JP3260903B2

JP3260903B2 - 内視鏡

Info

Publication number: JP3260903B2
Application number: JP10676693A
Authority: JP
Inventors: 芳広小坂; 裕一池田; 宏樹森山; 広一梅山; 栄竹端; 均水野; 浩樹日比野; 達也山口
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 2002-02-25
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JPH06327269A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡、詳しくは、挿
入部内を挿通する湾曲用操作ワイヤを軸方向に押し引き
することにより、前記挿入部の先端部が湾曲する内視鏡
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁界，電界の変化を外部要因とし
て生じる固体の磁歪，圧電的歪，電歪等を変位量とする
種々の固体変位素子が開発・実用化されており、これら
の固体変位素子は、それぞれの有する応答性，変位量等
の特性に合わせて様々なアクチュエータ装置に使用され
始めている。

【０００３】ところで、体腔内に細長の挿入部を挿入す
ることにより体腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処
置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種治療処
置のできる内視鏡が広く利用されている。このような内
視鏡のうち、挿入部が軟性の軟性内視鏡では、挿入部の
先端側に弯曲可能な弯曲部を設けたものがあり、操作部
に設けられた弯曲操作ノブを操作して、挿入部内に挿通
されている操作ワイヤを押し引きすることにより、上記
弯曲部の弯曲操作を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような弯曲操作では、特に挿入部の長い内視鏡の場合、
挿入部内の操作ワイヤも長くなるため、操作部の力量を
弯曲部に充分に伝達させ難く、また、微少な弯曲量の決
定が困難であるといった問題を有していた。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、内視鏡の湾曲機構等のような装置であっても、発生
した力量を充分に伝達することができ、微少な変位の操
作が可能な内視鏡を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による内視鏡は、挿入部内を挿通する湾曲用操
作ワイヤを軸方向に押し引きすることにより、前記挿入
部の先端部が湾曲する内視鏡において、前記操作ワイヤ
が挿通し、前記挿入部の内側に固設する固定部材と、前
記操作ワイヤ又は前記固定部材に固設し、前記操作ワイ
ヤを前記固定部材に対し相対的に移動させ、前記操作ワ
イヤの軸方向の異なる複数の箇所に当接するように配置
された複数の固体変位素子とを具備したことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上記構成において、固定部材に対する操作ワ
イヤの固定と固定の解除とは、固体変位素子を所定に変
位させて行う。そして、上記固定部材に対する上記操作
ワイヤの相対的な移動は、固体変位素子を変位させ、上
記固定部材と上記操作ワイヤとを固定する際と、上記固
定部材と上記操作ワイヤとの固定を解除する際に行う。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図３は、本発明の第一実施例を示し、図１
は固体変位素子で構成されたアクチュエータ装置の構造
と動作を示す説明図、図２は内視鏡挿入部内のアクチュ
エータ装置を示す説明図、図３は固体変位素子の斜視図
である。

【０００９】これらの図において、符号１は内視鏡挿入
部を示し、この内視鏡挿入部１内部にはアクチュエータ
装置２が設けられている。このアクチュエータ装置２
は、上記内視鏡挿入部１を上下方向（図２における上下
方向）に弯曲可能に、図中、上記内視鏡挿入部１の弯曲
部近傍内部の上側と下側とに設けられ、さらに、上記内
視鏡挿入部１を左右方向に弯曲可能に、図示しない一対
のアクチュエータ装置が上記内視鏡挿入部１内部に設け
られている。

【００１０】また、上記アクチュエータ装置２は、上記
内視鏡挿入部１内側に固設された円筒状の固定部材３
と、この固定部材３内を挿通され、先端が上記内視鏡挿
入部１内側の先端付近に固定された移動部材の一例とし
ての操作ワイヤ４と、略円錐形状であって中心部に上記
操作ワイヤ４を挿通する孔が形成され複数互いに対向し
て配設されるとともに、上記固定部材３内の内側に外径
が固定された固体変位素子の一例としての圧電素子５と
から主に構成されている。

【００１１】また、上記各圧電素子５は、図３に示すよ
うに、２枚の圧電薄板５ａ，５ｂを接合して形成したバ
イモルフ型の圧電素子５で、電圧の印加により、この圧
電素子５の内側（円錐の内側）の圧電薄板５ａが伸張す
るとともに、外側の圧電薄板５ｂが縮小するように形成
されている。すなわち、フリーな状態において電圧が印
加されると圧電素子５の外径が拡大するとともに、上記
操作ワイヤ４を挿通する孔の径が縮小し、さらに、この
圧電素子５が配設された上記固定部材３の軸方向長さ
（円錐の高さ寸法）が縮小するように形成されている。

【００１２】次いで、図１に上記アクチュエータ装置２
の動作について説明する。尚、この図１ではアクチュエ
ータ装置２の一対の対設された圧電素子５の動作のみ説
明することとする。

【００１３】まず、図１（ａ）に示すように、上記一対
の圧電素子５に電圧が印加されない状態から、図中、右
側の圧電素子５に電圧を印加すると、図１（ｂ）に示す
ように、この右側の圧電素子５の内径が縮み、操作ワイ
ヤ４を挟み込みながら右方向に引く。ここで、左側の圧
電素子５には電圧が印加されていないので、上記操作ワ
イヤ４は右側に移動させられる。

【００１４】次に、図１（ｃ）に示すように、上記左側
の圧電素子５に電圧を印加すると、この左側の圧電素子
５の内径が縮み、上記操作ワイヤ４を挟み込みながら左
方向に引く。ここで、上記操作ワイヤ４は、上記右側の
圧電素子５により固定されているので、上記操作ワイヤ
４は左方向に移動することなく、上記左側の圧電素子５
に固定される。

【００１５】次いで、図１（ｄ）に示すように、上記右
側の圧電素子５への電圧印加を止めると、この右側の圧
電素子５は、上記操作ワイヤ４を左方向に押しながら、
この操作ワイヤ４に対する固定を解除する。このとき、
上記操作ワイヤ４は、上記左側の圧電素子５により固定
されているので、上記操作ワイヤ４は左方向に移動する
ことなく、上記右側の圧電素子５による上記操作ワイヤ
４に対する固定が解除される。

【００１６】そして、上記左側の圧電素子５への電圧印
加を止めると、この左側の圧電素子５は、上記操作ワイ
ヤ４を右方向に押しながら、この操作ワイヤ４に対する
固定を解除し、図１（ａ）の状態に戻る。ここで、上記
右側の圧電素子５には電圧が印加されていないので、上
記操作ワイヤ４は右側に移動させられる。

【００１７】これを繰り返すことにより、上記操作ワイ
ヤ４は右側に移動させられる。尚、操作ワイヤ４の移動
量は以上のサイクルの繰り返し回数により調整すること
ができる。また、上記操作ワイヤ４を左側に移動する場
合は、上述の動作の右と左とを逆にして行う。

【００１８】そして、前記内視鏡挿入部１を上下方向に
弯曲させるには、図２中、上側に設けられたアクチュエ
ータ装置２によって操作ワイヤ４を右側（操作部側）に
移動させ、下側に設けられたアクチュエータ装置２によ
って操作ワイヤ４を左側（先端部側）に移動させる。す
ると、上記内視鏡挿入部１は、図中、破線に示すよう
に、上方向に弯曲することになる。また、上述とは反対
方向に各アクチュエータ装置２によって各操作ワイヤ４
を移動させれば、上記内視鏡挿入部１は、下方向に弯曲
することになる。また、上記内視鏡挿入部１を左右方向
に弯曲させる場合も同様に、図示しない一対のアクチュ
エータ装置により、それぞれの操作ワイヤ４を移動させ
て行う。

【００１９】このように、内視鏡挿入部の弯曲量が、圧
電素子の変位量で与えられ、また、圧電素子の変位を繰
り返し数により調整できるので、内視鏡挿入部の弯曲量
を微少な変位量で確実に得ることが可能となる。

【００２０】また、アクチュエータ装置は内視鏡挿入部
の弯曲部近傍に設けることができるので、アクチュエー
タ装置にて発生した力を効率良く確実に弯曲部の弯曲に
変換することが可能となる。

【００２１】尚、本実施例では、内視鏡挿入部の弯曲に
アクチュエータ装置を用いた例を示したが、内視鏡以外
の他の機器に対しても本アクチュエータ装置を用いるこ
とができる。また、本実施例は、内視鏡の弯曲機構に適
用したアクチュエータ装置であるため移動部材を操作ワ
イヤとしたが、他の機器に適用する場合、移動部材はロ
ッド，シャフト等であっても良い。

【００２２】また、本実施例のアクチュエータ装置で
は、固体変位素子の一例としてバイモルフ型圧電素子を
用いているが、これに限定することなく、例えばユニモ
ルフ型圧電素子等を用いても良く、また、例えば、磁歪
等の圧電歪以外の変位を利用した固体変位素子を用いて
も良い。

【００２３】次に、図４は、本発明の第二実施例による
アクチュエータ装置の構造と動作を示す説明図である。
尚、この第二実施例は、アクチュエータ装置の固体変位
素子（圧電素子）を移動部材（操作ワイヤ）に設けたこ
とが、上記第一実施例とは異なる。

【００２４】すなわち、図４に示すように、アクチュエ
ータ装置１１は、円筒状の固定部材１２と、この固定部
材１２内を挿通された移動部材の一例としての操作ワイ
ヤ１３と、略円錐形状であって中心部に上記操作ワイヤ
１３を挿通し固定する孔が形成され複数互いに対向して
配設された固体変位素子の一例としてのバイモルフ型圧
電素子１４とから主に構成されている。

【００２５】次に、上記アクチュエータ装置１１の動作
について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、上
記一対の圧電素子１４に電圧が印加されない状態から、
図中、右側の圧電素子１４に電圧を印加すると、図４
（ｂ）に示すように、この右側の圧電素子１４の外径が
拡大し、固定部材１２内面を押圧しながら操作ワイヤ１
３を右方向に引く。ここで、左側の圧電素子１４には電
圧が印加されていないので、上記左側の圧電素子１４と
上記固定部材１２とはフリーの状態となっており、上記
操作ワイヤ１３は右側に移動させられる。

【００２６】次に、図４（ｃ）に示すように、上記左側
の圧電素子１４に電圧を印加すると、この左側の圧電素
子５の外径が拡大し、固定部材１２内面を押圧しながら
上記操作ワイヤ１３を左方向に引く。ここで、上記操作
ワイヤ１３は、上記右側の圧電素子１４により固定され
ているので、上記操作ワイヤ１３は左方向に移動するこ
となく、上記左側の圧電素子１４に固定される。

【００２７】次いで、図４（ｄ）に示すように、上記右
側の圧電素子１４への電圧印加を止めると、この右側の
圧電素子１４は、上記操作ワイヤ１３を左方向に押しな
がら、この操作ワイヤ１３に対する上記固定部材１２と
の固定を解除する。このとき、上記操作ワイヤ１３は、
上記左側の圧電素子１４により固定されているので、上
記操作ワイヤ１３は左方向に移動することなく、上記右
側の圧電素子１４による上記操作ワイヤ４に対する上記
固定部材１２との固定が解除される。

【００２８】そして、上記左側の圧電素子１４への電圧
印加を止めると、この左側の圧電素子５は、上記操作ワ
イヤ１３を右方向に押しながら、この操作ワイヤ１３に
対する上記固定部材１２との固定を解除し、図４（ａ）
の状態に戻る。ここで、上記右側の圧電素子４には電圧
が印加されていないので、上記右側の圧電素子１４と上
記固定部材１２とはフリーの状態となっており、上記操
作ワイヤ１３は右側に移動させられる。

【００２９】これを繰り返すことにより、上記操作ワイ
ヤ１３は各圧電素子１４とともに、上記固定部材１２に
対し相対的に右側に移動させられる。尚、操作ワイヤ１
３の移動量は以上のサイクルの繰り返し回数により調整
することができる。また、上記操作ワイヤ１３を左側に
移動する場合は、上述の動作の右と左とを逆にして行
う。

【００３０】このように、本第二実施例のような構成と
することにより、前記第一実施例と同様の効果を得るこ
とができる。尚、他の構成・作用は前記第一実施例と同
様であるので説明は省略する。

【００３１】次に、図５〜７は、本発明の第三実施例を
示し、図５は内視鏡の弯曲機構のアクチュエータ装置を
示す説明図、図６はアクチュエータ装置の構造と動作を
示す説明図、図７は固体変位素子の斜視説明図である。
尚、この第三実施例は、アクチュエータ装置の固体変位
素子により移動部材の形状を変化させ、固定部材に対す
る相対的な移動量を得るようにしたことが前記第一実施
例とは異なる。

【００３２】すなわち、内視鏡挿入部２１内部には、こ
の内視鏡挿入部２１を上下方向（図５における上下方
向）に弯曲可能に、図中、上記内視鏡挿入部２１の弯曲
部近傍内部の上側と下側とにアクチュエータ装置２２が
設けられ、さらに、上記内視鏡挿入部２１を左右方向に
弯曲可能に、図示しない一対のアクチュエータ装置が上
記内視鏡挿入部２１内部に設けられている。

【００３３】また、上記アクチュエータ装置２２は、上
記内視鏡挿入部２１内側の固定部材（図示せず）と、先
端が上記内視鏡挿入部２１内側の先端付近に固定され、
中途に弾性部材により形成された膨出部２３ａを有する
移動部材の一例としての編み線状操作ワイヤ２３と、円
環状で上記編み線状操作ワイヤ２３の膨出部２３ａの外
周に周設された固体変位素子の一例としての圧電素子２
４とから主に構成されている。

【００３４】また、上記圧電素子２４は、電圧が印加さ
れると内径が収縮するように形成されている。この圧電
素子２４の形状を図７に示す。

【００３５】上記構成のアクチュエータ装置２２では、
上記圧電素子２４に電圧が印加されると、図６（ｂ）に
示すように、この圧電素子２４の内径が収縮し、上記編
み線状操作ワイヤ２３の膨出部２３ａが軸方向に伸張さ
せられ、この結果、上記編み線状操作ワイヤ２３が軸方
向に伸張させられる。

【００３６】また、上記圧電素子２４に対する電圧の印
加が止められると、図６（ａ）に示すように、膨出部２
３ａが再び膨出して、上記編み線状操作ワイヤ２３が軸
方向に縮む。

【００３７】そして、前記内視鏡挿入部２１を上下方向
に弯曲させるには、図５中、上側に設けられたアクチュ
エータ装置２２によって操作ワイヤ２３を収縮させ、下
側に設けられたアクチュエータ装置２２によって操作ワ
イヤ２３を左側（先端部側）に移動させる。すると、上
記内視鏡挿入部２１は、上方向に弯曲することになる。
また、上述とは反対方向に各アクチュエータ装置２２に
よって各操作ワイヤ２３を移動させれば、上記内視鏡挿
入部２１は、下方向に弯曲することになる。また、上記
内視鏡挿入部２１を左右方向に弯曲させる場合も同様
に、図示しない一対のアクチュエータ装置により、それ
ぞれの操作ワイヤ２３を収縮・伸張させて行う。

【００３８】尚、内視鏡の弯曲機構に使用するアクチュ
エータ装置の個数、また、操作ワイヤの膨出部に使用す
る圧電素子の個数等は、弯曲量等に応じて適宜決定する
ものである。

【００３９】次に、図８〜１１は、本発明の第四実施例
を示し、図８は内視鏡の弯曲機構のアクチュエータ装置
を示す説明図、図９はアクチュエータ装置の構造を示す
説明図、図１０はアクチュエータ装置への印加電圧の説
明図、図１１はアクチュエータ装置の動作を示す斜視説
明図である。尚、この第四実施例は、アクチュエータ装
置の固体変位素子が積層圧電素子で形成され、移動部材
（操作ワイヤ）に対する作用点を移動させることによ
り、移動部材を移動させるようにしたことが前記第一実
施例とは異なる。

【００４０】これらの図において、符号３１は内視鏡挿
入部を示し、この内視鏡挿入部３１内部には複数のアク
チュエータ装置３２が設けられている。これらアクチュ
エータ装置３２は、上記内視鏡挿入部３１を上下方向
（図８における上下方向）に弯曲可能に、図中、上記内
視鏡挿入部３１の弯曲部近傍内部の上側と下側とで一対
として複数設けられ、さらに、上記内視鏡挿入部３１を
左右方向に弯曲可能に、図示しない一対のアクチュエー
タ装置が上記内視鏡挿入部３１内部に複数設けられてい
る。

【００４１】また、図９（ａ）に示すように、上記各ア
クチュエータ装置３２は、略中心部に円孔を有する円板
形状の圧電素子３３（３３ａ〜３３ｈ）と絶縁層３４と
を交互に積層して形成した積層圧電素子３５と、この積
層圧電素子３５の略中心を挿通された操作ワイヤ３６
と、上記積層圧電素子３５が固定されている図示しない
固定部材とから主に構成されている。また、上記積層圧
電素子３５と上記操作ワイヤ３６との間には所定のクリ
アランスが形成されている。

【００４２】上記積層圧電素子３５を形成する各圧電素
子３３には、図９（ｂ）に示すように、両面に電圧印加
用の電極３７が設けられている。また、これら各圧電素
子３３の電極３７は、円の中心を通る水平線を境に上下
に分けられ、短絡しないように間隔３８が設けられてい
る。

【００４３】一方、図９（ｂ）に示すように、本実施例
における電圧印加は、Ａ−Ｂ間およびＣ−Ｄ間の端子に
交流電圧を印加することにより行うようになっており、
上記各圧電素子３３のうち、圧電素子３３ａ，３３ｃ，
３３ｅ，３３ｇがＡ−Ｂ間の端子と接続され、圧電素子
３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈがＣ−Ｄ間の端子と接
続されている。

【００４４】また、図１０に示すように、上記Ａ−Ｂ間
の端子とＣ−Ｄ間の端子とは、例えば、９０deg の位相
差を設けて交流電圧を印加するようになっている。

【００４５】次に、図１１で、上記操作ワイヤ３６を牽
引移動する原理を示す。まず、時間ｔ＝０においては、
圧電素子３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ，３３ｈが圧縮または
収縮し、図１１（ａ）に示すように、積層圧電素子３５
が変形する。このとき、上記操作ワイヤ３６に一定の張
力を与えると、この操作ワイヤ３６が上記積層圧電素子
３５の内径の一部より力を受ける。

【００４６】次に、時間ｔ＝（１／２）πにおいては、
図１１（ｂ）に示すように、圧電素子３３ａ，３３ｃ，
３３ｅ，３３ｇが圧縮または収縮し、積層圧電素子３５
が変形する。この結果、上記操作ワイヤ３６の力を受け
るポイントが移動して、この操作ワイヤ３６が左方向に
牽引される。

【００４７】同様に、ｔ＝π，（３／２）πと経過する
に従い、図１１（ｃ），図１１（ｄ）に示すように、上
記操作ワイヤ３６の力を受けるポイントが移動して、こ
の操作ワイヤ３６が左方向に牽引される。

【００４８】以上のフローを連続的に発生させることに
より、上記操作ワイヤ３６が牽引される。尚、図１０で
は、Ａ−Ｂ間の端子の印加電圧は、Ｃ−Ｄ間の端子の印
加電圧より９０deg 位相が進んでいるが、この位相差を
−９０deg とすることにより、上記操作ワイヤ３６は逆
方向に牽引される。また、印加電圧の周波数を変更する
ことにより、上記操作ワイヤ３６の牽引速度を変更する
ことができる。また、積層圧電素子３５を構成する各圧
電素子３３の個数は、本実施例の個数に限定するもので
はない。さらに、任意のアクチュエータ装置を動作させ
ることにより、任意の弯曲部を弯曲させることが可能と
なる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
え、内視鏡の弯曲機構等のような装置であっても、発生
した力量を充分に伝達することができ、微少な変位の操
作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例によるアクチュエータ装置
の構造と動作を示す説明図

【図２】本発明の第一実施例による内視鏡挿入部内のア
クチュエータ装置を示す説明図

【図３】本発明の第一実施例による固体変位素子の斜視
説明図

【図４】本発明の第二実施例によるアクチュエータ装置
の構造と動作を示す説明図

【図５】本発明の第三実施例による内視鏡の弯曲機構の
アクチュエータ装置を示す説明図

【図６】本発明の第三実施例によるアクチュエータ装置
の構造と動作を示す説明図

【図７】本発明の第三実施例による固体変位素子の斜視
説明図

【図８】本発明の第四実施例による内視鏡の弯曲機構の
アクチュエータ装置を示す説明図

【図９】本発明の第四実施例によるアクチュエータ装置
の構造を示す説明図

【図１０】本発明の第四実施例によるアクチュエータ装
置への印加電圧の説明図

【図１１】本発明の第四実施例によるアクチュエータ装
置の動作を示す斜視説明図

【符号の説明】

２アクチュエータ装置３固定部材４操作ワイヤ（移動部材）５圧電素子（固体変位素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅山広一東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者竹端栄東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者水野均東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者日比野浩樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山口達也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献特開平４−180726（ＪＰ，Ａ) 特開平２−70275（ＪＰ，Ａ) 特開平３−222680（ＪＰ，Ａ) 特開平４−265671（ＪＰ，Ａ) 特開平１−270775（ＪＰ，Ａ) 実開平１−180891（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 A61B 1/00 310 H01L 41/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】挿入部内を挿通する湾曲用操作ワイヤを
軸方向に押し引きすることにより、前記挿入部の先端部
が湾曲する内視鏡において、前記操作ワイヤが挿通し、前記挿入部の内側に固設する
固定部材と、前記操作ワイヤ又は前記固定部材に固設し、前記操作ワ
イヤを前記固定部材に対し相対的に移動させ、前記操作
ワイヤの軸方向の異なる複数の箇所に当接するように配
置された複数の固体変位素子と、を具備したことを特徴とする内視鏡。