアクチュエータ４ａ〜４ｄのいずれかに
レーザプローブ３からのレーザ光を選択的に照射して加
熱する構成のものを示したが、図５に示すように直射タ
イプのレーザプローブ３を設けてもよい。

【００３２】この場合、多チャンネルスコープ１の内部
のレーザプローブ３の挿通チャンネルの先端部分に多自
由度マニピュレータ２側に向けて傾斜させた傾斜部を設
けることにより、レーザプローブ３からのレーザ光を多
自由度マニピュレータ２側のアクチュエータ４ａ〜４ｄ
のいずれかを狙いやすくすることができる。

【００３３】また、図６は本発明の第２の実施例を示す
ものである。図６中で、２１は多チャンネルスコープ
（またはマルチルーメンカテーテル）である。この多チ
ャンネルスコープ２１には軸心位置に可撓性を備えた管
体によって形成された多自由度マニピュレータ２２が突
設されている。

【００３４】この多自由度マニピュレータ２２の管体の
外周面にはそれぞれ４つのアクチュエータ２３ａ₁ 〜２
３ａ₄ 、２３ｂ₁ 〜２３ｂ₄ 、２３ｃ₁ 〜２３ｃ₄ をこ
の管体の周方向に沿う４か所に略等間隔（略９０°間
隔）で並設させたアクチュエータ装着部がこの管体の軸
方向に沿って前後３か所に設けられている。

【００３５】これらのアクチュエータ２３ａ₁ 〜２３ａ
₄ 、２３ｂ₁ 〜２３ｂ₄ 、２３ｃ₁〜２３ｃ₄ は温度変
化に応じて形状が変化する形状記憶材料、例えば収縮す
る方向へ形状記憶されたＳＭＡ材料によって形成されて
いる。

【００３６】また、多チャンネルスコープ２１の周縁部
位には軸心方向と平行な４つのチャンネルが形成されて
いる。これらのチャンネル内にはそれぞれ側射タイプの
レーザプローブ２４ａ〜２４ｄがそれぞれ軸心方向に移
動自在に挿通されている。

【００３７】そして、この実施例では多自由度マニピュ
レータ２２の各アクチュエータ２３ａ₁ 〜２３ａ₄ 、２
３ｂ₁ 〜２３ｂ₄ 、２３ｃ₁ 〜２３ｃ₄ に対応して複数
のレーザプローブ２４ａ〜２４ｄを外周方向に配置させ
たマルチファイバ方式の湾曲操作装置が形成されてい
る。

【００３８】そこで、上記構成のものにあっては多自由
度マニピュレータ２２の管体の軸方向に沿って前後３か
所に、それぞれ４つのアクチュエータ２３ａ₁ 〜２３ａ
₄ 、２３ｂ₁ 〜２３ｂ₄ 、２３ｃ₁ 〜２３ｃ₄ をこの管
体の周方向に沿う４か所に略等間隔で並設させたアクチ
ュエータ装着部と、多チャンネルスコープ２１の４つの
チャンネル内にそれぞれ軸心方向に移動自在に挿通され
た側射タイプのレーザプローブ２４ａ〜２４ｄとの組み
合わせによって多自由度マニピュレータ２２の湾曲操作
の自由度を一層大きくすることができる。

【００３９】また、図７は本発明の第３の実施例を示す
ものである。これは、可撓性を備えた管体によって形成
された多自由度マニピュレータ３１の管体内に、それぞ
れＳＭＡ材料によって形成された４つのアクチュエータ
３２ａ₁ 〜３２ａ₄ 、３２ｂ₁ 〜３２ｂ₄ 、３２ｃ₁ 〜
３２ｃ₄ をこの管体の周方向に沿う４か所に略等間隔
（略９０°間隔）で並設させたアクチュエータ装着部を
この管体の軸方向に沿って前後３か所に設けるととも
に、多自由度マニピュレータ３１の管内に側射タイプの
レーザプローブ３３を挿通し、多自由度マニピュレータ
３１の内側からアクチュエータ３２ａ₁ 〜３２ａ₄ 、３
２ｂ₁ 〜３２ｂ₄ 、３２ｃ₁ 〜３２ｃ₄ のＳＭＡを加熱
するシングルファイバ方式の構成にしたものである。

【００４０】この場合、多自由度マニピュレータ３１の
管内に挿通された側射タイプのレーザプローブ３３は多
自由度マニピュレータ３１に対し回転自由に支持されて
おり、所望の位置のアクチュエータ３２ａ₁ 〜３２
ａ₄ 、３２ｂ₁ 〜３２ｂ₄ 、３２ｃ₁ 〜３２ｃ₄ のＳＭ
Ａを加熱することができる。

【００４１】なお、多チャンネルスコープ１、２１はマ
ルチルーメンカテーテルを代用してもよい。また、多自
由度マニピュレータ２、２２、レーザプローブ３、２４
ａ〜２４ｄの少なくとも一部をそれぞれＸ線を通過しな
い材質で構成し、Ｘ線透視下で、湾曲操作可能な構成に
してもよい。さらに、レーザプローブ３、２４ａ〜２４
ｄのファイバを用いて観察像を得ることも可能である。

【００４２】また、図８は本発明の第４の実施例を示す
ものである。これは、可撓性を備えた管体によって形成
された多自由度マニピュレータ４１の管体に、それぞれ
ＳＭＡ材料によって形成された４つのアクチュエータ４
２ａ〜４２ｄをこの管体の周方向に沿う４か所に略等間
隔（略９０°間隔）で並設させるとともに、向い合う各
一対の２組のアクチュエータ４２ａと４２ｃ，４２ｂと
４２ｄのうち、アクチュエータ４２ａと４２ｂとは縮む
方向へ形状記憶し、残りのアクチュエータ４２ｃと４２
ｄとは伸びる方向へ形状記憶する構成にしたものであ
る。

【００４３】この場合には多自由度マニピュレータ４１
の湾曲操作時に一層確実な湾曲が可能となる。さらに、
熱伝導率（場合により導電性）のよい材料で両者を接続
することにより湾曲操作が一層容易となる。

【００４４】また、レーザプローブを用いる代りにスコ
ープ内にレーザファイバを組み込み、このレーザファイ
バの出射端でレーザ光の出射方向を変化させることによ
り、複数のアクチュエータのＳＭＡを選択的に狙ってレ
ーザ光を照射し、所望の湾曲方向のアクチュエータを加
熱する構成にしてもよい。

【００４５】また、第１の実施例の把持鉗子５では把持
部７に挿入部６の先端部に固定された固定鉗子片８と、
この固定鉗子片８に対して開閉可能な可動鉗子片９とを
設けた構成のものを示したが、図９に示すように把持鉗
子５の一対の鉗子片５１、５２をいずれも可動としても
よい。

【００４６】この場合、一対の鉗子片５１、５２の基端
部は連結ピン５３を介して回動自在に連結されている。
さらに、一対の鉗子片５１、５２にはレーザプローブ５
７がそれぞれ対向配置されている。そして、各レーザプ
ローブ５７と把持部７の各鉗子片５１、５２との間はベ
ローズ状のアクチュエータ５４を介してフレキシブルに
固定されており、各アクチュエータ５４のベローズ５５
の内部には液体５６が満たされている。

【００４７】したがって、上記構成のものにあっては２
本のレーザプローブ５７、５７の出力を制御することに
より、一対の鉗子片５１、５２の開口位置を調整するこ
とが可能であり、対象物の位置にかかわらず対象物を一
層把持し易くすることができる。

【００４８】なお、図３、４、９の把持鉗子５ではアク
チュエータ１２のベローズ１３内にレーザ光が照射され
た際に、ベローズ１３の液体１４内で発生する衝撃波を
用いて可動鉗子片９を押圧する構成のものを示したが、
液体１４の気化膨張を利用し可動鉗子片９を押圧する構
成にしてもよい。ここで、衝撃波を用いる場合はレーザ
はピーク値の高いパルスレーザが望しく、また液体の気
化・膨張を利用する場合はエネルギの大きい連続波レー
ザを利用できる。

【００４９】また、図１０（ａ）〜（ｃ）はカテーテル
の湾曲操作装置を示すものである。図１０（ａ）中で、
６１は外筒体、６２はこの外筒体６１内に挿通されたＳ
ＭＡ湾曲式の一方向湾曲カテーテルである。

【００５０】この場合、外筒体６１には筒体６３内に軸
心方向に沿う複数箇所に伸縮変形可能な蛇腹部６４ａ，
６４ｂ，６４ｃ…が形成されている。そして、各蛇腹部
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…では図１０（ｂ）に示すよう
に真直な非屈曲形状、或いは図１０（ｃ）に示すように
屈曲形状を保つことが可能である。

【００５１】さらに、一方向湾曲カテーテル６２の内部
には例えばＳＭＡワイヤ６５が軸心位置から外れた偏心
位置に組み込まれている。このＳＭＡワイヤ６５には例
えば略円弧形状に屈曲された湾曲形状が予め形状記憶さ
れている。そして、このＳＭＡワイヤ６５は非加熱状態
では略直線状の基準形状で保持されるとともに、通電加
熱、あるいは温水等により加熱されることにより、湾曲
形状に変形するようになっている。

【００５２】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、カテーテルが非湾曲操作状態で保持されている場
合には一方向湾曲カテーテル６２のＳＭＡワイヤ６５は
略直線状の基準形状で保持される。そのため、この状態
では外筒体６１の各蛇腹部６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…は
図１０（ｂ）に示すように真直な非屈曲形状で保持され
る。

【００５３】また、カテーテルの湾曲操作時には外筒体
６１の各蛇腹部６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…のうち、所望
の位置、例えば蛇腹部６４ｂの位置に合わせて一方向湾
曲カテーテル６２の湾曲部を配置させた状態にセットす
る。

【００５４】続いて、この状態で、一方向湾曲カテーテ
ル６２のＳＭＡワイヤ６５に通電加熱、あるいは温水等
により加熱することにより、図１０（ｃ）に示すように
湾曲形状に変形させる。これにより、外筒体６１の蛇腹
部６４ｂが屈曲形状に変形され、この蛇腹部６４ｂによ
ってこの屈曲形状が保持される。

【００５５】さらに、カテーテルを湾曲させた後、外筒
体６１に対して一方向湾曲カテーテル６２を前進あるい
は後退させ、次に屈曲させたい蛇腹部６４ａ、或いは６
４ｃ…に位置させる。

【００５６】ここで、ＳＭＡワイヤ６５は一般に通電加
温により硬度が上昇する。すなわち、一方向湾曲カテー
テル６２のＳＭＡワイヤ６５に通電した状態では外筒体
６１の蛇腹部６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…は屈曲可能であ
るが、ＳＭＡワイヤ６５への通電がオフされた状態では
硬度が下がる。そのため、一方向湾曲カテーテル６２を
前進あるいは後退させた際、外筒体６１の蛇腹部６４
ａ，６４ｂ，６４ｃ…を元の真直な非屈曲形状に戻すこ
とのないように各構成部材の硬度，曲げ力量を設定する
必要がある。

【００５７】また、図１１（ａ）は内視鏡７１のチャン
ネル７２内に挿通され、その先端から突出されたマイク
ログリッパ７３を示すものである。このマイクログリッ
パ７３には図示しない手元側操作部に連結された挿入部
７４が設けられている。

【００５８】さらに、挿入部７４の先端部には例えば、
シリコン、あるいはポリウレタン等の可撓性を有する合
成樹脂材料によって形成された把持部７５が設けられて
いる。この把持部７５には略円柱状の一対の把持アーム
７６ａ，７６ｂが突設されている。

【００５９】また、把持部７５の内部には図１１
（ｂ）、（ｃ）に示すように例えば、ＬａＮｉ₅ からな
る水素貯蔵合金７８およびヒータ７９の収容室７７が設
けられている。このヒータ７９にはリード線８０ａ，８
０ｂの一端が接続されている。これらのリード線８０
ａ，８０ｂの他端は挿入部７４内を通して図示しない手
元側の制御部に接続されている。

【００６０】さらに、把持アーム７６ａ，７６ｂの内部
には図１１（ｄ）、（ｅ）に示すように長穴状の加圧室
８１ａ，８１ｂがそれぞれ軸心方向に沿って穿設されて
いる。この場合、各加圧室８１ａ，８１ｂは把持アーム
７６ａ，７６ｂの軸心位置から外れた偏心位置で、かつ
他方の把持アーム７６ａ，７６ｂから離れた位置に配置
されている。

【００６１】また、把持部７５の内部には把持アーム７
６ａ，７６ｂの各加圧室８１ａ，８１ｂと収容室７７と
の間を連通する連通路８２が形成されている。そして、
把持部７５側の収容室７７内のヒータ７９の通電加熱に
よって水素貯蔵合金７８から水素を放出させ、連通路８
２を介して把持アーム７６ａ，７６ｂの各加圧室８１
ａ，８１ｂを加圧することにより、図１１（ｃ）、
（ｅ）に示すように把持アーム７６ａ，７６ｂを互いに
先端部間を接近させる方向に湾曲させ、把持動作させる
ようになっている。なお、水素貯蔵合金７８が冷却され
ると水素を吸蔵し、各加圧室８１ａ，８１ｂ内の加圧が
解除されるようになっている。

【００６２】そこで、上記構成のものにあっては把持ア
ーム７６ａ，７６ｂの湾曲操作時に機械的な駆動機構が
不要となるので、単純な構成のアクチュエータを形成す
ることができ、マイクログリッパ７３全体の小型化を図
るうえで有利となる。

【００６３】また、図１２（ａ）、（ｂ）は図１１
（ａ）〜（ｅ）のマイクログリッパ７３の変形例を示す
ものである。これは、把持アーム７６ａ，７６ｂの各加
圧室８１ａ，８１ｂに他の管路部分よりも容積が大きい
複数の関節部８３ａ₁ ，８３ｂ₁、８３ａ₂ ，８３ｂ₂
を形成したものである。

【００６４】この場合には把持部７５側の収容室７７内
のヒータ７９の通電加熱によって水素貯蔵合金７８から
水素を放出させ、連通路８２を介して把持アーム７６
ａ，７６ｂの各加圧室８１ａ，８１ｂを加圧した際に、
図１２（ｂ）に示すように各加圧室８１ａ，８１ｂの関
節部８３ａ₁ ，８３ｂ₁ 、８３ａ₂ ，８３ｂ₂ が膨張
し、把持アーム７６ａ，７６ｂが各関節部８３ａ₁ ，８
３ｂ₁ 、８３ａ₂ ，８３ｂ₂ で屈曲されて把持動作が行
なわれるようになっている。

【００６５】また、図１３（ａ）、（ｂ）はさらに別の
構成のマイクログリッパ９１を示すものである。図１３
（ａ）、（ｂ）中で、９２はこのマイクログリッパ９１
の挿入部、９３はこの挿入部９２の先端部に設けられた
把持部である。

【００６６】この把持部９３には把持部９３の本体９３
ａとは別体の一対の把持アーム９４ａ，９４ｂが突設さ
れている。これらの把持アーム９４ａ，９４ｂの基端部
間は略Ｕ字状の板ばね部９６を介して連結されていると
ともに、このアーム連結部９４ｃの両端部は連結ピン９
５ａ，９５ｂを介して把持部９３の本体９３ａ側に回動
自在に連結されている。

【００６７】さらに、把持部９３の本体９３ａには温度
変化に応じて伸縮する一対のＳＭＡワイヤ９７ａ，９７
ｂが複数のピン１００…間でそれぞれ折り返し状態で架
設されている。

【００６８】これらの２本のＳＭＡワイヤ９７ａ，９７
ｂの一端は把持アーム９４ａ，９４ｂのアーム連結部９
４ｃにおける板ばね部９６の両側部分に接続固定されて
いる。さらに、各ＳＭＡワイヤ９７ａ，９７ｂの他端は
挿入部９２内のリード線９９ａ，９９ｂと接続され、そ
の接続点９８ａ，９８ｂは把持部９３の本体９３ａに固
定されている。

【００６９】そこで、上記構成のものにあっては各ＳＭ
Ａワイヤ９７ａ，９７ｂが非通電状態で保持されている
場合には図１３（ａ）に示すように把持アーム９４ａ，
９４ｂ間が離間された状態で保持される。

【００７０】また、リード線９９ａ，９９ｂを介して各
ＳＭＡワイヤ９７ａ，９７ｂが通電加熱されると、各Ｓ
ＭＡワイヤ９７ａ，９７ｂが長さが短かくなるように収
縮する。そして、このときの各ＳＭＡワイヤ９７ａ，９
７ｂの収縮変形動作にともないアーム連結部９４ｃにお
ける板ばね部９６の両側部分が図１３（ａ）、（ｂ）中
で右方向に引っ張り操作されるので、板ばね部９６のば
ね力に抗して図１３（ｂ）に示すように把持アーム９４
ａ，９４ｂ間が接近する方向に湾曲操作され、把持動作
される。

【００７１】なお、各ＳＭＡワイヤ９７ａ，９７ｂが冷
却されて元の長さに伸長すると板ばね部９６のばね力に
よって把持アーム９４ａ，９４ｂのアーム連結部９４ｃ
が図１３（ａ）に示す元の形状に復帰され、把持アーム
９４ａ，９４ｂによる把持動作は解除される。

【００７２】また、図１４（ａ）〜（ｃ）は内視鏡１１
０のチャンネル１１１に挿通され、生体組織等を把持す
ることができる生検鉗子１１３の湾曲操作装置を示すも
のである。この生検鉗子１１３には図１４（ｃ）に示す
ように可撓管によって形成された挿入部１１４が設けら
れている。この挿入部１１４の先端部には生体組織等を
把持する把持部１１５、基端部には把持部１１５を操作
する手元側操作部１１６が設けられている。

【００７３】さらに、挿入部１１４の可撓管内には手元
側操作部１１６に設けられた鉗子操作部１２１の操作量
を把持部１１５側に伝える操作ワイヤ１１７が挿通され
ている。

【００７４】また、挿入部１１４の可撓管内における先
端部側には曲げ形状を記憶したＳＭＡからなる例えばワ
イヤ状の一対の湾曲駆動部材１１８ａ，１１８ｂが図１
４（ａ）に示すように軸心線に対して線対称の位置に配
設されている。

【００７５】さらに、湾曲駆動部材１１８ａ，１１８ｂ
には各々独立に通電加熱できるようにリード線１１９
ａ，１１９ｂがそれぞれ接続されている。そして、各湾
曲駆動部材１１８ａ，１１８ｂの通電加熱時の形状変化
により挿入部１１４の先端部を湾曲操作できるようにな
っている。なお、リード線１１９ａ，１１９ｂの基端部
は手元側操作部１１６に設けられた接続コード１２３内
を通して外部の制御装置に接続されている。

【００７６】また、挿入部１１４内における湾曲駆動部
材１１８ａ，１１８ｂの後方には手元側まで延在する一
対の湾曲ワイヤ１２０ａ，１２０ｂが配設されている。
この場合、各湾曲ワイヤ１２０ａ，１２０ｂの先端部は
挿入部１１４に固定されているとともに、基端部は手元
側操作部１１６に設けられた湾曲操作部１２２ａ，１２
２ｂにそれぞれ連結されている。

【００７７】そして、手元側の湾曲操作部１２２ａ，１
２２ｂを操作することにより各湾曲ワイヤ１２０ａ，１
２０ｂが挿入部１１４の内部を移動し、その結果、各湾
曲ワイヤ１２０ａ，１２０ｂを介して挿入部１１４の先
端側が牽引操作され、この生検鉗子１１３の挿入部１１
４における内視鏡１１０の先端面から突出している部分
が各湾曲ワイヤ１２０ａ，１２０ｂによる牽引方向に湾
曲操作されるようになっている。

【００７８】したがって、上記構成のものにあっては手
元側の湾曲操作部１２２ａ，１２２ｂの操作によって各
湾曲ワイヤ１２０ａ，１２０ｂを介して生検鉗子１１３
の挿入部１１４の先端部を比較的大きな操作量で牽引操
作する粗動湾曲操作と、ＳＭＡからなる湾曲駆動部材１
１８ａ，１１８ｂを各々独立に通電加熱して挿入部１１
４の先端部を比較的精細に湾曲操作する精密な湾曲操作
とを適宜選択的に使い分けることができる。

【００７９】そのため、例えば内視鏡１１０のチャンネ
ル１１１から生検鉗子１１３を突出させ、この生検鉗子
１１３の把持部１１５によって所望の生体組織等を把持
させる操作を行なう場合に、まず手元側の湾曲操作部１
２２ａ，１２２ｂの操作にともなう各湾曲ワイヤ１２０
ａ，１２０ｂによる大きな操作量で先端把持部１１５の
大まかな位置合わせを行なったのち、続いてＳＭＡから
なる一対の湾曲駆動部材１１８ａ，１１８ｂの通電加熱
による微妙な湾曲操作により、迅速で正確な位置合わせ
作業を行なうことができ、把持部１１５による所望の生
体組織等の把持操作の作業性の向上を図ることができ
る。

【００８０】また、図１５はマイクロ多関節アームを示
すものである。このマイクロ多関節アームには略リング
状の複数の関節駒１３１…が軸心方向に沿って並設さ
れ、かつ隣接する前後一対の関節駒１３１，１３１間が
ピンジョイント１３２によって回動自在に連結されてい
る。

【００８１】さらに、各関節駒１３１内には急速変形圧
電アクチュエータからなるアクチュエータユニット１３
３がそれぞれ装着されている。このアクチュエータユニ
ット１３３には各関節駒１３１のリングの内面側に積層
型の圧電素子１３４の一端部が取り付けられ、その圧電
素子１３４の他端部に慣性体１３５が取り付けられてい
る。

【００８２】この場合、各関節駒１３１の慣性体１３５
は大きさが同じであっても、関節駒１３１毎にそれぞれ
素材の比重が異なる。例えば、マイクロ多関節アームの
基端部側の関節駒１３１の慣性体１３５は先端部側の関
節駒１３１の慣性体１３５よりも比重の重いものとなっ
ており、マイクロ多関節アームを構成する全ての関節駒
１３１の慣性体１３５についても先端部側から基端部側
に向かうにしたがって順次、慣性体１３５の比重が重く
なるように設定されている。

【００８３】そこで、上記構成のものにあってはマイク
ロ多関節アームを構成する各関節駒１３１はピンジョイ
ント１３２より適度な摩擦力を受けた移動体であり、圧
電素子１３４の伸縮により、ピンジョイント１３２周り
にモーメント力によって正逆方向にそれぞれ回転するこ
とができる。

【００８４】ここで、各関節駒１３１の慣性体１３５は
サイズが同じでも基端部側に向かうにしたがって重くな
っているので、基端側の関節駒１３１ほどアクチュエー
タユニット１３３からの発生力が大きい。

【００８５】したがって、上記構成のものにあってはサ
イズおよび供給エネルギに制限があるマイクロ多関節ア
ームにおいて、各関節駒１３１のアクチュエータユニッ
ト１３３のサイズおよび供給エネルギを同じにしても基
端部側の関節駒１３１ほど大きな屈曲力を発生させるこ
とができる。

【００８６】また、図１６（ａ）〜（ｃ）はマイクロ多
関節アームの変形例を示すものである。このマイクロ多
関節アームには複数の円筒状アーム１４１…が軸心方向
に沿って並設され、各円筒状アーム１４１の中には急速
変形圧電アクチュエータを形成する移動体１４２が適度
な摩擦力でグリップされている。

【００８７】さらに、移動体１４２の一端には積層型の
圧電素子１４３の一端が取り付けられている。この圧電
素子１４３の他端はピンジョイント１４４によって隣接
する他の先端側のアーム１４１に連結されている。

【００８８】また、各移動体１４２および各アーム１４
１には多数本のリード線等を通せるリード線挿通穴１４
２ａ、１４１ａがそれぞれ形成されている。さらに、１
つのアーム１４１と隣接する他の先端側アーム１４１と
の間は板ばね１４５を介して連結されている。

【００８９】そこで、上記構成のものにあっては圧電素
子１４３の伸縮により、移動体１４２が前後に移動す
る。この場合、先端側の他のアーム１４１（及びそれよ
り先端側のすべてのアーム群）は圧電素子１４３に取り
付けられた慣性体として機能する。例えば、図１６
（ｂ）に示すように移動体１４２を前方に移動させる
と、前方のアーム１４１を同図中で上方に湾曲させるこ
とができる。また、逆に、移動体１４２を後方に移動さ
せると、図１６（ｃ）に示すように前方のアーム１４１
を下方に湾曲させることができる。

【００９０】かくして、上記構成のものにあってはマイ
クロ多関節アームの急速変形圧電アクチュエータを構成
する各圧電素子１４３より前方の円筒状アーム１４１は
すべてその圧電素子１４３に取り付けられた慣性体と同
様に機能させることができるので、基端側のアーム１４
１ほど重い慣性体を有することになり、発生力が大き
い。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば可撓性を備えた管状挿入
具の湾曲操作用のアクチュエータを軸方向に複数設け、
温度変化に応じて形状が変化する形状記憶材料によって
形成するとともに、管状挿入具と実質的に平行に設け、
レーザ光をアクチュエータ側に選択的に照射する照射手
段を有していて、アクチュエータにレーザ光を照射して
加熱する加熱手段を設けたので、管状挿入具の湾曲操作
時に迅速な応答動作が可能で、かつ管状挿入具の細径化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例の要部構成を示す斜視
図。

【図２】 多自由度マニピュレータを示すもので、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。

【図３】 把持鉗子の要部構成を示す縦断面図。

【図４】 把持鉗子の操作機構の概略構成図。

【図５】 第１の実施例の変形例を示す要部の斜視図。

【図６】 本発明の第２の実施例の要部構成を示す斜視
図。

【図７】 本発明の第３の実施例の要部構成を示す概略
構成図。

【図８】 本発明の第４の実施例の要部構成を示す斜視
図。

【図９】 把持鉗子の操作機構の変形例を示す概略構成
図。

【図１０】 カテーテルの湾曲操作装置を示すもので、
（ａ）は外筒体内に挿通されたカテーテルを示す縦断面
図、（ｂ）はカテーテルを直線形状で保持させた状態を
示す要部の縦断面図、（ｃ）はカテーテルを湾曲動作さ
せた状態を示す要部の縦断面図。

【図１１】 内視鏡のチャンネル内に挿通されるマイク
ログリッパを示すもので、（ａ）は内視鏡のチャンネル
外に突出されたマイクログリッパを示す斜視図、（ｂ）
はマイクログリッパの内部構成を示す縦断面図、（ｃ）
はマイクログリッパの動作状態を示す縦断面図、（ｄ）
は把持アームを直線形状で保持させた状態を示す要部の
斜視図、（ｅ）は把持アームを湾曲動作させた状態を示
す要部の斜視図。

【図１２】 マイクログリッパの変形例を示すもので、
（ａ）はマイクログリッパの内部構成を示す縦断面図、
（ｂ）はマイクログリッパの動作状態を示す縦断面図。

【図１３】 マイクログリッパのさらに別の変形例を示
すもので、（ａ）はマイクログリッパの内部構成を示す
縦断面図、（ｂ）はマイクログリッパの動作状態を示す
縦断面図。

【図１４】 生検鉗子の湾曲操作装置を示すもので、
（ａ）は要部の縦断面図、（ｂ）は内視鏡のチャンネル
外に突出された生検鉗子を示す要部の斜視図、（ｃ）は
生検鉗子全体の概略構成図。

【図１５】 マイクロ多関節アームを示す縦断面図。

【図１６】 マイクロ多関節アームの変形例を示すもの
で、（ａ）はアームの非湾曲状態を示す縦断面図、
（ｂ）はアームの一方向の湾曲状態を示す縦断面図、
（ｃ）はアームの他方向の湾曲状態を示す縦断面図。

【符号の説明】

２…多自由度マニピュレータ（管状挿入具）、３…レー
ザプローブ（加熱手段）、４ａ〜４ｄ…アクチュエー
タ。

フロントページの続き (72)発明者 藤尾 浩司 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 竹端 榮 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を備えた管状挿入具の湾曲操作用
   のアクチュエータを軸方向に複数設け、温度変化に応じ
   て形状が変化する形状記憶材料によって形成するととも
   に、上記管状挿入具と実質的に平行に設け、レーザ光を
   前記アクチュエータ側に選択的に照射する照射手段を有
   していて、前記アクチュエータにレーザ光を照射して加
   熱する加熱手段を設けたことを特徴とする管状挿入具の
   湾曲操作装置。