(57)【要約】  本発明は、曲げられるようになっている本体４１、本体内に曲げ力を誘導するためのアクチュエータ４２、４３、４４を含む、曲げ可能な構造４０に関し、アクチュエータは、一方向性の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料で少なくとも部分的に作製されたワイヤを含み、前記ワイヤは予め変形され、ブリッジを渡って機械のエネルギを伝達するようになっているブリッジ構造を形成するために本体の一部に接触して配置される。曲げ可能な構造４０は、曲げ可能なカテーテルまたは内視鏡に関連してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ可能な構造であって、前記構造が、
−曲げられるようになっている本体と、
−前記本体内に曲げ力を誘導するためのアクチュエータとを含み、前記アクチュエータは、一方向性の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料で少なくとも部分的に作製されたワイヤを含み、前記ワイヤは予め変形され、ブリッジ構造を形成するために前記本体の一部に接触して配置される曲げ可能な構造。
【請求項２】
前記本体が弾性ヒンジを含み、前記ブリッジ構造が前記ワイヤに接続された前記弾性ヒンジによって形成される、請求項１に記載の曲げ可能な構造。
【請求項３】
前記本体が前記本体の長手方向に伸長する相互接続された複数のヒンジを含む、請求項２に記載の曲げ可能な構造。
【請求項４】
前記本体がＳＭＡ材料を含む請求項２または３に記載の曲げ可能な構造。
【請求項５】
前記ブリッジ構造が、前記予め変形された一方向性のＳＭＡワイヤに硬いヒンジによって繋がれた変形可能なさらなる一方向性のＳＭＡワイヤを含む、請求項１に記載の曲げ可能な構造。
【請求項６】
前記一方向性のＳＭＡ材料が、ＮｉＴｉ、ＣｕＺｎＡｌまたはＣｕＡｌＮｉからなる材料の群から選択される、請求項５に記載の曲げ可能な構造。
【請求項７】
前記本体が低い曲げ剛性を有する、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項８】
マルテンサイト相からオーステナイト相への、またはオーステナイト相からＲ相への前記形状記憶合金の転移を誘導する制御手段をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項９】
前記制御手段が、短い継続時間の電流パルスの印加によって、前記一方向性の形状記憶合金を制御するために準備される請求項８に記載の曲げ可能な構造。
【請求項１０】
前記ブリッジ構造が前記本体のキャリアとして形成される、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１１】
前記本体が管状であり、０．５〜１０ｍｍの範囲内で、好ましくは０．５〜２ｍｍの範囲内で直径を有する、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１２】
前記本体が光学的デバイスの一部を形成する、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１３】
前記光学的デバイスが内視鏡である請求項１２に記載の曲げ可能な構造。
【請求項１４】
前記本体がカテーテルの一部を形成する、先行する請求項１〜１１のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１５】
前記ワイヤおよび前記さらなるワイヤが扁平な横断面を有する、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１６】
前記変形可能なワイヤが、伸長によってその最初の長さの４〜８％分予め変形された、先行する請求項のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１７】
前記ワイヤおよび前記さらなるワイヤが予め変形された、先行する請求項６〜１６のいずれかに記載の曲げ可能な構造。
【請求項１８】
構造を曲げる方法であって、前記方法が、
−前記構造として、曲げ力を本体に変換するためにアクチュエータが前記本体に接触して配置された前記本体を選択するステップであって、前記アクチュエータが、一方向性の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料で少なくとも部分的に作製されたワイヤを含み、前記ワイヤが予め変形され、ブリッジ構造を形成するために前記本体の一部に接触して配置されるステップと、
−前記ワイヤに作動信号を提供し、それによって前記構造を曲げるステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記ブリッジ構造が、前記予め変形されたワイヤと相互作用するようになっている変形可能なさらなる一方向性のＳＭＡワイヤを含み、前記方法が、前記ワイヤと前記さらなるワイヤとを二者択一的に作動させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ可能な構造に関する。本発明は特に、曲げ可能な、カテーテルまたは内視鏡のような医療機器に関する。本発明はさらに、構造を曲げる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲げ可能な構造の実施形態は、キ・テー・パーク（Ｋｉ−Ｔａｅ  Ｐａｒｋ）ら、“意思の伝達および制御のための集積回路を備えた能動カテーテル（Ａｎ  ａｃｔｉｖｅ  ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ）”から公知である。既知の曲げ可能な構造において曲げの機能性を可能にしているのは、形状記憶合金（ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ａｌｌｏｙ：ＳＭＡ）で作製されたコイルを備えたカテーテルの管状本体を提供することによるものである。ＳＭＡ材料はそのようなものとして当該技術分野で知られており、たとえば電流パルスの印加による加熱に従って変形させるなど制御的な仕方で変形させることもできる材料の部類に関連している。ＳＭＡ材料の詳細は、Ｍ・ランヘラー（Ｍ．Ｌａｎｇｅｌａａｒ）およびＦ・ヴァン・クーレン（Ｆ．ｖａｎ  Ｋｅｕｌｅｎ）、“形状記憶合金の能動カテーテルのモデリング（Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ａｌｌｏｙ  ａｃｔｉｖｅ  ｃａｔｈｅｔｅｒ）”の中に見ることができる。
【０００３】
既知の曲げ可能な構造はＳＭＡコイルで作製された複数の部品を含み、前記部品は連結によって連続的に相互接続している。ＳＭＡコイルは予め変形され、３％の変形歪みを有する。ＳＭＡアクチュエータが電流によってその相転移温度を超える温度で加熱され、元の形状を回復し始めると、能動カテーテルは加熱されたＳＭＡアクチュエータの方向に曲がる。既知の曲げ可能な構造の曲げを実施するためには、曲げられるようになっている本体内に合計３本のＳＭＡアクチュエータワイヤが備え付けられ、これら３本のアクチュエータワイヤは、本体の横断面内に収まる仮想の三角形の頂点に配置される。
【０００４】
既知の曲げ可能な本体の不利点は、曲げの精度が不十分である可能性があることである。次に、既知の曲げ可能な構造は曲げ角度に制限がある。最後に、既知の曲げ可能な構造は少なくとも３本のＳＭＡアクチュエータワイヤの使用が必要であるため、適切に小型化することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、より高い曲げの精度を実現することができる曲げ可能な構造を提供することである。加えて本発明のさらなる目的は、より大きな曲げ角度を可能にする曲げ可能な構造を提供することである。本発明のさらに別の目的は、作動するときに周囲にパワーが散逸するのを大幅に減少させた曲げ可能な構造を提供することである。
【０００６】
この目的のため、本発明による曲げ可能な構造は、
−曲げられるようになっている本体と、
−本体内に曲げ力を誘導するためのアクチュエータとを含み、アクチュエータは、一方向性の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料で少なくとも部分的に作製されたワイヤを含み、ワイヤは予め変形され、ブリッジ構造を形成するために本体の一部に接触して配置される。
【０００７】
本発明は、一方向性のＳＭＡワイヤが予め変形されると活性化の間（すなわち加熱の間）弛緩する、という知見に基づいている。弛緩中に、弛緩しているＳＭＡワイヤによって誘導される曲げ力はブリッジ構造を渡って本体の別の側に伝達されることが可能である。一方向性の記憶材料は、事前に定められた元の形状に戻ることが可能な材料に関連する。当然のことながら“一方向性の（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）”という用語は“１つの方向の（ｏｎｅ−ｗａｙ）”という用語に置き換えてもよい。当該技術分野ではこの用語は両方とも、たとえば加熱によってマルテンサイト相からオーステナイト相へと転移することが可能であるという特徴を意味するものとして用いられるからである。加熱されると、予め変形された一方向性のＳＭＡワイヤ内に貯蔵されたエネルギは放出され、第２の要素内にそのエネルギが貯蔵されない場合、エネルギは再生不可能である。第２の要素としては、たとえば第２の一方向性のＳＭＡワイヤがあり、好ましくはブリッジ構造に対して第１のＳＭＡワイヤの反対側に位置する。
【０００８】
本発明による曲げ可能な構造は、二方向性のＳＭＡ材料を利用する広く知られている実施形態とは異なる。２本の線条の二方向性のＳＭＡ材料（すなわち“２つの方向の（ｔｗｏ−ｗａｙ）”ＳＭＡ）は曲げ可能な構造内に配置されてもよく、各線条が異なる温度で異なる長さを有し、マルテンサイト相またはオーステナイト相のどちらかに対応する。この２つの異なる長さはＳＭＡの線条の温度が変化するたびに再生される。しかし、１つの状態から別の状態へと転移する間にＳＭＡの線条によって生成されるエネルギは、曲げ可能な構造のどの要素内にも貯蔵されない。
【０００９】
本発明の態様によるブリッジ構造について想定される主な実施形態が、少なくとも２つある。第１に、本体が弾性ヒンジを含んでもよく、一方でブリッジ構造が一方向性のＳＭＡワイヤに接続された弾性ヒンジによって形成されてもよい。特定の実施形態では、弾性があり可撓性のあるヒンジがＳＭＡ材料で作製された場合、一方向性のＳＭＡワイヤから伝達された曲げ力は弾性ヒンジの反対側のアーム内に貯蔵することができる。この特色は、特に可撓性のあるヒンジの材料として擬似弾性の特性を有する材料が選択される場合に、ヒンジをばね様の要素として実装することが可能であるという知見に基づいている。好都合なことに、このような材料が室温でオーステナイトの特性を示すとき、変形を誘導することによってマルテンサイトの状態にすることができる。変形を引き起こす力が解放されると、材料は元の形状に戻る。概してこのような材料はオーステナイトの状態からマルテンサイトの状態へと転移するとき、ゴムに類似している。マルテンサイト相からオーステナイト相へ転移する間、かなり大きな力が解放されることがわかっている。擬似弾性の材料を使用することは、曲げ剛性が低く許容歪み（曲げ角度）が大きいという理由で有利である。次に、ヒンジの材料として一方向性のＳＭＡを選択することは、曲げ剛性が低く、許容歪みが大きく、エネルギが貯蔵可能であるという理由で有利である。
【００１０】
ブリッジ構造の作用についての詳細は図１を参照して説明される。ＳＭＡヒンジの反対側が作動すると、力が伝達されて一方向性のＳＭＡワイヤに戻る。このようにして曲げ可能な構造内で誘導された曲げ力は、ブリッジの１つの側からブリッジの別の側へ正確に伝達されている。さらに、この実施形態では一方向性のＳＭＡワイヤ作動を１つ使用するのみであり、したがって、曲げ可能な構造がたとえば小型内視鏡などの最小侵襲手術用といった小型化の要求に応じなくてはならない状況において好ましい。または、小型化したデバイスは産業上の適用、たとえばエンジンまたはギアの点検の目的で用いてもよい。
【００１１】
第２に、ブリッジ構造は予め変形されたワイヤに硬いヒンジによって繋がれた変形可能なさらなる一方向性のＳＭＡワイヤを含むことが可能である。
【００１２】
このケースでは、ブリッジ構造はヒンジアームとして働く２本の変形可能なＳＭＡワイヤに接続された実質的に硬いヒンジを意味することが可能である。当然のことながら‘硬い（ｒｉｇｉｄ）’という用語は実質的に変形不可能なヒンジの材料に関連する。好ましくは、ヒンジ材料はＴ＝２０℃で１Ｇｐａより大きいヤング率を有する。予め変形されたワイヤとさらなるワイヤとを相互接続しているヒンジは、ヒンジの１つの側から別の側へ曲げ運動量を伝達するための力学的なブリッジを形成し、それによって曲げ可能な構造の本体を曲げさせる。当然のことながら、第１の一方向性のＳＭＡワイヤが予め変形されているという事実によって、ブリッジはあらかじめ貯蔵された力学的エネルギを有する。このようにして、予め変形された第１のワイヤに好適な継続時間の電流パルスが印加され、ワイヤの材料が相転移温度を超える温度で加熱されると、ＳＭＡワイヤは変形可能なさらなるＳＭＡワイヤに対して力を作り出す。それに応じて第２の変形可能な一方向性のＳＭＡワイヤはブリッジを渡る力が平衡に到達するまで伸長する。このようにして力学的エネルギは第２のワイヤに伝達され、そこに貯蔵される。第２の一方向性のＳＭＡワイヤが電流または別の仕方によってその相転移温度を超える温度で加熱されているとき、第２のワイヤはそれに応じて短くなり、それによって第１の（このときは弛緩している）一方向性のＳＭＡワイヤに対して力を作り出す。その結果、第１の一方向性のＳＭＡワイヤはブリッジに沿った力が平衡に到達するまで伸長する。このとき、力学的エネルギはブリッジを渡って再び伝達され、第１のワイヤ内に貯蔵される。第１のワイヤおよび第２のワイヤの加熱を交互に繰り返すことによって曲げ可能な構造の制御による曲げが達成される。この現象は図１を参照してより詳細に説明される。
【００１３】
本発明による曲げ可能な構造は、以下の利点を有する。第１に、一方向性のＳＭＡ材料の相転移に優れた可制御性があるため、ブリッジ構造を提供することによって、正確な曲げ作動が実現される。さらに、一方向性のＳＭＡ材料を使用することによって、曲げ可能な構造を曲げるのに必要な活性化エネルギは少量でよい。第２に、活性化エネルギは短い継続時間で印加されるだけでよい。たとえば０．１〜１０ｓの継続時間の電流パルスでよく、好ましくは、必要な曲げ角度を得るために５ｓの継続時間を採用することができる。このことは、活性化パルスが連続的に印加されなければならず、大きなエネルギが周囲に散逸することにつながる従来技術と比べて有利である。従来技術は、周囲の組織の加熱が許されない医療上の適用には認められないことがある。
【００１４】
ＳＭＡワイヤは、伸長によって、最初の長さの４〜８％分予め変形されていることが好ましい。このことは、１ｍｍの直径に対して想定されている約１０ｍｍの曲げ半径を実現するために、ＳＭＡワイヤを少なくとも４〜８％伸長することが有利であることを意味する。当然のことながら、両方のＳＭＡワイヤが４〜８％の範囲の一部で予め変形されていることも可能である。
【００１５】
本発明による曲げ可能な構造の実施形態では、一方向性の形状記憶合金は、ＮｉＴｉ、ＣｕＺｎＡｌまたはＣｕＡｌＮｉを含む材料の群から選択される。
【００１６】
上述したように、一方向性の形状記憶特性とは、加熱された後で、変形された状態から元の形状へ転移する材料の機能性のことである。この現象は、硬くて高温の状態（オーステナイト）であるものを冷却する間に、硬さが減少し、より低温の状態（マルテンサイト）へと結晶構造内で相転移が生じること、および加熱する間にその逆が生じることに基づいている。この相変態は可逆的であり、したがってアクチュエーション目的に容易に用いることができる。当然のことながら、形状記憶合金には可能な別の転移、すなわちオーステナイトの状態といわゆるＲ相との間の転移がある。Ｒ相は菱面体の結晶方位に相当する。求められる曲げ半径がより小さい場合にはオーステナイト相とマルテンサイト相との間の変態を用いるのが好ましいということがわかっている。より大きい曲げ半径に対しては、Ｒ相へのオーステナイト相の間の変態を用いるのが有利である。これは、このような転移は温度に応じて直線的であり、ヒステリシスがほとんどなく、このことが曲げの制御の平易化に有利であるからである。
【００１７】
本発明による曲げ可能な構造のさらなる実施形態では、本体は低い曲げ剛性を有し、このことはヒンジの材料としてＳＭＡ材料、特に擬似弾性の特性を有する材料が選択される場合に実現されうる。
【００１８】
このことは有利である。このケースがそうであるように、本体は曲げに対する抵抗を実質的に示さず、元の方向への跳ね返りを実質的に示さない。このことは曲げの精度をさらに高める。
【００１９】
本発明による曲げ可能な構造のさらに別の実施形態では、本発明は、マルテンサイト相からオーステナイト相へ、またはオーステナイト相からＲ相への形状記憶合金の転移を誘導する制御手段をさらに含む。
【００２０】
好ましくは、制御手段は、形状記憶合金がマルテンサイト相からオーステナイト相へ、またはオーステナイト相からＲ相へ転移できるようにするために好適な継続時間および／または振幅の電流のパルスを印加するように準備される。
【００２１】
制御手段は、曲げ可能な構造の所望の曲げ半径と、そのような曲げを可能にするためにＳＭＡワイヤに印加されるようになっている電流パルスの継続時間または振幅との間の予め較正された依存関係を用いるように準備されることが有利である場合がある。この特色は曲げの精度をさらに高める。この短時間の活性化（０．１ｓ〜１０ｓ、好ましくは約５ｓ）は、曲げ可能な構造上のパワーの散逸を減少させるという利点を有し、このことは、組織の局所加熱が厳しく制限されるので医療上の適用に好ましい。
【００２２】
本発明による曲げ可能な構造のさらなる実施形態では、弾性ヒンジは本体の長手方向に伸長する相互接続された複数のヒンジ要素を含む。
【００２３】
この技術上の特色は、相互接続された複数のブリッジ構造を有する連続的な構造を提供することによって、曲げの精度が高められるという知見に基づいている。特に、弾性ヒンジがほぼ管状の横断面を有し、凹部を備える相互接続された複数のヒンジ要素を含む場合に、横断面の形状を保持したまま制御による曲げを実現することができる。このことは医療上の適用に特に有利である。この実施形態のさらなる詳細は図２を参照して提示することにする。
【００２４】
本発明による構造を曲げる方法は、
−構造として、曲げ力を本体に変換するためにアクチュエータが本体に接触して配置された本体を選択するステップであって、前記アクチュエータが、一方向性の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料で少なくとも部分的に作製されたワイヤを含み、前記ワイヤが予め変形され、ブリッジ構造を形成するために本体の一部に接触して配置されるステップと、
−ワイヤに作動信号を提供し、それによって構造を曲げるステップとを含む。
【００２５】
本発明による方法の特定の実施形態では、ブリッジ構造は、予め変形されたワイヤと相互作用するようになっている変形可能なさらなる一方向性のＳＭＡワイヤを含み、この方法は、ワイヤとさらなるワイヤとを二者択一的に作動させるステップを含む。
【００２６】
本発明のこれらの態様および他の態様は、図面を参照してさらに論じることにする。図面においては同様の参照符号は同様の要素を表す。当然のことながら、図面は説明する目的にのみ用いるものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による曲げ可能な構造内に用いられるブリッジの原理の概略図を示す。
【図２】複数のヒンジ要素を含むヒンジの概略図を示す。
【図３】本発明による曲げ可能な構造を含む医療用デバイスの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は本発明による曲げ可能な構造内に用いられるブリッジの原理の概略図を示す。曲げ可能な構造１０は、本体１、好ましくは弾性のある材料で作製された管状の本体を含む。本体は、第１の一方向性のＳＭＡワイヤ４、第２の一方向性のＳＭＡワイヤ２、およびブリッジを得るために第１のワイヤ２と第２のワイヤ４とを力学的に相互接続するために配置された実質的に硬いヒンジ３を含むアクチュエータを備える。対応する力学的な図式が要素２０によって示され、第１のワイヤ２４、第２のワイヤ２２、およびブリッジング要素２３を図示している。第１のワイヤ４は、静止状態で、すなわち曲げ可能な構造が作動可能になる前に、その長さの少なくとも４〜８％分予め変形されていることが好ましい。ワイヤは静止状態でその長さの少なくとも４〜８％分伸長されていることが可能である。第１のワイヤが好適な一方向性のＳＭＡ材料で少なくとも部分的に作製されているという事実によって、作動中に、たとえば好適な継続時間および振幅の電流パルスの印加によってその相転移温度を超える温度で加熱すると、第１のワイヤはその通常の形状を回復する。すなわち短くなり、これによってヒンジの部分３ａを左に引く。ヒンジ３が実質的に硬い材料で作製されているという事実によって、第１のワイヤ４によって部分３ａに加えられた力はヒンジ３の部分３ｂにほとんど損失することなく伝達される。その結果、ワイヤ２は力が平衡に到達するまで伸長される。その結果、第２のＳＭＡワイヤ２は、弛緩中に、第１の一方向性のＳＭＡワイヤドによって放出された力学的エネルギを貯蔵する。第２のワイヤがその相転移温度を超える温度で加熱されると、第２のワイヤは部分３ｂを右に引くことによってその元の長さを回復する。その結果、第１のＳＭＡワイヤ４は伸長して元の変形した状態に戻る。このように、好適な振幅および継続時間の電流パルスを交互に印加することによって、本体の制御による曲げが実現される。当然のことながら、１つの方向に本体を曲げるために、少なくとも２本のＳＭＡワイヤ２、４が必要である。ヒンジは本体１に接続され、このことはアームＡ、Ｂによって概略的に示されている。当然のことながら、実際にはアームの代わりに接着剤または類似のもののような他の技術手段を用いてもよい。または、アクチュエータの曲げが実質的に伝達されて本体１が曲がるように、ヒンジおよびワイヤ類を含むアクチュエータが本体１の内部に密接に装着されていてもよい。当然のことながら、構造１０の制御による他の方向への曲げを可能にするためには追加のワイヤ類が必要となるであろう。
【００２９】
ヒンジ要素３は好ましくは、半径Ｒを有する空隙を生成するためにレーザアブレーションを用いて管状の構造で作製されてもよい。ヒンジ３および半径Ｒの絶対寸法は用途による。たとえば、曲げ可能な内視鏡内での適用では、本体の外法寸法は０．７ｍｍ、本体の内法寸法は０．５ｍｍ、Ｌ１は約０．５ｍｍ、Ｌ２は約０．１ｍｍ、半径Ｒは約０．５ｍｍとすることが可能である。この構造用に実行可能な曲げ角度を決定するために、以下の数式が考慮されるべきである。
Ｍ＝Ｆ＊Ｌ、ただし
Ｍは点に加えられたモーメントを表す。
Ｆは点に作用する力を表す。
Ｌはアームの長さを表す。
Ｆ＝Ａ＊Ｅ＊ε（フックの法則）
【００３０】
図２に示すように穿孔されたヒンジの作動中に、ヒンジは作動しているワイヤの方向に回転する。本説明では、伸長され、作動パルスが印加されると短くなるワイヤに関して説明されているが、ワイヤが事前に短くされ、作動パルスの印加中に伸長することも可能である。
【００３１】
ブリッジを渡る力が平衡に（図１要素２０を参照）達するまでヒンジの回転は続く。この状態において、曲げ可能な構造内の運動量の合計はゼロであり、次の数式によって表される。
ΣＭ＝０
【００３２】
ヒンジの幾何学的形状に関するデータを入れることによって、次の数式が得られる。
Ｆ１＊ｌ１−Ｆ２＊ｌ２−Ｔψ＝０
【００３３】
上記の数式を角度ψに関して解くと、力の平衡が角度ψ７，２度で維持されることがわかる。図２に示すように、好適な複数のヒンジ要素３１、３２、・・・、Ｎを提供することによって、好適な曲げ角度が得られる。たとえば、ヒンジ３０を形成する３０個の要素では、２１６度の曲げ角度が実現される。本体が弾性ヒンジを含み、ブリッジ構造がワイヤに接続された弾性ヒンジによって形成され、特に弾性ヒンジが一方向性のＳＭＡ材料で作製されている場合、所望の曲げ方向につき、一方向性の作動ＳＭＡをただ１つ用いれば十分であり、弾性ヒンジが第２の一方向性のＳＭＡワイヤとして作用することに留意されたい。
【００３４】
図３は本発明による曲げ可能な構造を含む医療用デバイスの概略図を表す。曲げ可能な構造４０は曲げ可能なカテーテルまたは内視鏡に関連してもよい。カテーテルは身体の導管内、たとえば血管内または尿路内で操作するのに好適である場合がある。以下に、小型内視鏡内に実装された曲げ可能な構造の例を提示することにする。当然のことながら、遠隔制御による曲げを必要とするカテーテル類または任意の他の好適な装置への適用においても当業者なら同様の教示を用いることができる。
【００３５】
内視鏡４０は外側の管状の本体４１を含み、それには、一方向性のＳＭＡワイヤ４３、４４を配置した可撓性のあるヒンジ４２が取り付けられていてもよい。内視鏡４０が内部容積の一部のみを占有する好適なルーメンを含み、ワイヤ４３、４４を備えたヒンジ４２がルーメン内に配置されることも可能である。好ましくは、管状の本体４１の直径は０．５〜１０ｍｍの範囲内であり、好ましくは０．５〜２ｍｍの範囲内である。
【００３６】
一方向性のＳＭＡワイヤは、一方向性のＳＭＡワイヤをその相転移温度を超える温度で加熱するために電流のパルスを印加することによって作動することができる。好適なＳＭＡ材料の、マルテンサイト相からオーステナイト相への転移、またはオーステナイト相からＲ相への転移のどちらかが想定されることに留意されたい。ワイヤ４３、４４を作動するために、内視鏡４５は制御ユニットを含み、制御ユニットは第１のワイヤ４３または第２のワイヤ４５に求められる特徴に応じて電流パルスを供給するように準備される。
【００３７】
医療分野では、ヒトまたは動物の体内で内視鏡４０の突起がリアルタイムでモニタされることが有利である。好ましくは、このようなモニタリングは内視鏡の位置の３次元のトラッキングを示すように準備される。制御ユニット４５は、内視鏡、特にその先端部分Ｔのいる領域の画像データとともに、内視鏡に関する位置情報を受信するように準備されることが有利である。曲げ角度は歪みセンサすなわち光ファイバを用いてモニタすることもできる。
【００３８】
画像データに従って、制御ユニット４５または適切な画像ユニット４８と通信するように配置された好適なデータ解析ユニット４７が、内視鏡の先端部分Ｔがさらなる挿入の前に曲げられるべき角度を計算する。当然のことながら、内視鏡検査が実施されるとき、たとえば内視鏡を臓器内または腔内に置いて光学的手段４６用に広い視野を可能にするために様々に動かすとき、同様の手順に従うことが可能である。光学的手段４６はさらなるデータ処理のために外部のデバイス（図示されていない）と接続して配置される。このような接続は光ファイバを用いて実施されることが好ましい。
【００３９】
好ましくは、一方向性のＳＭＡワイヤ４３、４４は扁平な横断面で準備される。このことはワイヤ４３、４４が占有するスペースが少なくなるという利点を有する。この特色は心臓動脈内に用いられるようになっているカテーテルに特に有利である。心臓用のデバイスの小型化は、誘発性虚血に関して極めて重要な役割を果たすからである。
【００４０】
本発明の特定の実施形態を上記に説明してきたが、当然のことながら、本発明は説明された以外の別の形で実施されてもよい。さらに、異なる図面を参照して論じられた別個の特色は組み合わせてもよい。曲げ可能な構造は内視鏡に関連して説明されているが、たとえば産業上の適用、カテーテル類、または同類のものなどの他の光学的デバイスを含む他の適用が考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2011507591.tif 000007
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