| 【発明の名称】 |
屈曲機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】前田 重雄
【氏名】遠山 修
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| 【要約】 |
【課題】内視鏡先端など所望の屈曲部位を屈曲させ得る屈曲機構において、屈曲部が十分な可撓性を有し、大きな屈曲角を得ることができる屈曲機構を提供すること。
【解決手段】先端側が首振り部１ａとなっているファイバスコープ１の、前記首振り部１ａの基端側に、密巻状態を記憶した形状記憶合金コイル２ａ、２ｂが前記ファイバスコープ１を中心とした軸対称な位置に伸長した状態で設けている。前記コイル２ａ、２ｂの先端側はそれぞれ可動片４の両端４ａ、４ｂに接続しており、該可動片４は中心を支点として前記コイル２ａ、２ｂが接続された両端４ａ、４ｂが揺動可能となっている。前記コイル２ａ、２ｂの他端は固定部材５に接続している。牽引ワイヤ３ａ、３ｂは一端が前記可動片４の両端４ａ、４ｂに、他端がファイバスコープ１の先端に設けられた先端リング６にそれぞれ接続している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 屈曲部を有する長尺体と、前記屈曲部の一端側に設けられ、前記長尺体を中心として軸対称に配置された２組の形状記憶部材と、該２組の形状記憶部材をそれぞれ接続して連結するとともに、前記２組の形状記憶部材間の中央を支点として揺動可能に設けられた可動片と、前記２組の形状記憶部材の他端を接続し長尺体に対して不動な固定部材と、一端が前記可動片に連結され、他端が前記屈曲部を通って前記屈曲部の他端側に接続された牽引ワイヤとからなることを特徴とする屈曲機構。
【請求項２】 形状記憶部材が、形状回復により伸長する形状記憶合金コイルであることを特徴とする請求項１記載の屈曲機構。
【請求項３】 形状記憶合金コイルの長手方向以外の変形を抑制するガイド部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の屈曲機構。
【請求項４】 ２組の形状記憶部材それぞれの固定部材側に、前記形状記憶部材を加熱するための光を照射する光ファイバを設けたことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の屈曲機構。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、所望の屈曲部位を屈曲させ得る屈曲機構に関し、特には医療用内視鏡など、細径のものに用いるのに好適な屈曲機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】屈曲機構を有する内視鏡として、例えば、特開昭６３−１３６０１４号公報には、能動屈曲装置を適用した大腸内視鏡についての記載があり、該大腸内視鏡は次のように構成されている。複数のセグメントを直列に配置し、各セグメントは、円筒状の外装によって覆われたコイルスプリングを中心骨格とし、その両端にフランジが設けられ、これらを柔軟な外被で覆っている。そして、コイルスプリングの外装と外被との間の空間に、変態点以上の温度で密巻状態となる形状記憶合金材を伸長変形させた状態でコイルスプリングの両側の互いに軸対称な位置に３本を１組として配置されている。
【０００３】このように構成された内視鏡においては、前記２組の形状記憶合金材の一方を加熱することにより、加熱された側の形状記憶合金材が収縮し、屈曲する。そして、前記加熱を停止すると前記形状記憶合金材は収縮力を失って、コイルスプリングの弾性力により伸長した状態に復元する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構成では、形状記憶合金材を元の伸長状態に復元させるためにコイルスプリングが必要であり、各セグメントには形状記憶合金材やコイルスプリングなどが存在し、セグメント部分の剛性が大きくなる。そして、上記構成ではセグメント部分自体を屈曲させるので、該セグメント部分の剛性の大きさなどから、大きな屈曲角を得ることが困難であるなどの問題がある。
【０００５】従って本発明は、内視鏡先端など所望の屈曲部位を屈曲させ得る屈曲機構において、屈曲部が十分な可撓性を有し、大きな屈曲角を得ることができる屈曲機構を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の屈曲機構は、屈曲部を有する長尺体と、前記屈曲部の一端側に設けられ、前記長尺体を中心として軸対称に配置された２組の形状記憶部材と、該２組の形状記憶部材をそれぞれ接続して連結するとともに、前記２組の形状記憶部材間の中央を支点として揺動可能に設けられた可動片と、前記２組の形状記憶部材の他端を接続し長尺体に対して不動な固定部材と、一端が前記可動片に連結され、他端が前記屈曲部を通って前記屈曲部の他端側に接続された牽引ワイヤとからなることを特徴とするものである。
【０００７】このように構成された屈曲機構においては、屈曲部には牽引ワイヤが存在するのみであるため、屈曲部は剛性が小さく、可撓性が大きいため屈曲が容易であり、屈曲部は大きな屈曲角を得ることができる。
【０００８】前記形状記憶部材は、前記可動片を介して前記牽引ワイヤを牽引することができればよく、材料や形状回復の方向性（形状回復が１方向であるものや、２方向であるもの）など特に制限はないが、例えば内視鏡などの細径の長尺体に用いる場合には、出力体積比が大きいなどの点から形状記憶合金が好ましく、さらに形状記憶合金を用いる場合には、変位量を大きくとれる点からコイル形状とすることが好ましい。また、形状回復の方向性については、形状回復させる際の安定性や繰り返し特性などの点からは１方向性形状記憶材料の方が好ましい。
【０００９】また、１方向に形状回復する形状記憶部材を用いる場合、形状回復によって収縮する形状記憶部材、形状回復によって伸長する形状記憶部材のいずれをも用いることができる。
【００１０】前記、形状回復によって収縮する形状記憶部材を用いる場合、形状回復させていない平常時でも前記可動片と固定部材との間の部位に引張り力（長尺体からみると圧縮力）が加わるため、例えば、内視鏡などのように屈曲または折れやすい長尺体などの場合には、前記可動片と固定部材との間の部位において、前記長尺体が屈曲または折れることもある。したがって、形状回復によって収縮する形状記憶部材を用いる場合、形状記憶部材の形状回復力および平常時の弾性力を弱くするか、前記部位において、補強用部材を設けた方が好ましい。それに対して、形状回復によって伸長するコイルを用いる場合、前記可動片と固定部材との間の部位には、伸長させる力（長尺体からみれば引張り力）が加わり、前記引張り力が発生しないので、前記可動片と固定部材との間の部位が屈曲などすることがない。したがって、前述のように形状記憶部材の形状回復力および平常時の弾性力を弱くする必要がなく、大きな屈曲角を得ることが容易であり、また、補強用部材を設ける必要がなく、前記可動片と固定部材との間の部位の剛性を小さくできるので、前記可動片と固定部材との間の部位の可撓性を大きくできるとともに、補強用部材がないので細径化にも適しているので好ましい。
【００１１】また、形状回復によって伸長する形状記憶部材を用いる場合、形状記憶部材自身には常に圧縮方向の力が加わるため、形状記憶部材自身の剛性が小さい場合、形状記憶部材自身が形状回復による長手方向への変形以外の意図しない方向に屈曲してしまうことがある。したがって、形状記憶部材の長手方向への屈曲を抑制するためのガイド部材を設ける方が好ましい。
【００１２】また、前記ガイド部材としては、前記形状記憶部材の変形力に耐え得る剛性を有し、かつ、内視鏡の可撓性を損なわないように小さい剛性である方が好ましい。また、態様としては、例えば、中空のチューブ内に形状記憶部材を挿入した態様や、形状記憶部材がコイルや中空部材などの場合には、内周側すなわち中空部分に芯材を設ける態様などがあげられる。
【００１３】また、前記形状記憶部材に形状記憶合金材を用いる場合、加熱方法としては、前記形状記憶合金材の両端にリード線を接続して通電加熱する方法や、前記形状記憶合金材の一端側に光ファイバなどを設けて、該光ファイバから光を照射して加熱する方法など特に制限はないが、前記光を照射して加熱する方法とすることにより、電気を用いずに前記形状記憶合金材を加熱することができるので、特に医療用内視鏡などに好適である。
【００１４】
【発明の実施の態様】以下本発明の実施態様につき詳細に説明する。図１、２は本発明の屈曲機構を用いた首振り内視鏡を示しており、図１はその長手方向断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図である。図にしたがって説明すると、首振り内視鏡は、長尺体であるファイバスコープ１を中心に有しており、先端側が屈曲動作を行う首振り部１ａとなっている。該首振り部１ａの基端側には形状記憶部材からなるコイル２ａ、２ｂが前記ファイバスコープ１を中心とした軸対称な位置に設けられている。前記形状記憶部材からなるコイル２ａ、２ｂの先端側はそれぞれ可動片４に接続されており、該可動片４は中心を支点として前記コイル２ａ、２ｂが接続された両端４ａ、４ｂが揺動可能となっている。また、前記形状記憶部材からなるコイル２ａ、２ｂの他端は、ファイバスコープ１に対して不動となっている固定部材５に接続されている。さらに、牽引ワイヤ３ａ、３ｂは一端が前記可動片４の両端４ａ、４ｂに、他端がファイバスコープ１の先端に設けられた先端リング６にそれぞれ接続されている。なお、形状記憶部材からなるコイル２ａ、２ｂは密巻状態を記憶しており、取付時には伸長した状態で取り付けられている。
【００１５】このように構成された屈曲機構の屈曲動作について説明すると、形状記憶部材からなるコイル２ａを加熱すると、コイル２ａは収縮し、可動片４のコイル２ａが接続された端部４ａを手元側に移動させ、牽引ワイヤ３ａを手元側に引張り、屈曲部１ａを屈曲させる。また、それに伴い、前記可動片４は中央が支点とされているので、一端側４ａと対称となっている他端４ｂを先端側に移動することになり、コイル２ｂを先端側に伸長させることになる。そして、前記コイル２ａの加熱を止め、コイル２ａが十分に冷却されると、コイル２ａ、２ｂ両者の弾性力は同じとなり、釣り合った状態となるよう元の位置に戻ることになる。なお、前記コイル２ａ、２ｂが形状回復により伸長するコイルである場合は、一方を形状回復させることにより、加熱された側の可動片端部は先端側に移動され、それによって、もう一方の端部が手元側に移動し、牽引ワイヤを手元側に引張って、屈曲部１ａを屈曲させる。
【００１６】本実施態様では長尺体として、首振り内視鏡を用いた場合を示しているが、長尺体はこれに限定されるわけではなく、例えば、マニュピレータ、カテーテルなどにも用いることができる。前記長尺体は、少なくとも屈曲部が可撓性を有していればよく、長尺体全長にわたって可撓性を有し、その内の一部が屈曲部となるものであっても、可撓性がない本体と可撓性を有する屈曲部とを接続したものであってもよい。
【００１７】前記可動片は、前記形状記憶部材を両端に接続可能であり、可動片の中央を支点として両端が揺動可能であれば特に制限はないが、一方の形状記憶部材の形状回復力を牽引ワイヤおよび他方の形状記憶部材に効率よく伝達するためには剛性が大きい方が好ましい。このような材料として具体的には、ステンレス、各種セラミック材料などを用いることができる。
【００１８】前記固定部材としても、前記形状記憶部材を接続可能であり、前記長尺体に対して不動であれば特に制限はないが、前記固定部材が長尺体に対して不動であっても、弾性を有する場合には、前記形状記憶部材の端部は若干移動することになるので、形状回復力が前記移動に働き、その一部が失われることになる。したがって、前記形状記憶部材の形状回復力を効率よく取出すためには、固定部材は剛性が大きい方が好ましい。このような材料として具体的には、ステンレス、各種セラミック材料などを用いることができる。
【００１９】前記牽引ワイヤは、駆動部による牽引を内視鏡に伝達でき、その際に生じる張力に耐え得るものであればよい。但し、前記駆動部による牽引を内視鏡に無駄なく伝達するためには、弾性伸びが少ない方が好ましく、また、スペースの点からは細くて引張強さの大きいものが好ましく、例えば、ステンレス、タングステンなどの金属製の極細線が挙げられる。
【００２０】
【実施例１】以下具体的な実施例につき説明する。本実施例では、本発明の屈曲機構を首振り内視鏡に適用した例を示している。図１は本実施例の首振り内視鏡の長手方向の断面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図である。図にしたがって詳述すると、首振り内視鏡は、イメージガイドとライトガイドとからなるファイバスコープ１を中心に有しており、該ファイバスコープ１の先端側が首振り部１ａとなっており、該首振り部１ａの基端側には形状記憶合金コイル２ａ、２ｂが前記ファイバスコープ１を中心とした軸対称な位置に設けられている。前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂの先端側はそれぞれ可動片４の両端４ａ、４ｂに接続されており、該可動片４は、中心に楕円の孔を有した長方形の板状物からなり、前記孔にファイバスコープ１を通し、長辺の中心にあたる部分で可動片４の外周側に設けてある可動片固定リング７に連結され、長辺の中心を支点として前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂが接続された長辺の両端４ａ、４ｂが揺動可能となっている。また、前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂの他端は、ファイバスコープ１に対して不動となっている固定部材５にそれぞれ接続される。さらに、牽引ワイヤ３ａ、３ｂは、一端が前記可動片４の両端４ａ、４ｂに、他端がファイバスコープ１の先端にファイバスコープ１に対して不動に設けられた先端リング６にそれぞれ接続されている。そして、これらは外被１０によって被覆されている。なお、形状記憶合金コイル２ａ、２ｂは密巻状態を記憶しており、取付時には伸長した状態で取り付けられている。
【００２１】
【実施例２】本実施例では、本発明の屈曲機構を首振り内視鏡に適用した他の実施例を示しており、可動片４、形状記憶合金コイル２ａ、２ｂ、ガイド部材８、可動片止めリング９以外の構成は前記実施例１と同様の構成としなっている。図３は本実施例の首振り内視鏡の長手方向の断面図であり、図４は図３におけるＢ−Ｂ’断面図である。図にしたがって詳述すると、首振り内視鏡は、イメージガイドとライトガイドとからなるファイバスコープ１を中心に有しており、該ファイバスコープ１の先端側が首振り部１ａとなっており、該首振り部１ａの基端側には形状記憶合金コイル２ａ、２ｂが前記ファイバスコープ１を中心とした軸対称な位置に設けられている。前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂの内周側にはそれぞれガイド部材であるステンレス線８ａ、８ｂが設けてあり、該ステンレス線８ａ、８ｂの両端は可動片４に接続されている。該可動片４は、中心に楕円の孔を有した長方形の板状物からなり、前記孔内に前記ファイバスコープ１を通し、前記可動片４の楕円孔の短径よりも少し大きな外径の可動片止めリング９をファイバスコープ１の可動片４の先端側の位置に固着している。これによって、可動片４は、長辺の中心を支点として前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂが接続された長辺の両端４ａ、４ｂが揺動可能となっている。また、前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂの他端は、ファイバスコープ１に対して不動となっている固定部材５にそれぞれ接続される。さらに、牽引ワイヤ３ａ、３ｂは、一端が前記可動片４の両端４ａ、４ｂに、他端がファイバスコープ１の先端にファイバスコープ１に対して不動に設けられた先端リング６にそれぞれ接続されている。なお、形状記憶合金コイル２ａ、２ｂは粗巻状態を記憶して、取付時には収縮させた状態で取り付けられており、ガイド部材であるステンレス線８ａ、８ｂは、可動片４の動作を妨げないように、平常時の状態では弛みをもって接続されている。
【００２２】このように構成することによって、前記形状記憶合金コイル２ａ、２ｂは伸長する方向に力が加わるので、既に述べた補強用部材を必要としないことに加えて、ガイド部材であるステンレス線８ａ、８ｂを可動片４、固定部材５に接続し、形状記憶合金コイル２ａ、２ｂを前記ステンレス線８ａ、８ｂに外嵌状にするだけで、前記形状記憶コイルの両端を可動片４および固定部材５に接続する必要がないため、実施例１の構成に比べて作製が容易になるので好ましい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明した通りの本発明の屈曲機構によれば、屈曲動作は牽引ワイヤを引張ることによって行われるので、屈曲部には牽引ワイヤを設けるだけでよく、屈曲部における構成部材を少なくできる。したがって、屈曲部の剛性を小さくできるので、屈曲部の屈曲角を大きくすることができるという優れた効果を奏するものである。
【００２４】さらに、中央部を支点として両端が揺動可能な可動片を用いて、該可動片の両端に２組の形状記憶部材を接続するよう構成したので、一方の形状記憶部材を形状回復させることによって、他方の形状記憶部材を変形状態とすることができるとともに、平常時、すなわち、形状記憶部材を形状回復させていない時は、２組の形状記憶部材は力の釣り合いによって元の形状に戻る。したがって、形状記憶部材を元の形状に戻すためのコイルスプリングなどを必要としない。即ち、構成部材を減少することができるので、内視鏡を細径化することが容易になるという優れた効果を奏するものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２６３
【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月３日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１０４０６７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２８７７６５ |
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