JPH08215316A

JPH08215316A - カテーテル

Info

Publication number: JPH08215316A
Application number: JP7028207A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ozasa; 均小笹; Yutaka Misawa; 裕三澤
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【構成】カテーテル本体壁に光応答性物質５を充填した
溝部６を設け、該光応答性物質５に駆動用光を選択的に
照射する中空光導波路７を配置し、制御部２および、操
作部３からなる湾曲制御手段を設ける。【効果】溝部６の構造と中空光導波路７の配置により湾
曲時の曲げ応力が低減するため、光応答性物質５のわず
かな力で、確かな湾曲を得ることができるとともに、中
空光導波路７の配置により光応答性物質５の最適波長で
ある紫外線光や赤外線光を利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の管腔内に薬液注
入や、管腔内観察治療用器具の挿入を行うための湾曲機
構を有する医療用のカテーテルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡において管腔内の任意の部
位を観察治療することを目的に内視鏡手元部より遠隔操
作によって先端部を湾曲操作する機構はすでに知られて
いる。これらの多くはワイヤと節輪構造によるものであ
るが、これらは細径の内視鏡に組み込むには機構的制約
があり大きさの点で不適当である。この事情に鑑みて細
径の内視鏡においてはワイヤ機構のみで湾曲を実現して
いるものがある。しかし、この機構においてもワイヤを
通すためのルーメンが必要であり、屈曲のためのワイヤ
強度を保持する必要性等の理由から、細径化には限界が
ある。

【０００３】また、一般に内視鏡よりも細径のカテーテ
ルにおいても湾曲機構を有する物が報告されており、例
えば特開平６−１０５７９８のようにワイヤによって湾
曲を実現しようとするものがあるが、これも前述の理由
より細径化には限界がある。また、特開平６−５４７９
６にあってはフィルム状の静電型アクチュエータに通電
することでこのアクチュエータを変形させることにより
管の湾曲を実現する方法があるが、医療用途で考えた場
合電気的安全性確保の点から実用上好ましくない。さら
に特開平６−１５４１５７では可逆的に熱膨張収縮自在
な圧力作動材料を加熱冷却して任意の方向に湾曲させる
ものが提案されているが、生体内における加熱冷却は生
体組織に損傷を与える虞れがあるため好ましくない。さ
らに、光応答性高分子材料をアクチュエータとして用い
た例としては、特開平６−１４２２０９があり、カテー
テル先端部内あるいはカテーテル先端部に設けたバルー
ン内の光応答性高分子材料に光を照射／消光してこの光
応答性高分子材料を膨張／収縮させてカテーテル先端を
湾曲させている。

【０００４】しかしながら、この場合チューブの壁構造
を変えることなく光応答性高分子材料を設けたために、
発生力の比較的小さな光応答性高分子材料ではチューブ
本体の剛性のために十分な湾曲を得られにくいという欠
点があった。

【０００５】また、光応答性高分子材料については、入
江らによりポリメタクリル酸−クリソフェニンＧ混合
系、アゾベンゼンを含む高分子、トリフェニルメタンの
ロイコ体を側鎖に含む高分子等が紹介されている。（１
９８９年出版「メカノケミストリ」丸善（株）出版Ｐ．
２１〜５３）これには最適光応答波長として石英、多成
分ガラスおよびプラスチックを素材とした汎用の光ファ
イバでは導光することが困難な紫外線領域の波長が示さ
れている。

【０００６】また、他の光応答性高分子材料である赤外
線（熱）応答性高分子材料については、一條によりＰＶ
ＭＥ（ポリビニルメチルエーテル）ゲルが紹介されてい
る（「自律応答材料」金属、１９９４年２月号ｐｐ１２
−１８）が、上記光ファイバでは赤外領域の透過が困難
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な従
来技術の問題点に鑑み、高い柔軟性を持ちかつ十分な湾
曲機構を有し湾曲機構部に赤外光または紫外光を導光す
ることが可能な医療用のカテーテルを得ることを目的と
する。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】このような目的は、湾
曲部を有するカテーテルにおいて、該湾曲部におけるカ
テーテル本体壁に溝部を有すると共に、該溝部に光応答
性物質を装填し、該光応答性物質に駆動用光を選択的に
照射する内腔が空洞でかつ内腔内に光反射膜を形成した
中空光導波路をカテーテル管壁に配置した湾曲制御手段
を具備したカテーテルにより達成される。

【０００９】また、前記光応答性物質が光応答性の高分
子ゲルからなり、前記カテーテルにおける少なくとも溝
部の外装は水分透過性を有する柔軟性の高分子材料で覆
われていることが好ましい。

【００１０】更に、前記湾曲手段が、前記カテーテルの
内に具備した少なくとも１本の中空光導波路を有し、湾
曲方向にあわせて中空光導波路の壁を部分的に開孔して
なることが好ましい。

【００１１】また、前記カテーテルにおける溝部は、カ
テーテル本体壁に周状に形成された複数の溝部がチュー
ブの軸に沿って連続して列を形成していることが好まし
い。

【００１２】更にまた、前記カテーテルにおける溝部
は、カテーテル本体壁に連続螺旋状に形成されているこ
とが好ましい。

【００１３】また、前記湾曲制御手段が、中空光導波路
に光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて中空光
導波路毎に導光量を変化させるための手段を有すること
が好ましい。

【００１４】更にまた、前記カテーテルが２本の中空光
導波路を備え、該２本の中空光導波路が螺旋状に交互に
配置されていることが好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、体腔内にカテーテルを挿入
し、例えば細気管支や血管の分岐において任意の方向に
該カテーテルを進めようとするときに、内視画像やＸ線
投影画像を観察しながら手元操作部においてカテーテル
を進める方向へカテーテルの湾曲操作を行う。この操作
が行われると制御装置内の光発生装置よりカテーテル溝
内に埋め込まれた光応答性物質の吸光スペクトルの極大
波長付近の光が発生し、該光は集光光学系を通じてカテ
ーテル管腔内に埋め込まれた中空光導波路に導かれる。
中空光導波路に導かれた光が、カテーテルの溝部分で中
空光導波路の壁が開孔された箇所より溝部分に埋め込ま
れた光応答性物質へ照射させることにより、この溝部分
を湾曲部位として光応答性高分子物質が可逆的に膨張・
収縮し、カテーテルの湾曲を制御する。このとき、溝構
造により曲げ応力が分散されるために光応答性物質によ
る微小な力で湾曲箇所が一定で安定したカテーテルの湾
曲が得られる。また、中空光導波路がカテーテル管腔に
螺旋状に配置されていれば、その構造によりさらに曲げ
剛性が低減されるために前記の一定で安定したカテーテ
ルの湾曲がさらに微小な力で得られる。

【００１６】これにより分岐した管腔臓器におけるカテ
ーテル操作を安全確実かつ容易に行うことができる。

【００１７】なお、本発明においては、赤外線光などに
よって発生する熱によって反応するものも光応答性物質
と呼ぶこととする。

【００１８】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を示すカテーテ
ルの構成を示す説明図、図２は実施例１に係るカテーテ
ルの先端部の構成を示す断面図である。図３は中空光導
波路の部分拡大図である。図４は中空光導波路の壁を部
分的に開孔した配置例を示す図である。

【００１９】図１に示すカテーテルは、カテーテル本体
１とその湾曲部１４を湾曲させるための操作部３と操作
部からの信号を検出して湾曲部１４を湾曲させるための
光を発生させる制御部２とからなっている。

【００２０】中空光導波路７ａ、７ｂは、クラッド１９
に石英ガラス、多成分ガラス、プラスチック素材を用
い、内腔表面に反射率の高い金属（金等）の薄膜を形成
したものや、内腔での光の全反射を目的として、屈折率
の実数部が１より小さくなる物質（例えば光源としてＣ
Ｏ₂レーザ波長１０.６μｍを用いた場合にはＧｅＯ₂−
ＺｎＯ−Ｋ₂Ｏガラス）を中空状に形成したものが用い
られる。

【００２１】図３に示すように中空光導波路の外径ａは
１００μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜２０
０μｍ、肉厚ｂは１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは１０
μｍ〜２０μｍである。

【００２２】カテーテル本体１の内層１６と外層１８
は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリイミド、ポリサルフォンやシリコ
ーンのような高分子材料からなっており、カテーテル本
体の中層１７は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリ
エステル、シリコーンのような高分子材料でエラストマ
ーの性質を持ったものからなっている。カテーテル本体
１は、薬液および観察・処置器具を挿入するためのルー
メン４を有するとともに、湾曲部１４においてはカテー
テル外層１８の外壁に複数の溝６が形成されている。ま
たカテーテル１の管壁内に螺旋状に配置された中空光導
波路７ａと７ｂは湾曲部１４で部分的に壁が開孔してお
り、この部分より光が光応答性物質５に照射される。溝
部６には、光−力学エネルギ変換物質である光応答性物
質５が充填されており、これが湾曲部１４に複数個並ん
でいる。この湾曲部分のカテーテル１の外表面は水分透
過性の柔軟性の高分子材料からなるスリーブ１３で覆わ
れており、光応答性物質５の漏出を防いでいる。

【００２３】光応答性物質５としては、トリフェニルメ
タンのロイコ体、ロイコヒドロキシドが側鎖に一部導入
されたポリスチレン、ポリ（Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリル
アミド）、ポリアクリルアミド、ＰＶＭＥ（ポリビニル
メチルエーテル）等が用いられ、カテーテル１への固定
は溝部６への充填によってなされる。トリフェニルメタ
ンのロイコ体を側鎖に含む高分子物質は、光非照射状態
においては電荷を持たず中性であるが、光照射によりト
リフェニルメタンのロイコ体がイオン解離し、イオンゲ
ルに変化する。固定電荷を持つイオンゲルは各固定電荷
同士が反発し合い、外液（体液）と比較しゲルの浸透圧
が高くなる。この浸透圧によりゲルは外液を吸収し膨潤
する。ここで、光非照射にするとゲルの固定電荷が中性
に戻り、ゲルの浸透圧は減少するため、ゲルは自らの弾
性力とカテーテル本体１の弾性力により元の収縮状態に
戻る。

【００２４】湾曲部外装の水分透過性のスリーブ１３と
しては、ゴアテックスのような多孔性高分子材料の他、
レーザ加工やイオンビーム加工等によって微細な孔を開
けた柔軟高分子材料によるフィルムであっても良い。ス
リーブ１３に水分透過性材料を用いることにより、光応
答性物質５が膨張する際に必要な水分を外部から得るこ
とができる。

【００２５】中空光導波路７ａ、７ｂに導光される光は
操作部３からのコントロール信号を受けて演算回路１２
によって発生し、光源ドライバ１１により制御される光
源１０ａ、１０ｂより発生した光はそれぞれの中空光導
波路カップリング光学系９ａ、９ｂを介して中空光導波
路７ａ、７ｂに導光される。

【００２６】ここで光源１０ａ、１０ｂより発生する光
は先述の光応答性物質５の吸光スペクトルの極大付近の
波長を発生することが好ましく、たとえば、トリフェニ
ルメタンのロイコ体を側鎖に含む高分子を光応答性物質
５として用いた場合は紫外線領域を含む波長２７０〜７
００ｎｍを発生することが好ましい。また、ＰＶＭＥ
（ポリビニルメチルエーテル）では水の吸収領域の赤外
線波長２μｍ〜１０．６μｍであることが好ましい。こ
の光源１０ａ、１０ｂはキセノンランプ、メタルハライ
ドランプ、ハロゲンランプ、水銀灯のような広範囲の放
射スペクトルを有するものに、適切な波長を得るための
光学フィルタを組み合わせたものであっても良いし、半
導体レーザ、波長可変レーザ等のレーザ光源であっても
良い。

【００２７】図４は中空光導波路の壁が部分的に開孔し
た配置例を示す図であり、２本の中空光導波路７ａ、７
ｂがそれぞれ交互に螺旋状に配置され、壁の開孔部分８
ａ、８ｂを変えることにより、光の照射部分を変更し湾
曲方向を制御している。これにより壁が開孔した部分に
のみ光が照射され、湾曲動作がなされる。

【００２８】図１、図２を用いて使用例を説明する。

【００２９】体腔内にカテーテル１を挿入し、例えば細
気管支や血管の分岐において任意の方向にカテーテルを
進めようとするときに、内視画像やＸ線投影画像を観察
しながら手元操作部３においてカテーテル１を進める方
向へカテーテル１の湾曲操作を行う。この操作が行われ
ると制御装置２内の光発生装置１０ａ、１０ｂよりカテ
ーテル溝部６内に埋め込まれた光応答性高分子物質５の
吸光スペクトルの極大波長付近の光が発生されて中空光
導波路カップリング光学系９ａ、９ｂを通じてカテーテ
ル１に埋め込まれた中空光導波路７ａ、７ｂに導かれ
る。

【００３０】このとき光ファイバ７ａ、７ｂに導かれる
光量は湾曲部１４の湾曲方向によって異なる。これは光
源１０ａ、１０ｂの光量を光源ドライバ１１により制御
され、その光量によって湾曲部１４の湾曲方向や湾曲角
度が制御される。中空光導波路７ａ、７ｂに導かれた光
は、カテーテル１の溝部６で中空光導波路７ａ、７ｂの
壁が開孔した箇所より溝部６に埋め込まれた光応答性物
質５へ照射され、この溝部６を湾曲部１４として光応答
性高分子物質５を膨張・収縮させ、カテーテル１を湾曲
させる。光応答性高分子物質５がトリフェニルメタンの
ロイコ体を側鎖に含むポリアクリルアミドの場合は、こ
の物質は光吸収によって膨張するため、曲げたい方向の
光を減光あるいは消光し、反対側の光を照射することで
湾曲部１４を湾曲させることができる。

【００３１】このとき、光応答性高分子物質５の膨張に
必要な水分はカテーテル１の湾曲部１４の外装である水
分透過性スリーブ１３を通して体液より得る。溝部６で
は曲げ応力が分散され、光応答性高分子物質５による微
小な力であっても湾曲部１４での安定したカテーテルの
湾曲が得られる。

【００３２】中空光導波路７ａ、７ｂとしては、内面が
金や白金や銀で蒸着されたもの等が用いられる。中空光
導波路７ａ、７ｂはカテーテルの管壁に螺旋状に配置さ
れているために曲げ応力の増加を防ぐことができるため
に湾曲の妨げにならない。

【００３３】また、カテーテルの全体の柔軟性を損なう
こともない。

【００３４】これにより分岐した管腔臓器におけるカテ
ーテル操作を安全確実に行うことができる。

【００３５】（実施例２）図５は本発明の実施例２に係
るカテーテルの先端部の構成を示す説明図である。溝部
４１はカテーテル１の湾曲部１４において螺旋状に連続
加工されており、この溝の部分に光応答性高分子物質５
が充填され、溝の底部には同じく螺旋状に配置された中
空光導波路７が配置されている（図示せず）。湾曲部１
４の周囲には水分透過性高分子スリーブ１３が外周を覆
うように設置されている。

【００３６】また、実施例１の如く、溝部分が図４に示
したように分離しても良い。このように溝を螺旋加工す
ることは、湾曲のし易さに加えて、実施例１のようなリ
ング状に加工した場合と比較してトルク伝達性、引っ張
り強度が増すという利点がある。

【００３７】（実施例３）図６は本発明の実施例３に係
るカテーテルの先端部の構成を示す断面図である。カテ
ーテル１にルーメン２０ａ、２０ｂを形成し、中空光導
波路７ａ、７ｂを配置する。中空光導波路７は湾曲部１
４において中空光導波路用ルーメン２０内で自由に摺動
できるために中空光導波路とカテーテルの一体化による
曲げ応力の増加を防ぐことができる。

【００３８】また、本実施例では、中空光導波路をカテ
ーテル細径化のために２本配置したが、中空光導波路の
配置本数を増やすことにより湾曲方向を増やすことも可
能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中空光
導波路を用いることにより、光応答性物質の最適波長で
ある紫外線や赤外線を導光することができ、また、カテ
ーテル外壁に中空光導波路を螺旋状に配置することでカ
テーテルの柔軟性を確保する効果が付加され、管腔内に
おいて遠隔操作により任意の管にカテーテルを安全確実
かつ容易に挿入して進めることが可能になる効果があ
る。

【００４０】また、前記カテーテルの湾曲部の外装は高
分子材料からなるスリーブで覆われているので、高分子
ゲルからなる光応答性物質の漏出を防ぐことができる。

【００４１】また、前記カテーテル内に螺旋状に具備さ
れた中空光導波路の壁が湾曲方向にあわせて部分的に開
孔しているので、湾曲操作を容易に制御することができ
る。

【００４２】また、前記カテーテルにおける溝部は、カ
テーテル本体壁に周状に形成された複数の溝部がカテー
テルの軸に沿って連続して列を形成しているので、湾曲
角度を大きくとることができる。

【００４３】また、前記カテーテルにおける中空光導波
路は、カテーテルの全体の柔軟性を損なうことがなく、
一定で安定したカテーテルの湾曲を微小な力で得ること
ができる。

【００４４】また、前記カテーテルにおける溝部は、カ
テーテル本体壁に連続螺旋状に形成されているので、湾
曲がし易く、トルク伝達性、引っ張り強度を増すことが
できる。

【００４５】また、前記湾曲制御手段が、中空光導波路
に光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて中空光
導波路毎に導光量を変化させるための手段を有するの
で、湾曲量を自在に制御することができる。

【００４６】また、前記カテーテルに２本の中空光導波
路が螺旋状に交互に配置されているので、複数の方向に
湾曲操作を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すカテーテルの構成図で
ある。

【図２】実施例１に係るカテーテルの先端部の構成を示
す説明図である。

【図３】中空光導波路の部分拡大図である。

【図４】中空光導波路の構成を示す透視図である。

【図５】実施例２に係るカテーテルの先端部の構成を示
す説明図である。

【図６】実施例３に係るカテーテルの先端部の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１：カテーテル本体２：制御部３：操作部４：ルーメン５：光応答性高分子物質６：溝部７ａ、７ｂ：中空光導波路８ａ、８ｂ：中空光導波路壁部開孔部９ａ、９ｂ：中空光導波路カップリング光学系１０ａ、１０ｂ：光源１１：光源用ドライバ１２：演算回路１３：スリーブ１４：湾曲部１５：溝部分１６：カテーテル本体内層１７：カテーテル本体中層１８：カテーテル本体外層１９：クラッド２０ａ、２０ｂ：中空光導波路用ルーメン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湾曲部を有するカテーテルにおいて、該
湾曲部におけるカテーテル本体壁に溝部を有すると共
に、該溝部に光応答性物質を充填し、該光応答性物質に
駆動用光を選択的に照射する中空光導波路を配置した湾
曲制御手段を具備したことを特徴とするカテーテル。
【請求項２】前記光応答性物質が光応答性の高分子ゲ
ルからなり、前記カテーテルにおける少なくとも溝部の
外装は水分透過性を有する柔軟性の高分子材料で覆われ
ていることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル。
【請求項３】前記湾曲制御手段が、前記カテーテルの
内に具備した少なくとも１本の中空光導波路を有し、湾
曲方向にあわせて中空光導波路の壁を部分的に開孔して
なることを特徴とする請求項１乃至２に記載のカテーテ
ル。
【請求項４】前記カテーテルにおける溝部は、カテー
テル本体壁に周状に形成された複数の溝部がカテーテル
軸に沿って連続して列を形成していることを特徴とする
請求項１乃至２に記載のカテーテル。
【請求項５】前記カテーテルにおける溝部は、カテー
テル本体壁に連続螺旋状に形成されていることを特徴と
する請求項１乃至２に記載のカテーテル。
【請求項６】前記湾曲制御手段が、中空光導波路に光
を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて中空光導波
路毎に導光量を変化させるための手段を有することを特
徴する請求項３に記載のカテーテル。
【請求項７】前記カテーテルが２本の中空光導波路を
備え、該２本の中空光導波路が螺旋状に交互に配置され
ていることを特徴とする請求項１乃至６に記載のカテー
テル。