JP2000329053A - 電磁誘導による形状記憶合金加熱システムと、これを用いたバルブ開閉機構 - Google Patents
電磁誘導による形状記憶合金加熱システムと、これを用いたバルブ開閉機構Info
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Landscapes
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- Prostheses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】医療用又は工業用に用いられる形状記憶合金素
子を用いたバルブ機構において、外部から電磁誘導によ
り非接触的に通電加熱しバルブを操作すること。 【解決手段】発振回路、増幅回路及び発信コイルからな
る発信部と、受信コイル及び共振同調回路からなる受信
部、又これに接続された形状記憶合金素子を負荷とする
電磁誘導による形状記憶合金加熱システムを作る。この
形状記憶合金素子を用いたバルブ機構として、被閉塞管
を厚肉円筒状のスポンジ等で作られた緊縛具１で包み、
その外周を開放用形状記憶合金片２を中心として両側に
接合された２枚の円弧状の外板３で取り巻き、さらにそ
の外側に外板に添わせて帯状のバイアスばね４を取り付
けた構造のものを用いる。
子を用いたバルブ機構において、外部から電磁誘導によ
り非接触的に通電加熱しバルブを操作すること。 【解決手段】発振回路、増幅回路及び発信コイルからな
る発信部と、受信コイル及び共振同調回路からなる受信
部、又これに接続された形状記憶合金素子を負荷とする
電磁誘導による形状記憶合金加熱システムを作る。この
形状記憶合金素子を用いたバルブ機構として、被閉塞管
を厚肉円筒状のスポンジ等で作られた緊縛具１で包み、
その外周を開放用形状記憶合金片２を中心として両側に
接合された２枚の円弧状の外板３で取り巻き、さらにそ
の外側に外板に添わせて帯状のバイアスばね４を取り付
けた構造のものを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】電磁誘導により間接的に通電
加熱される形状記憶合金アクチュエータを応用した流体
用バルブで、主として医療用として尿管、血管などの人
工弁及び化学工業や液体の実験に使われるゴム管などの
開閉バルブに関する技術分野。
加熱される形状記憶合金アクチュエータを応用した流体
用バルブで、主として医療用として尿管、血管などの人
工弁及び化学工業や液体の実験に使われるゴム管などの
開閉バルブに関する技術分野。
【０００２】
【従来の技術】従来の形状記憶合金を用いたバルブを電
気的に操作する手段としてはバルブを構成する形状記憶
合金素子に電線を接続して直接通電、加熱する方法があ
る。しかし、医療用として体内に埋め込んだ形状記憶合
金素子へ通電するためには皮膚を貫いて電線を引き出さ
なければならず、細菌の感染などの問題があり実施は困
難であり事実上はできなかった。また、形状記憶合金素
子が外界の温度変化等により誤作動（誤開放）するとい
う欠陥があった。すなわち、生体用として使用する場合
この誤動作を防ぐために形状記憶合金の変態温度を体温
より高く設定する必要があり、火傷等の副作用が危惧さ
れ、また工業用として使用する場合管内にある流体およ
び周囲の温度変化により誤作動することがあった。さら
に、加熱した形状記憶合金素子が原形（加熱前の形状）
に戻るとき、自然放熱のため時間がかかり動作が緩慢で
遅いという欠点があった。
気的に操作する手段としてはバルブを構成する形状記憶
合金素子に電線を接続して直接通電、加熱する方法があ
る。しかし、医療用として体内に埋め込んだ形状記憶合
金素子へ通電するためには皮膚を貫いて電線を引き出さ
なければならず、細菌の感染などの問題があり実施は困
難であり事実上はできなかった。また、形状記憶合金素
子が外界の温度変化等により誤作動（誤開放）するとい
う欠陥があった。すなわち、生体用として使用する場合
この誤動作を防ぐために形状記憶合金の変態温度を体温
より高く設定する必要があり、火傷等の副作用が危惧さ
れ、また工業用として使用する場合管内にある流体およ
び周囲の温度変化により誤作動することがあった。さら
に、加熱した形状記憶合金素子が原形（加熱前の形状）
に戻るとき、自然放熱のため時間がかかり動作が緩慢で
遅いという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】「従来の技術」に述べ
たような欠陥、欠点を解決する課題は次のとおりであ
る。 （１）医療用として体内に埋め込んだバルブの形状記憶
合金素子または工業用として真空容器等の内部に密閉さ
れたバルブに組み込まれた形状記憶合金素子を外から導
線なしに通電加熱すること。 （２）外界の温度変化等により誤作動（誤開放又は誤閉
室）しないこと。すなわち温度の調整幅を広くして目的
に応じて作動温度を自由に設定できること。 （３）原形復帰の動作を速やかにすること。
たような欠陥、欠点を解決する課題は次のとおりであ
る。 （１）医療用として体内に埋め込んだバルブの形状記憶
合金素子または工業用として真空容器等の内部に密閉さ
れたバルブに組み込まれた形状記憶合金素子を外から導
線なしに通電加熱すること。 （２）外界の温度変化等により誤作動（誤開放又は誤閉
室）しないこと。すなわち温度の調整幅を広くして目的
に応じて作動温度を自由に設定できること。 （３）原形復帰の動作を速やかにすること。
【０００４】
【課題を解決するための手段】１又は複数の周波数を切
り分け発振する発振回路、増幅回路及び発信コイルから
なる発信部と、受信コイル、発振周波数に同調する１又
は複数の共振同調回路からなる受信部及びこれに接続さ
れた形状記憶合金素子を負荷とする電磁誘導による形状
記憶合金加熱システムを作る。
り分け発振する発振回路、増幅回路及び発信コイルから
なる発信部と、受信コイル、発振周波数に同調する１又
は複数の共振同調回路からなる受信部及びこれに接続さ
れた形状記憶合金素子を負荷とする電磁誘導による形状
記憶合金加熱システムを作る。
【０００５】また、上記のシステムにおける形状記憶合
金素子を持つバルブ開閉機構には次の２つの型式があ
る。第１型式のバルブ開閉機構は、被閉塞管（バルブ開
閉機構により開閉される尿管，血管又は工業用のゴム管
なと軟質の管体）を厚肉円筒の円周の一部を切り開いた
形状のスポンジなど軟質の緩衝材で作られた緊縛具で包
み、その外周を開放用形状記憶合金片を中心として両側
に接合された２枚の円弧状の外板で取り巻き、さらにそ
の外側に必要に応じて生体親和性と絶縁性を持つ膜状物
を介して外板に添わせて帯状のバイアスばねを取り付け
たものである。第２型式のバルブ開閉機構は、第１型式
のバルブ開閉機構の外周にさらに前述の緊縛具を介して
帯状の閉塞用形状記憶合金片を取り付けたものである。
金素子を持つバルブ開閉機構には次の２つの型式があ
る。第１型式のバルブ開閉機構は、被閉塞管（バルブ開
閉機構により開閉される尿管，血管又は工業用のゴム管
なと軟質の管体）を厚肉円筒の円周の一部を切り開いた
形状のスポンジなど軟質の緩衝材で作られた緊縛具で包
み、その外周を開放用形状記憶合金片を中心として両側
に接合された２枚の円弧状の外板で取り巻き、さらにそ
の外側に必要に応じて生体親和性と絶縁性を持つ膜状物
を介して外板に添わせて帯状のバイアスばねを取り付け
たものである。第２型式のバルブ開閉機構は、第１型式
のバルブ開閉機構の外周にさらに前述の緊縛具を介して
帯状の閉塞用形状記憶合金片を取り付けたものである。
【０００７】開放用形状記憶合金片は常温では円弧状、
過熱時には平板状に記憶熱処理を施し、また閉塞用記憶
合金片はその逆とする。形状記憶合金は２方向性のもの
が望ましい。また、発信コイルと受信コイルの距離は近
いほど電力電送の効率が高いので医療用に使用する場合
は、受信コイルは図４（ａ）に示すように体内の皮下に
埋め込み、留置するとよい。上記の電磁誘導による形状
記憶合金加熱システムと第１型式、第２型式のバルブ開
閉機構とを組み合わせてその用途に応じ、次の３つのバ
ルブ開閉手段を用いることができる。
過熱時には平板状に記憶熱処理を施し、また閉塞用記憶
合金片はその逆とする。形状記憶合金は２方向性のもの
が望ましい。また、発信コイルと受信コイルの距離は近
いほど電力電送の効率が高いので医療用に使用する場合
は、受信コイルは図４（ａ）に示すように体内の皮下に
埋め込み、留置するとよい。上記の電磁誘導による形状
記憶合金加熱システムと第１型式、第２型式のバルブ開
閉機構とを組み合わせてその用途に応じ、次の３つのバ
ルブ開閉手段を用いることができる。
【０００８】（１）１つの発振周波数と１つの共振同調
回路を用い、第１型式のバルブ開閉機構を接続したもの
であり、発振をＯＮにすると電磁波は発信、受信の両コ
イルを通して受信部の共振同調回路に送られ共振増幅さ
れて開放用形状記憶合金片に通電される。発振ＯＦＦの
ときはバルブ開閉機構は閉じた状態にあり、外板はスポ
ンジベルトを介して図４（ｂ）のように被閉塞管を締め
付けて押しつぶし閉塞させているが、開放用形状記憶合
金片に通電されされることにより発熱変形して外板をバ
イアスばねに抗して開かせ図４（ｃ）のように被閉塞管
を開放し、発振をＯＦＦにすればもとに戻り被閉塞管を
閉塞させる。
回路を用い、第１型式のバルブ開閉機構を接続したもの
であり、発振をＯＮにすると電磁波は発信、受信の両コ
イルを通して受信部の共振同調回路に送られ共振増幅さ
れて開放用形状記憶合金片に通電される。発振ＯＦＦの
ときはバルブ開閉機構は閉じた状態にあり、外板はスポ
ンジベルトを介して図４（ｂ）のように被閉塞管を締め
付けて押しつぶし閉塞させているが、開放用形状記憶合
金片に通電されされることにより発熱変形して外板をバ
イアスばねに抗して開かせ図４（ｃ）のように被閉塞管
を開放し、発振をＯＦＦにすればもとに戻り被閉塞管を
閉塞させる。
【０００９】（２）発振、受信の形態は（１）と同じで
あるが、第２型式のバルブ開閉機構を接続したものであ
り、開放用形状記憶合金片に通電することにより発熱変
形して外板をバイアスばね及び閉塞用記憶合金片に抗し
て開かせ被閉塞管を間放し、発振をＯＦＦにすればもと
に戻り被閉塞管を閉塞させる。このとき、バルブ開閉機
構が外界の温度上昇変化を受けた場合、開放用形状記憶
合金片は加熱されて発振ＯＦＦの状態でも外板を開かせ
ようとするが、閉塞用記憶合金片も同時に加熱されて外
板を閉じる方向に作用し被閉塞管の閉塞状態を維持させ
ることができる。また、これとは逆に開放状態にあるバ
ルブ開閉機構が外界の温度低下を受けた場合は上記と逆
の作用が起こり被閉塞管の開放状態を維持させることが
できる。
あるが、第２型式のバルブ開閉機構を接続したものであ
り、開放用形状記憶合金片に通電することにより発熱変
形して外板をバイアスばね及び閉塞用記憶合金片に抗し
て開かせ被閉塞管を間放し、発振をＯＦＦにすればもと
に戻り被閉塞管を閉塞させる。このとき、バルブ開閉機
構が外界の温度上昇変化を受けた場合、開放用形状記憶
合金片は加熱されて発振ＯＦＦの状態でも外板を開かせ
ようとするが、閉塞用記憶合金片も同時に加熱されて外
板を閉じる方向に作用し被閉塞管の閉塞状態を維持させ
ることができる。また、これとは逆に開放状態にあるバ
ルブ開閉機構が外界の温度低下を受けた場合は上記と逆
の作用が起こり被閉塞管の開放状態を維持させることが
できる。
【００１０】（３）発振回路は周波数切替回路により２
種類の周波数を持つ電磁波を発振し、受信部には発振周
波数に対応する２つの共振同調回路を持ち、これに第２
型式のバルブ開閉機構を組み合わせて、１つの共振同調
回路は開放用形状記憶合金片に、他の共振同調回路は閉
塞用記憶合金片に接続する。一方の周波数の電磁波を発
振させて開放用形状記憶合金片に通電することにより発
熱変形して外板をバイアスばね及び閉塞用記憶合金片に
抗して開かせ被閉塞管を開放する動作は（２）の場合と
同じであるが、発振をＯＦＦにしただけでは一度加熱さ
れた開放用形状記憶合金片が自然放熱するために時間が
かかり、被閉塞管の閉塞動作が緩慢で遅いので、他方の
周波数の電磁波に切り替えて閉塞用記憶合金片に通電し
加熱すれば、外板とともに被閉塞管の閉塞動作を迅速に
行なはせることができる。
種類の周波数を持つ電磁波を発振し、受信部には発振周
波数に対応する２つの共振同調回路を持ち、これに第２
型式のバルブ開閉機構を組み合わせて、１つの共振同調
回路は開放用形状記憶合金片に、他の共振同調回路は閉
塞用記憶合金片に接続する。一方の周波数の電磁波を発
振させて開放用形状記憶合金片に通電することにより発
熱変形して外板をバイアスばね及び閉塞用記憶合金片に
抗して開かせ被閉塞管を開放する動作は（２）の場合と
同じであるが、発振をＯＦＦにしただけでは一度加熱さ
れた開放用形状記憶合金片が自然放熱するために時間が
かかり、被閉塞管の閉塞動作が緩慢で遅いので、他方の
周波数の電磁波に切り替えて閉塞用記憶合金片に通電し
加熱すれば、外板とともに被閉塞管の閉塞動作を迅速に
行なはせることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を医療用尿道バ
ルブの実施例にもとづき図面を参照して説明する。図１
は電磁誘導による形状記憶合金加熱システムの回路を示
したものであるが、一例として発振周波数は１００ＫＨ
ｚおよび１２０ＫＨｚ、電源は１２Ｖ乾電池とする。発
振回路にはタイマーＩＣ５５５を用い、増幅回路にはＦ
ＥＴによるソース接地増幅方式を用いる。又発信及び受
信コイルはフェライトコアを中心にした平面渦巻き型コ
イルとし、受信部の共振同調回路には１００ＫＨｚ及び
１２０ＫＨｚに同調する２種類のＬＣ回路を用いる。
ルブの実施例にもとづき図面を参照して説明する。図１
は電磁誘導による形状記憶合金加熱システムの回路を示
したものであるが、一例として発振周波数は１００ＫＨ
ｚおよび１２０ＫＨｚ、電源は１２Ｖ乾電池とする。発
振回路にはタイマーＩＣ５５５を用い、増幅回路にはＦ
ＥＴによるソース接地増幅方式を用いる。又発信及び受
信コイルはフェライトコアを中心にした平面渦巻き型コ
イルとし、受信部の共振同調回路には１００ＫＨｚ及び
１２０ＫＨｚに同調する２種類のＬＣ回路を用いる。
【００１２】負荷としてこれに接続される形状記憶合金
素子は２方向性のＮｉ−Ｔｉ系の合金を用い、開放用形
状記憶合金片２は常温では円弧状、加熱時（４０℃）に
は平板状に記憶熱処理を施し、また閉塞用記憶合金片５
はその逆とする。バルブ開閉機構は、２つの型式があ
り、図２に示す第１の型式は、被閉塞管Ａを厚肉円筒の
円周の一部を切り開いた形状のスポンジで作られた緊縛
具１で包み、その外周を開放用形状記憶合金片２を中心
として両側に溶接された２枚の金属板を円弧状に湾曲し
て作られた外板３で取り巻き、さらにその外側に外板３
に添わせて帯状のバイアスばね４を取り付ける
素子は２方向性のＮｉ−Ｔｉ系の合金を用い、開放用形
状記憶合金片２は常温では円弧状、加熱時（４０℃）に
は平板状に記憶熱処理を施し、また閉塞用記憶合金片５
はその逆とする。バルブ開閉機構は、２つの型式があ
り、図２に示す第１の型式は、被閉塞管Ａを厚肉円筒の
円周の一部を切り開いた形状のスポンジで作られた緊縛
具１で包み、その外周を開放用形状記憶合金片２を中心
として両側に溶接された２枚の金属板を円弧状に湾曲し
て作られた外板３で取り巻き、さらにその外側に外板３
に添わせて帯状のバイアスばね４を取り付ける
【００１３】図３に示す第２の型式は、第１の型式のバ
ルブ開閉機構の外側にさらに絶縁膜を介して帯状の閉室
用記憶合金片５を取り付けたものである。
ルブ開閉機構の外側にさらに絶縁膜を介して帯状の閉室
用記憶合金片５を取り付けたものである。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、体内に埋め込んだり、真空容
器等に密閉されたバルブ開閉機構の形状記憶合金素子に
非接触的に通電加熱してバルブを開閉させることができ
るほかに、必要子応じて閉塞用形状記憶合金片を併用す
ることにより外部要因による周囲の温度変化に対して安
定した開閉機能を保持できること、また併設する閉塞用
形状記憶合金片にも単独に通電加熱して閉塞動作を速や
かに行なはせることができる等広い利用及び応用分野拓
くことが出来る。
器等に密閉されたバルブ開閉機構の形状記憶合金素子に
非接触的に通電加熱してバルブを開閉させることができ
るほかに、必要子応じて閉塞用形状記憶合金片を併用す
ることにより外部要因による周囲の温度変化に対して安
定した開閉機能を保持できること、また併設する閉塞用
形状記憶合金片にも単独に通電加熱して閉塞動作を速や
かに行なはせることができる等広い利用及び応用分野拓
くことが出来る。
【図１】 電磁誘導による形状記憶合金加熱システムの
システム図である。
システム図である。
【図２】 第１型式のバルブ開閉機構の斜視図である。
【図３】 第２型式のバルブ開閉機構の斜視図である。
【図４】 人体に応用された例の説明図である。
１ 緊縛具 ２ 開放用形状記憶
合金片 ３ 外板 ４ バイアスばね ５ 閉塞用形状記憶合金片 Ａ 被閉塞管
合金片 ３ 外板 ４ バイアスばね ５ 閉塞用形状記憶合金片 Ａ 被閉塞管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599085002 江 鐘偉 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35川内住宅 ２―102 (72)発明者 棚橋 善克 宮城県仙台市太白区八木山香澄町10−26 (72)発明者 長南 征二 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35川内住宅 ８−204 (72)発明者 江 鐘偉 宮城県仙台市青葉区川内元支倉35川内住宅 ２−102 (72)発明者 後藤 大樹 宮城県古川市駅東３−７−10 (72)発明者 本田 力雄 宮城県仙台市宮城野区扇町４丁目６−７ 本田精機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K059 AA07 AA15 AB00 AB22 AB28 AC15 AD02 AD03 AD15 CD44 CD52 CD73 CD77 4C097 AA14 AA15 BB06 BB08 CC20 DD10 MM06
Claims (3)
- 【請求項１】 １又は複数の周波数を切り分け発振する
発振回路、増幅回路及び発信コイルからなる発信部と、
受信コイル、発振周波数に同調する１又は複数の共振同
調回路からなる受信部及びこれに接続された形状記憶合
金素子を負荷とする電磁誘導による形状記憶合金加熱シ
ステム。 - 【請求項２】 厚肉円筒の円周上の一部を切り開いた形
状の柔軟な緩衝材で作られた緊縛具（１）と、その外周
を開放用形状記憶合金片（２）を中心として接合された
２枚の円弧状の外板（３）で取り巻き、さらにその外側
に外板に添わせた帯状のバイアスばね（４）から構成さ
れる電磁誘導による形状記憶合金加熱システムを用いた
バルブ開閉機構 - 【請求項３】 厚肉円筒の円周上の一部を切り開いた形
状の柔軟な緩衝材で作られた緊縛具（１）と、その外周
を開放用形状記憶合金片（２）を中心として接合された
２枚の円弧状の外板（３）で取り巻き、さらにその外側
に外板に添わせた帯状のバイアスばね（４）及び閉塞用
形状記憶合金片（５）から構成される電磁誘導による形
状記憶合金加熱システムを用いたバルブ開閉機構
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174488A JP2000329053A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 電磁誘導による形状記憶合金加熱システムと、これを用いたバルブ開閉機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174488A JP2000329053A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 電磁誘導による形状記憶合金加熱システムと、これを用いたバルブ開閉機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000329053A true JP2000329053A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15979371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11174488A Pending JP2000329053A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 電磁誘導による形状記憶合金加熱システムと、これを用いたバルブ開閉機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000329053A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013096386A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Toshiba Corp | 形状記憶合金アクチュエータおよびその製造方法 |
| JP2023014220A (ja) * | 2017-07-20 | 2023-01-26 | シファメド・ホールディングス・エルエルシー | 調整可能流量緑内障シャントおよびその製造および使用方法 |
-
1999
- 1999-05-18 JP JP11174488A patent/JP2000329053A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013096386A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Toshiba Corp | 形状記憶合金アクチュエータおよびその製造方法 |
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