(57)【要約】【課題】屈曲率を向上可能なカテーテルを提供する。【解決手段】カテーテル１０は、筒部材１〜４を備える。筒部材１は、高分子アクチュエータを含み、長さ方向に垂直な断面形状が真円であり、直線形状を有する。筒部材２は、筒部材１の一方端に連接されるとともに高分子アクチュエータを含み、直線形状を有する。筒部材４は、高分子アクチュエータを含むとともに直線形状を有し、筒部材２よりも短い。筒部材３は、高分子アクチュエータを含み、一方端が筒部材２に接続され、他方端が筒部材４に接続され、湾曲形状を有する。筒部材２，４の各々は、少なくとも１つの方向において、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さい断面二次モーメントを有する。【選択図】図１
2018201815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子アクチュエータを含み、長さ方向に垂直な断面形状が真円であり、直線形状を有する第１の筒部材と、
前記第１の筒部材の一方端に連接されるとともに高分子アクチュエータを含み、直線形状を有する第２の筒部材と、
高分子アクチュエータを含むとともに直線形状を有し、前記第２の筒部材よりも短い第３の筒部材と、
高分子アクチュエータを含み、一方端が前記第２の筒部材に接続され、他方端が前記第３の筒部材に接続され、湾曲形状を有する第４の筒部材とを備え、
前記第２および第３の筒部材の各々は、少なくとも１つの方向において、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さい断面二次モーメントを有する、カテーテル。
【請求項２】
前記第２および第３の筒部材の各々において、長さ方向に垂直な断面における断面形状は、トラック形状である、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項３】
前記第２の筒部材の断面形状における短径の方向は、前記第３の筒部材の断面形状における短径の方向と同じである、請求項２に記載のカテーテル。
【請求項４】
前記第２の筒部材の断面形状における短径の方向は、前記第３の筒部材の断面形状における短径の方向と異なる、請求項２に記載のカテーテル。
【請求項５】
前記第１の筒部材、前記第２の筒部材、前記第３の筒部材および前記第４の筒部材の外周面上に配置された第１の電極と、
前記第１の筒部材、前記第２の筒部材、前記第３の筒部材および前記第４の筒部材の外周面上に前記第１の電極と対向して配置され、前記第１の電極と分離された第２の電極とを更に備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカテーテル。
【請求項６】
高分子アクチュエータを含むチューブを、長さ方向に垂直な断面形状が長半径に対する短半径の比であるアスペクト比が１よりも小さい筒形状になるように変形させる第１の工程と、
前記変形された高分子アクチュエータを加水分解する第２の工程と、
前記加水分解された高分子アクチュエータの外表面に貴金属を形成する第３の工程と、
前記外表面に形成された貴金属の一部を除去する第４の工程とを備えるカテーテルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カテーテルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屈曲方向を１方向〜４方向の範囲で調整可能なカテーテルシステムが知られている(特許文献１)。
【０００３】
このカテーテルシステムは、高分子アクチュエータと、高分子アクチュエータの円周方向に分離され、高分子アクチュエータの外周面に形成された４個の電極とを備える。４個の電極は、貴金属からなる。
【０００４】
４個の電極のうち、２個の電極は、プラスに帯電され、残りの２個の電極は、マイナスに帯電される。そして、プラスに帯電される電極と、マイナスに帯電される電極との組み合わせを変えることによって、高分子アクチュエータからなるカテーテルの屈曲方向を１方向〜４方向の範囲で調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、イオン導電性の高分子アクチュエータにおいては、屈曲率は、断面二次モーメントに反比例する。
【０００７】
高分子アクチュエータを用いたカテーテルは、膜状の高分子アクチュエータを丸めて筒状にして作製されるため、断面二次モーメントが大きくなる。その結果、高分子アクチュエータを用いたカテーテルは、屈曲率が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明の実施の形態によれば、屈曲率を向上可能なカテーテルを提供する。
【０００９】
また、この発明の実施の形態によれば、屈曲率を向上可能なカテーテルの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（構成１）
この発明の実施の形態によれば、カテーテルは、第１から第４の筒部材を備える。第１の筒部材は、高分子アクチュエータを含み、長さ方向に垂直な断面形状が真円であり、直線形状を有する。第２の筒部材は、第１の筒部材の一方端に連接されるとともに高分子アクチュエータを含み、直線形状を有する。第３の筒部材は、高分子アクチュエータを含むとともに直線形状を有し、第２の筒部材よりも短い。第４の筒部材は、高分子アクチュエータを含み、一方端が第２の筒部材に接続され、他方端が第３の筒部材に接続され、湾曲形状を有する。そして、第２および第３の筒部材の各々は、少なくとも１つの方向において、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さい断面二次モーメントを有する。
【００１１】
（構成２）
構成１において、第２および第３の筒部材の各々において、長さ方向に垂直な断面における断面形状は、トラック形状である。
【００１２】
（構成３）
構成２において、第２の筒部材の断面形状における短径の方向は、第３の筒部材の断面形状における短径の方向と同じである。
【００１３】
（構成４）
構成２において、第２の筒部材の断面形状における短径の方向は、第３の筒部材の断面形状における短径の方向と異なる。
【００１４】
（構成５）
構成１から構成４のいずれかにおいて、カテーテルは、第１および第２の電極を更に備える。第１の電極は、第１の筒部材、第２の筒部材、第３の筒部材および第４の筒部材の外周面上に配置される。第２の電極は、第１の筒部材、第２の筒部材、第３の筒部材および第４の筒部材の外周面上に第１の電極と対向して配置され、第１の電極と分離される。
【００１５】
（構成６）
この発明の実施の形態によれば、カテーテルの製造方法は、高分子アクチュエータを含むチューブを、長さ方向に垂直な断面形状が長半径に対する短半径の比であるアスペクト比が１よりも小さい筒形状になるように変形させる第１の工程と、変形された高分子アクチュエータを加水分解する第２の工程と、加水分解された高分子アクチュエータの外表面に貴金属を形成する第３の工程と、外表面に形成された貴金属の一部を除去する第４の工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
カテーテルの屈曲率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態によるカテーテルの平面図である。
【図２】図１に示す線II−IIにおける筒部材の断面図である。
【図３】図１に示す線III−IIIにおける筒部材の断面図である。
【図４】高分子アクチュエータの屈曲の原理を説明するための図である。
【図５】図１に示すカテーテルの製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に示す工程図の工程(ａ)、工程(ｂ)、工程(ｅ)，(ｆ)および工程(ｇ)における模式図である。
【図７】図１に示すカテーテルの別の製造方法を示す工程図である。
【図８】筒部材２，４における断面形状を示す図である。
【図９】式(１)を用いて計算した断面二次モーメントのデータを示す図である。
【図１０】断面二次モーメントとチューブの高さとの関係を示す図である。
【図１１】長さ方向に垂直な断面形状の高さが０.１ｍｍであるときの筒部材２の断面図である。
【図１２】筒部材１側から見たカテーテルの側面図である。
【図１３】図１に示すカテーテルの屈曲方向を説明するための図である。
【図１４】筒部材２の短径方向と筒部材４の短径方向との関係を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態による別のカテーテルの断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態による更に別のカテーテルの平面図である。
【図１７】図１６に示す線XVII−XVII間における筒部材２Ａの断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態による更に別のカテーテルの断面図である。
【図１９】高分子アクチュエータの断面形状を示す断面図である。
【図２０】実施例１、実施例２および比較例のカテーテルの断面を示す写真である。
【図２１】カテーテルにおける変位とクランプからの距離との関係を示す図である。
【図２２】変位の測定方法を説明するための図である。
【図２３】実施例１、実施例２および比較例におけるカテーテルの曲率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態によるカテーテルの平面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態によるカテーテル１０は、筒部材１〜４を備える。
【００１９】
筒部材１，２，４の各々は、直線形状を有する。筒部材１〜４の各々は、高分子アクチュエータからなる。筒部材１は、カテーテル１０の基端部である。筒部材２は、直線形状を有し、一方端が筒部材１に接続され、他方端が筒部材３に接続される。
【００２０】
筒部材３は、所望の角度に湾曲しており、筒部材２と筒部材４との間に配置される。そして、筒部材３は、一方端が筒部材２に接続され、他方端が筒部材４に接続される。筒部材４は、直線形状を有し、一方端が筒部材３に接続される。
【００２１】
筒部材２は、筒部材１側の一方端がテーパ状になっており、筒部材３側の他方端がテーパ状になっている。筒部材４は、筒部材３側の一方端がテーパ状になっている。
【００２２】
筒部材１は、例えば、１０００ｍｍの長さを有する。筒部材２は、例えば、３０ｍｍ以上の長さを有する。筒部材３は、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍの長さを有し、湾曲の角度は、任意である。筒部材４は、例えば、１０ｍｍ〜３０ｍｍの長さを有する。筒部材１〜４の各々は、例えば、０.１ｍｍの厚みを有する。
【００２３】
図２は、図１に示す線IIIＩにおける筒部材２の断面図である。図２を参照して、筒部材２は、イオン導電性の高分子アクチュエータ２１と、電極２２，２３とを含む。
【００２４】
イオン導電性の高分子アクチュエータ２１は、筒形状を有し、筒部材２の長さ方向に垂直な断面形状がトラック形状である。トラック形状とは、平行な２本の直線と、２本の直線の一方端側に配置された円弧と、２本の直線の他方端側に配置された円弧とによって形成される形状である。高分子アクチュエータ２１は、イオン伝導性の高分子ゲルからなる。イオン伝導性の高分子ゲルは、例えば、パーフルオロスルホン酸(ナフィオン，Nafion(登録商標))からなる。
【００２５】
高分子アクチュエータ２１は、例えば、１ｍｍの直径を有する高分子アクチュエータの断面形状をトラック形状に変形させて形成された場合、０.１ｍｍ≦短半径＜０.５ｍｍの短半径を有し、０ｍｍ＜長半径≦０.６３ｍｍの長半径を有する。そして、一般的には、高分子アクチュエータ２１は、(厚み)≦短半径＜(元の真円の半径)の短半径を有し、０ｍｍ＜長半径≦{(元の真円の直径)×π−(トラック形状の両端部における円の直径)×π}／４の長半径を有する。この短半径および長半径は、断面形状が真円からトラック形状に変化しても周長が変化しないと言う新たな知見に基づいて決定されたものである。
【００２６】
電極２２は、トラック形状の短軸方向の一方側において、高分子アクチュエータ２１の外表面に配置される。電極２３は、トラック形状の短軸方向の他方側において、高分子アクチュエータ２１の外表面に配置される。そして、電極２２，２３は、相互に分離されている。
【００２７】
電極２２，２３の各々は、貴金属からなる。貴金属は、例えば、金、白金およびパラジウム等である。電極２２は、例えば、マイナスに帯電され、電極２３は、例えば、プラスに帯電される。
【００２８】
このように、筒部材２は、断面形状がトラック形状である高分子アクチュエータ２１の短軸方向の両方の外表面に電極２２，２３を配置した構成からなる。
【００２９】
なお、図１に示す筒部材４も、図２に示す筒部材２と同じ構成からなる。従って、筒部材４も、長さ方向に垂直な断面形状がトラック形状である。そして、筒部材２の短径方向(図２の矢印参照)は、筒部材４の短径方法と同じである。
【００３０】
図３は、図１に示す線III−IIIにおける筒部材３の断面図である。図３を参照して、筒部材３は、イオン導電性の高分子アクチュエータ３１と、電極３２，３３とを含む。
【００３１】
イオン導電性の高分子アクチュエータ３１は、筒形状を有し、筒部材３の長さ方向に垂直な断面形状が真円である。高分子アクチュエータ３１は、イオン伝導性の高分子ゲル、例えば、パーフルオロスルホン酸(ナフィオン，Nafion(登録商標))からなる。
【００３２】
高分子アクチュエータ３１は、例えば、１ｍｍの直径を有する。
【００３３】
電極３２は、高分子アクチュエータ３１の長さ方向に垂直な断面において、高分子アクチュエータ３１の一方側の表面に配置される。電極３３は、高分子アクチュエータ３１の長さ方向に垂直な断面において、電極３２に対向するように高分子アクチュエータ３１の他方側の表面に配置される。そして、電極３２，３３は、相互に分離されている。
【００３４】
電極３２，３３の各々は、貴金属からなる。貴金属は、例えば、金、白金およびパラジウム等である。電極３２は、例えば、マイナスに帯電され、電極３３は、例えば、プラスに帯電される。
【００３５】
なお、図１に示す筒部材１も、図３に示す筒部材３と同じ構成からなる。従って、筒部材１も、長さ方向に垂直な断面形状が真円である。
【００３６】
筒部材２，４に形成された電極２２，２３は、それぞれ、筒部材３の電極３２，３３と一体的になっている。
【００３７】
また、筒部材２，４を構成する高分子アクチュエータ２１は、筒部材１，３を構成する高分子アクチュエータ３１と一体的になっている。
【００３８】
図４は、高分子アクチュエータの屈曲の原理を説明するための図である。図４の(ａ)は、電圧が電極に印加されていない場合を示し、図４の(ｂ)は、電圧が電極に印加されている場合を示す。
【００３９】
図４を参照して、高分子アクチュエータ２１を構成する高分子ゲル７は、陽イオン５および水分子６を含む。そして、電圧が電極２２，２３間に印加されていない場合、陽イオン５および水分子６は、高分子ゲル７中でランダムに分散している。その結果、高分子アクチュエータ２１は、屈曲しない(図４の(ａ)参照)。
【００４０】
電圧が電極２２，２３間に印加されると、陽イオン５および水分子６は、マイナスに帯電された電極２２側に移動し、電極２２に沿って配列される。その結果、高分子アクチュエータ２１は、電極２２側に突出するように屈曲する(図４の(ｂ)参照)。
【００４１】
このように、電圧を電極２２，２３間に印加することによって、高分子アクチュエータ２１を屈曲させることができる。
【００４２】
図５は、図１に示すカテーテル１０の製造方法を示す工程図である。図５を参照して、カテーテル１０の製造が開始されると、ナフィオン(Nafion(登録商標))チューブを準備する(工程(ａ))。なお、ナフィオン(Nafion(登録商標))チューブ(以下、「チューブ」と言う。)は、市販品であり、例えば、Perma Pure社製のNafion(登録商標) Tube TT-030である。そして、チューブは、例えば、直径(外径)が１.０ｍｍであり、厚みが０.１ｍｍである筒形状を有する。
【００４３】
工程(ａ)の後、チューブを２００℃以上の温度で融解し、チューブの一方端側が直角に折り曲がるようにチューブを変形するとともに、筒部材２，４になる部分の断面形状をトラック形状に変形する(工程(ｂ))。
【００４４】
引き続いて、１５％の水酸化カリウム(ＫＯＨ)および３５％のジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ：Dimethyl sulfoxide)を含む水溶液中にチューブを浸漬し、７０℃で１時間以上加熱し、チューブ(ナフィオン(Nafion(登録商標)))を加水分解する。その後、酸性溶液(例えば、塩酸、硝酸、および硫酸である。)でチューブを洗浄する(工程(ｃ))。工程(ｃ)により、チューブ内の−ＳＯ2Ｆ基が−ＳＯ3Ｈ基になり、チューブが高分子アクチュエータに適した材料になる。
【００４５】
そして、チューブの表面をサンドブラスし、チューブの表面を粗化する(工程(ｄ))。これにより、チューブの表面積が大きくなる。
【００４６】
その後、金錯体溶液(例えば、フェナントロリン金(III)錯体溶液)にチューブを一昼夜以上、浸漬し(工程(ｅ))、還元剤(例えば、亜硫酸ナトリウム、水酸化ホウ素ナトリウムおよびギ酸である。)の水溶液でチューブを還元する(工程(ｆ))。
【００４７】
そして、工程(ｅ)および工程(ｆ)を複数回繰り返す。これにより、金がチューブの外表面にメッキされる。
【００４８】
工程(ｅ)および工程(ｆ)を複数回繰り返した後、トラック形状の湾曲部にメッキされた金を除去し、その後、断面形状が真円形状である部分において、先に金を除去した部分と繋ぐように金を除去し、電極を分離する(工程(ｇ))。これによって、カテーテル１０が完成する(工程(ｈ))。
【００４９】
図５に示す工程図に従えば、２００℃以上の温度で融解した状態で、筒部材２，４となる部分の断面形状をトラック形状に変形するので、トラック形状を長期間保持できる。
また、カテーテル１０においては、筒部材２，４の断面形状がトラック形状であるので、工程(ｇ)において、トラック形状である部分を加工における明確な目印として用いて、断面形状が真円形状である部分の一部の金を容易に除去でき、電極を高分子アクチュエータの外表面に容易に形成することができる。
【００５０】
図６は、図５に示す工程図の工程(ａ)、工程(ｂ)、工程(ｅ)，(ｆ)および工程(ｇ)における模式図である。図６の(ａ)は、工程(ａ)の模式図を示し、図６の(ｂ)は、工程(ｂ)の模式図を示し、図６の(ｃ)は、工程(ｅ)，(ｆ)の模式図を示し、図６の(ｄ)は、工程(ｇ)の模式図を示す。
【００５１】
図６を参照して、工程(ａ)において準備されるチューブは、直線状の形状を有する(図６の(ａ)参照)。
【００５２】
また、工程(ｂ)において、チューブが変形されると、チューブは、一方端側が直角に曲げられた形状を有する(図６の(ｂ)参照)。
【００５３】
更に、工程(ｅ)，(ｆ)を繰り返すことにより、チューブの外表面に金がメッキされる(図６の(ｃ)参照)。
【００５４】
更に、工程(ｇ)において、金の一部が除去されると、トラック形状の湾曲部にメッキされた金が除去されるとともに、断面形状が真円である部分の一部の金も除去され、電極が分離される(図６の(ｄ)参照)。
【００５５】
図７は、図１に示すカテーテル１０の別の製造方法を示す工程図である。図７に示す工程図は、図５に示す工程図の工程(ｂ)を工程(ｂ’)に変更し、工程(ｆ−２)を追加したものであり、その他は、図５に示す工程図と同じである。
【００５６】
図７に示す工程図によれば、上述した工程(ａ)の後、チューブを２００℃以上の温度で融解し、チューブの一方端側が直角に折り曲がるようにチューブを変形する(工程(ｂ’))。そして、上述した工程(ｃ)〜工程(ｆ)を順次実行する。
【００５７】
そして、工程(ｅ)，(ｆ)を複数回繰り返した後、チューブをガラス転移温度以上に加熱し、筒部材２，４となる部分の断面形状をトラック形状に変形する(工程(ｆ−２))。その後、工程(ｇ)が実行され、カテーテル１０が完成する。
【００５８】
図７に示す工程図に従えば、ナフィオン(Nafion(登録商標))を加水分解した後に、筒部材２，４となる部分の断面形状をトラック形状に変形しても、ナフィオン(Nafion(登録商標))を加水分解する前に筒部材２，４となる部分の断面形状をトラック形状に変形した場合と同様にカテーテル１０を作製できる。
【００５９】
カテーテル１０の断面二次モーメントについて説明する。図８は、筒部材２，４における断面形状を示す図である。図８を参照して、トラック形状の中心から長軸方向の一方の外表面までの距離をＡｈとし、トラック形状の中心から短軸方向の一方の外表面までの距離をｈとする。ここで、Ａは、短軸方向の短半径に対する長軸方向の長半径の比である。
そうすると、断面形状がトラック形状である筒部材２，４の断面二次モーメントＩは、次式によって表される。
【００６０】
【数１】
2018201815.tif 000003
【００６１】
図９は、式(１)を用いて計算した断面二次モーメントのデータを示す図である。図９において、チューブの厚みｔは、０.１ｍｍである。
【００６２】
図９を参照して、比Ａが１であるときの断面二次モーメントは、断面形状が真円であるチューブの断面二次モーメントである。また、ｈが０.１ｍｍであるときの断面二次モーメントは、チューブ内に空間が形成されないようにチューブの断面形状を変形させたときの断面二次モーメントである。
【００６３】
ｈが０.５００ｍｍから０.１００ｍｍへと小さくなると、Ａｈは、０.５００から０.７２８へと大きくなり、比Ａは、１.０００から７.２８３へと大きくなる。
【００６４】
図１０は、断面二次モーメントとチューブの高さとの関係を示す図である。なお、図１０は、外径が１.０ｍｍ、内径が０.８ｍｍ、厚みが０.１ｍｍの高分子アクチュエータを１つの直径方向から押さえて作製した断面形状がトラック形状である高分子アクチュエータの断面二次モーメントとチューブ(高分子アクチュエータ)の高さとの関係を示す。また、Ｐ点は、断面形状が真円であるときの断面二次モーメントを示し、Ｑ点は、チューブ内に空間が形成されないようにチューブの断面形状を変形させたときの断面二次モーメントを示す。図１０において、縦軸は、断面二次モーメントを表し、横軸は、チューブの高さｈを表す。
【００６５】
図１０を参照して、断面二次モーメントは、チューブの高さが低くなるに従って小さくなる。チューブの断面形状が真円である場合、断面二次モーメントは、２.８９８×１０-2ｍｍ4であるが(Ｐ点参照)、チューブの高さが０.１００ｍｍになると、断面二次モーメントは、７.８５４×１０-5ｍｍ4と著しく小さくなる(Ｑ点参照)。即ち、チューブの高さが０.１００ｍｍであるときの断面二次モーメントは、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントの０.２７％になる。
【００６６】
その結果、高分子アクチュエータ１１，２１を屈曲させたときの曲率を約３７０倍に向上させることができる。
【００６７】
このように、断面形状をトラック形状にし、チューブの高さを低くすることによって、断面二次モーメントを小さくでき、曲率を著しく向上できることが分かった。
【００６８】
従って、チューブの比Ａは、１.０００＜Ａ≦７.２８３であることが好ましい。その結果、長軸方向の長半径に対する短軸方向の短半径の比であるアスペクト比(＝１／Ａ)は、０.１３７≦アスペクト比＜１.０００であることが好ましい。
【００６９】
図１１は、長さ方向に垂直な断面形状の高さが０.１ｍｍであるときの筒部材２の断面図である。図１２は、筒部材１側から見たカテーテル１０の側面図である。
【００７０】
図１１を参照して、筒部材２の長さ方向に垂直な断面形状の高さが０.１ｍｍであるとき、筒部材２の厚みが０.１ｍｍであるので、筒部材２の内部に空間が形成されない。
【００７１】
この場合、筒部材１側から見たカテーテル１０の側面図は、図１２に示すようになる。筒部材１は、長さ方向に垂直な断面形状が真円であるので、長さ方向に垂直な断面形状が真円であるガイドワイヤを筒部材１に挿入することができる。
【００７２】
そして、筒部材１と筒部材２との間は、テーパ状であるので、ガイドワイヤを筒部材１からテーパ状の部分に挿入できる。ガイドワイヤをテーパ状の部分に挿入するに従って、筒部材２は、短径方向(図１２の矢印方向)に開き、ガイドワイヤを筒部材２へ挿入できる。
【００７３】
更にガイドワイヤを挿入すると、ガイドワイヤは、筒部材２から筒部材３へ至る。筒部材３は、長さ方向に垂直な断面形状が真円であるので、ガイドワイヤは、筒部材３中を進行する。筒部材３と筒部材４との間もテーパ状であるので、ガイドワイヤを更に挿入することによって、筒部材４は、短径方向に開き、ガイドワイヤは、筒部材４に挿入される。
【００７４】
そして、ガイドワイヤをカテーテル１０から抜くことにより、筒部材２，４の長さ方向に垂直な断面形状は、図１２に示す断面形状に戻る。
【００７５】
このように、筒部材２，４が図１１に示す断面形状である場合も、ガイドワイヤをカテーテル１０に挿入できる。
【００７６】
筒部材２，４の長さ方向に垂直な断面形状がトラック形状であり、高さが０.１ｍｍよりも大きい場合も、上述したように、ガイドワイヤをカテーテル１０に挿入でき、カテーテル１０から抜くことができる。
【００７７】
図１３は、図１に示すカテーテル１０の屈曲方向を説明するための図である。図１３を参照して、筒部材４の２つの電極間に電圧を印加すると、筒部材４は、図１３の(ａ)に示す矢印の方向に屈曲する。
【００７８】
また、筒部材３の２つの電極間に電圧を印加すると、筒部材３は、図１３の(ｂ)に示す矢印の方向に屈曲する。
【００７９】
更に、筒部材２の２つの電極間に電圧を印加すると、筒部材２は、図１３の(ｃ)に示す矢印の方向に屈曲する。
【００８０】
このように、筒部材２〜４の電極に電圧を印加することにより、カテーテル１０の先端部(筒部材４)を様々な方向に屈曲できる。なお、上述したカテーテル１０の先端部の屈曲は、医師の手動によっても可能である。
【００８１】
長さ方向に垂直な断面形状が真円であるカテーテルの場合、断面二次モーメントが大きく、屈曲させることが困難であるが、カテーテル１０は、長さ方向に垂直な断面形状がトラック形状である筒部材２，４を備えるので、筒部材２，４の断面二次モーメントが、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さくなり、カテーテル１０を様々な方向に容易に屈曲させることができる。その結果、カテーテル１０の屈曲率を向上できる。
【００８２】
図１４は、筒部材２の短径方向と筒部材４の短径方向との関係を示す断面図である。図１４を参照して、この発明の実施の形態においては、筒部材２の断面形状における短径方向２４は、筒部材４の断面形状における短径方向４１と異なっていてもよい。
【００８３】
これによって、筒部材２の屈曲方向を筒部材４の屈曲方向と異なるようにでき、カテーテル１０の先端部(筒部材４)を更に様々な方向に屈曲させることができる。
【００８４】
図１５は、この発明の実施の形態による別のカテーテルの断面図である。この発明の実施の形態によるカテーテルは、図１５に示すカテーテル１０Ａであってもよい。
【００８５】
図１５を参照して、カテーテル１０Ａは、図１に示すカテーテル１０の電極２２，２３を電極５１〜５６に代えたものであり、その他は、カテーテル１０と同じである。
【００８６】
電極５１〜５３は、高分子アクチュエータ２１の一方側の外表面に所望の間隔で配置され、電極５４〜５６は、高分子アクチュエータ２１の他方側の外表面に所望の間隔で配置される。この場合、電極５１〜５３は、それぞれ、電極５４〜５６に対向する。
【００８７】
電圧が電極５１，５６間に印加された場合、カテーテル１０Ａは、矢印ＡＲＷ１の方向へ屈曲する。また、電圧が電極５３，５４間に印加された場合、カテーテル１０Ａは、矢印ＡＲＷ２の方向へ屈曲する。更に、電圧が電極５２，５５間に印加された場合、カテーテル１０Ａは、矢印ＡＲＷ３の方向へ屈曲する。
【００８８】
なお、図１５においては、図示されていないが、電圧が電極５１，５５間、電極５２，５４間、電極５３，５５間、電極５２，５６間のいずれかに印加された場合、カテーテル１０Ａは、矢印ＡＲＷ１〜ＡＲＷ３と異なる方向へ屈曲する。
【００８９】
このように、高分子アクチュエータ２１の外表面に配置する電極パターンを変えることによって、カテーテル１０よりも多くの屈曲方向に屈曲可能なカテーテル１０Ａを作製することができる。その結果、カテーテル１０Ａの屈曲率をカテーテル１０の屈曲率よりも向上できる。なお、カテーテル１０Ａは、図５または図７に示す工程図に従って製造される。
【００９０】
カテーテル１０Ａにおいては、高分子アクチュエータ２１は、トラック形状の断面形状を有し、電極５１〜５６は、高分子アクチュエータ２１の平面上に配置されるので、電極５１〜５３を相互に容易に分離でき、電極５４〜５６を相互に容易に分離できる。
【００９１】
なお、カテーテル１０Ａにおいては、筒部材２の短径方向を筒部材４の短径方向と異なるようにしてもよい。
【００９２】
図１６は、この発明の実施の形態による更に別のカテーテルの平面図である。この発明の実施の形態によるカテーテルは、図１６に示すカテーテル１０Ｂであってもよい。
【００９３】
図１６を参照して、カテーテル１０Ｂは、図１に示すカテーテル１０の筒部材２を筒部材２Ａに代え、筒部材４を筒部材４Ａに代えたものであり、その他は、カテーテル１０と同じである。
【００９４】
筒部材２Ａは、一方端が筒部材１に連結され、他方端が筒部材３の一方端に連結される。筒部材４Ａは、一方端が筒部材３の他方端に連結される。
【００９５】
図１７は、図１６に示す線XVII−XVII間における筒部材２Ａの断面図である。図１７を参照して、筒部材２Ａは、イオン導電性の高分子アクチュエータ６０と、電極６１，６２とを含む。
【００９６】
イオン導電性の高分子アクチュエータ６０は、筒形状を有し、筒部材２Ａの長さ方向に垂直な断面形状が楕円形状である。そして、長軸方向の長半径に対する短軸方向の短半径の比であるアスペクト比は、１よりも小さい。また、高分子アクチュエータ６０は、上述した高分子アクチュエータ２１と同じ材料からなる。
【００９７】
電極６１は、楕円形状の短軸方向の一方側において、高分子アクチュエータ６０の外表面に配置される。電極６２は、楕円形状の短軸方向の他方側において、電極６１に対向するように高分子アクチュエータ６０の外表面に配置される。そして、電極６１，６２は、相互に分離されている。
【００９８】
電極６１，６２の各々は、貴金属からなる。貴金属は、例えば、金、白金およびパラジウム等である。電極６１は、例えば、マイナスに帯電され、電極６２は、例えば、プラスに帯電される。
【００９９】
このように、筒部材２Ａは、断面形状が楕円形状である高分子アクチュエータ６０の短軸方向の両方の外表面に電極６１，６２を配置した構成からなる。
【０１００】
なお、図１６に示す筒部材４Ａも、図１７に示す筒部材２Ａと同じ構成からなる。従って、筒部材４Ａも、長さ方向に垂直な断面形状が楕円形状である。そして、筒部材２Ａの短径方向(図１７の矢印参照)は、筒部材４Ａの短径方法と同じである。
【０１０１】
カテーテル１０Ｂは、図５または図７に示す工程図に従って製造される。
【０１０２】
カテーテル１０Ｂにおいては、筒部材２Ａ，４Ａは、楕円形状の断面形状を有するので、断面二次モーメントが、断面形状が真円である場合よりも小さくなる。従って、カテーテル１０と同じように屈曲率を向上できる。
【０１０３】
なお、カテーテル１０Ｂにおいては、筒部材２Ａの短径方向を筒部材４Ａの短径方向と異なるようにしてもよい。
【０１０４】
図１８は、この発明の実施の形態による更に別のカテーテルの断面図である。この発明の実施の形態によるカテーテルは、図１８に示すカテーテル１０Ｃであってもよい。
【０１０５】
図１８を参照して、カテーテル１０Ｃは、図１７に示すカテーテル１０Ｂの電極６１，６２を電極７１〜７６に代えたものであり、その他は、カテーテル１０Ｂと同じである。
【０１０６】
電極７１〜７３は、高分子アクチュエータ６０の短径方向における一方側の外表面に所望の間隔で配置され、電極７４〜７６は、高分子アクチュエータ６０の短径方向における他方側の外表面に所望の間隔で配置される。この場合、電極７１〜７３は、それぞれ、電極７４〜７６に対向する。
【０１０７】
電圧が印加される２つの電極の組み合わせを、図１５において説明したように選択することによって、カテーテル１０Ｃは、矢印ＡＲＷ４〜ＡＲＷ６の方向へ屈曲する。
【０１０８】
なお、図１８においては、図示されていないが、電圧が電極７１，７５間、電極７２，７４間、電極７３，７５間、電極７２，７６間のいずれかに印加された場合、カテーテル１０Ｃは、矢印ＡＲＷ４〜ＡＲＷ６と異なる方向へ屈曲する。
【０１０９】
このように、高分子アクチュエータ６０の外表面に配置する電極パターンを変えることによって、カテーテル１０Ｂよりも多くの屈曲方向に屈曲可能なカテーテル１０Ｃを作製することができる。なお、カテーテル１０Ｃは、図５または図７に示す工程図に従って製造される。
【０１１０】
カテーテル１０Ｃの製造においては、高分子アクチュエータ６０の外表面の全体にメッキされた金等の貴金属の一部を除去して電極７１〜７６を作製する必要があるが、金等の貴金属の一部を除去する段階では、高分子アクチュエータ６０の断面形状が楕円形状に変形されているので、楕円形状の断面形状を有する高分子アクチュエータ６０の長軸方向において、金等の貴金属の一部を容易に除去して電極７１〜７６を作製することができる。
【０１１１】
上記においては、カテーテルを構成する高分子アクチュエータの断面形状は、トラック形状または楕円形状であると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、カテーテルを構成する高分子アクチュエータの断面形状は、トラック形状および楕円形状以外の形状であってもよい。
【０１１２】
図１９は、高分子アクチュエータの断面形状を示す断面図である。図１９を参照して、カテーテルを構成する高分子アクチュエータの断面形状は、長方形、菱形および五角形のいずれかであってもよい。
【０１１３】
断面形状が長方形である場合、長軸方向の長半径ＬＤ１に対する短軸方向の短半径ＳＤ１の比であるアスペクト比は、１よりも小さい。
【０１１４】
また、断面形状が菱形である場合、長軸方向の長半径ＬＤ２に対する短軸方向の短半径ＳＤ２の比であるアスペクト比は、１よりも小さい。
【０１１５】
更に、断面形状が五角形である場合、長軸方向の長半径ＬＤ３に対する短軸方向の短半径ＳＤ３の比であるアスペクト比は、１よりも小さい。
【０１１６】
この発明の実施の形態において、カテーテルを構成する高分子アクチュエータの断面形状は、五角形以上の多角形であってもよく、五角形以上の多角形において、長半径に対する短半径の比であるアスペクト比は、１よりも小さい。
【０１１７】
従って、一般的には、この発明の実施の形態によるカテーテルを構成する高分子アクチュエータは、長半径に対する短半径の比であるアスペクト比が１よりも小さい筒形状である断面形状を有していればよい。
【０１１８】
高分子アクチュエータの断面形状が、長半径に対する短半径の比であるアスペクト比が１よりも小さい筒形状であれば、断面二次モーメントは、少なくとも１つの方向において、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さくなる。その結果、カテーテルの屈曲率を向上できる。
【０１１９】
上述した実施の形態によれば、この発明の実施の形態によるカテーテルは、高分子アクチュエータを含み、長さ方向に垂直な断面形状が真円であり、直線形状を有する第１の筒部材と、第１の筒部材の一方端に連接されるとともに高分子アクチュエータを含み、直線形状を有する第２の筒部材と、高分子アクチュエータを含むとともに直線形状を有し、第２の筒部材よりも短い第３の筒部材と、高分子アクチュエータを含み、一方端が第２の筒部材に接続され、他方端が第３の筒部材に接続され、湾曲形状を有する第４の筒部材とを備え、第２および第３の筒部材の各々は、少なくとも１つの方向において、断面形状が真円である場合の断面二次モーメントよりも小さい断面二次モーメントを有していればよい。
【０１２０】
また、この発明の実施の形態によるカテーテルの製造方法は、高分子アクチュエータを含むチューブを、長さ方向に垂直な断面形状が長半径に対する短半径の比であるアスペクト比が１よりも小さい筒形状になるように変形させる第１の工程と、変形された高分子アクチュエータを加水分解する第２の工程と、加水分解された高分子アクチュエータの外表面に貴金属を形成する第３の工程と、外表面に形成された貴金属の一部を除去する第４の工程とを備えていればよい。
【０１２１】
以下、実施例を用いて、この発明の実施の形態によるカテーテルを具体的に説明する。
（実施例１）
外径１.２ｍｍ、内径１.０ｍｍ、長さ５０ｍｍのPurma Pure社製のNafion(登録商標)チューブと、ナフロンシートとを準備する。Nafion(登録商標)チューブを純水で洗浄し、ナフロンシートをNafion(登録商標)チューブ内に挿入する。
【０１２２】
そして、プレス機を２００℃(融点)に加熱し、その加熱したプレス機で、厚みが０.２ｍｍになるようにNafion(登録商標)チューブをプレスする。プレス後、プレス機の加熱を停止し、プレス機が１００℃以下になるまで放冷する。その後、ナフロンシートをNafion(登録商標)チューブから取出す。
【０１２３】
水酸化カリウム、ジメチルスルホキシドおよび水を１５：３５：５０の比率に調整した水溶液を用意し、７０℃に加熱する。そして、その水溶液にNafion(登録商標)チューブを、１時間、浸漬する。これによって、Nafion(登録商標)チューブ内の-ＳＯ2Ｆ基が-ＳＯ3Ｈ基に変換される。
【０１２４】
引き続いて、Nafion(登録商標)チューブを純水で洗浄し、その後、７０℃の硫酸(０.５モル／Ｌ)に３０分間浸漬する。これによって、Nafion(登録商標)チューブ内に残存する水酸化カリウムが除去される。
【０１２５】
その後、２００番の粒径を有するサンドを用いてNafion(登録商標)チューブの外表面をサンドブラストする。そして、国際電気社製の超音波洗浄機を用いてNafion(登録商標)チューブを洗浄し、サンドを除去する。
【０１２６】
Nafion(登録商標)チューブを７０℃の過酸化水素水(５％)に１時間浸漬し、その後、Nafion(登録商標)チューブを純水で洗浄する。そして、Nafion(登録商標)チューブを７０℃の硫酸(０.５モル／Ｌ)に１時間浸漬し、その後、Nafion(登録商標)チューブを純水で洗浄する。この処理は、Nafion(登録商標)チューブ内の官能基を完全に−ＳＯ３Ｈ基に変換するために行われる。
【０１２７】
Nafion(登録商標)チューブをフェナントロリン金錯体水溶液に一昼夜浸漬する。これによって、Nafion(登録商標)チューブの内部に金錯体イオンが入る。そして、Nafion(登録商標)チューブを７０℃の亜硫酸ナトリウム水溶液に６時間浸漬する。これによって、金錯体イオンが還元され、Nafion(登録商標)チューブの表面が金メッキされる。
【０１２８】
金メッキ後、Nafion(登録商標)チューブを純水で洗浄し、再び、Nafion(登録商標)チューブをフェナントロリン金錯体水溶液に一昼夜浸漬し、その後、Nafion(登録商標)チューブを７０℃の亜硫酸ナトリウム水溶液に６時間浸漬する。この工程を、例えば、５回繰り返す。以上の方法によって、断面形状がトラック形状である実施例１のカテーテルを作製した。
【０１２９】
（実施例２）
プレス機を室温に保持したままでNafion(登録商標)チューブをプレスしたこと以外は、実施例１と同様の方法によって、断面形状が楕円形状である実施例２のカテーテルを作製した。
【０１３０】
（比較例）
プレス機を用いてNafion(登録商標)チューブの断面形状を変形させないこと以外は、実施例１と同様の方法によって、断面形状が真円である比較例のカテーテルを作製した。
【０１３１】
図２０は、実施例１、実施例２および比較例のカテーテルの断面を示す写真である。図２０の(ａ)は、実施例１のカテーテルの断面を示し、図２０の(ｂ)は、実施例２のカテーテルの断面を示し、図２０の(ｃ)は、比較例のカテーテルの断面を示す。
【０１３２】
２００℃(融点)でプレスした実施例１のカテーテルは、トラック形状の断面形状を有する(図２０の(ａ)参照)。また、室温でプレスした実施例２のカテーテルは、楕円の断面形状を有する(図２０の(ｂ)参照)。一方、プレスしなかった比較例は、真円の断面形状を有する。従って、プレスすることによって、トラック形状または楕円形状の断面形状を有するカテーテルを製造できることが分かった。
【０１３３】
図２１は、カテーテルにおける変位とクランプからの距離との関係を示す図である。図２１において、縦軸は、変位を表し、横軸は、クランプからの距離を表す。また、曲線ｋ１は、実施例１におけるカテーテルの変位とクランプからの距離との関係を示し、曲線ｋ２は、実施例２におけるカテーテルの変位とクランプからの距離との関係を示し、曲線ｋ３は、比較例におけるカテーテルの変位とクランプからの距離との関係を示す。
【０１３４】
図２２は、変位の測定方法を説明するための図である。図２２を参照して、クランプ８０によってカテーテル１０の電極を挟む。そして、クランプ８０を介してカテーテル１０の電極に電圧を印加する。電極に印加する電圧は、例えば、１.５Ｖである。そして、レーザ変位計９０によってレーザをカテーテル１０に照射し、その反射光を検出することにより、カテーテル１０の変位δを測定する。クランプ８０からレーザの照射位置までの距離Ｈが図２１におけるクランプからの距離である。変位は、キーエンス社製のLK-G32のレーザ変位計を用いて、室温および湿度１００％の環境において測定された。
【０１３５】
図２１に示すように、クランプからの距離の全範囲において、実施例１におけるカテーテルの変位が最も大きい。そして、クランプからの距離が１０ｍｍ以上では、実施例１におけるカテーテルの変位は、急激に大きくなる。また、実施例２におけるカテーテルの変位は、クランプからの距離が約１４ｍｍ以上の範囲において、比較例のカテーテルの変位よりも大きい。従って、クランプからの距離が約１４ｍｍ以上の範囲において、実施例１，２におけるカテーテルの変位は、比較例におけるカテーテルの変位よりも大きくなることが分かった。
【０１３６】
実際のカテーテルにおいては、クランプからカテーテルの先端までの距離は、１ｍ以上であるので、クランプからの距離が約１４ｍｍ以上の範囲において大きい変位が得られる実施例１，２におけるカテーテルは、実用化に適したカテーテルである。
【０１３７】
図２３は、実施例１、実施例２および比較例におけるカテーテルの曲率を示す図である。実施例１のカテーテルの曲率は、比較例のカテーテルの曲率よりも１桁以上大きく、実施例２のカテーテルの曲率は、比較例のカテーテルの曲率よりも約１桁大きい。このように、実施例１，２のカテーテルは、比較例よりも大きい曲率を有するので、上述したように変位が大きくなるものと考えられる。
【０１３８】
上述した変位および曲率の評価によって、断面形状をトラック形状または楕円形状にすることによって、実用に適したカテーテルを製造できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
この発明は、カテーテルおよびその製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０１４０】
１〜４，２Ａ，４Ａ  筒部材
５  陽イオン
６  水分子
７  高分子ゲル
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  カテーテル
２１，６０  高分子アクチュエータ
２２，２３，３２，３３，５１〜５６，６１，６２，７１〜７６  電極
【図１】
2018201815.tif 000004
【図２】
2018201815.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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