JPH05253174A

JPH05253174A - 湾屈曲装置

Info

Publication number: JPH05253174A
Application number: JP4055735A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Takayama; 修一高山; Takeaki Nakamura; 剛明中村; Tatsuya Yamaguchi; 達也山口; Akio Nakada; 明雄中田; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Hideyuki Adachi; 英之安達; Katsunori Sakiyama; 勝則崎山; Koichi Tatsumi; 康一巽; Koji Fujio; 浩司藤尾; Masaaki Hayashi; 正明林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】湾屈曲部全体の中の任意の一部分のみを局部的
に湾屈曲操作し、湾屈曲操作の自由度を高めるととも
に、挿入部を細径化し、加えて熱変形部材の駆動手段の
熱破損を防止することを最も主要な特徴とする。【構成】熱変形部材７の熱変形動作にともない湾屈曲部
１の湾屈曲駒２，３を湾屈曲操作させる際に、熱変形部
材７の近傍位置に配設された制御部８への熱変形部材７
からの伝熱を防止する断熱手段を設けたことを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば内視鏡等のマニピ
ュレータに設けられた湾屈曲部を形状記憶合金等の熱変
形部材によって湾屈曲操作する湾屈曲装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば医療用の管腔内、或いは
ガス管等の工業用の管路内に挿入される挿入部が可撓管
によって形成される内視鏡には可撓管の先端部に湾屈曲
変形可能な湾屈曲部が配設されている。

【０００３】この湾屈曲部には挿入部の軸方向に沿って
並設された複数の湾屈曲駒がそれぞれ連結ピンを介して
回動自在に連結され、多関節構造に形成されている。さ
らに、最先端の湾屈曲駒には可撓管の内部に軸方向に移
動自在に配設された操作ワイヤの先端が固着されてい
る。

【０００４】操作ワイヤの基端部は内視鏡の手元側の操
作部側に延出されている。この操作部には例えば外部側
に湾屈曲操作ノブ、内部側にはワイヤ牽引機構がそれぞ
れ設けられている。このワイヤ牽引機構には湾屈曲操作
ノブの操作にともない回転するプーリ等の回転体が装着
されている。

【０００５】さらに、この回転体には操作ワイヤの先端
部が連結されている。そして、湾屈曲操作ノブの操作時
には牽引機構の回転体が回転駆動され、この回転体の回
転にともない操作ワイヤが軸方向に牽引操作されて手元
側から湾屈曲部を遠隔的に湾屈曲操作する構成になって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の湾屈曲
装置では手元側の湾屈曲操作ノブの操作時には牽引され
る操作ワイヤからの張力は湾屈曲部の多関節構造を形成
する全ての湾屈曲駒に略一様に作用する。

【０００７】そのため、湾屈曲部の湾屈曲操作時には全
ての湾屈曲駒間の関節部が全て同じ方向に略同角度で屈
曲され、湾屈曲部全体が滑らかな湾屈曲形状に変形する
ようになっているので、湾屈曲部全体の中の任意の一部
分のみを局部的に湾屈曲操作することができず、湾屈曲
操作の自由度が少ない問題がある。

【０００８】また、湾屈曲部に配設されている複数の湾
屈曲駒間の関節部毎にそれぞれ独立の操作ワイヤを連結
することにより、湾屈曲部全体の中の任意の一部分のみ
を局部的に湾屈曲操作する構成にすることも考えられ
る。しかしながら、この場合には内視鏡の挿入部内に配
設される操作ワイヤの数が多くなるので、挿入部の細径
化を図るうえで問題がある。

【０００９】そこで、多関節構造の湾屈曲部を湾屈曲す
るアクチュエータとして、例えば形状記憶合金ワイヤを
使用し、湾屈曲部に配設されている複数の湾屈曲駒間の
関節部毎にこの形状記憶合金ワイヤをそれぞれ独立に装
着することにより、湾屈曲部に配設されている複数の湾
屈曲駒間の関節部を各形状記憶合金ワイヤによってそれ
ぞれ独立に湾屈曲操作するとともに、各形状記憶合金ワ
イヤの制御回路を各形状記憶合金ワイヤの近傍位置に配
設することにより、形状記憶合金ワイヤの制御用配線の
本数を減らすことも考えられる。

【００１０】この場合、形状記憶合金ワイヤには予め所
定の長さの形状が記憶されており、この記憶形状よりも
ワイヤの長さを引き伸ばした基準形状に塑性変形させた
状態で湾屈曲部にセットされる。そして、形状記憶合金
ワイヤへの非通電時には形状記憶合金ワイヤが基準形状
で保持されるとともに、形状記憶合金ワイヤへの通電時
の発熱により、形状記憶合金ワイヤが記憶形状に形状復
帰し、このときの形状記憶合金ワイヤの収縮変形動作に
ともない湾屈曲駒間の関節部が湾屈曲操作されるように
なっている。

【００１１】しかしながら、上記構成のものにあっては
各形状記憶合金ワイヤの制御回路が各形状記憶合金ワイ
ヤの近傍位置にそれぞれ配設されているので、形状記憶
合金ワイヤへの通電時に生じる形状記憶合金ワイヤの熱
により、各形状記憶合金ワイヤの制御回路が破損するお
それがある。

【００１２】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、湾屈曲部全体の中の任意の一部分のみ
を局部的に湾屈曲操作することができ、湾屈曲操作の自
由度を高めることができるとともに、挿入部の細径化を
図ることができ、加えて形状記憶合金ワイヤ等の熱変形
部材の駆動手段の熱破損を防止することができる湾屈曲
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の湾屈曲
要素がそれぞれ湾屈曲可能に連結された湾屈曲部と、温
度変化にともない熱変形し、この熱変形動作にともない
前記湾屈曲部の前記湾屈曲要素を湾屈曲操作する熱変形
部材と、この熱変形部材の近傍位置に配設された前記熱
変形部材の駆動手段と、この駆動手段への前記熱変形部
材からの伝熱を防止する断熱手段とを具備したものであ
る。

【００１４】

【作用】湾屈曲部の複数の湾屈曲要素を熱変形部材によ
ってそれぞれ湾屈曲させるとともに、湾屈曲部の湾屈曲
要素を熱変形部材によって湾屈曲操作する際に熱変形部
材に発生する熱が熱変形部材の駆動手段に伝熱すること
を断熱手段によって防止するようにしたものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１および図
２を参照して説明する。図１は例えば医療用の管腔内、
或いはガス管等の工業用の管路内に挿入される多関節マ
ニピュレータとして使用される多自由度マニピュレータ
の湾屈曲部１の要部構成を示すものである。

【００１６】この多自由度マニピュレータの基端部側は
手元側の操作部に連結されている。また、この多自由度
マニピュレータの湾屈曲部１には金属製の略円筒形状の
２種類の湾屈曲駒２，３がその軸方向に沿って交互に複
数並設されている。この場合、一方の湾屈曲駒２は他方
の湾屈曲駒３よりも長さ寸法が大きくなるように設定さ
れている。なお、湾屈曲駒３…の外周面には弾性材料に
よって形成された図示しない外被チューブが装着されて
いる。

【００１７】さらに、各湾屈曲駒２の前端部には対向配
置された一対の前突部４ａ，４ａ、後端部には対向配置
された一対の後突部４ｂ，４ｂがそれぞれ突設されてい
る。同様に、各湾曲駒３の前端部には対向配置された一
対の前突部５ａ，５ａ、後端部には対向配置された一対
の後突部５ｂ，５ｂがそれぞれ突設されている。

【００１８】そして、湾曲駒３の後突部５ｂ，５ｂと隣
接する後方の湾曲駒２の前突部４ａ，４ａとの間、およ
び湾曲駒２の後突部４ｂ，４ｂと隣接する後方の湾曲駒
３の前突部５ａ，５ａとの間がそれぞれ連結ピン６を介
して回動自在に連結され、多関節構造に形成されてい
る。

【００１９】また、各湾屈曲駒３内には２方向性の形状
記憶合金（ＳＭＡ）コイルによって形成された後述する
熱変形部材７…の動作を制御する一対のＳＭＡ制御回路
（駆動手段）８，８、各湾屈曲駒２内には一対のＳＭＡ
電源ポスト９，９がそれぞれ設けられている。この場
合、一対のＳＭＡ制御回路８，８および一対のＳＭＡ電
源ポスト９，９は一対の連結ピン６，６の装着位置に対
して各湾屈曲駒３，２の周方向に９０°ずらした位置に
配置されている。

【００２０】さらに、熱変形部材７…は各湾屈曲駒２，
３を湾屈曲操作するアクチュエータを形成するものであ
る。この場合、各熱変形部材７には基準のコイル長さの
状態で保持する非加熱時の第１形状と、基準のコイル長
さよりもコイル長さが短くなるように収縮させる加熱時
の第２形状とが予め記憶されている。

【００２１】また、熱変形部材７の一端は各湾屈曲駒２
のＳＭＡ電源ポスト９に接続され、他端はこの湾屈曲駒
２と隣接する湾屈曲駒３のＳＭＡ制御回路８に接続され
ている。

【００２２】そして、全ての熱変形部材７が非加熱時の
第１形状で保持されている場合には湾屈曲部１の全ての
湾屈曲駒２，３が略直線状の基準形状で保持される。さ
らに、いずれかの熱変形部材７が通電加熱されると、そ
の加熱された熱変形部材７が加熱時の第２形状に変形
し、このときの熱変形部材７の収縮動作にともないその
位置の湾屈曲駒２，３が局部的に湾屈曲操作されるよう
になっている。

【００２３】なお、湾屈曲部１内には図２に示すように
一対のリード線１０，１４が配設されている。これらの
リード線１０，１４の基端部は多自由度マニピュレータ
の手元側に設けられた図示しない制御装置に接続されて
いる。そして、各熱変形部材７の一端はＳＭＡ電源ポス
ト９を介して一方のリード線１０に接続されている。

【００２４】また、各熱変形部材７の他端はＳＭＡ制御
回路８に接続されている。このＳＭＡ制御回路８内には
一対の弁別回路１１，１１、パルス幅変調回路（ＰＷ
Ｍ）１２，１２およびパワーＭＯＳ−ＦＥＴ１３，１３
が配設されている。そして、各熱変形部材７のＳＭＡ制
御回路８との接続端部はそれぞれ一方のパワーＭＯＳ−
ＦＥＴ１３、パルス幅変調回路１２および弁別回路１１
を順次介して他方のリード線１４に接続されている。こ
の場合、各湾屈曲駒３の弁別回路１１には各湾屈曲駒３
の位置に対応するチャンネル（ＣＨ１，ＣＨ２〜ＣＨ
ｎ）が設定されている。

【００２５】そして、マニピュレータの動作時にはリー
ド線１４を介して送られる多チャンネルＰＰＭ（Pulse
Phase Modulation）信号がＳＭＡ制御回路８の弁別回路
１１に入力される。この多チャンネルＰＰＭ信号は任意
の関節位置の熱変形部材７のＳＭＡによる湾曲量に比例
した制御信号をクロックパルスに対するパルス位置の変
化として送信するものである。

【００２６】さらに、この多チャンネルＰＰＭ信号はＳ
ＭＡ制御回路８の弁別回路１１によって各チャンネルに
対応した信号がクロックパルスを基準として識別され
る。そして、この弁別回路１１からの出力信号はパルス
幅変調回路１２に入力される。このパルス幅変調回路１
２では各チャンネル毎に識別されたパルス位置の変化に
比例したＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に変換
される。そして、このパルス幅変調回路１２から出力さ
れたＰＷＭ信号がパワーＭＯＳ−ＦＥＴ１３に供給さ
れ、このＰＷＭ信号のパルス幅によりパワーＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ１３のスイッチング時間が変化して熱変形部材７の
ＳＭＡの発熱量が変化するようになっている。

【００２７】そこで、上記構成のものにあっては多自由
度マニピュレータの湾屈曲部１の複数の湾屈曲駒２…，
３…を熱変形部材７…によってそれぞれ湾屈曲させるよ
うにしたので、湾屈曲部１全体の中の任意の一部分の関
節部のみを局部的に湾屈曲操作することができる。その
ため、湾屈曲部１の湾屈曲操作の自由度を高めることが
できるとともに、多自由度マニピュレータの挿入部の細
径化を図ることができる。

【００２８】また、湾屈曲駒２よりも長さ寸法が小さい
湾屈曲駒３にＳＭＡ制御回路８、長さ寸法が大きい湾屈
曲駒２にＳＭＡ電源ポスト９をそれぞれ配設し、これら
のＳＭＡ制御回路８とＳＭＡ電源ポスト９との間に熱変
形部材７を配設したので、熱変形部材７の発熱時には熱
変形部材７の熱の大部分を長さ寸法が大きい湾屈曲駒２
側に伝熱させ、湾屈曲駒３側への伝熱量を小さくするこ
とができる。そのため、熱変形部材７の応答性を良くす
ることができるとともに、ＳＭＡ制御回路８の熱破損を
防止することができる。

【００２９】また、図３（Ａ）〜（Ｃ）および図４は上
記構成の湾屈曲部１の使用例を示すものである。図３
（Ａ）は上記構成の湾屈曲部１を胸腔経由冠状動脈手術
用マイクロロボット２１の多自由度マニピュレータとし
て使用し、体内に挿入した状態を示すものである。図３
（Ａ）中で、２２はこのマイクロロボット２１とは別個
に設けられた内視鏡である。

【００３０】マイクロロボット２１には図３（Ｂ）に示
すようにフレキシブルに曲がる多関節構造の挿入部２３
が設けられている。この挿入部２３の先端部には例えば
マイクログリッパおよび固定脚がそれぞれ突設されてい
る。この固定脚には脚部の先端に吸着等の手段で腔内壁
等に固定される固定部が設けられている。

【００３１】また、内視鏡２２にはマイクロロボット２
１と同様に図３（Ｂ）に示すようにフレキシブルに曲が
る多関節構造の挿入部２４が設けられている。この挿入
部２４の先端部には照明光学系の照明窓、観察光学系の
観察窓、処置具挿通チャンネル等が設けられている。そ
して、この処置具挿通チャンネル内に血管を切除する切
除用処置具が挿入されるようになっている。

【００３２】次に、上記構成の手術用マイクロロボット
２１の作用について説明する。この手術用マイクロロボ
ット２１は例えば心筋梗塞の治療で冠状動脈等が詰まっ
た場合に、この血管の詰まった部分を切除し、残りの部
分同志を結合するバイパス手術で使用される。

【００３３】このような治療時には図３（Ａ）に示すよ
うに患者Ｈの胸内に経皮的にマイクロロボット２１の挿
入部２３および内視鏡２２の挿入部２４がそれぞれ別個
に挿入される。そして、内視鏡２２によって体内を観察
しながら目的の治療対象部位までマイクロロボット２１
の挿入部２３の先端部が導かれる。この場合、マイクロ
ロボット２１の挿入部２３および内視鏡２２の挿入部２
４はフレキシブルに曲がる多関節構造になっているの
で、例えば患者Ｈの心臓Ｉの裏側にも確実に導くことが
できる。

【００３４】また、マイクロロボット２１の先端部が治
療対象部位まで導かれたのち、固定脚によってマイクロ
ロボット２１の先端部が治療対象部位の近傍位置に固定
される。続いて、図３（Ｂ）に示すようにこのマイクロ
ロボット２１のマイクログリッパおよび内視鏡２２の処
置具挿通チャンネルを経て挿入された切除用処置具によ
って冠状動脈Ｊのバイパス手術が行なわれる。

【００３５】また、図３（Ｃ）は第１の実施例の湾屈曲
部１を経口的に体内に挿入される多自由度マニピュレー
タ２５として使用し、この多自由度マニピュレータ２５
が経口的に例えば、食道、胃、十二指腸Ｌ等を介して胆
のうＭ内の目的の治療対象部位まで導かれた状態を示す
ものである。なお、図中Ｋは肝臓を示すものである。

【００３６】また、図４は例えばガス配管等の工業用管
路Ｐ内に挿入される工業用内視鏡３１用の処置具に第１
の実施例の湾屈曲部１を適用したものである。この工業
用内視鏡３１の先端面には照明装置３２および観察用の
一対のＣＣＤカメラ３３が設けられているとともに、配
管内作業用の３本の短尺型多自由度管状マニピュレータ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃの基端部がそれぞれ固定されて
いる。これらのマニピュレータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ
はフレキシブルに曲がる第１の実施例の湾屈曲部１によ
って形成されている。

【００３７】また、第１のマニピュレータ３４ａの先端
部には照明装置および観察用のＣＣＤカメラ等の観察手
段が設けられており、この第１のマニピュレータ３４ａ
によって工業用管路Ｐ内の補修部Ｑを近接かつ直視して
監視する作業部拡大内視システム部が形成されている。

【００３８】さらに、第２のマニピュレータ３４ｂの先
端部には例えばバスケット型処置部によって形成される
マイクログリッパ３５が設けられている。そして、この
マイクログリッパ３５によって溶接用材料３６等の作業
ツールを把持しながら補修部Ｑに接近させるツール搬送
部が形成されている。

【００３９】また、第３のマニピュレータ３４ｃの先端
部にはレーザ光等の出射部や、グラインダ等の研削作業
部が設けられている。そして、この第３のマニピュレー
タ３４ｃによって工業用管路Ｐ内の補修部Ｑに接近し、
レーザ光等による溶接や、グラインダを用いての研削等
の補修作業を行なう作業部が形成されている。

【００４０】なお、３本のマニピュレータ３４ａ，３４
ｂ，３４ｃの外周面の色を変えることにより、３本のマ
ニピュレータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを識別し易くした
り、或いは各マニピュレータ３４ａ，３４ｂ，３４ｃに
識別用の特有の形状の突起部をそれぞれ形成することに
より、内視鏡３１によって各マニピュレータ３４ａ，３
４ｂ，３４ｃを目視した際に簡単に各マニピュレータ３
４ａ，３４ｂ，３４ｃの機能を判断できる構成にしても
よい。

【００４１】また、図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２
の実施例を示すものである。この実施例の多自由度マニ
ピュレータの湾屈曲部４１にはプラスチック材料によっ
て形成された可撓管４２が設けられている。

【００４２】この可撓管４２には軸方向に沿って複数か
所にヒンジ部４５が形成されている。この場合、可撓管
４２には周方向に一対の切欠部４３，４３が対向状態で
形成されており、これらの切欠部４３，４３間の残りの
部分によって一対のヒンジ部４５，４５が形成されてい
る。そして、可撓管４２の軸方向に沿う前後のヒンジ部
４５，４５間の部分によって湾屈曲部４１の湾屈曲駒４
４が形成されている。

【００４３】また、隣接する前後の湾屈曲駒４４，４４
間には１方向性のＳＭＡワイヤによって形成された熱変
形部材４６および引張りばねによって形成されるリター
ンスプリング５４がそれぞれ配設されている。この場
合、熱変形部材４６には非加熱時の基準長さよりもコイ
ル長さが短くなるように収縮させる加熱時の収縮形状が
予め記憶されている。

【００４４】さらに、各湾屈曲駒４４の外周面には図５
（Ｂ）に示す凹部４２ａが形成されている。この凹部４
２ａ上には熱変形部材４６の動作を制御するＳＭＡ制御
回路４９が断熱板（断熱手段）５０を介して装着されて
いる。

【００４５】この場合、ＳＭＡ制御回路４９は各湾屈曲
駒４４の一端側（例えば図５（Ａ）中で各湾屈曲駒４４
の左の切欠部４３側）の端縁部位に配置されている。そ
して、このＳＭＡ制御回路４９に熱変形部材４６の一端
が接続されている。

【００４６】また、熱変形部材４６の他端は各湾屈曲駒
４４の他端側（例えば図５（Ａ）中で各湾屈曲駒４４の
右の切欠部４３側）に延出され、図５（Ａ）中で右側に
隣接する湾屈曲駒４４の内周面に設けられたＳＭＡ電源
ポスト４７に接続されている。

【００４７】さらに、各湾屈曲駒４４の外周面の凹部４
２ａ上にはＳＭＡ制御回路４９の断熱板５０に隣接させ
て放熱板５１が配設されている。この放熱板５１上には
絶縁被膜５２が装着されている。そして、この絶縁被膜
５２によって放熱板５１とこの放熱板５１の上方に配置
された熱変形部材４６との間が絶縁されている。

【００４８】また、各湾屈曲駒４４の内周面には熱変形
部材４６とは反対側、例えば図５（Ａ）中で下端部に前
後一対のスプリング固定ピン５３，５３が突設されてい
る。そして、リターンスプリング５４は切欠部４３の両
側の隣接する一対の湾屈曲駒４４，４４の固定ピン５
３，５３間に架設されている。

【００４９】したがって、各湾屈曲駒４４は熱変形部材
４６とリターンスプリング５４との力のバランスによっ
て湾屈曲角度が決まるようになっている。ここで、全て
の熱変形部材４６が非加熱時の基準形状で保持されてい
る場合には湾屈曲部４１の全ての湾屈曲駒４４…が略直
線状の基準形状で保持される。また、いずれかの熱変形
部材４６が通電加熱されると、その加熱された熱変形部
材４６が加熱時の収縮形状に変形し、このときの熱変形
部材４６の収縮動作にともないその位置の湾屈曲駒４４
がヒンジ部４５，４５を中心に局部的に湾屈曲操作され
るようになっている。

【００５０】そこで、上記構成のものにあっては多自由
度マニピュレータの湾屈曲部４１の複数の湾屈曲駒４４
…を熱変形部材４６…によってそれぞれ湾屈曲させるよ
うにしたので、湾屈曲部４１全体の中の任意の一部分の
関節部のみを局部的に湾屈曲操作することができる。そ
のため、湾屈曲部４１の湾屈曲操作の自由度を高めるこ
とができるとともに、多自由度マニピュレータの挿入部
の細径化を図ることができる。

【００５１】また、断熱板５０上にＳＭＡ制御回路４９
を配設したので、熱変形部材４６への通電加熱時に熱変
形部材４６の熱が湾屈曲駒４４の放熱板５１に伝熱さ
れ、この放熱板５１から放熱された際に、この放熱板５
１からＳＭＡ制御回路４９に伝熱されることを防止する
ことができる。そのため、熱変形部材４６の応答性を良
くすることができるとともに、ＳＭＡ制御回路４９の熱
破損を防止することができる。

【００５２】なお、放熱板５１に図６に示す熱変形部材
４６のガイド溝５３を形成し、このガイド溝５３内に熱
変形部材４６を配設する構成にしてもよい。また、関節
部の構成は第１の実施例と同様の構成であってもよい。
さらに、熱変形部材４６としてはＳＭＡワイヤに代えて
バイメタル板を使用してもよい。

【００５３】また、図７は本発明の第３の実施例を示す
ものである。図７中で、６１は多自由度マニピュレータ
の湾屈曲部である。この湾屈曲部６１には例えばセラミ
ック等の断熱材料によって形成された湾屈曲駒６２がそ
の軸方向に沿って複数並設されている。

【００５４】さらに、各湾屈曲駒６２の前端部には対向
配置された一対の前突部６２ａ，６２ａ、後端部には対
向配置された一対の後突部６２ｂ，６２ｂがそれぞれ突
設されている。そして、各湾曲駒６２の後突部６２ｂ，
６２ｂと隣接する後方の湾曲駒６２の前突部６２ａ，６
２ａとの間がそれぞれ連結ピン６３を介して回動自在に
連結され、多関節構造に形成されている。

【００５５】また、各湾屈曲駒６２の内周面には２方向
性のＳＭＡコイルによって形成された熱変形部材６４の
動作を制御する一対のＳＭＡ制御回路６７，６７および
一対のＳＭＡ電源ポスト６５，６５がそれぞれ設けられ
ている。この場合、一対のＳＭＡ制御回路６７，６７お
よび一対のＳＭＡ電源ポスト６５，６５は一対の連結ピ
ン６３，６３の装着位置に対して各湾屈曲駒６２…の周
方向に９０°ずらした位置に配置されている。

【００５６】また、ＳＭＡ制御回路６７，６７は各湾屈
曲駒６２の内周面略中央位置に配置され、ＳＭＡ電源ポ
スト６５，６５は各湾屈曲駒６２の後端位置に配置され
ている。

【００５７】また、熱変形部材６４の一端はＳＭＡ制御
回路６７に接続され、他端は各湾屈曲駒６２の後端部に
形成されたワイヤ挿通孔６６を通して各湾屈曲駒６２の
外周面側に延出されたのち、前方に折り返され、この湾
屈曲駒６２と隣接する前方の湾屈曲駒６２のＳＭＡ電源
ポスト６５に接続されている。

【００５８】そして、全ての熱変形部材６４が非加熱時
の第１形状で保持されている場合には湾屈曲部６１の全
ての湾屈曲駒６２…が略直線状の基準形状で保持され
る。さらに、いずれかの熱変形部材６２が通電加熱され
ると、その加熱された熱変形部材６２が加熱時の第２形
状に変形し、このときの熱変形部材６２の収縮動作にと
もないその位置の湾屈曲駒６２が局部的に湾屈曲操作さ
れるようになっている。そこで、上記構成のものにあっ
ては多自由度マニピュレータの湾屈曲部６１の複数の湾
屈曲駒６２…を熱変形部材６２…によってそれぞれ湾屈
曲させるようにしたので、湾屈曲部６１全体の中の任意
の一部分の関節部のみを局部的に湾屈曲操作することが
できる。そのため、湾屈曲部６１の湾屈曲操作の自由度
を高めることができるとともに、多自由度マニピュレー
タの挿入部の細径化を図ることができる。

【００５９】また、断熱材料によって形成された各湾屈
曲駒６２の内周面にＳＭＡ制御回路６７を配設し、各湾
屈曲駒６２の外周面に熱変形部材６４を配設したので、
熱変形部材６４への通電加熱時に熱変形部材６４の熱が
湾屈曲駒６２を介してＳＭＡ制御回路６７に伝熱される
ことを防止することができる。そのため、熱変形部材６
４の応答性を良くすることができるとともに、ＳＭＡ制
御回路６７の熱破損を防止することができる。

【００６０】なお、上記実施例では断熱材料によって形
成された各湾屈曲駒６２の内周面にＳＭＡ制御回路６
７、外周面に熱変形部材６４をそれぞれ配設した構成の
ものを示したが、各湾屈曲駒６２の内周面に熱変形部材
６４、外周面にＳＭＡ制御回路６７をそれぞれ配設する
構成にしてもよい。

【００６１】また、図８（Ａ），（Ｂ）は本発明の第４
の実施例を示すものである。これは、第１の実施例の熱
変形部材７を伝熱チューブ７１内に挿通するとともに、
各湾屈曲駒２の内周面にリング状の放熱板７２を配設
し、この放熱板７２に熱変形部材７の伝熱チューブ７１
を固定したものである。したがって、この場合には熱変
形部材７の放熱速度を高めることができるので、熱変形
部材７の応答性をさらに良くすることができる。

【００６２】また、図９乃至図１３は本発明の第５の実
施例を示すものである。図９は多自由度マニピュレータ
の湾屈曲部８１の要部構成を示すものである。この湾屈
曲部８１には略円筒形状の湾屈曲駒８２がその軸方向に
沿って複数並設されている。さらに、前後の湾屈曲駒８
２，８２間には各湾屈曲駒８２を湾屈曲操作する２方向
性のＳＭＡ板によって形成された左右一対の熱変形部材
８３，８３が配設されている。

【００６３】また、各湾屈曲駒８２には図１０に示すよ
うに断熱材料によって形成された断面形状が略半円形状
の上部構成部材８２ａと下部構成部材８２ｂとが設けら
れている。これらの上部構成部材８２ａと下部構成部材
８２ｂとは図１１に示すフレキシブルプリント基板（Ｆ
ＰＣ）８６を介して接着されている。

【００６４】この場合、上部構成部材８２ａの両側面に
は切欠部８４がそれぞれ形成されている。そして、各切
欠部８４には熱変形部材８３の動作を制御するＳＭＡ制
御回路８５が配設されている。

【００６５】さらに、フレキシブルプリント基板８６上
には湾屈曲部８１を構成する各湾屈曲駒８２，８２間の
左右一対の熱変形部材８３，８３およびＳＭＡ制御回路
８５，８５が一体的に配設されている。

【００６６】この場合、ＳＭＡ制御回路８５，８５はフ
レキシブルプリント基板８６上に例えばボンディング等
の手段によって取り付けられ、熱変形部材８３，８３は
はんだ付け等の手段によって固定されている。さらに、
このフレキシブルプリント基板８６上には熱変形部材８
３の電源ラインＶ₁，ＳＭＡ制御回路８５の電源ライン
Ｖ₂，グランドラインＧ，信号線Ｓがそれぞれ配線され
ており、各熱変形部材８３とＳＭＡ制御回路８５との間
の電気配線が回路形成されている。

【００６７】また、フレキシブルプリント基板８６の両
側部にはＳＭＡ制御回路８５の取付け脚部８７が突設さ
れている。そして、この取付け脚部８７上のＳＭＡ制御
回路８５は各湾屈曲駒８２における上部構成部材８２ａ
の両側の切欠部８４に接着されている。

【００６８】さらに、熱変形部材８３は中温状態では図
１３中で、実線で示すように略直線状の基準形状で保持
され、高温状態では同図中で、一点鎖線で示すように上
向きの湾曲形状、低温状態では同図中で、二点鎖線で示
すように下向きの湾曲形状に変形するようになってい
る。

【００６９】そこで、上記構成のものにあっては多自由
度マニピュレータの湾屈曲部８１の複数の湾屈曲駒８２
…を熱変形部材８３…によってそれぞれ湾屈曲させるよ
うにしたので、湾屈曲部８１全体の中の任意の一部分の
関節部のみを局部的に湾屈曲操作することができる。そ
のため、湾屈曲部８１の湾屈曲操作の自由度を高めるこ
とができるとともに、多自由度マニピュレータの挿入部
の細径化を図ることができる。

【００７０】また、断熱材料によって形成された各湾屈
曲駒８２の上部構成部材８２ａの両側面にＳＭＡ制御回
路８５を配設したので、熱変形部材８３への通電加熱時
に熱変形部材８３の熱が湾屈曲駒８２を介してＳＭＡ制
御回路８５に伝熱されることを防止することができる。
そのため、熱変形部材８３の応答性を良くすることがで
きるとともに、ＳＭＡ制御回路８５の熱破損を防止する
ことができる。

【００７１】また、図１４は図４に示すような工業用管
路Ｐ内に挿入される工業用内視鏡３１の先端部に固定さ
れた多自由度マニピュレータ９１の他の構成例を示すも
のである。この多自由度マニピュレータ９１の各関節部
Ａ〜Ｅの長さ（ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃，ｌ₄，ｌ₅）はｌ₁
＜ｌ₂＜ｌ₃＜ｌ₄＜ｌ₅にそれぞれ設定されており、
先端部に向かうにしたがって長さが短くなっている。

【００７２】さらに、最先端の関節部Ａの先端面には回
転軸９２を介してグラインダ９３が回転自在に装着され
ている。なお、各関節部Ａ〜Ｅには独立にアクチュエー
タが装着されており、それぞれ独立に湾屈曲可能になっ
ている。

【００７３】そして、多自由度マニピュレータ９１の使
用時には図１５中に矢印で示すように手元側の関節部
Ｄ，Ｅを下向きに湾曲させ、残りの関節部Ａ，Ｂ，Ｃは
上向きに湾曲させる。

【００７４】ここで、関節部Ｃを支点として管路Ｐの内
壁面の底部に下向きの力Ｆを作用させる。このとき、グ
ラインダ９３を管路Ｐの内壁面の上面部に当て、力ｆを
作用させて研磨作業を行なう。

【００７５】したがって、上記構成のものにあっては関
節部Ｃを支点として関節部Ａ，Ｂ，Ｃによってグライン
ダ９３を安定に支持することができるので、グラインダ
９３による研磨作業を安定に行なうことができる。

【００７６】また、多自由度マニピュレータ９１の使用
時に手元側の関節部Ｅを上向きに湾曲させ、残りの関節
部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを下向きに湾曲させることにより図１
６中に点線で示すように関節部Ｄを支点として管路Ｐの
内壁面の上面部に上向きの力Ｆを作用させる。

【００７７】この状態で、図１６中に矢印で示すように
関節部Ａ，Ｂ，Ｃを上向きに湾曲させることにより、関
節部Ｄを支点として関節部Ａ，Ｂ，Ｃでグラインダ９３
を管路Ｐの内壁面の底部に当て、力ｆを作用させて研磨
作業を行なうことができる。

【００７８】なお、上記多自由度マニピュレータ９１は
グラインダ９３による研磨作業以外でも内視鏡検査作
業、マニピュレータ９１の先端にグリッパを持たせた把
持・回収作業等にも適用することができる。さらに、そ
の他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施で
きることは勿論である。

【００７９】

【発明の効果】本発明は熱変形部材の熱変形動作にとも
ない湾屈曲部の湾屈曲要素を湾屈曲操作させる際に、熱
変形部材の近傍位置に配設された熱変形部材の駆動手段
への熱変形部材からの伝熱を防止する断熱手段を設けた
ので、湾屈曲部全体の中の任意の一部分のみを局部的に
湾屈曲操作することができ、湾屈曲操作の自由度を高め
ることができるとともに、挿入部の細径化を図ることが
でき、加えて形状記憶合金ワイヤ等の熱変形部材の駆動
手段の熱破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の多自由度マニピュレ
ータの湾屈曲部を示す要部の概略構成図。

【図２】湾屈曲部の制御装置の概略構成図。

【図３】（Ａ）は手術用マイクロロボットの多自由度
マニピュレータを体内に挿入した状態を示す概略構成
図、（Ｂ）は心臓の冠状動脈のバイパス手術状態を示す
概略構成図、（Ｃ）は体内に挿入された多自由度マニピ
ュレータを示す概略構成図。

【図４】ガス管路内に挿入された多自由度マニピュレ
ータの概略構成図。

【図５】本発明の第２の実施例を示すもので、（Ａ）
は湾屈曲装置の要部構成を示す縦断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＬ−Ｌ線断面図。

【図６】放熱板の変形例を示す要部の縦断面図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す要部の縦断面
図。

【図８】本発明の第４の実施例を示すもので、（Ａ）
は湾屈曲装置の要部構成を示す縦断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＭ−Ｍ線断面図。

【図９】本発明の第５の実施例を示す要部の側面図。

【図１０】図９のＮ−Ｎ線断面図。

【図１１】フレキシブルプリント基板を示す平面図。

【図１２】湾屈曲部の組み立て状態を示す要部の分解
斜視図。

【図１３】ＳＭＡの動作を説明するための概略構成
図。

【図１４】多自由度マニピュレータの概略構成図。

【図１５】多自由度マニピュレータの動作状態を示す
概略構成図。

【図１６】多自由度マニピュレータの他の動作状態を
示す概略構成図。

【符号の説明】

１，４１，６１，８１…湾屈曲部，２，３，４４，６
２，８２…湾屈曲駒，７，４６，６６，８３…熱変形部
材，８，４９，６７，８５…ＳＭＡ制御回路（駆動手
段），５０…断熱板（断熱手段）。

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば体腔内、或いはガス管等
の工業用の管路内に挿入される挿入部が可撓管によって
形成される内視鏡には可撓管の先端部に湾屈曲変形可能
な湾屈曲部が配設されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１および図
２を参照して説明する。図１は例えば体腔内、或いはガ
ス管等の工業用の管路内に挿入される多関節マニピュレ
ータとして使用される多自由度マニピュレータの湾屈曲
部１の要部構成を示すものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】この多自由度マニピュレータの基端部側は
手元側の操作部に連結されている。また、この多自由度
マニピュレータの湾屈曲部１には金属製の略円筒形状の
２種類の湾屈曲駒２，３がその軸方向に沿って交互に複
数並設されている。この場合、一方の湾屈曲駒２は他方
の湾屈曲駒３よりも長さ寸法が大きくなるように設定さ
れている。なお、湾屈曲駒２，３の外周面には弾性材料
によって形成された図示しない外被チューブが装着され
ている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】さらに、第２のマニピュレータ３４ｂの先
端部には例えば把持グリップ処置部によって形成される
マイクログリッパ３５が設けられている。そして、この
マイクログリッパ３５によって溶接用材料３６等の作業
ツールを把持しながら補修部Ｑに接近させるツール搬送
部が形成されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】そして、全ての熱変形部材６４が非加熱時
の第１形状で保持されている場合には湾屈曲部６１の全
ての湾屈曲駒６２…が略直線状の基準形状で保持され
る。さらに、いずれかの熱変形部材６２が通電加熱され
ると、その加熱された熱変形部材６２が加熱時の第２形
状に変形し、このときの熱変形部材６２の収縮動作にと
もないその位置の湾屈曲駒６２が局部的に湾屈曲操作さ
れるようになっている。そこで、上記構成のものにあっ
ては多自由度マニピュレータの湾屈曲部６１の複数の湾
屈曲駒６２…を熱変形部材６４…によってそれぞれ湾屈
曲させるようにしたので、湾屈曲部６１全体の中の任意
の一部分の関節部のみを局部的に湾屈曲操作することが
できる。そのため、湾屈曲部６１の湾屈曲操作の自由度
を高めることができるとともに、多自由度マニピュレー
タの挿入部の細径化を図ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田明雄東京都渋谷区幡ケ谷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ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者安達英之東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者崎山勝則東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者巽康一東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者藤尾浩司東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者林正明東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の湾屈曲要素がそれぞれ湾屈曲可能
に連結された湾屈曲部と、温度変化にともない熱変形
し、この熱変形動作にともない前記湾屈曲部の前記湾屈
曲要素を湾屈曲操作する熱変形部材と、この熱変形部材
の近傍位置に配設された前記熱変形部材の駆動手段と、
この駆動手段への前記熱変形部材からの伝熱を防止する
断熱手段とを具備したことを特徴とする湾屈曲装置。