JP3352939B2 - 光駆動型アクチュエータ - Google Patents
光駆動型アクチュエータInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光駆動型アクチュ
エータに関する。
エータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、体内や細管内等を観察するための
内視鏡の先端部には、例えば、図５に示すように先端首
振部ａを首振させる光駆動型アクチュエータｂが設けら
れていた。その光駆動型アクチュエータｂは、加熱によ
り短縮する引張ばねとされた形状記憶コイルばねｃと引
張コイルばねｄとの間に、牽引ワイヤｈの基端部が連結
される可動部材ｅを直線移動可能に保持し、形状記憶コ
イルばねｃの基端部に加熱用光ファイバｆの先端部を挿
入したものが公知であった。
内視鏡の先端部には、例えば、図５に示すように先端首
振部ａを首振させる光駆動型アクチュエータｂが設けら
れていた。その光駆動型アクチュエータｂは、加熱によ
り短縮する引張ばねとされた形状記憶コイルばねｃと引
張コイルばねｄとの間に、牽引ワイヤｈの基端部が連結
される可動部材ｅを直線移動可能に保持し、形状記憶コ
イルばねｃの基端部に加熱用光ファイバｆの先端部を挿
入したものが公知であった。
【０００３】その光駆動型アクチュエータｂは、加熱用
光ファイバｆの円形先端面ｇからレーザー光を発射し形
状記憶コイルばねｃを加熱して短縮させることにより、
可動部材ｅが矢印ｉにて示すように基端側へ移動し、そ
れに伴って牽引ワイヤｈが基端側へ引かれると共に先端
首振部ａが矢印ｋ方向へ首振した。また、レーザー光の
照射を止めて形状記憶コイルばねｃを自然放熱させるこ
とにより、形状記憶コイルばねｃの引張力が引張コイル
ばねｄ側の引張力に負けて形状記憶コイルばねｃが伸長
して、先端首振部ａが真直に戻るように構成されてい
た。
光ファイバｆの円形先端面ｇからレーザー光を発射し形
状記憶コイルばねｃを加熱して短縮させることにより、
可動部材ｅが矢印ｉにて示すように基端側へ移動し、そ
れに伴って牽引ワイヤｈが基端側へ引かれると共に先端
首振部ａが矢印ｋ方向へ首振した。また、レーザー光の
照射を止めて形状記憶コイルばねｃを自然放熱させるこ
とにより、形状記憶コイルばねｃの引張力が引張コイル
ばねｄ側の引張力に負けて形状記憶コイルばねｃが伸長
して、先端首振部ａが真直に戻るように構成されてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の光駆動型アクチュエータｂでは、形状記憶コイル
ばねｃの内径が加熱用光ファイバｆの外径よりも大きく
なくてはならず、ファイバ外径によってコイル径および
素線径が制限されてしまう。そのため、形状記憶コイル
ばねｃの熱容量をあまり小さくすることができず、形状
が回復する温度に上昇させるのに要する時間の短縮が困
難となり首振の応答性が悪かった。また、表面積の増加
を有効に行うことができず、自然放熱にて温度を下降さ
せるのに要する時間を短縮するのが困難であり、形状記
憶コイルばねｃが図５のように伸びた状態に戻り難くな
り、首振状態から真直状態に戻す際の応答性も悪かっ
た。
従来の光駆動型アクチュエータｂでは、形状記憶コイル
ばねｃの内径が加熱用光ファイバｆの外径よりも大きく
なくてはならず、ファイバ外径によってコイル径および
素線径が制限されてしまう。そのため、形状記憶コイル
ばねｃの熱容量をあまり小さくすることができず、形状
が回復する温度に上昇させるのに要する時間の短縮が困
難となり首振の応答性が悪かった。また、表面積の増加
を有効に行うことができず、自然放熱にて温度を下降さ
せるのに要する時間を短縮するのが困難であり、形状記
憶コイルばねｃが図５のように伸びた状態に戻り難くな
り、首振状態から真直状態に戻す際の応答性も悪かっ
た。
【０００５】そこで、本発明は、上述の問題を解決し
て、駆動の応答性に優れた光駆動型アクチュエータを提
供することを目的とする。
て、駆動の応答性に優れた光駆動型アクチュエータを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る光駆動型アクチュエータは、形状記
憶ばね部と、バイアスばね部と、該形状記憶ばね部とバ
イアスばね部との間に直線移動可能に保持される可動部
と、上記形状記憶ばね部に光を照射して加熱する加熱用
光ファイバと、を備えた光駆動型アクチュエータであっ
て、上記加熱用光ファイバの先端部に先細テーパ状の光
発射面を形成し、さらに、上記形状記憶ばね部を、上記
加熱用光ファイバの軸心と平行であってテーパ状の光発
射面の外側を通る軸心を中心とする複数本の細径コイル
状形状記憶ばねにて、構成したものである。また、細径
コイル状形状記憶ばねが、加熱により短縮する引張ばね
として形成され、かつ、バイアスばね部が、引張コイル
ばねにて形成されている。
めに、本発明に係る光駆動型アクチュエータは、形状記
憶ばね部と、バイアスばね部と、該形状記憶ばね部とバ
イアスばね部との間に直線移動可能に保持される可動部
と、上記形状記憶ばね部に光を照射して加熱する加熱用
光ファイバと、を備えた光駆動型アクチュエータであっ
て、上記加熱用光ファイバの先端部に先細テーパ状の光
発射面を形成し、さらに、上記形状記憶ばね部を、上記
加熱用光ファイバの軸心と平行であってテーパ状の光発
射面の外側を通る軸心を中心とする複数本の細径コイル
状形状記憶ばねにて、構成したものである。また、細径
コイル状形状記憶ばねが、加熱により短縮する引張ばね
として形成され、かつ、バイアスばね部が、引張コイル
ばねにて形成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づき、本発明を詳説する。
づき、本発明を詳説する。
【０００８】図１は本発明に係る光駆動型アクチュエー
タを示し、この光駆動型アクチュエータＡは、例えば、
体内や細管内等を観察するための内視鏡の先端首振部１
の近傍に設けられ、首振用ワイヤ２を介して先端首振部
１を首振させるためのものである。しかして、この光駆
動型アクチュエータＡは、形状記憶ばね部３と、バイア
スばね部４と、形状記憶ばね部３の基端部が固定される
基端固定部材10と、バイアスばね部４の先端部が固定さ
れる先端固定部材11と、形状記憶ばね部３とバイアスば
ね部４との間に直線移動可能に保持される可動部５と、
形状記憶ばね部３に光を照射して加熱する加熱用光ファ
イバ６と、を備える。
タを示し、この光駆動型アクチュエータＡは、例えば、
体内や細管内等を観察するための内視鏡の先端首振部１
の近傍に設けられ、首振用ワイヤ２を介して先端首振部
１を首振させるためのものである。しかして、この光駆
動型アクチュエータＡは、形状記憶ばね部３と、バイア
スばね部４と、形状記憶ばね部３の基端部が固定される
基端固定部材10と、バイアスばね部４の先端部が固定さ
れる先端固定部材11と、形状記憶ばね部３とバイアスば
ね部４との間に直線移動可能に保持される可動部５と、
形状記憶ばね部３に光を照射して加熱する加熱用光ファ
イバ６と、を備える。
【０００９】加熱用光ファイバ６は、図１と図３に示す
ように、内側のコア８と、そのコア８の外周面に形成さ
れるクラッド９と、から成り、先端部に先細テーパ状の
光発射面７が形成されている。即ち、コア８の先細テー
パ状の露出面が光発射面７とされる。その光発射面７か
らレーザー光等の光を発射すると、その光は横断面に於
て放射状に発射され、光発射面７の周囲に満遍なく照射
される。また、可動部５は、加熱用光ファイバ６の先端
部を逃げる貫孔13を有する。
ように、内側のコア８と、そのコア８の外周面に形成さ
れるクラッド９と、から成り、先端部に先細テーパ状の
光発射面７が形成されている。即ち、コア８の先細テー
パ状の露出面が光発射面７とされる。その光発射面７か
らレーザー光等の光を発射すると、その光は横断面に於
て放射状に発射され、光発射面７の周囲に満遍なく照射
される。また、可動部５は、加熱用光ファイバ６の先端
部を逃げる貫孔13を有する。
【００１０】また、形状記憶ばね部３は、図２の断面図
に示すように、加熱用光ファイバ６の軸心Ｌと平行であ
ってテーパ状の光発射面７の外側を通る軸心Ｍ…を中心
とする複数本の細径コイル状形状記憶ばね12…にて、構
成される。具体的には、横断面形状に於て、加熱用光フ
ァイバ６の外周面に沿って、周方向所定ピッチにて複数
本（図例では６本）の細径コイル状形状記憶ばね12…
を、配設する。言い換えれば、複数本の細径コイル状形
状記憶ばね12…が、加熱用光ファイバ６を取り巻くよう
に、配設される。その細径コイル状形状記憶ばね12の外
径Ｄは、加熱用光ファイバ６の外径よりも小さく設定さ
れている。
に示すように、加熱用光ファイバ６の軸心Ｌと平行であ
ってテーパ状の光発射面７の外側を通る軸心Ｍ…を中心
とする複数本の細径コイル状形状記憶ばね12…にて、構
成される。具体的には、横断面形状に於て、加熱用光フ
ァイバ６の外周面に沿って、周方向所定ピッチにて複数
本（図例では６本）の細径コイル状形状記憶ばね12…
を、配設する。言い換えれば、複数本の細径コイル状形
状記憶ばね12…が、加熱用光ファイバ６を取り巻くよう
に、配設される。その細径コイル状形状記憶ばね12の外
径Ｄは、加熱用光ファイバ６の外径よりも小さく設定さ
れている。
【００１１】しかして、（図１にもどって）細径コイル
状形状記憶ばね12…を、加熱により短縮する引張ばねと
して形成し、かつ、バイアスばね部４を、引張コイルば
ねにて形成する。そして、細径コイル状形状記憶ばね12
…の先端部を可動部５に連結固定すると共にバイアスば
ね部４の基端部を可動部５に連結固定する。さらに、可
動部５に首振用ワイヤ２の基端を固着し、かつ、首振用
ワイヤ２の先端を先端首振部１の先端部の偏心位置に固
着する。
状形状記憶ばね12…を、加熱により短縮する引張ばねと
して形成し、かつ、バイアスばね部４を、引張コイルば
ねにて形成する。そして、細径コイル状形状記憶ばね12
…の先端部を可動部５に連結固定すると共にバイアスば
ね部４の基端部を可動部５に連結固定する。さらに、可
動部５に首振用ワイヤ２の基端を固着し、かつ、首振用
ワイヤ２の先端を先端首振部１の先端部の偏心位置に固
着する。
【００１２】上述のように構成したことにより、形状記
憶ばね部３とバイアスばね部４は、可動部５を介して相
互に引張り合う。そして、非加熱状態では、図１の如く
先端首振部１が真直となった状態に保持される。つま
り、先端首振部１が真直となった状態───可動部５が
中間に位置した状態───で、可動部５を先端側へ引く
引張力と、可動部５を基端側へ引く引張力とが、吊合
う。
憶ばね部３とバイアスばね部４は、可動部５を介して相
互に引張り合う。そして、非加熱状態では、図１の如く
先端首振部１が真直となった状態に保持される。つま
り、先端首振部１が真直となった状態───可動部５が
中間に位置した状態───で、可動部５を先端側へ引く
引張力と、可動部５を基端側へ引く引張力とが、吊合
う。
【００１３】また、図４に示すように、加熱用光ファイ
バ６の光発射面７からレーザー光を発射して、そのレー
ザー光にて形状記憶ばね部３を成す細径コイル状形状記
憶ばね12…を加熱すると、細径コイル状形状記憶ばね12
…（形状記憶ばね部３）の形状回復動作が起こり大きな
引張力が発生して短縮する。これにより、可動部５が基
端側へ移動すると共に首振用ワイヤ２が基端側へ引かれ
て、先端首振部１が一方向へ首振（弯曲）する。なお、
バイアスばね部４は、弾性エネルギーを蓄積しつつ伸長
する。
バ６の光発射面７からレーザー光を発射して、そのレー
ザー光にて形状記憶ばね部３を成す細径コイル状形状記
憶ばね12…を加熱すると、細径コイル状形状記憶ばね12
…（形状記憶ばね部３）の形状回復動作が起こり大きな
引張力が発生して短縮する。これにより、可動部５が基
端側へ移動すると共に首振用ワイヤ２が基端側へ引かれ
て、先端首振部１が一方向へ首振（弯曲）する。なお、
バイアスばね部４は、弾性エネルギーを蓄積しつつ伸長
する。
【００１４】このとき、細径コイル状形状記憶ばね12
は、従来の光駆動型アクチュエータの形状記憶コイルば
ねに比して、細径化されて熱容量が小さくなっているた
め、少ない加熱エネルギーにて確実に短縮する。しか
も、先細テーパ状の光発射面７から、周囲の細径コイル
状形状記憶ばね12…へと、レーザー光が放射状に照射さ
れるので、効率よく短時間で加熱及び短縮させることが
でき、首振の応答性が良い。
は、従来の光駆動型アクチュエータの形状記憶コイルば
ねに比して、細径化されて熱容量が小さくなっているた
め、少ない加熱エネルギーにて確実に短縮する。しか
も、先細テーパ状の光発射面７から、周囲の細径コイル
状形状記憶ばね12…へと、レーザー光が放射状に照射さ
れるので、効率よく短時間で加熱及び短縮させることが
でき、首振の応答性が良い。
【００１５】その後、加熱用光ファイバ６の光発射面７
からのレーザー光発射を停止すると、細径コイル状形状
記憶ばね12…が自然放熱して温度が低下する。そして、
形状回復が生じる温度よりも低くなると、バイアスばね
部４による先端側への引張力と先端首振部１が真直状態
に復元しようとする力との合計が、細径コイル状形状記
憶ばね12…の基端側への引張力よりも強くなり、図１の
ような真直状態に戻る。即ち、可動部５が基端寄りから
中間位置にまで戻ると共に、細径コイル状形状記憶ばね
12…が弾性エネルギーを蓄積しつつ伸長する。
からのレーザー光発射を停止すると、細径コイル状形状
記憶ばね12…が自然放熱して温度が低下する。そして、
形状回復が生じる温度よりも低くなると、バイアスばね
部４による先端側への引張力と先端首振部１が真直状態
に復元しようとする力との合計が、細径コイル状形状記
憶ばね12…の基端側への引張力よりも強くなり、図１の
ような真直状態に戻る。即ち、可動部５が基端寄りから
中間位置にまで戻ると共に、細径コイル状形状記憶ばね
12…が弾性エネルギーを蓄積しつつ伸長する。
【００１６】このとき、細径コイル状形状記憶ばね12…
は、従来の光駆動型アクチュエータの形状記憶コイルば
ねｃに比して（図５参照）、細径化され、かつ、複数化
されているため、表面積が大きい。従って、加熱を停止
した後、自然放熱して所定温度まで低下するのに要する
時間が短くなり、首振状態から真直状態に戻す際の応答
性が良い（図１参照）。
は、従来の光駆動型アクチュエータの形状記憶コイルば
ねｃに比して（図５参照）、細径化され、かつ、複数化
されているため、表面積が大きい。従って、加熱を停止
した後、自然放熱して所定温度まで低下するのに要する
時間が短くなり、首振状態から真直状態に戻す際の応答
性が良い（図１参照）。
【００１７】なお、本発明は、上述の実施の形態以外に
も、設計変更可能であり、例えば、細径コイル状形状記
憶ばね12…の本数は、増減自由である。また、内視鏡の
首振用以外の小型精密機器のアクチュエータとして幅広
く使用可能である。
も、設計変更可能であり、例えば、細径コイル状形状記
憶ばね12…の本数は、増減自由である。また、内視鏡の
首振用以外の小型精密機器のアクチュエータとして幅広
く使用可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上述の如く構成されるので、次
に記載する効果を奏する。
に記載する効果を奏する。
【００１９】請求項１記載の光駆動型アクチュエータに
よれば、細径コイル状形状記憶ばね12…（形状記憶ばね
部３）を、小さな加熱エネルギーにて確実にかつ短時間
で形状回復する温度にまで加熱することができる。ま
た、細径コイル状形状記憶ばね12…（形状記憶ばね部
３）の表面積が大きくなり、加熱を停止した後、自然放
熱により形状回復が生じる温度よりも低くなるまで時間
が短くなる。従って、本発明の光駆動型アクチュエータ
を内視鏡に用いれば、先端首振部１の首振の応答性が良
くなる。
よれば、細径コイル状形状記憶ばね12…（形状記憶ばね
部３）を、小さな加熱エネルギーにて確実にかつ短時間
で形状回復する温度にまで加熱することができる。ま
た、細径コイル状形状記憶ばね12…（形状記憶ばね部
３）の表面積が大きくなり、加熱を停止した後、自然放
熱により形状回復が生じる温度よりも低くなるまで時間
が短くなる。従って、本発明の光駆動型アクチュエータ
を内視鏡に用いれば、先端首振部１の首振の応答性が良
くなる。
【００２０】請求項２記載の光駆動型アクチュエータに
よれば、一層確実に直線方向の駆動を行うことができ、
医療用や工業用の小型精密機器に幅広く利用可能であ
る。
よれば、一層確実に直線方向の駆動を行うことができ、
医療用や工業用の小型精密機器に幅広く利用可能であ
る。
【図１】本発明の実施の一形態を示す非加熱状態の簡略
図である。
図である。
【図２】要部拡大断面正面図である。
【図３】要部断面側面図である。
【図４】加熱状態の簡略図である。
【図５】従来例説明図である。
３ 形状記憶ばね部 ４ バイアスばね部 ５ 可動部 ６ 加熱用光ファイバ ７ 光発射面 12 細径コイル状形状記憶ばね Ｌ 軸心 Ｍ 軸心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 23/24 A61B 1/00 310
Claims (2)
- 【請求項１】 形状記憶ばね部と、バイアスばね部と、
該形状記憶ばね部とバイアスばね部との間に直線移動可
能に保持される可動部と、上記形状記憶ばね部に光を照
射して加熱する加熱用光ファイバと、を備えた光駆動型
アクチュエータであって、上記加熱用光ファイバの先端
部に先細テーパ状の光発射面を形成し、さらに、上記形
状記憶ばね部を、上記加熱用光ファイバの軸心と平行で
あってテーパ状の光発射面の外側を通る軸心を中心とす
る複数本の細径コイル状形状記憶ばねにて、構成したこ
とを特徴とする光駆動型アクチュエータ。 - 【請求項２】 細径コイル状形状記憶ばねが、加熱によ
り短縮する引張ばねとして形成され、かつ、バイアスば
ね部が、引張コイルばねにて形成されている請求項１記
載の光駆動型アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229598A JP3352939B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光駆動型アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229598A JP3352939B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光駆動型アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295616A JPH11295616A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3352939B2 true JP3352939B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=14323634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10229598A Expired - Fee Related JP3352939B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光駆動型アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352939B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3185744A4 (en) * | 2014-08-29 | 2018-10-03 | EndoChoice, Inc. | Systems and methods for varying stiffness of an endoscopic insertion tube |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10229598A patent/JP3352939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11295616A (ja) | 1999-10-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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