JP2000081385A - Tactile sensor probe - Google Patents

Tactile sensor probe

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JP2000081385A
JP2000081385A JP10251403A JP25140398A JP2000081385A JP 2000081385 A JP2000081385 A JP 2000081385A JP 10251403 A JP10251403 A JP 10251403A JP 25140398 A JP25140398 A JP 25140398A JP 2000081385 A JP2000081385 A JP 2000081385A
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JP
Japan
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circuit
tactile sensor
sensor probe
sensor element
self
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JP10251403A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Takizawa
寛伸 瀧澤
Hideyuki Adachi
英之 安達
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tactile sensor probe for making thin an insertion part. SOLUTION: A sensor element 15 by a piezoelectric vibrator where a sensor surface is exposed is provided at the tip side part of a flexible insertion part 2, a self-excitation oscillation circuit 20 that is located at the rear side of and near the sensor element 15 and is turned into an integrated circuit is provided in the insertion part 2, the self-excitation oscillation circuit 20 is mounted to a flexible substrate 23 the flexible substrate 23 allows the self-excitation circuit 20 to be divided into a plurality of circuit parts and circuit parts 21 and 22 to be dispersed and mounted and at the same time, allows them to be arranged inside the insertion part 2, and the width of the flexible substrate 23 between the dispersed circuit parts 21 and 22 is smaller than the circuit parts 21 and 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、粘弾性特性を有す
る対象物と接触するときの触覚(反作用)を検出する触
覚センサプローブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile sensor probe for detecting a tactile sensation (reaction) when it comes into contact with an object having viscoelastic properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、内視鏡を用いた体腔内の手術や診
断が拡大してきており、体腔内の診断や治療を適切に行
うには視覚情報に加えて触覚情報も重要なものとなる。
ここでいう触覚とは粘弾性特性を有する対象物と接触す
るときの反作用による知覚である。
2. Description of the Related Art In recent years, surgery and diagnosis in a body cavity using an endoscope have been expanding, and tactile information as well as visual information is important for proper diagnosis and treatment in a body cavity. .
The tactile sensation here is a perception due to a reaction when coming into contact with an object having viscoelastic properties.

【0003】従来、対象物のもつ粘弾性特性を機械的イ
ンピーダンスとして検出する触覚センサが提案されてい
る(特開平8−261915号公報)。この従来の触覚
センサは粘弾性特性を有する対象物の機械的インピーダ
ンスを圧電振動子からなる自励発振回路の出力信号より
検出するプローブとして構成され、圧電振動子と、この
圧電振動子の等価回路定数を用いる発信回路とがハウジ
ングに組み付けて構成されている。
Conventionally, a tactile sensor for detecting the viscoelastic characteristics of an object as mechanical impedance has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-261915). This conventional tactile sensor is configured as a probe that detects the mechanical impedance of an object having viscoelastic properties from the output signal of a self-excited oscillation circuit composed of a piezoelectric vibrator, and a piezoelectric vibrator and an equivalent circuit of the piezoelectric vibrator. A transmitting circuit using a constant is assembled to the housing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】(従来技術の問題点)
ところで、コルピッツ回路を用いた振動式センサはその
特性として、センサ駆動用の回路がセンサ用圧電振動子
の近傍に無くてはならない。ところが、従来の触覚セン
サにあっては、センサ駆動用回路が個別的な単体の電子
部品で構成されているため、各電子部品の部分が嵩み、
その回路部のサイズがかなり大きくなっていた。このた
め、触覚センサプローブの細径化及び小型化が困難なも
のであった。また、回路部が大型化するため、内視鏡に
形成されたチャンネル等の細い通路に挿通して使える程
度に細径化することも困難であり、特に軟性内視鏡に形
成されたチャンネルに挿通可能なように挿入部に可撓性
を持たせるセンサプローブとすることはことさら困難で
あった。
[Problems to be Solved by the Invention]
By the way, as a characteristic of the vibration type sensor using the Colpitts circuit, a sensor driving circuit must be provided near the sensor piezoelectric vibrator. However, in the conventional tactile sensor, since the sensor driving circuit is configured by individual single electronic components, each electronic component is bulky,
The size of the circuit part was considerably large. For this reason, it has been difficult to reduce the diameter and size of the tactile sensor probe. In addition, since the size of the circuit is increased, it is difficult to reduce the diameter of the endoscope so that it can be used by being inserted into a narrow passage such as a channel formed on the endoscope. It is particularly difficult to provide a sensor probe having a flexible insertion portion so that it can be inserted.

【0005】(目的)本発明は上記問題点に着目してな
されたものであり、その目的とするところは挿入部の細
径化が図れ、かつ必要ならその挿入部を柔軟なものとす
ることも可能な触覚センサプローブを提供することであ
る。
(Object) The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to reduce the diameter of an insertion portion and to make the insertion portion flexible if necessary. It is also possible to provide a tactile sensor probe.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用】(手段)本発明
は、粘弾性特性を有する対象物の機械的インピーダンス
を圧電振動子からなる自励発振回路の出力信号により検
出する触覚センサを搭載した触覚センサプローブにおい
て、フレキシブルな挿入部と、上記挿入部の先端側部分
に設けられた圧電振動子と、上記挿入部の内部において
上記圧電振動子の後側に位置して設けられた自励発振回
路と、上記挿入部の先端部分に接続され、上記自励発振
回路が形成されているフレキシブル基板とを具備し、上
記自励発振回路はそれぞれ集積回路化された複数の回路
部に分割して構成されると共に、それぞれの回路部が上
記挿入部の内部に位置した上記フレキシブル基板の部分
に分散して配置されたことを特徴とするものである。
(Means) The present invention is provided with a tactile sensor for detecting the mechanical impedance of an object having viscoelastic characteristics by the output signal of a self-excited oscillation circuit composed of a piezoelectric vibrator. In the tactile sensor probe, a flexible insertion portion, a piezoelectric vibrator provided at a tip side portion of the insertion portion, and a self-excited oscillation provided at a rear side of the piezoelectric vibrator inside the insertion portion. A circuit, and a flexible substrate connected to the distal end portion of the insertion portion, on which the self-excited oscillation circuit is formed, wherein the self-excited oscillation circuit is divided into a plurality of integrated circuit circuits. It is characterized in that each of the circuit sections is dispersed and arranged on a portion of the flexible substrate located inside the insertion section.

【0007】(作用)上記構成では、センサ駆動用の回
路が集積化、小型化され、かつ硬質部分が長くならない
ように柔軟な基板上に回路を複数の部分に分割して離間
して設けることによって、触覚センサプローブを細径
化、柔軟化させることができる。このことによって、こ
の触覚センサプローブを例えば軟性内視鏡のチャンネル
に挿通して使えるようになる。
(Function) In the above structure, the circuit for driving the sensor is integrated and miniaturized, and the circuit is divided into a plurality of parts and provided separately on a flexible substrate so that the hard part does not become long. Thereby, the tactile sensor probe can be made thinner and more flexible. This allows the tactile sensor probe to be used, for example, by inserting it into a channel of a flexible endoscope.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】[第1の実施形態]図1〜図6を
用いて本発明の第1の実施形態を説明する。図1は第1
の実施形態に係る触覚センサプローブ1の全体を示す。
触覚センサプローブ1は長尺な可撓性挿入部2を有し、
この挿入部2の基端には、グリップ3が取り付けられて
いる。グリップ3の後端からは通電ケーブル4が導出さ
れ、この通電ケーブル4の延出先端にはコネクタ5が設
けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 1 shows the first
1 shows the entire tactile sensor probe 1 according to the embodiment.
The tactile sensor probe 1 has a long flexible insertion portion 2,
A grip 3 is attached to a base end of the insertion section 2. An energizing cable 4 is led out from the rear end of the grip 3, and a connector 5 is provided at an extending end of the energizing cable 4.

【0009】上記挿入部2は、例えば内視鏡のチャンネ
ルに挿通可能な程に細径なものであり、その外径は例え
ばφ2.5mmである。挿入部2の長さは例えば1,8
00mmであり、内視鏡のチャンネルの先端から先端部
分が突き出せる長さである。また、挿入部2は可撓性を
有するために軟性内視鏡であってもそのチャンネルに挿
通可能なものである。具体的には挿入部2の略全長を形
成する可撓性チューブ6の部分と、この可撓性チューブ
6の先端に連結される硬質なハウジング7によって構成
される先端部8とによって構成されている。ハウジング
7の後端には筒状の接続部11が一体的に形成され、こ
の接続部11の中間外周には鍔部12が形成されてい
る。そして、この接続部11の外周に可撓性チューブ6
の先端を被せて接着剤13により固着して可撓性チュー
ブ6の部分と先端部8のハウジング7の部分とが連結固
定される。
The insertion section 2 has a diameter small enough to be inserted into a channel of an endoscope, for example, and has an outer diameter of, for example, φ2.5 mm. The length of the insertion portion 2 is, for example, 1,8.
00 mm, which is a length that allows the distal end portion to protrude from the distal end of the channel of the endoscope. Further, since the insertion portion 2 has flexibility, even if it is a flexible endoscope, it can be inserted through the channel. More specifically, the flexible tube 6 is formed by a portion of the flexible tube 6 forming substantially the entire length of the insertion portion 2 and a distal end portion 8 formed by a rigid housing 7 connected to the distal end of the flexible tube 6. I have. At the rear end of the housing 7, a cylindrical connecting portion 11 is integrally formed, and a flange portion 12 is formed at an intermediate outer periphery of the connecting portion 11. A flexible tube 6 is attached to the outer periphery of the connecting portion 11.
And the portion of the flexible tube 6 and the portion of the housing 7 of the distal end portion 8 are connected and fixed.

【0010】また、上記可撓性チューブ6の部分の構成
はブレード(金属の円筒状の網)をその内外から樹脂で
挟み込んだものになっており、このため、挿入部2のチ
ューブ6の肉厚を薄くできると共に、その可撓性チュー
ブ6の内部のスペースを大きく確保できる。また、ブレ
ードを使用しているため、可撓性チューブ6の部分はつ
ぶれにも強く、またトルク追従性も優れている。
The flexible tube 6 has a structure in which a blade (metal cylindrical net) is sandwiched between the inside and outside of the resin by a resin. The thickness can be reduced, and a large space inside the flexible tube 6 can be secured. In addition, since the blade is used, the flexible tube 6 is resistant to crushing and has excellent torque followability.

【0011】上記先端部8にはセンサ素子15が搭載さ
れている。先端部8内でセンサ素子15に配線を接続す
るため、ハウジング7は電気的絶縁体で作られている。
また徴細加工に適した快削性を確保するため、ハウジン
グ7は特にマイカ系セラミックスで作られている。そし
て、図2で示す如く、先端部8の先端側下部は斜めに切
り取られてセンサ素子取付け面17が形成され、このセ
ンサ素子取付け面17には上記センサ素子15のセンサ
面が露出する状態で搭載されている。つまり、センサ素
子15が挿入部2の長手軸方向に対して僅かに斜め前方
に向けて配置されている。このため、図6を参照して後
述する如く、内視鏡のチャンネルを通じて使用する場合
に測定対象物の表面にセンサ素子15のセンサ面を当て
易くなっている。また、先端部8を斜めに切り取ってセ
ンサ素子取付け面17を形成することからセンサ素子1
5を搭載するための面積を広く取れる。
A sensor element 15 is mounted on the tip 8. The housing 7 is made of an electrical insulator to connect wires to the sensor element 15 within the tip 8.
The housing 7 is particularly made of mica-based ceramics in order to ensure free cutting properties suitable for fine machining. As shown in FIG. 2, the lower end of the distal end portion 8 is cut off obliquely to form a sensor element mounting surface 17, and the sensor element mounting surface 17 is exposed with the sensor surface of the sensor element 15 exposed. It is installed. That is, the sensor element 15 is arranged slightly obliquely forward with respect to the longitudinal axis direction of the insertion section 2. For this reason, as will be described later with reference to FIG. 6, when used through the channel of the endoscope, the sensor surface of the sensor element 15 is easily brought into contact with the surface of the measurement target. Also, since the sensor element mounting surface 17 is formed by cutting off the front end portion 8 obliquely, the sensor element 1
5 can have a large area for mounting.

【0012】上記センサ素子15は図3で示すように構
成される。すなわちセンサ素子15は圧電性セラミック
スで作られた、一辺が約1.5mmの正方形で、その厚
さが0.12mmのものである。センサ素子15の両面
にはエネルギー閉じ込め用に円形の電極18a,18b
が形成されている。そして、センサ素子15は両面にあ
る電極18a,18bの間に電圧波形をかけることによ
って電極部分の間の部分のみにエネルギーを閉じ込めて
振動する。つまり、センサ素子15はその厚みの変化が
円形電極18が形成されている間の部分のみに起こり、
他の部分は振動しないエネルギー閉じ込め式型振動子と
なっている。
The sensor element 15 is configured as shown in FIG. That is, the sensor element 15 is a square made of piezoelectric ceramics and having a side of about 1.5 mm and a thickness of 0.12 mm. Circular electrodes 18a and 18b for confining energy are provided on both sides of the sensor element 15.
Are formed. By applying a voltage waveform between the electrodes 18a and 18b on both surfaces, the sensor element 15 oscillates by confining energy only in a portion between the electrode portions. That is, the change in the thickness of the sensor element 15 occurs only in the portion where the circular electrode 18 is formed,
The other parts are energy-trap type vibrators that do not vibrate.

【0013】センサ素子15の表側の電極18aはセン
サ素子15の側面を通り、裏側の配線接続用の電極19
aにつながっている。また、裏側の電極18bは裏側の
配線接続用の電極19bにつながっている。従って、セ
ンサ素子15の裏側で、表裏両方の電極18a,18b
に先端部8からの配線の接続ができる。
The electrode 18a on the front side of the sensor element 15 passes through the side face of the sensor element 15 and the electrode 19a for wiring connection on the back side.
a. The back electrode 18b is connected to the back wiring connection electrode 19b. Therefore, on the back side of the sensor element 15, both the front and back electrodes 18a, 18b
The connection of the wiring from the tip 8 can be made.

【0014】このセンサ素子15は後述するコルピッツ
回路からなる発振回路20によって共振するが、その共
振特性はセンサ素子15が接触している対象物の特性に
よって異なる。よって、本触覚センサの共振周波数の変
化を観察することによって、上記センサ素子15が接触
している対象物の硬軟の程度の区別ができるようにな
る。
The sensor element 15 resonates by an oscillation circuit 20 composed of a Colpitts circuit, which will be described later, and its resonance characteristics vary depending on the characteristics of an object with which the sensor element 15 is in contact. Therefore, by observing the change in the resonance frequency of the tactile sensor, the degree of hardness of the object with which the sensor element 15 is in contact can be distinguished.

【0015】上記自励発振回路20はセンサ素子15の
ごく近傍に設けられる必要がある。このため、本実施形
態では図2で示す如くの挿入部2の可撓性チューブ6の
先端側に位置する先端部近傍の内部に位置して配置され
ている。つまり、自励発振回路20は複数の回路部2
1,22に分割され、複数の回路部21,22は可撓性
チューブ6内において分散して配置されている。
The self-excited oscillation circuit 20 needs to be provided very close to the sensor element 15. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the insertion portion 2 is located inside the vicinity of the distal end portion of the flexible tube 6 located on the distal end side. That is, the self-excited oscillation circuit 20 includes a plurality of circuit units 2
The plurality of circuit portions 21 and 22 are divided and arranged in the flexible tube 6.

【0016】さらに自励発振回路20を組み込む回路基
板は柔軟なフレキシブル基板23を用いており、フレキ
シブル基板23の長手方向が挿入部2の長手軸方向に平
行に配置されている。上記自励発振回路20はフレキシ
ブル基板23上で、2つの回路部21,22の部分に分
かれている。また、各回路部21,22はいずれもベア
チップによって構成されるハイブリッドICで作られて
いる。そして、このハイブリッドICの構成部分は比較
的硬質な部分となるので、上記自励発振回路20を複数
の回路部21,22の部分に分けてその硬質部分を分散
して配置することにより柔軟性を持たせた。
The circuit board in which the self-excited oscillation circuit 20 is incorporated uses a flexible board 23, and the longitudinal direction of the flexible board 23 is arranged parallel to the longitudinal axis of the insertion section 2. The self-excited oscillation circuit 20 is divided into two circuit portions 21 and 22 on the flexible substrate 23. Further, each of the circuit portions 21 and 22 is made of a hybrid IC constituted by a bare chip. Since the components of the hybrid IC are relatively hard, the self-excited oscillation circuit 20 is divided into a plurality of circuit portions 21 and 22 and the hard portions are dispersed and arranged, thereby providing flexibility. Was held.

【0017】また、より柔軟性を持たせるために、フレ
キシブル基板23のうちで、先端側の回路部21と、上
記センサ素子15を搭載している先端部8とを接続する
第1の離間部24aは回路部21よりも幅が小さくなっ
ている。同様に、上記回路部21,22をつなぐ第2の
離間部24bの部分はその回路部21,22を構成する
部分に比べて幅が狭くなっている。上記構成により、硬
質である先端部8と2個所の回路部21,22が柔軟な
離間部24a,24bによって分散して接続されている
ため、上記自励発振回路20を組み込む部分が、全体と
して柔軟性を持つ。なお、回路部21,22の長さは約
12mm、離間部24a,24bの長さは約20mmで
ある。
Further, in order to provide more flexibility, a first separating portion for connecting the circuit portion 21 on the distal end side of the flexible substrate 23 to the distal end portion 8 on which the sensor element 15 is mounted. 24a is smaller in width than the circuit section 21. Similarly, the portion of the second separation portion 24b connecting the circuit portions 21 and 22 is narrower than the portion constituting the circuit portions 21 and 22. According to the above configuration, the hard distal end portion 8 and the two circuit portions 21 and 22 are dispersedly connected by the flexible separation portions 24a and 24b. Be flexible. In addition, the length of the circuit parts 21 and 22 is about 12 mm, and the length of the separation parts 24a and 24b is about 20 mm.

【0018】第1の回路部21にはコルピッツ回路26
が設けられ、手元側の第2の回路部22にはバッファ回
路27が設けられている。上記センサ素子15と上記コ
ルピッツ回路26が8cm以上に離れると、センサ素子
15の発振が不安定になる、あるいは停止することがあ
ることが実験等から分かった。そこで、第1の実施形態
の構成ではセンサ素子15とコルピッツ回路26との距
離を約3cm(或いはそれ以下)としたから安定した発
振が可能である。
A Colpitts circuit 26 is provided in the first circuit section 21.
, And a buffer circuit 27 is provided in the second circuit unit 22 on the hand side. Experiments have shown that when the sensor element 15 and the Colpitts circuit 26 are separated from each other by 8 cm or more, the oscillation of the sensor element 15 may become unstable or stop. Therefore, in the configuration of the first embodiment, since the distance between the sensor element 15 and the Colpitts circuit 26 is set to about 3 cm (or less), stable oscillation is possible.

【0019】上記第1の回路部21はフレキシブル基板
23の第1の離間部24a上の配線28を通じて先端部
8のセンサ素子15と接続され、回路部21,22は第
2の離間部24b上の配線29を通じて接続されてい
る。また、第2の回路部22はフレキシブル基板23の
手元側につながる配線31に接続されている。配線31
は挿入部2及びグリップ3内を通り、後述する駆動及び
測定系に接続するための通電ケーブル4に接続される。
そして、この通電ケーブル4を通じて駆動及び測定系が
接続するようになっている。
The first circuit portion 21 is connected to the sensor element 15 at the distal end portion 8 through a wiring 28 on the first separation portion 24a of the flexible substrate 23, and the circuit portions 21 and 22 are connected to the second separation portion 24b. Are connected through the wiring 29. Further, the second circuit section 22 is connected to a wiring 31 that is connected to the near side of the flexible substrate 23. Wiring 31
Passes through the insertion section 2 and the grip 3 and is connected to an energizing cable 4 for connection to a drive and measurement system described later.
Then, a drive and measurement system is connected through the power supply cable 4.

【0020】上記配線31は多芯配線、例えば3芯線の
ものであり、各線はグランド線34、電源線35、信号
線36となっている。また、これら3本の線間の静電容
量が変動すると、センサ素子15の出力が不安定になる
などの悪影響を与えるので、各芯同士が長手方向に平行
で、線間の距離が一定のリボン状の配線を使用してい
る。
The wiring 31 is a multi-core wiring, for example, a three-core wiring, and each line is a ground line 34, a power supply line 35, and a signal line 36. Further, if the capacitance between these three lines fluctuates, an adverse effect such as an unstable output of the sensor element 15 is given. Therefore, each core is parallel to the longitudinal direction and the distance between the lines is constant. Uses ribbon-shaped wiring.

【0021】上記フレキシブル基板23の面はセンサ素
子取付け面17と略平行でねじれが起きない向きになる
ように先端部8に接続されている。上記センサ素子取付
け面17は先端部8を斜めに切り取って形成することか
ら実際にはフレキシブル基板23の面に対して僅かに傾
いている。
The surface of the flexible substrate 23 is connected to the distal end portion 8 so as to be substantially parallel to the sensor element mounting surface 17 so as not to be twisted. Since the sensor element mounting surface 17 is formed by cutting off the distal end portion 8 obliquely, it is actually slightly inclined with respect to the surface of the flexible substrate 23.

【0022】上記フレキシブル基板23の面とセンサ素
子取付け面17とが、略平行でねじれが起きない向きに
配置したのはセンサ素子15のセンサ面の向きに挿入部
2が湾曲し易くするためである。上記自励発振回路20
の回路基板はフレキシブル基板23からなり、その面側
に湾曲し易くなっているが、極力その基板面に沿って曲
がるようにし、ねじられないようにしたい。図6に示す
ように、センサ素子15を対象物に押し当てるとき、触
覚センサプローブ1の挿入部2はセンサ素子15のセン
サ面の法線方向に湾曲することになるので、そのセンサ
面とフレキシブル基板23の面の向きを略平行に配置す
ることによりフレキシブル基板23がその面に沿って湾
曲させられるという効果がある。
The reason why the surface of the flexible substrate 23 and the sensor element mounting surface 17 are arranged in a substantially parallel and non-twisting direction is to facilitate the bending of the insertion portion 2 in the direction of the sensor surface of the sensor element 15. is there. The self-excited oscillation circuit 20
The circuit board is made of a flexible board 23 and is easily curved toward its surface side. However, it is desired that the circuit board bend along the board surface as much as possible so as not to be twisted. As shown in FIG. 6, when the sensor element 15 is pressed against an object, the insertion section 2 of the tactile sensor probe 1 is curved in the normal direction of the sensor surface of the sensor element 15. By arranging the surface of the substrate 23 in substantially parallel, there is an effect that the flexible substrate 23 is curved along the surface.

【0023】また、図5で示す如く、上記接続部11に
はフレキシブル基板23の先端両縁が嵌め込まれる溝2
5が形成され、この左右の溝25にフレキシブル基板2
3の両縁を嵌め込むことによりセンサ素子取付け面17
と略平行の状態でフレキシブル基板23を先端部8に取
り付けることができる。このように上記フレキシブル基
板23を接続する接続部11に上記フレキシブル基板2
3を接続する向きを決める位置決め手段を設けているた
め、そのフレキシブル基板23の組立て性が向上する。
尚、上記溝25の代わりにスリット溝等で形成してもよ
い。
As shown in FIG. 5, the connecting portion 11 has a groove 2 into which both ends of the flexible substrate 23 are fitted.
5 are formed, and the flexible substrate 2 is
3 are fitted into the sensor element mounting surface 17.
The flexible substrate 23 can be attached to the distal end portion 8 in a state substantially parallel to the above. In this manner, the flexible substrate 2 is connected to the connecting portion 11 for connecting the flexible substrate 23.
Since the positioning means for determining the connection direction of the flexible substrate 23 is provided, the assemblability of the flexible substrate 23 is improved.
Note that a slit groove or the like may be used instead of the groove 25.

【0024】また、図1で示すように挿入部2の根元側
にはこの触覚センサプローブ1を内視鏡のチャンネルに
挿通したときに先端部8のセンサ素子15のセンサ面の
向きが分かるように指標32が付されている。
As shown in FIG. 1, when the tactile sensor probe 1 is inserted through the channel of the endoscope, the orientation of the sensor surface of the sensor element 15 at the distal end 8 can be recognized at the base side of the insertion section 2. Is provided with an index 32.

【0025】図4は触覚センサプローブ1が通電ケーブ
ル4を介して接続される駆動及び測定系のシステムを示
し、触覚センサプローブ1から延出された通電ケーブル
4はコネクタ5によって、中継器41に接続され、中継
器41には直流電源42と高周波増幅器43と周波数カ
ウンタ44が接続されている。周波数カウンタ44はパ
ソコン(小型コンピュータ端末)45に接続され、パソ
コン45には触覚センサの出力表示用のモニタ46が接
続されている。
FIG. 4 shows a drive and measurement system in which the tactile sensor probe 1 is connected via the energizing cable 4. The energizing cable 4 extending from the tactile sensor probe 1 is connected to the repeater 41 by the connector 5. A DC power supply 42, a high-frequency amplifier 43, and a frequency counter 44 are connected to the repeater 41. The frequency counter 44 is connected to a personal computer (small computer terminal) 45, and a monitor 46 for displaying the output of the tactile sensor is connected to the personal computer 45.

【0026】触覚センサプローブ1と各機器(直流電源
42、高周波増幅器43、周波数カウンタ44)は中継
器41を介して接続されている。直流電源42はセンサ
素子15および発振回路20の駆動用の電気を供給し、
高周波増幅器43はセンサ素子15の出力である波形信
号を増幅し、高周波増幅器43によって増幅された信号
は周波数カウンタ44に送られ、そのセンサ出力信号の
周波数を検出する。周波数カウンタ44からの情報はパ
ソコン45に送られて処理され、操作者がセンサ出力の
周波数変化が分かるよう画像化される。操作者はパソコ
ン45に接続されたモニタ46を観察することによって
センサ素子15の周波数変化をイメージとして見ること
ができる。具体的にはセンサ素子15の周波数変化をバ
ーグラフにしてモニタ46に表示させ、対象物が硬い場
合は表示されるバーが長くなり、柔かい場合はバーが短
くなるようにする。
The tactile sensor probe 1 and each device (DC power supply 42, high frequency amplifier 43, frequency counter 44) are connected via a repeater 41. The DC power supply 42 supplies electricity for driving the sensor element 15 and the oscillation circuit 20,
The high-frequency amplifier 43 amplifies the waveform signal output from the sensor element 15, and the signal amplified by the high-frequency amplifier 43 is sent to a frequency counter 44 to detect the frequency of the sensor output signal. The information from the frequency counter 44 is sent to the personal computer 45 for processing, and is imaged so that the operator can recognize the change in the frequency of the sensor output. By observing the monitor 46 connected to the personal computer 45, the operator can see the frequency change of the sensor element 15 as an image. Specifically, the frequency change of the sensor element 15 is displayed on the monitor 46 in the form of a bar graph. When the object is hard, the displayed bar is long, and when the object is soft, the bar is short.

【0027】図6は触覚センサプローブ1の実際の使用
状態を示すものであり、触覚センサプローブ1の先端部
8を対象物51へ押し当てるときの状況を示す。軟性内
視鏡52のチャンネルから突出した触覚センサプローブ
1を内視鏡52で操作しながら触覚センサプローブ1の
先端部8を対象物51の表面に押し当て接触させて計測
する。計測時はセンサ素子15の円形な電極の全面(セ
ンサ面)が対象物51の表面に当たるようにする。
FIG. 6 shows an actual use state of the tactile sensor probe 1 and shows a situation when the tip 8 of the tactile sensor probe 1 is pressed against the object 51. While operating the tactile sensor probe 1 protruding from the channel of the flexible endoscope 52 with the endoscope 52, the tip 8 of the tactile sensor probe 1 is pressed against the surface of the target object 51 so as to be measured. At the time of measurement, the entire surface (sensor surface) of the circular electrode of the sensor element 15 is made to hit the surface of the object 51.

【0028】上記構成によれば、回路部21,22が集
積回路化され、かつフレキシブル基板23に分散させて
配置したことにより、細く、柔軟な挿入部2を持った触
覚センサプローブ1が得られる。
According to the above configuration, the tactile sensor probe 1 having the thin and flexible insertion portion 2 can be obtained because the circuit portions 21 and 22 are integrated circuits and are arranged separately on the flexible substrate 23. .

【0029】(変形例)上記挿入部2の先端部8を構成
するハウジング7の部分はセラミックス製のものに限ら
ず、加工性が良く絶縁体であれば、プラスティックなど
の他の材質のものでも良い。先端部8は2つの部分に分
割され、先端側のセンサ素子15の搭載部がセラミック
製で、後側のチューブ6と接続される側は別のステンレ
ス等の割れない丈夫な材質で製作したものを使用したも
のでもよい。上記センサ素子15は先端部8に斜めに配
置されず、円筒端面に配置されるのでもよい。
(Modification) The portion of the housing 7 constituting the distal end portion 8 of the insertion portion 2 is not limited to a ceramic material, but may be made of another material such as plastic as long as it has good workability and is an insulator. good. The distal end portion 8 is divided into two parts, the mounting portion of the sensor element 15 on the distal end side is made of ceramic, and the side connected to the tube 6 on the rear side is made of another durable material such as stainless steel. May be used. The sensor element 15 may not be arranged obliquely at the distal end portion 8 but may be arranged at the cylindrical end face.

【0030】上記挿入部2の長さは1,800mmに限
らず、併用する内視鏡の長さによって、1,500mm
〜2,000mmでもよい。また、上記挿入部2のチュ
ーブ6は金属円筒網を樹脂で挟み込んだ形状のものでは
なく、通常の樹脂チューブのものでもよい。さらに、セ
ンサ出力の表示はバーグラフで示すのではなく、横軸時
間、縦軸周波数のX−Yグラフにしても良く、バーグラ
フとX−Yグラフを両方表示してもよい。
The length of the insertion portion 2 is not limited to 1,800 mm, but may be 1,500 mm depending on the length of the endoscope used together.
It may be up to 2,000 mm. Further, the tube 6 of the insertion portion 2 is not a shape in which a metal cylindrical mesh is sandwiched between resins, but may be a normal resin tube. Further, the display of the sensor output may be an XY graph of the horizontal axis time and the vertical axis frequency instead of the bar graph, or both the bar graph and the XY graph may be displayed.

【0031】<付記> 1.粘弾性特性を有する対象物の機械的インピーダンス
を圧電振動子からなる自励発振回路の出力信号により検
出する触覚センサを搭載した触覚センサプローブにおい
て、フレキシブルな挿入部と、上記挿入部の先端側部分
に設けられた圧電振動子と、上記挿入部の内部において
上記圧電振動子の後側に位置して設けられた自励発振回
路と、上記挿入部の先端部分に接続され、上記自励発振
回路が形成されているフレキシブル基板とを具備し、上
記自励発振回路はそれぞれ集積回路化された複数の回路
部に分割して構成されると共に、それぞれの回路部が上
記挿入部の内部に位置した上記フレキシブル基板の部分
に分散して配置されたことを特徴とする触覚センサプロ
ーブ。
<Supplementary Notes> In a tactile sensor probe equipped with a tactile sensor for detecting a mechanical impedance of an object having a viscoelastic characteristic by an output signal of a self-excited oscillation circuit composed of a piezoelectric vibrator, a flexible insertion portion, and a tip side portion of the insertion portion A self-excited oscillation circuit connected to a tip portion of the insertion portion, and a self-excited oscillation circuit provided at a rear side of the piezoelectric vibrator inside the insertion portion. And a flexible substrate on which the self-excited oscillation circuit is divided into a plurality of integrated circuit circuits, and each circuit section is located inside the insertion section. A tactile sensor probe, wherein the tactile sensor probe is dispersedly arranged on the flexible substrate.

【0032】2.第1項の触覚センサプローブにおい
て、上記回路部の間のフレキシブル基板の幅は上記回路
部よりも小さくして形成したもの。 3.第1項の触覚センサプローブにおいて、上記挿入部
における先端部の先端面を略斜めに形成し、この先端面
に上記圧電振動子を配置したもの。
2. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein a width of the flexible board between the circuit portions is smaller than that of the circuit portion. 3. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein a distal end surface of a distal end portion of the insertion section is formed substantially obliquely, and the piezoelectric vibrator is disposed on the distal end surface.

【0033】4.第1項の触覚センサプローブにおい
て、上記センサ面と上記フレキシブル基板の面を略平行
になるように配置したもの。 5.第1項の触覚センサプローブにおいて、上記先端部
の、上記フレキシブル基板を接続する接続部に、上記フ
レキシブル基板を接続する向きを位置決めするスリット
や溝等の位置決め手段を設けたもの。
4. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein the sensor surface and the surface of the flexible substrate are arranged substantially in parallel. 5. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein a connecting portion of the distal end portion for connecting the flexible substrate is provided with positioning means such as a slit or a groove for positioning an orientation of connecting the flexible substrate.

【0034】6.第1項の触覚センサプローブにおい
て、上記フレキシブル基板の後端に多芯配線を接続し、
この配線の各芯同士が長手方向に平行であるリボン状配
線としたもの。 7.第1項の触覚センサプローブにおいて、上記挿入部
の後端部の外表面に圧電振動子のセンサ面との相対向き
が分かる指標を設けたもの。 8.第1項の触覚センサプローブにおいて、上記挿入部
は第1の樹脂チューブと、この樹脂チューブの外表面に
設けた金属製円筒状網と、この金属製円筒状網の外表面
に設けた第2の樹脂チューブからなり、上記第1の樹脂
チューブと金属円筒状網と第2の樹脂チューブを一体的
に形成したもの。 9.第1項の触覚センサプローブにおいて、上記挿入部
の先端部は電気的に絶縁性で、かつ快削性のマイカ系セ
ラミックスからなるもの。
6. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein a multi-core wiring is connected to a rear end of the flexible substrate,
A ribbon-shaped wiring in which each core of the wiring is parallel to the longitudinal direction. 7. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein an index is provided on an outer surface of a rear end portion of the insertion portion so as to indicate a relative orientation of the piezoelectric vibrator with respect to a sensor surface. 8. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein the insertion portion includes a first resin tube, a metal cylindrical mesh provided on an outer surface of the resin tube, and a second resin mesh provided on an outer surface of the metal cylindrical mesh. Wherein the first resin tube, the metal cylindrical mesh, and the second resin tube are integrally formed. 9. 2. The tactile sensor probe according to claim 1, wherein the distal end of the insertion portion is made of an electrically insulating and free-cutting mica ceramic.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、細
径で柔軟な触覚センサプローブが製作可能であり、その
ことによって、例えば消化器官用軟性内視鏡のチャンネ
ルに挿通して使用することもできるという効果がある。
As described above, according to the present invention, a small-diameter and flexible tactile sensor probe can be manufactured, so that the probe can be used, for example, by inserting it into a channel of a flexible endoscope for digestive organs. There is also an effect that you can also.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係る触覚センサプローブの全
体図である。
FIG. 1 is an overall view of a tactile sensor probe according to a first embodiment.

【図2】(a)は上記触覚センサプローブの挿入部の先
端部付近の部分の側面図であり、(b)は上記触覚セン
サプローブの挿入部の先端部付近の部分の縦断面図であ
る。
FIG. 2A is a side view of a portion near a distal end of an insertion portion of the tactile sensor probe, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of a portion near a distal end of the insertion portion of the tactile sensor probe. .

【図3】上記触覚センサプローブのセンサ素子の構成を
説明するものであって、(a)はその裏面図、(b)は
その側面図、(c)は表面図である。
3A and 3B are diagrams illustrating a configuration of a sensor element of the tactile sensor probe, wherein FIG. 3A is a rear view, FIG. 3B is a side view, and FIG. 3C is a front view.

【図4】上記触覚センサプローブ及びその周辺装置を示
すシステム説明図である。
FIG. 4 is a system explanatory diagram showing the tactile sensor probe and its peripheral devices.

【図5】上記触覚センサプローブの先端部と回路基板の
接続部を拡大して示す斜視図である。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a connection portion between a tip portion of the tactile sensor probe and a circuit board.

【図6】上記触覚センサプローブを対象物へ押し当てる
際の状態の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a state when the tactile sensor probe is pressed against an object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…触覚センサプローブ、2…挿入部、3…グリップ、
6…可撓性チューブ、7…ハウジング、8…先端部、1
5…センサ素子、20…自励発振回路、21,22…回
路部、23…フレキシブル基板、24a…第1の離間
部、24b…第2の離間部、26…コルピッツ回路、2
7…バッファ回路27。
1 ... tactile sensor probe, 2 ... insertion part, 3 ... grip,
6 ... flexible tube, 7 ... housing, 8 ... tip, 1
5 sensor element, 20 self-excited oscillation circuit, 21, 22 circuit part, 23 flexible substrate, 24a first separation part, 24b second separation part, 26 Colpitts circuit, 2
7 ... Buffer circuit 27

フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 AC13 BA04 BB04 BC13 CA01 EA15 4C061 AA00 BB00 CC00 DD03 FF21 FF24 FF35 FF43 FF50 GG15 HH51 HH60 JJ12 JJ17 Continued on front page F term (reference) 2G047 AC13 BA04 BB04 BC13 CA01 EA15 4C061 AA00 BB00 CC00 DD03 FF21 FF24 FF35 FF43 FF50 GG15 HH51 HH60 JJ12 JJ17

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】粘弾性特性を有する対象物の機械的インピ
ーダンスを圧電振動子からなる自励発振回路の出力信号
により検出する触覚センサを搭載した触覚センサプロー
ブにおいて、 フレキシブルな挿入部と、 上記挿入部の先端側部分に設けられた圧電振動子と、 上記挿入部の内部において上記圧電振動子の後側に位置
して設けられた自励発振回路と、 上記挿入部の先端部分に接続され、上記自励発振回路が
形成されているフレキシブル基板とを具備し、 上記自励発振回路はそれぞれ集積回路化された複数の回
路部に分割して構成されると共に、それぞれの回路部が
上記挿入部の内部に位置した上記フレキシブル基板の部
分に分散して配置されたことを特徴とする触覚センサプ
ローブ。
1. A tactile sensor probe equipped with a tactile sensor for detecting a mechanical impedance of an object having a viscoelastic characteristic by an output signal of a self-excited oscillation circuit composed of a piezoelectric vibrator, comprising: a flexible insertion portion; A piezoelectric vibrator provided at a tip side portion of the portion, a self-excited oscillation circuit provided at a rear side of the piezoelectric vibrator inside the insertion portion, and connected to a tip portion of the insertion portion; A flexible substrate on which the self-excited oscillation circuit is formed, wherein the self-excited oscillation circuit is configured to be divided into a plurality of integrated circuit parts, and each of the circuit parts is the insertion part. A tactile sensor probe, wherein the tactile sensor probe is dispersedly arranged on a portion of the flexible substrate located inside the tactile sensor probe.
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