(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体管と、前記流体管に複数接続して配置した帯域圧力駆動弁と、前記複数の帯域圧力駆動弁にそれぞれ接続されたアクチュエータとからなり、前記複数の帯域圧力駆動弁は、夫々の帯域圧力駆動弁の作動圧力が変えてあり、所定圧力に対応して前記アクチュエータを作動させることができる流体圧制御装置であって、前記帯域圧力駆動弁は流体圧が第１しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側から下流側に開く第１弁と、前記第１しきい値圧力よりも高い第２しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側と下流側とを閉じる第２弁とを、第２弁が第１弁よりも下流側となるように直列に配置して構成され、さらに前記第１弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路内に配置され、常時は流路を閉じる方向に付勢されている弁体を備えており、また前記第２弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路と、前記流路の入口側に配置され、常時は流路を開いているが、前記第２しきい値よりも高い流体圧になると流路を閉じる弁体を備えていることを特徴とする流体圧制御装置。
【請求項２】
カテーテルと、カテーテルに設けたコントロールチューブと、コントロールチューブに接続された異なる帯域圧力で作動する複数の帯域圧力駆動弁と、複数の帯域圧力駆動弁にそれぞれ接続されたベローズと、各ベローズの伸長によってカテーテルを変形することができるアクチュエータを備えている流体圧制御装置であって、前記帯域圧力駆動弁は流体圧が第１しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側から下流側に開く第１弁と、前記第１しきい値圧力よりも高い第２しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側と下流側とを閉じる第２弁とを、第２弁が第１弁よりも下流側となるように直列に配置して構成され、さらに前記第１弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路内に配置され、常時は流路を閉じる方向に付勢されている弁体を備えており、また前記第２弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路と、流路の入口側に配置され、常時は流路を開いているが、前記第２しきい値よりも高い流体圧になると流路を閉じる弁体を備えていることを特徴とする流体圧制御装置。
【請求項３】
前記コントロールチューブはカテーテル内に配置され、帯域圧力駆動弁はカテーテルを貫通して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の流体圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定められた流体圧のみを通過させることができる帯域圧力駆動弁とその弁を使用した流体圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、流体圧制御に種々の流体制御弁が用いられている。こうした流体制御弁は、弁の駆動手段として電動型アクチュエータを使用したものなどが実用化されている。しかし、電動型アクチュエータを使用したものは、各弁毎に専用の電動アクチュエータを備える必要があるため小型化が困難であり、さらに電動アクチュエータからの漏電等の心配もあるため、弁の使用状態について十分な注意が必要となる。また、電動アクチュエータを駆動するための配線数が増加し、電動アクチュエータの内部機構も複雑となって耐久性や実用化を妨げる問題が生じる。さらに現在の流体圧制御弁ではある一定帯域の流体圧のみを通過させることができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、弁の開閉駆動と、弁の開閉駆動信号伝達とに共通の流体圧を用い、定めた流体圧のみを流すことができる極めてシンプルな帯域圧力駆動弁を提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。またその帯域圧力駆動弁を用いることにより、所定の液圧によってアクチュエータの駆動を制御できる流体圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
流体管と、前記流体管に複数接続して配置した帯域圧力駆動弁と、前記複数の帯域圧力駆動弁にそれぞれ接続されたアクチュエータとからなり、前記複数の帯域圧力駆動弁は、夫々の帯域圧力駆動弁の作動圧力が変えてあり、所定圧力に対応して前記アクチュエータを作動させることができる流体圧制御装置であって、前記帯域圧力駆動弁は流体圧が第１しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側から下流側に開く第１弁と、前記第１しきい値圧力よりも高い第２しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側と下流側とを閉じる第２弁とを、第２弁が第１弁よりも下流側となるように直列に配置して構成され、さらに前記第１弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路内に配置され、常時は流路を閉じる方向に付勢されている弁体を備えており、また前記第２弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路と、前記流路の入口側に配置され、常時は流路を開いているが、前記第２しきい値よりも高い流体圧になると流路を閉じる弁体を備えていることを特徴とする流体圧制御装置である。
また、カテーテルと、カテーテルに設けたコントロールチューブと、コントロールチューブに接続された異なる帯域圧力で作動する複数の帯域圧力駆動弁と、複数の帯域圧力駆動弁にそれぞれ接続されたベローズと、各ベローズの伸長によってカテーテルを変形することができるアクチュエータを備えている流体圧制御装置であって、前記帯域圧力駆動弁は流体圧が第１しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側から下流側に開く第１弁と、前記第１しきい値圧力よりも高い第２しきい値圧力以上になるとその圧力によって変形し上流側と下流側とを閉じる第２弁とを、第２弁が第１弁よりも下流側となるように直列に配置して構成され、さらに前記第１弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路内に配置され、常時は流路を閉じる方向に付勢されている弁体を備えており、また前記第２弁は弁本体に設けた弁座体と、この弁座体に形成した流路と、流路の入口側に配置され、常時は流路を開いているが、前記第２しきい値よりも高い流体圧になると流路を閉じる弁体を備えていることを特徴とする流体圧制御装置である。
また、前記コントロールチューブはカテーテル内に配置され、帯域圧力駆動弁はカテーテルを貫通して配置されていることを特徴とする流体圧制御装置である。
【０００５】
【実施の形態】
以下、本発明における帯域圧力駆動弁、流体圧制御装置、可撓性チューブ駆動装置の夫々について順次説明する。
【０００６】
〔帯域圧力駆動弁〕
図１は帯域圧力駆動弁の構成図、図２（イ）（ロ）（ハ）は同弁中に使用する第１弁（ハイパスバルブ）の平面図、断面図、作動図であり、図３（イ）（ロ）（ハ）は同弁中に使用する第２弁（ローパスバルブ）の平面図、断面図、作動図、図４（イ）（ロ）（ハ）は帯域圧力駆動弁の作動状態を説明する図である。
図１において、１は本発明に係る帯域圧力駆動弁、５は帯域圧力駆動弁１に接続される流体管であり、この帯域圧力駆動弁１の中には第１弁２、第２弁３が配置されている。第１弁２は所定の流体圧のみを通過させることができる弁（ハイパスバルブ）として構成され、また第２弁３は前記第１弁（ハイパスバルブ）２に隣接した下流側に配置され、所定の液圧となると閉じる弁（ローパスバルブ）として構成されている。
【０００７】
以下第１弁１、第２弁２の詳細について説明する。
第１弁２は、図２（イ）（ロ）（ハ）に示すように第１弁本体内に弁座体２ａを有している。弁座体２ａは弁本体内に密封状態で固定されており、弁座体２ａの中心部には孔２ｂが貫通され、この孔２ｂにはコア（弁体）２ｃが流体密封状態で移動自在に取り付けられている。コア２ｃは図に示すように弁座体２ａよりも上方に突出して配置され、このコア２ｃの上端には弾性部材（弾性フィルム等）２ｄが配置され、この弾性部材２ｄによってコア２ｃは弁座体２ａ内に押し込まれるように付勢され、この状態では流路を閉じた状態としている。なお、コア２ｃは弁座体２ａの孔２ｂに形成した図示せぬストッパにより下方への移動が禁止された状態で保持されている。弾性部材２ｄは図２（イ）に示すように帯状をしており、両端２ｅが接着より弁座体２ａに固定されている。
【０００８】
第１弁２では、第１弁２に接続された流路内の流体圧Ｐがある所定の圧力（第１しきい値）になると、コア２ｃが流体圧によって弾性部材２ｄの付勢力に抗しながら図（ハ）に示すように上方に移動し第１弁２の流路を開く。この結果、この第１弁２では所定の流体圧（第１しきい値を越えた流体圧）になると流路が開き、流体が第１弁２から流出することになる。なお、第１弁の形態はここで説明した構成のものに限定することなく、同様な機能を有する弁（ボール弁等、ダイヤフラム弁）など種々の弁を使用することができる。
【０００９】
第２弁は、弁座体３ａを有しており、弁座体３ａは弁本体内に固定されている。弁座体３ａの中心部には図（ロ）に示すような流路３ｂが形成されており、この流路３ｂの入口側には変形可能な弾性部材からなる弁体３ｃが取り付けられている。弁体３ｃは常時は図（ロ）に示すように流路３ｂを開いているが、第１弁を通過して来た流体圧がある一定以上の速さで所定の流体圧（第２しきい値）以上になると、図（ハ）に示すように弁体３ｃが上方に変形し、弁座体３ａに形成した流路３ｂを閉じる。この結果、この第２弁３では所定の流体圧（第２しきい値を越えた流体圧）になると流路が閉じ、流体が第２弁３から流出することを止める。なお、第２弁は、第１弁と同様にここで説明した構成のものに限定することなく、同様な機能を有する種々の弁を使用することができる。
【００１０】
上記のように構成された帯域圧力駆動弁の作動を説明する。
図４は帯域圧力駆動弁の先端に設けたアクチュエータＡに流体を流す様子を示している。
帯域圧力駆動弁１の入力側は流体管５に接続されており、帯域圧力駆動弁１の出力側はアクチュエータＡに接続されている。この帯域圧力駆動弁では流体管５内の流体圧がＰ１（第１しきい値）以上になると第１弁２が時に開き、さらに流体圧がＰ２（第２しきい値）以上になると閉じる機能を有している。即ち流体圧ＰがＰ１＜Ｐ＜Ｐ２の時にのみ、以下のようにアクチュエータ側に流体を供給する機能を有している。
【００１１】
即ち、図４（イ）において、流体管の流体圧ＰがＰ１（第１しきい値）以下の時には第１弁２は未だ閉じている。流体圧がＰ１以上、Ｐ２以下の時に図（ロ）に示すように第１弁２が開き、第１弁２を通過した流体は、常時開いている第２弁３を通過してアクチュエータＡに至りアクチュエータＡを作動する。流体圧がＰ２（第２しきい値）以上になると、今度は図（ハ）に示すように第２弁３が閉じるため、アクチュエータＡへの流体の供給は停止する。ここで、前記第１弁２、第２弁３の作動圧（第１しきい値、第２しきい値）を夫々の帯域圧力に合わせて変えておくと、流体管内の流体圧が所定圧になった時にのみ帯域圧力駆動弁が開きアクチュエータに流体が供給されることになる。このように、本帯域圧力駆動弁では、第１弁２、第２弁３の作動流体圧の設定の仕方により、各帯域圧力駆動弁毎に異なる帯域圧力を設定することが可能となり、それらに接続したアクチュエータを作動させることが可能となる。
【００１２】
〔流体圧制御装置〕
つづいて、上記帯域圧力駆動弁を用いた流体圧制御装置の構成を説明する。
ここで説明する流体圧制御装置は、図５に示すように３個の帯域圧力駆動弁１１、１２、１３を備えており、３個の帯域圧力駆動弁はそれぞれ作動流体圧が異なっている。
即ち、アクチュエータＡ１を作動させる帯域圧力駆動弁１１、アクチュエータＡ２を作動させる帯域圧力駆動弁１２、アクチュエータＡ３を作動させる帯域圧力駆動弁１３は、第１弁２、第２弁３の作動圧力が次のように変えてある。
【００１３】
例えば、図中左方の帯域圧力駆動弁１１では第１弁２、第２弁３の作動圧力は次のようになっている。
Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２
中央の帯域圧力駆動弁１２では
Ｐ３＜Ｐ＜Ｐ４
右側の帯域圧力駆動弁１３では
Ｐ５＜Ｐ＜Ｐ６
となっている。
ただし、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６
【００１４】
このため、流体管内に流れる流体圧Ｐが例えば、
Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２
の時には、帯域圧力駆動弁１１では第１弁２、第２弁３が共に開くためアクチュエータＡ１が作動するが、アクチュエータＡ２、アクチュエータＡ３に対応する帯域圧力駆動弁１２、１３では、流体圧Ｐがそれぞれの第１弁を開くＰ３、Ｐ５にまで至っていないために帯域圧力駆動弁は開かず不作動状態を維持する。
【００１５】
また、流体管内に流れる流体圧Ｐが例えば、
Ｐ３＜Ｐ＜Ｐ４
の時には、帯域圧力駆動弁１２では第１弁２、第２弁３が共に開くためアクチュエータＡ２が作動するが、帯域圧力駆動弁１１では第２弁３が閉じ、帯域圧力駆動弁１３では第１弁２が開かないために、アクチュエータＡ１、アクチュエータＡ３は作動せず、アクチュエータＡ２のみが作動する。
さらに、流体管内に流れる流体圧Ｐが例えば、
Ｐ５＜Ｐ＜Ｐ６
の時には、上記と同様の理由によりアクチュエータＡ３のみが作動する。
【００１６】
このように流体管に作動圧力の異なる複数の帯域圧力駆動弁を接続し、流体管内の流体圧を制御することで、それぞれ必要とする帯域圧力に対応したアクチュエータのみを作動させることが可能な種々の流体圧制御装置を提供することができる。
【００１７】
〔可撓性チューブ駆動装置〕
つづいて、上記帯域圧力駆動弁を使用した可撓性チューブ駆動装置について説明する。ここでは可撓性チューブとして医療分野で良く用いられているカテーテルを使用した例について説明する。
高齢社会を迎えた今、無侵襲、低侵襲の検査や医療が増大している。その低侵襲医療器具の一つとしてカテーテルがある。カテーテルとは血管系疾患の診察のため上肢、下肢の抹消血管から挿入する細い管で、主に循環器系の内圧測定や血液試料の採集、血管造影のため造影剤注入等に用いられる医療器具である。低侵襲で診断が可能であるため、外科学の臨床では盛んに用いられている。
【００１８】
しかし血管はその内部が非常に狭く、歪曲しているだけでなく分岐が多いため、現在使われてガイドワイヤーを使用するカテーテルでは挿入が非常に困難である。そこで、カテーテルが自らその体幹を自由に湾曲し血管の分岐点で進路を選択することができる能動カテーテルが求められている。
そのため、能動カテーテルの研究は、従来からいくつかの研究機関で行われている。しかし、これらの研究で用いられるのは、形状記憶合金や特殊ポリマーが主で、全て電動型アクチュエータであるため、最悪の場合漏電の恐れがある。さらに内部機構が複雑で耐久性や配線数の増加など実用化を妨げる問題がある。
【００１９】
そこで、本可撓性チューブ駆動装置（カテーテル駆動装置）は、駆動と駆動信号の伝達媒体両者に生体適合性の良い生理食塩水を用い、上記帯域圧力駆動弁を用いたシンプルな機構からなる安全性の高い装置として構成している。
図６は可撓性チューブ駆動装置（カテーテル駆動装置）の全体構成図、図７は同カテーテルの要部拡大図である。
【００２０】
図６、図７において、２１は可撓性のカテーテルであり、このカテーテル２１の内部には前述した流体管に対応するコントロールチューブ２２が配置され、このコントロールチューブ２２にはカテーテル２１を貫通する状態で複数の帯域圧力駆動弁２４、２５、２６が取り付けられている。またカテーテル２１の外周には略等しいピッチで多数の区画（本例では３分割）に分割する位置に作動部材３１、３２、３３が固定されており、この作動部材３１、３２、３３には、前記帯域圧力駆動弁２４、２５、２６に接続された伸縮自在なベローズ２７、２８、２９の端部が、それぞれ取り付けられている。このためベローズ２７、２８、２９が伸びることにより前記作動部材３１、３２、３３を押し、これによって作動部材３１、３２、３３が倒れながらカテーテル２１に変形を与える構成となっている。そして前記ベローズ、作動部材、カテーテルはカバーチューブ２３によって被覆されている。なおコントロールチューブは必要に応じてカテーテルの外側に配置することも可能である。
【００２１】
上記カテーテル駆動装置において、コントロールチューブ２２内に、図示せぬ液圧発生装置から所定の液圧を流すと、その液圧に対応した帯域圧力駆動弁（例えば符号２４の弁）が開き、ベローズ２７が伸長して作動部材３１を押圧し、作動部材３１を倒す。この結果、この部分のカテーテル２１が屈曲することになる。こうして、コントロールチューブ内の液圧を、適宜制御することで、必要とする箇所の帯域圧力駆動弁を開き、ベローズを伸長させて、カテーテルを変形させることができる。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、第１弁、第２弁は同様の機能を奏することができるものであれば、他の構成のものを使用することができる。また、可撓性チューブとしてはカテーテルに限定せず可撓性のある種々の流体管を対象とすることができる。帯域圧力駆動弁の作動流体は、液体、気体等も適用できる。
さらに本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００２３】
【発明の効果】
以上の詳細に説明した如く、本発明によれば、
弁の開閉駆動と、弁の開閉駆動信号伝達とに共通の流体圧を用い、定めた流体圧の時にのみ流路を開くことができる極めてシンプルな帯域圧力駆動弁を提供することができる。
また帯域圧力駆動弁の駆動に際して電気等を使用していないため、漏電等の心配がなく、帯域圧力駆動弁をシンプルで耐久性に優れた小型弁とすることができる。
流体管に作動圧力の異なる複数の帯域圧力駆動弁を接続し、流体管内の流体圧を制御することで、それぞれ必要とする帯域圧力に対応したアクチュエータのみを作動させることができる。
本帯域圧力駆動弁をカテーテルに使用した場合、電動型アクチュエータを一切使用せず、駆動と駆動信号の伝達媒体両者に生理食塩水を用いているため、安全性の高いシンプルな機構からなるカテーテル駆動装置を提供することができる、等々の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る帯域圧力駆動弁の構成図である。
【図２】  （イ）（ロ）（ハ）は同弁中に使用する第１弁（ハイパスバルブ）の平面図、断面図、作動図である。
【図３】  （イ）（ロ）（ハ）は同弁中に使用する第２弁（ローパスバルブ）の平面図、断面図である。
【図４】  （イ）（ロ）（ハ）は帯域圧力駆動弁の作動状態を説明する図である。
【図５】  本発明に係る帯域圧力駆動弁を使用した流体圧制御装置の構成図である。
【図６】  本発明に係る帯域圧力駆動弁を使用したカテーテル駆動装置の構成図である。
【図７】  図６中の要部拡大図である。
【符号の説明】
１      帯域圧力駆動弁
２      第１弁（ハイパスバルブ）
３      第２弁（ローパスバルブ）
【図１】
0004024969.tif 000002
【図２】
0004024969.tif 000003
【図３】
0004024969.tif 000004
【図４】
0004024969.tif 000005
【図５】
0004024969.tif 000006
【図６】
0004024969.tif 000007
【図７】
0004024969.tif 000008