JP3349760B2

JP3349760B2 - 内視鏡用測長装置

Info

Publication number: JP3349760B2
Application number: JP10137393A
Authority: JP
Inventors: 広一梅山; 一朗高橋; 雅巳浜田; 敬一荒井; 裕龍野; 謙二吉野; 康弘植田; 栄竹端
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH06304120A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内視鏡的に使用して測長
子により対象物の長さを測定する内視鏡用測長装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】測長センサ付内視鏡が知られている。こ
れは測長センサを挿入部の軸方向に移動して対象物に合
わせ、その対象物の長さを測定する。測長センサを挿入
部の軸方向に移動させる手段としては長尺なワイヤを使
用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測長セ
ンサを挿入部の軸方向に移動させる際、長尺なワイヤを
押し引きするため、そのワイヤの伸びや摺動摩擦抵抗が
発生し、測長センサのスムーズな操作ができなかった。

【０００４】本発明は前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、簡単かつコンパクトな構
成の圧電アクチュエータを利用し、この圧電アクチュエ
ータによって測長子をスムーズに移動操作できる内視鏡
用測長装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、挿入部に設け
た測長子を用いて測長対象物の長さを測定する内視鏡用
測長装置において、挿入部に静止部材を設け、この静止
部材に対して摩擦係合する移動体を設け、この移動体側
には駆動用電圧を印可することで伸縮する圧電素子の伸
縮方向の一端を固定すると共に前記圧電素子の他端を別
部材の慣性体を設けない自由端とした圧電アクチュエー
タを構成し、前記移動体に前記測長子を連結し、前記圧
電アクチュエータにより前記測長子を移動することを特
徴とするものである。

【０００６】

【実施例】本発明の第１の実施例について図１ないし図
６を参照して説明する。図１は工業用の測長装置付直視
型内視鏡の長尺な挿入部１における先端部２を示してい
る。この先端部本体には観察光学系３と照明レンズ４が
設けられている。観察光学系３は観察視野の像を固体撮
像素子５に結像する。

【０００７】固体撮像素子５には増幅回路などを構成す
る電子部品６が付設され、ケーブル７を通じて外部のカ
メラコントロール回路８に接続されている。カメラコン
トロール回路８は撮像動作の制御を行う。撮像信号は映
像信号に変換され、ＴＶモニタ９はその映像を写し出
す。照明レンズ４にはライトガイド１０が接続されてい
る。ライトガイド１０は内視鏡外部の内視鏡用光源装置
１１に導かれる。

【０００８】なお、図２で示すように内視鏡の挿入部１
は巻取りドラム１２に巻き取られており、必要な長さを
繰り出して例えば配管１３の内部に挿入して使用され
る。図１で示すように、内視鏡の挿入部１の内部には弾
性パイプ１５が挿通されている。この弾性パイプ１５の
先端は先端部２の先端部本体に取着されている。先端部
本体には弾性パイプ１５に同軸的に連通する小径のガイ
ド孔１６が形成されており、このガイド孔１６には測長
指標１７の軸杆１８が挿通されている。測長指標１７は
その軸杆１８に対して直角に連結されている。測長指
標１７の軸杆１８は後述する圧電アクチュエータ２０の
移動体２１に連結される。そして、圧電アクチュエータ
２０はその測長指標１７を移動する。

【０００９】圧電アクチュエータ２０は弾性パイプ１５
を静止部材とし、弾性パイプ１５内にその弾性パイプ１
５の内面に摺接する移動体２１を有し、この移動体２１
には積層型圧電素子２２を取着して構成する。移動体２
１はその基部から後方へ複数の脚部２３を延出してな
り、複数の脚部２３は弾性的に拡がり、弾性パイプ１５
の内面に弾性的に圧接して摩擦係合する。

【００１０】積層型圧電素子２２は複数の結晶板を積層
してなり、その積層方向を弾性パイプ１５の長手軸方向
に一致させてその前端を移動体２１の基部に取り付けて
いる。圧電素子２２の後端側は自由端となって後方へ突
出している。つまり、前記積層型圧電素子２２の他端側
部分は自由端となっており、これには別の部材としての
慣性体を実質的に設けない。

【００１１】ここで、別の部材としての慣性体を実質的
に設けないという意味は、慣性体としての作用を期待し
ない部材を設ける場合や例えば弾性部材でその圧電素子
２２の部分を保持したりするようなものを否定するもの
ではない。

【００１２】圧電素子２２はその対向する両側面に結晶
板に電圧を印加するための電極膜が形成されている。こ
の電極膜には、フレシキブルなリード線２４が接続され
ている。このフレシキブルなリード線２４は弾性パイプ
１５内を通じて巻取りドラム１２の部分まで導かれ、巻
取りドラム１２の部分から内視鏡外部のアクチュエータ
制御装置２５に接続される。

【００１３】次に、前記構成の圧電アクチュエータ２０
を駆動して測長する作用について説明する。まず、図３
（Ａ）で示す波形の駆動信号を積層型圧電素子２２に印
加する場合について説明する。この場合、圧電アクチュ
エータは図４（Ａ）のａ，ｂ，ａの手順で動作する。

【００１４】最初、図４（Ａ）のａで示すように、移動
体２１は静止部材としての弾性パイプ１５の内面に圧接
され、摩擦係合する状態で静止している。この状態で、
図３（Ａ）で示す波形の駆動電圧を印加すると、その波
形のａ領域では圧電素子２２はゆっくり縮み、ｂ領域で
は急激に伸びるというサイクルを繰り返す。

【００１５】すなわち、駆動波形のａ領域で、圧電素子
２２はゆっくりと縮むため、この場合、移動体２１は静
止部材としての弾性パイプ１５に摩擦力で係合された状
態で固定され続ける。また、駆動波形のｂ領域では、圧
電素子２２が急激に伸びるため、次の理由によって移動
体２１は図４中の左方向へ移動体２１を押圧する衝撃力
が発生する。つまり、圧電素子２２自身の質量に伴う慣
性力が発生し、移動体２１はこの圧電素子２２からの衝
撃力によって図４中の左方向へ微小量、移動する。この
場合、圧電素子２２の自重と移動体２１の質量との両者
により決まる重心を不動点として図４（Ａ）のｂに示す
ように図中左方向へ微小量、回転移動する。この後のａ
領域では、圧電素子２２は、ゆっくりと縮む。これを繰
り返すことにより前記重心位置を図中左方向へ微小量づ
つ移動する。

【００１６】一方、図３（Ｂ）で示す波形の駆動電圧を
印加する場合には図４（Ｂ）のｃ，ｄ，ｃの手順で動作
する。この駆動波形でのｃ領域では圧電素子２２がゆっ
くり伸び、ｄ領域では急激に縮むサイクルをくり返す。
そして、駆動波形のｃ領域で圧電素子２２がゆっくり伸
びる場合には移動体２１は図４（Ｂ）のｃに示すように
弾性パイプ１５との接触面の摩擦力で静止したままの状
態で保持される。

【００１７】さらに、駆動波形のｄ領域で圧電素子２２
が急激に縮むが、この場合にはその圧電素子２２の急激
な収縮動作によって移動体２１を図４（Ｂ）中で右方向
に引っ張る衝撃力が発生するため、移動体２１はこの圧
電素子２２からの衝撃力によって圧電素子２２の自重と
移動体２１の質量とにより決まる重心を不動点として図
４（Ｂ）のｄに示すように図中右方向に移動する。

【００１８】したがって、この圧電アクチュエータ２０
の動作は、圧電素子２２に図３の（Ａ）の波形の駆動電
圧が印加される場合には移動体２１が図４中での左方向
に移動し、測長指標１７をその軸杆１８とともに移動さ
せる。また、圧電素子２２に図３の（Ｂ）の波形の駆動
電圧を印加する場合には移動体２２が図４中で右方向へ
移動し、測長指標１７は逆向き移動する。つまり、圧電
素子２２に印加する駆動信号に応じた向きに測長指標１
７を移動することができる。

【００１９】そして、例えば、図２で示すように、内視
鏡の挿入部１を挿入した配管１３の内部における測長対
象物２６に測長指標１７を近づけ、その比較の下で、測
長対象物２６を測長する。このように内視鏡の先端部２
に設けた圧電アクチュエータ２０によって同じく内視鏡
の先端部２に設ける測長指標１７を移動操作することが
できるから、スムーズな移動操作を行うことができる。

【００２０】ここでの構成の圧電アクチュエータ２０
は、移動体２１と圧電素子２２のみとによって構成し、
従来の圧電アクチュエータで使用されていた別部材の慣
性体を設けることを省略したから、従来の圧電アクチュ
エータに比べてそれの構成部品数が少なく、その加工や
組み立てのコストを低減することができる。また、圧電
アクチュエータ２０のユニット全体を小形化することが
できる。したがって、これを内視鏡に組み込み易い。ま
た、外部から機械的な衝撃を受けた際に過大な衝撃が少
なく圧電素子２２が破損しにくい。その操作用圧電アク
チュエータ２０を挿入部１の先端部２に設けたから、ワ
イヤ等を利用して手元側から押し引きして遠隔操作する
場合とは異なり、その挿入部１が長尺なものであって
も、スムーズに操作することができる。

【００２１】また、前記圧電アクチュエータ２０の圧電
素子２２に印加する駆動信号の波形としては、図５や図
６で示すような波形のものでも駆動可能である。図６
（ａ）の駆動波形の電圧を圧電素子２２に印加した場合
には電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子
２２の運動が伸び方向から急に縮み方向に変わる点）Ｐ
で、移動体２１が左方向に滑る。このときのステップ移
動量は通常数μｍ以下程度になる。図６（ｂ）の駆動波
形の電圧を圧電素子２２に印加した場合には電圧の時間
微分値が不連続に反転する点（圧電素子２２の運動が縮
み方向から急に伸び方向に変わる点）Ｐで、移動体２１
が右方向に滑る。駆動波形の他の点では滑らない。

【００２２】図５で示すような波形でも、前述した図３
で示した場合のものと同様に駆動可能であるが、（ａ）
で示す波形では左方向へ移動し、（ｂ）で示す波形では
右方向へ移動する。

【００２３】図７は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。これにおける内視鏡の構成および圧電アクチュエ
ータ２０は前述したものと同様であるが、その圧電アク
チュエータ２０に取り付ける測長子を接触子３０とした
点が異なる。接触子３０はその基端部が圧電アクチュエ
ータ２０の移動体２１に取着され、接触子３０の先端３
１は屈曲されて内視鏡の先端部２の下方へ突出してい
る。

【００２４】接触子３０の基端部途中には歪みセンサ３
２が取着され、その接触子３０の撓み量を検出する。接
触子３０の先端３１は被測長部位に接触し、このときの
接触子３０の撓みを歪みセンサ３２が検出する。

【００２５】そして、クラックや傷等の被測長部位に接
触子３０の先端３１を当て、このときの接触子３０の撓
みを歪みセンサ３２で検出しながら、前記圧電アクチュ
エータ２０を駆動して接触子３０を移動する。クラック
や傷等の終端では接触子３０が持ち上がるため、歪みセ
ンサ３２の検出値が変わり、それを検知できる。クラッ
クや傷等の両端間の移動量が圧電アクチュエータ２０に
よる接触子３０の移動量から知れる。

【００２６】なお、この実施例においての内視鏡を側視
型として測定中にその被測長部位を観察するようにして
もよい。図８および図９は本発明の第３の実施例を示す
ものである。これは内視鏡用メジャー付カテーテル４０
の例であり、手元部４１と密巻きコイルからなる可撓性
シース４２からなる。シース４２の先端には軸受け部材
４３を一体に有した筒状の先端チップ４４が被嵌して固
定的に取着されている。

【００２７】軸受け部材４３は左右一対の支持アーム４
５からなり、この一対の支持アーム４５の先端部分に架
設したピン４６には、メジャー部４７のメジャーコイル
４８を支持するメジャーコイル接続部材４９が枢着され
ている。つまり、メジャー部４７はシース４２の先端チ
ップ４４に対して屈曲自在に取り付けられている。

【００２８】さらに、メジャー部４７は圧電アクチュエ
ータ５０によってリンク機構５１を介して回動操作させ
られる。圧電アクチュエータ５０はシース４２の先端部
および先端チップ４４にわたりその内部に密に嵌着され
たパイプ５２を静止部材とし、このパイプ５２の内部に
そのパイプ５２の内面に摺接する移動体５３を有し、さ
らに、移動体５３に積層型圧電素子５４を取着して構成
されている。移動体５３はその基部から後方へ複数の脚
部５５を延出してなり、複数の脚部５５は弾性的に拡が
り、パイプ５２の内面に弾性的に圧接して摩擦係合す
る。

【００２９】積層型圧電素子５４は複数の結晶板を積層
してなり、その積層方向をパイプ５２の長手軸方向に一
致させてその前端を移動体５３の基部に取り付けてい
る。圧電素子５４の後端側は自由端となって後方へ突出
している。つまり、前記積層型圧電素子５４の他端側部
分は自由端となっており、これには別の部材としての慣
性体を実質的に設けていない。

【００３０】ここで、別の部材としての慣性体を実質的
に設けていないという意味は、慣性体としての作用を期
待しない部材を設ける場合や、例えば弾性部材でその圧
電素子５４の部分を保持したりするようなものを否定す
るものではない。

【００３１】圧電素子５４には前述したように結晶板の
電極に対してフレシキブルなリード線５６を接続してな
り、このフレシキブルなリード線５６はシース４２内を
通じて手元部４１に導かれ、さらにコード５７を通じて
図示しないアクチュエータ制御装置に接続される。

【００３２】圧電アクチュエータ５０の移動体５３には
ワイヤ６１を介してリンク機構５１のリンクヘッド６２
に連結されており、このリンクヘッド６２には連結リン
ク板６３を介してメジャーコイル接続部材４９の回動端
側部分に連結されている。

【００３３】しかして、この圧電アクチュエータ５０は
前述したように駆動され、その移動体５３を前進または
後退させることができる。そして、この移動体５３にリ
ンク機構５１を介して連結したメジャー部４７を回動
し、その屈曲角度θを選択できる。つまり、使用状況に
応じてメジャー部４７の向きを選べる。

【００３４】この内視鏡用メジャー付カテーテル４０は
その先端部分に圧電アクチュエータ５０を配設してメジ
ャー部４７を操作するから、ワイヤ等を利用して手元側
から押し引きして遠隔操作する場合とは異なり、カテー
テル４０が長尺なものであっても、スムーズに操作する
ことができる。また、別部材の慣性体を設けることを省
略したことから生じる利点は前述した場合と同様であ
る。

【００３５】図１０および図１１は本発明の第４の実施
例を示すものである。これは前述した第１の実施例の内
視鏡の変形例である。長尺な挿入部１の先端部２の向き
を変える場合、その挿入部１内に駆動用形状記憶合金部
材やラバーアクチュエータ等を設けて湾曲操作すること
があったが、ここでは前述した実施例で述べたような構
造の圧電アクチュエータ７０を利用し、弾性部材からな
る脚体７１を側方または斜め前方へ突き出してこれの先
端を配管１３の内面に当て挿入部１を湾曲する（図１０
参照）。脚体７１およびこれを操作する圧電アクチュエ
ータ７０の組みを適宜分散して複数設ける。

【００３６】図１１で示すように、圧電アクチュエータ
７０は、挿入部１の内面に取着した弾性パイプ７２を静
止部材とし、弾性パイプ７２内にその弾性パイプ７２の
内面に摺接する移動体７３を有し、この移動体７３には
積層型圧電素子７４を取着して構成されている。移動体
７４はその基部から後方へ複数の脚部７５を延出してな
り、複数の脚部７５は弾性的に拡がり、弾性パイプ７２
の内面に弾性的に圧接して摩擦係合する。

【００３７】積層型圧電素子７４は複数の結晶板を積層
してなり、その積層方向を弾性パイプ７２の長手軸方向
に一致させてその前端を移動体７３の基部に取り付けて
いる。圧電素子７４の後端側は自由端となって後方へ突
出している。つまり、前記積層型圧電素子７４の他端側
部分は自由端となっており、これには別の部材としての
慣性体を実質的に設けていない。

【００３８】圧電素子７４はその対向する両側面に結晶
板に電圧を印加するための電極膜が形成されている。こ
の電極膜には、フレシキブルなリード線７６が接続され
ている。このフレシキブルなリード線７６は弾性パイプ
７２内を通じて巻取りドラム１２の部分まで導かれ、巻
取りドラム１２の部分から内視鏡外部のアクチュエータ
制御装置（図示しない。）に接続される。

【００３９】圧電アクチュエータ７０によって進退させ
られる脚体７１は、方向変換部材７７をガイドとして挿
入部１の側方または斜め前方へ導出する。必要に応じて
脚体７１を突き出し、その突出量を調節し、その各脚体
７１の先端を配管１３の内面に当て支えることにより挿
入部１を湾曲する（図１０参照）。なお、本発明は前記
実施例のものに限定されるものではなく、要旨を変更し
ない範囲で種々の変形が可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、挿入部に
設けた測長子を用いて測長対象物の長さを測定する内視
鏡用測長装置において、挿入部に静止部材を設け、この
静止部材に対して摩擦係合する移動体を設け、この移動
体には駆動用電圧を印加することで伸縮する圧電素子を
取着して別部材の慣性体を設けることなく圧電アクチュ
エータを構成し、前記移動体に測長子を連結し、前記圧
電アクチュエータにより測長子を移動する。簡単かつコ
ンパクトな構成の圧電アクチュエータを挿入部に配設
し、この圧電アクチュエータによって測長子を操作する
から、測長子をスムーズに操作することができる。

【００４１】また、その圧電アクチュエータは、いわゆ
る別部材の慣性体を設けないから、圧電アクチュエータ
の部品数が減り、それの加工や組み立てのコストを低減
することができる。また、圧電アクチュエータ全体の小
形化が達成でき、これを適用する装置への組み込みが容
易であり、さらに挿入部の細径小形化を図ることができ
る。

【００４２】また、いわゆる慣性体を別部材として設け
ないから、外部から機械的な衝撃を受けた際、慣性体で
衝撃を助長することが回避できるため、圧電素子に加わ
る衝撃を低減できる。したがって、圧電素子が破損しに
くい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示した測長装置
付内視鏡の先端部の断面図。

【図２】本発明の第１の実施例の測長装置付内視鏡のシ
ステムの説明図。

【図３】圧電アクチュエータに印加する駆動信号の波形
図。

【図４】前記駆動信号を印加したときの圧電アクチュエ
ータの動作説明図。

【図５】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する他の
駆動信号の波形図。

【図６】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する異な
る他の駆動信号の波形図。

【図７】本発明の第２の実施例の測長装置付内視鏡の先
端部の断面図。

【図８】本発明の第３の実施例に係る内視鏡用メジャー
付カテーテルの斜視図。

【図９】本発明の第３の実施例に係るメジャー付カテー
テルのの先端部の断面図。

【図１０】本発明の第４の実施例の測長装置付内視鏡の
システムの説明図。

【図１１】本発明の第４の実施例の構成を示した測長装
置付内視鏡の先端部の断面図。

【符号の説明】

１…挿入部、２…先端部、１７…測長指標、１８…軸
杆、２０…圧電アクチュエータ、１５…弾性パイプ、２
１…移動体、２２…積層型圧電素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井敬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)発明者龍野裕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)発明者吉野謙二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)発明者植田康弘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 (56)参考文献特開平４−297252（ＪＰ，Ａ) 特開平４−177214（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−70203（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 1/00 - 1/32 H02N 2/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】挿入部に設けた測長子を用いて測長対象
物の長さを測定する内視鏡用測長装置において、挿入部に静止部材を設け、この静止部材に対して摩擦係
合する移動体を設け、この移動体側には駆動用電圧を印可することで伸縮する
圧電素子の伸縮方向の一端を固定すると共に前記圧電素
子の他端を別部材の慣性体を設けない自由端とした圧電
アクチュエータを構成し、前記移動体に前記測長子を連結し、前記圧電アクチュエ
ータにより前記測長子を移動することを特徴とする内視
鏡測長装置。