JP2010214053A - Actuator built-in distal end of endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内視鏡の挿入部先端内に配置されて、挿入部先端に設けられている被駆動部材をスライド駆動するための内視鏡の先端内蔵アクチュエータに関する。 The present invention relates to an endoscope built-in actuator for slidably driving a driven member disposed at the distal end of an insertion portion of an endoscope and provided at the distal end of the insertion portion.
内視鏡の挿入部先端に配置された対物光学系は、レンズが固定的に配置されたものが多いが、一部又は全部のレンズを軸線方向に可動に構成して、ピント調整や焦点距離調整（ズーム）を可能とした高機能のものも少なくない。 Many of the objective optical systems arranged at the distal end of the endoscope insertion part are fixedly arranged, but some or all of the lenses are movable in the axial direction to adjust the focus and focal length. Many of them have advanced functions that enable adjustment (zoom).
そのような可動の対物光学系を駆動するために、多くの内視鏡では、挿入部の基端に連結された操作部に駆動モータや手動操作レバー等を配置して、挿入部内に全長にわたって配置された操作ワイヤを介して対物光学系を軸線方向に駆動している。 In order to drive such a movable objective optical system, in many endoscopes, a drive motor, a manual operation lever, or the like is arranged on the operation unit connected to the proximal end of the insertion unit, and the entire length is inserted in the insertion unit. The objective optical system is driven in the axial direction through the arranged operation wire.
しかし、直径が０．６〜０．８ｍｍ程度で長さが１ｍ程度になる操作ワイヤを介した駆動では、操作ワイヤに生じる撓みや捩じれ等により先端側において作動遅れが発生し、操作に対するレスポンスが悪くて使用者の意に沿った動作が行われない場合が少なくない。そこで、内視鏡の挿入部先端内に配置した超小型モータで対物光学系を駆動するようにしたものもある（例えば、特許文献１）。 However, in the case of driving via an operation wire having a diameter of about 0.6 to 0.8 mm and a length of about 1 m, an operation delay occurs on the tip side due to bending or twisting of the operation wire, and a response to the operation is There are many cases where the operation is not performed according to the intention of the user. In view of this, there is a type in which the objective optical system is driven by a micro motor arranged in the distal end of the insertion portion of the endoscope (for example, Patent Document 1).
内視鏡の挿入部先端内に超小型モータを配置すると、モータから出力される回転運動を挿入部先端内で直線運動に変換する機構が必要である。しかし、内視鏡検査を受ける人の苦痛を小さくするために細径化が進んでいる内視鏡の挿入部先端内に、そのようなモータと運動変換機構とを併設するのは極めて困難を伴い、挿入部先端の太径化（それによる被検者の苦痛増大）、或いは挿入部先端内の他の部材の小型化による機能低下等の不利益が生じていた。 When a micro motor is arranged in the distal end of the insertion portion of the endoscope, a mechanism for converting the rotational motion output from the motor into a linear motion in the distal end of the insertion portion is required. However, it is extremely difficult to install such a motor and motion conversion mechanism in the distal end of the insertion portion of an endoscope whose diameter has been reduced in order to reduce the pain of the person undergoing endoscopy. Along with this, there have been disadvantages such as a decrease in function due to an increase in diameter of the distal end of the insertion portion (accordingly increasing pain of the subject) or downsizing of other members in the distal end of the insertion portion.
本発明は、内視鏡の挿入部先端内に配置された被駆動部材を使用者の意に沿ってレスポンスよく直接スライド駆動することができ、挿入部先端を小型化して内視鏡としての優れた機能を確保することもできる内視鏡の先端内蔵アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention can directly drive the driven member arranged in the distal end of the insertion portion of the endoscope with good response in accordance with the intention of the user, and is excellent as an endoscope by downsizing the distal end of the insertion portion. It is an object of the present invention to provide an endoscope built-in actuator that can ensure a satisfactory function.
上記の目的を達成するため、本発明の内視鏡の先端内蔵アクチュエータは、内視鏡の挿入部先端内に配置されて、挿入部先端に設けられている被駆動部材をスライド駆動するための内視鏡の先端内蔵アクチュエータであって、雌ねじ孔が形成されたナット状部材に高周波振動を付与するための複数の圧電素子がナット状部材の外周面に密着配置されて、圧電素子から付与される高周波振動により駆動されて軸線周りに回転しながら軸線方向に移動するねじ棒がナット状部材の雌ねじ孔に螺合して設けられ、駆動ユニットから離れた位置において軸線周りに回転自在にねじ棒の外周に嵌合する出力部材と、出力部材がねじ棒に対して軸線方向に移動するのを規制するためのスラスト押さえ部材と、出力部材が軸線周りに回転するのを規制して出力部材を軸線方向のみにスライド自在に案内する軸線方向案内部材、とが設けられているものである。 In order to achieve the above object, an endoscope built-in actuator according to the present invention is disposed in a distal end of an insertion portion of an endoscope, and slides a driven member provided at the distal end of the insertion portion. An actuator with a built-in distal end of an endoscope, wherein a plurality of piezoelectric elements for applying high-frequency vibration to a nut-like member formed with a female screw hole are arranged in close contact with the outer peripheral surface of the nut-like member, A screw rod that is driven by high-frequency vibration and rotates around the axis while moving in the axial direction is screwed into the female screw hole of the nut-like member, and the screw rod is rotatable around the axis at a position away from the drive unit. An output member fitted to the outer periphery of the output member, a thrust holding member for restricting the output member from moving in the axial direction relative to the screw rod, and restricting the output member from rotating about the axis. In which the axial guide member for guiding the member slidably only in the axial direction, the capital is provided.
なお、出力部材が、ねじ棒の外周に緩く被嵌された貫通孔を有する部材であってもよく、軸線方向案内部材が軸線と平行方向に真っ直ぐな案内溝を備えた筒状部材であってもよい。そして、出力部材が、案内溝を通って軸線方向案内部材の内側から軸線方向案内部材の外側に突出する出力ピンを備えていてもよい。 The output member may be a member having a through hole loosely fitted on the outer periphery of the screw rod, and the axial guide member is a cylindrical member provided with a guide groove straight in the direction parallel to the axis. Also good. The output member may include an output pin that protrudes from the inside of the axial guide member to the outside of the axial guide member through the guide groove.
また、出力部材に、スラスト押さえ部材に対して軸線周りに回転自在に嵌合する嵌合部が形成されていてもよく、スラスト押さえ部材が、ねじ棒に螺合固定されたナットであってもよい。 Further, the output member may be formed with a fitting portion that is fitted to the thrust holding member so as to be rotatable about the axis, and the thrust holding member may be a nut screwed to the screw rod. Good.
また、スラスト押さえ部材が、出力部材を軸線方向に弾力的に押圧するスプリングを含んでいてもよく、軸線方向案内部材の端部が、ナット状部材に固定されていてもよく、軸線方向案内部材がキャップ状に形成されて、その開放端側がナット状部材に固定されていてもよい。また、ナット状部材が、内視鏡の挿入部先端に設けられている先端部本体に固定されていてもよい。 The thrust holding member may include a spring that elastically presses the output member in the axial direction, and the end of the axial guide member may be fixed to the nut-like member. May be formed in a cap shape, and the open end side thereof may be fixed to the nut-like member. Moreover, the nut-shaped member may be fixed to the distal end portion main body provided at the distal end of the insertion portion of the endoscope.
なお、被駆動部材が内視鏡の対物光学系の鏡筒であり、鏡筒の可動部が出力部材で軸線方向にスライド駆動されることにより、対物光学系のピント調整が行われるものであってもよく、或いは対物光学系の焦点距離調整が行われるものであってもよい。 The driven member is a lens barrel of the endoscope objective optical system, and the focus of the objective optical system is adjusted by the movable part of the lens barrel being slid in the axial direction by the output member. Alternatively, the focal length of the objective optical system may be adjusted.
本発明によれば、圧電素子から付与される高周波振動により駆動されて軸線周りに回転しながら軸線方向に移動するねじ棒の外周に、出力部材が軸線周りに回転自在に嵌合し、その出力部材がねじ棒に対して軸線方向に移動するのを規制するためのスラスト押さえ部材と、出力部材が軸線周りに回転するのを規制して出力部材を軸線方向のみにスライド自在に案内する軸線方向案内部材とが設けられていることにより、内視鏡の挿入部先端内に配置された被駆動部材を使用者の意に沿ってレスポンスよく直接スライド駆動することができ、挿入部先端を小型化して内視鏡としての優れた機能を確保することもできる。 According to the present invention, the output member is rotatably fitted around the axis on the outer periphery of the screw rod that is driven by the high-frequency vibration applied from the piezoelectric element and moves around the axis while moving around the axis. A thrust holding member for restricting the member from moving in the axial direction relative to the screw rod, and an axial direction for restricting the output member from rotating about the axis and guiding the output member slidably only in the axial direction By providing the guide member, the driven member placed in the distal end of the insertion portion of the endoscope can be slid directly with good response according to the user's intention, and the distal end of the insertion portion can be downsized. It is also possible to ensure an excellent function as an endoscope.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２は内視鏡の挿入部先端を示しており、可撓性の挿入部１の先端に設けられたブロック体である先端部本体２の先端面に、観察窓３や照明窓４等が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 shows the distal end of the insertion portion of the endoscope. An
観察窓３の内側には対物光学系を保持する対物鏡筒５が配置され、観察窓３を通してその対物光学系により投影される被写体の投影像が撮像装置６の撮像面６ａに投影されて、図示されていない外部モニタに内視鏡観察像として表示される。
An
対物鏡筒５は、その全部又は一部が軸線方向に可動に構成されていて、対物光学系の全部又は一部を軸線（即ち、光軸）方向にスライド駆動することにより、対物光学系のピント調整を行うことができる。したがって、対物光学系の絞り値を小さく設定して明るい観察像を得たり、近接拡大観察等を行うことができる。
The entire
また、対物光学系の一部を軸線方向にスライド駆動することにより、対物光学系の焦点距離調整（ズーム）が行われるようにしたものであってもよい。ズーム光学系を用いれば、被写体に近接することなく良好な照明状態で拡大観察等を行うことができる。 Moreover, the focal length adjustment (zoom) of the objective optical system may be performed by sliding a part of the objective optical system in the axial direction. If the zoom optical system is used, magnified observation or the like can be performed in a good illumination state without approaching the subject.
挿入部１内には、被駆動部材である対物鏡筒５の可動部を軸線方向に駆動するためのアクチュエータ１０が、先端部本体２の後端部付近に取り付けられている。アクチュエータ１０は、駆動ユニット１１で発生する駆動力で出力ピン１２をスライドさせ、その出力ピン１２の動作で被駆動部材を直接スライド駆動することができる。
In the insertion portion 1, an
図１はそのようなアクチュエータ１０の側面断面図、図３は斜視図、図４は分解斜視図である。駆動ユニット１１は、軸線位置に雌ねじ孔１１２が貫通形成された細長い直方体状のナット状部材１１１の外周面に密着して、複数の圧電素子１１３を配して構成されている。圧電素子１１３の数はここでは４個であるが、２個、８個或いはその他の個数であっても差し支えない。
1 is a side sectional view of such an
ナット状部材１１１の雌ねじ孔１１２には、雌ねじ孔１１２より長くて雌ねじ孔１１２の両側に突出する細長いねじ棒１３が螺動自在に螺合して配置されている。したがって、ねじ棒１３は回転力が付与されると回転しながら軸線方向に移動する。
An
各圧電素子１１３には、回路図である図５に示されるように、表裏両面が駆動回路に電気的に接続されていて、あい対向する位置の二つの圧電素子１１３とそれに対して９０°偏向して配置されている二つの圧電素子１１３とに位相をずらして駆動電力が印加され、それによって発生する高周波振動（ここでは、超音波レベルの振動）で、ねじ棒１３が軸線周りに回転駆動される。なお、そのような装置の原理は、例えば特表２００７−５０５５９９等により公知なので、その詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 5, which is a circuit diagram, each
図１等に戻って、出力ピン１２は、駆動ユニット１１から離れた位置において軸線周りに回転自在にねじ棒１３の外面に嵌合する短い円環状の出力環１４に、そこから直角に側方に突出する状態に固着されている。
Returning to FIG. 1 and the like, the
図４に示されるように、出力環１４には、ねじ棒１３の外周に緩く被嵌される貫通孔に対して直角に、出力ピン１２をきつく嵌め込むためのピン取付け孔１４ａが穿設されており、出力ピン１２と出力環１４とでアクチュエータ１０の出力部材が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
そして、ねじ棒１３には、出力環１４をゆるく挟んでその前後両側にスラスト押さえナット１５（スラスト押さえ部材）が螺合していて、ねじ棒１３のその位置に接着剤等で動かないように固定されている。
A thrust holding nut 15 (thrust holding member) is screwed into the front and rear sides of the
その結果、出力部材１２，１４は、二つのスラスト押さえナット１５によりねじ棒１３に対し軸線方向に移動できないように規制されていて、ねじ棒１３に対し軸線周り方向には常に回転自在であるが、軸線方向にはねじ棒１３と共に移動する。
As a result, the
１６は、出力ピン１２を案内する案内溝１７が軸線方向に真っ直ぐに形成された筒状（より具体的には、先端が閉じたキャップ状）の案内ケースであり、駆動ユニット１１に対し出力部材１２，１４等が配されている側でねじ棒１３全体を囲んでいる。
案内ケース１６の開放端側は駆動ユニット１１のナット状部材１１１に接着剤等で固定されている。Ａがその固定部である。そして、出力ピン１２が案内溝１７を通って案内ケース１６の内側から案内ケース１６の外側に突出していることにより、出力部材１２，１４は、軸線周りに回転するのが規制され、案内溝１７に沿って軸線方向のみにスライド自在に案内される。このように、案内溝１７が形成された案内ケース１６が、出力部材１２，１４の軸線方向案内部材になっている。
The open end side of the
このように構成されたアクチュエータ１０は、圧電素子１１３に駆動電力が印加され、それによって発生する高周波振動でねじ棒１３が軸線周り方向に回転駆動されると、ねじ棒１３が軸線周り方向に回転しながら軸線方向に移動し、それと共に出力ピン１２が案内溝１７に沿ってスライド移動し、被駆動部材である対物鏡筒５が出力ピン１２によりスライド方向に直接駆動される。
In the
したがって、被駆動部材を動作遅れなく使用者の意に沿ってレスポンスよくスライド駆動することができ、しかもねじ棒１３が回転しながら軸線方向にも移動してスライド動作を直接出力することができる機構なので、アクチュエータ１０を容易に小型に構成することができ、挿入部先端を小型化して内視鏡としての優れた機能を確保することができる。
Therefore, the driven member can be slid and driven with good response in accordance with the user's intention without any operation delay, and the
図６は、本発明の第２の実施例のアクチュエータ１０を示しており、出力環１４が駆動ユニット１１に近づく方向にフリーに移動しないように出力環１４のスラスト方向移動を規制するスラスト押さえ部材として、出力環１４を軸線方向に弾力的に押圧する圧縮コイルスプリング１５０を用いたものである。
FIG. 6 shows an
他方のスラスト押さえ部材は、前述の第１の実施例と同様のスラスト押さえナット１５である。このように構成することにより、出力ピン１２のガタつき等を完全に除去することができる。
The other thrust holding member is a
圧縮コイルスプリング１５０は、出力環１４とナット状部材１１１との間に挟まれた状態に配置されている。なお、それとは逆に、出力環１４より先側（図において左側）のスラスト押さえ部材としてスプリングを用いることもできるが、その場合はスプリング受けとなる部材をねじ棒１３の先端側に取り付ける必要がある。
The
図７は、本発明の第３の実施例のアクチュエータ１０を示しており、出力環１４に、スラスト押さえナット１５に対して軸線周りに回転自在に嵌合する嵌合部Ｂが形成されているものである。このように構成することにより、出力ピン１２の傾きやガタ等が減少して、被駆動部材をより正確に駆動することができる。
FIG. 7 shows an
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば被駆動部材として対物鏡筒５以外の処置具起上台等を対象とすることもできる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, For example, treatment tool raising bases other than the
１ 挿入部
２ 先端部本体
５ 対物鏡筒（被駆動部材）
１０ アクチュエータ
１１ 駆動ユニット
１２ 出力ピン（出力部材）
１３ ねじ棒
１４ 出力環（出力部材）
１５ スラスト押さえナット（スラスト押さえ部材）
１６ 案内ケース（軸線方向案内部材）
１７ 案内溝（軸線方向案内部材）
１１１ ナット状部材
１１２ 雌ねじ孔
１１３ 圧電素子
１５０ 圧縮コイルスプリング（スラスト押さえ部材）
Ａ 固定部
Ｂ 嵌合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10
13
15 Thrust retainer nut (Thrust retainer)
16 Guide case (axial guide member)
17 Guide groove (Axial guide member)
111 Nut-shaped
A fixed part B fitting part
Claims (12)
雌ねじ孔が形成されたナット状部材に高周波振動を付与するための複数の圧電素子が上記ナット状部材の外周面に密着配置されて、
上記圧電素子から付与される高周波振動により駆動されて軸線周りに回転しながら軸線方向に移動するねじ棒が上記ナット状部材の雌ねじ孔に螺合して設けられ、
上記駆動ユニットから離れた位置において軸線周りに回転自在に上記ねじ棒の外周に嵌合する出力部材と、
上記出力部材が上記ねじ棒に対して軸線方向に移動するのを規制するためのスラスト押さえ部材と、
上記出力部材が軸線周りに回転するのを規制して上記出力部材を軸線方向のみにスライド自在に案内する軸線方向案内部材、
とが設けられていることを特徴とする内視鏡の先端内蔵アクチュエータ。 An endoscope built-in actuator for sliding driving a driven member provided at the distal end of the insertion portion of the endoscope and provided at the distal end of the insertion portion,
A plurality of piezoelectric elements for applying high-frequency vibration to the nut-like member in which the female screw hole is formed are arranged in close contact with the outer peripheral surface of the nut-like member,
A screw rod that is driven by high-frequency vibration applied from the piezoelectric element and moves in the axial direction while rotating around the axis is screwed into the female screw hole of the nut-like member,
An output member fitted to the outer periphery of the screw rod so as to be rotatable around an axis at a position away from the drive unit;
A thrust holding member for restricting the output member from moving in the axial direction with respect to the screw rod;
An axial guide member for restricting the output member from rotating about the axis and guiding the output member slidably only in the axial direction;
And an endoscope built-in actuator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009067635A JP2010214053A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Actuator built-in distal end of endoscope |
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| JP2009067635A Pending JP2010214053A (en) | 2009-03-19 | 2009-03-19 | Actuator built-in distal end of endoscope |
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| JP (1) | JP2010214053A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111327227A (en) * | 2020-03-26 | 2020-06-23 | 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心) | Piezoelectric linear actuator and control method |
| WO2023059967A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | Shockwave Medical, Inc. | Lesion crossing shock wave catheter |
-
2009
- 2009-03-19 JP JP2009067635A patent/JP2010214053A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111327227A (en) * | 2020-03-26 | 2020-06-23 | 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心) | Piezoelectric linear actuator and control method |
| WO2023059967A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | Shockwave Medical, Inc. | Lesion crossing shock wave catheter |
| US12023098B2 (en) | 2021-10-05 | 2024-07-02 | Shockwave Medical, Inc. | Lesion crossing shock wave catheter |
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