JPH06327269A - Actuator device - Google Patents

Actuator device

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JPH06327269A
JPH06327269A JP5106766A JP10676693A JPH06327269A JP H06327269 A JPH06327269 A JP H06327269A JP 5106766 A JP5106766 A JP 5106766A JP 10676693 A JP10676693 A JP 10676693A JP H06327269 A JPH06327269 A JP H06327269A
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operation wire
piezoelectric element
actuator device
endoscope insertion
fixed
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Yoshihiro Kosaka
芳広 小坂
Yuichi Ikeda
裕一 池田
Hiroki Moriyama
宏樹 森山
Koichi Umeyama
広一 梅山
Sakae Takehata
栄 竹端
Hitoshi Mizuno
均 水野
Hiroki Hibino
浩樹 日比野
Tatsuya Yamaguchi
達也 山口
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Abstract

PURPOSE:To provide an actuator device which can transfer the amount of generated force and is capable of small displacement operation. CONSTITUTION:An actuator device 2 for curvature in upper and lower direction and for curvature in left and right directions is provided inside the area near the curvature part of an endoscope insertion part and then the actuator device 2 is mainly constituted of a fixed member 3 which is provided inside the endoscope insertion part, an operation wire 4 which is inserted into the fixed member 3 and where the tip is fixed near the tip inside the endoscope insertion part, and a bimorph type piezoelectric element 5 where a plurality of holes where the operation wire 4 is inserted are provided at a center part opposingly and where the an outer diameter is fixed to the inside of the fixed member 3. Then, the operation wire 4 is moved relatively for the fixed member 3 when a voltage is applied to the piezoelectric element 5 at one side and then the operation wire 4 is fixed to the fixed member 3 or when application of voltage is released for releasing the fixing of the operation wire 4 and the fixed member 3.

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、例えば、内視鏡の弯曲
機構等に使用するアクチュエータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator device used, for example, in a bending mechanism of an endoscope.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, various solid displacement elements having displacement amounts such as magnetostriction, piezoelectric strain, and electrostriction of solids caused by changes in magnetic field and electric field as external factors have been developed and put into practical use. Displacement elements have begun to be used in various actuator devices in accordance with characteristics such as responsivity and displacement amount.

【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。
By the way, there is provided an endoscope capable of observing internal organs in a body cavity by inserting an elongated insertion portion into the body cavity and performing various kinds of medical treatments by using a treatment instrument inserted in a treatment instrument channel as necessary. Widely used. Among such endoscopes, some flexible endoscopes having a flexible insertion portion are provided with a bending portion capable of bending at the distal end side of the insertion portion, and the bending operation knob provided on the operation portion is operated. Then, the bending operation of the bending portion is performed by pushing and pulling the operation wire inserted through the insertion portion.

【0004】[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。
However, in the bending operation as described above, particularly in the case of an endoscope having a long insertion portion,
Since the operation wire in the insertion section becomes long, it is difficult to sufficiently transmit the force of the operation section to the curved portion, and it is difficult to determine a minute curved amount.

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、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
変位の操作が可能なアクチュエータ装置を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances. For example, even in a device such as a bending mechanism of an endoscope, the generated force can be sufficiently transmitted and a slight displacement can be achieved. It is an object of the present invention to provide an actuator device that can be operated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によるアクチュエータ装置は、固定部材に対し相
対的に移動する移動部材を有するアクチュエータ装置に
おいて、上記移動部材を上記固定部材に固定解除自在に
支持するとともに、上記移動部材を上記固定部材に対し
相対的に移動させる固体変位素子を上記固定部材と上記
移動部材の少なくとも一方に設けたものである。
In order to achieve the above object, an actuator device according to the present invention is an actuator device having a moving member that moves relative to a fixed member, wherein the moving member can be released from the fixed member. And a solid displacement element that moves the moving member relative to the fixed member, is provided on at least one of the fixed member and the moving member.

【0007】[0007]

【作 用】上記構成において、固定部材に対する移動部
材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移動部
材の相対的な移動は、固体変位素子を変位させ、上記固
定部材と上記移動部材とを固定する際と、上記固定部材
と上記移動部材との固定を解除する際に行う。
[Operation] In the above structure, the fixing of the moving member to the fixed member and the release of the fixing are performed by displacing the solid displacement element in a predetermined manner. Then, the relative movement of the moving member with respect to the fixed member displaces the solid displacement element to release the fixation between the fixed member and the movable member when fixing the fixed member and the movable member. When you do.

【0008】[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
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説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure and operation of an actuator device, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the actuator device in an endoscope insertion portion, and FIG. It is a perspective explanatory view of a displacement element.

【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。
In these drawings, reference numeral 1 indicates an endoscope insertion portion, and an actuator device 2 is provided inside the endoscope insertion portion 1. This actuator device 2
Is provided on the upper side and the lower side inside the vicinity of the curved portion of the endoscope insertion portion 1 in the drawing so as to be able to bend the endoscope insertion portion 1 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 2). A pair of actuator devices (not shown) are provided inside the endoscope insertion portion 1 so that the endoscope insertion portion 1 can be bent in the left-right direction.

【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。
Further, the actuator device 2 has a cylindrical fixing member 3 fixed inside the endoscope insertion portion 1.
And an operating wire 4 as an example of a moving member which is inserted through the fixing member 3 and whose tip is fixed near the tip inside the endoscope insertion portion 1, and the operation wire 4 which is substantially conical and has a central portion. A plurality of holes are formed through which the wires 4 are inserted, and a plurality of piezoelectric elements 5 are arranged so as to face each other, and the piezoelectric element 5 is an example of a solid displacement element whose outer diameter is fixed inside the fixing member 3. ing.

【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。
Further, each piezoelectric element 5 is a bimorph type piezoelectric element 5 formed by joining two piezoelectric thin plates 5a and 5b as shown in FIG. The piezoelectric thin plate 5a on the inner side (inside of the cone) expands, and the piezoelectric thin plate 5b on the outer side contracts. That is, when a voltage is applied in a free state, the outer diameter of the piezoelectric element 5 increases, and the diameter of the hole through which the operation wire 4 is inserted decreases, and further, the fixing in which the piezoelectric element 5 is arranged is fixed. The axial length of the member 3 (conical height dimension) is reduced.

【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。
Next, referring to FIG.
The operation of will be described. It should be noted that, in FIG. 1, only the operation of the pair of piezoelectric elements 5 of the actuator device 2 which are provided oppositely will be described.

【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。
First, as shown in FIG. 1 (a), when a voltage is applied to the piezoelectric element 5 on the right side in the figure from a state in which no voltage is applied to the pair of piezoelectric elements 5, it is shown in FIG. 1 (b). As described above, the inner diameter of the piezoelectric element 5 on the right side is contracted, and the operation wire 4 is sandwiched and pulled in the right direction. Here, since no voltage is applied to the piezoelectric element 5 on the left side, the operation wire 4 is moved to the right side.

【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。
Next, as shown in FIG. 1C, when a voltage is applied to the left piezoelectric element 5, the inner diameter of the left piezoelectric element 5 contracts, and the operating wire 4 is sandwiched and pulled leftward. . Here, since the operation wire 4 is fixed by the piezoelectric element 5 on the right side, the operation wire 4 does not move leftward and the piezoelectric element 5 on the left side does not move.
Fixed to.

【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。
Next, as shown in FIG. 1D, when the voltage application to the right piezoelectric element 5 is stopped, the right piezoelectric element 5 pushes the operating wire 4 to the left while
The fixation to the operation wire 4 is released. At this time,
Since the operation wire 4 is fixed by the left piezoelectric element 5, the operation wire 4 does not move leftward, and the fixation of the right piezoelectric element 5 to the operation wire 4 is released.

【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。
When the voltage application to the left piezoelectric element 5 is stopped, the left piezoelectric element 5 releases the fixation to the operation wire 4 while pushing the operation wire 4 in the right direction, as shown in FIG. Return to the state of (a). Here, since no voltage is applied to the piezoelectric element 5 on the right side, the operation wire 4 is moved to the right side.

【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。
By repeating this, the operation wire 4 is moved to the right side. The movement amount of the operation wire 4 can be adjusted by the number of times the above cycle is repeated. Further, when the operation wire 4 is moved to the left side, the right and left operations described above are reversed.

【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。
In order to bend the endoscope insertion portion 1 in the vertical direction, the actuator wire 2 provided on the upper side in FIG. 2 moves the operation wire 4 to the right side (on the operation section side), and the lower side. The operation wire 4 is moved to the left side (tip side) by the actuator device 2 provided in the. Then, the endoscope insertion portion 1 is bent upward as shown by a broken line in the figure. In addition, each operation wire 4 is moved by each actuator device 2 in the opposite direction to the above.
Is moved, the endoscope insertion portion 1 is bent downward. Similarly, when bending the endoscope insertion portion 1 in the left-right direction, the operation wires 4 are moved by a pair of actuator devices (not shown).

【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。
As described above, the amount of bending of the endoscope insertion portion is given by the amount of displacement of the piezoelectric element, and the displacement of the piezoelectric element can be adjusted by the number of repetitions, so the amount of bending of the endoscope insertion portion is very small. It is possible to reliably obtain with a large amount of displacement.

【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。
Further, since the actuator device can be provided in the vicinity of the curved portion of the endoscope insertion portion, the force generated in the actuator device can be efficiently and surely converted into the curved portion of the curved portion.

【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。
In the present embodiment, an example in which the actuator device is used for bending the endoscope insertion portion is shown, but the actuator device can also be used for devices other than the endoscope. Further, in this embodiment, since the moving member is the operation wire because it is the actuator device applied to the bending mechanism of the endoscope, when applied to other devices, the moving member may be a rod, a shaft or the like. .

【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。
Further, although the bimorph type piezoelectric element is used as an example of the solid displacement element in the actuator device of the present embodiment, the invention is not limited to this, and for example, a unimorph type piezoelectric element or the like may be used. For example, a solid displacement element that utilizes displacement other than piezoelectric strain such as magnetostriction may be used.

【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。
Next, FIG. 4 is an explanatory view showing the structure and operation of the actuator device according to the second embodiment of the present invention.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the solid displacement element (piezoelectric element) of the actuator device is provided on the moving member (operation wire).

【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。
That is, as shown in FIG. 4, the actuator device 11 has a cylindrical fixed member 12, an operation wire 13 as an example of a moving member inserted through the fixed member 12, and a substantially conical shape. A bimorph-type piezoelectric element 14 as an example of a solid-state displacement element, which has a hole for inserting and fixing the operation wire 13 in the center and is arranged so as to face each other, is mainly configured.

【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。
Next, the operation of the actuator device 11 will be described. First, as shown in FIG. 4A, from the state in which no voltage is applied to the pair of piezoelectric elements 14,
When a voltage is applied to the piezoelectric element 14 on the right side of FIG.
As shown in (b), the outer diameter of the piezoelectric element 14 on the right side is enlarged, and the operation wire 1 is pressed while pressing the inner surface of the fixing member 12.
Pull 3 to the right. Here, since no voltage is applied to the left piezoelectric element 14, the left piezoelectric element 14 and the fixing member 12 are in a free state, and the operation wire 13 is moved to the right.

【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。
Next, as shown in FIG. 4 (c), when a voltage is applied to the left piezoelectric element 14, the outer diameter of the left piezoelectric element 5 increases, and the inner surface of the fixing member 12 is pressed while the above-mentioned pressure is applied. Pull the operating wire 13 to the left. Here, since the operation wire 13 is fixed by the piezoelectric element 14 on the right side, the operation wire 13 is fixed to the piezoelectric element 14 on the left side without moving leftward.

【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。
Next, as shown in FIG. 4 (d), when the voltage application to the right piezoelectric element 14 is stopped, the right piezoelectric element 14 pushes the operating wire 13 to the left while performing this operation. The fixing of the fixing member 12 to the wire 13 is released. At this time, the operation wire 13 is
Since it is fixed by the piezoelectric element 14 on the left side, the operation wire 13 does not move leftward, and the fixation of the fixing member 12 to the operation wire 4 by the piezoelectric element 14 on the right side is released.

【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。
When the voltage application to the left piezoelectric element 14 is stopped, the left piezoelectric element 5 is fixed to the fixing member 12 with respect to the operation wire 13 while pushing the operation wire 13 to the right. Is released, and Fig. 4 (a)
Return to the state of. Here, since no voltage is applied to the right piezoelectric element 4, the right piezoelectric element 14 and the fixing member 12 are in a free state, and the operation wire 13 is moved to the right. .

【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。
By repeating this, the operation wire 13 is moved to the right side relative to the fixing member 12 together with the piezoelectric elements 14. The operation wire 1
The movement amount of 3 can be adjusted by the number of repetitions of the above cycle. Further, when the operation wire 13 is moved to the left side, the right and left of the above-described operation are reversed.

【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。
As described above, by adopting the structure of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. The rest of the configuration and operation are the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

【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。
Next, FIGS. 5 to 7 show a third embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory view showing an actuator device of a bending mechanism of an endoscope, and FIG. 6 shows the structure and operation of the actuator device. Explanatory drawing, FIG. 7 is a perspective explanatory view of a solid displacement element.
The third embodiment differs from the first embodiment in that the shape of the moving member is changed by the solid displacement element of the actuator device to obtain the amount of movement relative to the fixed member.

【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。
That is, inside the endoscope insertion portion 21, the endoscope insertion portion 21 can be bent in the vertical direction (vertical direction in FIG. 5). In the drawing, the bending portion of the endoscope insertion portion 21 is bent. Actuator devices 22 are provided on the upper and lower sides inside the vicinity, and a pair of actuator devices (not shown) are provided inside the endoscope insertion part 21 so that the endoscope insertion part 21 can be bent in the left-right direction. Has been.

【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。
Further, the actuator device 22 is fixed to a fixing member (not shown) inside the endoscope insertion portion 21 and its tip is fixed near the tip inside the endoscope insertion portion 21.
A knitting wire operation wire 23 as an example of a moving member having a swelling portion 23a formed by an elastic member in the middle, and a ring-shaped operation wire 23 provided around the swelling portion 23a of the above knitting wire operation wire 23. Piezoelectric element 2 as an example of a solid displacement element
It is mainly composed of 4 and.

【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。
The piezoelectric element 24 is formed so that its inner diameter contracts when a voltage is applied. The shape of the piezoelectric element 24 is shown in FIG.

【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。
In the actuator device 22 having the above structure,
When a voltage is applied to the piezoelectric element 24, as shown in FIG. 6 (b), the inner diameter of the piezoelectric element 24 contracts, and the bulging portion 23a of the braided wire 23 extends axially. As a result, the braided operating wire 23 is stretched in the axial direction.

【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。
When the application of the voltage to the piezoelectric element 24 is stopped, as shown in FIG.
3a again swells and the braided operation wire 23 contracts in the axial direction.

【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。
In order to bend the endoscope insertion portion 21 in the vertical direction, the operation wire 23 is contracted by the actuator device 22 provided on the upper side in FIG. 5, and the actuator device 22 provided on the lower side. The operation wire 23 is moved to the left side (tip end side) by. Then, the endoscope insertion portion 21 bends upward.
Further, if each operation wire 23 is moved by each actuator device 22 in the opposite direction to the above, the endoscope insertion portion 21 will bend downward. Similarly, when bending the endoscope insertion portion 21 in the left-right direction, the operation wires 23 are contracted / extended by a pair of actuator devices (not shown).

【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。
The number of actuator devices used in the bending mechanism of the endoscope and the number of piezoelectric elements used in the bulging portion of the operating wire are appropriately determined according to the amount of bending.

【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。
Next, FIGS. 8 to 11 show a fourth embodiment of the present invention, FIG. 8 is an explanatory view showing an actuator device of a bending mechanism of an endoscope, and FIG. 9 is an explanatory view showing the structure of the actuator device. 10 is an explanatory diagram of a voltage applied to the actuator device, and FIG. 11 is a perspective explanatory diagram showing the operation of the actuator device. In the fourth embodiment, the solid displacement element of the actuator device is formed of a laminated piezoelectric element, and the moving member is moved by moving the point of action with respect to the moving member (operation wire). Different from the one embodiment.

【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。
In these figures, reference numeral 31 indicates an endoscope insertion portion, and inside the endoscope insertion portion 31, a plurality of actuator devices 32 are provided. These actuator devices 32 are capable of bending the endoscope insertion portion 31 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 8), and in the figure, the upper and lower sides inside the vicinity of the bending portion of the endoscope insertion portion 31. A plurality of actuator devices (not shown) are provided inside the endoscope insertion portion 31 so that the endoscope insertion portion 31 can be bent in the left-right direction.

【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。
Further, as shown in FIG. 9A, in each actuator device 32, a disk-shaped piezoelectric element 33 (33a to 33h) having a circular hole at its substantially central portion and an insulating layer 34 are alternately arranged. A laminated piezoelectric element 35 formed by laminating, and an operation wire 36 inserted through substantially the center of the laminated piezoelectric element 35.
And a fixing member (not shown) to which the laminated piezoelectric element 35 is fixed. Further, a predetermined clearance is formed between the laminated piezoelectric element 35 and the operation wire 36.

【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。
Each piezoelectric element 33 forming the laminated piezoelectric element 35 is provided with electrodes 37 for voltage application on both sides, as shown in FIG. 9B. The electrodes 37 of each of the piezoelectric elements 33 are divided into upper and lower parts with a horizontal line passing through the center of the circle as a boundary, and a space 38 is provided so as not to short-circuit.

【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。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the voltage application in this embodiment is performed by applying an AC voltage to the terminals A-B and C-D.
Of the piezoelectric elements 33, the piezoelectric elements 33a, 33c,
33e and 33g are connected to the terminal between A and B, and the piezoelectric elements 33b, 33d, 33f and 33h are connected to the terminal between C and D.

【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。
As shown in FIG. 10, the terminal between A and B and the terminal between C and D are applied with an AC voltage with a phase difference of 90 deg.

【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。
Next, FIG. 11 shows the principle of pulling and moving the operation wire 36. First, at time t = 0,
The piezoelectric elements 33b, 33d, 33f, 33h are compressed or contracted, and as shown in FIG.
Is transformed. At this time, when a constant tension is applied to the operation wire 36, the operation wire 36 receives a force from a part of the inner diameter of the laminated piezoelectric element 35.

【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。
Next, at time t = (1/2) π,
As shown in FIG. 11B, the piezoelectric elements 33a, 33c,
33e and 33g are compressed or contracted to form the laminated piezoelectric element 35.
Is transformed. As a result, the point receiving the force of the operation wire 36 moves, and the operation wire 36 is pulled to the left.

【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。
Similarly, as t = π, (3/2) π, the point receiving the force of the operating wire 36 moves as shown in FIGS. 11 (c) and 11 (d). The operation wire 36 is pulled to the left.

【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。
The operation wire 36 is pulled by continuously generating the above flow. In FIG. 10, the voltage applied to the terminal A-B is 90 degrees ahead of the voltage applied to the terminal C-D, but the phase difference is set to -90 deg. Is pulled in the opposite direction. Further, the pulling speed of the operation wire 36 can be changed by changing the frequency of the applied voltage. Further, the number of each piezoelectric element 33 constituting the laminated piezoelectric element 35 is not limited to the number in this embodiment. Furthermore, by operating an arbitrary actuator device, it becomes possible to bend an arbitrary curved portion.

【0049】[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。
As described above, according to the present invention, even in a device such as a bending mechanism of an endoscope, the generated force can be sufficiently transmitted and a slight displacement can be achieved. Operation becomes possible.

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

【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
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure and operation of an actuator device according to a first embodiment of the present invention.

【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
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an actuator device in an endoscope insertion portion according to the first embodiment of the present invention.

【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
FIG. 3 is a perspective view illustrating a solid displacement element according to a first embodiment of the present invention.

【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
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the structure and operation of an actuator device according to a second embodiment of the present invention.

【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
FIG. 5 is an explanatory view showing an actuator device of a bending mechanism of an endoscope according to a third embodiment of the present invention.

【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
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the structure and operation of an actuator device according to a third embodiment of the present invention.

【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
FIG. 7 is an explanatory perspective view of a solid displacement element according to a third embodiment of the present invention.

【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
FIG. 8 is an explanatory view showing an actuator device of a bending mechanism of an endoscope according to a fourth embodiment of the present invention.

【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
FIG. 9 is an explanatory view showing the structure of an actuator device according to a fourth embodiment of the present invention.

【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
FIG. 10 is an explanatory diagram of applied voltage to an actuator device according to a fourth embodiment of the present invention.

【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
FIG. 11 is an explanatory perspective view showing the operation of the actuator device according to the fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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) 2 Actuator device 3 Fixed member 4 Operation wire (moving member) 5 Piezoelectric element (solid displacement element)

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Umeyama 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Sakae Takehata 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Mizuno 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Hiroki Hibino 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Tatsuya Yamaguchi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定部材に対し相対的に移動する移動部
材を有するアクチュエータ装置において、 上記移動部材を上記固定部材に固定解除自在に支持する
とともに、上記移動部材を上記固定部材に対し相対的に
移動させる固体変位素子を上記固定部材と上記移動部材
の少なくとも一方に設けたことを特徴とするアクチュエ
ータ装置。
1. An actuator device having a moving member that moves relative to a fixed member, wherein the moving member is releasably fixed to the fixed member, and the moving member is relatively moved with respect to the fixed member. An actuator device in which a solid displacement element to be moved is provided on at least one of the fixed member and the moving member.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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