JPH09135906A

JPH09135906A - 体内挿入式医療器具用のセンサ

Info

Publication number: JPH09135906A
Application number: JP7299709A
Authority: JP
Inventors: Makoto Murate; 真村手; Hitoshi Iwata; 仁岩田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】器具の先端に加わる圧力を確実にセンシング
することができるばかりでなく、構造が簡単であって小
型かつ安価な体内挿入式医療器具用のセンサを提供する
こと。【解決手段】このセンサ３は、体内挿入式医療器具１
の先端に取り付られ、その位置においてセンシングを行
う。このセンサ３を構成する弾性樹脂部材４は導電性物
質を含んでおり、その複数の箇所に電極５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂが離間して配置される。複数の電極５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂのうち一つの対をなすもの、即ち５ａ−
５ｂ，６ａ−６ｂは、弾性樹脂部材４の軸線Ｃ1 方向に
沿って並ぶように配置されている。従って、電極５ａ−
５ｂ間，６ａ−６ｂ間の抵抗値の変化に基づいて、弾性
樹脂部材４の変形度合いが検知される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体内挿入式医療器
具用のセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体内にある各種の管の中に挿入されそ
こで治療行為等を行う医療器具として、例えば内視鏡や
カテーテル等が従来より知られている。この種の器具
は、通常、体内に挿入される細いガイドチューブと、そ
のガイドチューブを体外にて操作するためにガイドチュ
ーブの基端部に設けられた操作手段とによって成り立っ
ている。また、同ガイドチューブの中には、それぞれの
医療器具において必要な機構、例えば医療用カテーテル
では投薬管やバルーン拡張用の送気管など、内視鏡では
送光手段としての光ファイバなどが収容されている。

【０００３】例えば内視鏡を使用するオペレータは、操
作手段によってガイドチューブの先端を操作しながらガ
イドチューブを押し進め、その先端を目的の箇所まで確
実に到達させる必要がある。しかし、体内にある管は必
ずしも直線状ではなく、部分的に屈曲していたり分岐し
ていることが少なくない。それゆえ、熟練度の低いオペ
レータは、所望の部位でない部位に先端を誘導してしま
う場合がある。

【０００４】その一方、熟練度の高いオペレータは、ガ
イドチューブの挿入抵抗の増加を自分の手の感覚によっ
て認識することにより屈曲部の存在等を予測し、それに
応じて進行方向を決定する。ところが、熟練度の高いオ
ペレータといえども操作を勘に頼っていることから、常
に目的の箇所に誘導できるとは限らない。

【０００５】上記のような問題を解消するための方策と
しては、例えばガイドチューブの先端に何らかのセンサ
を設け、管内壁との接触によって受ける圧力の大きさ・
方向をそのセンサで測定すると考えられている。また、
かかる発想を具体化した例としては、特開平６−１９０
０５０号公報に開示された技術がある。

【０００６】この公報の医療器具においては、ガイドチ
ューブの先端に触覚センサが取り付けられている。この
触覚センサは、圧力を検出するためのストレインゲージ
を軟質チューブの先端縁近傍に配設することによって構
成されている。より詳細にいうと、前記軟質チューブの
先端縁に複数のビームとスリットとが形成され、主とし
て同ビームの部分にストレインゲージが配設されてい
る。従って、管内壁にセンサが接触すると、外力によっ
てビームが弾性変形する。このとき、ストレインゲージ
がビームの歪みを電気インピーダンスに変換して外部に
出力する。その結果、ガイドチューブの先端が受ける圧
力の大きさ・方向が検知され、オペレータが操作する際
における進行方向決定の際の便宜が図られるようになっ
ている。

【０００７】また、このような触覚センサの代わりに、
圧力検知部としてのダイヤフラムを有する半導体式圧力
センサ等を設けることも従来より提案されている。な
お、この種のセンサは全体の小型化に向いているという
利点を持つ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の体内
挿入式医療器具用のセンサには、以下のような問題があ
る。

【０００９】i)ストレインゲージを利用した触覚センサ
の場合、センサの先端縁に微細なビーム、スリット及び
ストレインゲージを形成する必要があるため、どうして
も構成が複雑になりかつその製造も困難になる。また、
このような構成であると、センサの小型化が妨げられる
おそれもある。

【００１０】ii) 近年、体内挿入式医療器具（正確には
被挿入部分であるガイドチューブやセンサ等）は、ＡＩ
ＤＳ等のようなウィルスの二次感染を防止すべく、使い
捨てにされることが常識化しつつある。従って、それに
使用されるセンサは安価なものであることが好ましい。
しかし、半導体式圧力センサは現状において高価である
ため、この条件を満たしているとはいえない。また、ス
トレインゲージを利用した触覚センサも上記のように製
造上の困難性があることから、ある程度高価なものとな
ってしまうことは避けられない。ゆえに、同センサも前
記条件を満たしているとは言いがたい。

【００１１】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その主目的は、器具の先端に加わる圧力を確実
にセンシングすることができるばかりでなく、構造が簡
単であって小型かつ安価な体内挿入式医療器具用のセン
サを提供することにある。

【００１２】また、本発明の別の目的は、生体に対する
適合性の高い体内挿入式医療器具用のセンサを提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、体内挿入式医療器具
の先端に取り付られ、その位置においてセンシングを行
うセンサであって、導電性物質を含む弾性樹脂部材にお
ける複数の箇所に電極が離間して配置され、前記電極間
の抵抗値の変化に基づいて前記弾性樹脂部材の変形度合
いが検知されるように構成された体内挿入式医療器具用
のセンサをその要旨とする。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記弾性樹脂部材は中空状であるとしている。請求
項３に記載の発明は、請求項２において、前記弾性樹脂
部材は筒状体であり、前記複数の電極はその筒状体の内
周面に配置されているとしている。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項において、前記複数の電極のうち一つの
対をなすもの同士は、前記弾性樹脂部材の軸線方向に沿
って並ぶように配置されているとしている。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項において、前記複数の電極は二対であ
り、それらのうちの一対は、前記弾性樹脂部材の軸線を
基準として他の一対と９０°をなすように配置されてい
るとしている。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項において、前記弾性樹脂部材及び前記電
極は、生体適合性材料からなる保護層によって被覆され
ているとしている。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
のいずれか１項において、前記弾性樹脂部材は、シリコ
ーンゴムにカーボン粒子を分散させてなるものであると
している。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７
のいずれか１項において、前記電極は、金または白金か
らなる電極であるとしている。次に、本発明の「作用」
について説明する。

【００２０】請求項１に記載の発明によると、センサを
構成する弾性樹脂部材には弾力性があるため、外部から
の圧力を受けると弾性変形し、その外力がなくなると元
の形状に復帰する。また、弾性樹脂部材は導電性物質を
含んでいるため、離間して配置された電極間にはある程
度の電流が流れうる。

【００２１】外力が加わることにより弾性樹脂部材に弾
性変形が生じると、外力の方向によっては電極間の距離
が増減し、それに伴って電極間の抵抗値も増減する。即
ち、この弾性樹脂部材は、いわば電極間に接続された抵
抗体であると把握することもできる。従って、この抵抗
値の変化に基づいて弾性樹脂部材の変形度合いを検知す
ることができ、さらにはそのような変形をもたらしてい
る外力の方向・大きさを検知することができる。以上の
ように、本発明のセンサによれば、器具の先端に加わる
圧力を確実にセンシングすることができる。

【００２２】また、本発明のセンサでは、ビーム、スリ
ット及びストレインゲージ等を形成する必要がないの
で、上記した従来のセンサに比較して構成が簡単にな
る。よって、小型化が容易でありかつ製造の困難性も小
さい。また、製造の困難性が小さくなる結果、従来のセ
ンサに比べて安価なものとすることができる。このこと
はセンサの使い捨てを許容することにもつながる。

【００２３】請求項２に記載の発明によると、上記作用
に加えて次のような作用がある。即ち、弾性樹脂部材が
中空状であるため、外力が加わったときの弾性変形の度
合いが大きくなる。従って、中空状でない場合に比較し
て、センシング感度が向上する。

【００２４】請求項３に記載の発明によると、上記作用
に加えて次のような作用がある。即ち、弾性樹脂部材が
筒状体であると、その開口に器具の先端を嵌着すること
ができる。このため、取り付け・取り外しの作業が容易
になる。また、弾性樹脂部材が筒状体であると、軸線方
向に沿って通り抜ける光が遮られないため、例えば内視
鏡用のセンサとして使用することが可能となる。

【００２５】請求項４に記載の発明によると、上記作用
に加えて次のような作用がある。中心軸線方向（即ちＺ
軸方向）からの外力が加わると、弾性樹脂部材はその外
力の大きさ・方向に応じて伸長または収縮し、それに伴
って電極間の抵抗値も増減する。従って、Ｚ軸方向の外
力の大きさ・方向を検知することができる。さらに、中
心軸線方向に直交する方向（即ちＸ−Ｙ軸方向）からの
外力が加わると、弾性樹脂部材の頭部はいずれかの方向
に傾倒する。この場合、弾性樹脂部材の周面には伸長部
位と収縮部位とができ、同部位に電極が存在していれば
それに伴って電極間の抵抗値が増減する。従って、一定
の場合には、Ｘ−Ｙ軸方向の外力の大きさ・方向を検知
することも可能である。

【００２６】請求項５に記載の発明によると、上記の作
用に加えて次のような作用がある。即ち、二対の電極が
互いに直交した配置関係にあることから、Ｘ軸方向から
の外力の大きさ・方向及びＹ軸方向からの外力の大きさ
・方向の両方を確実に検知することができる。

【００２７】請求項６に記載の発明によると、生体適合
性材料からなる保護層で被覆しておくことにより、弾性
樹脂部材及び電極と生体内物質との直接的な接触が回避
される。このため、仮に弾性樹脂部材や電極が生体適合
性材料でなかったとしても、センサ全体としては生体に
対する適合性の高いものとすることができる。なお「生
体適合性がある」とは、血液、リンパ液、その他の生体
内物質との反応性が低いことをいう。

【００２８】請求項７に記載の発明によると、シリコー
ンゴムは、適度の弾力性を有するばかりでなく、生体適
合性がある材料でもある。また、シリコーンゴムに分散
されるカーボン粒子も、生体適合性がある材料であると
考えてよい。従って、センサを生体に対する適合性の高
いものとすることができる。

【００２９】請求項８に記載の発明によると、金または
白金からなる電極は、生体適合性がある材料であるた
め、センサを生体に対する適合性の高いものとすること
ができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。

【００３１】体内挿入式医療器具の一種であるこの血管
拡張用カテーテル１は、体内に挿入される細いガイドチ
ューブと、それを体外にて操作するためにガイドチュー
ブの基端部に設けられる操作手段とによって成り立って
いる。前記操作手段は、例えばガイドチューブ内に挿入
された複数本のワイヤと、それらを操作するワイヤ操作
部とによって構成されている。また、ガイドチューブの
基端部には、エアコンプレッサが設けられている。

【００３２】前記エアコンプレッサには、バルーン拡張
用の送気管が接続されている。この送気管はガイドチュ
ーブ内に挿通されており、その先端側はガイドチューブ
の先端口から突出されている。なお、図示しない血管拡
張用のバルーンは、この送気管の先端２から数センチほ
ど基端側に戻った位置に設けられている。前記バルーン
には、送気管を介して圧縮空気が供給される。すると、
同バルーンが膨張することにより、狭窄した血管が拡張
されるようになっている。

【００３３】図１に示されるように、この送気管の先端
２には、センサ３が取り付けられている。このセンサ３
を構成する弾性樹脂部材４は、シリコーンゴムに導電性
物質であるカーボン粒子を不均一に分散させてなる、い
わゆる感圧ゴムである。この弾性樹脂部材４は、送気管
よりもひとまわり大きく、全体として円柱状を呈してい
る。弾性樹脂部材４の底面には凹部が形成されており、
その凹部には送気管の先端２が嵌着されている。

【００３４】弾性樹脂部材４の外周面には、金または白
金からなる二対の電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂが互いに
離間して配置されている。なお、これらの電極５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂは、例えば導電性接着剤を用いて外周面
に貼り付けられる。

【００３５】４つの電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂのう
ち、５ａ，５ｂは主としてＸ軸方向の外力を検知するた
めのものであり、６ａ，６ｂは主としてＹ軸方向の外力
を検知するためのものである。一つの対をなすＸ軸方向
用電極５ａ，５ｂは、弾性樹脂部材４の軸線Ｃ1 方向に
沿って並ぶように配置されている。同じく、一つの対を
なすＹ軸方向用電極６ａ，６ｂも、弾性樹脂部材４の軸
線Ｃ1 方向に沿って並ぶように配置されている。なお、
Ｘ軸方向用電極５ａ，５ｂとＹ軸方向用電極６ａ，６ｂ
とは、弾性樹脂部材４の軸線を基準として互いに９０°
をなしている。また、図１に示されるように、Ｘ軸方向
用電極５ａ，５ｂ間の距離とＹ軸方向用電極６ａ，６ｂ
間の距離とは、外力が加わっていない状態において等し
くなるように設計されている。

【００３６】前記各電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂには、
例えばはんだ付け等によってそれぞれ配線７の一端が接
続されている。これらの配線７は、弾性樹脂部材４に対
して絶縁されており、ガイドチューブ内を通り抜けてそ
の基端部まで到っている。また、基端部まで到った配線
７の端部は、抵抗値を測定した結果を画面に表示する機
能を有するコンピュータの入力側に接続されている。

【００３７】そして、弾性樹脂部材４、電極５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂ及び配線７は、生体適合性材料からなる
保護層としてのシリコーンゴムカバー８によって全体的
に被覆されている。

【００３８】弾性樹脂部材４と管内壁等とが接触する
と、同弾性樹脂部材４は外部から圧力を受けることにな
る。その際、弾性樹脂部材４には弾性変形が生じる。ま
た、その外力がなくなると、弾性樹脂部材４は元の形状
に復帰する。

【００３９】図２（ａ）のグラフには、Ｘ軸方向におけ
る弾性変形の度合い（Δｘ）とＸ軸方向の外力の大きさ
（Ｆｘ）との関係が示されている。「Ｘ軸方向における
弾性変形の度合いΔｘ」とは、ここでは、−Ｘ方向から
＋Ｘ方向へ外力が加わった場合の弾性変形に伴って弾性
樹脂部材４の先端面が移動する距離と定義する。同グラ
フにおいて、横軸はΔｘであり、縦軸はＦｘである。両
者の関係は次の式（１）で表される。

【００４０】Ｆｘ＝ｋ・Δｘ …（１）〔なお、ｋは弾性樹脂部材４の寸法や材質等によって求
まる弾性係数〕従って、前記式（１）式は原点を通る単純増加直線とな
り、ＦｘとΔｘとは正比例の関係となる。

【００４１】同様に、図２（ｂ）のグラフには、Ｙ軸方
向における弾性変形の度合い（Δｙ）とＹ軸方向の外力
の大きさ（Ｆｙ）との関係が示されている。「Ｙ軸方向
における弾性変形の度合いΔｙ」とは、ここでは、−Ｙ
方向から＋Ｙ方向へ外力が加わった場合の弾性変形に伴
って弾性樹脂部材４の先端面が移動する距離と定義す
る。また、図２（ｃ）のグラフには、Ｚ軸方向における
弾性変形の度合い（Δｚ）とＺ軸方向の外力の大きさ
（Ｆｚ）との関係が示されている。「Ｚ軸方向における
弾性変形の度合いΔｚ」とは、ここでは、−Ｚ方向から
＋Ｚ方向へ外力が加わった場合の弾性変形に伴って弾性
樹脂部材４の先端面が移動する距離と定義する。そし
て、ＦｙとΔｙとの関係、ＦｚとΔｚとの関係は次式の
ようになる。

【００４２】Ｆｙ＝ｋ・Δｙ …（２）Ｆｚ＝ｋ・Δｚ …（３）従って、前記式（２），式（３）は、いずれも原点を通
る単純増加直線となる。また、Ｆｙ及びΔｙ、Ｆｚ及び
Δｚは、ともに正比例の関係となる。

【００４３】続いて、前記センサ３によるセンシング方
法について説明する。センシングを行うにあたって、ま
ずＸ軸方向用電極５ａ−５ｂ間、及びＹ軸方向用電極６
ａ−６ｂ間には通電がなされる。弾性樹脂部材４には導
電性のカーボン粒子が分散されているので、対をなす電
極５ａ−５ｂ間，電極６ａ−６ｂ間にはある程度の電流
が流れる。また、いずれの方向からも外力が加わってい
ない図１の初期状態では、Ｘ軸方向用電極５ａ−５ｂ間
の抵抗値ＲｘはＲｘ₀となり、Ｙ軸方向用電極６ａ−６
ｂ間の抵抗値ＲｙはＲｙ₀となる。ちなみに、本実施形
態のセンサ３では、電極５ａ−５ｂ間の距離と電極６ａ
−６ｂ間の距離とが等しいので、Ｒｘ₀＝Ｒｙ₀とな
る。

【００４４】図３（ａ）には、＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ
外力が加わっているときの弾性樹脂部材４の変形の様子
が示されている。図３（ｂ）のグラフには、そのときの
弾性樹脂部材４の弾性変形の度合い（Δｘ）と電極５ａ
−５ｂ間の抵抗値（Ｒｘ）との関係が示されている。な
お、グラフでは、符号Ｒｘは電極５ａ−５ｂ間にある仮
想の抵抗体を示すものとしても使用されている。また、
同グラフには、Ｒｘ₀を通る単純増加直線が描かれてい
る。従って、Δｘ＞０のときにはＲｘはＲｘ₀よりも大
きくなり、逆にΔｘ＜０のときにはＲｘはＲｘ₀よりも
小さくなる。

【００４５】＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ外力が加わってい
る場合、弾性樹脂部材４の頭部は−Ｘ方向に傾倒する
（図３(a) 参照）。また、このとき弾性樹脂部材４の周
面には、伸長部位と収縮部位とができる。なお、伸長・
収縮の程度は、前記先端面の移動距離に比例したものと
なる。傾倒している側にあたる部位、即ち電極５ａ−５
ｂが設置されている部位が収縮部位となる。よって、電
極５ａ−５ｂ間の距離は短くなり、Δｘは負の値にな
る。従って、Ｒｘの値は減少する。逆に、この収縮部位
のちょうど反対側にあたる部位が伸長部位となる。な
お、伸長部位と収縮部位との中間にあたる部位、即ち電
極６ａ−６ｂが設置されている部位には、ほとんど弾性
変形が起こらない。よって、電極６ａ−６ｂ間の距離は
変化せず、Δｙ＝０となる。従って、Ｒｙの値は変わら
ない。

【００４６】すると、コンピュータは、Ｒｙに変化がな
くＲｘのみが増加した事実を、例えばディスプレイ画面
上に表示する。この場合、オペレータは、Δｘ＝０（即
ちＲｘ＝Ｒｘ₀）となるようにカテーテル１を操作すれ
ばよい。より具体的にいうと、ワイヤ操作部を操作する
ことによって、センサ３の進行方向を−Ｘ方向に向けれ
ばよいことになる。

【００４７】ちなみに、−Ｘ方向から＋Ｘ方向へ外力が
加わっている場合、弾性樹脂部材４の頭部は＋Ｘ方向に
傾倒する（図示略）。この結果、電極５ａ−５ｂ間の距
離は長くなり、Δｘは正の値になる。従って、Ｒｘの値
は増加する。なお、先端面の移動距離が大きいほど、電
極５ａ−５ｂ間の距離が長くなる。なお、電極６ａ，６
ｂが設置されている部位にはほとんど弾性変形が起こら
ないため、Ｒｙの値は変わらない。以上のことから、オ
ペレータは、センサ３の進行方向を＋Ｘ方向に向ければ
よいことになる。

【００４８】図４（ａ）には、＋Ｙ方向から−Ｙ方向へ
外力が加わっているときの弾性樹脂部材４の変形の様子
が示されている。図４（ｂ）のグラフには、そのときの
弾性樹脂部材４の弾性変形の度合い（Δｙ）と電極６ａ
−６ｂ間の抵抗値（Ｒｙ）との関係が示されている。な
お、グラフでは、符号Ｒｙは電極６ａ−６ｂ間にある仮
想の抵抗体を示すものとしても使用されている。また、
同グラフには、Ｒｙ₀を通る単純増加直線が描かれてい
る。従って、Δｙ＞０のときにはＲｙはＲｙ₀よりも大
きくなり、逆にΔｙ＜０のときにはＲｙはＲｙ₀よりも
小さくなる。

【００４９】＋Ｙ方向から−Ｙ方向へ外力が加わってい
る場合、弾性樹脂部材４の頭部は−Ｙ方向に傾倒する
（図４(a) 参照）。また、このとき弾性樹脂部材４の周
面には、伸長部位と収縮部位とができる。なお、伸長・
収縮の程度は、前記先端面の移動距離に比例したものと
なる。傾倒している側にあたる部位、即ち電極６ａ，６
ｂが設置されている部位が収縮部位となる。よって、電
極６ａ−６ｂ間の距離は短くなり、Δｙは負の値にな
る。従って、Ｒｙの値は減少する。逆に、この収縮部位
のちょうど反対側にあたる部位が伸長部位となる。な
お、伸長部位と収縮部位との中間にあたる部位、即ち電
極５ａ，５ｂが設置されている部位には、ほとんど弾性
変形が起こらない。よって、電極５ａ−５ｂ間の距離は
変化せず、Δｘ＝０となる。従って、Ｒｘの値は変わら
ない。

【００５０】すると、コンピュータは、Ｒｘに変化がな
くＲｙのみが増加した事実を、例えばディスプレイ画面
上に表示する。この場合、オペレータは、Δｙ＝０（即
ちＲｙ＝Ｒｙ₀）となるようにカテーテル１を操作すれ
ばよい。より具体的にいうと、ワイヤ操作部を操作する
ことによって、センサ３を−Ｙ方向に進行させればよい
ことになる。

【００５１】ちなみに、−Ｙ方向から＋Ｙ方向へ外力が
加わっている場合、弾性樹脂部材４の頭部は＋Ｙ方向に
傾倒する（図示略）。この結果、電極６ａ−６ｂ間の距
離は長くなり、Δｙは正の値になる。従って、Ｒｙの値
は増加する。なお、電極５ａ，５ｂが設置されている部
位にはほとんど弾性変形が起こらないため、Ｒｘの値は
変わらない。以上のことから、オペレータは、センサ３
を＋Ｙ方向に進行させればよいことになる。

【００５２】図５（ａ）には、−Ｚ方向から＋Ｚ方向へ
外力が加わっているときの弾性樹脂部材４の変形の様子
が示されている。図５（ｂ）のグラフには、そのときの
弾性樹脂部材４の弾性変形の度合い（Δｚ）と電極５ａ
−５ｂ間の抵抗値（Ｒｘ）との関係が示されている。図
５（ｃ）のグラフには、そのときの弾性樹脂部材４の弾
性変形の度合い（Δｚ）と電極６ａ−６ｂ間の抵抗値
（Ｒｙ）との関係が示されている。

【００５３】図５（ｂ）のグラフには、Ｒｘ₀を通る単
純増加直線が描かれている。従って、Δｚ＞０のときに
はＲｘはＲｘ₀よりも大きくなり、逆にΔｚ＜０のとき
にはＲｘはＲｘ₀よりも小さくなる。図５（ｃ）のグラ
フには、Ｒｙ₀を通る単純増加直線が描かれている。従
って、Δｚ＞０のときにはＲｙはＲｙ₀よりも大きくな
り、逆にΔｚ＜０のときにはＲｙはＲｙ₀よりも小さく
なる。

【００５４】−Ｚ方向から＋Ｚ方向へ外力が加わってい
る場合、弾性樹脂部材４はＺ軸方向に沿って全体的に収
縮することになる。なお、このときの収縮程度は、先端
面の移動距離に比例したものとなる。その結果、電極５
ａ−５ｂ間の距離、電極６ａ−６ｂ間の距離はいずれも
短くなる（図５(a) 参照）。よって、Δｘ，Δｙは負の
値になり、Ｒｘ，Ｒｙの値はともに減少する。

【００５５】すると、コンピュータは、Ｒｘ，Ｒｙが共
に減少したという事実を、例えばディスプレイ画面上に
表示する。この場合、オペレータは、Δｘ＝０かつΔｙ
＝０となるようにカテーテル１を操作すればよい。より
具体的にいうと、センサ３を進行させる力を弱めればよ
いことになる。

【００５６】ちなみに、＋Ｚ方向から−Ｚ方向へ外力が
加わっている場合、弾性樹脂部材４Ｚ軸方向に沿って全
体的に伸長することになる（図示略）。この結果、電極
５ａ−５ｂ間の距離、電極６ａ−６ｂ間の距離はともに
長くなり、Δｘ，Δｙは正の値になる。従って、Ｒｘ，
Ｒｙの値はともに増加する。

【００５７】以下、本実施形態において特徴的な作用効
果を列挙する。（イ）本実施形態によると、外力が加わることにより弾
性樹脂部材４に弾性変形が生じることから、電極５ａ−
５ｂ間、６ａ−６ｂ間の距離が増減し、それに伴って抵
抗値Ｒｘ，Ｒｙも増減する。従って、この抵抗値Ｒｘ，
Ｒｙの変化に基づいて弾性樹脂部材４の変形度合いΔ
ｘ，Δｙ，Δｚを検知することができ、さらにはそのよ
うな変形をもたらしている外力の方向・大きさを検知す
ることができる。以上のように、このセンサ３によれ
ば、血管拡張用カテーテル１の先端に加わる圧力を確実
にセンシングすることができる。よって、オペレータ
は、その先端を進行させるべき方向の決定を間違いなく
行うことができる。ゆえに、所望の部位ではない部位に
先端を誘導してしまうというような操作ミスの発生率が
極めて少なくなる。

【００５８】（ロ）本実施形態の構成であると、ビー
ム、スリット及びストレインゲージ等を形成する必要が
ない。よって、従来のセンサに比較して構成が簡単にな
る。このため、小型化が容易でありかつ製造の困難性も
小さい。また、製造の困難性が小さくなる結果、従来の
センサに比べて安価なものとすることができる。このこ
とはセンサ３の使い捨てを許容することにもつながる。

【００５９】（ハ）本実施形態では、二対の電極５ａ−
５ｂ，６ａ−６ｂが互いに直交した配置関係にあり、さ
らに一つの対をなすもの同士は軸線Ｃ1 の方向に沿って
並んでいる。このため、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸という３つ
の方向の外力の大きさ・方向の両方を確実に検知するこ
とができる。

【００６０】（ニ）本実施形態によると、弾性樹脂部材
４、電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ及び配線７が、生体適
合性材料からなるシリコーンゴムラバー８で被覆されて
いる。従って、弾性樹脂部材４及び電極５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂ等と生体内物質（例えば血液等）との直接的な
接触が回避される。よって、血栓等の発生を未然に防止
することができ、生体に対する適合性の高いセンサ３と
することができる。なお、シリコーンゴムラバー８によ
る被覆を施しておけば、弾性樹脂部材４や電極５ａ，５
ｂ，６ａ，６ｂ等の材料を選択する余地もおのずと広く
なる。なお、前記シリコーンゴムラバー８は、このセン
サ３における表面絶縁膜としての機能も有する。

【００６１】（ホ）本実施形態の弾性樹脂部材４におい
て使用されるシリコーンゴムは、適度の弾力性を有する
ばかりでなく、生体適合性がある材料でもある。また、
シリコーンゴムに分散されるカーボン粒子も、生体適合
性がある材料であると考えてよい。従って、全体として
センサ３を生体適合性の高いものとすることができる。
さらに、金または白金からなる電極５ａ，５ｂ，６ａ，
６ｂも、生体適合性がある材料であるため、センサ３全
体の生体適合性の向上に貢献する。

【００６２】なお、本発明は上記の実施形態のみに限定
されることはなく、例えば次のように変更することが可
能である。（１）本発明を体内挿入式医療器具の一種である内視鏡
１１に具体化した別例１を図６に基づき詳細に説明す
る。なお、実施形態と共通する部分については詳細な説
明を省略する。

【００６３】この内視鏡１１は、ガイドチューブと操作
手段とによって成り立っており、ガイドチューブの基端
部には白色光源等が接続されている。光源には光ファイ
バ１２が接続されている。この光ファイバ１２はガイド
チューブ内に挿通されており、その先端側はガイドチュ
ーブの先端口から突出されている。この光ファイバ１２
の先端には、センサ１３が取り付けられている。このセ
ンサ１３を構成する弾性樹脂部材１４は、前記実施形態
とは異なり貫通孔１４ａを有する筒状体になっている。
同弾性樹脂部材１４の貫通孔１４ａの開口には、光ファ
イバ１２の先端が嵌着されている。そして、この別例１
では、Ｘ軸方向用電極５ａ，５ｂ及びＹ軸方向用電極６
ａ，６ｂが筒状体の内周面に配置されている。このよう
な構成のセンサ１３であっても、基本的には前記実施形
態と同様の作用効果を奏する。

【００６４】特にこのセンサ１３では、弾性樹脂部材１
４が筒状体であるため、外力が加わったときの弾性変形
の度合いΔｘ，Δｙ，Δｚが大きくなる。このため、中
空状でない場合に比較して、センシング感度が向上す
る。また、開口に光ファイバ１２の先端を嵌着すること
ができるため、センサ１３の取り付け・取り外しの作業
が容易化である。さらに、軸線Ｃ1 方向に沿って通り抜
ける光が遮られることがないため、同センサ１３は内視
鏡１１用として極めて好適である。

【００６５】（２）図７に示される別例２のセンサ２１
のように、弾性樹脂部材４に電極５ａ，５ｂを一対だけ
設けることも許容される。勿論、三対にしたり四対にし
たりすること等も可能である。

【００６６】（３）電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを、実
施形態のような貼り付けではなく、スパッタリングや無
電解めっき等の手法で形成してもよい。勿論、配線７の
形成についても同様のことがいえる。ただし、この場合
には、配線７と弾性樹脂部材４，１４との間に何らかの
絶縁構造が必要となる。

【００６７】（４）保護層であるシリコーンゴムラバー
８に代えて、例えばシリコーンコート等を選択してもよ
い。また、弾性樹脂部材４，１４や電極５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂ等が生体適合性材料であるなど一定の場合に
は、保護層８を省略することも許容される。

【００６８】（５）シリコーンゴム中に分散されるカー
ボン樹脂に代えて、例えば金や銅などの金属粒子を分散
させてもよい。（６）本発明のセンサ３，１３，２１の使用は、血管や
大腸、小腸、十二指腸、その他の消化管に加えて、尿
道、輸卵管、胆管、膣、リンパ管、耳道、鼻孔、食道、
気管支などに挿入される各種医療器具においても有効で
ある。また、本発明のセンサ３，１３，２１は、カテー
テル１や内視鏡１１のような外部操作式の医療器具のみ
ならず、マイクロマシン技術を応用した自走式の医療器
具の先端に取り付られてもよい。勿論、医療器具は人間
用に限定されず動物用であってもよい。

【００６９】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。（１）請求項６において、前記保護層はシリコーンゴ
ムカバーである体内挿入式医療器具用のセンサ。この構
成であると、生体に対する適合性の高い体内挿入式医療
器具用のセンサを提供することができる。

【００７０】（２）体内挿入式医療器具の先端に取り
付られた請求項１乃至８のいずれか１項に記載されたセ
ンサを用いその位置においてセンシングを行うことによ
り、前記先端を進行させるべき方向を決定する方法であ
って、前記センサに加わっているそのときの圧力の方向
・大きさを前記弾性樹脂部材の変形度合いに基づいて検
知するとともに、その圧力がゼロとなるような方向に前
記先端を進行させることを特徴とした、体内挿入式医療
器具の進行方向決定方法。この方法を実施すれば、器具
の先端を体内の所望の部位まで確実にかつ速やかに誘導
することができる。

【００７１】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。「ガイドチューブ：体内挿入式医療器具を構成する部
材であって、体内に挿入される長尺状かつフレキシブル
なチューブをいう。」

【００７２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、器具の先端に加わる圧力を確実にセンシ
ングすることができるばかりでなく、構造が簡単であっ
て小型かつ安価な体内挿入式医療器具用のセンサを提供
することができる。

【００７３】請求項２に記載の発明によれば、上記効果
に加え、弾性変形の度合いが大きくなるので、センシン
グ感度を向上させることができる。請求項３に記載の発
明によれば、上記効果に加え、取り付け作業等の容易化
を図ることができ、しかも内視鏡用のセンサとして好適
なものとなる。

【００７４】請求項４に記載の発明によれば、上記効果
に加え、複数方向の外力の大きさ・方向を検知すること
が可能なものとすることができる。請求項５に記載の発
明によれば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の外力の大き
さ・方向を確実に検知することができる。

【００７５】請求項６，７，８に記載の発明によれば、
上記効果に加え、生体に対する適合性の高い体内挿入式
医療器具用のセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を血管拡張用カテーテル用のセンサに具
体化した一実施形態を示す概略斜視図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、弾性樹脂部材の弾性変形の
度合いと外力の大きさとの関係を示したグラフ。

【図３】（ａ）は、Ｘ軸方向の外力が加わっているとき
の弾性樹脂部材の変形の様子を示す概略斜視図、（ｂ）
はそのときの弾性樹脂部材の弾性変形の度合いと電極間
の抵抗値との関係を示したグラフ。

【図４】（ａ）は、Ｙ軸方向の外力が加わっているとき
の弾性樹脂部材の変形の様子を示す概略斜視図、（ｂ）
はそのときの弾性樹脂部材の弾性変形の度合いと電極間
の抵抗値との関係を示したグラフ。

【図５】（ａ）は、Ｚ軸方向の外力が加わっているとき
の弾性樹脂部材の変形の様子を示す概略斜視図、
（ｂ），（ｃ）はそのときの弾性樹脂部材の弾性変形の
度合いと電極間の抵抗値との関係を示したグラフ。

【図６】本発明を内視鏡用のセンサに具体化した別例１
を示す概略斜視図。

【図７】別例２のセンサを示す概略斜視図。

【符号の説明】

１…体内挿入式医療器具としての血管拡張用カテーテ
ル、３，１３，２１…体内挿入式医療器具用のセンサ、
４，１４…弾性樹脂部材、５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…電
極、７…保護層としてのシリコーンゴムラバー、１１…
体内挿入式医療器具としての内視鏡、Ｃ1 …軸線、Ｒ
ｘ，Ｒｙ…抵抗値、Δｘ，Δｙ，Δｚ…変形度合い。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体内挿入式医療器具（１）の先端に取り付
られ、その位置においてセンシングを行うセンサ（３，
１３，２１）であって、導電性物質を含む弾性樹脂部材（４，１４）における複
数の箇所に電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）が離間して
配置され、前記電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）間の抵
抗値（Ｒｘ，Ｒｙ）の変化に基づいて前記弾性樹脂部材
（４，１４）の変形度合い（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が検知
されるように構成された体内挿入式医療器具用のセン
サ。
【請求項２】前記弾性樹脂部材（１４）は中空状である
請求項１に記載の体内挿入式医療器具用のセンサ。
【請求項３】前記弾性樹脂部材（１４）は筒状体であ
り、前記複数の電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）はその
筒状体の内周面に配置されている請求項２に記載の体内
挿入式医療器具用のセンサ。
【請求項４】前記複数の電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６
ｂ）のうち一つの対をなすもの同士は、前記弾性樹脂部
材（４，１４）の軸線（Ｃ1 ）方向に沿って並ぶように
配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
体内挿入式医療器具用のセンサ。
【請求項５】前記複数の電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６
ｂ）は二対であり、それらのうちの一対は、前記弾性樹
脂部材（４，１４）の軸線（Ｃ1 ）を基準として他の一
対と９０°をなすように配置されている請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の体内挿入式医療器具用のセン
サ。
【請求項６】前記弾性樹脂部材（４，１４）及び前記電
極（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）は、生体適合性材料から
なる保護層（８）によって被覆されている請求項１乃至
５のいずれか１項に記載の体内挿入式医療器具用のセン
サ。
【請求項７】前記弾性樹脂部材（４，１４）は、シリコ
ーンゴムにカーボン粒子を分散させてなるものである請
求項１乃至６のいずれか１項に記載の体内挿入式医療器
具用のセンサ。
【請求項８】前記電極（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）は、
金または白金からなる電極である請求項１乃至７のいず
れか１項に記載の体内挿入式医療器具用のセンサ。