CN105900329B - 摩擦驱动致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供对附着物等的污染具有耐受性的摩擦驱动致动器。本发明的一个方式的超声波致动器是对柱状的插入部进行驱动的超声波致动器，具备：前端被按压在插入部的侧面的柱状的振动体(40)；和在振动体的1个侧面设置的压电元件(44)、上部电极(44a)和下部电极(44b)。

Description

摩擦驱动致动器
技术领域
本发明涉及通过摩擦对驱动件进行驱动的摩擦驱动致动器。
背景技术
一直以来，使用超声波等的振动的超声波致动器(摩擦驱动致动器)被用于各种用途。例如，有利用高频使压电元件等振动，通过摩擦力对驱动件(对象物)进行驱动的超声波致动器。这样的超声波致动器大多用于为了聚焦调整而驱动摄像机镜头。
专利文献1、2中公开了以2个自由度(直动和旋转)对轴(驱动件)进行驱动的利用了行波的致动器(actuator)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第WO2008/038817号(2008年4月3日公开)
专利文献2：日本公开专利公报“特开2013-183563号(2013年9月12日)”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在专利文献1、2的技术中，圆柱形的轴被插入在产生行波振动的定子上设置的圆形的贯通孔。因此，需要以小于超声波振动的振幅的误差使轴的全周和定子的贯通孔进行面接触。因此，对轴和定子要求高的加工精度。另外，因为需要以高的精度进行面接触，所以这样的致动器对附着在轴上的固体或液体等的污染的耐受能力弱。
例如当假设利用超声波致动器驱动硬性内窥镜等时，可认为血液等会附着在硬性内窥镜的插入部(轴)上。由此，可认为超声波致动器不能工作。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的发明，其目的是提供对附着物等的污染具有耐受性的摩擦驱动致动器。
用于解决技术问题的手段
本发明的一个方式的摩擦驱动致动器是对柱状的驱动件进行驱动的摩擦驱动致动器，该摩擦驱动致动器的特征在于，具备：前端具有突起部的柱状的振动体；和在上述振动体的1个侧面设置的第一振动发生元件和第二振动发生元件，上述振动体经由上述突起部被按压在上述驱动件的侧面。
发明效果
根据本发明的一个方式，即使在存在附着物等的污染的情况下，也能够适当地对驱动件进行驱动。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的医疗装置的概略构成的示意图。
图2是表示上述医疗装置的插入部输送单元的概略构成的立体图。
图3是表示上述医疗装置的超声波致动器的概略构成的立体图。
图4是表示上述超声波致动器的超声波振子的概略构成的立体图。
图5是表示上述超声波振子和对该超声波振子供给的电压的分解立体图。
图6是表示交替电压和上述超声波振子的时间变化的图。
图7是表示振动体的伸缩振动模式的立体图。
图8是表示振动体的3次弯曲振动模式的立体图。
图9是表示振动体的运动的情形的侧面图。
图10是表示本发明的另一个实施方式的医疗装置的概略构成的示意图。
图11是表示上述医疗装置的空压式弯曲致动器的构成的侧面图。
图12是表示上述医疗装置的空压式弯曲致动器的构成的侧面图。
图13是表示本发明的又一个实施方式的医疗装置的概略构成的示意图。
图14是表示本发明的再一个实施方式的插入部输送单元的概略构成的示意图。
图15是表示本发明的再一个实施方式的医疗装置的概略构成的示意图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
(医疗装置的概要)
图1是表示本发明的实施方式的医疗装置1的概略构成的示意图。本实施方式，作为本发明应用的一个例子，假定以下状况：硬性内窥镜200的插入部(鞘管)201被插入躺在手术台400上的患者510的腹部511的腹腔内，实施手术者500基于从此得到的图像来实施手术。
在图1中，医疗装置1具备插入部输送单元100、柔性臂(致动器固定部)101、支架(致动器固定部)102、手术用端口103、控制单元(制御装置)130和硬性内窥镜200。此外，关于插入部输送单元100和控制单元130的详细情况，将在后面说明。医疗装置1对硬性内窥镜200的位置进行调整。
柔性臂101在其一端支撑和固定插入部输送单元100，通过用手弯曲能够成为期望的形状。即，柔性臂101将插入部输送单元100配置并且固定在实施手术者500期望的位置。
支架102将柔性臂101的另一端固定，由此，将柔性臂101固定在躺在手术台400上的患者510侧。支架102被设置(固定)在手术台400上。
手术用端口103是具有用于将医疗器具插入患者510的腹腔内的贯通口的医疗器具，被配置在患者510的腹部511表面。此外，手术用端口103的使用根据术式(手术方式)的不同不是必须的，不是本实施方式的必须构成要素。
在本实施方式中，作为医疗器具的一个例子，使用具有圆柱形(棒状)的插入部201的硬性内窥镜200，但是并不限定于此。可以使用具有用于将医疗器具插入患者510体内的棒状(柱状)的插入部的医疗器具代替硬性内窥镜200。例如，可以使用在柱状的插入部的前端设置有钳子等手术器具的医疗器具作为医疗器具，或者使用兼作插入部的柱状的导管等作为医疗器具。
(插入部输送单元的构成)
图2是表示插入部输送单元100的概略构成的立体图。如图2所示，插入部输送单元100具备致动器保持部(致动器固定部)109和超声波致动器(致动器、摩擦驱动致动器)110。
致动器保持部109是保持超声波致动器110的中空的壳体，柔性臂101的一端被固定在致动器保持部109的侧面。致动器保持部109、柔性臂101和支架102构成用于将超声波致动器110固定在手术部位附近的致动器固定部。
图3是表示超声波致动器110的概略构成的立体图。如图3所示，超声波致动器110具备壳体111、壳体112、设置在壳体111的内表面的支柱113、经由支柱113被固定在壳体111上的超声波振子(摩擦驱动元件)114、和被固定在壳体112的内表面的2个球轴承(滑动体)115。壳体111和壳体112可开闭地结合。超声波致动器110在相对于体腔内的手术部位的位置由致动器保持部109固定的状态下，将硬性内窥镜200的插入部201输送到该手术部位附近。
壳体111和壳体112通过预压用弹簧(复原部)116在被相互关闭的方向上被赋予复原力。壳体111与壳体112在被相互关闭时，构成环状的壳体。在壳体111与壳体112被相互关闭时，通过预压用弹簧116的复原力，超声波振子114和2个球轴承115被按压在插入部201的侧面。即，硬性内窥镜200在与插入部201的轴向垂直的方向上被超声波振子114和2个球轴承115保持(图2)。此外，在壳体111和壳体112被相互打开时，超声波振子114与球轴承115的距离变大，因此，插入部201被从超声波振子114释放。
在此，2个球轴承115分别与硬性内窥镜200的侧面点接触。因此，如果也考虑突起部45和2个球轴承115的各接触部的弹性变形，则为了保持硬性内窥镜200，在与插入部201的轴向垂直的方向上，最低需要2个部位的约束。例如，可以考虑通过在致动器保持部109的内表面新设置3个球轴承115来保持硬性内窥镜200的另一个部位等的方法。此外，为了说明的简便，没有图示在致动器保持部109的内表面设置的3个球轴承。
(超声波振子的构成)
图4是表示超声波振子114的概略构成的立体图。如图4所示，超声波振子114具备支柱113、振动体40、突起部45、压电元件41～44、上部电极41a～44a和下部电极41b～44b。
支柱(保持部)113是棒状的部件，在前端部设置有用于防止超声波振子114的旋转的键48。
振动体40是不锈钢制的中空棱柱，截面形状为大致正方形。中空部(空洞)沿着柱状的振动体40的轴延伸，贯通振动体40。另外，在规定中空部的振动体40的内侧面形成有狭窄部46。振动体40的内侧面规定第一空洞和直径比第一空洞的直径小的第二空洞。
狭窄部46规定振动体40的第二空洞。在狭窄部46，为了防止振动体40的旋转，设置有与支柱113的前端部对应的形状的键槽。通过将键48与该键槽嵌合，振动体40通过支柱113被固定在壳体111上。该嵌合部(狭窄部46)位于与后述的2个振动(驻波振动)的节对应的位置，因此，不阻碍它们的振动。
此外，在本实施方式中，狭窄部46设置于振动体40的中空部中央附近，但是只要是能够将振动体40固定在壳体111上的位置即可，并不限定于此。
突起部45是设置在振动体40的前端面的圆锥台形状的部件，其端面与插入部201的侧面进行线接触。另外，在此，突起部45作为一个例子，是圆锥台底面的直径1.8mm、上表面的直径0.8mm、圆锥台的高度0.5mm的黄铜制部件。但是，突起部45的形状和材质并不限定于上述的例子。另外，也可以使突起部45的端面为凸曲面，使突起部45与插入部201进行点接触。
柱状的振动体40的前端经由突起部45被按压在柱状的插入部201(驱动件)的侧面。柱状的振动体40的轴(长边方向)与柱状的插入部201的轴(长边方向)正交。此外，也可以省略突起部45而使振动体40的前端直接与插入部201接触。
压电元件41～44是具有在施加电压时产生应力变化的性质的板状元件，被设置(固定)在振动体40的各侧面。压电元件41～44的材质是陶瓷或水晶等。
上部电极41a～44a和下部电极41b～44b被设置(固定)在压电元件41～44的相对于振动体40的设置面的相反侧的面。面状的上部电极41a～44a以覆盖压电元件41～44的上半部分(比狭窄部46更靠突起部45侧)的方式设置。面状的下部电极41b～44b以覆盖压电元件41～44的下半部分的方式设置。在1个压电元件设置的上部电极和下部电极，以沿着振动体40的轴(长边方向)排列的方式配置。在1个压电元件设置的上部电极和下部电极相互不导通地被分开。
通过向电极(电极41a～44a或下部电极41b～44b)供给电压，压电元件41～44的与该电极对应的部分伸缩。由此，压电元件41～44振动。例如，1个压电元件41的与上部电极41a对应的部分和与下部电极41b对应的部分发生不同的振动。因此，上部电极41a和压电元件41的与该上部电极41a对应的部分对应于第一振动发生元件，下部电极41b和压电元件41的与该下部电极41b对应的部分对应于另外的第二振动发生元件。此外，压电元件也可以以与上部电极和下部电极对应的方式被分开。
此外，对于与各电极和后述的控制单元130等连接的配线，希望实施了防水处理。超声波振子114的变形微小，为ppm水平，因此，能够应用通常的防水涂敷方法。
(控制单元的构成)
如图1所示，控制单元130具备指示输入部131、驱动信号生成部(电压供给部、动作指示部)132和向它们供给电力的蓄电池133。控制单元130通过经由支架102和柔性臂101的线缆，与插入部输送单元100可装卸地连接。
指示输入部131是用于输入操作者(用户)的指示的输入装置，例如是操纵杆等输入装置。例如，操作者通过手动使操纵杆向前后左右倾斜，由此输入对硬性内窥镜200的插入部201进行输送(变位或旋转)的指示。指示输入部131将输入的操作者的指示输出到驱动信号生成部132。输入的操作者的指示例如指定插入部201的移动方向和移动速度。
驱动信号生成部132，基于输入的操作者的指示，生成用于使压电元件41～44激发期望的振动的驱动信号，并将该驱动信号施加给该压电元件。驱动信号是交替电压。驱动信号生成部132根据移动方向来决定2个驱动信号的相位差。驱动信号生成部132根据移动速度来决定驱动信号的电压的振幅或驱动信号的占空比。
在输入的操作者的指示表示插入部201的前进或后退的情况下，驱动信号生成部132生成向相互相对的压电元件42和44的电极供给的驱动信号。在输入的操作者的指示表示插入部201的旋转的情况下，驱动信号生成部132生成向相互相对的压电元件41和43的电极供给的驱动信号。
(超声波振子的输送原理)
接着，参照图5～图9对超声波振子114的输送原理进行详细说明。此外，为了说明方便起见，将超声波振子114的突起部45侧作为上侧，将支柱113侧作为下侧。
图5是表示超声波振子114和对其供给的电压的分解立体图。此外，在图5中，为了简化说明，省略了压电元件41、43的图示。驱动信号生成部132向压电元件41～44的2个电极分别供给相位相互不同的交替电压。驱动信号生成部132将支柱113的电压固定在基准电压(在此为0V)。支柱113、键48和振动体40是导电体，因此，振动体40被固定在0V。
向各压电元件上的上部电极供给与相对的压电元件上的下部电极相同的驱动信号。例如，向压电元件42的上部电极42a和压电元件44的下部电极44b供给相同的交替电压Va。压电元件42的与上部电极42a对应的部分，根据被施加的电压Va而变形(伸缩)。
向压电元件42的下部电极42b和压电元件44的上部电极44a供给相同的交替电压Vb。压电元件42的与下部电极42b对应的部分，根据被施加的电压Vb而变形(伸缩)。
图6是表示交替电压Va、Vb和超声波振子114的时间变化的图。在图6的上侧，表示与各期间T1～T4对应的超声波振子114的状态。在图6中，压电元件42、44中的(+)、(-)表示与被施加各极性的电压的电极对应的部分。图7是表示振动体40的伸缩振动模式L1的立体图。图8是表示振动体40的3次弯曲振动模式B3的立体图。在图7、图8中，浓淡程度浓的(黑的)部位表示振动体40的变形小的部位，浓淡程度淡的(白的)部位表示振动体40的变形大的部位。如图7、8所示，振动体40的中央部与振动的节对应。图9是表示振动体40的运动的情形的侧面图。
如图6所示，Va和Vb是相位相差90°的±24V的交替电压。在向压电元件42、44施加正极性的电压时，压电元件42、44在沿着振动体40的轴的方向(与插入部201相对的方向)被伸长。在向压电元件42、44施加负极性的电压时，压电元件42、44在沿着振动体40的轴的方向被压缩。压电元件42、44被贴在振动体40上，因此，振动体40的与压电元件42、44对应的部分(贴有压电元件的部分)也同样地被伸长/压缩。其结果，在2个交替电压Va、Vb为相同的极性的期间T1、T3，激发振动体40的伸缩振动模式L1(图7)。在2个交替电压Va、Vb为不同的极性的期间T2、T4，激发振动体40的3次弯曲振动模式B3(图8)。当为四棱柱的振动体40的宽高比(宽度:高度)为1:4时，伸缩振动模式L1和3次弯曲振动模式B3的共振频率大致一致。
通过以相同的频率激发伸缩振动模式L1和3次弯曲振动模式B3，在1周期(期间T1～T4)的期间，如图6所示，振动体40变形。在各振动模式中激发的振动，是节的位置不变化的驻波振动。振动体40的狭窄部46位于与驻波振动的节对应的部位(与上部电极和下部电极之间对应的部位)。
具体而言，在期间T1，振动体40被伸长。突起部45向插入部201侧变位(直动)。在期间T2，振动体40被弯曲。突起部45向压电元件42侧变位。在期间T3，振动体40被压缩。突起部45在从插入部201离开的方向变位。在期间T4，振动体40向与期间T2相反的一侧被弯曲。突起部45向压电元件44侧变位。
其结果，如在图9中用箭头表示的那样，配置在振动体40的前端的突起部45进行椭圆运动。突起部45的端面通过预压用弹簧116被按压在插入部201的侧面。因此，当向压电元件42、44的组提供交替电压Va、Vb时，硬性内窥镜200的插入部201通过与突起部45的摩擦，被沿着患者体内方向输送。如果交替电压Va和Vb的相位差的符号相反，则插入部201被向相反方向输送。另外，当向沿着插入部201的轴的圆周方向配置的压电元件41、43供给交替电压Va、Vb时，使插入部201以其轴为中心进行旋转。这样，单一的超声波振子114能够有选择地进行2个方向(变位(直动)方向和旋转方向)的输送。
2个交替电压Va、Vb的相位差决定移动方向(旋转方向)，2个交替电压Va、Vb的电压的振幅(或占空比)决定移动速度(旋转速度)。这样，利用由驱动信号生成部132生成的驱动信号(交替电压)，能够将操作者的指示反映为硬性内窥镜200的动作。
此外，在本实施方式中，通过使2个压电元件相对，激发了伸缩振动模式L1和3次弯曲振动模式B3，但是，例如也可以仅使用压电元件41和42激发同样的振动。但是，本实施方式的构成，对称性良好，因此，难以激发伸缩振动模式L1和3次弯曲振动模式B3以外的不需要的振动。因此，在本实施方式中，能够提高能量效率。
(实施例)
作为一个实施例，振动体40使用具有一边为2mm的正方形截面、且高度为8mm的不锈钢制的中空的四棱柱。中空部是直径1.6mm的圆柱状，中空部的轴与四棱柱的轴一致。另外，压电元件41～44使用厚度0.2mm、短边2mm、长边8mm的矩形的市售的硬系PZT(PZT-5H：铅-锆-钛)。
其结果，伸缩振动模式L1和3次弯曲振动模式B3的共振频率都为约280kHz，是一致的。由此，在超声波振子114激发共振，能够实现插入部201的输送(变位和旋转)。
(效果)
本实施方式的医疗装置1能够使作为医疗器具的硬性内窥镜200的插入部201在插入部201的轴向变位和绕轴旋转。硬性内窥镜200能够看到插入部201的一侧面方向，因此，通过使用医疗装置1，能够将体腔内的任意部位纳入硬性内窥镜200的视野。由此，操作者(或实施手术者)能够通过硬性内窥镜200看到体腔内的任意部位。
另外，医疗装置1通过插入部输送单元100和柔性臂101，将超声波致动器110的位置固定。硬性内窥镜200的插入部201由超声波致动器110相对于超声波致动器110进行2轴驱动。因此，能够缩小医疗装置1的占有空间。因此，医疗装置1与以往的医疗用机器人系统相比，能够确保实施手术者500的操作空间非常大。
另外，例如在利用定子将驱动件的周围包围的以往的超声波致动器中，为了使定子的贯通孔与驱动件的全周接触，需要以高精度加工驱动件和定子。另外，在利用多个辊来输送驱动件的另一个以往的致动器中，在驱动件上附着有污染物(血液等)的情况下，有可能摩擦力在多个辊间变得不均匀。传递给驱动件的力变得不均匀，因此，有可能进行预料不到的动作。
本实施方式的超声波致动器110是将单一的超声波振子114的前端(突起部45)从1个方向按压到作为驱动件的插入部201的侧面的结构。因此，在超声波致动器110中，能够将加工的公差设定得较大。因此，超声波致动器110能够容易地进行加工和组装。另外，超声波振子114从1个方向被按压到插入部201的侧面，因此，即使在插入部201上附着有污染物的情况下，也难以引起动作不良。
(变形例)
此外，在本实施方式中，利用配置在患者510的治疗部位(手术用端口103的位置)附近的致动器来驱动医疗器具(硬性内窥镜200)，由此，削减了以往的配置机器人手臂或内窥镜操作助手等的空间。本实施方式的各构成要素能够根据与术式的适合性或技术进展而适当替换。
例如，在本实施方式中，作为致动器，使用了利用超声波振子的超声波电动机，但是也能够使用利用空气压、电磁力等进行驱动的致动器。
另外，关于控制单元，指示输入部131也并不限定于操纵杆。例如，也能够应用通过在画面上点出绝对位置进行指示，基于据此算出的各部位的位置进行操作的半自动控制器等。
进一步，只要摩擦力的差异是不会对功能实现产生影响的程度，也能够采用利用氟树脂垫等滑动体来替换球轴承115的构成。当然，关于滑动体的个数、配置和形状等，只要不影响插入部201的输送，就不限定于本实施方式。
此外，振动体40并不限于四棱柱，也可以是具有至少1个侧面(平面)的柱状的形状。只要以沿着柱状的振动体的轴(长边方向)排列的方式在1个侧面设置有多个振动发生元件即可。
作为超声波致动器的输送力被利用的振动模式、用于激发振动模式的电极形状、以及施加电压图案，也能够根据输送的医疗器具的种类进行适当变形，并不限定于本实施方式。
此外，超声波致动器110，除了医疗器具的插入部以外，也能够用于对柱状的任意的驱动件进行输送(变位或旋转)。
〔实施方式2〕
基于图10～12对本发明的另一个实施方式进行说明如下。此外，为了说明方便起见，对于与实施方式1中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
(医疗装置的概要)
图10是表示本实施方式的医疗装置2的概略构成的示意图。如图10所示，本实施方式的医疗装置2在以下方面与实施方式1的医疗装置1不同：使用空压式弯曲致动器610作为医疗器具；和具备使空压式弯曲致动器610弯曲的气泵(弯曲驱动装置)630。另外，本实施方式的医疗装置2中，控制单元130不仅向超声波致动器提供动作指示，也向气泵630提供动作指示，在这一点上也与实施方式1的医疗装置1不同。
(插入部的构成)
如图11所示，本实施方式中的空压式弯曲致动器610具备中空圆筒形状的可膨胀的管道(tube)611、摄像机210和作为插入部的筒管(pipe)620。
管道611的一端固定有摄像机210。管道611的另一端与中空圆筒形状的筒管620连通连接。管道611是弹性体，但是管道611的一部分壁面(图11中的下侧)具有刚性比其他壁面的刚性高的非伸缩部612。管道611的材料例如可以使用有机硅等。
摄像机210通过在管道611中穿过的信号线211，向没有图示的视频输出装置传送所拍摄到的手术部位附近的视频。
筒管620的材料可以使用即使供给空气也不弯曲的硬质的材料，例如丙烯酸树脂等。另外，信号线211穿过筒管620的中空部，因此，筒管620不仅具有作为空气供给流路的作用，也具有作为信号线容纳壳体的作用。
非伸缩部612的伸缩性只要比管道611的其他部分的伸缩性低即可，只要是在非伸缩部612的相反侧使管道611膨胀、在非伸缩部612侧不使管道611膨胀的程度即可。
作为非伸缩部612的材料，例如可以使用玻璃纤维或聚酰胺纤维等非伸缩性丝，也可以使用与管道611相同的材料的有机硅。
(管道的弯曲原理)
管道611通过筒管620从气泵630接受空气供给，与该空气的压力上升相应，管道611的与非伸缩部612侧相反的一侧膨胀。另一方面，非伸缩部612侧不膨胀，因此，如图12所示，管道611向非伸缩部612侧弯曲。
(效果)
如以上所述，根据本实施方式，除了筒管620(插入部)的轴向以及以其轴为中心的旋转方向以外，在管道611的弯曲方向也能够确保摄像机210的视野。
因此，实施手术者500能够从更多的方向观察体腔内的手术部位，因此，在手术部位观察中能够选择更适当的角度。
(变形例)
此外，在本实施方式中，列举在管道611主体设置非伸缩部612的情况为例进行了说明。但是，本实施方式并不限定于此，可以将信号线211兼用作非伸缩部612。进一步，被兼用作非伸缩部612的信号线211，可以不固定在管道611的内侧而固定在外侧。
〔实施方式3〕
基于图13对本发明的又一个实施方式进行说明如下。此外，为了说明方便起见，对于与实施方式1、2中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
(医疗装置的概要)
图13是表示本实施方式的医疗装置3的概略构成的示意图。如图13所示，本实施方式的医疗装置3在控制单元为无线控制单元140这一点上，与实施方式1、2的医疗装置不同。
(无线控制单元的构成)
如图13所示，无线控制单元140具备单元主体145和动作指示单元146。
单元主体145具备指示输入部141、发送与指示输入部141的前后左右方向的操作量对应的信号的发送部147、以及向它们供给电力的第一蓄电池(电池)143。
动作指示单元146具备接收部148、动作指示部142和第二蓄电池(电池)144。接收部148接收由发送部147发送的信号。动作指示部142根据接收部148接收到的信号生成驱动信号，将驱动信号供给插入部输送单元100。第二蓄电池144向接收部148和动作指示部142供给电力。
另外，动作指示单元146被设置(固定)在手术台400上，并且在上端面固定有柔性臂101的一端。即，动作指示单元146兼具实施方式1、2中的支架(致动器固定部)102的作用。
动作指示部142根据由未图示的操作者进行的指示输入部141的操作，生成与交替电压对应的驱动信号，并将该驱动信号发送给上部电极和下部电极。由此，能够通过无线通信向超声波致动器110进行动作指示。
此外，无线控制单元140存在实施手术者500等障碍物介于单元主体145与动作指示单元146之间的情况。另外，无线通信电波需要是操作者能够不用许可而自由使用的频带。进一步，当也从消耗电力的观点考虑时，无线通信单元优选即使在无线通信设备间存在障碍物也能够利用，使用能够不用许可而自由使用的频带的电波，并且消耗电力低的BT(Bluetooth(注册商标)：蓝牙)等。
(效果)
如以上所述，根据本实施方式，通过无线通信向超声波致动器进行动作指示，因此，能够确保实施手术者500的操作空间更大。因此，实施手术者500能够更顺利地进行医疗处理。
另外，上述效果即使在使用实施方式1、2中的任一个医疗器具(插入部)的情况下，也能够实现，这是不言而喻的。
(变形例)
在本实施方式中，将从指示输入部141等操作部输入的信号利用单元主体145直接向动作指示单元146发送。但是，将操作者提供给指示输入部141的信息通过无线通信反映成超声波致动器的动作，这是本实施方式的医疗装置3的本质，因此，只要是能够实现这一点的构成，就不限定其无线通信方式。
〔实施方式4〕
基于图14对本发明的再一个实施方式进行说明如下。此外，为了说明方便起见，对于与在上述实施方式1～3中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
图14是表示本实施方式的插入部输送单元107的概略构成的示意图。如图14所示，本实施方式的插入部输送单元107，作为致动器保持部109使用了套管针(trocar)700，这一点与实施方式1～3的插入部输送单元100不同。
(套管针的构成)
套管针700是用于将手术器具插入到患者的体腔内的医疗器具，通常在利用硬性内窥镜的手术等中使用。另外，套管针700如图14所示具备筒状的套管针壳体701和中空的针部702。
套管针壳体701是确保了能够内置超声波致动器110的程度的空间的中空的壳体。套管针壳体701保持超声波致动器110。
针部702是具有能够使硬性内窥镜等的插入部201贯通的程度的中空部的圆筒型部件，其外径比手术用端口103的贯通口103a的直径小。另外，针部702的一端与套管针壳体701的一端连通连接。针部702从贯通口103a插入手术用端口103，由此，相对于手术用端口103被固定。此外，医疗装置3也可以另外具备将套管针700固定于手术用端口103的固定部。例如，可以在套管针700和手术用端口103设置对应的卡合部。
在此，在套管针壳体701的侧面设置有外部端子710。控制单元与插入部输送单元107通过外部端子710电连接。
此外，套管针700只要在套管针壳体701中确保了能够内置超声波致动器110的程度的空间，能够应用在医疗现场通常使用的套管针。
(效果)
如以上所述，根据本实施方式，通过将套管针700相对于手术用端口103固定，内置在套管针壳体701中的超声波致动器110相对于手术部位的位置被固定。因此，不需要使用柔性臂101和支架102，能够确保实施手术者500的操作空间更大。由此，实施手术者500能够更顺利地进行医疗处理。
此外，上述效果即使在使用实施方式1、2中的任一个医疗器具(插入部)的情况下，也能够实现，这是不言而喻的。
(变形例)
本实施方式的插入部输送单元107的重要特征在于：超声波致动器110被固定在配置在手术部位附近的套管针700。因此，例如，不需要超声波致动器110内置在套管针壳体701中，也可以是将超声波致动器110设置在套管针壳体701的一端等构成。
另外，不需要一定使用手术用端口103，也可以省略手术用端口103。
〔实施方式5〕
基于图15对本发明的再一个实施方式进行说明如下。此外，为了说明方便起见，对于与在实施方式1～4中说明的部件具有相同功能的部件，标注相同的符号，省略其说明。
图15是表示本实施方式的医疗装置4的概略构成的示意图。医疗装置4具备单元主体145和动作指示单元146。如图15所示，本实施方式的插入部输送单元108，在动作指示单元146通过在其侧面设置的连接器730与套管针壳体701的侧面连接这一点上，与实施方式4的插入部输送单元107不同。
动作指示单元146基于从无线控制单元的单元主体145通过无线接收到的指示，驱动被设置在套管针700的超声波致动器110。
连接器730和动作指示单元146相对于套管针700可装卸。
(效果)
如以上所述，根据本实施方式，搭载不耐高温的半导体部件的动作指示单元146可卸下。因此，能够对套管针700单体进行灭菌处理、特别是高压灭菌器灭菌(高圧蒸气灭菌)等使用高温的灭菌处理。因此，能够更可靠地进行套管针700的杀菌和清洗。
另外，不需要对动作指示单元146考虑耐热性，因此，能够利用通常的半导体部件等，能够廉价地制造动作指示单元146。
进一步，通过无线通信向超声波致动器110进行动作指示，因此，在本实施方式中也能够得到与实施方式3同样的效果。
〔总结〕
本发明的方式1的摩擦驱动致动器(超声波致动器110)是对柱状的驱动件(插入部201)进行驱动的摩擦驱动致动器，该摩擦驱动致动器具备：前端具有突起部的柱状的振动体(40)；和在上述振动体的1个侧面设置的第一振动发生元件(压电元件41～44、上部电极41a～44a)和第二振动发生元件(压电元件41～44、下部电极41b～44b)，上述振动体经由上述突起部被按压在上述驱动件的侧面。
根据上述的构成，柱状的振动体经由在该振动体的前端设置的突起部，被按压在柱状的驱动件的侧面。在振动体的侧面设置的第一振动发生元件和第二振动发生元件使振动体振动。通过由振动体振动引起的振动体的前端的运动，振动体对驱动件进行摩擦驱动。振动体经由突起部被按压在驱动件的侧面，因此，即使固体或液体等侵入，振动体也能够对驱动件进行摩擦驱动。因此，上述摩擦驱动致动器，即使在存在附着物等的污染物的情况下，也能够适当地对驱动件进行驱动。另外，突起部与驱动件的侧面接触，由此，接触面积变少，因此，能够更加提高对附着物等的耐受性。
本发明的方式2的摩擦驱动致动器，在上述方式1中，上述振动体具有第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，上述第一侧面与上述第二侧面相互相对，上述第三侧面与上述第四侧面相互相对，上述第一侧面与上述第三侧面相互垂直，上述第一侧面、上述第二侧面、上述第三侧面和上述第四侧面分别贴有多个振动发生元件。
根据上述的构成，通过利用在相对的2个侧面设置的多个振动发生元件在振动体激发的振动，能够将驱动件向相对的2个侧面排列的方向进行驱动(直动或旋转)。第一侧面与第三侧面垂直，因此，上述摩擦驱动致动器能够在不同的2个方向有选择地对驱动件进行驱动。
本发明的方式3的摩擦驱动致动器，在上述方式1中，上述第一振动发生元件和上述第二振动发生元件以在上述振动体的1个侧面沿着上述振动体的长边方向排列的方式配置。
根据上述的构成，能够通过第一振动发生元件和第二振动发生元件，在振动体激发不同的2个振动模式。因此，上述摩擦驱动致动器能够通过不同的2个振动模式，高效率地对驱动件进行驱动。
本发明的方式4的摩擦驱动致动器，在上述方式3中，上述振动体具有相互相对的第一侧面和第二侧面，上述摩擦驱动致动器具有在上述第二侧面设置的第三振动发生元件和第四振动发生元件，上述第一振动发生元件和上述第二振动发生元件被贴在上述第一侧面，上述第三振动发生元件和上述第四振动发生元件以沿着上述振动体的长边方向排列的方式被贴在上述第二侧面。
根据上述的构成，在相互相对的第一侧面和第二侧面分别各贴有2个振动发生元件。而且在各侧面设置的2个振动发生元件以沿着振动体的长边方向排列的方式配置。由此，能够高效率地激发期望的振动模式，因此，能够高效率地对驱动件进行驱动。
本发明的方式5的摩擦驱动致动器，在上述方式4中，各振动发生元件包括压电元件(41～44)和设置在该压电元件上的面状的电极(上部电极41a～44a、下部电极41b～44b)，上述第一振动发生元件配置在比上述第二振动发生元件更靠上述驱动件侧的位置，上述第三振动发生元件配置在比上述第四振动发生元件更靠上述驱动件侧的位置，上述摩擦驱动致动器具备电压供给部(驱动信号生成部132)，该电压供给部向上述第一振动发生元件的上述电极和上述第四振动发生元件的上述电极供给第一交替电压(Va)，向上述第二振动发生元件的上述电极和上述第三振动发生元件的上述电极供给相位与上述第一交替电压的相位不同的第二交替电压(Vb)。
根据上述的构成，在从侧面看振动体时，由相同的交替电压，使相互位于对角的一对振动发生元件振动。而且，向在1个侧面设置的2个振动发生元件供给相位相互不同的交替电压。由此，能够在振动体激发使振动体的前端进行椭圆运动的振动模式。因此，能够高效率地对驱动件进行驱动。
本发明的方式6的摩擦驱动致动器，在上述方式4或5中，上述第一振动发生元件和上述第二振动发生元件在沿着柱状的上述振动体的轴的方向伸缩，由此使上述振动体振动。
根据上述的构成，能够通过第一振动发生元件和第二振动发生元件的伸缩，在振动体激发沿着柱状的振动体的轴向的振动模式和使振动体的前端沿着驱动件的轴向变位的振动模式。因此，能够高效率地对驱动件进行驱动。
本发明的方式7的摩擦驱动致动器，在上述方式1～6中的任一方式中，上述摩擦驱动致动器具备相对于上述驱动件的侧面滑动的滑动体，上述驱动件由上述滑动体和上述振动体保持。
本发明的方式8的摩擦驱动致动器，在上述方式1～7中的任一方式中，柱状的上述振动体的内侧面规定了沿着上述振动体的轴的空洞。
根据上述的构成，能够根据空洞来设定振动体的共振频率。因此，例如能够容易地使2个振动模式的共振频率一致。
本发明的方式9的摩擦驱动致动器，在上述方式7中，上述摩擦驱动致动器具备：固定上述振动体的第一壳体；和固定上述滑动体的第二壳体，在上述第一壳体和上述第二壳体被相互关闭时，上述振动体被按压在上述驱动件的侧面，在上述第一壳体和上述第二壳体被相互打开时，上述驱动件被释放。
根据上述的构成，能够容易地将驱动件相对于摩擦驱动致动器进行装卸。因此，更换驱动件或清洗驱动件变得容易。
本发明的方式10的摩擦驱动致动器，在上述方式9中，上述摩擦驱动致动器具备复原部，该复原部在上述第一壳体和上述第二壳体被相互关闭的方向施加复原力。
根据上述的构成，能够通过复原部的复原力，将第一壳体和第二壳体关闭，将振动体按压在驱动件的侧面。
本发明的方式11的摩擦驱动致动器，在上述方式8中，上述振动体的内侧面规定第一空洞和直径比上述第一空洞的直径小的第二空洞。
本发明的方式12的摩擦驱动致动器，在上述方式11中，上述第二空洞位于与上述第一振动发生元件和上述第二振动发生元件之间对应的位置。
根据上述的构成，在振动体激发的振动的节位于与第一振动发生元件和第二振动发生元件之间对应的位置。因此，在振动体中直径小的第二空洞位于与振动的节对应的位置。因此，第二空洞不会阻碍振动体的振动。
本发明的方式13的摩擦驱动致动器，在上述方式12中，上述摩擦驱动致动器具备第一壳体和被固定在上述第一壳体的保持部，上述振动体的与上述第二空洞对应的内侧面和上述保持部由相互嵌合的键和键槽固定。
根据上述的构成，保持部和振动体由相互嵌合的键和键槽固定。振动体的与上述第二空洞对应的内侧面位于与振动的节对应的位置，因此，能够不阻碍振动体的振动而将振动体固定在第一壳体。
本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。进一步，通过将在各实施方式中分别公开的技术手段组合，能够形成新的技术特征。
产业上的可利用性
本发明能够在医疗装置中利用，特别是能够在体腔镜手术等的具备内窥镜摄像机、操纵装置、钳子等的医疗装置中适当利用。
符号说明
1～4 医疗装置
40 振动体
41～44 压电元件(振动发生元件)
41a～44a 上部电极(振动发生元件)
41b～44b 下部电极(振动发生元件)
45 突起部
46 狭窄部
48 键
100、107、108 插入部输送单元
101 柔性臂(致动器固定部)
102 支架(致动器固定部)
103 手术用端口
109 致动器保持部(致动器固定部)
110 超声波致动器(致动器、摩擦驱动致动器)
111、112 壳体(第一壳体、第二壳体)
113 支柱(保持部)
114 超声波振子(摩擦驱动元件)
115 球轴承(滑动体)
116 预压用弹簧(复原部)
130 控制单元(制御装置)
131、141 指示输入部
132 驱动信号生成部(电压供给部、动作指示部)
133、143、144 蓄电池(电池)
140 无线控制单元(制御装置)
142 动作指示部
145 单元主体
146 动作指示单元(致动器固定部)
147 发送部
148 接收部
200 硬性内窥镜
201 插入部(驱动件)
610 空压式弯曲致动器
620 筒管(插入部、驱动件)
630 气泵(弯曲驱动装置)
700 套管针(致动器固定部)

Claims (9)

1.一种摩擦驱动致动器，其为对柱状的驱动件进行驱动的摩擦驱动致动器，该摩擦驱动致动器的特征在于，具备：
前端具有突起部的柱状的振动体；和
在所述振动体的1个侧面设置的第一振动发生元件和第二振动发生元件，
所述振动体经由所述突起部被按压在所述驱动件的侧面，
所述振动体具有相互相对的第一侧面和第二侧面，
所述摩擦驱动致动器具有在所述第二侧面设置的第三振动发生元件和第四振动发生元件，
所述第一振动发生元件和所述第二振动发生元件被贴在所述第一侧面，
所述第三振动发生元件和所述第四振动发生元件以沿着所述振动体的长边方向排列的方式被贴在所述第二侧面，
所述第一振动发生元件和所述第二振动发生元件以在所述振动体的1个侧面沿着所述振动体的长边方向排列的方式配置，各振动发生元件包括压电元件和设置在该压电元件上的面状的电极，
所述第一振动发生元件配置在比所述第二振动发生元件更靠所述驱动件侧的位置，
所述第三振动发生元件配置在比所述第四振动发生元件更靠所述驱动件侧的位置，
所述摩擦驱动致动器具备电压供给部，该电压供给部向所述第一振动发生元件的所述电极和所述第四振动发生元件的所述电极供给第一交替电压，向所述第二振动发生元件的所述电极和所述第三振动发生元件的所述电极供给相位与所述第一交替电压的相位不同的第二交替电压。
2.如权利要求1所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
所述振动体具有第三侧面和第四侧面，
所述第三侧面与所述第四侧面相互相对，
所述第一侧面与所述第三侧面相互垂直，
所述第三侧面和所述第四侧面分别贴有多个振动发生元件。
3.如权利要求1所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
所述第一振动发生元件和所述第二振动发生元件在沿着柱状的所述振动体的轴的方向伸缩，由此使所述振动体振动。
4.如权利要求1中任一项所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
所述摩擦驱动致动器具备相对于所述驱动件的侧面滑动的滑动体，
所述驱动件由所述滑动体和所述振动体保持。
5.如权利要求1中任一项所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
柱状的所述振动体的内侧面规定了沿着所述振动体的轴的空洞。
6.一种摩擦驱动致动器，其为对柱状的驱动件进行驱动的摩擦驱动致动器，其特征在于，具备：
前端具有突起部的柱状的振动体；和
以沿着所述振动体的长边方向排列的方式在所述振动体的1个侧面设置的第一振动发生元件和第二振动发生元件；和
相对于所述驱动件的侧面滑动的滑动体；和
固定所述振动体的第一壳体；和
固定所述滑动体的第二壳体，
各振动发生元件包含压电元件和设在该压电元件上的面状的电极，
所述摩擦驱动致动器具备电压供给部，该电压供给部向所述第一振动发生元件的所述电极供给第一交替电压，向所述第二振动发生元件的所述电极供给相位与所述第一交替电压的相位不同的第二交替电压，
所述振动体经由所述突起部被按压在所述驱动件的侧面，
所述驱动件由所述滑动体和所述振动体保持，
在所述第一壳体和所述第二壳体被相互关闭时，所述振动体被按压在所述驱动件的侧面，
在所述第一壳体和所述第二壳体被相互打开时，所述驱动件被释放。
7.如权利要求6所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
所述摩擦驱动致动器具备复原部，该复原部在所述第一壳体和所述第二壳体被相互关闭的方向施加复原力。
8.一种摩擦驱动致动器，其为对柱状的驱动件进行驱动的摩擦驱动致动器，其特征在于，具备：
前端具有突起部的柱状的振动体；和
在所述振动体的1个侧面设置的第一振动发生元件和第二振动发生元件，
所述振动体经由所述突起部被按压在所述驱动件的侧面，柱状的所述振动体的内侧面规定了沿着所述振动体的轴的空洞，
所述振动体的内侧面规定第一空洞和直径比所述第一空洞的直径小的第二空洞，
所述第二空洞位于与所述第一振动发生元件和所述第二振动发生元件之间对应的位置。
9.如权利要求8所述的摩擦驱动致动器，其特征在于：
所述摩擦驱动致动器具备第一壳体和被固定在所述第一壳体的保持部，
所述振动体的与所述第二空洞对应的内侧面和所述保持部由相互嵌合的键和键槽固定。
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