JP2010252545A - Tube-shaped driving body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、能動カテーテルなどに好適に用いられるチューブ状駆動体に関する。 The present invention relates to a tubular drive body suitably used for an active catheter or the like.
医療機器や産業用ロボットなどの分野では、それらの小型化、軽量化が求められている。その一方で、アクチュエータ素子として電磁モータやソレノイドや圧電素子などが実用化されているが、それらは重量が重く、柔軟性が乏しいものであるため、このようなアクチュエータ素子を用いた製品では、小型化、軽量化が難しかった。そこで、軽量で柔軟性を有することからポリマーアクチュエータ素子が注目されている。 In fields such as medical equipment and industrial robots, there is a demand for reduction in size and weight. On the other hand, electromagnetic motors, solenoids, piezoelectric elements, and the like have been put to practical use as actuator elements, but they are heavy and lack flexibility, so products using such actuator elements are small in size. And weight reduction was difficult. Therefore, polymer actuator elements are attracting attention because they are lightweight and flexible.
このポリマーアクチュエータ素子としては、例えば、イオン交換樹脂成型体を間にして、その表面に1対の電極が形成されたものが知られている。イオン交換樹脂成型体には、溶媒として水を含む電解液が含浸されている。このポリマーアクチュエータ素子では、電極に電圧を印加すると、水分子がイオンに伴われて一方の電極の側へ移動し、その電極近傍のイオン交換樹脂が膨潤することにより、全体として湾曲あるいは変形する。 As this polymer actuator element, for example, an element in which a pair of electrodes are formed on the surface of an ion exchange resin molded body is known. The ion exchange resin molding is impregnated with an electrolytic solution containing water as a solvent. In this polymer actuator element, when a voltage is applied to the electrode, the water molecules move to one electrode side along with the ions, and the ion exchange resin in the vicinity of the electrode swells to bend or deform as a whole.
このイオン交換樹脂を用いたポリマーアクチュエータ素子としては様々なものが提案されている。例えば、円筒形状のイオン交換樹脂成型体の外周面上に、そのイオン交換樹脂成型体を間にして2対の電極が対向配置されたものがある(特許文献1参照)。円筒形状のポリマーアクチュエータ素子では、電極が2対設けられているため、それぞれの電極が設けられている方向、すなわち4方向に湾曲し、その4方向を組み合わせることにより回転するように湾曲できるようになっている。特許文献1では、円筒形状のポリマーアクチュエータ素子の使用用途として、血管挿入用カテーテル等の医療用チューブが挙げられている。
Various polymer actuator elements using this ion exchange resin have been proposed. For example, there is one in which two pairs of electrodes are arranged opposite to each other on the outer peripheral surface of a cylindrical ion exchange resin molding with the ion exchange resin molding in between (see Patent Document 1). Since the cylindrical polymer actuator element has two pairs of electrodes, it can bend in the direction in which each electrode is provided, that is, in four directions, and can be bent so as to rotate by combining the four directions. It has become. In
上記した医療用チューブに限らず、複雑な形状を有する狭い空間や場所に挿入あるいは設置されるチューブ状のものでは、使用環境に依存することなく、所定の部分を所望のタイミングで曲げたり変形させて、目的とする場所に容易に挿入等ができることが望まれる。 In addition to the above-mentioned medical tubes, tube-like ones that are inserted or installed in a narrow space or place having a complicated shape can bend or deform a predetermined part at a desired timing without depending on the use environment. Therefore, it is desired that the insertion can be easily made at a target place.
しかしながら、上記した円筒形状のポリマーアクチュエータ素子では、所定の部分を所望のタイミングで変形することはできるものの、使用環境依存性が高いという問題がある。具体的には、このポリマーアクチュエータ素子を送液用チューブとして用いる場合に、チューブ内面にイオン交換樹脂が露出しているため、チューブ内を流す液体の種類が水を溶媒として含む電解液に限られる。さらに、チューブ内を流す電解質の濃度によって湾曲あるいは変形度合いや変形にかかる時間に差が生じやすくなる。加えて、チューブ内を流す液体に溶解した物質がイオン交換樹脂に吸着される可能性もある。 However, although the above-described cylindrical polymer actuator element can deform a predetermined portion at a desired timing, there is a problem that the use environment dependency is high. Specifically, when this polymer actuator element is used as a liquid feeding tube, since the ion exchange resin is exposed on the inner surface of the tube, the type of liquid flowing through the tube is limited to an electrolytic solution containing water as a solvent. . Furthermore, the difference in curvature or degree of deformation and time required for deformation tends to occur depending on the concentration of the electrolyte flowing through the tube. In addition, a substance dissolved in the liquid flowing in the tube may be adsorbed by the ion exchange resin.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、使用環境依存性が低く、所定の部分を所望のタイミングで変形可能なチューブ状駆動体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a tubular drive body that is low in use environment dependency and can deform a predetermined portion at a desired timing.
本発明のチューブ状駆動体は、チューブ状の本体と、本体の外周面に設けられると共に本体を、本体の長手方向に対して直交する方向に変形させる1または複数のポリマーアクチュエータ素子とを備えたものである。 The tubular drive body of the present invention includes a tubular main body and one or more polymer actuator elements that are provided on the outer peripheral surface of the main body and deform the main body in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the main body. Is.
本発明のチューブ状駆動体では、ポリマーアクチュエータ素子を任意のタイミングで駆動させると、本体が、ポリマーアクチュエータ素子を設けた箇所で、例えば湾曲あるいは屈曲などの変形が生じることとなる。この場合、ポリマーアクチュエータ素子が本体の外周面に設けられているため、本体の内部に駆動するための電解液を注入する必要がなく、本体の内部に液体を流しても、その液体の組成に依存することなく動作する。特に、ポリマーアクチュエータ素子が複数設けられていれば、本体の複数箇所で変形可能になり、各ポリマーアクチュエータ素子の変形度合いを制御すれば、所望の方向に変形させることも可能になる。 In the tubular drive body of the present invention, when the polymer actuator element is driven at an arbitrary timing, the main body is deformed, for example, curved or bent at a position where the polymer actuator element is provided. In this case, since the polymer actuator element is provided on the outer peripheral surface of the main body, there is no need to inject an electrolytic solution for driving into the main body, and even if a liquid is flowed into the main body, the composition of the liquid is maintained. Works without dependence. In particular, if a plurality of polymer actuator elements are provided, it can be deformed at a plurality of locations of the main body, and can be deformed in a desired direction by controlling the degree of deformation of each polymer actuator element.
本発明のチューブ状駆動体によれば、チューブ状の本体の外周面に1または複数のポリマーアクチュエータ素子を設けるようにしたので、使用環境依存性を低く抑え、所定の部分を所望のタイミングで変形させることができる。 According to the tubular drive body of the present invention, since one or more polymer actuator elements are provided on the outer peripheral surface of the tubular body, the use environment is kept low, and a predetermined portion is deformed at a desired timing. Can be made.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は以下の通りである。
1.第1の実施の形態(チューブ状駆動体の例)
2.第2の実施の形態(他のチューブ状駆動体の例)
3.第2の実施の形態の変形例(他のチューブ状駆動体の変形例)
4.第3の実施の形態(さらに他のチューブ状駆動体の例)
5.第3の実施の形態の変形例(さらに他のチューブ状駆動体の変形例)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.
1. 1st Embodiment (example of a tubular drive body)
2. Second embodiment (an example of another tubular driver)
3. Modified example of the second embodiment (modified example of other tubular driving body)
4). Third embodiment (an example of still another tubular driver)
5). Modified example of the third embodiment (further modified example of the tubular drive body)
<1.第1の実施の形態>
[チューブ状駆動体の構成]
図1は本発明の第1の実施の形態に係るチューブ状駆動体1の主要部の構成、図2は図1に示したチューブ状駆動体1のII−II線に沿った断面構成をそれぞれ表し、図3は図2に示したポリマーアクチュエータ素子20を拡大して表している。チューブ状駆動体1は、例えば、医療用の能動カテーテルや、マイクロスコープの導入チューブなどとして用いられるものであり、チューブ状の本体10の先端部分の外周面上に設けられたポリマーアクチュエータ素子20を備えている。ポリマーアクチュエータ素子20は、配線31,32を介して電圧印加手段(図示せず)と接続されている。ポリマーアクチュエータ素子20および配線31,32は保護層33により覆われている。なお、図1では保護層33を省略して表し、図2では配線31,32を省略して表している。
<1. First Embodiment>
[Configuration of tube-like drive body]
FIG. 1 shows a configuration of a main part of a
[チューブ状本体]
本体10は、可撓性および柔軟性と共に、絶縁性を有している。本体10を構成する材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの可撓性および柔軟性が高く、難燃性および耐電性に優れた材料が挙げられる。本体10の外径および内径は、チューブ状駆動体1の用途に応じて任意である。
[Tubular body]
The
[ポリマーアクチュエータ素子]
ポリマーアクチュエータ素子20は、矩形状を有し、その長手方向が本体10の長手方向と平行となるように、本体10の先端部分の外周面に接着されていると共に、配線31,32と電気的に接続されている。これにより、ポリマーアクチュエータ素子20は、駆動電圧が印加されると、本体10の半径方向に変形する。
[Polymer actuator element]
The
このポリマーアクチュエータ素子20は、例えば、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜21の両面に一対の電極22A,22Bを設けられたものである。ここでの「陽イオン物質」とは、陽イオンと極性溶媒とを含むもの、あるいは液状の陽イオンを含むもののことをいう。陽イオンと極性溶媒とを含むものとしては、例えば、陽イオンに極性溶媒が溶媒和したものなどが挙げられ、液状の陽イオンとしては、例えば、イオン液体を構成する陽イオンなどが挙げられ、液状の陽イオンを含むものとしては、例えばイオン液体が挙げられる。
In this
イオン導電性高分子膜21を構成する材料としては、例えばフッ素樹脂あるいは炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂が挙げられる。このイオン交換樹脂としては、例えば、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂あるいは両イオン交換樹脂が挙げられ、中でも、陽イオン交換樹脂が好ましい。
Examples of the material constituting the ion
陽イオン交換樹脂としては、例えば、スルホン酸基あるいはカルボキシル基などの酸性基が導入されたものが挙げられる。具体的には、酸性基を有するポリエチレン、酸性基を有するポリスチレンあるいは酸性基を有するフッ素樹脂などである。中でも、陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸基あるいはカルボン酸基を有するフッ素樹脂が好ましく、特にナフィオン(デュポン株式会社製)が好ましい。 Examples of the cation exchange resin include those into which an acidic group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group has been introduced. Specific examples include polyethylene having an acidic group, polystyrene having an acidic group, or a fluororesin having an acidic group. Especially, as a cation exchange resin, the fluororesin which has a sulfonic acid group or a carboxylic acid group is preferable, and especially Nafion (made by DuPont) is preferable.
イオン導電性高分子膜21に含浸されている陽イオン物質は、金属イオンと水とを含むもの、有機陽イオンと水とを含むもの、あるいはイオン液体であることが好ましい。金属イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン(Na+ )、カリウムイオン(K+ )、リチウムイオン(Li+ )あるいはマグネシウムイオン(Mg2+)などの軽金属イオンが挙げられる。また、有機陽イオンとしては、例えば、アルキルアンモニウムイオンなどが挙げられる。これらの陽イオンは、イオン導電性高分子膜21中において水和物として存在している。よって、陽イオンと水とを含む陽イオン物質がイオン導電性高分子膜21中に含浸されている場合には、ポリマーアクチュエータ素子20では、水の揮発を抑制するために全体として封止されていることが好ましい。
The cationic substance impregnated in the ion
イオン液体とは、常温溶融塩とも言われるものであり、燃性および揮発性が低い陽イオンと陰イオンとを含んでいる。イオン液体では、それを構成する陽イオンにおいて、陰イオンよりもイオン半径が大きくなっている。イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物あるいは脂肪族系化合物などが挙げられる。 The ionic liquid is also called a room temperature molten salt, and contains a cation and an anion having low flammability and volatility. In the ionic liquid, the cation radius constituting the ionic liquid has a larger ion radius than the anion. Examples of the ionic liquid include imidazolium ring compounds, pyridinium ring compounds, and aliphatic compounds.
中でも、陽イオン物質は、イオン液体であることが好ましい。揮発性が低いため、高温雰囲気中あるいは真空中においてもポリマーアクチュエータ素子20が良好に動作するからである。
Among these, the cationic substance is preferably an ionic liquid. This is because since the volatility is low, the
電極22A,22Bは、イオン導電性高分子膜21を介して対向しており、電極22Aは配線31と、電極22Bは配線32とそれぞれ電気的に接続されている。電極22A,22Bは、それぞれ1種あるいは2種以上の導電性材料を含んでいる。電極22A,22Bとしては、導電性材料粉末同士が導電性高分子により結着されたものが好ましい。電極22A,22Bの柔軟性が高まるからである。導電性材料粉末としてはカーボン粉末が好ましい。導電性が高く、比表面積が大きいため、より大きい変形量が得られるからである。カーボン粉末としては、ケッチェンブラックが好ましい。導電性高分子としては、上記したイオン導電性高分子膜21の構成材料と同様のものが好ましい。
The
電極22A,22Bは、例えば、以下のようにして形成される。分散媒に導電性材料粉末と導電性高分子とを分散させた塗料をイオン導電性高分子膜21の両面あるいは片面に塗布したのち乾燥させる。また、導電性材料粉末と導電性高分子とを含むフィルム状のものをイオン導電性高分子膜21の両面あるいは片面に圧着する。
The
電極22A,22Bは、多層構造になっていてもよく、その場合、イオン導電性高分子膜21側から順に、導電性材料粉末同士が導電性高分子により結着された層および金属層が積層された構造を有していることが好ましい。これにより、電極22A,22Bの面内方向において電位が均一になりやすくなり、より優れた変形性能を高い信頼性で得られる。金属層を構成する材料としては、金あるいは白金などの貴金属が挙げられる。金属層の厚さは任意であるが、電極22A,22Bに電位が均一になるように連続膜となっていることが好ましい。金属層を形成する方法としては、めっき法、蒸着法あるいはスパッタ法などが挙げられる。
The
なお、ポリマーアクチュエータ素子20では、陽イオン物質として陽イオンと極性溶媒を含むものを用いる場合には、イオン導電性高分子膜21中に陰イオンがほとんど含まれないようになっている。
In the
ポリマーアクチュエータ素子20の大きさ(幅および長さ)は、例えば本体10の大きさ(外径および内径など)や、所望の変形量(発生量)に応じて任意に設定可能である。ポリマーアクチュエータ素子20の変形量は、本体10の柔軟性や、チューブ状駆動体1に要求される発生量に応じて設定される。
The size (width and length) of the
[ポリマーアクチュエータ素子の動作]
ここで、ポリマーアクチュエータ素子20の動作原理について図4を参照して説明する。図4(A)はポリマーアクチュエータ素子20の駆動電圧無印加時の断面構成を表し、図4(B)は駆動電圧印加時の断面構成を表している。
[Operation of polymer actuator element]
Here, the principle of operation of the
まず、陽イオン物質として、陽イオンと極性溶媒とを含むものを用いた場合について説明する。 First, a case where a cation substance containing a cation and a polar solvent is used will be described.
この場合、ポリマーアクチュエータ素子20では、駆動電圧無印加時において、陽イオン物質がイオン導電性高分子膜21中にほぼ均一に分散しているため、平面形状をとっている(図4(A))。電圧印加手段40を用いて電極22Aがマイナスの電位、電極22Bがプラスの電位となるように、電極22A,22Bの間に駆動電圧を印加すると、陽イオンが極性溶媒と溶媒和した状態で電極22A側に移動する。この際、イオン導電性高分子膜21中には陰イオンがほとんど含まれないようになっているため、イオン導電性高分子膜21では、電極22A側が膨潤し、電極22B側が収縮する。これにより、ポリマーアクチュエータ素子20は全体として図4(B)に示したように電極22B側に湾曲する。こののち、電極22A,22B間に印加していた電圧を無印加状態にすると、イオン導電性高分子膜21中において電極22A側に偏っていた陽イオン物質(陽イオンおよび極性溶媒)が拡散し、図4(A)に示した状態に戻る。また、図4(B)に示した状態において電極22A,22Bの電位を切換える(電極22Aの電位がプラス、電極22Bの電位がマイナスとする)と、電極22A側に偏っていた陽イオン物質が電極22B側に移動する。これによっても図4(A)の状態に戻り、さらにそのまま電圧を印加し続けると、素子全体として電極22A側に湾曲する。
In this case, the
次に、陽イオン物質として、液状の陽イオンを含むものであるイオン液体を用いた場合について説明する。この場合においても、駆動電圧無印加時には、イオン液体は、イオン導電性高分子膜21中にほぼ均一に分散しているため、図4(A)に示した平面形状をとっている。電圧印加手段40を用いて電極22Aがマイナスの電位、電極22Bがプラスの電位となるように、電極22A,22Bの間に駆動電圧を印加すると、イオン液体のうち、それを構成する陽イオンが電極22A側に移動し、陰イオンが電極22B側に移動する。ここでイオン液体を構成する陽イオンは、陰イオンよりもそのイオン半径が大きくなっている。このため、イオン導電性高分子膜21では、その電極22A側が膨潤し、電極22B側が収縮する。これにより、ポリマーアクチュエータ素子20は全体として図4(B)に示したように電極22B側に湾曲する。こののち、電極22A,22B間に印加していた電圧を無印加状態にすると、イオン導電性高分子膜21中において電極22A側に偏っていた陽イオンが拡散し、図4(A)に示した状態に戻る。電極22A,22Bの電位を切換えても、上記と同様に、プラスの電位の電極側(電極22A側)に陰イオンマイナス電位の電極側(電極22B側)に陽イオンが移動し、素子全体として電極22A側に湾曲する。
Next, a case where an ionic liquid containing a liquid cation is used as the cation substance will be described. Also in this case, when no driving voltage is applied, the ionic liquid is almost uniformly dispersed in the ion
[配線]
配線31,32は、ポリマーアクチュエータ素子20の電極22A,22Bに接続されると共に、互いに接触することなく、本体10の長手方向に形成されている。配線31,32を構成する材料としては、電気抵抗の低い金属材料が挙げられ、具体的には、金あるいは白金などの貴金属が好ましい。酸化されにくいからである。この配線31,32は、無電解めっきあるいは電解めっきなどのめっき法や、印刷法などにより形成される。
[wiring]
The
[保護層]
保護層33は、ポリマーアクチュエータ素子20および配線31,32を保護するためのものであり、本体10の外周面の一部と、ポリマーアクチュエータ素子20および配線31,32とを覆っている。保護層33は、本体10よりも硬い硬質部33Aと、本体10と同程度の柔軟性を有する軟質部33Bとを有している。硬質部33Aは、ポリマーアクチュエータ素子20のうち後端側の表面および側面を覆い、ポリマーアクチュエータ素子20を、その後端部分を固定することによって支持している。軟質部33Bは、ポリマーアクチュエータ素子20のうち本体10の先端側部分と、本体10外周面上に設けられた配線31,32のうち硬質部33Aに覆われていない部分に設けられている。この保護層33は、必須のものではないが、使用環境依存性を低く抑えるという観点からすると設けることが好ましい。特に、硬質部33Aは、ポリマーアクチュエータ素子20の支持することによって本体10先端の可動範囲を大きくできるため、設けられていることが好ましい。すなわち、保護層33を設けることにより、使用環境依存性が低くなり、硬質部33Aを設けることによりチューブ状駆動体1の可動部における可動範囲が大きくなる。
[Protective layer]
The
保護層33を構成する材料は、絶縁性の樹脂材料などであり、具体的には、硬質部33Aを構成する材料としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられ、軟質部33Bを構成する材料としては、例えば、本体10の構成材料と同じ材料が挙げられる。
The material constituting the
[チューブ状駆動体の製造方法]
チューブ状駆動体1は、例えば、以下の様にして形成することができる。
[Manufacturing Method of Tubular Driver]
The
まず、例えば、本体10を用意し、そののち本体10の外周面上に配線31を、例えば印刷法により形成する。
First, for example, the
その一方で、ポリマーアクチュエータ素子20を作製する。この場合、例えば、分散媒に導電性材料粉末と導電性高分子とを分散させた塗料をイオン導電性高分子膜21の両面に塗布したのち分散媒を揮発させて電極22A,22Bを形成すると共に、イオン導電性高分子膜21に陽イオン物質を含浸させる。続いて、必要に応じて、所定の大きさになるように、イオン導電性高分子膜21および電極22A,22Bを裁断し、必要に応じて陽イオン物質が揮発しないように、裁断面を封止する。
On the other hand, the
次に、本体10の所定の部分(ここでは先端部分)とポリマーアクチュエータ素子20の電極22A側の面とを接着すると共に、電極22Aと配線31とを接続する。続いて、例えば印刷法により配線32を、ポリマーアクチュエータ素子20の電極22B上および本体10の外周面上に形成する。
Next, a predetermined portion (here, the tip portion) of the
最後に、ポリマーアクチュエータ素子20の後端側に硬質部33Aを設けると共に、ポリマーアクチュエータ素子20および配線31,32を覆うように軟質部33Bを設けることにより、保護層33を形成する。これにより、チューブ状駆動体1が完成する。
Finally, the
このチューブ状駆動体1では、電圧印加手段により配線31,32を介してポリマーアクチュエータ素子20に対して駆動電圧を印加すると、図2(A)の状態から図2(B)あるいは図2(C)の状態に動作する。具体的には、電極22Aがプラスの電位、電極22Bがマイナスの電位となるように、ポリマーアクチュエータ素子20に対して駆動電圧を印加すると、ポリマーアクチュエータ素子20が電極22A側に湾曲あるいは屈曲する。このポリマーアクチュエータ素子20の変形に対応して、本体10も変形することにより、図2(B)に示した状態となる。その一方で、電極22Aがマイナスの電位、電極22Bがプラスの電位となるように、ポリマーアクチュエータ素子20に対して駆動電圧を印加すると、ポリマーアクチュエータ素子20が電極22B側に湾曲あるいは屈曲する。これにより、図2(C)に示した状態となる。
In this
本実施の形態では、ポリマーアクチュエータ素子20を任意のタイミングで駆動させると、チューブ状駆動体1では、ポリマーアクチュエータ素子20が設けられた先端部分において、本体10の半径方向のうちの1方向およびその反対方向に変形する。すなわち、本実施の形態によれば、使用環境依存性を低く抑え、先端部分を所望のタイミングで変形させることができる。よって、チューブ状駆動体1を、目的とする狭い空間や場所が複雑な形状を有するものであっても、容易に挿入あるいは設置できる。このため、能動カテーテルなどの医療用チューブや、ファイバスコープの導入チューブとして用いることができる。特に、ポリマーアクチュエータ素子20が本体10の外周面に設けられているため、本体10の内部に液体を流しても、その液体の組成に依存することなく動作する。よって、目的とした場所に、所定の液体を送り込むこともできる。
In the present embodiment, when the
この場合、ポリマーアクチュエータ素子20に含まれる陽イオン物質としてイオン液体を用いれば、使用環境依存性をより低く抑えることができる。
In this case, if an ionic liquid is used as the cationic substance contained in the
特に、本実施の形態では、保護層33が設けられているので、先端部分の可動範囲を大きくすることができると共に、使用環境依存性をさらに低く抑えることができる。
In particular, in the present embodiment, since the
なお、本実施の形態では、保護層33をチューブ状駆動体1の一部に設けたが、保護層33は、チューブ状駆動体1の外周面全体にわたって形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。また、保護層33では、硬質部33A上を軟質部33Bが覆っていてもよい。これによっても、上記と同様に作用し、同様の効果が得られる。このことについては、以降で説明する実施の形態および変形例についても同様である。
In the present embodiment, the
次に、本発明の他の実施の形態およびその変形例を説明するが、第1の実施の形態と共通の構成要素については、同一の符号を付してその説明は省略する。 Next, other embodiments of the present invention and modifications thereof will be described. Components that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
<2.第2の実施の形態>
図5は第2の実施の形態に係るチューブ状駆動体2の主要部の構成を表している。第1の実施の形態では、チューブ状駆動体1が1つのポリマーアクチュエータ素子20を有していたが、本実施の形態では、ポリマーアクチュエータ素子を2つ備えている。それに伴いチューブ状駆動体2は、各ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bに接続された配線31A,32A,31B,32Bを備えている。なお、図5では、保護層33を省略して表している。
<2. Second Embodiment>
FIG. 5 shows the configuration of the main part of the tubular drive body 2 according to the second embodiment. In the first embodiment, the
ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bは、本体10の先端部分の外周面上において、本体10を間にして対向して設けられている。ポリマーアクチュエータ素子20Aは配線31A,32Aと、ポリマーアクチュエータ素子20Bは配線31B、32Bとそれぞれ電気的に接続されている。
The
各ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bは、第1の実施の形態において説明したポリマーアクチュエータ素子20と同様の構成を有している。すなわち、ポリマーアクチュエータ素子20Aでは、電極22Aが本体10側に設けられ、配線31Aと接続し、電極22Bが保護層33側に設けられ、配線32Aと接続している。また、ポリマーアクチュエータ素子20Bでは、電極22Aが本体10側に設けられ、配線31Bと接続し、電極22Bが保護層33側に設けられ、配線32Bと接続している。
Each
配線31A,32A,31B,32Bは、互いに接触しないように配置されている。これらの配線31A,32A,31B,32Bは、第1の実施の形態において説明した配線31,32と同様の構成を有している。
The
なお、保護層33は、上記したチューブ状駆動体1と同様に設けられている。すなわち、本体10の外周面の一部と、ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bおよび配線31A,31Bの上面および側面と、配線32A,32Bのポリマーアクチュエータ素子20A,20Bに覆われていない部分とを覆っている。
The
チューブ状駆動体2は、上記したチューブ状駆動体1と同様に製造することができる。
The tubular drive body 2 can be manufactured in the same manner as the
このチューブ状駆動体2では、上記したチューブ状駆動体1と同様に駆動させることができる。よって、本実施の形態によれば、使用環境依存性が低く、先端部分を所望のタイミングで変形させることができる。
The tubular drive body 2 can be driven in the same manner as the
特に、本実施の形態では、2つのポリマーアクチュエータ素子20A,20Bが本体10を介して対向している。これにより、ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bのうちのいずれか一方を駆動させれば、本体10を、ポリマーアクチュエータ素子20A側あるいはポリマーアクチュエータ素子20B側に曲げることができる。このため、一方に曲げたあとに他方に曲げる場合に、各ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bの電極22A,22Bにおける電位の切換えしなくても駆動させることができる。また、本体10がいずれか一方の側に曲がるようにポリマーアクチュエータ素子20A,20Bを同時に駆動させるようにすれば、一方に曲げる力が本体10に強くかかるため、先端部分の可動範囲を大きくすることができる。
In particular, in the present embodiment, the two
本実施の形態におけるその他の作用効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other functions and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
<3.第2の実施の形態の変形例>
図6は変形例に係るチューブ状駆動体3の主要部の構成を表している。本変形例では、ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bが本体10を介して対向しないことを除き、第2の実施の形態と同様の構成を有し、同様に製造することができる。なお、図6では、保護層33を省略して表している。
<3. Modification of Second Embodiment>
FIG. 6 illustrates a configuration of a main part of the tubular driver 3 according to the modification. In this modification, the
チューブ状駆動体3では、各ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bは、それぞれの電極22A,22B形成面に対する垂直方向が約90°に交わるように設けられている。
In the tubular driver 3, the
これにより、本変形例のチューブ状駆動体3では、使用環境依存性が低く、先端部分を所望のタイミングで変形させることができる。さらに、ポリマーアクチュエータ素子20Aの変形する方向およびポリマーアクチュエータ素子20Bの変形する方向に、先端部分を曲げさせることができる。その上、各ポリマーアクチュエータ20A,20Bの変形する方向および変形量を制御することにより、先端部分を本体10の半径方向の全てに曲げることができる。その他の作用効果は、第2の実施の形態と同様である。
Thereby, in the tube-shaped drive body 3 of this modification, use environment dependence is low and can deform | transform a front-end | tip part at a desired timing. Furthermore, the tip portion can be bent in the direction in which the
<4.第3の実施の形態>
図7は第3の実施の形態に係るチューブ状駆動体4の主要部の構成を表している。本実施の形態のチューブ状駆動体4は、さらに2つのポリマーアクチュエータ素子20C,20Dを備えたことを除き、第2の実施の形態と同様の構成を有している。これに伴い、チューブ状駆動体4は、各ポリマーアクチュエータ素子20C,20Dに接続された配線31C,32C,31D,32Dをさらに備えている。なお、図7では、保護層33を省略して表している。
<4. Third Embodiment>
FIG. 7 shows the configuration of the main part of the tubular driver 4 according to the third embodiment. The tubular driver 4 of the present embodiment has the same configuration as that of the second embodiment except that it further includes two
ポリマーアクチュエータ素子20C,20Dは、本体10の先端部分の外周面上において、ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bが互いに対向する方向と直交する方向に本体10を間にして対向している。ポリマーアクチュエータ素子20Cは配線31C,32Cと、ポリマーアクチュエータ素子20Dは配線31D,32Dとそれぞれ電気的に接続されている。
The
ポリマーアクチュエータ素子20C,20Dは、第1の実施の形態において説明したポリマーアクチュエータ素子20と同様の構成を有している。すなわち、ポリマーアクチュエータ素子20Cでは、電極22Aは、本体10側に設けられ、配線31Cと接続し、電極22Bは、保護層33側に設けられ、配線32Cと接続している。また、ポリマーアクチュエータ素子20Dでは、電極22Aは本体10側に設けられ、配線31Dと接続し、電極22Bが保護層33側に設けられ、配線32Dと接続している。
The
配線31A,32A,31B,32B,31C,32C,31D,32Dは、互いに接触しないように配置されている。配線31C,32C,31D,32Dも第1の実施の形態において説明した配線31,32と同様の構成を有している。
The
なお、保護層33は、上記したチューブ状駆動体1〜3と同様に形成されている。具体的には、保護層33は、本体10の外周面の一部と、各ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dおよび配線31A〜31Dの上面および側面と、配線32A〜32Dのポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dに覆われていない部分とを覆っている。
In addition, the
チューブ状駆動体4は、上記したチューブ状駆動体1〜3と同様に製造することができる。
The tubular drive body 4 can be manufactured in the same manner as the
このチューブ状駆動体4では、上記したチューブ状駆動体3と同様に駆動させることができる。よって、本実施の形態によれば、使用環境依存性が低く、先端部分を所望のタイミングで変形させることができる。 The tubular drive body 4 can be driven in the same manner as the tubular drive body 3 described above. Therefore, according to the present embodiment, the use environment dependency is low, and the tip portion can be deformed at a desired timing.
特に、本実施の形態では、ポリマーアクチュエータ素子20A,20Bの組とポリマーアクチュエータ素子20C,20Dの組とを備え、各組の素子同士が本体10を間にして対向している。これにより、ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dのうちのいずれか1つの素子を駆動させれば、本体10をポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dのうちのいずれか1つの側に曲げることができる。その上、ポリマーアクチュエータ20A〜20Dのうちの2つの変形する方向および変形量を制御することにより、先端部分を本体10の半径方向の全てに曲げることができる。このため、1つの方向に曲げたあとに他の方向に曲げる場合に、各ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dの電極22A,22Bにおける電位の切換えしなくても駆動させることができる。また、本体10が1つの方向に曲がるようにポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dのうちの2つ以上を同時に駆動させるようにすれば、一方に曲げる力が本体10に強くかかるため、先端部分の可動範囲を大きくすることができる。チューブ状駆動体4のその他の作用効果は、上記したチューブ状駆動体1〜3と同様である。
In particular, in the present embodiment, a set of
<5.第3の実施の形態の変形例>
上記した第3の実施の形態では、ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dの一端と本体10の先端とが略同一面上に揃うように設けられていたが、ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dは、本体10の先端よりも後退していてもよい。また、第3の実施の形態では、ポリマーアクチュエータ素子20A〜20Dが、本体10の外周面上に、それぞれが隣り合うように設けられていたが、図8に示したようになっていてもよい。具体的には、ポリマーアクチュエータ素子20C,20Dがポリマーアクチュエータ素子20A,20Bよりも後退して設けられていてもよい。図8は第3の実施の形態の変形例に係るチューブ状駆動体の主要部を模式的に表している。いずれの場合においても、第3の実施の形態と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。
<5. Modification of Third Embodiment>
In the third embodiment described above, one end of the
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等において説明した態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、1または複数のポリマーアクチュエータ素子をチューブ状の本体の先端部分の外周面上に設けるようにしたが、本体の先端部分以外の部分に設けてもよい。 While the present invention has been described with reference to the embodiment and the modification, the present invention is not limited to the aspect described in the above embodiment and the like, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment and the like, one or a plurality of polymer actuator elements are provided on the outer peripheral surface of the distal end portion of the tubular main body, but may be provided on a portion other than the distal end portion of the main body.
また、上記実施の形態等では、本体の中心軸を中心にして回転する方向に並ぶように、複数のポリマーアクチュエータ素子を設けた場合について説明したが、ポリマーアクチュエータ素子は、本体の長手方向に並んで設けられていてもよい。 In the above-described embodiment and the like, the case where a plurality of polymer actuator elements are provided so as to be arranged in the direction of rotation about the central axis of the main body has been described. However, the polymer actuator elements are arranged in the longitudinal direction of the main body. May be provided.
また、上記実施の形態等では、ポリマーアクチュエータ素子として矩形状のものを用いた場合について説明したが、ポリマーアクチュエータ素子の形状は、それに限られない。例えば、楕円形のものや、三角形のものや、多角形のものであってもよい。その場合においても、ポリマーアクチュエータ素子を、その長さ方向が本体の長手方向と平行になるように設けるようにすれば、チューブ状駆動体の可動範囲をより大きくすることができる。 Moreover, although the case where the rectangular shape was used as a polymer actuator element was demonstrated in the said embodiment etc., the shape of a polymer actuator element is not restricted to it. For example, an elliptical shape, a triangular shape, or a polygonal shape may be used. Even in such a case, if the polymer actuator element is provided so that its length direction is parallel to the longitudinal direction of the main body, the movable range of the tubular driver can be increased.
さらに、上記実施の形態等では、チューブ状の本体として円筒形状のものを用いた場合について説明したが、それに限られず、本体の断面が四角形のものや、三角形のものや、多角形のものや、楕円のものなどでもよい。また、本体は、先端から後端までの全ての間で中空になっていなくてもよい。例えば、本体の中空領域にレンズ等を搭載して能動ファイバスコープとしてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiments and the like, the case where a cylindrical body is used as the tube-shaped main body has been described. However, the present invention is not limited to this, and the cross section of the main body is rectangular, triangular, polygonal, It may be oval. Moreover, the main body does not need to be hollow between all from the front end to the rear end. For example, a lens or the like may be mounted in the hollow area of the main body to form an active fiber scope.
1,2,3,4…チューブ状駆動体、10…本体、20,20A,20B,20C,20D…ポリマーアクチュエータ素子、21…イオン導電性高分子膜、22A,22B…電極、31,31A,31B,31C,31D,32,32A,32B,32C,32D…配線、33…保護層、33A…硬質部、33B…軟質部、40…電圧印加手段。 1, 2, 3, 4 ... Tubular drive body, 10 ... Main body, 20, 20A, 20B, 20C, 20D ... Polymer actuator element, 21 ... Ion conductive polymer film, 22A, 22B ... Electrode, 31, 31A, 31B, 31C, 31D, 32, 32A, 32B, 32C, 32D ... wiring, 33 ... protective layer, 33A ... hard portion, 33B ... soft portion, 40 ... voltage applying means.
Claims (10)
を備えたチューブ状駆動体。 A tube-shaped drive body comprising: a tube-shaped main body; and one or a plurality of polymer actuator elements that are provided on an outer peripheral surface of the main body and deform the main body in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the main body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009099898A JP2010252545A (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Tube-shaped driving body |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009099898A JP2010252545A (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Tube-shaped driving body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010252545A true JP2010252545A (en) | 2010-11-04 |
Family
ID=43314234
Family Applications (1)
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JP2009099898A Pending JP2010252545A (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Tube-shaped driving body |
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JP (1) | JP2010252545A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012063701A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-18 | ソニー株式会社 | Drive device, method of manufacturing thereof, lens module, and image-pickup device |
WO2018088438A1 (en) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | デクセリアルズ株式会社 | Fluid system, medical system, sensor, circuit piping member, attachment jig, and attachment method |
-
2009
- 2009-04-16 JP JP2009099898A patent/JP2010252545A/en active Pending
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WO2012063701A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-18 | ソニー株式会社 | Drive device, method of manufacturing thereof, lens module, and image-pickup device |
WO2018088438A1 (en) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | デクセリアルズ株式会社 | Fluid system, medical system, sensor, circuit piping member, attachment jig, and attachment method |
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