JPH0445681Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、形状記憶合金を用いて挿入部を湾曲
するようにした内視鏡などの湾曲機能付可撓体に
関する。

［従来の技術］ 従来、内視鏡の挿入部内に１方向性の形状記憶
合金（SMA）からなる線材または板材を組み込
み、その形状記憶合金を加熱することにより挿入
部を湾曲させるものがあつた（実開昭58−101601
号公報参照）。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、この従来のものは１方向性の形
状記憶合金を用いるため、１本（または１枚）の
ものでは１方向のみの湾曲しか得られず、したが
つて、挿入部をたとえば上下、さらに上下左右の
複数方向に湾曲させるためには各方向ごとの対応
した複数本の形状記憶合金を設ける必要があり、
必然的に構造が複雑化大形化するという欠点があ
つた。

なお、変態点をはさんで、その高温側と低温側
の両方の形状を記憶し、加熱冷却により２方向性
の形状回復を行わせる２方向性を用いたものも知
られているが、この形状記憶合金の形状回復力は
１方向性に比べてきわめて小さく、充分な湾曲力
量が得られないという欠点があつた。

本考案は、上記問題点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは挿入部を２方向以上
の向きに湾曲させるものにおいて、簡単かつコン
パクトな構造でありながら大きな湾曲力量が得ら
れるものとした湾曲機能付可撓体を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段およびその作用］ 本考案は挿入部内に全方位型形状記憶合金から
なる湾曲駆動用部材を設け、この湾曲駆動用部材
を構成する全方位型形状記憶合金を加熱放熱する
温度制御手段を設けた湾曲機能付可撓体である。
このように湾曲駆動用部材に全方位型形状記憶合
金を用いることにより簡単でコンパクトに湾曲駆
動部を構成できる。

［実施例］ 図面は本考案の１実施例を示すものである。第
１図はその全体的構成を示している。すなわち、
１は内視鏡であり、この内視鏡１の挿入部２の先
端側部分は湾曲部２ａとして形成され、この湾曲
部２ａ内には、全方位型により形成した湾曲駆動
用部材３が設けられている。すなわち、この湾曲
駆動用部材３はその挿入部２の長手方向の沿つて
配線され、この両端にはそれぞれ第１および第２
のリード線４，５が接続されている。第２のリー
ド線５の他端は操作部６に設けられた通電スイツ
チ７に接続され、この通電スイツチ７から導出す
る第３のリード線８と上記第１のリード線４の各
他端は内視鏡１の、ライトガイトケーブル９内を
経由して内視鏡１とは別に設けられる光源装置１
０内の電気回路に接続されている。光源装置１０
内には、照明に必要な機能の他に、全方位型から
なる湾曲駆動用部材３へ通電するためのパルス通
電回路１１と、同じく全方位型からなるその湾曲
駆動用部材３の抵抗値を検出するための抵抗値検
出回路１２、この抵抗値検出回路１２で検出され
た抵抗値にもとづいて通電量をコントロールする
通電制御回路１３が設けられている。

一方、第２図は上記全方位型からなる湾曲駆動
用部材３を設けた挿入部２の部分を示している。
挿入部２はたとえばポリウレタン製の樹脂からな
るマルチルーメンチユーブにて構成され、その各
孔はイメージガイドフアイバ１４、ライトガイド
フアイバ１５を挿入配設し、または各種処置具挿
通や流体の注入、吸引等を行うためのチヤンネル
孔１６としてある。そして、この挿入部２の略中
心部に対して上述した断面薄板状の全方位型から
なる湾曲駆動用部材３を埋設しているのである。

ここでの全方位型形状記憶合金は、例えばTi
−Ni合金（例えば、配合値Ti−51at％Ni）から
なる。通常の２方向性形状記憶合金の場合は冷却
時のマルテンサイト変態で変形するときの力は、
加熱時の逆変態（マルテンサイト相→オーステナ
イト相）で形状回復する力の５分の１程度以下で
あるが、本考案に用いる全方位型形状記憶合金の
場合は冷却時でも加温時の51％以上の回復力を発
生できる。つまり、一般の２方向性形状記憶合金
に比し、全方位型形状記憶合金の使用により冷却
時は25倍以上の湾曲力量を出すことができるので
ある。

また、第３図は全方位型形状記憶合金からなる
湾曲駆動用部材３への通電パルスと抵抗値検出パ
ルスの関係を示し、第４図は全方位型形状記憶合
金からなる湾曲駆動用部材３の温度と湾曲角度お
よび抵抗値変化の関係を示す。また、第５図は、
湾曲角θと抵抗値変化の関係を示す。すなわち、
全方位型形状記憶合金からなる湾曲駆動用部材３
は、第１図で示すように一方向への湾曲角度θ₁を
示す湾曲形状を高温側で記憶するよう作られてお
り、低温側では全方位型形状記憶合金からなる湾
曲駆動用部材３の特徴である上記高温側の湾曲と
曲率が全く逆転したθ₂＝｜−θ₁｜（紙面下方向）
の湾曲形状を記憶していることになる。この高温
側変態終了温度（マルテンサイト相またはロンボ
ヘドラル相から母相への変態終了温度）をT₁、
また、低温側変態終了温度（母相からロンボヘド
ラル相またはマルテンサイト相への変態終了温
度）をT₂とすると、それぞれT₁＝55℃、T₂＝40
℃と設定しておく。これにより、全方位型形状記
憶合金からなる湾曲駆動用部材３を加熱し、T₁
以上にすることで、第１図のθ₁の湾曲を得ること
ができる。また、T₂以下にすることで逆方向の
湾曲をし、θ₂＝｜−θ₁｜の湾曲を得ることができ
る。

そこで、第３図のごとく、全方位型形状記憶合
金からなる湾曲駆動用部材３にパルス通電を行な
い、また、この通電パルスの休止時間に、形状記
憶合金からなる湾曲駆動用部材３の抵抗値を検出
する。まず、ニユートラル位置、つまり、θ＝0°
の時には、通電パルス幅をコントロールし形状記
憶合金からなる湾曲駆動用部材３が直線上になる
温度T₀になるようにする。このT₀は、第４図で
示すごとく、T₀に相当する形状記憶合金からな
る湾曲駆動用部材３の抵抗値または、抵抗値変化
をあらかじめ検出しておき、このρ₀になるよう、
通電パルスをPWM変調方式にてコントロールす
る（全方位型形状記憶合金をマルテンサイト相←
→中間相←→母相にて、その抵抗値が変化する）。

また、θ＝θ₁の湾曲角を得るには、形状記憶合
金からなる湾曲駆動用部材３への通電量を、通電
パルス幅を広げることで大きくし、加熱温度を上
げ、温度をT₁とする。これに該当する抵抗値変
化は第４図で示すρ₁に当り、このρ₁を維持するよ
うパルス幅をコントロールする。これにより、第
１および第２図で示すＡ方向の湾曲を得ることが
できる。

次に、θ₂＝｜−θ₁｜の湾曲角を得るためには、
通電をOFFすることで、形状記憶合金からなる
湾曲駆動用部材３の温度を下げT₂以下にする。
これに該当する抵抗値変化は第４図でのρ₂に相当
する。患者の体温が36〜37℃とすればT₂＝40℃
であるため、自然冷却が可能である。

なお、第４図で示すように全方位型形状記憶合
金からなる湾曲駆動用部材３への加温によりその
湾曲角θが増加することを示すとともに加温と共
にその抵抗値が減少する。

また、第５図は第４図で示す特性から湾曲角θ
の変化を全方位型形状記憶合金からなる湾曲駆動
用部材３の抵抗値変化を検出することで知ること
ができることを示し、本実施例では、＋θ、へ向
かう程、その抵抗値が減少している。

また、θ＝＋θ₁〜０〜−θ₁の間の湾曲位置制御
は、第４，５図からわかるように必要な湾曲角度
で抵抗値をコントロールするよう通電パルスをコ
ントロールすれば任意の角度の湾曲角を得、維持
することができる。

なお、本考案は上記実施例のものに限定される
ものではない。たとえば第２図の板状の湾曲駆動
用部材３の代わりにこれを線材状のものとし、ま
た、これを２本設け、１本は上下湾曲方向用、他
の１本は左右湾曲用として、４方向の湾曲が得ら
れるようにしても良い。

また、通電に必要な装置は光源装置内だけでは
なく別に独立して設けても良い。

また、内視鏡以外のカテーテル等の湾曲に用い
ても良い。

また、全方位型形状記憶合金からなる湾曲駆動
用部材３に対する加熱放熱手段は通電による加熱
以外にも温水や冷却水を注入することで温度変化
をさせるようにしても良い。

さらに、本考案は内視鏡の挿入部に限らず、カ
テーテル等の可撓体の湾曲にも適用することがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように本考案によれば簡単な構造
で高い湾曲力量が得られる。また、挿入部の細径
化ができ、たとえば患者の苦痛を低減できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図
はその全体の概略的な構成図、第２図は挿入部の
湾曲部の縦断面図、第３図は通電パルスと抵抗値
検出パルスの関係を示す図、第４図は湾曲駆動用
部材の温度と湾曲角および抵抗値変化の関係を示
す特性図、第５図は同じくその湾曲角と抵抗値変
化の関係を示す特性図である。 ２……挿入部、３……湾曲駆動用部材、４，
５，８……リード線、７……通電スイツチ、１１
……パルス通電回路、１２……抵抗値検出回路、
１３……通電制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 挿入部内に全方位型形状記憶合金からなる湾曲
   駆動用部材を設け、この湾曲駆動用部材を構成す
   る全方位型形状記憶合金を加熱および放熱する温
   度制御手段を設けたことを特徴とする湾曲機能付
   可撓体。