JPH07259725A - 可撓管湾曲装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は湾曲部を組立易く、可撓管の細径化に
適した可撓管湾曲装置を提供することを最も主要な特徴
とする。 【構成】可撓管１３をその軸心方向の分割面に沿って分
割可能な複数の湾曲管１２ａ，１２ｂによって構成し、
各湾曲管１２ａ，１２ｂの分割面間にＳＭＡアクチュエ
ータ１６を介設させた状態で各湾曲管１２ａ，１２ｂ間
を結合させて湾曲部１１ａ，１１ｂを形成したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自在に湾曲する内視鏡の
挿入部、カテーテル、多関節アームロボットの多関節ア
ーム等に使用される可撓管湾曲装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から内視鏡の挿入部、カテーテル、
多関節アームロボットの多関節アーム等に使用される可
撓管を自在に湾曲するアクチュエータとして形状記憶合
金（以下、ＳＭＡと称する）を利用した可撓管の湾曲装
置が知られている。

【０００３】この種のものとして例えば、特公平４−７
２２９号公報にはカテーテルの先端部内に平板状のＳＭ
Ａアクチュエータが配設された構成のものが示されてい
る。ここで使用されるＳＭＡアクチュエータには予め弓
形に湾曲された第１の形状が記憶されている。このＳＭ
Ａアクチュエータは室温に冷却されて直線状の第２の形
状に塑性変形された状態でカテーテル内に組み込まれて
いる。そして、このＳＭＡアクチュエータが既定の遷移
温度に再び加熱されることにより、弓形に湾曲された第
１の形状に戻るようになっており、このときのＳＭＡア
クチュエータの変形動作にともないカテーテルの先端部
をＳＭＡアクチュエータと同形状に変形させるようにな
っている。

【０００４】また、ＳＭＡアクチュエータはこのアクチ
ュエータの取り付け性を良くするために可撓管の外周面
に配置されている。そして、例えば内視鏡の挿入部の湾
曲機構として上記技術を採用した場合には可撓管の内部
にライトガイドファイバ（ＬＧ）、イメージガイドファ
イバ（ＩＧ）、信号線、処置具等が収納されるようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＭＡ
アクチュエータを可撓管の外周面に配設した場合には可
撓管の湾曲動作時にＳＭＡアクチュエータと可撓管の湾
曲部との間を摺動させる必要があるので、ＳＭＡアクチ
ュエータと可撓管の湾曲部との間にクリアランスを設け
たり、摺動ガイド部材を設ける必要がある。そのため、
ＳＭＡアクチュエータが装着された可撓管の外径寸法を
細径化することが難しい問題がある。

【０００６】さらに、ＳＭＡアクチュエータの外側に保
護チューブ等を装着する必要もあるので、ＳＭＡアクチ
ュエータが装着された可撓管の外径寸法を細径化するこ
とが一層難しくなる問題もある。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、湾曲部を組立易
く、可撓管の細径化に適した可撓管湾曲装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は可撓管内に配設
された形状記憶型アクチュエータの変形動作にともない
前記可撓管を湾曲駆動する湾曲部を備えた可撓管湾曲装
置において、前記可撓管をその軸心方向の分割面に沿っ
て分割可能な複数の可撓管構成要素によって構成し、前
記各可撓管構成要素の分割面間に前記形状記憶型アクチ
ュエータを介設させた状態で前記各可撓管構成要素間を
結合させて前記湾曲部を形成したものである。

【０００８】

【作用】各可撓管構成要素の分割面間に形状記憶型アク
チュエータを介設させることにより、組立容易にすると
ともに、アクチュエータを可撓管の内部に組み込むこと
により、アクチュエータと可撓管との間を摺動させる機
構を不要とし、可撓管の細径化を図るようにしたもので
ある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１（Ａ）乃
至図４を参照して説明する。図１（Ａ）は極細内視鏡１
のシステム全体の概略構成を示すものである。図１
（Ａ）中で、２は内視鏡１に接続されたコントロールユ
ニットである。このコントロールユニット２にはＴＶモ
ニタ３および湾曲操作用のジョイスティック４がそれぞ
れ接続されている。さらに、コントロールユニット２に
は図示しない光源、ビデオプロセッサ、湾曲アクチュエ
ータ制御回路が内蔵されている。

【００１０】また、内視鏡１の本体５には患者の血管等
に挿入される極細径の挿入部６とこの挿入部６の基端部
に連結された手元側の操作端部７とが設けられている。
この操作端部７にはユニバーサルコード８の基端部が接
続されている。そして、このユニバーサルコード８の先
端部はコネクタを介してコントロールユニット２に着脱
可能に接続されている。

【００１１】さらに、内視鏡本体５の挿入部６にはイメ
ージガイドファイバ９およびライトガイドファイバ１０
が内蔵されている。また、挿入部６の先端部側には二つ
（第１，第２）の湾曲部１１ａ，１１ｂが前後に並設さ
れている。

【００１２】図１（Ｂ）は挿入部６の先端部側の概略構
成を示すものである。ここで、挿入部６の先端部側には
その中心軸を含む軸方向の分割面に沿って分割可能な二
つの矩形管状の湾曲管（可撓管構成要素）１２ａ，１２
ｂを貼り合わせてなる可撓管１３が設けられている。こ
の可撓管１３には保護用チューブ１４が装着されてい
る。

【００１３】さらに、両管状湾曲管１２ａ，１２ｂの貼
り合わせ面（分割面）間には第１，第２の湾曲部１１
ａ，１１ｂにそれぞれ対応する前後２つの湾曲アクチュ
エータ１５が配設されている。ここで、各湾曲アクチュ
エータ１５には図１（Ｃ）に示すようにＮｉＴｉ系形状
記憶合金（ＳＭＡ）からなる平板状のＳＭＡアクチュエ
ータ（形状記憶型アクチュエータ）１６が設けられてい
る。このＳＭＡアクチュエータ１６は図４に示すように
変態温度（中間温度）を境として高温側と低温側で略弓
形の湾曲形状が反転するように記憶処理された、いわゆ
る全方位ＳＭＡ基板に薄膜ヒータ１７を貼り付けたもの
である。

【００１４】また、各薄膜ヒータ１７は集積回路１８に
各々接続され、各集積回路１８は共通の制御ライン１９
で結ばれている。この制御ライン１９は電力線、グラン
ド線、制御信号線を含むものである。

【００１５】さらに、制御ライン１９はコントロールユ
ニット２の前述の湾曲アクチュエータ制御回路に接続さ
れている。そして、コントロールユニット２の湾曲アク
チュエータ制御回路からの制御信号に応じて集積回路１
８によってヒータ１７に適切な電力が供給されるように
なっている。

【００１６】また、各管状湾曲管１２ａ，１２ｂには図
２（Ａ）に示すように略矩形断面の管体２０の一側面に
この管体２０の軸心方向と直交する方向に延設された略
Ｖ字状の切り欠き部２１がこの管体２０の軸心方向に沿
って複数形成されている。そして、各管状湾曲管１２
ａ，１２ｂには各切り欠き部２１の残りの部分によって
湾曲時の回転軸となるヒンジ部２２が形成されている。

【００１７】さらに、各管状湾曲管１２ａ，１２ｂの内
部にはそれぞれイメージガイドファイバ９およびライト
ガイドファイバ１０がそれぞれ分散して挿通されてい
る。すなわち、図１（Ｂ）に示すように一方の管状湾曲
管１２ａ内にはイメージガイドファイバ９が挿通され、
他方の管状湾曲管１２ｂ内にはライトガイドファイバ１
０が挿通されている。

【００１８】次に、各管状湾曲管１２ａ，１２ｂの管体
２０の製造方法について説明する。ここで、各管状湾曲
管１２ａ，１２ｂの管体２０は図２（Ｂ）に示すように
シリコンウエハ２３上に次のエッチング工程によって管
体２０の切り欠き部２１と対応する切り欠き部分２４お
よび折しろ用の溝部分２５を形成したのち、シリコンウ
エハ２３を各溝部分２５に沿って折り曲げる事によって
図２（Ａ）に示す管体２０が出来上がる。

【００１９】また、図３（Ａ）〜（Ｅ）は各管状湾曲管
１２ａ，１２ｂの管体２０の成形素材であるシリコンウ
エハ２３に切り欠き部分２４および溝部分２５を形成す
る形成作業を示すものである。すなわち、このシリコン
ウエハ２３への切り欠き部分２４および溝部分２５の形
成作業時にはまず、図３（Ａ）に示すようにシリコンウ
エハ２３の基板２６に第１のポリイミド膜２７を薄く形
成した後、半導体製造に用いる通常のフォトリソグラフ
ィ技術によって第１のポリイミド膜２７に溝部分２５の
パターン２８を形成する（第１の工程）。

【００２０】次に、上記第１の工程の成型品をエッチン
グ溶液に適当な時間漬けて露出した溝部分２５を異方性
エッチングする事で図３（Ｂ）に示すように「Ｖ」字状
の溝部分２５を形成する（第２の工程）。

【００２１】また、「Ｖ」字状の溝部分２５の形成後、
第２の工程の成型品から溝部分２５のパターン２８が形
成された第１のポリイミド膜２７を除去する。続いて、
新たに基板２６の表面に第２のポリイミド膜２９を形成
した後、フォトリソグラフィ技術によってこの第２のポ
リイミド膜２９に図３（Ｃ）に示すように切り欠き部分
２４のパターン３０を形成する（第３の工程）。

【００２２】次に、上記第３の工程の成型品をエッチン
グ溶液に適当な時間漬けて、露出した切り欠き部分２４
を異方性エッチングする事で図３（Ｄ）に示すように基
板２６に貫通した切り欠き部分２４を形成する（第４の
工程）。

【００２３】最後に、上記第４の工程の成型品に残存す
る第２のポリイミド膜２９を除去する（第５の工程）こ
とにより、図３（Ｅ）に示すようにシリコンウエハ２３
上に管体２０の切り欠き部２１と対応する切り欠き部分
２４および折しろ用の溝部分２５を形成する作業が終了
する。

【００２４】そして、両管状湾曲管１２ａ，１２ｂの貼
り合わせ面間に第１，第２の湾曲部１１ａ，１１ｂにそ
れぞれ対応する前後２つの湾曲アクチュエータ１５とと
もに、制御ライン１９が介設された状態で両管状湾曲管
１２ａ，１２ｂ間が結合されることにより、第１，第２
の湾曲部１１ａ，１１ｂが形成されるようになってい
る。

【００２５】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、極細内視鏡１の使用時には操作者が内視鏡１の挿
入部６を患者の血管内に挿入しつつ、ジョイスティック
４で挿入部６の先端部側の第１，第２の湾曲部１１ａ，
１１ｂを湾曲操作する。この時、ジョイスティック４が
倒されていない中立状態では各湾曲アクチュエータ１５
が図４中に実線で示す直線状態の中立状態で保持される
ようにヒータ１７によるＳＭＡアクチュエータ１６の加
熱温度が調整される。

【００２６】また、ジョイスティック４が中立状態から
任意の湾曲方向に倒され、任意の湾曲を行う信号が発生
すると、選択されたＳＭＡアクチュエータ１６を変態温
度以上に加熱、もしくは中立状態以下の温度まで通電量
を減少させる様に集積回路１８がヒータ１７を加熱制御
する。その結果、第１，第２の湾曲部１１ａ，１１ｂは
図４中に実線で示す直線状態の中立状態から矢印Ｕで示
すように上向き方向に略弓形に湾曲された湾曲形状、或
いは同図中に矢印Ｄで示すように下向き方向に略弓形に
湾曲された湾曲形状に自在に湾曲される。

【００２７】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、挿入部６の先端部側にその中心
軸を含む軸方向の分割面に沿って分割可能な二つの管状
湾曲管１２ａ，１２ｂを貼り合わせてなる可撓管１３を
設け、この可撓管１３の各管状湾曲管１２ａ，１２ｂの
貼り合わせ面間にＳＭＡアクチュエータ１６を介設させ
ることにより、挿入部６の先端部側に第１，第２の湾曲
部１１ａ，１１ｂを一体に製作したので、従来のように
ＳＭＡアクチュエータ１６を可撓管１３の外周面に配設
した場合に比べて第１，第２の湾曲部１１ａ，１１ｂを
組立易くすることができる。

【００２８】さらに、ＳＭＡアクチュエータ１６を可撓
管１３の内部に組み込む構成にしたので、ＳＭＡアクチ
ュエータ１６と可撓管１３との間を摺動させる機構を不
要とし、可撓管１３の細径化を図ることができる。

【００２９】また、可撓管１３の中心軸を含む管状湾曲
管１２ａ，１２ｂの貼り合わせ面にＳＭＡアクチュエー
タ１６を配置しているので、第１，第２の湾曲部１１
ａ，１１ｂの湾曲動作時におけるＳＭＡアクチュエータ
１６と管状湾曲管１２ａ，１２ｂとの間の摺動量を従来
よりも少なくすることができる。そのため、ＳＭＡアク
チュエータ１６と管状湾曲管１２ａ，１２ｂとの間の摺
動のための従来のような構造的工夫が不要となるので、
従来に比べて可撓管１３を細径化することができる。

【００３０】さらに、ＳＭＡアクチュエータ１６は分割
された管状湾曲管１２ａ，１２ｂの貼り合わせ面に取り
付けられているので、ＳＭＡアクチュエータ１６の取付
け作業が簡易であり、可撓管１３の外形寸法を例えばサ
ブミリオーダーまで細径化しても組立が可能である。

【００３１】また、可撓管１３の内部では集積回路１８
を用いて省線化を行っているので、湾曲アクチュエータ
１５を複数設けた多湾曲構造を形成する場合でも、従来
のように各湾曲アクチュエータ１５の配線数が多くな
り、可撓管１３の細径化を妨げることを防止することが
できる。

【００３２】また、各管状湾曲管１２ａ，１２ｂの管体
２０の一側面にこの管体２０の軸心方向と直交する方向
に延設された略Ｖ字状の切り欠き部２１をこの管体２０
の軸心方向に沿って複数形成し、各切り欠き部２１の残
りの部分によって湾曲時の回転軸となるヒンジ部２２を
形成したので、回転軸を持たない湾曲管１２ａ，１２ｂ
が実現でき、しかも微小化に適している。

【００３３】さらに、各管状湾曲管１２ａ，１２ｂの管
体２０の成形素材であるシリコンウエハ２３に切り欠き
部分２４および溝部分２５を形成する形成作業の上記第
１〜第５の工程は半導体製造のプロセスを応用している
ので、シリコンウエハ２３に切り欠き部分２４および溝
部分２５をミクロンオーダーで高精度に微細加工するこ
とができる。

【００３４】また、シリコンウエハ２３の基板２６に折
しろ用の溝部分２５を形成したので、シリコンウエハ２
３の基板２６を折り曲げ易くなっている。そのため、各
管状湾曲管１２ａ，１２ｂの管体２０の組立作業時には
シリコンウエハ２３を折しろ用の溝部分２５に沿って簡
単に折り曲げることができ、各管状湾曲管１２ａ，１２
ｂの管体２０を簡単に組立てることができる。したがっ
て、非常に微小な構造体を実現できる。

【００３５】また、図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２
の実施例を示すものである。図５（Ａ）は内視鏡の挿入
部の先端部に配設された湾曲部３１の概略構成を示すも
のである。この湾曲部３１には内視鏡の挿入部の軸心方
向に沿って従来と同様の製作方法で作られる複数の湾曲
管３２が並設されている。ここで、隣接する前後の湾曲
管３２，３２間はそれぞれ回転軸３３によって回転自在
に連結されている。

【００３６】さらに、各湾曲管３２は図５（Ｂ）に示す
ように湾曲管本体（可撓管構成要素）３４とこの湾曲管
本体３４に対して回転軸３３を含むその軸心方向の分割
面（合わせ面）に沿って分割可能な分割体（可撓管構成
要素）３５とによって構成されている。ここで、湾曲管
本体３４には分割体３５との連結凹部３６が形成されて
いる。また、分割体３５には湾曲管本体３４の連結凹部
３６とはめ合う凸部３７が設けられている。

【００３７】また、湾曲部３１には図５（Ａ）に示すよ
うにすべての湾曲管３２の湾曲管本体３４の連結凹部３
６と分割体３５の凸部３７との間の分割面間に第１の実
施例と同様の構成の湾曲アクチュエータ１５とアクチュ
エータ用制御ライン１９とが固着されている。

【００３８】そこで、上記構成のものにあっては内視鏡
の挿入部の先端部側に配設された湾曲部３１の各湾曲管
３２に回転軸３３を含む軸方向の分割面に沿って分割可
能な湾曲管本体３４と分割体３５とを貼り合わせ、各湾
曲管３２の湾曲管本体３４と分割体３５との貼り合わせ
面間に湾曲アクチュエータ１５のＳＭＡアクチュエータ
１６を介設させたので、第１の実施例と同様に湾曲部３
１を組立易くすることができるとともに、湾曲部３１の
細径化を図ることができる。

【００３９】また、図６（Ａ），（Ｂ）および図７
（Ａ），（Ｂ）は本発明の第３の実施例を示すものであ
る。これは、第１の実施例と同様のエッチングによる製
造方法を用いて図６（Ｂ）に示すような湾曲部の管状湾
曲管の管体４１を形成したものである。

【００４０】この場合、管状湾曲管の管体４１には図６
（Ａ）に示すようにシリコンウエハ４２上に第１の実施
例と同様のエッチング工程によって櫛状に作成された切
り欠き部分４３および折しろ用の溝部分４４が形成され
ている。そして、シリコンウエハ４２上に切り欠き部分
４３および折しろ用の溝部分４４が形成されたのち、シ
リコンウエハ４２を各溝部分４４に沿って四角形に折り
曲げる事によって図６（Ｂ）に示す管体４１が出来上が
る。

【００４１】また、この湾曲管の管体４１には図７
（Ａ）に示すようにＳＭＡワイヤ４５を用いた湾曲アク
チュエータが配置されている。このＳＭＡワイヤ４５は
変態を起こすと軸方向に収縮する性質を持つ。なお、こ
のＳＭＡワイヤ４５を湾曲管の管体４１に対して固定す
る為に、湾曲管の管体４１の一部に略Ｌ字状のワイヤガ
イド部４６が切り起こしによって形成されている。この
場合、シリコンウエハ４２上には図７（Ｂ）に示すよう
にワイヤガイド部４６を形成するためのＵ字状の切欠部
４７がエッチングにより形成されている。

【００４２】さらに、このＵ字状切欠部４７の内側部分
の片持ち梁４８には折しろ用の溝部分４９が同様にエッ
チングにより形成されている。そして、この片持ち梁４
８の部分を折しろ用の溝部分４９に沿って折り曲げる事
で、ワイヤガイド部４６が形成されている。なお、ＳＭ
Ａワイヤ４５の両端部は湾曲管の管体４１に対して固定
され、中間部はワイヤガイド部４６で摺動自在に保持さ
れている。

【００４３】そして、上記構成の湾曲部の動作時には湾
曲管の管体４１のＳＭＡワイヤ４５が通電加熱される。
この通電加熱によってＳＭＡワイヤ４５が変態を起こす
と軸方向に収縮するので、このＳＭＡワイヤ４５の収縮
動作にともない湾曲管の管体４１が湾曲操作されること
になる。

【００４４】そこで、上記構成のものにあっては管状湾
曲管の管体４１に櫛状に切り欠き部分４３を形成したの
で、切り欠き部分４３のピッチを小さくすることができ
る。このように切り欠き部分４３のピッチが小さくなる
と、湾曲部の動作時に湾曲形状が滑らかな曲線になるの
で、特に生体管腔臓器に挿入する内視鏡の湾曲部として
適している。

【００４５】さらに、本製造方法ではＳＭＡワイヤ４５
のワイヤガイド部４６まで一体に製作できるので、従来
のように湾曲管の管体４１にワイヤガイド部材をロー付
けする製造方法に比べ、製作が容易になり、微小化に適
する。また、コストダウンの効果がある。なお、本実施
例の湾曲管はＳＭＡワイヤのみならず、従来のアングル
ワイヤに対しても適用できる。

【００４６】また、図８（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第４
の実施例を示すものである。これは、第１、第３の各実
施例のようにシリコンウエハ２３、４２を折り曲げるた
めにＶ溝状の折しろ用の溝部分２５、４４を形成する構
成に代えて、ここでは別の構成を採用したものである。

【００４７】すなわち、本実施例ではまず図８（Ａ）に
示すようにシリコンウエハ５１の基板５２の表面に第１
のポリイミド膜５３を薄く形成した後、半導体製造に用
いる通常のフォトリソグラフィ技術によって第１のポリ
イミド膜５３に折り曲げ部分用の開口部５４を作る。

【００４８】続いて、シリコンウエハ５１の基板５２の
裏面全体にテフロン膜５５を形成したのち、このテフロ
ン膜５５の上には表面側の折り曲げ部分用の開口部５４
に対応する位置にポリイミド製のマスク５６を形成す
る。

【００４９】次に、エッチングにより図８（Ｂ）に示す
ようにシリコンウエハ５１の基板５２における第１のポ
リイミド膜５３の開口部５４と対応する部分に貫通口５
７を形成する。このとき、シリコンウエハ５１の基板５
２の裏面にはマスク５６によって覆われている領域だけ
テフロン膜５５が残る。

【００５０】そして、最後に、マスク５６のポリイミド
膜のみを除去することにより、図８（Ｃ）に示すように
シリコンウエハ５１の基板５２はテフロン膜５５をヒン
ジとして連結された構成となる。そのため、本実施例で
は湾曲管を組み立てる場合には図８（Ｄ）に示すように
テフロン膜５５をヒンジとして折り曲げてシリコンウエ
ハ５１を折り曲げるようになっている。

【００５１】そこで、上記構成のものにあってはテフロ
ン膜５５をヒンジとして折り曲げてシリコンウエハ５１
を折り曲げるようにしたので、第１、第３の各実施例の
ようにＶ溝状の折しろ用の溝部分２５、４４でシリコン
ウエハ２３、４２を変形させてシリコンウエハ２３、４
２を折り曲げる場合に比べてシリコンウエハ５１を折り
曲げ易くすることができ、湾曲管の組立が容易となる。

【００５２】また、図９（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第５
の実施例を示すものである。これは、第１、第３の各実
施例におけるシリコンウエハ２３、４２をＶ溝状の折し
ろ用の溝部分２５、４４に沿って折り曲げる工程を簡易
化したものである。

【００５３】すなわち、本実施例ではまず図９（Ａ）に
示すようにシリコンウエハ６１の基板６２の裏面に折り
曲げ部分用の凹陥部６３をエッチングにより形成する。
続いて、図９（Ｂ）に示すようにこの凹陥部６３内にシ
リコンウエハ６１より熱膨脹係数が十分に高い充填材料
６４を充填する。なお、充填材料６４の充填方法として
はシリコンウエハ６１の凹陥部６３に例えばアルミニウ
ムをスパッタして積層させる方法がある。

【００５４】また、湾曲管を組み立てる場合には凹陥部
６３内に充填材料６４が充填された加工済みのシリコン
ウエハ６１全体を加熱する。このとき、凹陥部６３内に
充填材料６４であるアルミニウムの熱膨脹はシリコンウ
エハ６１を上回るので、図９（Ｄ）に示すようにシリコ
ンウエハ６１は凹陥部６３の部分で折れ曲がる。この状
態で、シリコンウエハ６１の両端の接合面間を固着すれ
ば、湾曲管が形成される。

【００５５】そこで、上記構成のものにあってはシリコ
ンウエハ６１全体を加熱するだけでシリコンウエハ６１
を凹陥部６３の部分を自動的に折り曲げることができる
ので、構造が微細・複雑になるほど難しくなるシリコン
ウエハ６１の折り曲げ作業を容易化することができる。
そのため、湾曲管の微小構造体を実現することができ
る。

【００５６】なお、熱膨脹係数の大きい素材はアルミニ
ウムの他にも銅、銀など比較的膨脹率の大きい金属なら
ば良い。また、金属以外でもパラフィン、ポリエチレン
等の樹脂でも良い。

【００５７】また、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第
６の実施例を示すものである。図１０（Ａ）は第２の実
施例と同様に内視鏡の挿入部の軸心方向に沿って前後に
隣接された一対の湾曲管７１ａ，７１ｂ間が回転軸７２
を介して回転自在に連結される構成の湾曲部７３を示す
ものである。

【００５８】さらに、湾曲管７１ａ，７１ｂ間には板状
ＳＭＡによって形成される湾曲アクチュエータ７４が実
装されている。この場合、湾曲アクチュエータ７４の前
端部は前方の湾曲管７１ａの外周面に固着され、この湾
曲アクチュエータ７４の後端部は後方の湾曲管７１ｂの
外周面に固着されている。

【００５９】また、図１０（Ｂ）に示すように後方の湾
曲管７１ｂの前端部外周面には回転軸７２となる連結ピ
ン７５が固定されている。さらに、前方の湾曲管７１ａ
の後端部外周面には後方に延出された延出部７６が形成
されている。この延出部７６には挿入部の軸心方向に長
い長穴７７が形成されている。そして、この長穴７７内
には後方の湾曲管７１ｂの連結ピン７５が摺動自在に挿
入されている。

【００６０】また、湾曲アクチュエータ７４は図１０
（Ｃ）に示すように略弓形に湾曲された形状が予め記憶
されている。さらに、この湾曲アクチュエータ７４は室
温状態では図１０（Ａ）に示すように略直線状に延ばさ
れた通常位置で保持されるようになっている。

【００６１】そして、湾曲部７３の湾曲操作時には湾曲
アクチュエータ７４の板状ＳＭＡが加熱されて図１０
（Ｃ）に示す略弓形の湾曲形状に曲げ変形されるように
なっている。このとき、湾曲アクチュエータ７４の板状
ＳＭＡの曲げ動作に伴って前後の湾曲管７１ａ，７１ｂ
間の距離が変化するが、これは前方の湾曲管７１ａの長
穴７７内に沿って後方の湾曲管７１ｂの連結ピン７５が
摺動する動作によって吸収される。

【００６２】そこで、上記構成のものにあっては前方の
湾曲管７１ａの後端部外周面に後方延出部７６を形成
し、この延出部７６に長穴７７を形成するとともに、こ
の長穴７７内に後方の湾曲管７１ｂの連結ピン７５を摺
動自在に挿入したので、板状ＳＭＡによって形成される
湾曲アクチュエータ７４を両端とも湾曲管７１ａ，７１
ｂにそれぞれ固定させることができる。そのため、従来
のように湾曲アクチュエータ７４の一端側を湾曲管７１
ａ，７１ｂの一方に摺動可能に連結し、かつこの湾曲ア
クチュエータ７４の摺動端側が湾曲管と離れないように
するためにスライド手段を設ける場合のようなスライド
手段が不要となるので、従来に比べて湾曲部７３全体の
細径化を図ることができる。

【００６３】さらに、湾曲アクチュエータ７４は湾曲管
７１ａ，７１ｂに対して摺動しないので、例えばＳＭＡ
の表面に絶縁等のコーティングを施していてもこのコー
ティング層が剥がれるおそれがない。

【００６４】また、後方の湾曲管７１ｂの連結ピン７５
を前方の湾曲管７１ａの長穴７７内に摺動自在に挿入し
たので、ＳＭＡの湾曲アクチュエータ７４の動作を妨げ
ない。なお、従来の回転軸と同様に湾曲管７１ａ，７１
ｂに対して無理な外力（圧縮力、ねじり力）がかかって
もＳＭＡの湾曲アクチュエータ７４や、内蔵物を保護す
ることができる。

【００６５】また、図１１は第６の実施例の変形例を示
すものである。これは、前方の湾曲管７１ａの後方延出
部７６を略弓形に形成し、この後方延出部７６に略弓形
の長穴７７を形成したものである。この場合も第６の実
施例と同様の効果を得ることができる。

【００６６】また、図１２乃至図１３（Ｄ）は本発明の
第７の実施例を示すものである。これは、先の各実施例
中に示された湾曲アクチュエータの製造方法に関するも
のである。ここでは、まず図１２に示すように湾曲アク
チュエータの成形基板８１上に厚さ４０μｍの第１の形
状記憶合金薄膜８２がスパッタ蒸着によって形成され
る。

【００６７】次に、基板８１の形状記憶合金薄膜８２上
に図１３（Ｂ）に示すように第１のポリイミド膜８３が
１μｍ形成された後、半導体製造に用いる通常のフォト
リソグラフィ技術によって第１のポリイミド膜８３と第
１の形状記憶合金薄膜８２とが所定形状にパターニング
される。続いて、チタンの薄膜８４ａとチタンよりも十
分に薄い白金の薄膜８４ｂより成る２層の金属薄膜パタ
ーン８４をスパッタ蒸着とフォトリソグラフィ技術によ
って形成する。ここで、金属薄膜パターン８４の端部に
は図１３（Ａ）に示すように電極形成領域８５が形成さ
れている。

【００６８】次に、上記基板８１の積層体上に図１３
（Ｄ）に示すように第２のポリイミド膜８６を形成し、
これをフォトリソグラフィ技術によって第１の形状記憶
合金薄膜８２とほぼ同じ形状にパターニングすると共
に、図１３（Ｃ）に示すように前記金属薄膜パターン８
４の電極形成領域８５に開口部８７を形成する。

【００６９】次に、厚さ６０μｍの第２の形状記憶合金
薄膜（図示せず）を形成し、フォトリソグラフィ技術に
よって第１の形状記憶合金薄膜８２と同形状に加工す
る。この後、基板材を除去して金属薄膜パターン８４の
電極形成領域８５にリード線８８を接続することによ
り、湾曲アクチュエータが形成される。

【００７０】そして、上記湾曲アクチュエータの金属薄
膜パターン８４にリード線８８を介して電流を流してジ
ュール熱を発生させることによって第１の形状記憶合金
薄膜８２及び第２の形状記憶合金薄膜を加熱し、第１の
形状記憶合金薄膜８２及び第２の形状記憶合金薄膜を予
め記憶された所定の湾曲形状に変形させ、アクチュエー
タとして機能させるようになっている。このとき、湾曲
アクチュエータの駆動に伴い、金属薄膜パターン８４に
歪みが発生するので、これによる電気抵抗の変化を検出
することで第１の形状記憶合金薄膜８２及び第２の形状
記憶合金薄膜の変位を求めることにより、上記湾曲アク
チュエータをフィードバック制御することが可能とな
る。すなわち、金属薄膜パターン８４を歪みセンサとし
て使用することができる。

【００７１】そこで、上記構成の湾曲アクチュエータに
あっては金属薄膜パターン８４の両側に第１のポリイミ
ド膜８３、第２のポリイミド膜８６をそれぞれ介して第
１の形状記憶合金薄膜８２及び第２の形状記憶合金薄膜
を配設したので、単一層の形状記憶合金にヒータを形成
した場合と比較して、膜厚、および記憶させた形状の曲
率が同じである条件（実質的に同じ発生力量を意味す
る）の下で、本実施例の場合は湾曲アクチュエータの湾
曲時に金属薄膜パターン８４に発生する歪みを１／５に
することができる。

【００７２】ここで、金属薄膜パターン８４に発生する
歪みεはこの金属薄膜パターン８４の厚さが無視できる
ほど小さく、第１の形状記憶合金薄膜８２及び第２の形
状記憶合金薄膜の全体のＳＭＡの厚さをｔ、曲率をｒと
すると、ε＝０．２ｔ／ｒとなり、単一層の形状記憶合
金にヒータを形成した場合の１／５となる。

【００７３】なお、第１の形状記憶合金薄膜８２と第２
の形状記憶合金薄膜との膜厚比を調整することによって
金属薄膜パターン８４に発生する歪みを更に小さくする
こともできる。

【００７４】このため、湾曲アクチュエータの発生力量
を大きくするために、記憶させる形状の曲率を小さくす
る場合にあっても、金属薄膜パターン８４に過度の歪み
が発生することがないので、再現性の高い高精度の計測
ができる。したがって、結果として高精度の湾曲アクチ
ュエータの制御が可能となる。

【００７５】また、本実施例において湾曲アクチュエー
タの第１の形状記憶合金薄膜８２及び第２の形状記憶合
金薄膜の一方を弾性体に置き換え、これをバイアスばね
として機能させることにより、形状記憶合金に２方向の
形状記憶処理を施したり、外部にバイアスばねを取り付
ける等の複雑な構成を付加することなく簡単に湾曲アク
チュエータとして機能させることができる。そのため、
この場合にはさらに一層の構成の簡略化を図ることがで
きる。

【００７６】また、図１４（Ａ）乃至図１５（Ｂ）は本
発明の第８の実施例を示すものである。これは、第７の
実施例とは異なる湾曲アクチュエータの製造方法に関す
るものである。

【００７７】ここでは、まず図１４（Ｂ）に示すように
湾曲アクチュエータの成形基板９１上に厚さ５０μｍの
第１の形状記憶合金薄膜９２がスパッタ蒸着によって形
成される。

【００７８】次に、基板９１の第１の形状記憶合金薄膜
９２上に図１４（Ａ）に示すように第１のポリイミド膜
９３が１μｍ形成された後、白金の薄膜より成る金属薄
膜パターン９４をスパッタ蒸着と半導体製造に用いる通
常のフォトリソグラフィ技術によって形成する。ここ
で、金属薄膜パターン９４の端部には図１４（Ａ）に示
すように電極形成領域９５が形成されている。

【００７９】次に、上記基板９１の積層体上に図１４
（Ｄ）に示すように第２のポリイミド膜９６を形成する
とともに、図１４（Ｃ）に示すように前記金属薄膜パタ
ーン９４の電極形成領域９５に開口部９７を形成する。

【００８０】次に、図１５（Ａ）に示すように、厚さ５
０μｍの第２の形状記憶合金薄膜９８を形成し、フォト
リソグラフィ技術によって図示の形状に加工する。この
後、基板材を除去して図１５（Ａ）に示すように金属薄
膜パターン９４の電極形成領域９５にリード線９９を接
続することにより、湾曲アクチュエータが形成される。

【００８１】そして、上記湾曲アクチュエータの金属薄
膜パターン９４にリード線９９を介して電流を流してジ
ュール熱を発生させることによって第１の形状記憶合金
薄膜９２及び第２の形状記憶合金薄膜９８を加熱し、第
１の形状記憶合金薄膜９２及び第２の形状記憶合金薄膜
９８を予め記憶された所定の湾曲形状に変形させ、アク
チュエータとして機能させるようになっている。このと
き、湾曲アクチュエータの駆動に伴い、白金の金属薄膜
パターン９４の抵抗値が変化する。そのため、上記湾曲
アクチュエータの変位は温度に依存するので、この金属
薄膜パターン９４の抵抗値の変化を検出して温度を計算
することにより、上記湾曲アクチュエータをフィードバ
ック制御することができる。すなわち、金属薄膜パター
ン９４を温度センサとして使用することができる。

【００８２】そこで、上記構成の湾曲アクチュエータに
あっては第１の形状記憶合金薄膜９２と第２の形状記憶
合金薄膜９８とは厚さが等しいため、その中間に位置す
る金属薄膜パターン９４は湾曲アクチュエータの変位に
よる歪みを受けることはなく、高精度の温度測定が可能
となる。

【００８３】また、本実施例において湾曲アクチュエー
タの第１または第２の形状記憶合金薄膜９２，９８の一
方を例えば超弾性合金等の弾性体に置き換え、これをバ
イアスばねとして機能させることにより、形状記憶合金
に２方向の形状記憶処理を施したり、外部にバイアスば
ねを取り付ける等の複雑な構成を付加することなく簡単
に湾曲アクチュエータとして機能させることができる。
そのため、この場合にはさらに一層の構成の簡略化を図
ることができる。

【００８４】さらに、金属薄膜パターン９４を温度セン
サとして使用するとともに、第１および第２の形状記憶
合金薄膜９２，９８のヒータとしても利用する場合には
熱効率の観点から、超弾性合金側で温度センサのポリイ
ミドを厚くすることが望ましい。

【００８５】以上、第７，第８の２つの実施例について
説明したが、これらを組み合わせてより高度の湾曲アク
チュエータの制御を行うことも可能である。即ち、３層
の形状記憶合金によって湾曲アクチュエータを構成し、
全体の中間とそれとややずれた位置に同じ素材より成る
金属薄膜パターンを形成する。

【００８６】そして、形状記憶合金の加熱は主として全
体の中間に配置された金属薄膜パターンによって行い、
もう一方は比較的小さな電流を流すことで、抵抗値の検
出のみを行う。これら２つの金属薄膜パターンの抵抗値
に関して、形状記憶合金アクチュエータの駆動に際し
て、中間に配置されたものは温度の影響のみを受け、も
う一方は温度と変位の両方の影響を受けることになる。
従って、この両者の抵抗値の変化から、変位と温度の両
方を高精度に計測することが可能になる。

【００８７】また、形状記憶合金における同一変位に対
する温度の違いは応力誘起マルテンサイトの発生量を反
映しているので、これら２つのパラメータからアクチュ
エータの負荷を求めることが可能になる。このように、
変位と負荷の両方によってフィードバック制御すること
ができることは、アクチュエータの高度な作業をさせる
上で極めて重要である。

【００８８】また、図１６乃至図１７（Ｂ）は本発明の
第９の実施例を示すものである。これは、第７，第８の
実施例とは異なる湾曲アクチュエータの製造方法に関す
るものである。

【００８９】ここでは、まず図１６に示す第１の基板１
０１に第１の形状記憶合金薄膜１０２を形成し、次に第
２の基板１０３に第２の形状記憶合金薄膜１０４を形成
する。そして、両方の基板１０１，１０３を高温度に熱
処理することによって形状記憶合金薄膜１０２，１０４
の溶体化処理を行う。

【００９０】続いて、図１７（Ｂ）に示すように第１の
基板１０１に第７，第８の実施例と同様な方法で第１の
樹脂膜１０５を形成し、これと第１の形状記憶合金薄膜
１０２とをパターニングする。更に、その上に金属薄膜
パターン１０６と第２の樹脂膜１０７とが形成される。
ここで、金属薄膜パターン１０６の端部には図１７
（Ａ）に示すように電極形成領域１０８が形成されてい
る。また、金属薄膜パターン１０６の電極形成領域１０
６に対応して第２の樹脂膜１０７に開口部１０９を形成
する。

【００９１】なお、ここでは特に図示しないが、第２の
基板１０３についても第２の形状記憶合金薄膜１０４を
フォトリソグラフィ技術によって所定形状にパターニン
グしておく。

【００９２】次に、図１６に示すように第１の基板１０
１と第２の基板１０３とを貼り合わせて、第１の樹脂膜
１０５及び第２の樹脂膜１０７のガラス転位温度以上の
温度で熱処理することによって２つの基板１０１，１０
３を接合する。この後で、両方の基板材を除去し、金属
薄膜パターン１０６の電極形成領域１０８にリード線１
１０を接続することにより、湾曲アクチュエータが形成
される。

【００９３】そして、上記湾曲アクチュエータの金属薄
膜パターン１０６にリード線１１０を介して電流を流す
ことによって発生するジュール熱によって第１及び第２
の形状記憶合金薄膜１０２，１０４を加熱し、アクチュ
エータとして機能させる。

【００９４】このような手法を取ることによって第７，
第８の実施例で示したような方法と異なり、形状記憶合
金薄膜１０２，１０４の溶体化処理温度がポリイミド膜
の耐熱性で制限されることがなくなり、より高品質の形
状記憶合金薄膜１０２，１０４を得ることができる。

【００９５】ここで、第１及び第２の形状記憶合金薄膜
１０２，１０４の膜厚を適当に設定することによって、
第７，第８の実施例と同様な効果が得られる。また、形
状記憶合金を３層構造とすることで、先に述べたよう
に、より高精度の制御を行うことも可能である。

【００９６】また、図１８（Ａ）乃至図１９（Ｅ）は本
発明の第１０の実施例を示すものである。これは、第７
〜９の各実施例とは異なる湾曲アクチュエータの製造方
法に関するものである。ここでは、図１８（Ａ）に示す
第１のウエハ１２１および同図（Ｂ）に示す第２のウエ
ハ１２２の２枚のウエハを用意する。

【００９７】また、図１９（Ｂ）に示すように第１のウ
エハ１２１のシリコン基板１２３上にはシリコンエッチ
ングのストッパとなるシリコン窒化膜１２４を形成した
後、半導体プロセスを応用して制御回路および配線１２
５と、ＳＭＡ加熱用の薄膜ヒータパターン１２６とを一
体化した制御チップチェーンを形成する。この後で更に
ポリイミド膜１２７を塗布形成する。

【００９８】さらに、図１９（Ａ）に示すように第２の
ウエハ１２２のシリコン基板１２８上には同様にシリコ
ンエッチングのストッパとなるシリコン窒化膜１２９を
形成した後、スパッタにより、ＳＭＡ薄膜１３０を形成
してパターニングし、８００℃程度の温度で溶態化（再
結晶化）処理する。この後で更にポリイミド膜１３１を
塗布形成する。

【００９９】次に、２枚のウエハ１２１，１２２を対向
させてアライメントした状態で、図１９（Ｃ）に示すよ
うに２枚のウエハ１２１，１２２を貼り合わせる。この
とき、両ウエハ１２１，１２２の最上層はポリイミド膜
１２７，１３１であるので、貼り合わせに陽極酸化等を
用いる必要はなく、ポリイミド膜１２７，１３１のガラ
ス転移温度以上に加熱するだけでよい。

【０１００】また、２枚のウエハ１２１，１２２を貼り
合わせたのち、図１９（Ｄ）に示すように２枚のウエハ
１２１，１２２のシリコン基板１２３，１２８をＫＯＨ
等を用いてエッチングして除去する。このときシリコン
窒化膜１２４，１２９がエッチングストッパとして機能
する。

【０１０１】次に、シリコン窒化膜１２４，１２９をＣ
Ｆ４／Ｏ２プラズマで除去したのち、図１９（Ｅ）に示
すように必要な部分を切り出して湾曲アクチュエータ１
３２を得る。

【０１０２】この方法では制御チップチェーンに用いる
素材によってＳＭＡ薄膜１３０の溶態化温度が制限を受
けることがないので、ＳＭＡ薄膜１３０を湾曲アクチュ
エータ１３２として用いる場合に有利である。

【０１０３】さらに、第１のウエハ１２１のシリコン基
板１２３上にシリコンエッチングのストッパとなるシリ
コン窒化膜１２４を形成した後、半導体プロセスを応用
して制御回路および配線１２５と、ＳＭＡ加熱用の薄膜
ヒータパターン１２６とを一体化した制御チップチェー
ンを形成するとともに、第２のウエハ１２２のシリコン
基板１２８上に同様にシリコンエッチングのストッパと
なるシリコン窒化膜１２９を形成した後、スパッタによ
り、ＳＭＡ薄膜１３０を形成するようにしたので、配線
の省線化を図ることができ、湾曲アクチュエータ１３２
を小形化することができるとともに、組立てが容易にで
きる。

【０１０４】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。次に、本発明の他の特徴
的な技術事項を下記の通り付記する。

【０１０５】記 （付記項１） 前記分割面は前記可撓管の中心軸を含む
面であることを特徴とする請求項１に記載の可撓管湾曲
装置。

【０１０６】（付記項２） 前記形状記憶型アクチュエ
ータは形状記憶合金アクチュエータであることを特徴と
する請求項１に記載の可撓管湾曲装置。 （付記項３） 前記形状記憶合金アクチュエータは湾曲
形状を記憶した板状形状記憶合金であることを特徴とす
る付記項２に記載の可撓管湾曲装置。

【０１０７】（付記項４） 前記可撓管は管体の一側面
にこの管体の軸心方向と直交する方向に延設された切り
欠き部がこの管体の軸心方向に沿って複数形成された切
り欠き構造であることを特徴とする請求項１に記載の可
撓管湾曲装置。

【０１０８】（付記項５） 前記可撓管は複数の管状部
材をそれぞれ回転軸で連結した構成であることを特徴と
する請求項１に記載の可撓管湾曲装置。 （付記項６） 前記可撓管は前方の前記管状部材の後端
部外周面に後方延出部が形成され、この延出部に長穴が
形成されるとともに、この長穴内に後方の前記管状部材
の連結ピンを摺動自在に挿入したものであることを特徴
とする付記項５に記載の可撓管湾曲装置。

【０１０９】（付記項７） 可撓管の構成基板の切り欠
き部分となる第１領域をエッチングで除去する工程と、
前記基板の折しろ用の溝部分となる第２領域をエッチン
グで薄くする工程と、前記第２領域に沿って前記基板を
折り曲げる工程とを具備したことを特徴とする可撓管の
製造方法。

【０１１０】（付記項７の従来技術） 従来の内視鏡の
湾曲管構造は特開昭６０−１５６４３０号公報に示すよ
うに金属パイプを加工し、リベット等で回動自在に連結
した構造である。この構造では直径数ミリ以上であれば
組立上問題ないが、サブミリ以下の小型の湾曲管を形成
する場合には部品加工・組立に困難なものとなる。

【０１１１】（付記項７の目的） 組立易く、細径化に
適した構成の可撓管湾曲装置用の可撓管の製造方法 （付記項７の効果） 半導体製造プロセスを応用した本
製造方法では、ミクロンオーダーでの溝、切り欠き形状
の加工が可能であり、しかも折り曲げて組み立てが可能
なように溝領域を設けて有るので組立容易である。

【０１１２】（付記項８） 前記基板の前記第２領域を
エッチングで薄くする工程で形成された折しろ用の溝部
分に熱膨脹率の高い異種材料を充填し、この異種材料の
熱膨脹によって前記第２領域に沿って前記基板を折り曲
げる工程を設けたことを特徴とする付記項７に記載の可
撓管の製造方法。

【０１１３】（付記項９） 前記熱膨脹率の高い異種材
料はシリコンより熱膨脹率の高い金属であることを特徴
とする付記項８に記載の可撓管の製造方法。 （付記項１０） 前記熱膨脹率の高い異種材料はシリコ
ンより熱膨脹率の高い樹脂であることを特徴とする付記
項８に記載の可撓管の製造方法。

【０１１４】（付記項１１） 前記基板の前記第２領域
をエッチングで薄くする工程で形成された折しろ用の溝
部分に弾性率の高い異種材料を充填する工程を設けたこ
とを特徴とする付記項７に記載の可撓管の製造方法。

【０１１５】（付記項１２） 前記弾性率の高い異種材
料はシリコンより弾性率の高い金属であることを特徴と
する付記項１１に記載の可撓管の製造方法。 （付記項１３） 前記弾性率の高い異種材料はシリコン
より弾性率の高い樹脂であることを特徴とする付記項１
１に記載の可撓管の製造方法。

【０１１６】（付記項１４） 前記樹脂はフッ素系樹脂
であることを特徴とする付記項１３に記載の可撓管の製
造方法。 （付記項１５） 前記第１領域は可撓管の切り欠き部で
あることを特徴とする付記項７に記載の可撓管の製造方
法。

【０１１７】（付記項１６） 形状記憶合金とこの形状
記憶合金上に密着して配置した歪みセンサとで構成する
アクチュエータにおいて、前記歪みセンサを膜厚が異な
り、少なくとも一方が形状記憶合金である２層以上の材
料間に配置したことを特徴とする形状記憶型アクチュエ
ータ。

【０１１８】（付記項１６の従来技術） ＳＭＡのよう
な、熱によって駆動力を発生させる熱力学変換素子は素
子自体がアクチュエータとして機能するので、非常に小
型のアクチュエータを構成することができる。このよう
な微小アクチュエータをマニピュレータのような高精度
の位置決めを要求する用途に適用しようとした場合、フ
ィードバックのためのセンサーが必要となる。ＳＭＡア
クチュエータの制御は変位或いは温度のセンシングによ
って可能である。小型のアクチュエータにおけるセンシ
ングデバイスとしては金属薄膜パターンの抵抗値の変化
を検出する歪ゲージや測温抵抗体が小型化の点で有利で
あるが、測温抵抗体をＳＭＡに張り付けると、ＳＭＡの
変位に伴う歪によって正確な温度の測定が不可能にな
る。また、ＳＭＡアクチュエータで大きな出力を得るた
めには比較的大きな歪を与える必要があるが、このよう
な大きな歪を歪ゲージで測定しようとした場合、金属薄
膜の塑性変形によって再現性のある歪の測定ができなく
なる。（特開昭６３−９９８２９号公報、特開平１−２
６２３７３号公報） （付記項１６の目的） 高精度で位置制御が可能な形状
記憶型アクチュエータを提供することにある。

【０１１９】（付記項１６の効果） 単にＳＭＡ膜に歪
センサを張り付ける場合と異なり、ＳＭＡ膜の最大歪よ
りも歪センサにかかる歪を大幅に小さくする事が可能と
なるので、アクチュエータの発生力量を大きくした場合
にあっても歪ゲージの特性劣化が起きることはなく、再
現性の高い高精度の歪の計測が可能になる。

【０１２０】（付記項１７） 前記形状記憶合金はプレ
ート形状であることを特徴とする付記項１６に記載の形
状記憶型アクチュエータ。 （付記項１８） 前記形状記憶合金はＮｉＴｉ系形状記
憶合金であることを特徴とする付記項１６に記載の形状
記憶型アクチュエータ。

【０１２１】（付記項１９） 前記歪みセンサは抵抗値
の温度係数が比較的小さい金属であることを特徴とする
付記項１６に記載の形状記憶型アクチュエータ。 （付記項２０） 前記抵抗値の温度係数が比較的小さい
金属はチタンであることを特徴とする付記項１９に記載
の形状記憶型アクチュエータ。

【０１２２】（付記項２１） 前記歪みセンサはゲージ
率の大きい半導体であることを特徴とする付記項１６に
記載の形状記憶型アクチュエータ。 （付記項２２） 形状記憶合金と形状記憶合金上に密着
して配置した温度センサとで構成するアクチュエータに
おいて、前記温度センサを膜厚がほぼ等しく、少なくと
も一方が形状記憶合金である２層以上の材料の間に配置
したことを特徴とする形状記憶型アクチュエータ。

【０１２３】（付記項２２の効果） 本構成によれば温
度センサは歪を受けることなく高精度の温度測定が可能
となる。 （付記項２３） 前記形状記憶合金はプレート形状であ
ることを特徴とする付記項２２に記載の形状記憶型アク
チュエータ。

【０１２４】（付記項２４） 前記形状記憶合金はＮｉ
Ｔｉ系形状記憶合金であることを特徴とする付記項２に
記載の形状記憶型アクチュエータ。 （付記項２５） 前記温度センサは抵抗値の温度係数が
比較的大きい金属であることを特徴とする付記項２２に
記載の形状記憶型アクチュエータ。

【０１２５】（付記項２６） 前記抵抗値の温度係数が
比較的大きい金属は白金であることを特徴とする付記項
２５に記載の形状記憶型アクチュエータ。 （付記項２７） センサを形成した基板と、形状記憶合
金薄膜を形成し、所定のパターンにエッチングした基板
とを張り合わせて一体化することを特徴とする形状記憶
アクチュエータの製造方法。

【０１２６】（付記項２７の従来技術） センサ付きの
ＳＭＡマニピュレータを微小化するためには、センサや
その他を駆動するための電子回路を形成した基板上にＳ
ＭＡをスパッタ成膜するような、半導体製造技術を応用
した方法が考えられるが、スパッタ成膜されたＮｉＴｉ
合金はそのままでは一般的にアモルファスであり、これ
を結晶化して機能させるためには相当に高温度の熱処理
が必要となる。この熱処理が基板上に形成されたセンサ
ーや電子回路の機能を損なうといった問題があった。

【０１２７】（付記項２７の目的） センサ付き形状記
憶合金のアクチュエータを微小化可能に製造する形状記
憶アクチュエータの製造方法。 （付記項２７の効果） 本製造方法によれば、ＳＭＡ膜
の溶体化処理温度がセンサを構成する他の要素の耐熱性
で制限されることなく、高品質のＳＭＡ薄膜を得る事が
出来ると共に微小化に適している。

【０１２８】（付記項２８） 前記センサは歪みセンサ
および温度センサのうちの少なくともいずれか一方であ
ることを特徴とする付記項２７に記載の形状記憶型アク
チュエータの製造方法。

【０１２９】（付記項２９） 湾曲可能に連結された可
撓管に形状記憶型アクチュエータを組み合わせて湾曲駆
動を行う可撓管湾曲装置において、前記形状記憶型アク
チュエータは、膜厚が異なり少なくとも一方が形状記憶
合金である２層以上の材料の間に歪みセンサを配置した
ことを特徴とする可撓管湾曲装置。

【０１３０】（付記項２９の従来技術） 付記項１６、
２２対応のアクチュエータを応用した可撓管湾曲装置は
今までになかった。 （付記項２９の目的） 高精度で位置制御が可能な可撓
管湾曲装置を提供することにある。

【０１３１】（付記項２９の効果） 高精度の位置制御
可能な可撓管を達成できる。 （付記項３０） 湾曲可能に連結された可撓管に形状記
憶型アクチュエータを組み合わせて湾曲駆動を行う可撓
管湾曲装置において、前記形状記憶アクチュエータは、
膜厚がほぼ等しく少なくとも一方が形状記憶合金である
２層以上の材料の間に温度センサを配置したことを特徴
とする可撓管湾曲装置。

【０１３２】

【発明の効果】本発明によれば可撓管をその軸心方向の
分割面に沿って分割可能な複数の可撓管構成要素によっ
て構成し、各可撓管構成要素の分割面間に形状記憶型ア
クチュエータを介設させた状態で各可撓管構成要素間を
結合させて湾曲部を形成したので、湾曲部を組立易くす
ることができるとともに、可撓管の細径化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は本発明の第１の実施例の極細内視鏡
のシステム全体の概略構成図、（Ｂ）は極細内視鏡の挿
入部の先端部分の分解斜視図、（Ｃ）はアクチュエータ
用制御ラインを示す平面図。

【図２】 （Ａ）は湾曲管の斜視図、（Ｂ）は切り欠き
部分および折しろ溝部分がエッチング工程によって成形
されたシリコンウエハを示す斜視図。

【図３】 シリコンウエハ上の切り欠き部分および折り
曲げしろ用の溝部分の成形工程を示す要部の縦断面図。

【図４】 湾曲部の湾曲動作を説明するための概略構成
図。

【図５】 本発明の第２の実施例を示すもので、（Ａ）
は湾曲部の分解斜視図、（Ｂ）は同横断面図。

【図６】 本発明の第３の実施例を示すもので、（Ａ）
は切り欠き部分および折り曲げしろ用の溝部分がエッチ
ング工程によって成形されたシリコンウエハを示す斜視
図、（Ｂ）は湾曲管の斜視図。

【図７】 （Ａ）は湾曲管のワイヤガイド部を示す横断
面図、（Ｂ）はシリコンウエハ上にエッチング成形され
たワイヤガイド部用の切り欠き部分および折り曲げしろ
用の溝部分を示す斜視図。

【図８】 本発明の第４の実施例を示すもので、（Ａ）
〜（Ｃ）は湾曲管の折り曲げ部分の成形工程を説明する
ための要部の縦断面図、（Ｄ）は湾曲管の折り曲げ部分
を示す要部の縦断面図。

【図９】 本発明の第５の実施例を示すもので、（Ａ）
〜（Ｃ）は湾曲管の折り曲げ部分の成形工程を説明する
ための要部の縦断面図、（Ｄ）は湾曲管の折り曲げ部分
を示す要部の縦断面図。

【図１０】 本発明の第６の実施例を示すもので、
（Ａ）は湾曲駒の連結部を示す要部の側面図、（Ｂ）は
同縦断面図、（Ｃ）は湾曲駒の湾曲状態を示す側面図。

【図１１】 第６の実施例の変形例を示す側面図。

【図１２】 本発明の第７の実施例で使用される湾曲ア
クチュエータの成形基板上に形状記憶合金薄膜がスパッ
タ蒸着によって形成された状態を示す縦断面図。

【図１３】 （Ａ）は金属薄膜パターンが形成された湾
曲アクチュエータの構成体を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＬ₁ −Ｌ₁ 線断面図、（Ｃ）は金属薄膜パター
ンの電極形成領域にリード線が接続された状態を示す平
面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＬ₂ −Ｌ₂ 線断面図。

【図１４】 （Ａ）は本発明の第８の実施例で使用され
る湾曲アクチュエータの金属薄膜パターンが形成された
湾曲アクチュエータの構成体を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＬ₁ −Ｌ₁ 線断面図、（Ｃ）は金属薄膜パター
ンの電極形成領域に開口部を形成した状態を示す平面
図、（Ｄ）は（Ｃ）のＬ₂ −Ｌ₂ 線断面図。

【図１５】 （Ａ）は金属薄膜パターンの電極形成領域
にリード線が接続された状態を示す平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＬ₁ −Ｌ₁ 線断面図。

【図１６】 本発明の第９の実施例の第１の基板と第２
の基板を貼り合わせて接合した状態を示す縦断面図。

【図１７】 （Ａ）は金属薄膜パターンの電極形成領域
に開口部を形成した状態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）
のＬ₁ −Ｌ₁ 線断面図。

【図１８】 本発明の第１０の実施例を示すもので、
（Ａ）は第１のウエハを示す平面図、（Ｂ）は第２のウ
エハを示す平面図。

【図１９】 （Ａ）は第１のウエハの縦断面図、（Ｂ）
は第２のウエハの縦断面図、（Ｃ）は２枚のウエハを貼
り合わせた状態を示す縦断面図、（Ｄ）は２枚のウエハ
のシリコン基板をエッチングして除去した状態を示す縦
断面図、（Ｅ）は必要な部分を切り出して形成されたア
クチュエータを示す縦断面図。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ，３１…湾曲部、１２ａ，１２ｂ…湾曲
管（可撓管構成要素）、１３…可撓管、１６…ＳＭＡア
クチュエータ（形状記憶型アクチュエータ）、３４…湾
曲管本体（可撓管構成要素）、３５…分割体（可撓管構
成要素）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓管内に配設された形状記憶型アクチ
   ュエータの変形動作にともない前記可撓管を湾曲駆動す
   る湾曲部を備えた可撓管湾曲装置において、前記可撓管
   をその軸心方向の分割面に沿って分割可能な複数の可撓
   管構成要素によって構成し、前記各可撓管構成要素の分
   割面間に前記形状記憶型アクチュエータを介設させた状
   態で前記各可撓管構成要素間を結合させて前記湾曲部を
   形成したことを特徴とする可撓管湾曲装置。