JPH08110480A - 可撓管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小さい力量で湾曲させることができる可撓管を
提供することにある。 【構成】形状記憶合金からなり温度変化に応じて軸方向
に伸縮する形状記憶合金コイル１４と、この形状記憶合
金コイル１４の一部の伸縮を拘束し温度変化に応じて湾
曲する形状記憶合金からなる棒状の湾曲部材１３とから
なり、前記形状記憶合金コイル１４と湾曲部材１３を通
電線１５を介して加熱制御する制御手段に接続したこと
にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生体腔内等の管路内
に挿入される挿入部を湾曲させるための可撓管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内に細長の挿入部を挿入する
ことにより、この体腔内を観察すると共に、必要に応じ
て処置具を使用して治療処理を行ったり、或いは前記挿
入部を管孔内に挿入して該管孔内の観察を行うことが可
能な内視鏡装置が広く用いられている。

【０００３】これら体腔内や管孔内の被観察部位は前記
挿入部の進入方向に存在することはまれであるため、観
察等を行う際には、挿入部の先端側に設けられている湾
曲部を湾曲操作することにより先端部を前記被観察部位
へ指向させるようになっている。

【０００４】この湾曲部を湾曲させる手段としては、前
記挿入部に操作ワイヤを挿通し、この操作ワイヤの一端
を前記湾曲部の先端側に固定すると共に、基端を操作部
に設けられた湾曲操作ノブに連結した技術が一般に用い
られている。そして、湾曲操作ノブを操作して前記操作
ワイヤを引張或いは弛緩させることにより湾曲部を湾曲
させ、先端部を被観察部位へ指向させる。

【０００５】しかし、このような構成では構造が複雑に
ならざるを得ず、コストの低減化が困難である。

【０００６】そこで、例えば特開昭５９−９７１１５号
公報には、対向一対のフランジの一側を弾性体で連結
し、このフランジ間に形状記憶合金等の感熱変形部材を
コイル状に形成して介装したユニットを、挿入部に、回
動方向の向きを順次異ならせて直列状に配設すると共
に、前記感熱変形部材を選択的に加熱することが可能な
技術が開示されている。そして、任意の感熱変形部材へ
通電して該感熱変形部材を加熱すると、挿入部の該感熱
変形部材が配設されている部位が所定の方向へ屈曲され
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の湾曲手
段は、フランジ状の弾性体の弾性力に反してコイル状の
形状記憶合金の力により弾性体を曲げる必要があり、大
きな力量が必要であり、コイル状の形状記憶合金を小型
化すると力量不足となり、小型化が難しいものである。

【０００８】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、小さい力量で湾曲さ
せることができ、小形化が可能な可撓管を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
前記目的を達成するために、形状記憶合金からなり温度
変化に応じて軸方向に伸縮する筒状の伸縮部材と、この
伸縮部材の一部の伸縮を拘束し温度変化に応じて湾曲す
る形状記憶合金からなる湾曲部材と、前記伸縮部材と湾
曲部材を加熱制御する制御手段とを具備したことを特徴
とする。

【００１０】制御手段によって伸縮部材および湾曲部材
を加熱すると、伸縮部材が軸方向に収縮しようとする。
このとき、伸縮部材の一部が伸縮しないように湾曲部材
により拘束されているため伸縮部材と湾曲部材は湾曲す
る。また、伸縮部材および湾曲部材を冷却すると、伸縮
部材が軸方向に伸長しようとするが、湾曲部材により拘
束されているため伸縮部材と湾曲部材は直線状になる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１〜図６は第１の実施例を示し、図１は
内視鏡の挿入部に設けられる可撓管で、図２は内視鏡装
置である。図２に基づいて内視鏡装置の概略的構成を説
明すると、１は、例えば血管内等に挿入される内視鏡で
あり、挿入部２が１〜２mmの極細径に形成されている。

【００１３】挿入部２の基端側には分岐部３が設けら
れ、この分岐部３から延出された第１のケーブル３ａと
第２のケーブル３ｂを備えている。第１のケーブル３ａ
はＴＶモータ５ａを有するＴＶカメラユニット５及び光
源装置４に係脱自在に接続されている。そして、光源装
置４による照明光が前記ケーブル３ａ内に配設された図
示しないライトガイドを介して挿入部２の先端部６へ伝
達され、この先端部６より被観察部位へ照射される一
方、この被観察部位の映像が図示しないイメージガイド
を介して前記ＴＶカメラユニット５へ伝達されて処理さ
れ、ＴＶモニタ５ａへ出力されるようになっている。ま
た、第２のケーブル３ｂは、湾曲操作部７を有する加熱
制御部８及び空冷の冷却装置９に係脱自在に接続されて
いる。

【００１４】さらに、前記先端部６の基端側には可撓管
としての湾曲部１０が設けられており、この湾曲部１０
を湾曲することにより、先端部６を目的とする被観察部
位に指向できるようになっている。

【００１５】図１に基づいて湾曲部１０について説明す
ると、円筒部材１１と可撓チューブ１２の間に曲げ形状
を記憶した形状記憶合金からなる棒状の湾曲部材１３が
固定接続され、さらに前記円筒部材１１および可撓チュ
ーブ１２と略同じ径のコイル状に形成された伸縮部材と
しての形状記憶合金コイル１４が配設されている。

【００１６】前記形状記憶合金コイル１４の両端には、
通電線１５が接続され、通電加熱が可能である。そし
て、前記湾曲部材１３の記憶形状は、図３に示すよう
に、加熱時に２点鎖線で示すように湾曲し、冷却すると
実線で示すように直線状、もしくは逆方向に曲がった形
状を示す２方向性の形状記憶合金であり、前記形状記憶
合金コイル１４は、加熱すると軸方向に収縮し、冷却す
ると伸長する２方向性を示すものである。さらに、前記
湾曲部材１３と前記形状記憶合金コイル１４との位置関
係は、図４（ａ）に示すように、前記湾曲部材１３の曲
げ方向が、前記形状記憶合金コイル１４のほぼ中心方向
に矢印のように向いている。

【００１７】なお、この湾曲部材１３と形状記憶合金コ
イル１４との組み合わせ方法は、その他あり、例えば形
状記憶合金コイル１４を加熱したときに伸び、冷却する
と縮むものとして、２つの配置位置を図４（ｂ）に示す
ように湾曲部材１３の曲げ方向を矢印のように周方向と
したものでもよい。また、変態温度は、形状記憶合金コ
イル１４より湾曲部材１３を低くしてある。または、形
状記憶合金コイル１４と湾曲部材１３との変態温度を略
同一とし、それぞれに対して加熱制御手段を設けてもよ
い。

【００１８】また、図５に示すように、形状記憶合金コ
イル１４の外周部には、薄肉の外皮チューブ１６、例え
ばシリコン、テフロン、ウレタン等のチューブで覆われ
ており、内部には観察用のイメージガイド１７、照明用
のライトガイド１８、通電線１５、湾曲部材１３および
例えば生検鉗子等の処置具を挿入して処置をするための
チャンネル１９が内装されている。

【００１９】次に、前述のように構成された湾曲部１０
の作用について説明する。

【００２０】図２に示す湾曲操作部７を操作すると、加
熱制御部８により、形状記憶合金コイル１４に通電さ
れ、形状記憶合金コイル１４が通電加熱されるので、軸
方向に収縮しようとする。このとき、形状記憶合金コイ
ル１４の一部が伸縮しないように湾曲部材１３により拘
束されているため図１において上方向に曲がる。さら
に、湾曲部材１３が形状記憶合金コイル１４を通電加熱
したときの熱が伝わり、湾曲部材１３も図１の上方向に
曲がる。

【００２１】したがって、図６のように湾曲部１０を曲
げることになる。そして、湾曲操作部６の操作を止める
と、冷却装置９が動作して前記湾曲部材１３および前記
形状記憶合金コイル１４は強制的に冷却されるため、湾
曲部１０の湾曲形状が直線状となる。この場合、前記形
状記憶合金コイル１４が収縮することにより湾曲部１０
を曲げようとする方向と、前記湾曲部材１３の曲げ方向
とが一致している。

【００２２】前記第１の実施例によれば、形状記憶合金
コイル１４を用いて湾曲させる構造として、コイル側面
の一部を伸縮しないように湾曲部材１３で拘束する必要
があるが、この湾曲部材１３が弾性体で湾曲に対して抵
抗力とならないため、湾曲角を大きくできるとともに、
形状記憶合金コイル１４の小型化が可能となる。また、
内部が空間となっており、多くの内蔵物を入れるのに有
効である。

【００２３】図７は第２の実施例を示す。湾曲部１０の
構成として、図７のように形状記憶合金パイプ２０の周
壁の一部を切り欠き、その部分に形状記憶合金コイル１
４を固定したものである。そして、形状記憶合金パイプ
２０の切り欠いた部分を第１の実施例と同様に加熱時曲
げ形状を示し、冷却すると直線状になる。また、形状記
憶合金コイル１４と形状記憶合金パイプ２０の切り欠き
部とは、電気的に絶縁されている。例えば、形状記憶合
金コイル１４の外側に薄肉チューブを被覆し、絶縁コー
ティングを施すことや形状記憶合金パイプ２０の切り欠
き部の内側を絶縁コーティングしてもよい。絶縁コーテ
ィングは、弗素樹脂、テフロン、セラミック等がある。
その他については第１の実施例と同じである。

【００２４】この第２の実施例によれば、第１の実施例
の効果に加え、湾曲部１０を構成する部品点数が少な
く、構造がシンプルであり、組立性が良い。

【００２５】図８は第３の実施例を示す。第１の実施例
の湾曲部１０を図８に示すように軸方向に複数個設け、
これらを接続したものである。連結部材２１を介して形
状記憶合金コイル１４を複数個連結して湾曲部材１３を
第１の実施例と同じように各部に固定している。

【００２６】湾曲部材１３の接続向きは、湾曲方向が９
０°置き、または１８０°置きに異なるように接続して
いる。または、複数個同じ向きで接続したものを１ユニ
ットとして、それをいくつか向きの異なるようにして接
続してもよい。そして、形状記憶合金コイル１４にはそ
れぞれ通電線１５が設けられており、独立して加熱制御
可能となっている。他の構成は、第１の実施例と同じで
ある。

【００２７】第３の実施例の作用は、基本的には第１の
実施例と同じであり、湾曲させたい部分を選択的に加熱
を行う。この加熱する部分を選ぶことで、湾曲部１０を
自由に曲げるものである。したがって、湾曲部１０を多
自由度に曲げることが可能であり、観察性能が向上す
る。

【００２８】図９および図１０は第４の実施例を示す。
図９に示すように加熱すると収縮し、冷却すると伸びる
一本の形状記憶合金コイル２２に対して、曲げ形状を記
憶した形状記憶合金からなる湾曲部材２３を複数個、長
手方向に設け、この形状記憶合金コイル２２と湾曲部材
２３とは図１０のように接触部が溶接、接着、機械的な
接続により固定されている。このとき、湾曲部材２３
は、９０°毎または１８０°毎に異なる方向または、同
じ向きに設けてある。そして、形状記憶合金コイル２２
を分割する図の位置で通電線２３ａが接続されており、
各部独立に通電加熱可能となっている。その他は第３の
実施例と同じであるが、第３の実施例の効果に加えて構
成がシンプルであり、組立性が良い。

【００２９】図１１および図１２は第５の実施例を示
す。図１１に示すように２つの円筒部材２４の間に加熱
により曲げを記憶した板状の形状記憶合金からなる湾曲
部材２５を固定し、前記円筒部材２４の間に加熱により
収縮し、冷却により伸長する形状記憶合金線２６の一本
を複数回折り返して設けており、端部に通電線２７を接
続してある。湾曲部材２５には、図１２の示すようにヒ
ータ２８が貼り付けてある。この湾曲部１０の後方には
細長いチューブ２９が連結されてある。この場合は、湾
曲部材２５および形状記憶合金線２６の変態温度は略同
一である。その他の構成は第１の実施例と基本的には同
じである。

【００３０】次に、第５の実施例の作用について説明す
る。まず、形状記憶合金線２６への通電加熱を行なうと
収縮するが一部が湾曲部材２５で拘束されているため図
中上方向へと湾曲しようとする。このとき、ほぼ同時に
ヒータにより湾曲部材２５への加熱も行なうことで、形
状記憶合金線２６による湾曲に加え、湾曲部材２５によ
る湾曲も行なわれる。そして双方の形状記憶合金への加
熱を止めるとともに、双方の形状記憶合金は、もとの形
状にもどり湾曲部１０は直線状となる。

【００３１】この実施例によれば、一般に形状記憶合金
線２６は、大きい力を出すことが可能であり、湾曲させ
るとき力量を大きくすることができ湾曲部１０の構成を
ある程度腰のあるものとでき、挿入性の向上を図ること
ができる。また、湾曲部１０の耐久性のあるものが可能
である。

【００３２】図１３は第６の実施例を示し、第５の実施
例の形状記憶合金線２６の代りに、コイル状に形成され
た形状記憶合金コイル３０の一本を複数回折り返した構
造である。その他は第５の実施例と同じである。

【００３３】この実施例によれば、形状記憶合金コイル
３０は、大きいストロークを得ることができるので、大
きい湾曲角を得ることができる。

【００３４】なお、第５の実施例および第６の実施例に
おいては、形状記憶合金線２６および形状記憶合金コイ
ル３０の一本を複数回折り返して設けたが、複数本と
し、それぞれを接続して電気的に直列または機械的にも
並列、電気的にも並列としてもよい。

【００３５】図１４は第１の開示例を示し、形状記憶合
金からなる湾曲部材１３とコイル状に形成された形状記
憶合金コイル１４とからなる湾曲部１０において、湾曲
部材１３を加熱する手段としてレーザ導光ファイバ３１
を用いた場合である。レーザ導光ファイバ３１は可撓チ
ューブ１２に内装されており、先端部３１ａは湾曲部１
０の湾曲部材１３に対向しており、基端部３１ｂはハー
フミラー３２を介して半導体レーザ３３の出射部に対向
している。ハーフミラー３２の反射面の反射光路上には
反射光検出器３４が設けられ、この反射光検出器３４の
検出信号は半導体レーザ３３を制御する加熱制御部３５
に入力される。

【００３６】したがって、半導体レーザ３３から出射さ
れたレーザ光はハーフミラー３２を通過してレーザ導光
ファイバ３１の基端部３１ｂに入射し、その先端部３１
ａから湾曲部材１３に向って出射される。湾曲部材１３
はレーザ光によって加熱されると、湾曲するとともに湾
曲部材１３からの反射光がレーザ導光ファイバ３１を介
してハーフミラー３２に入射する。この反射光はハーフ
ミラー３２によって反射され、反射光検出器３４によっ
て検出される。このとき、湾曲部材１３の湾曲量によっ
て距離が異なり反射光の強度が異なるため、その反射光
の強度を反射光検出器３４によって検出することにより
湾曲部１０の湾曲量を検出することができる。

【００３７】図１５は第２の開示例を示し、形状記憶合
金からなる湾曲部材１３とコイル状に形成された形状記
憶合金コイル１４とからなる湾曲部１０において、形状
記憶合金コイル１４を加熱する手段としてレーザ導光フ
ァイバ３１を用いた場合である。レーザ導光ファイバ３
１は可撓チューブ１２に内装されており、先端部３１ａ
は湾曲部１０の形状記憶合金コイル１４に対向してい
る。

【００３８】したがって、湾曲部１０の湾曲に伴う形状
記憶合金コイル１４の変形、つまり湾曲部１０の湾曲量
をレーザ導光ファイバ３１によって検出することができ
る。図１６は第３の開示例を示し、形状記憶合金からな
る湾曲部材１３とコイル状に形成された形状記憶合金コ
イル１４とからなる湾曲部１０において、半導体レーザ
３３によって湾曲部材１３を直接加熱して湾曲部１０を
湾曲するように構成したものである。すなわち、マイク
ロ化された固体デバイスからなるピックアップ３６には
ハーフミラー３２、半導体レーザ３３、反射光検出器３
４および加熱制御部３５が設けられており、このピック
アップ３６を湾曲部１０に設けて半導体レーザ３３から
出射されるレーザ光によって湾曲部材１３を直接加熱す
ることにより、湾曲部１０を湾曲制御させることができ
る。

【００３９】図１７は第４の開示例を示し、第１の開示
例の反射光の検出に代って湾曲部材１３の温度を検出す
るようにしたものである。すなわち、湾曲部材１３には
示温材料３７が貼着されているとともに、ハーフミラー
３２の反射面の反射光路上には色検出器３８が設けられ
ている。

【００４０】したがって、半導体レーザ３３から出射さ
れたレーザ光はハーフミラー３２を通過してレーザ導光
ファイバ３１の基端部３１ｂに入射し、その先端部３１
ａから湾曲部材１３の示温材料３７に向って出射され
る。湾曲部材１３はレーザ光によって加熱されると湾曲
するとともに、示温材料３７が湾曲部材１３の熱を受け
て変色する。示温材料３７の色変化をレーザ導光ファイ
バ３１およびハーフミラー３２を介して色検出器３８に
よって精密に計測することにより、湾曲部材１３の湾曲
量を間接的に検出することができ、この色検出器３８か
らの出力信号によって加熱制御部３５が半導体レーザ３
３を制御して湾曲部１０の湾曲量を制御できる。なお、
湾曲部材１３に代って形状記憶合金コイル１４に示温材
料３７を貼着してもよい。

【００４１】図１８は第５の開示例を示し、第３の開示
例の反射光の検出に代って湾曲部材１３の放射温度を検
出するようにしたものである。すなわち、マイクロ化さ
れた固体デバイスからなるピックアップ３６にはハーフ
ミラー３２、半導体レーザ３３、放射温度検出器３９お
よび加熱制御部３５が設けられており、このピックアッ
プ３６を湾曲部１０に設けて半導体レーザ３３から出射
されるレーザ光によって湾曲部材１３を直接加熱するこ
とにより湾曲させることができる。

【００４２】湾曲部材１３の放射温度はハーフミラー３
２を反射して放射温度検出器３９によって検出され、放
射温度を精密に計測することにより、湾曲部材１３の湾
曲量を間接的に検出することができ、この放射温度検出
器３９からの出力信号によって加熱制御部３５が半導体
レーザ３３を制御して湾曲部１０の湾曲量を制御でき
る。なお、湾曲部材１３に代って形状記憶合金コイル１
４を半導体レーザ３３から出射されるレーザ光によって
直接加熱してもよい。

【００４３】図１９は第６の開示例であり、図７で示し
た第２の実施例の変形である多方向湾曲機構を示す。テ
フロンチューブ等の第１チューブ４１の先端部には柔軟
性を有するシリコンチューブ等の第２チューブ４２が連
結され、さらに第２チューブ４２の先端部には切り欠き
を有する形状記憶合金パイプ４３が連結されている。こ
の形状記憶合金パイプ４３の加熱時の記憶形状は第２の
実施例と同様に、図中ａの方向に曲がるように記憶され
ている。第２チューブ４２および形状記憶合金パイプ４
３の内部には加熱時に収縮し、冷却時に伸長する形状記
憶合金コイル４４が内装されており、この一端部は第１
チューブ４１に、他端部は形状記憶合金パイプ４３の先
端部に連結されている。そして、第２チューブ４２と形
状記憶合金コイル４４とによってその軸芯を中心として
回転する（捩じれる）回転部４５を構成している。

【００４４】形状記憶合金パイプ４３はその周壁の一部
に切欠部４６が設けられているとともに、加熱時に軸方
向に収縮し、冷却時に伸長する前記形状記憶合金コイル
４４が内装されており、形状記憶合金パイプ４３と形状
記憶合金コイル４４とによって切欠部４６側に湾曲する
湾曲部４７を構成している。また、前記形状記憶合金コ
イル４４は通電加熱用リード線４８が接続されており、
第１チューブ４１の手元側に設けられた電源（図示しな
い）に接続されている。

【００４５】このように構成された多方向湾曲機構によ
れば、形状記憶合金コイル４４に通電して加熱すること
により、湾曲部４７は切欠部４６によって矢印ａ方向に
湾曲し、回転部４５においては、形状記憶合金コイル４
４が捩じれながら収縮するため、第２チューブ４２も矢
印ｂ方向に捩じれるため、湾曲と捩じれを組み合わせる
ことにより、形状記憶合金パイプ４３の先端部を任意の
方向に湾曲させることができる。したがって、第１、第
２チューブおよび形状記憶合金パイプ４１〜４３にイメ
ージガイドファイバ、ライトガイドファイバ（図示しな
い）を内装することにより、医療用、工業用内視鏡に適
用できる。なお、先端部の形状記憶合金パイプの代りに
弾性チューブとしてウレタン、テフロン、シリコン等の
チューブとしてもよい。

【００４６】図２０は第７の開示例であり、多方向湾曲
機構の別の例を示す。テフロンマルチルーメンチューブ
等の第１チューブ５１の先端部には柔軟性を有するシリ
コンマルチルーメンチューブ等の第２チューブ５２が連
結され、さらに第２チューブ５２の先端部にはテフロン
マルチルーメンチューブ等の第３チューブ５３が連結さ
れている。第２チューブ５２の外周には加熱時に収縮
し、冷却時に伸長する形状記憶合金コイル５４が嵌合さ
れており、この一端部は第１チューブ５１に、他端部は
第３チューブ５３の末端部に連結されている。そして、
第２チューブ５２と形状記憶合金コイル５４とによって
その軸芯を中心として回転する（捩じれる）回転部５５
を構成している。

【００４７】第３チューブ５３はその周壁の一部に加熱
時に湾曲し、冷却時に真直ぐに伸びる形状記憶合金ワイ
ヤ５６が軸方向に亘って設けられ、第３チューブ５３と
形状記憶合金ワイヤ５６とによって湾曲部５７を構成し
ている。また、前記形状記憶合金コイル５４および形状
記憶合金ワイヤ５６はそれぞれ通電加熱用リード線（図
示しない）が接続されており、第１チューブ５１の手元
側に設けられた電源（図示しない）に接続されている。

【００４８】このように構成された多方向湾曲機構によ
れば、形状記憶合金ワイヤ５６に通電して加熱すると湾
曲し、湾曲部５７は矢印ａ方向に湾曲する。形状記憶合
金コイル５４に通電して加熱すると、形状記憶合金コイ
ル５４が捩じれながら収縮するため、第２チューブ５２
も矢印ｂ方向に捩じれるため、第３チューブ５３も軸芯
を中心として矢印ｃ方向に回転する。したがって、湾曲
と捩じれを組み合わせることにより、第３チューブ５３
の先端部を任意の方向に湾曲させることができる。した
がって、第１〜第３チューブ５１〜５３にイメージガイ
ドファイバ、ライトガイドファイバ（図示しない）を内
装することにより、医療用、工業用内視鏡に適用でき
る。

【００４９】図２１は第８の開示例で、第７の開示例の
多方向湾曲機構における形状記憶合金ワイヤ５に代って
第３チューブ５３にアクチュエータとして２方向性の形
状記憶合金板５８を設け、第３チューブ５３と形状記憶
合金板５８とによって湾曲部５９を構成したものであ
る。また、形状記憶合金板５８に代ってアクチュエータ
として湾曲部５９を手元操作部側で操作するアングルワ
イヤ（図示しない）を設けて湾曲させてもよい。

【００５０】図２２は第９の開示例で、図７で示した第
２の実施例の別の変形である湾曲機構を示す。図中、下
方向に曲げ記憶した形状記憶合金パイプ６０の先端側に
はその周壁の切欠した切欠部６１が設けられ、湾曲部６
２を構成している。湾曲部６２に位置する形状記憶合金
パイプ６０の内部には加熱時に伸長し、冷却時に収縮す
る第１の形状記憶合金コイル６３が内装され、この両端
部は湾曲部６２の両端部に固定されている。湾曲部６２
より後方の形状記憶合金パイプ６０には加熱時に収縮
し、冷却時に伸長する第２の形状記憶合金コイル６４が
内装され、この基端部は形状記憶合金パイプ６０に固定
され、先端部は第１の形状記憶合金コイル６３を内部を
通る牽引ワイヤ６５を介して湾曲部６２の先端部に固定
されている。また、第１と第２の形状記憶合金コイル６
３，６４はそれぞれ通電加熱用リード線（図示しない）
を介して形状記憶合金パイプ６０の手元側に設けられた
電源（図示しない）に接続されている。

【００５１】したがって、第１の形状記憶合金コイル６
３に通電して加熱すると、第１の形状記憶合金コイル６
３は伸長するとともに、形状記憶合金パイプ６０の切欠
部６１に第１の形状記憶合金コイル６３を加熱したとき
熱が伝わり湾曲し、双方の力で湾曲部６２は矢印ａ方向
に湾曲する。第１の形状記憶合金コイル６３の通電を停
止すると、冷却されて第１の形状記憶合金コイル６３は
収縮して反対方向に湾曲しようとするとともに形状記憶
合金パイプ６０の切欠部６１が冷却されて略真直ぐな状
態となる。また、第２の形状記憶合金コイル６４に通電
して加熱すると、第２の形状記憶合金コイル６４は収縮
するため、牽引ワイヤ６５を牽引して湾曲部６２の先端
部を引っ張り、湾曲部６２は矢印ｂ方向に湾曲する。こ
の時、形状記憶合金パイプ６０の切欠部６１は加熱され
ないので大きな抵抗とはならない。

【００５２】このように第１と第２の形状記憶合金コイ
ル６３，６４に選択的に通電することにより、湾曲部６
２を矢印ａ方向および矢印ｂ方向に湾曲することができ
る。なお、図２２で先端部を形状記憶合金パイプとした
が、この代りにウレタン、テフロン、シリコン等の弾性
チューブとして第３チューブとしてもよい。この場合の
作用について説明する。

【００５３】第１の形状記憶合金コイル６３に通電して
加熱すると、第１の形状記憶合金コイル６３は伸長する
ため、湾曲部６２は矢印ａ方向に湾曲する。第１の形状
記憶合金コイル６３の通電を停止すると、冷却されて第
１の形状記憶合金コイル６３は収縮して反対方向に湾曲
しようとするが、チューブ本体６０の切欠部６１が抵抗
となって略真直ぐな状態となる。また、第２の形状記憶
合金コイル６４に通電して加熱すると、第２の形状記憶
合金コイル６４は収縮するため、牽引ワイヤ６５を牽引
して湾曲部６２の先端部を引っ張り、湾曲部６２は矢印
ｂ方向に湾曲する。

【００５４】このように第１と第２の形状記憶合金コイ
ル６３，６４に選択的に通電することにより、湾曲部６
２を矢印ａ方向および矢印ｂ方向に湾曲することができ
る。また、第１と第２の形状記憶合金コイル６３，６４
は軸方向に分離して配置されているので、熱干渉が生じ
ないとともに、湾曲時に第１と第２の形状記憶合金コイ
ル６３，６４はそれぞれ加熱状態、冷却状態をとってお
り、しかもその状態で同じ方向に力を発生するような組
み合わせになっているため、湾曲力量が増し、湾曲角を
大きく取れるという効果がある。

【００５５】図２３は第１０の開示例であり、第９の開
示例の第２の形状記憶合金コイル６４および牽引ワイヤ
６５に代って形状記憶合金ワイヤ６６を設けたものであ
り、他の部分は第９の開示例と同じである。

【００５６】第１の形状記憶合金コイル６３に通電して
加熱すると、第１の形状記憶合金コイル６３は伸長する
ため、湾曲部６２は矢印ａ方向に湾曲する。このとき、
形状記憶合金ワイヤ６６の一部が熱干渉を受けて収縮す
るが、形状記憶合金ワイヤ６６自体が十分に長いので、
湾曲動作を阻害することはない。形状記憶合金ワイヤ６
６に通電して加熱すると、形状記憶合金ワイヤ６６が収
縮し、湾曲部６２は矢印ｂ方向に湾曲する。このとき、
形状記憶合金ワイヤ６６と重なっている第１の形状記憶
合金コイル６３は熱影響を受けるが、熱容量が形状記憶
合金ワイヤ６６より十分に大きいので変態温度に至らな
い。したがって、湾曲動作を阻害することはない。ま
た、第１の形状記憶合金コイル６３の低温側での湾曲方
向を形状記憶合金ワイヤ６６で増幅して大きな湾曲角が
実現できるという効果がある。

【００５７】図２４は第１１の開示例であり、第１０の
開示例の形状記憶合金ワイヤ６６に代って第１の形状記
憶合金コイル６３の内径より小さい外径の形状記憶合金
コイル６７を設けたものであり、他の部分は第１０の開
示例と同じであり、作用も同じであるので説明を省略す
る。

【００５８】図２５および図２６は第１２の開示例で、
図１に示した第１の実施例の変形例である湾曲機構を示
す。テフロンチューブ等のチューブ本体７０の先端部に
はコイルばね７１を介して先端リング７２が連結され、
湾曲部７３を構成している。湾曲部７３に位置するコイ
ルばね７１の内部には湾曲プレート７４がコイルばね７
１の内周に沿って回転自在に収納されている。

【００５９】また、湾曲部７３より後方に位置するチュ
ーブ本体７０には加熱時に収縮し、冷却時に伸長する形
状記憶合金からなるコイル部７５が収納され、このコイ
ル部７５の一端部には端子７６ａが設けられ、他端部に
は偏平Ｕ字状の直線部７７が設けられている。この直線
部７７の他端部は前記コイル部７５を貫通し、その端部
には端子７６ｂが設けられている。さらに、直線部７７
は前記湾曲プレート７４の表面に固定されている。端子
７６ａ，７６ｂはそれぞれ通電加熱用リード線７８ａ，
７８ｂを介してチューブ本体７０の手元側に設けられた
電源（図示しない）に接続されている。

【００６０】コイル部７５および直線部７７に通電して
加熱すると、コイル部７５が収縮するとともに捩じれが
生じ、湾曲プレート７４がコイルばね７１の内部で矢印
ｄ方向に回転する。さらに、直線部７７が収縮すると、
湾曲プレート７４が湾曲し、湾曲部７３が湾曲する。し
たがって、湾曲部７３の湾曲方向はコイル部７５の捩じ
れに伴う湾曲プレート７４の位置によって制御され、全
方向への湾曲が可能となる。

【００６１】図２７は第１３の開示例で、第１２の開示
例のコイル部７５の両端間に第１のダイオード７９を設
け、直線部７７の両端間に第２のダイオード８０を設け
ることにより、コイル部７５と直線部７７を独立して通
電加熱し、湾曲動作を行うことができるようにしたもの
である。

【００６２】すなわち、湾曲プレート７４を所望の向き
に回転させたい場合には、端子７６ａ，７６ｂ間に負の
電圧を印加すると、電流は端子７６ａ−コイル部７５−
第２のダイオード８０−端子７６ｂの経路で流れ、コイ
ル部７５が加熱されて回転する。次に、湾曲プレート７
４を湾曲する場合、端子７６ａ，７６ｂ間に正の電圧を
印加すると、電流は端子７６ｂ−コイル部７５−第２の
ダイオード８０−端子７６ａの経路で流れ、直線部７７
のみが通電加熱されて湾曲プレート７４が湾曲する。し
たがって、湾曲プレート７４を湾曲させたり、回転させ
たり、選択的に動作させることができる。

【００６３】図２８は第１４の開示例で、第１２の開示
例の変形で、コイルばねを用いずに湾曲と回転を行わせ
る湾曲機構を示す。８１は可撓性を有する外チューブ
で、８２は可撓性を有する内チューブである。内チュー
ブ８２は大径のチャンネル８３と２つの小径の貫通孔８
４を有するマルチルーメンチューブであり、貫通孔８４
には先端側で折り返し、後端側で内チューブ８２に固定
した形状記憶合金からなる直線部８５が挿入されてい
る。

【００６４】内チューブ８２の後方には直線部８５の一
端部と連結された形状記憶合金からなるコイル部８６が
設けられ、直線部８５の他端部はコイル部８６の内部を
通した導電線８７が設けられている。コイル部８６の端
部と導電線８７の端部はリング状の端子台８８を介して
リード線８９ａ，８９ｂに接続されている。

【００６５】内チューブ８１はコイル部８６および端子
台８８とともに前記外チューブ８２に回転自在に挿入さ
れており、外チューブ８２の後端部には後チューブ９０
に接続されている。

【００６６】形状記憶合金からなるコイル部８６および
直線部８５に通電して加熱すると、コイル部８６が収縮
して捩じれが発生し、コイル部８６に接続された内チュ
ーブ８２が外チューブ８２の内部で回転する。さらに、
直線部８５が収縮するので、内チューブ８１が湾曲し、
外チューブ８２とともに湾曲する。つまり、内チューフ
８１を外チューブ８２に対して回転しながら湾曲動作す
る。

【００６７】図２９は第１５の開示例で、湾曲機構を示
す。テフロンチューブ等のチューブ本体９１の先端部に
は加熱時に収縮し、冷却時に伸長する形状記憶合金コイ
ル９２を介して先端リング９３が連結されている。さら
に、チューブ本体９１と先端リング９３との間には加熱
時には図において実線で示すように上向きに湾曲し、冷
却時に破線で示すように下向きに湾曲する形状記憶合金
板９４が設けられている。この形状記憶合金板９４は形
状記憶合金コイル９２に挿通したり状態で、端部がチュ
ーブ本体９１と先端リング９３とに固定され、湾曲部９
５を構成している。

【００６８】また、湾曲部９５は薄肉チューブ９６に覆
われている。さらに、形状記憶合金コイル９２は通電加
熱用リード線（図示しない）を介してチューブ本体９１
の手元側に設けられた電源（図示しない）に接続されて
いる。

【００６９】形状記憶合金コイル９２に通電して加熱す
ると、形状記憶合金コイル９２が収縮するとともに形状
記憶合金板８４が上向きに湾曲するため、湾曲部９５が
上向きに湾曲し、冷却すると、形状記憶合金コイル９２
が伸長するとともに形状記憶合金板８４が下向きに湾曲
するため、湾曲部９５が下向きに湾曲する。形状記憶合
金板８４が形状記憶合金コイル９２とともに湾曲するこ
とにより、小さな力量で大きな湾曲角を得ることができ
る。また、前記構成を軸方向に複数個連結することによ
り、多関節マニピュレータを構成することができる。

【００７０】前記実施態様によれば、次のような構成が
得られる。

【００７１】（付記１）形状記憶合金からなり温度変化
に応じて軸方向に伸縮する筒状の伸縮部材と、この伸縮
部材の一部の伸縮を拘束し温度変化に応じて湾曲する形
状記憶合金部材からなる湾曲部材と、前記伸縮部材と湾
曲部材を加熱制御する制御手段とを具備したことを特徴
とする可撓管。

【００７２】（付記２）前記伸縮部材は、コイル状であ
ることを特徴とする付記１記載の可撓管。

【００７３】（付記３）前記伸縮部材は、形状記憶合金
線の一本を複数回折り返して構成されていることを特徴
とする付記１記載の可撓管。

【００７４】（付記４）前記伸縮部材は、コイル状の形
状記憶合金線の一本を複数回折り返して構成されている
ことを特徴とする付記１記載の可撓管。

【００７５】（付記５）前記伸縮部材と湾曲部材は、接
触部で固定支持されていることを特徴とする付記１記載
の可撓管。

【００７６】（付記６）前記伸縮部材は、形状記憶合金
線を円周状で長手方向に並列に設けられていることを特
徴とする付記１または４記載の可撓管。

【００７７】（付記７）前記形状記憶合金線は、電気的
に直列に接続されていることを特徴とする付記４または
６記載の可撓管。

【００７８】（付記８）前記伸縮部材と湾曲部材からな
る湾曲ユニットは、軸方向に複数個連結されていること
を特徴とする付記１記載の可撓管。

【００７９】（付記９）前記湾曲ユニットは、湾曲方向
が異なる方向であることを特徴とする付記８記載の可撓
管。

【００８０】（付記１０）前記湾曲ユニットは、湾曲方
向が同一方向であることを特徴とする付記８記載の可撓
管。

【００８１】（付記１１）前記伸縮部材は、一本で、こ
の伸縮部材に対して湾曲部材を軸方向に複数個配設し、
伸縮部材および湾曲部材を略同一に分割した長さで独立
して加熱する制御手段を設けていることを特徴とする付
記１記載の可撓管。

【００８２】（付記１２）前記伸縮部材および湾曲部材
のそれぞれに加熱のための制御手段を設け手いることを
特徴とする付記１記載の可撓管。

【００８３】（付記１３）前記伸縮部材の変態温度を湾
曲部材の変態温度より高くしたことを特徴とする請求項
１記載の可撓管。

【００８４】（付記１４）形状記憶合金からなり温度変
化に応じて軸方向に伸縮する筒状の伸縮部材、この伸縮
部材の一部の伸縮を拘束し温度変化に応じて湾曲する形
状記憶合金からなる湾曲部材とからなる内視鏡の湾曲部
と、前記伸縮部材と湾曲部材を加熱制御し、前記湾曲部
を湾曲する制御手段と、を具備したことを特徴とする内
視鏡装置。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、形状記憶合金からなり温度変化に応じて軸方向に伸
縮する伸縮部材と、この伸縮部材の一部の伸縮を拘束し
温度変化に応じて湾曲する形状記憶合金からなる湾曲部
材と、前記伸縮部材と湾曲部材を加熱制御する制御手段
とから可撓管を構成することにより、可撓管を小さい力
量で湾曲させることができる。しかも、構造的に簡単で
小形化が可能であり、挿入部を細径化できるため、医療
用の内視鏡に使用することにより、患者の負担を軽減で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図２】同実施例の内視鏡装置の構成図。

【図３】同実施例の可撓管の作用説明図。

【図４】同実施例の可撓管の作用説明図。

【図５】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図６】同実施例の可撓管の作用説明図。

【図７】この発明の第２の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図８】この発明の第３の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図９】この発明の第４の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図１０】同実施例の一部を示す側面図。

【図１１】この発明の第５の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図１２】同実施例の一部の斜視図。

【図１３】この発明の第６の実施例を示す可撓管の斜視
図。

【図１４】開示例１として湾曲機構を示す構成図。

【図１５】開示例２として湾曲機構を示す構成図。

【図１６】開示例３として湾曲機構を示す構成図。

【図１７】開示例４として湾曲機構を示す構成図。

【図１８】開示例５として湾曲機構を示す構成図。

【図１９】開示例６として湾曲機構を示す斜視図。

【図２０】開示例７として湾曲機構を示す斜視図。

【図２１】開示例８として湾曲機構を示す斜視図。

【図２２】開示例９として湾曲機構を示す斜視図。

【図２３】開示例１０として湾曲機構を示す斜視図。

【図２４】開示例１１として湾曲機構を示す斜視図。

【図２５】開示例１２として湾曲機構を示す側面図およ
び端面図。

【図２６】同開示例の湾曲機構の一部を示す斜視図。

【図２７】開示例１３として湾曲機構の回路図。

【図２８】開示例１４として湾曲機構を示す斜視図。

【図２９】開示例１５として湾曲機構を示す斜視図およ
び形状記憶合金板の側面図。

【符号の説明】

８…加熱制御部、１０…湾曲部、１３…湾曲部材、１４
…形状記憶合金コイル（伸縮部材）。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】前記形状記憶合金コイル１４の両端には、
通電線１５が接続され、通電加熱が可能である。そし
て、前記湾曲部材１３の記憶形状は、図３に示すよう
に、加熱時に２点鎖線で示すように湾曲し、冷却すると
実線で示すように直線状、もしくは逆方向に曲がった形
状を示す２方向性の形状記憶合金であり、前記形状記憶
合金コイル１４は、加熱すると軸方向に収縮し、冷却す
ると伸長する２方向性を示すものである。さらに、前記
湾曲部材１３と前記形状記憶合金コイル１４との位置関
係は、図４（ａ）に示すように、前記湾曲部材１３の加
熱時の曲げ方向が、前記形状記憶合金コイル１４のほぼ
中心方向に矢印のように向いている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】なお、この湾曲部材１３と形状記憶合金コ
イル１４との組み合わせ方法は、その他あり、例えば形
状記憶合金コイル１４を加熱したときに伸び、冷却する
と縮むものとして、２つの配置位置を図４（ｂ）に示す
ように湾曲部材１３の加熱時の曲げ方向を矢印のように
周方向としたものでもよい。また、変態温度は、形状記
憶合金コイル１４より湾曲部材１３を低くしてある。ま
たは、形状記憶合金コイル１４と湾曲部材１３との変態
温度を略同一とし、それぞれに対して加熱制御手段を設
けてもよい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６５】内チューブ８２はコイル部８６および端子
台８８とともに前記外チューブ８１に回転自在に挿入さ
れており、外チューブ８１の後端部には後チューブ９０
に接続されている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】形状記憶合金からなるコイル部８６および
直線部８５に通電して加熱すると、コイル部８６が収縮
して捩じれが発生し、コイル部８６に接続された内チュ
ーブ８２が外チューブ８１の内部で回転する。さらに、
直線部８５が収縮するので、内チューブ８２が湾曲し、
外チューブ８１とともに湾曲する。つまり、内チューブ
８２を外チューブ８１に対して回転しながら湾曲動作す
る。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６９】形状記憶合金コイル９２に通電して加熱す
ると、形状記憶合金コイル９２が収縮するとともに形状
記憶合金板９４が上向きに湾曲するため、湾曲部９５が
上向きに湾曲し、冷却すると、形状記憶合金コイル９２
が伸長するとともに形状記憶合金板９４が下向きに湾曲
するため、湾曲部９５が下向きに湾曲する。形状記憶合
金板９４が形状記憶合金コイル９２とともに湾曲するこ
とにより、小さな力量で大きな湾曲角を得ることができ
る。また、前記構成を軸方向に複数個連結することによ
り、多関節マニピュレータを構成することができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形状記憶合金からなり温度変化に応じて
   軸方向に伸縮する筒状の伸縮部材と、この伸縮部材の一
   部の伸縮を拘束し温度変化に応じて湾曲する形状記憶合
   金からなる湾曲部材と、前記伸縮部材と湾曲部材を加熱
   制御する制御手段とを具備したことを特徴とする可撓
   管。