JPH07350A - 処置具の駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リード線の遊びをなくして処置具や内視鏡の
硬性部を短くし、挿入時に患者に与える苦痛を軽減でき
る処置具の駆動機構を提供すること。 【構成】 内視鏡先端部１の起上台収納部７には圧電特
性を備えた圧電素子３と、該圧電素子３の一端に取り付
けられ、振動される振動軸４と、この振動軸４と摩擦係
合する移動子５と、この移動子５に押されて駆動される
鉗子起上台６とが収納され、直線状に配置されたリード
線１１を介して圧電素子３に駆動信号を印加することに
より、前記駆動軸４と移動子５との間の滑りの発生を制
御してリード線１１に殆ど遊びを設けることを不要にし
て、処置具を起上する鉗子起上台６を回転駆動する構造
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は体腔内に挿入して生検等
の処置を行う処置具の駆動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような処置具では、体腔内に於いて
先端のハサミ機構を開閉したり、内視鏡の鉗子起上台に
より処置具本体を湾曲させたりすることが行われてい
る。従来このような機構を駆動するアクチュエータとし
て急速変形圧電アクチュエータがあり（特公平４−５２
０７０号）、又このアクチュエータを使って処置具を駆
動する機構も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来技術におい
ては、アクチュエータ自身が動く為にリード線も同時に
動くのでリード線がアクチュエータの動きを妨げないよ
うにリード線に遊びを設ける必要が有り、遊ばせたリー
ド線を収納する為のスペースを処置具本体や内視鏡本体
に設ける必要が有った。その為に処置具本体や内視鏡の
硬性部が長くなり、この処置具が挿入される患者に苦痛
を強いることになっていた。

【０００４】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、リード線の遊びをなくして処置具や内視鏡の硬
性部を短くし、挿入時に患者に与える苦痛を軽減できる
処置具の駆動機構を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】圧電特性又は
電歪特性を備えた圧電／電歪素子と、該圧電／電歪素子
の一端に取り付けられ、駆動力を発生する駆動部材と、
該駆動部材と摩擦係合し、処置具と共に駆動される被駆
動部材とを有し、前記圧電／電歪素子を伸縮させる速度
が変化する駆動信号の印加により、前記駆動部材と前記
被駆動部材の間の滑りの発生を制御して前記処置具を駆
動する構造にすることによって、圧電／電歪素子に駆動
信号を印加するリード線に殆ど遊びを設けることを不要
にして、処置具の硬性部とか内視鏡の硬性部を短くし、
挿入時に患者に与える苦痛を軽減できるようにしてい
る。

【０００６】

【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及び図２は本発明の第１実施例に係り、図１
は第１実施例の鉗子起上台の駆動機構が設けられた内視
鏡先端部を示し、図２は駆動波形を示す。

【０００７】この第１実施例は内視鏡の鉗子起上台を駆
動するアクチュエータに適用したものである。図１に示
すように硬性の内視鏡先端部１には第１実施例の鉗子起
上台の駆動機構を形成するアクチュエータ２が設けてあ
る。第１実施例のアクチュエータ２は、圧電特性を有す
るロッシェル塩、ＰＺＴ等の圧電素子３と、この圧電素
子３により振動される振動軸４と、振動軸４と摩擦係合
して移動される移動子５とから構成され、このアクチュ
エータ２は鉗子起上台６を収納した起上台収納部７にお
ける鉗子起上台６の前方位置に収納されている。

【０００８】起上台収納部７には挿入部内に形成された
鉗子チャンネル８の先端が開口し、この開口の前方位置
に鉗子起上台６が収納され、その基端に取り付けた回転
軸９によって回転（起立）自在となっている。また、鉗
子起上台６は図示しないバネ等によって移動子５と接触
するように付勢されている。そして移動子５が内視鏡先
端部２の長軸方向に沿って後退移動すると鉗子起上台６
は移動子５に押されて、その回転軸９を中心に時計まわ
り方向に回転する。又、前進移動すると鉗子起上台６は
図示しないバネ等の付勢力により、その回転軸９を中心
に反時計回り方向に回転するようになっている。

【０００９】アクチュエータ２を形成する圧電素子３の
先端側の端部は、硬性の内視鏡先端部１に固定され、こ
の圧電素子３の後端側の端部に振動軸４の一端が固定さ
れている。この振動軸４の他端に設けた摩擦部材４ａと
係合する移動子５は、中空の形状でその内壁に、振動軸
４の摩擦部材４ａと静止摩擦力ｆ１で摩擦係合してい
る。

【００１０】又、移動子５は、内視鏡先端部１の内壁面
とも摩擦力ｆ２で摩擦係合している。鉗子起上台６と移
動子５の摩擦力をアクチュエータ２に対する負荷に換算
した力はｆ３である。鉗子起上台６の回転軸９での鉗子
起上台６の回転方向の静止摩擦力のアクチュエータ２に
対する負荷に換算した力はｆ４である。

【００１１】移動子５の質量ｍ，鉗子起上台６の質量
Ｍ，処置具の湾曲に必要な力をｆ５とした場合、各
“力”間の関係はｆ１≧ｆ２＋ｆ３＋ｆ４＋ｆ５＋ｍｇ
＋Ｍｇとなるように設定してある。当然、圧電素子３の
発生可能な力はＦはＦ≧ｆ１である。

【００１２】上記圧電素子３の電極にはリード線１１と
接続され、このリード線１１は内視鏡先端部１の内壁面
に沿って後方側に直線状に（従って殆ど遊びを必要とし
ないで）延出され、図示しないスイッチを介して駆動回
路と接続され、スイッチを操作することによって図２に
示すような波形の駆動信号を圧電素子３に印加できるよ
うになっている。

【００１３】圧電素子３は図２（ａ）に示すような波形
の駆動信号が印加されると、図１の左右方向、つまり長
手方向に伸縮するようになっている。従って、振動軸４
はその先端が圧電素子３の伸縮方向の一端に固定されて
いることになる。

【００１４】次に作用を説明する。圧電素子３に図２
（ａ）のような電圧パルスが駆動信号として印加される
と、その電圧のゆっくりとした立ち上がりの際に圧電素
子３は例えばゆっくりと伸張し、振動軸４と摩擦係合す
る移動子５も図面上わずかに右へ動く。

【００１５】次に電圧の急激な立ち下がりの際に圧電素
子３は急激に収縮する衝撃力となり、この収縮と共に振
動軸４は左側に移動するが、振動軸４は移動子５とは滑
りを生じて左側に移動する（この場合移動子５は移動さ
れない）。この結果、移動子５はトータルとして右へ動
いたことになる。

【００１６】よって図２（ａ）に示す電圧パルスを連続
的に印加すると圧電素子３の伸縮される長さよりもはる
かに長い距離、移動子５は右へ移動する。従って鉗子起
上台６は押されて時計回り方向に回転して、起立するこ
とによりチャンネル８内を挿通され、先端が収納部７か
ら突出する図示しない鉗子等の処置具を湾曲させること
ができる。

【００１７】一方、図２（ｂ）のような電圧パルスが印
加されると移動子５は逆に左へ移動して、鉗子起上台６
が倒れて処置具は元に戻る。

【００１８】この第１実施例ではリード線１１は微小伸
縮する圧電素子１１に接続されるので、殆ど遊びを必要
としないので、硬質の先端部の長さを短くできる。この
ため、内視鏡を患者に挿入する場合などに患者に与える
苦痛を軽減できる。

【００１９】次に本発明の第２実施例を説明する。この
実施例は把持鉗子等の鉗子２１の開閉機構に適用したア
クチュエータ２２を示す。可撓管２３の先端の硬質部２
４には開閉自在となる１対のアーム２５、２５が取り付
けられ、このアーム２５、２５の基端にはアクチュエー
タ２２が取り付けられている。

【００２０】アーム２５、２５の基端にはアクチュエー
タ２２を形成する移動子２６が取り付けられており、こ
の移動子２６が鉗子２１の硬性部２４内を前後動すると
連動してアーム２５、２５が開閉するようになってい
る。移動子２６は中空になっていてその内壁面は振動部
材２７と摩擦係合している。この振動部材２７の前後を
はさむように第１の圧電素子２９と第２の圧電素子３０
の伸縮方向の一端が取り付けられている。

【００２１】第２の圧電素子３０の他端（後端）は弾性
材３１に取り付けられている。この弾性材３１は鉗子２
１の硬性部２４に固定されている。２つの圧電素子２
９、３０はそれぞれ直線状に延出されたリード線３１、
３２を介してアクチュエータ制御装置３３と接続され、
このアクチュエータ制御装置３３と接続された図示しな
いスイッチを操作することによって第１及び第２の圧電
素子２９、３０にはそれぞれ図４（ａ），（ｂ）に示す
ような波形の駆動信号が印加されるようになっている。

【００２２】次にこの実施例の作用を説明する。図４
（ａ）に示す駆動信号としての電圧パルスを第１の圧電
素子２９に、図４（ｂ）の電圧パルス第２の圧電素子３
０に印加すると、まず第１の圧電素子２９は急に伸びて
第２の圧電素子３０は急に縮むので移動子２６に対し、
振動部材２７は図面上右に滑る。

【００２３】この時、弾性材３１はわずかな変形をす
る。次に第１の圧電素子２９はゆっくり縮み、第２の圧
電素子３０はゆっくり伸びると同時に、弾性材３１の変
形は元に戻ることにより移動子２６は鉗子２１の硬性部
２４内を左へ移動する。

【００２４】電圧パルスを連続して印加すれば移動子２
６は左へ移動し続けて鉗子２１のアーム２５は開く。

【００２５】圧電素子２９に図４（ｂ）の電圧パルス
を、圧電素子３０に図４（ａ）の電圧パルスを印加する
と逆に移動子２６は右へ移動して鉗子２１のアーム２５
は閉じる。又、一方の圧電素子に全く通電しなくてもス
ピードは半減するが動く。

【００２６】この実施例の効果は第１実施例とほぼ同じ
となる。つまり、リード線３１、３２は僅かに伸縮する
第１及び第２の圧電素子２９、３０に接続されるので、
殆ど遊びを必要としないので、硬質部２４の長さを短く
できる。このため、この処置具を患者に挿入する場合と
か内視鏡のチャンネルを介して挿入する場合にも患者に
与える苦痛を軽減できる。さらに、一方の圧電素子が故
障しても鉗子のアームの開閉機能をなくさないで済む。

【００２７】次に本発明の第３実施例を図５を参照して
説明する。この実施例は処置具の湾曲ワイヤを牽引する
駆動機構を構成するアクチュエータ４１を示す。

【００２８】ダブルルーメンチューブ４２の一方のルー
メンには鉗子４３が挿通されている。もう一方のルーメ
ンには、硬性管４４が嵌め込まれている。硬性管４４の
中にはアクチュエータ４１が設けられている。このアク
チュエータ４１は、移動子４５と、振動軸４６と、弾性
材４７と、圧電素子４８と、慣性体４９とから成る。

【００２９】移動子４５は硬性管４４の内壁と摩擦係合
している。移動子４５は中空形状をしていてその内壁と
振動軸４６は摩擦係合している。圧電素子４８はその伸
縮方向の一端を振動軸４６に固定されている。この圧電
素子４８のもう一端には慣性体４９が取り付けられてい
る。この圧電素子４８に取り付けられたリード線５０
は、リード線固定部５１に固定されている。

【００３０】鉗子４３の先端は移動子４５とワイヤ５２
を介して連結されている。振動軸４６の一部は弾性材４
７を介して硬性管４４に固定されている。次に作用を説
明する。

【００３１】圧電素子４８に図６（ａ）とか（ｂ）に示
すような波形の電圧パルスを印加すると圧電素子４８が
急激にその伸び又は縮みの速度が反転する時に振動軸４
６は慣性体４９の慣性力を受けて移動子４５に対して滑
る。

【００３２】図６（ａ）のパルスを印加した時は、振動
軸４６は移動子４５に対して図面上左へ滑る。図６
（ｂ）のパルスを印加した時は、右へ滑る。この際、弾
性材４７もわずかに変形を受ける。次に圧電素子４８が
ゆっくりとした伸び縮みをする際に弾性材４７は元の状
態に戻る。よって移動子４５は、硬性管４４内を滑る。

【００３３】図６（ａ）のパルスを印加した時は右へ、
図６（ｂ）のパルスを印加した時は左へ滑る。パルスを
印加し続ければ移動子４５は左右に長距離移動して、鉗
子４３の先端を湾曲させたり戻したりする。

【００３４】圧電素子４８に図７（ａ）や図７（ｂ）の
電圧パルスを印加すると、電圧の時間微分値が最も大き
く変わる時点で図６のパルスを加えた場合と同じように
移動子４５と振動軸４６は滑る。又、その他の時点にお
いて移動子４５は硬性管４４内を滑り、鉗子４３の先端
は、屈伸される。

【００３５】なお、上述の説明では駆動力を発生するた
めに圧電特性を有する圧電素子を用いているが、本発明
はこれに限定されるものでなく、例えば圧電素子の代わ
りに電歪特性を備えた電歪素子を使用しても良い。又、
磁歪特性を備えた磁歪素子を使用しても良い。

【００３６】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、処置具
や内視鏡の硬性部を短くすることが可能になり、挿入時
等に患者に与える苦痛を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の鉗子起上台の駆動機構が
設けられた内視鏡先端部を示す断面図。

【図２】駆動波形を示す波形図。

【図３】本発明の第２実施例の駆動機構が設けられた処
置具を示す断面図。

【図４】駆動波形を示す波形図。

【図５】本発明の第３実施例の駆動機構が設けられたダ
ブルルーメンチューブの先端側を示す断面図。

【図６】駆動波形を示す波形図。

【図７】他の駆動波形を示す波形図。

【符号の説明】

１…内視鏡先端部 ２…アクチュエータ ３…圧電素子 ４…振動軸 ５…移動子 ６…鉗子起上台 ７…起上台収納部 ８…鉗子チャンンネル ９…回転軸 １１…リード線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電特性又は電歪特性を備えた圧電／電
   歪素子と、該圧電／電歪素子の一端に取り付けられ、駆
   動力を発生する駆動部材と、該駆動部材と摩擦係合し、
   処置具と共に駆動される被駆動部材とを有し、前記圧電
   ／電歪素子を伸縮させる速度が変化する駆動信号の印加
   により、前記駆動部材と前記被駆動部材の間の滑りの発
   生を制御して前記処置具を駆動するようにしたことを特
   徴とする処置具の駆動機構。