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【発明の名称】 流体アクチュエータ、および内視鏡
【発明者】 【氏名】荻窪 真也
【要約】 【課題】簡単な構成で内視鏡の湾曲部などを容易に湾曲させることができる流体アクチュエータを提供する。

【構成】電子内視鏡１０の湾曲部１３ｂに組み込まれた流体アクチュエータ３１は、二つの流体室４１ａ、４１ｂと、各流体室４１ａ、４１ｂ間を繋ぐ連結路４２とを有し、これらには、流体４４が密閉収容されている。流体室４１ａの上面４７ａは、伸縮自在な弾性部材４５ａで構成され、流体室４１ａの上下面４７ａ、５２ａには、伸縮または湾曲自在な一対の電極５３ａ、５４ａが取り付けられている。可変電圧源５５ａ、５５ｂからの電圧の印加により電極５３ａ、５４ａ間、電極５３ｂ、５４ｂ間に働く静電引力を利用して、流体室４１ａ、４１ｂの体積を変化させることで、湾曲部１３ｂを湾曲させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が伸縮または湾曲自在な弾性部材からなる複数の流体室と、
前記複数の流体室間を繋ぐ連結路と、
前記流体室および前記連結路に密閉収容された流体と、
前記連結路を介して前記流体室間で前記流体を移動させることで、前記弾性部材を弾性変形させて前記流体室の体積を変化させるための圧力を発生させる圧力発生手段とを備えることを特徴とする流体アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧力を調整する圧力調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体アクチュエータ。
【請求項３】
前記圧力発生手段は、前記流体室の外面に取り付けられ、伸縮または湾曲自在な一対の電極と、
前記一対の電極に電圧を供給する電圧源とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の流体アクチュエータ。
【請求項４】
前記一対の電極は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面とに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流体アクチュエータ。
【請求項５】
前記流体室は、前記連結路から遠ざかるに連れて前記一対の電極間の幅が狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の流体アクチュエータ。
【請求項６】
前記圧力発生手段は、圧電体、および前記圧電体を挟む一対の電極を有し、前記流体室の外面に複数配設された圧電素子と、
前記一対の電極に電圧を供給する電圧源とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の流体アクチュエータ。
【請求項７】
前記圧電素子は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面とに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流体アクチュエータ。
【請求項８】
前記圧力発生手段は、前記流体室の外面に取り付けられた導電性高分子アクチュエータと、
前記導電性高分子アクチュエータに電圧を供給する電圧源とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の流体アクチュエータ。
【請求項９】
前記導電性高分子アクチュエータは、前記連結路が設けられた前記流体室の面に対向する面に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流体アクチュエータ。
【請求項１０】
前記導電性高分子アクチュエータは、前記連結路が設けられた部分を除く前記流体室の略全面に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流体アクチュエータ。
【請求項１１】
前記電圧源は、前記電圧を変化させることで、前記圧力を調整することを特徴とする請求項３ないし１０のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１２】
前記複数の流体室は、平衡状態で同じ体積を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１３】
前記流体室は、断面略矩形形状を有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１４】
前記連結路は、前記複数の流体室間を等距離で繋いでいることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１５】
前記圧力発生手段は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面との間で、前記圧力を発生させることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１６】
前記弾性部材は、前記連結路が設けられた前記流体室の面に対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１７】
前記連結路は、弾性変形をしない硬質な材料からなることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１８】
前記流体は、生理食塩水、水、空気、窒素、および希ガスのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項１９】
前記弾性部材は、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、またはラテックスゴムのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の流体アクチュエータ。
【請求項２０】
被検体内に挿入される挿入部に湾曲部を有し、前記被検体内に挿入される内視鏡であって、
請求項１ないし１９のいずれかに記載の流体アクチュエータが前記湾曲部に組み込まれていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２１】
前記湾曲部を操作するための操作手段と、
前記操作手段の操作に応じて、前記流体アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とする請求項２０に記載の内視鏡。
【請求項２２】
前記流体室と前記連結路との間の隙間に、鉗子チャネルや送気・送水管、その他ケーブルが挿通されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の湾曲部などを湾曲させるための手段として好適な流体アクチュエータ、および内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、電子内視鏡を利用した医療診断が盛んに行われている。電子内視鏡の被検体内に挿入される挿入部先端には、ＣＣＤなどの固体撮像素子が内蔵されている。固体撮像素子により取得した撮像信号に対して、プロセッサ装置で信号処理を施すことで、モニタで被検体内の被観察部位の画像を観察することができる。
【０００３】
挿入部には、先端部を被検体内の所望の方向に向けるための湾曲部が設けられている。従来の電子内視鏡では、挿入部の基端部分に連設された操作部のアングルノブを操作して、挿入部内に挿設されたワイヤを押し引きすることにより、湾曲部を湾曲させている。
【０００４】
湾曲部を湾曲させる手段としては、ワイヤを用いた上記従来の方法の他に、様々な技術が考案されている。例えば、加圧室を内部に形成した偏平状の弾性体と、弾性体に付設され、その膨張方向を規制する繊維と、加圧室に接続された流体供給用加圧チューブとからなる流体アクチュエータを湾曲部に組み込んだ内視鏡が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、流体圧により軸方向に伸縮する弾性アクチュエータと、弾性アクチュエータの伸縮力を伝える湾曲操作用ワイヤとが可撓管の内部に設けられ、湾曲操作用ワイヤにより湾曲管を湾曲する内視鏡の挿入部において、可撓管のうち、弾性アクチュエータが位置する部分の外皮を軟質樹脂によって形成し、この部分の可撓性を他の部分よりも高く構成した内視鏡が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−０１５４８５号公報
【特許文献２】特開平５−２１１９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤを用いた従来の方法では、アングルノブを操作して湾曲部を所望の方向に曲げるためには、ある程度の熟練度が要求される。このため、手技が未熟な術者が診断を行った場合には、湾曲部を所望の方向に曲げられずに診断の時間が長くなったり、アングルノブの操作を誤って先端部を被検体内壁面にぶつけてしまったりするなど、患者に大きな負担を掛けるおそれがあった。また、大腸や小腸のように複雑に屈曲した管路内を診断する際には、挿入部自体の屈曲によってワイヤの押し引きに負荷が掛かり、操作が困難になるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１および２に記載の発明では、アクチュエータに流体を送り込むためのポンプやコンプレッサなどの加圧・減圧機構が必要となり、装置が大掛かりになるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な構成で内視鏡の湾曲部などを容易に湾曲させることができる流体アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、手技の熟練度に依らず、円滑な診断を行うことが可能な内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の流体アクチュエータは、少なくとも一部が伸縮または湾曲自在な弾性部材からなる複数の流体室と、前記複数の流体室間を繋ぐ連結路と、前記流体室および前記連結路に密閉収容された流体と、前記連結路を介して前記流体室間で前記流体を移動させることで、前記弾性部材を弾性変形させて前記流体室の体積を変化させるための圧力を発生させる圧力発生手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記圧力を調整する圧力調整手段を備えることが好ましい。
【００１２】
前記圧力発生手段は、前記流体室の外面に取り付けられ、伸縮または湾曲自在な一対の電極と、前記一対の電極に電圧を供給する電圧源とからなることが好ましい。
【００１３】
この場合、前記一対の電極は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面とに設けられていることが好ましい。また、前記流体室は、前記連結路から遠ざかるに連れて前記一対の電極間の幅が狭くなるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
あるいは、前記圧力発生手段は、圧電体、および前記圧電体を挟む一対の電極を有し、前記流体室の外面に複数配設された圧電素子と、前記一対の電極に電圧を供給する電圧源とからなることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記圧電素子は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面とに設けられていることが好ましい。
【００１６】
若しくは、前記圧力発生手段は、前記流体室の外面に取り付けられた導電性高分子アクチュエータと、前記導電性高分子アクチュエータに電圧を供給する電圧源とからなることが好ましい。
【００１７】
この場合、前記導電性高分子アクチュエータは、前記連結路が設けられた前記流体室の面に対向する面に設けられていることが好ましい。あるいは、前記導電性高分子アクチュエータは、前記連結路が設けられた部分を除く前記流体室の略全面に設けられていることが好ましい。
【００１８】
前記電圧源は、前記電圧を変化させることで、前記圧力を調整することが好ましい。
【００１９】
前記複数の流体室は、平衡状態で同じ体積を有することが好ましい。また、前記流体室は、断面略矩形形状を有することが好ましい。さらに、前記連結路は、前記複数の流体室間を等距離で繋いでいることが好ましい。
【００２０】
前記圧力発生手段は、前記連結路が設けられた前記流体室の面と、この面に対向する面との間で、前記圧力を発生させることが好ましい。また、前記弾性部材は、前記連結路が設けられた前記流体室の面に対向する面に設けられていることが好ましい。さらに、前記連結路は、弾性変形をしない硬質な材料からなることが好ましい。
【００２１】
前記流体は、生理食塩水、水、空気、窒素、および希ガスのうちのいずれかであることが好ましい。また、前記弾性部材は、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、またはラテックスゴムのうちのいずれかであることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、被検体内に挿入される挿入部に湾曲部を有し、前記被検体内に挿入される内視鏡であって、請求項１ないし１９のいずれかに記載の流体アクチュエータが前記湾曲部に組み込まれていることを特徴とする。
【００２３】
前記湾曲部を操作するための操作手段と、前記操作手段の操作に応じて、前記流体アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることが好ましい。
【００２４】
前記流体室と前記連結路との間の隙間に、鉗子チャネルや送気・送水管、その他ケーブルが挿通されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の流体アクチュエータによれば、少なくとも一部が伸縮または湾曲自在な弾性部材からなる複数の流体室と、複数の流体室間を繋ぐ連結路と、流体室および連結路に密閉収容された流体と、連結路を介して流体室間で流体を移動させることで、弾性部材を弾性変形させて流体室の体積を変化させるための圧力を発生させる圧力発生手段とを備えるので、簡単な構成で内視鏡の湾曲部などを容易に湾曲させることができる。
【００２６】
また、本発明の内視鏡によれば、請求項１ないし１９のいずれかに記載の流体アクチュエータが湾曲部に組み込まれているので、手技の熟練度に依らず、円滑な診断を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、および電子内視鏡１０とコード１１を介して接続されたプロセッサ装置１２から構成される。電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４とを備えている。
【００２８】
挿入部１３の先端に連設された先端部１３ａ（例えば、外径１２．８ｍｍ）には、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系２０と像光を撮像するＣＣＤ２１（ともに図２参照）、被観察部位に照明装置（図示せず）からの照明光を照射するための照明窓２２（図２参照）が配されている。また、先端部１３ａには、鉗子口１５と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン１４ａを操作することによって、対物光学系２０を保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。ＣＣＤ２１により取得された被検体内の画像は、プロセッサ装置１２のモニタ１６に表示される。
【００２９】
先端部１３ａの後方には、湾曲部１３ｂが設けられている。湾曲部１３ｂは、操作部１４に設けられたジョイスティック１４ｂが操作されて、湾曲部１３ｂ内に設けられた流体アクチュエータ３１（図２参照）が駆動することにより、矢印で示す上下方向に湾曲動作する。これにより、先端部１３ａが被検体内の上下方向に向けられる。
【００３０】
湾曲部１３ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１３ｃが設けられている。軟性部１３ｃは、先端部１３ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１４を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、数ｍの長さを有する。
【００３１】
図２において、照明窓２２には、照明装置からのライトガイド２３の一端が取り付けられている。ライトガイド２３は、挿入部１３、操作部１４に亘って設けられており、照明装置で発せられた光を照明窓２２に導光する。
【００３２】
ＣＣＤ２１は、ＣＰＵ２４に接続されたドライバ２５からの駆動制御信号に基づいて、対物レンズ２０から入射した被検体内の被観察部位の像光を撮像面に結像させ、各画素からこれに応じた撮像信号を出力する。
【００３３】
ＡＦＥ２６は、ＣＰＵ２４の制御の下に、ＣＣＤ２１から出力された撮像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、およびＡ／Ｄ変換を施して、撮像信号をデジタルの映像信号に変換する。ＡＦＥ２６から出力されたデジタルの映像信号は、コード１１を介してプロセッサ装置１２の画像処理部２７に入力される。
【００３４】
画像処理部２７は、ＡＦＥ２６からのデジタルの映像信号に対して、階調補正、輪郭強調、γ補正などのデジタル信号処理を施し、映像信号からデジタルのビデオ信号を生成する。表示制御部２８は、画像処理部２７で生成されたビデオ信号に対して、マスク生成やキャラクタ情報付加などの各種画像処理を施し、これをモニタ１６に表示させる。
【００３５】
ＣＰＵ２９は、プロセッサ装置１２の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ２９には、各種設定や操作を行うための操作卓３０が接続されている。ＣＰＵ２９は、操作卓３０から入力される操作入力信号に応じて、プロセッサ装置１２の各部を動作させる。
【００３６】
湾曲部１３ｂには、流体アクチュエータ３１が組み込まれている。流体アクチュエータ３１には、ＣＰＵ２４により駆動制御されるドライバ３２が接続されている。ＣＰＵ２４は、ジョイスティック１４ｂからの操作入力信号に応じた駆動制御信号を生成し、これをドライバ３２に出力する。ドライバ３２は、ＣＰＵ２４からの駆動制御信号に基づいて、流体アクチュエータ３１を動作させる。
【００３７】
図３および図４において、湾曲部１３ｂは、ゴム材などの伸縮自在な材料からなる外皮層４０で覆われている。なお、流体アクチュエータ３１が組み込まれた外皮層４０の部分をゴム材などの伸縮自在な材料から構成し、その他の部分を伸縮はしないが屈曲自在なビニル材などから構成してもよい。
【００３８】
流体アクチュエータ３１は、挿入部１３の軸中心に関して対称な上下位置に配され、図の平衡状態で同じ体積を有する二つの流体室４１ａ、４１ｂと、各流体室４１ａ、４１ｂ間を繋ぐ連結路４２とを有する。流体室４１ａ、４１ｂは、断面略矩形形状を有し、挿入部１３の軸方向に沿って長く、また、挿入部１３の軸方向に垂直な断面を略四等分した領域内に、挿入部１３の周方向に沿って設けられている。
【００３９】
連結路４２は、略円筒形状を有し、その中心が挿入部１３の軸中心に一致するように設けられている。連結路４２を構成する連結部材４３は、弾性変形をしない硬質な材料、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、チタン合金といった金属や、炭素繊維、あるいはプラスチックなどの樹脂材料からなり、変形しないような充分な厚さを有している。
【００４０】
流体室４１ａ、４１ｂ、および連結路４２には、流体４４が密閉収容されている。流体４４は、例えば、生理食塩水、水、空気、窒素、またはアルゴンやヘリウムなどの希ガスのうちのいずれかからなる。流体４４は、連結路４２を介して、流体室４１ａ、４１ｂ間を移動可能となっている。
【００４１】
なお、流体室４１ａ、４１ｂは同様の構成を有するので、以下、流体室４１ａについてのみ説明し、流体室４１ｂには、流体室４１ａと同様の符号に「ｂ」を付す。
【００４２】
流体室４１ａは、二種類の弾性部材４５ａ、４６ａから構成されている。弾性部材４５ａは、流体室４１ａの外皮層４０側の上面（すなわち、連結路４２が設けられた流体室４１ａの下面５２ａに対向する面）４７ａ、および挿入部１３の軸方向と周方向で対向する四側面４８ａ〜５１ａ（５０ａ、５１ａは図４参照）を形成し、伸縮自在な材料、例えば、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、またはラテックスゴムのうちのいずれかからなる。弾性部材４６ａは、連結路４２が設けられた流体室４１ａの下面５２ａを形成し、伸縮はしないが湾曲自在な材料、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、チタン合金といった金属や、炭素繊維、あるいはプラスチックなどの樹脂材料からなり、湾曲するように薄めの厚さを有している。
【００４３】
流体室４１ａの上下面４７ａ、５２ａ、すなわち弾性部材４５ａの上面、および弾性部材４６ａの下面（連結路４２が形成された部分を除く。）には、略同じサイズを有する一対の電極５３ａ、５４ａが取り付けられている。電極５３ａ、５４ａは、弾性部材４５ａ、４６ａが弾性変形することが可能なように、伸縮または湾曲自在な材料、例えば、炭素微粒子を混ぜた高分子材料などからなる。
【００４４】
電極５３ａ、５４ａには、ドライバ３２内の可変電圧源５５ａに繋がる配線５６ａが接続されている。可変電圧源５５ａは、ＣＰＵ２４からの駆動制御信号に基づいた電圧を発生させ、これを電極５３ａ、５４ａ間に印加する。なお、図４の符号５７で示す流体室４１ａ、４１ｂと連結路４２との間の隙間には、鉗子チャネルや送気・送水管、ＣＣＤ２１に接続されるケーブルなどが挿通される。
【００４５】
上記のように構成された電子内視鏡システム２で被検体内を観察する際には、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１２、および照明装置の電源を投入して、挿入部１３を被検体内に挿入し、照明窓２２から照射される光で被検体内を照明しながら、ＣＣＤ２１により得られる画像をモニタ１６で観察する。
【００４６】
対物光学系２０から取り込まれた被観察部位の像光は、ＣＣＤ２１の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ２１から撮像信号が出力される。ＣＣＤ２１から出力された撮像信号は、ＡＦＥ２６でデジタルの映像信号に変換され、コード１１を介してプロセッサ装置１２の画像処理部２７に入力される。
【００４７】
画像処理部２７では、ＡＦＥ２６からのデジタルの映像信号に対して、各種信号処理が施され、これによりデジタルのビデオ信号が生成される。画像処理部２７で生成されたビデオ信号は、表示制御部２８で各種画像処理が施され、モニタ１６に画像として表示される。
【００４８】
続いて、流体アクチュエータ３１の動作について、図５を参照して説明する。まず、ジョイスティック１４ｂが、図１に示すニュートラル位置にある場合は、予め設定された基準電圧が、可変電圧源５５ａ、５５ｂから電極５３ａ、５４ａ間、電極５３ｂ、５４ｂ間にそれぞれ印加される。基準電圧は、電圧の印加により電極５３ａ、５４ａ間、電極５３ｂ、５４ｂ間に働く静電引力と、流体室４１ａ、４１ｂの内壁に加わる流体４４の流体圧とが互いに打ち消し合い、流体アクチュエータ３１が図３および図４に示す平衡状態となるような値に設定されている。これにより、湾曲部１３ｂがいずれの方向にも湾曲しない真っ直ぐな状態に保持される。
【００４９】
一方、ジョイスティック１４ｂが、図１に示す「ＤＯＷＮ」側に操作され、先端部１３ａの方向を下側に向ける指示がなされると、この操作入力信号に応じた駆動制御信号がＣＰＵ２４で生成され、ドライバ３２に出力される。
【００５０】
ドライバ３２では、ＣＰＵ２４からの駆動制御信号に基づいて、可変電圧源５５ｂの電圧が基準電圧より大きい値に変化される。このときの電圧の変化量は、ジョイスティック１４ｂの操作量の大小に応じて決定される。
【００５１】
可変電圧源５５ｂの電圧が基準電圧より大きくなると、図３および図４に示す平衡状態が崩れ、電極５３ｂ、５４ｂ間の静電引力が流体室４１ａ、４１ｂの内壁に加わる流体４４の流体圧よりも大きくなる。これにより、図５に示すように、弾性部材４５ｂと弾性部材４６ｂ、すなわち流体室４１ｂの上下面４７ｂ、５２ｂが互いに引き寄せられ、中央部が凹むように上面４７ｂが弾性変形し、また、下面５２ｂが上面４７ｂ側に湾曲する。そして、この上下面４７ｂ、５２ｂの弾性変形に伴い、流体室４１ｂの体積が減少し、流体室４１ｂ内の流体４４が、連結路４２を介して流体室４１ａ側に押し出される。
【００５２】
流体室４１ｂの流体４４が流体室４１ａ側に押し出されると、押し出された流体４４の流体圧によって、弾性部材４５ａ、すなわち流体室４１ａの上面４７ａが、中央部が凸になるように弾性変形する。また、弾性部材４６ａ、すなわち流体室４１ａの下面５２ａが、流体室４１ｂ側に湾曲する。そして、この上下面４７ｂ、５２ｂの弾性変形に伴い、流体室４１ａの体積が膨張する。
【００５３】
上記のようにして流体室４１ａ、４１ｂの体積が変化し、この体積の変化による流体室４１ａ、４１ｂの形状に倣って、軟質部４１が弾性変形する。これにより、湾曲部１３ｂが下側に湾曲し、したがって先端部１３ａが下側に向けられる。なお、ジョイスティック１４ｂが、図１に示す「ＵＰ」側に操作された場合は、上記一連の動作とは逆に、流体室４１ａの体積が減少され、流体室４１ｂの体積が膨張される。
【００５４】
以上説明したように、電子内視鏡１０は、電極５３ａ、５４ａ間、または電極５３ｂ、５４ｂ間の静電引力を利用して、流体室４１ａ、４１ｂの体積を変化させることで、湾曲部１３ｂを湾曲させる流体アクチュエータ３１が組み込まれているので、ワイヤを用いた従来の方法と比べて、所望の方向に容易に湾曲部１３ｂを湾曲させることができる。また、可変電圧源５５ａ、５５ｂのみで流体アクチュエータの駆動制御を行うことができ、ポンプやコンプレッサなどの大掛かりな装置が不要となる。
【００５５】
また、流体アクチュエータ３１は、一般的なゴム成型技術を用いて容易に小型のものを作成することができるので、挿入部１３の細径化に寄与することができる。
【００５６】
上記実施形態では、断面略矩形形状の流体室４１ａ、４１ｂを例示して説明したが、図６に示す流体アクチュエータ６０のように、連結路４２から遠ざかるに連れて電極５３ａ、５４ａ、および電極５３ｂ、５４ｂ間の幅が狭くなるように形成された流体室６１ａ、６１ｂを用いてもよい。このようにすれば、電極間が幅狭となった端部のほうが、幅広となった中央部よりも静電引力が働くため、端部から中央部へと搾るように流体４４が押し出され、流体４４を効率よく移動させることができる。
【００５７】
上記実施形態では、二つの流体室４１ａ、４１ｂを有する流体アクチュエータ３１を用いて、上下の二方向に湾曲部１３ｂを湾曲させる例を挙げて説明したが、流体室は二つ以上であってもよく、例えば、図７に示す流体アクチュエータ７０のように、三つの流体室７１ａ〜７１ｃを挿入部１３の周方向に関して１２０°毎に設け、三方向に湾曲可能なように構成してもよい。なお、煩雑を避けるため、弾性部材や電極などの図示は省略する。
【００５８】
この場合、流体室７１ａ〜７１ｃを繋ぐ連結路７２は、流体室７１ａ〜７１ｃ間を等距離で繋ぐように形成されている。これにより、各流体室７１ａ〜７１ｃ間を流体４４が移動する際に、いずれかの流体室に流体圧が偏ることがなく、同じ駆動条件で、三方向で同じ湾曲量を得ることができる。なお、この場合も上記実施形態と同様に、流体室７１ａ〜７１ｃと連結路７２との間の隙間７３には、鉗子チャネルや送気・送水管、ＣＣＤ２１に接続されるケーブルなどが挿通される。
【００５９】
なお、湾曲部１３ｂは、上記実施形態のように一箇所だけでなく、挿入部１３の軸方向に亘って複数箇所設けてもよい。この場合、例えば、図８（Ａ）に示すように、湾曲部１３ｂを二箇所設け、この二箇所の湾曲部１３ｂに組み込まれた二つの流体アクチュエータ３１の電極５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂ同士をそれぞれ配線で繋ぎ、上記実施形態と同様に、電極５３ａ、５４ａ間、電極５３ｂ、５４ｂ間に可変電圧源５５ａ、５５ｂで電圧を印加するようにすれば、二箇所の湾曲部１３ｂを、同じ湾曲量で同じ方向に湾曲させることができる。また、当然ながら、湾曲部１３ｂが一箇所の場合と比べて、湾曲量を大きくすることができる。
【００６０】
あるいは、（Ｂ）に示すように、二つの流体アクチュエータ３１を個別に駆動制御するようにすれば、二箇所の湾曲部１３ｂを、異なる湾曲量で異なる方向に湾曲させることができる。さらに、（Ｃ）に示すように、二つの流体アクチュエータ３１を、挿入部１３の周方向に関して、例えば９０°向きを違えて配置し、左側の流体アクチュエータ３１で、矢印で示す上下方向の湾曲動作を、右側のアクチュエータ３１で紙面に垂直な左右方向の湾曲動作をそれぞれ行わせるようにすれば、先端部１３ａを上下左右方向に向けることができる。
【００６１】
上記実施形態では、電極間の静電引力を利用して、流体室の体積を変化させるための圧力を発生させているが、本発明はこれに限定されず、例えば、図９〜図１３に示す流体アクチュエータ８０、９０、１００を用いてもよい。
【００６２】
図９において、流体アクチュエータ８０は、流体室４１ａ、４１ｂの上下面４７ａ、５２ａ、４７ｂ、５２ｂに、圧電素子８１がアレイ状に複数配設された構成を有する。ここで、圧電素子８１をアレイ状に配設するのは、弾性部材４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂの弾性変形を可能とするためである。
【００６３】
圧電素子８１は、圧電体８２、および圧電体８２を挟む一対の電極８３からなる。一対の電極８３には、可変電圧源８４に繋がる配線８５が接続されている。流体アクチュエータ８０を動作させる際には、可変電圧源８４から一対の電極８３間に電圧を印加し、これにより生じた圧電体８２の圧電効果による伸縮力を利用して、流体室４１ａ、４１ｂの体積を変化させる。なお、図では、四個の圧電素子８１についてのみ可変電圧源８４および配線８５が描かれているが、実際には、全ての圧電素子８１に対して可変電圧源８４および配線８５が設けられている。
【００６４】
図１０および図１１において、流体アクチュエータ９０は、流体室４１ａ、４１ｂの上面４７ａ、４７ｂに、導電性高分子アクチュエータ（以下、高分子アクチュエータと略す。）９１が取り付けられた構成を有する。高分子アクチュエータ９１は、弾性部材４５ａ、４５ｂが弾性変形することが可能な程度の弾性を有する。
【００６５】
高分子アクチュエータ９１は、例えば、テトラフルオロほう酸またはトリフルオロメタンスルホン酸をドープしたポリピロール膜からなる。挿入部１３の周方向に対向する高分子アクチュエータ９１の両端には、可変電圧源９２に繋がる配線９３が接続されている。流体アクチュエータ９０を動作させる際には、可変電圧源９２から高分子アクチュエータ９１に電圧を印加し、これにより生じたイオンの出入りによる高分子鎖のコンフォメーション変化で発生される伸縮力を利用して、弾性部材４５ａ、４５ｂを伸縮させ、流体室４１ａ、４１ｂの体積を変化させる。
【００６６】
図１２および図１３に示す流体アクチュエータ１００は、連結路１０１が設けられた部分、挿入部１３の軸方向に亘る連結路１０１の延長線上にある部分、および挿入部１３の軸方向に対向する側面１０２ａ、１０３ａ、１０２ｂ、１０３ｂを除く流体室１０４ａ、１０４ｂの略全面に取り付けられた高分子アクチュエータ１０５からなる。この場合、流体室１０４ａ、１０４ｂは、弾性部材４５ａ、４５ｂと同様の伸縮自在な弾性部材１０６ａ、１０６ｂのみからなる。図１０および図１１の流体アクチュエータ９０の場合と同様に、挿入部１３の周方向に対向する高分子アクチュエータ１０５の両端に可変電圧源１０７に繋がる配線１０８が接続され、可変電圧源１０７から高分子アクチュエータ１０５に電圧を印加することで発生される伸縮力を利用して、弾性部材１０６ａ、１０６ｂを伸縮させ、流体室１０４ａ、１０４ｂの体積を変化させる。
【００６７】
なお、上記実施形態で示した構成は一例であり、流体室の形状や電極の配設箇所、弾性部材の配置などは、適宜変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、流体アクチュエータ３１の駆動を制御するためのドライバ３２を電子内視鏡１０の操作部１４に設けているが、プロセッサ装置１２に設けてもよい。また、ジョイスティック１４ｂの代わりに、アングルノブなどの他の操作部材を用いてもよい。
【００６８】
上記実施形態では、医療診断用の電子内視鏡に流体アクチュエータを適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、超音波トランスデューサおよびＣＣＤが先端部に一体的に配された超音波内視鏡や、工業用配管内を検査するための検査スコープについても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】流体アクチュエータの構成を示す拡大断面図である。
【図４】流体アクチュエータの構成を示す拡大断面図である。
【図５】流体アクチュエータにより湾曲部が湾曲した状態を示す拡大断面図である。
【図６】流体アクチュエータの別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図７】流体アクチュエータの配置例を示す拡大断面図である。
【図８】流体アクチュエータの配置例を示す図であり、（Ａ）は、二箇所の湾曲部を同じ湾曲量で同じ方向に湾曲させる例、（Ｂ）は、二箇所の湾曲部を異なる湾曲量で異なる方向に湾曲させる例、（Ｃ）は、二箇所の湾曲部をそれぞれ上下、左右方向に湾曲させる例をそれぞれ示す。
【図９】圧電素子を用いた流体アクチュエータを示す拡大断面図である。
【図１０】導電性高分子アクチュエータを用いた流体アクチュエータを示す拡大断面図である。
【図１１】図１０に示す流体アクチュエータを示す拡大断面図である。
【図１２】導電性高分子アクチュエータを用いた流体アクチュエータの別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１３】図１２に示す流体アクチュエータを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１３ 挿入部
１３ｂ 湾曲部
１４ｂ ジョイスティック
３１、６０、７０、８０、９０、１００ 流体アクチュエータ
３２ ドライバ
４１ａ、４１ｂ、６１ａ、６１ｂ、７１ａ〜７１ｃ、１０４ａ、１０４ｂ 流体室
４２、７２、１０１ 連結路
４３ 連結部材
４４ 流体
４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂ、１０６ａ、１０６ｂ 弾性部材
４７ａ、４７ｂ 上面
５２ａ、５２ｂ 下面
５３ａ、５４ａ、５３ｂ、５４ｂ、８３、９３ 電極
５５ａ、５５ｂ、８４、９４、１０７ 可変電圧源
５７、７３ 隙間
８１ 圧電素子
８２ 圧電体
９１、１０５ 導電性高分子アクチュエータ（高分子アクチュエータ）
【出願人】 【識別番号】３０６０３７３１１
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【出願日】 平成１８年６月２７日（２００６．６．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００７５２８１
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 和憲

【識別番号】１０００９５２３４
【弁理士】
【氏名又は名称】飯嶋 茂

【識別番号】１００１１７５３６
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英了
【公開番号】 特開２００８−５８８８（Ｐ２００８−５８８８Ａ）
【公開日】 平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願番号】 特願２００６−１７６５３８（Ｐ２００６−１７６５３８）