JPH06209945A - Flexible pipe device having a multiple degree of freedom - Google Patents

Flexible pipe device having a multiple degree of freedom

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JPH06209945A
JPH06209945A JP5006008A JP600893A JPH06209945A JP H06209945 A JPH06209945 A JP H06209945A JP 5006008 A JP5006008 A JP 5006008A JP 600893 A JP600893 A JP 600893A JP H06209945 A JPH06209945 A JP H06209945A
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control signal
actuators
signal line
freedom
actuator
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Sakae Takehata
栄 竹端
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Abstract

PURPOSE:To provide a small-sized flexible pipe device having a multiple degree of freedom which independently controls a plurality of actuators installed on each of a plurality of joints, with the less wiring, and permits the smooth movement. CONSTITUTION:A flexible pipe device having a multiple degree of freedom which consists of a plurality of actuators A1,... for curving operation which are installed in a flexible pipe and a plurality of driving means 4 for driving the actuators A1,... is equipped with a control signal line 8 which is installed in the flexible pipe and transmits one analog control signal, one synchronous signal line 7, and a plurality of selecting means for selectively inputting the analog control signal transmitted from the control signal line 8 into the driving means 4,....

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複雑な管路内に挿入し
てその管路内の修理や手術等の処置を行う多自由度可撓
管装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible tube device having multiple degrees of freedom, which is inserted into a complicated conduit and repairs the inside of the conduit or performs operations such as surgery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から長尺な挿入部を管路内に挿入し
て、その管路内の観察または修理や患部の手術等の処置
を行ったりする内視鏡や処置具が知られている。しか
し、これを複雑な管路内に挿入して使用する場合には長
尺な挿入部の挿入が一段と困難になる。そこで、複雑な
管路内に挿入する場合に適するように、その長尺な挿入
部を複数に分け、各部分を形状記憶合金(SMA)で湾
曲駆動するようにした多自由度マニピュレ―タが提案さ
れている(特開昭63−136014号公報を参照)。この中に
は、多関節のマニピュレ―タの各々のアクチュエ―タを
独立に制御し、さらに、フィ―ドバック制御する方式が
示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been known endoscopes and treatment tools for inserting a long insertion portion into a duct and observing or repairing the duct or performing a procedure such as surgery on an affected part. There is. However, when this is used by inserting it into a complicated conduit, it becomes more difficult to insert a long insertion part. Therefore, a multi-degree-of-freedom manipulator in which the long insertion part is divided into a plurality of parts and each part is curvedly driven by a shape memory alloy (SMA) so as to be suitable for insertion into a complicated conduit, is provided. It has been proposed (see JP-A-63-136014). In this, a method of independently controlling each actuator of a multi-joint manipulator and further performing feedback control is shown.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造の多関節マニピュレ―タを大幅に小型化・多機能化す
る上で、多くの問題点があった。まず、関節の数が多く
なると、それらを独立に制御するためには、多関節マニ
ピュレ―タの根元部分で、多くの配線が必要となる。ま
た、各関節の変位を正確に制御するために各関節にセン
サ―を組み込んでフィ―ドバック制御を行うとすれば、
それらに必要な配線数は更に増大する。
However, there are many problems in significantly reducing the size and the function of the articulated manipulator having such a structure. First, as the number of joints increases, many wires are required at the base of the multi-joint manipulator to control them independently. Also, if a sensor is incorporated in each joint to perform feedback control in order to accurately control the displacement of each joint,
The number of wires required for them further increases.

【0004】そこで、図5で示されるような方式の内視
鏡が提案されている。この内視鏡の挿入部における湾曲
部20は、2方向にのみ湾曲するタイプのものであり、
図5(a)で示すように5つの関節駒21を直列に連結
したものである。隣接する関節駒21同士はピン22に
よって枢着されている。この枢着した連結部には交互に
上下に位置してV字形の切欠き部23が設けられ、この
ため、各関節駒21は図5に示すような6角形の断面形
状を有する。
Therefore, an endoscope of the type shown in FIG. 5 has been proposed. The bending portion 20 in the insertion portion of the endoscope is of a type that bends only in two directions,
As shown in FIG. 5A, five joint pieces 21 are connected in series. Adjacent joint pieces 21 are pivotally attached by pins 22. V-shaped notches 23 are provided alternately at the upper and lower sides of the pivotally connected connection portion, so that each joint piece 21 has a hexagonal sectional shape as shown in FIG.

【0005】そして、各V字形の切欠き部23にはV字
形で板状の形状記憶合金(SMA)からなる駆動部材2
4が嵌め込まれ、それは関節駒21に固定されている。
この形状記憶合金からなる駆動部材24は折り畳まれた
形状を記憶しており、加熱されると、この折り畳まれた
記憶形状になる。この各駆動部材24は後述する駆動回
路によって選択的に通電されるヒーターによって加熱さ
れる。
In each V-shaped notch 23, a drive member 2 made of a V-shaped plate-shaped shape memory alloy (SMA).
4 is fitted and it is fixed to the joint piece 21.
The drive member 24 made of this shape memory alloy remembers the folded shape, and when heated, it becomes the folded memory shape. Each drive member 24 is heated by a heater selectively energized by a drive circuit described later.

【0006】各関節駒21には5つの駆動回路D1 ,D
2 ,D3 ,D4 ,D5 が設けられている。各駆動回路D
1 ,D2 ,D3 …は図5(b)に示すように構成されて
いる。内視鏡の挿入部には手元側から電源ライン25,
制御信号ライン26,クロックライン27及びGNDラ
イン28が延設される。また、各駆動回路D1 ,…はD
フリップフロップ(DFF)29を有し、このデータ入
力端子Dには制御信号が入力され、クロック入力端子C
Kにはクロック信号が入力される。Dフリップフロップ
29の出力端子Qの出力がスイッチ用トランジスタ(F
ET)30に入力され、その出力が高レベルとなったと
き、スイッチ用トランジスタ30がオンし、電源ライン
25とGNDライン28との間に接続されている前記駆
動部材加熱用のヒ―タ31に通電するようになってい
る。
Each joint piece 21 has five drive circuits D 1 and D 1 .
2 , D 3 , D 4 , and D 5 are provided. Each drive circuit D
1 , D 2 , D 3 ... Are constructed as shown in FIG. The power line 25 from the hand side to the insertion part of the endoscope,
The control signal line 26, the clock line 27, and the GND line 28 are extended. Further, each drive circuit D 1 , ...
A flip-flop (DFF) 29 is provided, a control signal is input to the data input terminal D, and a clock input terminal C
A clock signal is input to K. The output of the output terminal Q of the D flip-flop 29 is the switching transistor (F
ET) 30 and its output becomes high level, the switching transistor 30 is turned on and the heater 31 for heating the driving member connected between the power supply line 25 and the GND line 28. It is designed to energize.

【0007】次に、図5(c)のタイムチャ―トを用い
て、この内視鏡の湾曲部20の湾曲動作を説明する。こ
こでは一定の単位時間(100msec)の周期毎にその関
節の数に等しいクロック信号を送信する。この時、クロ
ック信号が送信される時間は1msecで、この時間内で湾
曲動作させる関節を選択する。残りの99msecは駆動部
材24(アクチュエ―タ)の動きを保持する時間に費や
される。
Next, the bending operation of the bending portion 20 of the endoscope will be described with reference to the time chart of FIG. Here, a clock signal equal to the number of joints is transmitted in every fixed unit time (100 msec) cycle. At this time, the clock signal is transmitted for 1 msec, and the joint to be bent is selected within this time. The remaining 99 msec is spent to hold the movement of the drive member 24 (actuator).

【0008】今、例えば手元側から数えて第2,第3番
目の関節部分の駆動部材24を作用させてその関節部分
を屈曲させたい場合、図5(c)で示すような5つのク
ロック信号に同期して対応した時間にパルスの信号を送
信する。すると、1番手元側のDフリップフロップ29
は5つのクロック信号が入力された後、その出力Q5
Lレベルとなり、これに対応したスイッチ用トランジス
タ(FET)30はオフのままで1番手元側のヒ―タ3
1は加熱されない。よって、第1番目の関節部分の駆動
部材24は動作しないので、その関節部分は屈曲しな
い。
Now, for example, when it is desired to actuate the driving members 24 of the second and third joint portions counted from the hand side to bend the joint portions, five clock signals as shown in FIG. 5C are used. A pulse signal is transmitted at a corresponding time in synchronization with. Then, the first D flip-flop 29
After the input of 5 clock signals, its output Q 5 goes to L level, and the corresponding switching transistor (FET) 30 remains off, and the first heater side 3
1 is not heated. Therefore, since the drive member 24 of the first joint portion does not operate, the joint portion does not bend.

【0009】次の駆動回路D2 のDフリップフロップ2
9はQ5 の出力が入力され、同様に信号がシフトしてい
き、選択時間後にはLレベルとなり、第2番目の関節部
分の駆動部材24は動作しないので、その関節部分は屈
曲しない。3番目,4番目の駆動回路D3 ,D4 におけ
るDフリップフロップ29は、選択時間後、Hレベルと
なり、スイッチ用トランジスタ30がオンとなり、これ
に対応した各ヒ―タ―31により駆動部材24を加熱
し、その3番目の関節部分を下側に屈曲し、4番目の関
節部分を上側に屈曲させる。このように制御信号のパル
スを適宜選択することにより、任意の関節を屈曲動作さ
せることができる。したがって、湾曲部20を全体的に
見て任意の状態で上下に湾曲することができる。
[0009] The next drive circuit D 2 of the D flip-flop 2
The output of Q 5 is input to 9 and the signal similarly shifts to L level after the selection time, and the driving member 24 of the second joint portion does not operate, so that the joint portion does not bend. The D flip-flop 29 in the third and fourth drive circuits D 3 and D 4 becomes H level after the selection time, the switch transistor 30 is turned on, and the respective heaters 31 corresponding thereto drive the drive member 24. Is heated to bend the third joint part downward and the fourth joint part upward. By appropriately selecting the pulse of the control signal in this way, it is possible to make an arbitrary joint bend. Therefore, the bending portion 20 can be bent up and down in an arbitrary state as a whole.

【0010】なお、選択時間内において、一瞬、スイッ
チ用トランジスタ(FET)30がオンしてヒ―タ31
が通電されるが、熱の応答性が低いため、これは実際上
問題とはならない。
During the selected time, the switch transistor (FET) 30 is momentarily turned on and the heater 31 is turned on.
Is energized, but this is not really a problem because of the poor thermal response.

【0011】この方式によれば、全てディジタルで制御
できることから、回路の構成が簡単になる。特に、チッ
プ化して超小型化することには有利である。また、動き
を滑らかにさせたい場合には、単位時間をもっと短かく
すれば、ある程度のスム―ズな動作ができる。しかし、
この方式の例ではパルス信号で、オン/オフ制御しかで
きず、滑らかな動きを実現することが困難であった。
According to this method, since the digital control is possible, the circuit structure is simplified. In particular, it is advantageous to make it into a chip to make it ultra-small. In addition, if you want to make the movement smooth, you can make some smooth motion by shortening the unit time. But,
In the example of this system, only on / off control can be performed with a pulse signal, and it has been difficult to realize smooth movement.

【0012】また、USP第3,712,481 号明細書ではア
ナログ信号を複数のモジュ―ルに送信するようにしてい
るものが提案されているが、この方式ではアナログ信号
を送信する制御信号線はモジュ―ルの数だけ必要であ
り、細径化が難かしい。この点で、細径化が極力求めら
れる内視鏡の分野では問題である。
US Pat. No. 3,712,481 proposes that an analog signal is transmitted to a plurality of modules. In this method, the control signal line for transmitting the analog signal is a module. Is required, and it is difficult to reduce the diameter. In this respect, this is a problem in the field of endoscopes in which the diameter reduction is required as much as possible.

【0013】本発明はこのような問題を解決するため、
複数の各関節に設けられた複数のアクチュエ―タを少な
い配線で独立に制御し、滑らかな動きを可能とする小型
で多自由度の可撓管装置を提供することを目的とする。
The present invention solves such a problem by
An object of the present invention is to provide a small-sized flexible tube device having multiple degrees of freedom, which enables smooth movement by independently controlling a plurality of actuators provided in a plurality of joints with a small amount of wiring.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、可
撓管内に設けられた複数の湾曲操作用アクチュエ―タ
と、このアクチュエ―タをそれぞれ駆動する複数の駆動
手段とからなる多自由度可撓管装置において、前記可撓
管内に設けられた1本のアナログ制御信号を伝送する制
御信号線と1本の同期信号線と、前記制御信号線により
送信されるアナログ制御信号を選択的に前記駆動手段に
入力する複数の選択手段とを具備したものである。これ
によれば、複数のアクチュエ―タを少ない配線で独立に
制御し、かつ、滑らかな動きを可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a multi-degree-of-freedom structure comprising a plurality of bending operation actuators provided in a flexible tube and a plurality of drive means for driving the actuators. In the flexible tube device, a control signal line for transmitting one analog control signal provided in the flexible tube, one synchronization signal line, and an analog control signal transmitted by the control signal line are selectively used. And a plurality of selecting means for inputting to the driving means. According to this, a plurality of actuators can be independently controlled with a small amount of wiring, and smooth movement is possible.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1およ
び図2に第1の実施例を示す。図1(a)は、内視鏡の
挿入部の先端部付近に構成される湾曲部1を示してお
り、この湾曲部1は、n個の関節駒2を連結してなる。
隣接する2つの関節駒2の間には軸方向に伸縮する方向
性の形状記憶合金(SMA)製ワイヤ3からなる湾曲操
作用アクチュエ―タA1 ,A2 ,A3 …An がそれぞれ
架設されている。各ワイヤ3が架設される位置は各関節
部毎交互に上下に互い違いである。ワイヤ3の各端は対
応する関節駒2に取着されている。さらに、各関節駒2
の内部にはそれぞれのアクチュエ―タA1 ,A2 ,A3
…An を操作する駆動回路4がそれぞれ設けられてい
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. A first embodiment is shown in FIG. 1 and FIG. FIG. 1A shows a bending portion 1 formed near the distal end portion of an insertion portion of an endoscope, and the bending portion 1 is formed by connecting n joint pieces 2.
Between the two adjacent joint pieces 2, bending operation actuators A 1 , A 2 , A 3 ... A n each made of a directional shape memory alloy (SMA) wire 3 that expands and contracts in the axial direction are installed. Has been done. The positions at which the wires 3 are installed are alternately staggered in each joint. Each end of the wire 3 is attached to the corresponding joint piece 2. Furthermore, each joint piece 2
Inside each of the actuators A 1 , A 2 , A 3
A drive circuit 4 for operating A n is provided.

【0016】図1(b)はそのアクチュエ―タA1 ,A
2 ,A3 …An と駆動回路D1 ,D2 ,D3 …Dn の結
線図を示す。先端側から数えて第1番目の関節駒2と第
2番目の関節駒2との間に設けられたアクチュエ―タA
1 は、その一端を手元側から延びている共通のGNDラ
イン5に接続され、他端は駆動回路D1 に接続されてい
る。駆動回路D1 はアクチュエ―タA1 にエネルギ―を
供給する電源ライン6と、一定の周期で送られてくるク
ロック信号ライン7及びアクチュエ―タA1 ,A2 ,A
3 …An の動作を制御する制御信号ライン8に接続され
ている。アクチュエ―タA2 〜An も同様に接続されて
いる。つまり、GNDライン5、電源ライン6、クロッ
ク信号ライン7及び制御信号ライン8は共通に用いられ
る。
FIG. 1B shows the actuators A 1 , A.
2 , A 3 ... A n and the drive circuits D 1 , D 2 , D 3 ... D n are connected. An actuator A provided between the first joint piece 2 and the second joint piece 2 counted from the tip end side.
1 is connected to a common GND line 5 which extends from one end to the common GND line 1 , and the other end is connected to a drive circuit D 1 . The drive circuit D 1 includes a power supply line 6 for supplying energy to the actuator A 1 , a clock signal line 7 and actuators A 1 , A 2 , A which are sent at a constant cycle.
3 ... An control signal line 8 for controlling the operation of A n . The actuators A 2 to A n are similarly connected. That is, the GND line 5, the power supply line 6, the clock signal line 7, and the control signal line 8 are commonly used.

【0017】図1(c)は駆動回路D1 …Dn の具体的
な構成を示している。特に、駆動回路D1 はサンプルホ
―ルド回路101 のみで構成されているが、他の駆動回
路D2 …Dn はサンプルホ―ルド回路102 〜10n
遅延回路112 〜11n とで構成されている。このた
め、アクチュエ―タA2 〜An にはクロック信号がLの
間は制御信号の値がそのまま現れ、クロック信号がHの
ときはその直前の値をホールドした値が現れる。
FIG. 1C shows a concrete structure of the drive circuits D 1 ... D n . In particular, the drive circuit D 1 is composed of only the sample hold circuit 10 1 , but the other drive circuits D 2 ... D n are the sample hold circuits 10 2 to 10 n and the delay circuits 11 2 to 11 n. It consists of and. For this reason, the values of the control signal appear in the actuators A 2 to A n as they are while the clock signal is L, and when the clock signal is H, the value obtained by holding the value immediately before that appears.

【0018】クロック信号ライン7を通じて送信される
クロック信号は、図2で示されるように一定の周期Tで
パルス幅tのパルスを繰り返す。この場合、周期Tはア
クチュエ―タA1 ,A2 …An の数nとパルス幅tの積
『nt』よりも大きく設定してある。これは1本の制御
信号ラインに複数のアクチュエ―タA1 ,A2 …An
制御情報を時分割でデ―タを送るためである。同じく図
2で示すように制御信号は一定時間t毎に電圧が変化す
るアナログ信号であり、それぞれの電圧値V11,V21
31…Vn1で前述した各アクチュエ―タA1 ,A2 …A
n の動作を制御する。
The clock signal transmitted through the clock signal line 7 repeats a pulse having a pulse width t at a constant period T as shown in FIG. In this case, the period T is actuated - is set larger than the product "nt" of data A 1, A 2 ... A n number n and the pulse width t of. This plurality of actuator to a single control signal line - in order to send the data - de by time division control information data A 1, A 2 ... A n . Similarly, as shown in FIG. 2, the control signal is an analog signal whose voltage changes at every constant time t, and the respective voltage values V 11 , V 21 ,
Each of the actuators A 1 , A 2 ... A described above for V 31 ... V n1
Control the behavior of n .

【0019】内視鏡の手元側から1本の制御信号ライン
8に乗った時分割された信号は、湾曲部1に設けられた
駆動回路D1 ,D2 …Dn に送られる。駆動回路D1
はクロック信号のパルスがHの時に制御信号がサンプル
ホ―ルドされ、次のクロック信号のパルスでサンプルホ
―ルドされるまで、この時の制御信号の電圧値V11が保
持される。そして、クロック信号の一定周期Tの間、ア
クチュエ―タA1 には電圧値V11が印加され、この電圧
値V11に応じてそのアクチュエ―タA1 が収縮し、第1
番目の関節が屈曲する。
The time-divided signals on one control signal line 8 from the proximal side of the endoscope are sent to drive circuits D 1 , D 2 ... D n provided in the bending section 1. The drive circuit D 1 samples and holds the control signal when the pulse of the clock signal is H, and holds the voltage value V 11 of the control signal at this time until it is sampled and held by the pulse of the next clock signal. It Then, during the constant period T of the clock signal, the voltage value V 11 is applied to the actuator A 1, and the actuator A 1 contracts in accordance with the voltage value V 11 to generate the first voltage.
Th joint bends.

【0020】アクチュエ―タA2 に接続されている駆動
回路D2 は遅延量tの遅延回路112 とサンプルホ―ル
ド回路102 からなり、入力されたクロック信号はその
遅延回路112 により時間tだけ遅延され、サンプルホ
―ルド回路102 に入力される。すると、時分割された
制御信号の電圧値V21を保持する。そして、一定時間T
の間保持して次のクロック信号で新しい電圧値V22を保
持する。この電圧値に対応して第2番目の関節が屈曲動
作する。このように、アクチュエ―タAn も同様に(n
−1)t時間遅延されたクロック信号によりサンプルホ
―ルドされ、保持される電圧Vn1がアクチュエ―タAn
に印加される。そして、アクチュエ―タAn が湾曲動作
する。この場合の制御信号は一定の電圧としたが、必ず
しも一定でなく変化していてもよい。例えば、応答性を
高めるため、その最初に大きめの電圧入れた後小さくし
てもよい。そうすればクロック信号が入力された時間
は、このアナログ信号の変化に応じてアクチュエ―タA
1 ,A2 ,A3 …An が動作する。
The drive circuit D 2 connected to the actuator A 2 comprises a delay circuit 11 2 having a delay amount t and a sample hold circuit 10 2 , and the input clock signal is delayed by the delay circuit 11 2. It is delayed by t and input to the sample hold circuit 10 2 . Then, the voltage value V 21 of the time-divided control signal is held. And a certain time T
The new voltage value V 22 is held at the next clock signal. The second joint flexes according to this voltage value. In this way, the actuator A n is also (n
-1) The voltage V n1 which is sampled and held by the clock signal delayed by t time and which is held is the actuator A n.
Applied to. Then, the actuator A n bends. Although the control signal in this case has a constant voltage, it may not necessarily be constant and may change. For example, in order to improve the responsiveness, a large voltage may be first applied and then decreased. Then, the time when the clock signal is input depends on the change of this analog signal.
1 , A 2 , A 3 ... An operate.

【0021】しかして、前記構成によれば、電源ライン
6、クロック信号ライン7、制御信号ライン8及びGN
Dライン5の計4本のラインのみで、複数のアクチュエ
―タA1 ,A2 ,A3 …An を独立に動作させることが
可能である。よって、内視鏡の挿入部の細径化が可能と
なる。
According to the above construction, however, the power supply line 6, the clock signal line 7, the control signal line 8 and the GN.
It is possible to independently operate a plurality of actuators A 1 , A 2 , A 3 ... A n only by a total of four lines of the D line 5. Therefore, it is possible to reduce the diameter of the insertion portion of the endoscope.

【0022】図3は第2の実施例を示す。この実施例で
は、図3(a)に示すように内視鏡の湾曲部15は上下
左右の4方向に湾曲可能なように各関節駒12を連結し
ている。すなわち、各関節駒12の間にはその枢着部分
を屈曲する状態でそれぞれアクチュエ―タA1 ,A2
3 …An を構成する軸方向に伸縮する方向性の形状記
憶合金製ワイヤ3を設けている。これらの他の点は前述
した第1の実施例と同様であり、それらの具体的な構成
の説明を省略する。
FIG. 3 shows a second embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the bending portion 15 of the endoscope connects the joint pieces 12 so as to be bendable in the four directions of up, down, left and right. That is, between the joint pieces 12, the actuators A 1 , A 2 ,
A directional shape-memory alloy wire 3 that expands and contracts in the axial direction, which constitutes A 3 ... A n , is provided. These other points are the same as those in the first embodiment described above, and the description of their specific configurations will be omitted.

【0023】特に、アクチュエ―タ(SMA)A1 ,A
2 ,A3 …と駆動回路D1 ,D2 …及び駆動回路D1
2 …の構成は、図3(b)で示すようになっている。
すなわち、駆動回路D1 はサンプルホ―ルド回路101
のみで構成されているが、他の駆動回路D2 …Dn はサ
ンプルホ―ルド回路102 〜10n と遅延回路112
11n とを有している。そして、サンプルホ―ルド回路
101 ,102 〜10n は内視鏡の手元側から送信され
る制御信号をサンプルホ―ルドする。
In particular, the actuator (SMA) A 1 , A
2 , A 3 ... And drive circuits D 1 , D 2 ... And drive circuit D 1 ,
The configuration of D 2 ... Is as shown in FIG.
That is, the drive circuit D 1 is the sample hold circuit 10 1
The other drive circuits D 2 ... D n are composed of only sample hold circuits 10 2 to 10 n and delay circuits 11 2 to.
11 n . Then, the sample-hold circuits 10 1 , 10 2 to 10 n sample-hold the control signal transmitted from the near side of the endoscope.

【0024】このサンプリングのタイミングを決定する
のがクロック信号で、このクロック信号が直接にサンプ
ルホ―ルド回路101 に入力し、また、遅延回路112
〜11n を通して他のサンプルホ―ルド回路102 〜1
n に入力される。サンプルホ―ルド回路101 ,10
2 〜10n でサンプルホ―ルドされたアナログ信号は、
PWM発生回路161 ,162 〜16n に入力され、こ
れはアナログ信号の電圧値に対応したパルス幅の信号を
出力する。ここで、各遅延回路112 〜11nの遅延量
tは一定に設定されている。
A clock signal determines the timing of this sampling, and this clock signal is directly input to the sample hold circuit 10 1 and the delay circuit 11 2
Through 11 n to other sample and hold circuits 10 2 to 1
Input to 0 n . Sample-hold circuit 10 1 , 10
The analog signal sampled at 2 to 10 n is
It is input to the PWM generation circuits 16 1 , 16 2 to 16 n , which outputs a signal having a pulse width corresponding to the voltage value of the analog signal. Here, the delay amount t of each of the delay circuits 11 2 to 11 n is set to be constant.

【0025】また、各アクチュエ―タA1 ,A2 ,A3
…An は、それぞれスイッチング素SW1 …SWn1をそ
れぞれ介してGNDライン5と電源ライン6との間に接
続されている。つまり、各アクチュエ―タA1 ,A2
3 …An にはそれぞれのスイッチング素SW1 …SW
n1を介して通電される。前記各スイッチング素SW1
は例えばパワ―FETあるいはトランジスタによりな
り、後述するようにアクチュエ―タA1 ,A2 ,A3
n に供給する電力を制御する。
Further, each actuator A 1 , A 2 , A 3
A n are connected between the GND line 5 and the power supply line 6 via the switching elements SW 1 ... SW n1 , respectively. That is, each actuator A 1 , A 2 ,
Each switching element SW 1 ... SW is provided for A 3 ... A n .
It is energized through n1 . Each of the switching elements SW 1 ...
Is composed of, for example, a power FET or a transistor, and as will be described later, actuators A 1 , A 2 , A 3 ...
Control the power supplied to A n .

【0026】次に、この実施例の作用を説明する。前述
した第1の実施例と同様に各駆動回路D1 ,D2 …で
は、基準となるクロック信号が遅延されて、一本の制御
信号ライン8上で送信される時分割された信号をサンプ
ルホ―ルドして、アクチュエ―タA1 ,A2 …An を駆
動する。つまり、一定時間(T)間隔で、クロック信号
が入力され、それに応じて制御信号(アナログ信号)の
値がサンプリングされ、Tの間、その値が保持される
(a1 〜a3 )。そして、この信号がPWM発生回路1
1 ,162 〜16n に入力され、アナログ信号(a1
〜a3 )に対応してPWM発生回路161 ,162 〜1
n の出力のパルス幅が設定されてスイッチング素SW
1 …を操作し、アクチュエ―タA1 ,A2 ,A3 …An
に供給する通電量が連続的に制御できる。
Next, the operation of this embodiment will be described. In each of the drive circuits D 1 , D 2, ... As in the first embodiment described above, the reference clock signal is delayed and the time-division signal transmitted on one control signal line 8 is sampled. e - and field, actuator - drives the motor a 1, a 2 ... a n . That is, the clock signal is input at regular time intervals (T), the value of the control signal (analog signal) is sampled accordingly, and the value is held for T (a 1 to a 3 ). Then, this signal is the PWM generation circuit 1
6 1 , 16 2 to 16 n , and an analog signal (a 1
~ A 3 ) corresponding to PWM generating circuits 16 1 , 16 2 ~ 1
6n output pulse width is set and switching element SW
1 ... to operate the actuators A 1 , A 2 , A 3 ... A n
It is possible to continuously control the amount of electricity supplied to the.

【0027】この実施例ではサンプルホ―ルドされたア
ナログ信号を一旦、PWM回路161 ,162 〜16n
によりディジタルに変換して、パルス駆動とする点に特
徴がある。しかして、この構成によれば、遅延回路11
2 〜11n による遅延量が『t』で一定であり、小型化
が可能であり、内視鏡の細径化ができる。また、アクチ
ュエ―タ(SMA)をパルス駆動することによりアナロ
グ駆動に比べ応答性が向上する。
In this embodiment, the analog signals sampled and held are once converted into PWM circuits 16 1 , 16 2 to 16 n.
It is characterized in that it is converted into digital and is driven by pulse. Thus, according to this configuration, the delay circuit 11
The amount of delay due to 2 to 11 n is constant at “t”, which enables miniaturization and reduction in the diameter of the endoscope. Further, the pulse drive of the actuator (SMA) improves the response as compared with the analog drive.

【0028】なお、前述した各実施例おいてはアクチュ
エ―タとして形状記憶合金(SMA)を用いたが、ケモ
メカニカルアクチュエ―タ,水素吸蔵合金アクチュエ―
タ,圧電アクチュエ―タ等、小型のアクチュエ―タであ
れば、特にそれに限定されることはない。また、内視鏡
について示したが、カテ―テルやガイドワイヤ及びマニ
ュピレ―タ等の可撓管であってもよい。さらに、本発明
の実施例では1本の制御信号線と1本の同期信号線のみ
を利用しているが、湾曲操作用アクチュエ―タの数がか
なり多くなる場合等には複数設けても本発明による実質
的な作用効果が得られる。
Although shape memory alloy (SMA) is used as the actuator in each of the above-described embodiments, a chemo-mechanical actuator and a hydrogen storage alloy actuator are used.
As long as it is a small actuator such as a piezoelectric actuator or a piezoelectric actuator, it is not particularly limited thereto. Further, although the endoscope is shown, it may be a flexible tube such as a catheter, a guide wire, and a manipulator. Further, in the embodiment of the present invention, only one control signal line and one synchronization signal line are used. However, if a large number of bending operation actuators are required, a plurality of bending signal actuators may be provided. The substantial effect of the invention can be obtained.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
自由度を有する可撓管装置でも、例えば4本の信号線の
みで独立に複数のアクチュエ―タを制御でき、可撓管の
細径化が図れる。
As described above, according to the present invention, even in a flexible tube device having multiple degrees of freedom, a plurality of actuators can be independently controlled by, for example, only four signal lines. The diameter can be reduced.

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

【図1】(a)は第1の実施例に係る内視鏡の挿入部の
先端部付近を概略的に示す説明図、(b)はそのアクチ
ュエ―タと駆動回路の説明図、(c)は駆動回路の具体
的な構成を示す回路図。
1A is an explanatory view schematically showing the vicinity of a distal end portion of an insertion portion of an endoscope according to a first embodiment, FIG. 1B is an explanatory view of an actuator and a drive circuit thereof, and FIG. ) Is a circuit diagram showing a specific configuration of a drive circuit.

【図2】第1の実施例の回路の動作を示す波形図。FIG. 2 is a waveform chart showing the operation of the circuit of the first embodiment.

【図3】(a)は第2の実施例に係る内視鏡の挿入部の
先端部付近を概略的に示す説明図、(b)はそのアクチ
ュエ―タと駆動回路の説明図。
3A is an explanatory view schematically showing the vicinity of a distal end portion of an insertion portion of an endoscope according to a second embodiment, and FIG. 3B is an explanatory view of an actuator and a drive circuit thereof.

【図4】第2の実施例の回路の動作を示す波形図。FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation of the circuit of the second embodiment.

【図5】(a)は従前に提案された内視鏡の挿入部の先
端部付近を概略的に示す説明図、(b)はそのアクチュ
エ―タと駆動回路の説明図、(c)はその実施例の回路
の動作を示す波形図。
FIG. 5 (a) is an explanatory view schematically showing the vicinity of a distal end portion of an insertion portion of a previously proposed endoscope, FIG. 5 (b) is an explanatory view of an actuator and a drive circuit thereof, and FIG. FIG. 6 is a waveform chart showing the operation of the circuit of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…湾曲部、2…関節駒、A1 〜An …湾曲操作用アク
チュエ―タ、D1 〜Dn …駆動回路、4…駆動回路、5
…GNDライン、6…電源ライン、7…クロック信号ラ
イン(同期信号線)、8…制御信号ライン(制御信号
線)、112 〜11n …遅延回路、101 〜10n …サ
ンプルホ―ルド回路。
1 ... curved portion, 2 ... joint piece, A 1 to A n ... for bending operation actuator - data, D 1 to D n ... driving circuit, 4 ... driving circuit, 5
... GND lines, 6 ... power lines, 7 ... clock signal line (sync signal line), 8 ... control signal line (control signal line) 11 2 to 11 n ... delay circuit, 10 1 to 10 n ... Sample E - field circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可撓管内に設けられた複数の湾曲操作用ア
クチュエ―タと、このアクチュエ―タをそれぞれ駆動す
る複数の駆動手段とからなる多自由度可撓管装置におい
て、 前記可撓管内に設けられた1本のアナログ制御信号を伝
送する制御信号線と1本の同期信号線と、前記制御信号
線により送信されるアナログ制御信号を選択的に前記駆
動手段に入力する複数の選択手段とを具備したことを特
徴とする多自由度可撓管装置。
1. A multi-degree-of-freedom flexible tube device comprising a plurality of bending operation actuators provided in the flexible tube and a plurality of drive means for driving the actuators, respectively. A control signal line for transmitting one analog control signal and one synchronization signal line, and a plurality of selecting means for selectively inputting the analog control signal transmitted by the control signal line to the driving means. And a flexible tube device having multiple degrees of freedom.
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