JPH05253175A - 静電型アクチュエータ - Google Patents

静電型アクチュエータ

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JPH05253175A
JPH05253175A JP4055737A JP5573792A JPH05253175A JP H05253175 A JPH05253175 A JP H05253175A JP 4055737 A JP4055737 A JP 4055737A JP 5573792 A JP5573792 A JP 5573792A JP H05253175 A JPH05253175 A JP H05253175A
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JP
Japan
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actuator
electrodes
electrode
voltage
electrostatic
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JP4055737A
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Yoshinori Ota
好紀 太田
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】微小な管径を有するカテーテル型医療機器の先
端屈曲機構に適用可能な静電気力で伸長・収縮あるいは
屈曲するアクチュエータを提供する。 【構成】静電型アクチュエータ10は、絶縁性弾性体1
6の対向する面に取り付けられた電極12と14を有し
ている。二枚の電極12と14は一部が対向するように
ほぼ平行に配置されている。さらにアクチュエータ10
は、電極12と14の間に選択的に電圧を印加する駆動
回路18を備えている。駆動回路18は電源22と、電
圧の印加・不印加を切り換えるスイッチ20とを有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電気力を利用して変
位を発生させるアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】医療の高度化に伴い、カテーテル型の医
療機器(内視鏡、血管挿入用カテーテル)が低侵襲、簡
便性の点で応用範囲を広げつつある。カテーテル型医療
機器の応用拡大には、その管径の細径化が重要な課題で
あり、それに伴いカテーテル先端の屈曲、駆動手法の新
規性が求められている。管径の細径化は従来侵入し得な
かった肺、胆のう等への内視鏡による検査・処置能力を
拡大し、細い血管部位へのカテーテル挿入を可能にす
る。又、カテーテル先端部に屈曲機能を持たせ能動型カ
テーテルとすることにより、細管部への挿入を容易にす
ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】内視鏡あるいはカテー
テル型医療機器はその管径により適用できる範囲が制限
される。食道、胃、十二指腸、直腸等の検診は潰瘍、早
期ガンの発見に有効であることは良く知られているが、
さらに管径の小さい臓器への挿入あるいは細い血管への
カテーテルの挿入には、それに適合する管径の小さい内
視鏡あるいはカテーテルを開発する必要がある。また管
径の細径化に伴い、内視鏡あるいはカテーテル内に装備
する検査・処置具の小型化、細径化が求められる。微小
径内視鏡は体内の細管臓器へ挿入する際に先端の屈曲が
自在に行えることが必要で、そのため新規な駆動方式を
開発する必要がある。
【0004】内視鏡先端の機械的屈曲には従来ワイヤを
用いる機械的手法が一般的で、細管用内視鏡先端には形
状記憶合金(SMA)を用いた屈曲手段も開発されてい
る。しかし、内視鏡あるいはカテーテル型医療機器の微
細径化には占有体積の小さい新規な駆動機構、先端屈曲
機構を開発する必要があり、そのために原理的に新しい
先端屈曲機構が必要になる。
【0005】本発明は、微小な管径を有するカテーテル
型医療機器の先端屈曲機構に適用可能な静電気力で伸長
・収縮あるいは屈曲する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】本発明の静電型アクチュ
エータは、一部を対向させてほぼ平行に配置される導電
性部材と、導電性部材の間に介在する絶縁性弾性体と、
導電性部材に選択的に電圧を印加する手段とを備えてい
る。
【0007】
【作用】次に本発明の静電型アクチュエータについて、
その基本的な構成を示した図1を参照しながら説明す
る。図において、(A)は自然の状態を、(B)は収縮
した状態を示している。本発明の静電型アクチュエータ
10は、絶縁性弾性体16の対向する面に取り付けられ
た導電性部材すなわち電極12と14を有している。絶
縁性弾性体16は(A)に示すように平行四辺形状の断
面を有し、このため二枚の電極12と14は一部が対向
するようにほぼ平行に配置される。さらにアクチュエー
タ10は、電極12と14の間に選択的に電圧を印加す
る手段すなわち駆動回路18を備えている。駆動回路1
8は電源22と、電圧の印加・不印加を切り換えるスイ
ッチ20とを有している。電極12と14の間に電圧が
印加されると、二枚の電極12と14は静電気力により
引き合い、(B)に示すように絶縁性弾性体16を押し
つぶして間隔が狭くなるとともに、両者が完全に重なる
ように移動する。電圧の印加状態を解除すると、電極1
2と14に溜った電荷が放電され、(A)に示すように
弾性体の復元力によりもとの形状に戻る。
【0008】
【実施例】本発明の静電型アクチュエータの第一実施例
を図2に示す。電圧が印加されていない状態の斜視図を
(A)に、B−B線に沿って切った断面を(B)に示
す。また、電圧が印加された状態の斜視図を(C)に、
D−D線に沿って切った断面を(D)に示す。本実施例
の静電型アクチュエータは、同中心に配置される二つの
円筒状電極32と34を有している。円筒状電極32と
34は、円筒状の絶縁性弾性体36の外周面と内周面と
に設けられる。絶縁性弾性体36は、(B)に示すよう
に、その外周面と内周面とが軸方向にずれているため、
内側電極34と外側電極32は軸方向にずれた状態で配
置される。内側電極34と外側電極32の間に電圧が印
加されると、(C)と(D)に示すように、内側電極3
4が外側電極32の内部に引き込まれ、アクチュエータ
全体の長さが変化する。このとき引き込まれる量は、印
加電圧の大きさや絶縁性弾性体36の材料定数などで決
まる。印加電圧を連続的に変化させることにより、アク
チュエータの全長を連続的に変えることができる。ま
た、印加電圧をパルス的に変えることで短時間の中に形
状変化させることも可能である。印加電圧を除去する
と、絶縁性弾性体36の復元力によりアクチュエータは
元の状態すなわち(A)と(B)に示した状態に戻る。
【0009】本発明の静電型アクチュエータの第二実施
例を図3に示す。本実施例は、基本的には第一実施例と
同じ構成を有し、電極の数を三つに増やした例である。
図において、(A)は電圧が印加されていないときのア
クチュエータの斜視図、(B)はB−B線に沿って切っ
た断面図、(C)は電圧が印加されたときのアクチュエ
ータの斜視図、(D)はD−D線に沿って切った断面図
である。本実施例のアクチュエータは、(A)および
(B)に示すように、三つの円筒状電極42と44と4
6を有し、これらは絶縁性弾性体48と50を介して互
いに同軸に、しかも軸方向にずらした状態で設けられて
いる。電極42と44の間および電極44と46の間に
同じ大きさの電圧を同じ向きに印加すると、(C)およ
び(D)に示すように、電極46は電極44の内側に、
電極44は電極42の内側に引き込まれ、アクチュエー
タの軸方向の長さが変化する。本実施例のアクチュエー
タでは、第一実施例に比べて二倍のストローク(軸方向
の長さ変化)が得られる。
【0010】本発明の第三実施例を図4に示す。本実施
例は、第一実施例あるいは第二実施例のアクチュエータ
を直列に配置した線状アクチュエータ52である。図4
において、符号54は第一実施例または第二実施例に示
したアクチュエータを示す。本実施例では、複数のアク
チュエータ54が、伸縮性を有しているチューブ56の
内部に配置される。各アクチュエータ54の間には、ア
クチュエータの内側電極が隣のアクチュエータの外側電
極の内側に入り込まないように、仕切板58が配置され
る。また、チューブ56の先端の内側にはアクチュエー
タ54を安定に配置するための連結部が設けられてい
る。チューブ56は、(B)に示すように、その内部の
各アクチュエータ54が最も短くなった時(電圧を印加
した時)にたるみのない状態で開口部が支持部62に固
定される。各アクチュエータ54への電圧印加を解除す
ると、(A)に示すように、各アクチュエータ54が長
くなり、線状アクチュエータ52の全長は長くなる。ま
た、各アクチュエータ54に電圧を印加すると、各アク
チュエータ54が短くなると共に、チューブ56が収縮
するため、線状アクチュエータ52の全長は短くなる。
【0011】この線状アクチュエータ52を利用して屈
曲可能に構成したカテーテルを図5に示す。カテーテル
64の外観を(A)に、(A)に図示される破線で切っ
た断面を(B)に示す。カテーテル64は、(B)に示
すように、可撓性のチューブ66を有し、その内周面に
複数の線状アクチュエータ52がその長さ方向に沿って
設けられている。これにより、図中の上半分の線状アク
チュエータ52に対して下半分の線状アクチュエータ5
2を短くすると、(C)に示すようにカテーテル64の
先端部が下方に曲がる。逆に、上半分の線状アクチュエ
ータ52に対して下半分の線状アクチュエータ52を長
くすると、(D)に示すようにカテーテル64の先端部
が上方に曲がる。
【0012】本発明の静電型アクチュエータの第四実施
例を図6に示す。本実施例の静電型アクチュエータは、
(A)に示すように、導電性と弾性を有している円柱状
の中心電極68と、その周囲に螺旋状に巻かれた弾性を
有する帯状電極70とを有している。帯状電極70はそ
の表面が絶縁されている。また、その内側には(B)に
示すように段部70aが設けられていて、これにより中
心電極68の周りに一定のピッチで巻かれる。この中心
電極68と帯状電極70との間に(C)に示すように電
圧が印加されると、帯状電極70の各部が中心電極68
に引き付けられるため、帯状電極70の下端が段部70
aの上を接しながら移動して、帯状電極70は中心電極
68を締め付ける。中心電極68は帯状電極70により
締め付けられると軸方向に伸び、その長さがhからh’
に変化する。電圧印加を解除すると、帯状電極70によ
る締め付けがなくなるので、中心電極68は元の長さh
に戻る。
【0013】本発明の静電型アクチュエータの第五実施
例を図7に示す。本実施例の静電型アクチュエータは、
(A)に示すように、その長さ方向に沿って厚さが周期
的に変化する絶縁性弾性体72を有し、その上下面に断
面V字状の上部電極74と下部電極76が互い違いに設
けられている。この上部電極74と下部電極76の間に
電圧を印加すると、上部電極74と下部電極76の間に
働く静電引力により、(B)に示すように、絶縁性弾性
体72が押しつぶされて長さが変化するとともに、先端
部78が上方に移動する。
【0014】本発明の静電型アクチュエータの第六実施
例を図8に示す。本実施例の静電型アクチュエータは、
その断面構造を(A)に示すように、断面V字状の上部
電極82と下部電極84を有し、上部電極82と下部電
極84の端部が絶縁性弾性体86を介してほぼ平行に設
けられている。上部電極82と下部電極84の間に電圧
を印加すると、両者間の静電引力により、(B)に示す
ように、絶縁性弾性体86を押し潰して上部電極82と
下部電極84が接近する。これにより、(A)の状態で
は柔軟であったアクチュエータが、(B)の状態では堅
くなる。電圧印加を解除すると、アクチュエータは
(A)の状態となり、再び柔軟になる。
【0015】本発明の静電型アクチュエータの第七実施
例を図9に示す。本実施例の静電型アクチュエータは、
その断面構造を(A)に示すように、断面U字状の上部
電極88と下部電極90を有し、上部電極88と下部電
極90は平行に配置される側壁部に取り付けられる絶縁
性弾性体92を介して接続されている。上部電極88と
下部電極90の間に電圧を印加すると、(B)に示すよ
うに、上部電極88と下部電極90の側壁が静電引力に
より絶縁性弾性体86を押し潰して接近する。この結
果、アクチュエータの全長が長くなるとともに、(A)
の状態では柔軟であったアクチュエータが堅くなる。ま
た、電圧印加を解除すると、アクチュエータは(A)の
状態となり、短くなるとともに再び柔軟になる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、微小な管径を有するカ
テーテル型医療機器の先端屈曲機構に適用可能な小型で
簡単な構成の静電型アクチュエータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の静電型アクチュエータの基本的な構成
を示す。
【図2】本発明の第一実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【図3】本発明の第二実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【図4】本発明の第三実施例である、図2または図3の
静電型アクチュエータを用いて構成した線状アクチュエ
ータを示す。
【図5】図4の線状アクチュエータを利用して構成した
屈曲可能なカテーテルを示す。
【図6】本発明の第四実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【図7】本発明の第五実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【図8】本発明の第六実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【図9】本発明の第七実施例の静電型アクチュエータを
示す。
【符号の説明】
12,14…電極、16…絶縁性弾性体、18…駆動回
路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一部を対向させてほぼ平行に配置される
    導電性部材と、 導電性部材の間に介在する絶縁性弾性体と、 導電性部材に選択的に電圧を印加する手段とを備えてい
    る静電型アクチュエータ。
JP4055737A 1992-03-13 1992-03-13 静電型アクチュエータ Withdrawn JPH05253175A (ja)

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