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ACTIVE TUBE DRIVING DEVICE

Patent code P110003333
File No. V226P008
Posted date Jun 20, 2011
Application number P2004-101572
Publication number P2005-279118A
Patent number P3944651
Date of filing Mar 30, 2004
Date of publication of application Oct 13, 2005
Date of registration Apr 20, 2007
Inventor
  • (In Japanese)江刺 正喜
  • (In Japanese)芳賀 洋一
  • (In Japanese)水島 昌徳
  • (In Japanese)松永 忠雄
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
  • (In Japanese)江刺 正喜
  • (In Japanese)芳賀 洋一
Title ACTIVE TUBE DRIVING DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active tube driving device capable of accurately measuring the temperature of SMA (shape memory alloy) and controlling the temperature without requiring a part for measuring the temperature at the distal end of an active flexible tube.
SOLUTION: The driving device comprises a power supply 10d for driving for heating the SMA 51, a power supply 62 for measuring the resistance of the SMA and a standard resistance 61 connected to the SMA 51. When the SMA 51 is not heated, the power supply 62 for measuring the resistance and the standard resistance 61 are connected to the SMA 51. The temperature of the SMA 51 is measured by measuring the resistance of the SMA 51, and the temperature of the SMA 51 is controlled by the measurement of the temperature. The temperature of the SMA 51 can be set by a man-machine interface connected to a control part 10. When the temperature of the SMA 51 reaches a set value, a medical active tube, etc., can be safely driven.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、形状記憶合金をアクチュエータとして利用した能動内視鏡が大腸などの診断用に提案されており、血管内などの狭いところにも入っていき、検査、診断又は治療を行う能動カテーテル(細い管状器具)の開発が進められている。
例えば医療用現場においては、開腹手術を行わない、所謂非手術的な腸閉塞治療には、幽門や小腸内にチューブを通過させることができるように様々な方法が提案されている。その例として、内視鏡にチューブの先端部を把持させた医療器具や、芯となるガイドワイヤを挿入したチューブや、予め挿入留置するロングオーバーチューブなどがある。また、先端に錘を組み込んだチューブが広く用いられている。



図33は、先端に錘を組み込んだ従来のカテーテルの先端部を示す概略断面図である。従来の腸閉塞(イレウス)治療用のカテーテル200は、先端部のワーキングチャネル用チューブ201の外周にその長手方向に所定の間隔を開けてリング状の錘202を装着している。そして、複数の錘202の外周を外皮用チューブ203で被覆している。カテーテル200の最先端には、チップ204を装着している。他方、ワーキングチャネル用チューブ201の後端は、中空の本体チューブ205に接合している。



上記カテーテル200は、次のように使用されている。先ずカテーテル200を鼻腔または口腔から挿入する。術者は、X線透視下においてカテーテル200の先端部が進むべ
き方向を判断し、カテーテル200を押し進める。カテーテル200を挿入する際は、カテーテル200の先端部における錘202に作用する重力を利用する。すなわち、患者の体位を様々に変えることでカテーテル200の先端部の方向付けをする。場合によっては術者が体外から手で押すことでカテーテル200の先端部の方向付けをすることもある。また、患者の呼吸に合わせて挿入する方法もある。



さらに、近年、形状記憶合金(Shape Memory Alloy: 以下、「SMA」と記す。)を使用した能動屈曲チューブが開発されている。
例えば、特許文献1には、カテーテル先端に挿入された線状SMAがリード線に接続され、スイッチを介して電源に接続され、このスイッチの開閉により線状SMAへの通電量を制御し、カテーテルの先端を駆動する技術が開示されている。



また、特許文献2には、SMAを用いた可撓管装置において、可撓管冷却手段を備え、SMAへの通電をパルス幅変調( Pulse Width Modulation 、以下「PWM」と記す)方式で行い、SMAの通電制御をPWMドライバの電流検出またはSMAの抵抗値検出で行うことが開示されている。



特許文献3には、SMAワイヤを用いた可撓管装置において、可撓管冷却手段を備え、SMAへの通電制御をPWM方式または正弦波で行い、SMAへの給電を絶縁トランスを介して行うことが開示されている。



また、特許文献4には、SMAを使用した長尺体湾曲駆動装置において、カテーテルに挿入されるSMAワイヤに、ダイオードを並列に接続したサーミスタが直列接続されており、これらがSMAワイヤのPWM駆動用電源と抵抗測定のブリッジ回路とに切り替え可能なスイッチが配設されて、温度計測を行う構成が開示されている。



さらに、非特許文献1には、血管内に挿入できるようにした、MIF(Multi-function Integrated Film)触感センサーを装着した能動屈曲チューブの温度について報告されている。この能動屈曲チューブにおいては、外皮用チューブ内に設けた細管部にSMAコイルを埋め込んでいる。そして、SMAコイルに振幅160Vでデューティ20%のパルス波を印加して駆動し、先端部を屈曲させている。この際、SMAコイルの加熱による外皮温度は、約80℃であった。



【特許文献1】
特開平1-198564号公報(第4図)
【特許文献2】
特開平5-42100号公報(図2、図4、図7)
【特許文献3】
特開平5-130970号公報(図1、図3)
【特許文献4】
特開平6-114003号公報(図1)
【非特許文献1】
Hironobu Takizawa 他4名, ”Development of a Microfine Active Bending Catheter Equipped with MIF Tactile Sensors”,IEEE International MEMS'99 Conference, 1999年1月17日, pp.412-417

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、複雑な機械や配管に入り込んで検査やメンテナンスなどを行い、さらに能動カテーテルとして人体の血管や器官等に入り込んで診断又は治療などの利用に供し得る能動チューブ駆動装置及び能動チューブ駆動装置用コントロールスティックに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
SMAからなる能動機構を備えた能動チューブの駆動装置において、
上記SMAを加熱する駆動用電源と、
上記SMAの抵抗測定用電源と、
上記SMAに接続される基準抵抗と、
制御部と、
上記制御部に接続される制御情報入力部と、を含み、
上記制御情報入力部は、上記能動チューブと相似形のコントロールスティックを備え、 上記コントロールスティックは、可撓性材料から形成されて変形した状態を保持でき、上記能動チューブの能動機構と同配列で上記能動機構を調節するコントロール手段を有しており、
上記SMAが加熱されないときに、上記抵抗測定用電源と上記基準抵抗とが上記SMAに接続され、該SMAの抵抗測定を行うことによりSMAの温度を測定し、該温度測定により上記SMAの温度が制御され
上記制御情報入力部に上記SMAの能動機構情報が入力され、この入力により上記SMAが加熱制御され、上記SMAの加熱が上記制御情報入力部からの所定の入力値に達したときに停止されることを特徴とする、能動チューブ駆動装置。

【請求項2】
 
前記SMAからなる能動機構は、屈曲機構、捩れ機構、伸縮機のうちのいずれか、または、これらのいずれかを組み合わせた能動機構であることを特徴とする、請求項1に記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項3】
 
前記SMAを加熱する電源と前記SMAの抵抗測定用電源との接続が、前記制御部に設けられるスイッチ手段により切り替えられることを特徴とする、請求項1または2に記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項4】
 
前記SMAの温度制御がPWM制御により行われることを特徴とする、請求項1~3の何れかに記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項5】
 
前記コントロールスティックが、前記能動機構の動作と相似動作により前記コントロール手段を調節できることを特徴とする、請求項1に記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項6】
 
前記能動チューブは、その先端部に内視鏡を挿入していることを特徴とする、請求項1~5の何れかに記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項7】
 
前記内視鏡の先端に、光ファイバーまたは撮像素子からなる画像入力部と、該画像入力部の前方を照らすための照明用ライトガイドまたはLEDとを備えることを特徴とする、請求項6に記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項8】
 
前記能動チューブは医療用能動チューブであることを特徴とする、請求項1~7の何れかに記載の能動チューブ駆動装置。

【請求項9】
 
SMAからなる能動機構を備えた能動チューブの駆動装置において、該駆動装置の制御部に接続する制御情報入力部に用いられるコントロールスティックであって、
上記コントロールスティックは、上記能動チューブと相似形であり、可撓性材料から形成されて変形した状態を保持でき、上記能動チューブの能動機構と同配列で上記能動機構を調節するコントロール手段を有しており、
上記コントロールスティックを介して、上記制御情報入力部に上記SMAの能動機構情報が入力され、この入力により上記SMAが加熱制御され、上記SMAの加熱が上記制御情報入力部からの所定の入力値に達したときに停止されることを特徴とする、能動チューブ駆動装置用コントロールスティック。

【請求項10】
 
前記コントロールスティックが、前記能動機構の動作と相似動作により前記コントロール手段を調節できることを特徴とする、請求項9に記載の能動チューブ駆動装置用コントロールスティック。

【請求項11】
 
前記能動機構は、屈曲機構、捩れ機構、伸縮機構のうちのいずれか、または、これらのいずれかを組み合わせた能動機構であることを特徴とする、請求項10に記載の能動チューブ駆動装置用コントロールスティック。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004101572thum.jpg
State of application right Registered
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