JPH05211992A

JPH05211992A - レーザ光による湾曲機構

Info

Publication number: JPH05211992A
Application number: JP4024000A
Authority: JP
Inventors: Hibiki Imagawa; 響今川; Naoki Uchiyama; 直樹内山; Koji Fujio; 浩司藤尾; Yasuhiro Ueda; 康弘植田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電気的安全性に優れ、応答性がよい
うえ、湾曲角も大きく、装置全体を細径化し易くするこ
とを最も主要な特徴とする。【構成】レーザ導光ファイバ１によって導光されたレー
ザ光のエネルギをこの光ファイバ１のコア１ａの粗面部
３からバルーン２ａに供給してバルーン２ａを変形さ
せ、このバルーン２ａの変形動作にともないレーザ導光
ファイバ１におけるバルーン２ａとの密接部位をレーザ
導光ファイバ１の軸方向に沿って長さを変化させて所望
の形状に湾曲させることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えばカテーテル、内
視鏡等のように生体腔内等へ挿入されて使用される可撓
管を湾曲操作するレーザ光による湾曲機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内視鏡の挿入部は可撓性を有す
る挿入部本体の先端に湾曲部を介して先端部を連結して
形成されている。また、先端部の後端には２本で１組を
なす複数組、例えば２組の湾曲操作用ワイヤの一端が連
結固定されている。

【０００３】これらの湾曲操作用ワイヤは湾曲部を上下
方向、或いは左右方向に湾曲させる為のものであり各ワ
イヤの他端部は挿入部本体内を挿通して操作部に導かれ
ている。

【０００４】一方、内視鏡の操作部には湾曲操作用ワイ
ヤをチェーンを介して牽引する駆動プーリが設けられて
いる。そして、このプーリを操作部の湾曲操作ノブで回
転操作することにより、湾曲部を湾曲させる構成になっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の内視鏡で
は操作部に設けられた湾曲操作ノブを操作して湾曲操作
用ワイヤを牽引する為、挿入部の長さが長いほど湾曲部
の応答性が低下し、湾曲部の湾曲角が小さくなる欠点が
あった。

【０００６】そこで、このような問題を解決する為、温
度変化により長さが収縮、伸長する線状の形状記憶合金
材料によって形成されたアクチュエータを内視鏡の先端
部に設け、このアクチュエータへの通電加熱により内視
鏡の湾曲操作を行う構成のものが例えば、特開昭５９−
９７１１５号公報に開示されている。

【０００７】しかしながら、形状記憶合金材料のアクチ
ュエータを用いた湾曲機構の場合には通電加熱する際の
電気的な安全性等に注意を払う必要があるので、内部構
成が複雑になり、内視鏡の挿入部全体の細径化が困難に
なるおそれがあった。

【０００８】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その目的は、電気的安全性に優れ、応答性がよい
うえ、湾曲角も大きく、装置全体の細径化を図るうえで
有利なレーザ光による湾曲機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明はレーザ導光フ
ァイバと、このレーザ導光ファイバの周面にその周方向
の少なくとも一部に密接状態で設けられ、少なくとも前
記レーザ導光ファイバの軸方向に沿って長さを変化させ
る状態に変形可能なバルーンと、前記レーザ導光ファイ
バによって導光されたレーザ光のエネルギを前記バルー
ンに供給して前記バルーンを変形させるエネルギ供給手
段とを具備したものである。

【００１０】

【作用】レーザ導光ファイバによって導光されたレーザ
光のエネルギをエネルギ供給手段によってバルーンに供
給してバルーンを変形させ、このバルーンの変形動作に
ともないレーザ導光ファイバにおけるバルーンとの密接
部位をレーザ導光ファイバの軸方向に沿って長さを変化
させて所望の形状に湾曲させるようにしたものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１
（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ），
（Ｂ）中で、１はレーザ導光ファイバである。このレー
ザ導光ファイバ１の先端部にはファイバコア１ａの外周
面を被覆するクラッド１ｂが除去され、コア１ａが露出
したコア露出部が形成されている。

【００１２】また、レーザ導光ファイバ１のコア露出部
のコア１ａの外周面には図１（Ａ），（Ｂ）中で上半面
に粗面状の粗面部（エネルギ供給手段）３が形成されて
いる。なお、レーザ導光ファイバ１の基端部は図示しな
いレーザ発生装置に光学的に接続されている。

【００１３】さらに、レーザ導光ファイバ１のコア露出
部のコア１ａの外周面には一対のバルーン２ａ，２ｂが
装着されている。この場合、一方のバルーン２ａはコア
１ａの粗面部３に密接状態で接合されており、他方のバ
ルーン２ｂはコア１ａの外周面における粗面部３以外の
残りの部分に密接状態で接合されている。さらに、これ
らのバルーン２ａ，２ｂは図１（Ａ）に示すように横断
面形状が略半円形状に形成されており、互いに接合され
てコア１ａの外周面上全体を被覆する状態で配設されて
いる。

【００１４】また、バルーン２ａ内にはレーザ光の光又
は熱により膨張する物質が封入されている。そして、こ
のバルーン２ａによってレーザ導光ファイバ１のコア露
出部のコア１ａを湾曲操作する湾曲操作用バルーンが形
成されている。

【００１５】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、図示しないレーザ発生装置から発生したレーザ光
はレーザ導光ファイバ１の基端部に入射されたのち、こ
のレーザ導光ファイバ１のコア１ａ内を通り、先端部側
に導光される。

【００１６】このとき、レーザ導光ファイバ１のコア１
ａ内を通るレーザ光はコア１ａの外周面におけるクラッ
ド１ｂの内周面との接合部分で全反射を繰り返しながら
ほとんどロスなく先端部側まで導光される。

【００１７】さらに、レーザ導光ファイバ１の先端部に
導かれたレーザ光はコア露出部のコア１ａ内を通る際
に、コア１ａの粗面部３との接触によってコア１ａの外
に漏れることになる。このとき、レーザ導光ファイバ１
の先端部のコア露出部の長さを適当に選定することによ
り大部分のレーザ光をコア１ａの粗面部３から外部側へ
放射することが可能である。

【００１８】また、このコア１ａの粗面部３から外に漏
れるレーザ光のエネルギはバルーン２ａ内に導入され
る。そのため、このバルーン２ａ内の物質が膨張し、バ
ルーン２ａ全体が膨らむことにより、このバルーン２ａ
におけるレーザ導光ファイバ１の軸方向に沿う長さの変
化に応じてレーザ導光ファイバ１のコア１ａを図１
（Ａ），（Ｂ）中で下側へ湾曲させることができる。

【００１９】そこで、上記構成のものにあってはレーザ
導光ファイバ１によって導光されたレーザ光のエネルギ
をこの光ファイバ１のコア１ａの粗面部３からバルーン
２ａに供給してバルーン２ａを変形させ、このバルーン
２ａの変形動作にともないレーザ導光ファイバ１におけ
るバルーン２ａとの密接部位をレーザ導光ファイバ１の
軸方向に沿って長さを変化させて所望の形状に湾曲させ
るようにしたので、従来のように形状記憶合金材料によ
って形成されたアクチュエータを使用する場合に比べて
電気的安全性に優れ、応答性がよいうえ、湾曲角も大き
く、装置全体の細径化を図るうえで有利ともなる。

【００２０】なお、バルーン２ａの外周面に例えば、特
開昭６４−６２１５４号公報に示すようなバルーンの膨
張時にこのバルーンの形状変化を規制する網状ワイヤを
被覆することにより、確実な湾曲制御を行なわせること
ができ、さらに好適な湾曲機構を構成することができ
る。

【００２１】また、レーザ導光ファイバ１の材質はガラ
スでもプラスチックでもゴムでもよく、特にその材質に
限定されるものではない。ただし、なるべく可撓性の優
れたファイバが望ましい。

【００２２】さらに、バルーン２ａ内へ封入する物質は
液体でも気体でもよく、カロリー比の膨張係数の高いも
のであればよい。例えば、液体中に金属粒子を混入させ
た場合のように金属粒子の熱により液体を気化させるも
のでもよい。

【００２３】また、バルーン２ａとしてバルーン２ａの
内部に水等の液体のみを封入させたものを用いる場合に
は水分に対して吸収のよいレーザ光の使用が望まれる。
例えば、この種のレーザ光としはＣＯ₂，Ｃｏ，Ｅｒ−
ＹＡＧ，Ｈｏ−ＹＡＧ等の各レーザが挙げられる。な
お、バルーン２ａはそれ自体がレーザ光の光、熱により
膨張する材質であってよい。

【００２４】また、図２（Ａ），（Ｂ）はこの発明の第
２の実施例を示すものである。これは、第１の実施例の
レーザ導光ファイバ１の先端部のコア露出部の長さを延
長し、このコア１ａの外周面の粗面状の粗面部３を光フ
ァイバ１の軸方向に沿って３か所に直列に並設した状態
で形成するとともに、コア１ａの外周面における各粗面
部３と対応させてそれぞれ一対のバルーン２ａ，２ｂを
装着したものである。

【００２５】この場合、コア１ａの外周面の３か所の粗
面部３のうち最先端の粗面部３は最後端の粗面部３と同
様にコア１ａの外周面における図２（Ａ），（Ｂ）中で
上半面に形成され、中央の粗面部３はコア１ａの外周面
における図２（Ａ），（Ｂ）中で下半面に形成されてい
る。

【００２６】さらに、最先端の粗面部３および最後端の
粗面部３と密接状態で接合されたバルーン２ａ、および
中央の粗面部３と密接状態で接合されたバルーン２ｂ内
にはレーザ光の光又は熱により膨張する物質が封入され
ている。そして、これらの３つのバルーン２ａ，２ｂ，
２ａによってそれぞれレーザ導光ファイバ１のコア露出
部のコア１ａを湾曲操作する湾曲操作用バルーンが形成
されている。

【００２７】そこで、上記構成のものにあってはレーザ
導光ファイバ１にレーザ光が導光された場合には各粗面
部３と密接状態で接合されたバルーン２ａ，２ｂ，２ａ
を図２（Ｂ）に示すようにそれぞれ膨張させることがで
きるので、各バルーン２ａ，２ｂ，２ａの膨張変形動作
にともないレーザ導光ファイバ１のコア露出部のコア１
ａを略波形に湾曲させることができる。

【００２８】なお、第２の実施例の３組のバルーン２
ａ，２ｂを保持する透光性のバルーンカテーテルを設
け、このバルーンカテーテルをレーザ導光ファイバ１の
コア露出部のコア１ａに対して軸方向、回転方向に移動
自在に装着し、このバルーンカテーテルに対してレーザ
導光ファイバ１を軸方向、回転方向に動かす構成にして
もよい。

【００２９】また、図３（Ａ），（Ｂ）はこの発明の第
３の実施例を示すものである。これは、レーザ導光ファ
イバ１１の先端部にファイバコア１１ａの外周面を被覆
するクラッド１１ｂが除去され、コア１１ａが露出した
コア露出部を形成し、このコア露出部のコア１１ａの外
周面に一対のバルーン１２ａ，１２ｂを装着するととも
に、このコア露出部のコア１１ａの外周面にレーザ光を
バルーン１２ａ側へ偏光させる略三角形状の切欠部（エ
ネルギ供給手段）１３，１３を設けたものである。

【００３０】この場合、コア露出部のコア１１ａ内に導
かれたレーザ光の光路は図３（Ｂ）中で、一点鎖線で示
すように切欠部１３，１３で反射してバルーン１２ａ内
に導入されるようになっている。ここで、切欠部１３，
１３の最適の切欠き角θはファイバＮＡ及びコア屈折率
により異なるが、コアの屈折率を１．４５，ＮＡを０．
４とすれば略６０°程度である。

【００３１】また、図４（Ａ），（Ｂ）はこの発明の第
４の実施例を示すものである。これは、図４（Ａ）に示
すように４つのバルーン２２…を円周方向に並設し、各
バルーン２２にそれぞれ例えば第１の実施例のレーザ導
光ファイバ１と同様の構成のレーザ導光ファイバ２１を
装着した湾曲部を設けたものである。

【００３２】この場合には４本のレーザ導光ファイバ２
１のうち、いずれかのレーザ導光ファイバ２１に選択的
にレーザ光を導入する、或いは４本のレーザ導光ファイ
バ２１…に適当な割合でレーザ光を入射することによ
り、任意の方向に湾曲部を湾曲操作することができる。

【００３３】さらに、図５（Ａ），（Ｂ）はこの発明の
第５の実施例を示すものである。これは、図５（Ａ）に
示すように３つのバルーン３２…を円周方向に並設し、
各バルーン３２にそれぞれ例えば第１の実施例のレーザ
導光ファイバ１と同様の構成のレーザ導光ファイバ３１
を装着した湾曲部を設けたものである。

【００３４】この場合には３本のレーザ導光ファイバ３
１に選択的にレーザ光を導入する、或いは３本のレーザ
導光ファイバ３１…に適当な割合でレーザ光を入射する
ことにより、すべての角度、方向に湾曲部を湾曲操作す
ることができる。

【００３５】また、図６（Ａ），（Ｂ）および図７はこ
の発明の第６の実施例を示すものである。これは、図６
（Ａ）に示すようにカテーテル４１の先端部外周面に４
つのバルーン４２…を周方向に並設させたバルーンカテ
ーテルを設け、このカテーテル４１の管壁の内部に４本
のレーザ導光ファイバ４３…をそれぞれ各バルーン４２
に対応させて装着したものである。

【００３６】この場合、カテーテル４１における各バル
ーン４２の装着部の管壁は例えば透光性の材料によって
形成されている。さらに、各レーザ導光ファイバ４３の
先端部には略４５°の角度で切欠されたレーザ光の反射
面４３ａが形成されており、この各レーザ導光ファイバ
４３内を通して導光されたレーザ光はこの反射面４３ａ
で全反射されて各バルーン４２内に導入されるようにな
っている。また、カテーテル４１の管孔内には例えば内
視鏡を挿通することが可能である。

【００３７】そこで、上記構成のものにあっては図７に
示すように４本のレーザ導光ファイバ４３のうち、いず
れかのレーザ導光ファイバ４３に選択的にレーザ光を導
入する、或いは４本のレーザ導光ファイバ４３…に適当
な割合でレーザ光を入射することにより、任意の方向に
カテーテル４１の先端部を湾曲操作することができる。

【００３８】さらに、レーザ光が導入されるレーザ導光
ファイバ４３をカテーテル４１内で軸方向に進退操作す
ることにより、湾曲量を適宜調整することもでき、使い
勝手を一層高めることができる。

【００３９】また、図８はこの発明の第７の実施例を示
すものである。これは、第１の実施例のレーザ導光ファ
イバ１のコア露出部のコア１ａの上半面に光吸収部材５
１を設けたものである。この光吸収部材５１はコーティ
ングにより設けてもよいし、又、金属等を接着により貼
付してもよい。

【００４０】そこで、上記構成のものにあってはレーザ
発生装置側の制御により、所望の温度に光吸収部材５１
を加熱することが可能であり、バルーン２ａ内の熱膨張
物質を加熱するのに都合がよい。なお、光吸収部材５１
の温度制御はパルスレーザの方が連続波レーザに比べ制
御しやすい。さらに、その他この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。

【００４１】

【発明の効果】この発明によればレーザ導光ファイバの
周面にその周方向の少なくとも一部にバルーンを密接状
態で設けるとともに、レーザ導光ファイバによって導光
されたレーザ光のエネルギをエネルギ供給手段によって
バルーンに供給してバルーンを少なくともレーザ導光フ
ァイバの軸方向に沿って長さを変化させる状態に変形さ
せてレーザ導光ファイバのバルーン装着部位を湾曲させ
るようにしたので、電気的安全性に優れ、応答性がよい
うえ、湾曲角も大きく、装置全体の細径化を図るうえで
有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲機構の要部構成を示す正面図、（Ｂ）は同
要部の縦断面図。

【図２】この発明の第２の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲部の非湾曲状態を示す要部の縦断面図、
（Ｂ）は湾曲部の湾曲状態を示す要部の縦断面図。

【図３】この発明の第３の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲機構の要部構成を示す縦断面図、（Ｂ）は
レーザ光の導光状態を示す側面図。

【図４】この発明の第４の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲機構の要部構成を示す正面図、（Ｂ）は同
側面図。

【図５】この発明の第５の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲機構の要部構成を示す正面図、（Ｂ）は同
側面図。

【図６】この発明の第６の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲機構の要部構成を示す正面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＬ−Ｌ線断面図。

【図７】第６の実施例の湾曲部の湾曲状態を示す縦断
面図。

【図８】この発明の第７の実施例を示す要部の側面
図。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４３…レーザ導光ファイバ，２
ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ，２２，３２，４２…バルー
ン，３…粗面部（エネルギ供給手段），１３…切欠部
（エネルギ供給手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ａ６１Ｍ 25/00 (72)発明者植田康弘東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ導光ファイバと、このレーザ導光
ファイバの周面にその周方向の少なくとも一部に密接状
態で設けられ、少なくとも前記レーザ導光ファイバの軸
方向に沿って長さを変化させる状態に変形可能なバルー
ンと、前記レーザ導光ファイバによって導光されたレー
ザ光のエネルギを前記バルーンに供給して前記バルーン
を変形させるエネルギ供給手段とを具備したことを特徴
とするレーザ光による湾曲機構。