JPS63194631A - 長尺体の屈曲機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、長尺体の屈曲機構に関し、より詳しくは、内
視鏡等として好適な長尺体の屈曲機構に関する。

〈従来の技術〉 従来、血管や腔内等の各種器官内等を観察するため、屈
曲可能な長尺体として種々の内視鏡が使用されている。

例えば、第７図に示すように、支軸部（５０）を中央に
有する多数の節輪（５１）にて形成され、かつファイバ
（５３）を包囲する湾曲管部（５２）と、一端が先端部
に位置する節輪（５１）に固定され、かつ他の節輪（５
１）に挿通した複数のワイヤ（５４）とを有する長尺体
の屈曲機構（実公昭４９−１３０３３号公報）、多数の
関節駒と、この関節駒間に配設された形状記憶合金と、
電流を供給して形状記憶合金を加熱し所定形状に屈曲さ
せるための加熱手段とを有する長尺体の屈曲機構（特開
昭５８−２５１４０号公報）等が知られている。

上記の長尺体の屈曲機構によれば、ワイヤを牽引したり
、上記加熱手段により形状記憶合金を加熱することによ
り、多数の節輪や関節駒を屈曲させ、長尺体の先端部を
所定角度屈曲させることができるので、血管内等の所望
部位を観察することができる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記長尺体の屈曲機構のうち前者の屈曲
機構によれば、多数の節輪と屈曲操作用ワイヤとを有す
るため、構造が複雑であると共に長尺体の細径化が困難
であり、ひいては観察しうる器官等の径が制限され、潰
瘍、腫瘍等を早期に発見することができないという問題
がある。また、各種器官の観察に際しては、上記ワイヤ
の牽引度により長尺体の屈曲度を調整するため、長尺体
の屈曲操作が煩雑であり、所望の角度に精度よく長尺体
を屈曲させることが困難であるという問題がある。

また、後者の屈曲機構によれば、多数の関節駒を用いて
いるので、上記の屈曲機構と同様の問題がある他、形状
記憶合金の加熱手段として、通電加熱方式を採用してい
るので、長尺体を内視鏡等として用いる場合等、用途に
よっては感電するおそれがあり、適用できる用途が制限
されるという問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、構造
が簡単でかつ細径化が可能であり、簡便な操作で所望の
角度に精度よく屈曲させることができると共に、感電等
の危険性がなく広い用途に適用できる長尺体の屈曲機構
を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の長尺体の屈曲機構は
、光ファイバを有する長尺体を屈曲させる屈曲機構であ
って、該光ファイバが加熱手段としての光を案内するコ
アとクラッドとからなり、上記光ファイバの先端部に対
応する長尺体内に形状記憶合金が配設されていることを
特徴とするものである。

なお、上記長尺体の屈曲機構において、光ファイバおよ
び形状記憶合金のうちいずれか一方が、長尺体内に進退
自在に挿入されているものが好ましい。また、光ファイ
バのうち先端部のクラッドが切除されているものが好ま
しい。

く作　用〉 上記構成からなる長尺体の屈曲機構においては、光ファ
イバに光を案内すると、該光ファイバのうち先端部が、
特に温度上昇が大きく高温となることを利用している。

すなわち、光ファイバの先端部に対応して形状記憶合金
が配設されているので、光ファイバに加熱手段としての
光を案内することにより、高温となった光ファイバの先
端部により、形状記憶合金を加熱し所定形状に屈曲させ
ることができる。また、所定形状に屈曲した形状記憶合
金は、冷却に伴い形状保持力が小さくなるので、上記光
ファイバ等の弾性率を調整することにより、屈曲した形
状記憶合金を光ファイバ等の弾性復元力に基づき当初の
形状に復元することができる。

従って、従来のように牽引操作を必要とせず、簡便な操
作で長尺体を所定形状に可逆的に屈曲、復元させること
ができると共に、従来の如く節輪やワイヤ等を必要とし
ないので構造が簡単であり、細径化が可能である。

また、本発明の長尺体の屈曲機構においては、上記形状
記憶合金の加熱手段として光を利用しているので、感電
の危険性がなく安全である。

なお、上記光ファイバおよび形状記憶合金のうちいずれ
か一方が長尺体内に進退自在に挿入されているものにあ
っては、該光ファイバおよび／または形状記憶合金の進
退度を調整することにより、形状記憶合金の加熱箇所を
制御し、形状記憶合金および長尺体を所定形状に屈曲さ
せることができる。また、光ファイバのうち先端部のク
ラッドが切除されているものにあっては、該先端部によ
る加熱と、光ファイバの先端部から漏洩する光による加
熱とで、形状記憶合金をより一層効率的に？ＪＯ熱する
ことができる。

〈実施例〉 以下に、添付図面に基づき、本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例である長尺体の屈曲機構を用
いたファイバスコープの要部概略拡大断面図、第２図は
第１図の■−■線端面図、第３図は第１図の■−■線断
面図、第４図は第１図に示す長尺体の作動状態を示す要
部概念図である。

上記長尺体（１）は、長尺体（１）の先端部に形成され
た検出部（Ｄ）と、この検出部（Ｄ＞に連設された屈曲
機構を有する屈曲部（Ｂ）とで構成されている。

上記検出部（Ｄ）は、被検出部位を照明するためのライ
トガイド（２）と、対物マイクロレンズ（４）が先端部
に配設されたレンズスリーブ（３）と、上記対物マイク
ロレンズ（４）に連設されていると共に上記ライトガイ
ド（２）から出射し、波検出部位で反射した反射光を案
内するイメージファイバ（５）とが、長尺体（１）内に
埋設されて構成されている。

また、上記屈曲部（Ｂ）には、前記検出部（Ｄ）の構成
要素が連設して埋設されている他、加熱手段としてのレ
ーザ光を案内するコア（６）とこのコア（６）よりも屈
折率の小さなりラッド（７）とからなる光ファイバＢ）
が、長尺体（１）に形成された光フアイバ用中空部（１
０）に進退自在に挿入されていると共に、所定部でレー
ザ光を漏洩させるため、上記クラッド（７）の所定部が
所定長さ切除されて切除部（９）が形成されている。

そして、前記長尺体（１）を所定形状に屈曲させるため
、長尺体（１）のうち上記光ファイバ（８）の切除部（
９）と対応する箇所に、所定の変態温度を有すると共に
予め所定形状を記憶させた線状の形状記憶合金（１１）
が配設されている。

なお、上記光ファイバ（８）によりレーザ光を案内する
と、光ファイバ（８）の先端部、すなわち、この例では
上記切除部（９）近傍の温度が特に高くなると共に、前
記切除部（９）から加熱手段としてのレーザ光が漏洩す
るので、第４図に示すように、形状記憶合金（１１）を
加熱し、所定形状に屈曲させることができる。

従って、上記光ファイバ（８）を長尺体（１）の中空部
（１０）内で進退動させると、光ファイバ（８）の進退
度に応じて、光ファイバ（８）の先端部により形状記憶
合金（１１）の所望箇所を加熱することができるだけで
なく、前記光ファイバ（８）の切除部（９）から漏洩す
るレーザ光によっても上記形状記憶合金（１１）を加熱
することができる。すなわち、上記切除部（９）からの
漏洩光による加熱と光ファイバ［Ｆ］）の先端部による
加熱とが相まって、形状記憶合金（１１）を効率的に加
熱し、所定形状に屈曲させることができる。

なお、上記光ファイバ（８）のコア（６）およびクラッ
ド（７）は、加熱手段としての光を案内しうる種々の素
材にて作製することができ、例えば、石英、多成分ガラ
ス、ポリメタクリル酸メチル、シリコーン樹脂、ＩＲフ
ァイバ等が例示できる。また、上記光ファイバ（８）等
が埋設された長尺体（１）は、繰返し屈曲等により疲労
したり破断しないよう、可撓性を存する材料、例えば、
シリコーン樹脂等の合成樹脂で形成されているものが好
ましい。

また、上記形状記憶合金（１１）の変態温度は、用途等
に応じて適宜の温度に設定することができ、所望する角
度、湾曲形状に予め記憶させておけばよい。なお、上記
ファイバスコープを内視鏡として使用する場合には、前
記形状記憶合金（１１）の変態温度はミ生体温度よりも
やや高い温度、例えば、３８〜４５℃程度に設定するの
が好ましい。また、上記形状記憶合金（１１）としては
、線状に限らず板状等、種々の大きさ、形状のものを使
用でき、従来公知の種々のもの、例えば、５０〜６ｏ重
量％のＮｉと４０〜５０重量％のＴｉとを含有するＮｉ
Ｔｉ合金、上記ＮｉまたはＴｉの一部が、Ａｔ、ＣＬ１
％　Ｖ％Ｚ　ｒ、Ｃｒ、Ｍｏ’、Ｆ　ｅｓ　Ｃｏ等の元
素等で置換されたＮｉＴｉ系合金、ＮｉＡ１合金、Ｃｕ
ＡｌＮｉ合金、Ｃｕ５ｎ合金、ＣｕＺｎ合金が例示でき
る。

また、上記光ファイバＳ）は、前記形状記憶合金（１１
）が冷却されるに伴い屈曲した形状記憶合金（１１）を
当初の形状に復元させるだけの弾性率を有するものが好
ましい。すなわち、形状記憶合金（１１）の加熱変形時
および冷却時の形状保持力をそれぞれＦ＋　、Ｆ２とし
、形状記憶合金（１１）以外の構成要素、例えば、光フ
ァイバ■および長尺体（１）等の弾性復元力をｆとする
とき、形状記憶合金（１１）以外の構成要素が全体とし
て下記関係式（Ｉ）を充足する材料で形成されているの
が好ましい。

Ｆ２＜ｆ＜Ｆ＋　　　（１） 上記構成の屈曲機構によれば、最も温度が高くなる光フ
ァイバ（８）の先端部のクラッド（７）が切除され、こ
の切除部（９）に対応する長尺体（１）内に形状記憶合
金（１１）が配設されているので、光ファイバ侶）にレ
ーザ光を案内すると共に、光ファイバ６）を進退動する
ことにより、光ファイバ［Ｆ］）のうち高温となる先端
部と上記切除部（９）から漏洩するレーザ光とにより、
上記形状記憶合金（１１）の所定部を加熱することがで
きる。従って、従来のように煩雑な牽引操作を必要とせ
ず、光ファイバ［Ｆ］）の進退塵を調整することにより
、形状記憶合金（１２）および長尺体（１）を所定形状
に屈曲させることができ、血管内等の所定部位を簡便に
観察することができる。

また、従来のように、多数の節輪や屈曲操作用ワイヤ等
を用いる必要がないため、構造が簡単であり、細径化が
可能となる。より詳細には、ライトガイド（２）、イメ
ージファイバ（５）等、多数の機能を有する構成要素を
存するにも拘らず、外径が２゜０間以下という極細径の
長尺体（１）を得ることができる。従って、細い血管や
腔内等をも精度よく観察することができる。

また、形状記憶合金（１１）の加熱手段としては、レー
ザ光を用いているので、感電の危険性がなく、各種器官
に適用しても安全である。従って、種々の用途に適用す
ることができる。

なお、レーザ光を光ファイバＢ）に案内するだけで、光
ファイバ［Ｆ］）の先端部が特に高温となるので、前記
切除部（９）は必ずしも必要ではなく、光ファイバ（８
）の先端部のみで形状記憶合金（１１）を加熱してもよ
い。また、前記クラッドσ）に切除部（９）を形成する
場合、該切除部（９）は、形状記憶合金（１１）の配設
箇所に対応させて光ファイバ８）の移動可能な範囲内で
適所に形成することができるが、長尺体（１）を屈曲さ
せて被検出部位を容易に検出できるようにするため、光
ファイバＢ）の先端部に形成されているものが好ましい
。また、所望する屈曲箇所に対応するクラッド（７）が
全て切除されていてもよい。

上記クラッド（７）の切除手段としては、従来公知の種
々の技術を適用することができ、例えば、研磨等の機械
的手段、各種薬品によるエツチング等の化学的手段等が
例示できる。

また、レーザ光が光ファイバＳ）の先端部から軸方向に
出射するのを防止し、形状記憶合金（１１）を効率的に
加熱するため、上記光ファイバ（８）の先端部端面に、
例えば、鏡やプリズム等の反射部材を設けたり、反射膜
をコーティングしたりして反射部が形成されているのが
好ましい。

また、形状記憶合金（１１）の冷却に伴い、長尺体（１
）が迅速に当初の形状に復元するよう、上記長尺体（１
）や光ファイバ（８）等を、例えば、合成樹脂等で被覆
することにより、長尺体（１）や光ファイバ（８）等の
復元力、弾性率を調整してもよい。

上記形状記憶合金（１１）とクラッド（７）の切除部（
９）とは、形状記憶合金（１１）の、加熱を阻害しない
状態で互いに対向して配設されていればよい。例えば、
レーザ光が漏洩する切除部（９）と対向する形状記憶合
金（１１）の面が前記光フアイバ用中空部（１０）に露
呈していると、前記光ファイバ（８）の切除部（９）か
らの漏洩光および光ファイバ（８）の先端部により効率
的に形状記憶合金（１１）を加熱することができる。

上記の実施例においては、１つの形状記憶合金（１１）
を用い、長尺体（１）が一方向に屈曲するように構成さ
れているが、複数の光ファイバ（８）をそれぞれ長尺体
（１）内に設けると共に、各光ファイバ（８）の切除部
（９）に、それぞれ形状記憶合金（１１）を配設するこ
とにより、長尺体（１）を種々の方向に屈曲させること
ができる。例えば、４本の光ファイバ（１）を用いる場
合を例にとって説明すると、互い”に対向する一対の光
ファイバ（８）が他の同様な一対の光ファイバ（８）に
対して直交した状態で、各光ファイバ（８）を長尺体（
１）内に設け、各光ファイバ（８）の切除部（９）に、
形状記憶合金（１１）を配設し、上記４本の光ファイバ
（８）のうち所定の光ファイバ（８）にレーザ光を順次
案内することにより、長尺体（１）を４方向に屈曲させ
ることができる。

また、第５図に示すように、複数の光ファイバ（１８）
の先端部により形状記憶合金（２１）を複数箇所で加熱
し屈曲させるため、形状記憶合金（２１）と対応する箇
所において、長さを異にして形成された複数の光フアイ
バ用中空部（図示せず）に、複数の光ファイバ（１８）
がそれぞれ進退自在に挿入されていてもよい。この例で
は、複数の光ファイバ（１８）のうちレーザ光を案内す
る光ファイバ（１８）を適宜選択することにより、形状
記憶合金（２１）の加熱箇所を選択することができ所望
箇所で形状記憶合金（２１）および長尺体を屈曲させる
ことができる。

また、第５図に示す上記実施例において、形状記憶合金
（２１）として、各光フアイバ用中空部の底部に対応す
る複数箇所で異なる形状を記憶させた形状記憶合金を用
いると共に、複数の光ファイバ（１８）に同時または時
を異にしてレーザ光を案内することにより、形状記憶合
金（２１）を複数箇所で屈曲させることができる。

また、上記の例においては光ファイバ（８）（１８）を
進退移動させて、形状記憶合金（１１）（２１）の加熱
屈曲箇所を制御しているが、上記とは逆に、第６図に示
すように、光ファイバ（２８）を長尺体に固定すると共
に、形状記憶合金（３１）を形状記憶合金用中空部（図
示せず）内に進退自在に挿入したり、変態温度や記憶し
た形状等が複数箇所で異なる形状記憶合金を配設しても
、上記と同様の効果を奏する。

なお、上記の実施例において、光ファイバ（８）（１Ｂ
）　（２８）および／または形状記憶合金（１１）（２
１）（３１）は、長尺体（１）内に進退自在に挿入され
ている必要はなく、長尺体（１）内で固定されていても
よい。

この場合にあっても、光ファイバ（１）の先端部により
形状記憶合金（１１）　（２１）（３１）を加熱し長尺
体（１）を屈曲させることができる。

また、上記加熱手段としての光は、前記形状記憶合金を
所定温度に加熱しつる波長を有するものであればよく、
例えば、遠赤外線、赤外線、紫外線等であってもよいが
、例えば、ＣＯ２レーザ光、Ａｒレーザ光またはＹＡＧ
レーザ光等、高密度のエネルギををし加熱効率の大きな
コヒレントなレーザ光が好ましい。

また、上記実施例においては、ファイバスコープを例に
とって説明したが、長尺体（１）の検出部（Ｄ＞は、用
途によっては必ずしも必要ではない。

この場合、上記レーザ光を形状記憶合金（１１）（２１
）（３１）の加熱用に限らず、被検出部位の検知用セン
サとしても利用することができる。

上記の長尺体の屈曲機構は、構造が簡単であり、細径化
が可能であると共に、光ファイバの所望箇所を所定の湾
曲度、角度に屈曲させなから長尺体を屈曲誘導できるの
で、先端部に圧力センサを有するカテーテル先端型血圧
計や内視鏡等として特に好適であるが、生体用に限らず
、複雑な構造を有する機械等の内部観察用やマニュピユ
レータ等としても有用である。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の長尺体の屈曲機構によれば、光
ファイバの先端部に対応して形状記憶合金が配設されて
いるので、光ファイバの先端部により形状記憶合金を加
熱し所定形状に屈曲させることができる。また、上記光
ファイバ等の弾性率を調整することにより、形状記憶合
金の冷却に伴い、光ファイバ等の弾性復元力により上記
形状記憶合金および長尺体を当初の形状に復元すること
ができる。従って、簡便な操作で長尺体を所定形状に可
逆的に屈曲、復元させることができると共に、従来のよ
うに節輪やワイヤ等を必要としないので構造が簡単であ
り、細径化が可能である。また、形状記憶合金を加熱す
る手段として光を利用しているので、感電の危険性がな
く安全であるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である長尺体の屈曲機構を用
いたファイバスコープの要部概略拡大断面図、 第２図は第１図の■−■線端面図、 第３図は第１図の■−■線断面図、 第４図は第１図に示す長尺体の作動状態を示す要部概念
図、 第５図および第６図はそれぞれ他の実施例を示す要部概
略図、 第７図は従来の長尺体の屈曲機構を示す概略図である。 （１）・・・長尺体、（６）・・・コア、（７）・・・
クラッド、（８）（１Ｂ）（２８）・・・光ファイバ、
（９）・・・切除部、（１０）・・・中空部、（１１）
（２１）　（３１）・・・形状記憶合金。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバを有する長尺体を屈曲させ る屈曲機構であって、該光ファイバが加 熱手段としての光を案内するコアとクラ ッドとからなり、上記光ファイバの先端 部に対応する長尺体内に形状記憶合金が 配設されていることを特徴とする長尺体 の屈曲機構。 ２、光ファイバおよび形状記憶合金のうち いずれか一方が、長尺体内に進退自在に 挿入されている上記特許請求の範囲第１ 項記載の長尺体の屈曲機構。 ３、光ファイバのうち先端部のクラッドの 所定部が切除されている上記特許請求の 範囲第１項記載の長尺体の屈曲機構。 ４、光ファイバが、長尺体内に進退自在に 挿入されている上記特許請求の範囲第２ 項記載の長尺体の屈曲機構。 ５、複数の光ファイバが、長尺体の長手方 向に位置を異にして進退自在に挿入され ている上記特許請求の範囲第２項記載の 長尺体の屈曲機構。 ６、形状記憶合金が、長尺体内に進退自在 に挿入されている上記特許請求の範囲第 ２項記載の長尺体の屈曲機構。 ７、長尺体が、イメージファイバを含む内 視鏡である上記特許請求の範囲第１項記 載の長尺体の屈曲機構。