JPS6069618A - 可撓性部材の湾曲装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 本発明は、例えば体腔内を蛇行状に湾曲して挿入される
内視鏡等の可撓性部材に係り、その湾曲部にプラスチッ
ク系の電気機械変換物質を用いて湾曲できるようにした
可撓性部材の湾曲装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体
腔内ｎ器等を観察したり、必要に応じ鉗子チャンネル内
を挿通した鉗子を用いて生体内組織を採取して患部を詳
しく診断したりすることのできる医療用内？！鏡が広く
用いられている。又、工業用分野においても、ボイラ、
化学プラン１−類等の管内の状態を観察あるいは管内表
面の付着物を採取して検査する等保守面にも利用されて
いる。

上記内？！鏡には挿入部が軟性で、湾曲できる構造の軟
性内視鏡と、挿入部が硬性で略直線状の硬性内視鏡があ
る。

これらの内視鏡においては、挿入部を挿入した際、手元
側に供給された照明光を伝達して挿入部先端側の対象物
側に照明光を出射する照明光学系と、該照明光学系によ
って照明された対象物を結像して手元側の接眼部後方か
ら観察できる観察光学系とが形成されている。

上記軟性内視鏡は口腔等から挿入して、挿入部先端側に
形成した対物光学系を観察に適する方向に設定すること
等を遠隔操作できるように、挿入部の先端に近接する部
位に湾曲部が形成されている。この湾曲部は、複数の湾
曲用の関節駒を回動自在に連結し、その最先端の関節駒
に湾曲操作ワイヤを取付け、該ワイヤを手元側の操作ノ
ブの回動にて牽引、弛緩して、湾曲部を左右あるいは上
下方向等に湾曲していた。

しかしながら、このような湾曲操作ワイヤを用いる湾曲
ＨＵでは、該ワイヤを内視鏡内の手元側操作部まで挿通
しなければならず、その分だけコンバク１〜に製造する
ことができなかった。

［発明の目的］ 本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、プラス
チック系の電気機械変換物質を接合フィルムとして内視
鏡等の可撓性部材の湾曲部分に適用することにより、任
意の方向に自由に湾曲でき、かつ加工が容易になるとと
もにコンパクトにすることができる可撓性部材の湾曲装
置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明は、圧電現象を示す電
気機械変換物質からなるプラスチックフィルムを、該フ
ィルムの分極方向を互に逆向きにして接合したものの両
面に電極を設けた接合フィルムを形成し、この接合フィ
ルムを可撓性部材の湾曲が必要な部分に１枚あるいは複
数枚積層して接着し、前記接合フィルム間に湾曲操作部
からの電圧を印加して湾曲するようにしたＩＲ成にして
いる。

［発明の実施例］ 以下図面を参照して本発明に適用される湾曲動作をする
接合フィルムを説明する。プラスナック系の電気機械変
換物質としてポリフッ化ビニリチン等の材料が知られて
いるが、このポリフッ化ビニリデンは、フッ化ビニリデ
ン（ＣＨ２＝ＣＦ２　）の手合体で、構造上極性が大き
く結晶性で典型的な誘電性高分子として振る舞い、例え
ば、この材料よりなるフィルムは強い圧電現象を示す。

これらの材料は通常超音波振動子、マイクロホンあるい
はスピーカ等に応用されているが、第１図に示すように
、接合フィルム１をポリフッ化ビニリデンの材料よりな
り、分極方向が厚さ方向で互に逆向きの２枚のフィルム
２．３を接合して、その厚さをｔの寸法に形成して、両
面に電極３，４を設け、この電極３，４間に電圧を加え
ると、第２図に示すように湾曲する。又、この電圧の方
向を変えると逆方向に湾曲する。

以上の現象は第３図に示すような構造にすることにより
定量的な関係としてめることができる。

即ち、第１図に示すと同様のポリフッ化ビニリデンの２
枚のフィルム２．３を接合して、その厚さをｔの寸法の
接合フィルム１に形成して、両面に電極４，５を設ける
とともに、その長手方向の長さをｌとし、片持ちばりを
構成する。そして、電極４，５間に一定の電圧Ｅを印加
すると、接合フィルム１の先端部は、χの距離だけ変位
する。この場合、先端部の変位χおよび湾曲力Ｆは次の
関係式を満す。

χ＝３×１２×ｄＸＥ／１２ Ｆ＝３ＸｔｘＢｘｄ　ｘＹＸＥ／４ｘｆｆｉここで、ｄ
は面方向の圧電定数、Ｂは接合フィルムの幅、Ｙは接合
フィルム１のヤング串を示す。

従って、以上の定量的関係式より、湾曲の半径は接合フ
ィルム１の厚さｔが大きくなるとともに増大し、印加電
圧Ｅに反比例している。又、湾曲力Ｆは印加電圧Ｅに比
例している。この湾曲力は、２枚のポリフッ化ごニリデ
ンのフィルム２，３を接合したものを１組として接合フ
ィルム１を形成したものにつき発生するのであるから、
これらの接合フィルム１を複数枚積層することにより、
何倍かの力を発生させることができる。第４図は、接合
フィルムを複数枚積層したもので、第１図に示すと同様
の接合フィルム１が極性により湾曲する方向にそろえて
、かつ積層面の中央部分の一部のみ接着されている。こ
のように接合フィルム１を積層したものに第５図に示す
ように、各接合フィルム１の電極間に同一方向に電圧が
印加されるように接続すると、各接合フィルム１は湾曲
して同一の半径となる。又、湾曲力は積層した接合フィ
ルム１０枚数倍だけ増加することとなる。

次に、以上の原理を適用した本発明の具体的実施例を図
面を参照して説明する。第６図乃至第８図は本発明の一
実施例に係り、第６図は内視鏡の湾曲部分の軸方向に断
面した説明図、第７図は内視鏡の湾曲部分の軸直角方向
に断面した説明図、第８図は第７図の点線で囲んだ部分
の拡大図である。これらの図において符号１１は内視鏡
の湾曲装置で、この湾曲装置１ｆｆ１１は、内視鏡の先
端挿入部側に設けられ湾曲部１２と、この湾曲部１２を
操作する湾曲操作部１３とから構成されている。

そして前記湾曲部１２は、可撓性部材よりなる内管１４
と、この内管１４の外側周部に配設された接合フィルム
１５と、この接合フィルム１５の外側を覆った可撓性部
材よりなる外皮１６等とから構成されている。前記内管
１４内には図示しないライトガイド、イメージガイド、
その他が軸方向に収納されている。前記接合フィルム１
５は、例えばポリフッ化ごニリデンよりなる、分極方向
が厚さ方向で互に逆向きの２枚のフィルム１７．１８を
接合して、その全体の厚さを所定の寸法に形成し、両面
に電８ｉ１９．２０が設けられている。

そして、前記接合フィルム１５は、内管１４の外周を細
かく等分割した寸法の横幅で、かつ内管１４の長手方向
に所定の長さに形成し、該内管１４の側周部に長手方向
に整列して接着し固定されている。前記接合フィルム１
５の長手方向の寸法は、必要な湾曲の半径あるいは接合
フィルム１５の湾曲力等より決定される。そして、湾曲
部１２全体はこのように所定の長手寸法で形成された接
合フィルム１５の集合したものを一組として、配設され
ている。前記−組の接合フィルム１５．・・・の電極１
９．２０には、上側部分に配設された数個の接合フィル
ム１５．・・・を湾曲方向が同一方向となるようリード
線２１．２２が接続されており、他方、下側部分に配設
された数個の接合フィルム１５、・・・が前記上側部分
の湾曲方向と同一方向どなるようにリード線２３．２４
が接合されている。

又、前記と同様のリード線（図示せず）が右側部分およ
び左側部分の接合フィルム１５．・・・の電極１９．２
０に接続されている。第７図には、リード！２１．２２
．２３．２４が接続された上側部分および下側部分の接
合フィルム１５．・・・を斜線により示している。前記
リード線２１．２２．２３．２４は内管１４内を通り操
作部側に設けられた湾曲操作部１３に接続されている。

この湾曲操作部１３は、湾曲部１２を制御するためのも
ので、所定の位置の接合フィルム１５に一定の電圧が印
加できるようになっている。尚、前記接合フィルム１５
の集合したものを１組として、数組配設し各組ごとに前
記と同様のリード線を設け、湾曲操作部１３に接続して
もよい。又、前記外被１６は、内管１４の側周部に接着
された接合フィルム１５゜・・・の外側より被覆されて
おり、外被１６の内面と接合フィルム１５．・・・面と
は摺動できるように接着されていない・。

このような構成からなる本発明の一実施例に係る内視鏡
の湾曲装置によれば、内視鏡を湾曲する場合に操作部側
に設けられた湾曲操作部１３を制御して所定の電圧を印
加することによりできる。

即ち、例えば先端挿入部側を下に向けるように湾曲する
ためには、上側部分および下側部分の接合フィルム１５
．・・・にリード線２１，２２，２３゜２４を介して所
定の電圧を印加すると、各接合フィルム１５．・・・は
それぞれ独立に湾曲力を生ずる。

各接合フィルム１５．・・・は内管１４の側周部に接着
されているため、湾曲力は内管１４に伝達され、該内管
１４の上側部分および下側部分の双方で先端挿入部側を
下に向けるように動作する。又、各接合フィルム１５．
・・・は、内管１４の外周を細かく等分割するように横
幅を形成されているため、各接合フィルム１５．・・・
は隣同志に影響を与えず独立した湾曲力を生じ、かつ湾
曲しゃすくなっている。又、先端挿入部側を上に向ける
ように湾曲するためには、前記の印加電圧と逆方向に電
圧を印加することによりできる。次に、左右方向に向け
るには、右側部分および左側部分の接合フィルム１５．
・・・に電圧を印加すればよい。又、上下部分および左
右部分の接合フィルム１５．・・・に同時に電圧を印加
することにより斜め方向に向けることができる。前記動
作は、接合フィルム１５の集合したものを１組として動
作させることができるため、湾曲部１２に配設された各
組ごとに同じ動作をさせることにより湾曲を円滑に行う
ことができる。

以上の動作にて任意の方向に向けることができるが、接
合フィルム１５は薄く形成することができ、かつリード
線を接続するだけで済むので、加工が容易でコンパクト
にすることができる。

尚、前記実施例において、接合フィルム１５は１組のポ
リフッ化ビニリデンフィルムを接合したものとしている
が、このように形成された接合フィルム１５を複数枚積
層し、該接合フィルム１５積層面の長手方向の中央部分
のみ接着したものを用いてもよい。このようにすること
により、積層した枚数倍だけ湾曲力を増加させて湾曲を
容易にすることができる。

又、前記実施例は内視鏡の先端挿入部側のいわゆる湾曲
部に適用されているが、このようなものに限定されず、
湾曲が必要な管状、棒状あるいは板状の可撓性部材に設
けることもできる。

即ち、例えば一本のファイバーに接着して任意の方向に
湾曲が可能となる。さらに、前述の湾曲できるように構
成された接合フィルムの集合したものを信組も連続して
、あるいは分離して設けることにより、複雑な蛇行動作
も可能となる。即ち、例えば、可撓部が何箇所もあるよ
うな内視鏡の実現も可能となる。

尚、前記実施例では接合フィルム１５を内管１４の外側
郡全体に接着するようにしているが、上下あるいは左右
の必要部分のみ接着するようにしてもよく、内側部に接
着してもよい。

又、接合フィルム１５はポリフッ化ビニリデンに限定さ
れず他のプラスチック系の電気機械変換物質で圧電現象
を示すものを適用してもよい。

［発明の効果Ｊ 以上述べたように本発明によれば、圧電現象を示す電気
機械変換物質からなるプラスチックフィルムを接合した
フィルムを、可撓性部材の湾曲が必要な部分に接着して
、この接合フィルムに電圧を印加する湾曲操作部を設け
るようにしているので、任意の方向に自由に湾曲でき、
かつ加工が容易になるとともにコンパクトにすることが
できる。

特に、内視鏡の湾曲部に適用することにより、細い内？
５２鏡が容易に製造することができる効果をあげること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は接合フィルムの構成を示す説明図、第２図は電
圧を印加したときの接合フィルムの動作を示す説明図、
第３図は接合フィルムの定量的関係を示すための原理説
明図、第４図は接合フィルムを積層したものを示す図、
第５図は第４図の積層した接合フィルムに電圧を印加し
たときの動作を示す説明図、第６図乃至第８図は本発明
の一実施例に係り、第６図は内視鏡の湾曲部分の軸方向
に断面した説明図、第７図は内視鏡の湾曲部分の軸直角
方角に断面した説明図、第８図は第７図の点線で囲んだ
部分の拡大図である。 １１・・・湾曲部＠　１２・・・湾曲部１３・・・湾曲
操作部　１４・・・内管１５・・・接合フィルム　１７
．１８・・・フィルム１９．２０・・・電極 ゝに−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）圧電現象を示す電気機械変換物質からなるプラス
   チックフィルムを、該フィルムの分極方向を互に逆向き
   にして接合したものの両面に電極を設けた接合フィルム
   を形成し、この接合フィルムを可撓性部材の湾曲が必要
   な部分に１枚あるいは複数枚積層して接着し、前記接合
   フィルムの電極間に電圧を印加して湾曲するようにした
   ことを特徴とする可撓性部材の湾曲装置。 （２）可撓性部材は、その形状が管状、棒状あるいは板
   状の部材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記赦の可撓性部材の湾曲装置。 （３）可撓性部材は内視鏡の湾曲部であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の可撓性部材の湾曲装置
   。 （４）湾曲部は、可撓性材料よりなる内管の外周側に、
   該内管の外周を細分割した寸法の横幅の接合フィルムを
   長手方向に整列して接着したことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の可撓性部材の湾曲装置。