JPH0866356A - 医療用チューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 チューブ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
照射する光ファイバ７、制御部２および操作部３からな
る湾曲制御手段を設けた医療用チューブ。 【効果】 体腔内へ悪影響を及ぼす因子を発生せず、ま
た溝部６の構造により湾曲時に曲げ応力を分散するた
め、光応答性物質５の僅かな力で、確かな湾曲を得るこ
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
入を行ったり、管腔内観察治療用器具を挿入するための
湾曲機構を有するカテーテルや内視鏡等に用いられる医
療用チューブに関する。

【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、これらを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
いるものもある。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
強度を保持するために細径化には限界がある。また、一
般に内視鏡よりも細径の医療用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６−５４７９６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、電極部から
のリーク電流の発生等電気的安全性の点から実用上好ま
しくはない。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ので好
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、チューブ先端部内あるいはチューブ先端部に設
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収縮／膨張させてチュー
ブ先端を湾曲させている。カテーテルの曲げ応力の分散
化を目的とした凹凸構造については、特開平６−４７０
９４がある。

【０００３】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）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光応答性高分子材料を利用した湾曲機構にあって
は、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問題点がある。

【０００５】また、上記従来のワイヤや光応答性高分子
材料を利用した湾曲機構にあっては、湾曲部を一か所し
か得られなかった。

【０００６】本発明は、光応答性物質と溝部からなる連
続輪を有するチューブを用いることにより、十分な湾曲
機能を有し、かつ細径の医療用チューブを得、さらに複
数の湾曲部を備えた医療用チューブを得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、湾曲
部を有する医療用チューブにおいて、該湾曲部における
チューブ本体壁に凹状の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
択的に照射する湾曲制御手段を具備したことにより達成
される。

【０００８】また、前記光応答性物質は光応答性の高分
子ゲルからなることが好ましく、前記医療用チューブに
おける溝部は、前記高分子ゲルの漏出を防ぐため、外装
が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。

【０００９】更に、前記湾曲制御手段が、前記チューブ
の管腔内に少なくとも１本の光ファイバを装備し、前記
溝部には光ファイバのコアが露出してなり、前記駆動用
光が該光ファイバのコアから前記光応答性物質に照射さ
れることが好ましい。

【００１０】また、前記医療用チューブにおける溝部
は、チューブ本体壁に周状に形成された複数の溝がチュ
ーブの軸に添って連続して列を形成しており、各溝列毎
に前記光ファイバのコア部が露出していることが好まし
い。

【００１１】更にまた、前記医療用チューブにおける溝
部は、チューブ本体壁に連続螺旋状に形成されてなり、
該螺旋状の溝一周毎に前記光ファイバのコアが露出して
いることが好ましい。

【００１２】また、前記湾曲制御手段が、光ファイバに
光を導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて光ファイ
バ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。

【００１３】更に、前記湾曲部が複数の関節からなるこ
とが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明によれば、体腔内に医療用チューブを挿
入し、例えば細気管支や血管の分岐において任意の方向
に該チューブ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チューブを
進める方向へ湾曲部の湾曲操作を行う。この操作が行わ
れると、制御装置内の光発生装置よりチューブ溝内に埋
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
近の光が発生され、集光光学系を通じてチューブ管腔内
に埋め込まれた光ファイバに導かれる。光ファイバによ
って導かれた光は、チューブ本体壁の溝部分で光ファイ
バのコアが露出された箇所より溝部分に埋め込まれた光
応答性物質への照射を制御することにより、この溝部分
を湾曲部位として光応答性物質を可逆的に膨張・収縮さ
せ、チューブの湾曲を制御する。よって、溝構造により
曲げ応力が分散されるために光応答性高分子材料による
微小な力で湾曲箇所が一定での安定したチューブの湾曲
が得られ、これにより分岐した管腔臓器における医療用
チューブの湾曲操作を安全確実かつ容易に行うことがで
きる。

【００１５】また、湾曲部を複数設け、多関節のチュー
ブとすることによって、複雑な形状の体腔内の湾曲に併
せて各湾曲部を独立して湾曲させることにより、医療用
チューブの挿入時に体腔内の挿入管腔を該チューブで損
傷させる危険を防止したり、チューブによる圧迫を軽減
することができる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の実施例１を示す医療用チ
ューブの構成を示す説明図、図２は実施例１に係る医療
用チューブの先端部の構成を示す断面図である。

【００１７】図１に示す医療用チューブは、チューブ本
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。

【００１８】チューブ本体１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、ポリサル
フォンやシリコーンのような柔軟性に優れた高分子材料
からなっており、薬液および観察、処置器具を挿入する
ためのルーメン４と光ファイバ７ａ、７ｂを挿入するた
めのルーメン８ａ、８ｂを有するとともに、湾曲部１４
においてはチューブ本体１の壁面に形成された５本の溝
６が形成されている。またルーメン８ａ、８ｂには湾曲
部１４でコア部が露出した光ファイバ７が挿入されてお
りこの部分より光が溝部６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高分子物質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。この湾曲部分のチューブ本体１の外装部は水分透過
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、光応答性高分子物質５の漏出を防いでいる。

【００１９】光応答性高分子物質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等が用いられ、チ
ューブ本体１への固定は溝部５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
オンゲルは外液（体液）と比較し、ゲル内に多くの可動
イオンを含むこととなり、その結果ゲルの浸透圧が高く
なる。この浸透圧によりゲルは浸透圧とゲル弾性が釣り
合うまで膨潤する。駆動用光の照射を止めるとイオンが
中和し、浸透圧が減少するため、ゲルの弾性力により元
の収縮状態に戻る。

【００２０】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あ
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
答性高分子物質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。

【００２１】光ファイバ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によって得られる。光源１０ａ、１０ｂ
より発生した光はそれぞれの光ファイバカップリング光
学系９ａ、９ｂを会して光ファイバ７ａ、７ｂに導光さ
れる。

【００２２】ここで光源１０ａ、１０ｂより発生する光
は先述の光応答性高分子物質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
性高分子物質５として用いた場合は波長２７０〜７００
ｎｍを発生することが好ましい。この光源１０ａ、１０
ｂ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。

【００２３】図１、図２を用いて使用例を説明する。体
腔内にチューブ本体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チューブを進めようとする
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においてチューブ本体１を進める方向へチューブ
本体１の湾曲操作を行う。この操作が行われると制御装
置２内の光源１０ａ、１０ｂより溝部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光ファイバカップリング光学系９
ａ、９ｂを通じてチューブ本体１に埋め込まれた光ファ
イバ７ａ、７ｂに導かれる。この時光ファイバ７ａ、７
ｂに導かれる光量は光源１０ａ、１０ｂの光量を光源ド
ライバ１１により制御することによって制御され、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。光ファイバ７ａ、７ｂに導かれた光は、チューブ
本体１の溝部６で光ファイバ７ａ、７ｂのコアが露出さ
れた箇所より光応答性高分子物質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、チューブ本体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、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。このとき、光応答性高分子材料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
る水分透過性のスリーブ１３を通して体液より得る。溝
部６は複数あるために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
定したチューブの湾曲が得られる。光ファイバ７ａ、７
ｂとしては、石英ファイバ、多成分ガラスファイバおよ
びプラスチック光ファイバ等が用いられる。光ファイバ
７ａ、７ｂは湾曲部１４において光ファイバ用ルーメン
８ａ、８ｂ内で自由に摺動できるために光ファイバとチ
ューブの一体化による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。

【００２４】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。

【００２５】（実施例２）図３は本発明の実施例２に係
る医療用チューブの先端部の構成を示す説明図であり、
３方向に湾曲可能なチューブを示したものである。５本
の溝部２１は、それぞれ３部分（２１ａ、２１ｂ、２１
ｃ）に分割されており、この３部分のそれぞれに光照射
するための光ファイバが備えられている。この様な構成
をとることにより湾曲時に機能する光応答性高分子材料
２２ａ、２２ｂ、２２ｃが明確に分離され、より正確な
湾曲が可能になる。

【００２６】（実施例３）図４は本発明の実施例３に係
る医療用チューブの先端部の構成を示す説明図である。
溝部３１はチューブ本体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３２が充填され、溝の底部には光ファイバが配置さ
れている（図示せず）。湾曲部１４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。また、実施例２の如く、溝部分が図３に示したよう
に分離していても良い。このように溝を螺旋加工するこ
とは、湾曲の支易さに加えて、実施例１、２のようなリ
ング状に加工したもの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。

【００２７】（実施例４）図５は本発明の実施例４に係
る複数の湾曲部を備えた医療用チューブの先端部の構成
を示す説明図、図６は本実施例４の医療用チューブを体
腔内に挿入した状態を示す使用状態説明図であり、湾曲
している体腔内での５つの湾曲部を備えた医療用チュー
ブの状態を示したものである。図５において、各構成要
素には図１に示す実施例１と共通のものが多いため、同
一箇所には同一符号を付与して説明を省略し、異なる箇
所のみ説明する。

【００２８】図５において、１４、１５、１６はすべて
湾曲部であり、光ファイバ７およびルーメン８は最も先
端に位置する湾曲部１４のために２本、湾曲部１５、１
６のためにそれぞれ１本ずつ設けられている。光ファイ
バ７は湾曲部１４、１５、１６、のそれぞれに２本以上
ずつ設けても良いが、本実施例ではチューブの細径化の
ため、必要最低限の本数のみ設けている。また、湾曲部
１５、１６のための光ファイバは、各湾曲部より先端に
まで延長して存在する必要が無く、すなわち手元部には
各関節分の光ファイバが存在するが、先端に至るに従っ
て光ファイバの本数は減少する。また、制御部２におけ
る光ファイバカップリング光学系９、光源１０は光ファ
イバ７の本数と同数必要となる。

【００２９】各湾曲部はそれぞれ５本の溝部６からな
り、それぞれに光応答性物質５が充填されている。また
各湾曲部にはすべて水分透過性高分子からなるスリーブ
１３が被覆されている。

【００３０】本発明の如き医療用チューブを体腔内で安
全に進めるためには、先端部を柔軟にすることが重要で
あるが、本実施例においては各湾曲部（関節部）から先
端部へ行くに従って光ファイバの本数が減り、先端部を
軟らかくできる。また、医療用チューブを手元部からの
遠隔操作で体腔内に挿入するためにはチューブのトルク
伝達性が重要なパラメータであるが、本発明の医療用チ
ューブではその機構上光ファイバを管壁に埋設している
ために、高分子材料単体でチューブを構成したものより
もトルク伝達性に優れている。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、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。また、複数の湾曲部を設けることによって、体腔形
状に併せた湾曲を実現することができ、体腔の損傷や体
腔への刺激を低減することが可能となるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す医療用チューブの構成
図。

【図２】実施例１に係る医療用チューブの先端部の構成
を示す断面図。

【図３】実施例２に係る医療用チューブの先端部の構成
を示す説明図。

【図４】実施例３に係る医療用チューブの先端部の構成
を示す説明図。

【図５】実施例４に係る医療用チューブの構成図。

【図６】実施例４に係る医療用チューブの使用状態説明
図。

【符号の説明】

１：カテーテル本体 １４、１５、１
６：湾曲部 ２：制御部 ２１ａ、２１ｂ、
２１ｃ：溝部分 ３：操作部 ２２ａ、２２ｂ、
２２ｃ：光応答性物質 ４：ルーメン ４１：体腔 ５：光応答性物質 ６：溝部分 ７ａ、７ｂ：光ファイバ ８ａ、８ｂ：光ファイバ用ルーメン ９ａ、９ｂ：光ファイバ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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湾曲部を有する医療用チューブにおい
   て、該湾曲部におけるチューブ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湾曲制御手段を具備した
   ことを特徴とする医療用チューブ。
2. 【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、前記医療用チューブ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に記載の医療用チ
   ューブ。
3. 【請求項３】 前記湾曲制御手段が、前記チューブの管
   腔内に具備した少なくとも１本の光ファイバを有し、前
   記溝部には光ファイバのコアが露出してなることを特徴
   とする請求項１に記載の医療用チューブ。
4. 【請求項４】 前記医療用チューブにおける溝部は、チ
   ューブ本体壁に周状に形成された複数の溝がチューブの
   軸に添って連続して列を形成しており、各溝列毎に前記
   光ファイバのコア部が露出していることを特徴とする請
   求項３に記載の医療用チューブ。
5. 【請求項５】 前記医療用チューブにおける溝部は、チ
   ューブ本体壁に連続螺旋状に形成されてなることを特徴
   とする請求項１に記載の医療用チューブ。
6. 【請求項６】 前記湾曲制御手段が、光ファイバに光を
   導光する手段と湾曲方向、湾曲量に応じて光ファイバ毎
   に導光量を変化させるための手段を有することを特徴と
   する請求項３に記載の医療用チューブ。
7. 【請求項７】 前記湾曲部が複数あることを特徴とする
   請求項１に記載の医療用チューブ。