JPS63318284A - 長尺体の屈曲機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、長尺体の屈曲機構に関し、より詳細には、ロ
ボット等のマニピュレータ、内視鏡等として好適な長尺
体の屈曲機構に関する。

［ｆｆｅ来の技術］ 従来、ロボット等のマニピュレータは、その目的によっ
て、しなやかに自在に屈曲することが求められることが
ある。　また、血管や腔内等の生体各種器官内を観察す
る内視鏡も同様な屈曲動作をすることが求められている
。

このように屈曲動作をする長尺体は、種々の目的に使用
されるが、従来の長尺体の屈曲機構について、内視鏡を
例にとって以下に説明する。

例えば、第９図に示すように、支軸部（５０〉を中央に
有する多数の節輪（５１）にて形成され、且つファイバ
（５３）を包囲する湾曲管部（５２）と、一端が先端部
に位置する節輪（５１）に固定され且つ他の節輪（５１
）に挿通した複数のワイヤ（５４）とを有する長尺体の
屈曲機構（実公昭４９−１３０３３号公報）、多数の関
節駒と、この関節駒間に配設された形状記憶合金と、電
流を供給して形状記憶合金を加熱し所定形状に屈曲させ
るための加熱手段とを有する長尺体の屈曲機構（特開昭
５８−２５１４０号公報）等が知られている。

上記の長尺体の屈曲機構によれば、ワイヤを牽引したり
、上記加熱手段により形状記憶合金を加熱することによ
り、多数のｉｉｉ論や関節駒を屈曲させ、長尺体の先端
部を所定角度屈曲させることができるので、血管内等の
所望部位を観察することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記長尺体の屈曲機構のうち前者の屈曲
機構によれば、多数の節輪と屈曲操作用ワイヤとを有す
るため、構造が複雑であると共に長尺体の細径化が困難
であり、ひいては観察し得る器官等の径が制限され、潰
瘍、腫瘍等を早期に発見することができないという問題
がある。　また各種器官の観察に際しては、上記ワ・イ
ヤの牽引塵により長尺体の屈曲度を調整するため、長尺
体の屈曲操作が煩雑であり、所望の角度に精度よく長尺
体を屈曲させることが困難であるという問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記従来の長尺体の屈曲機構における問題点
を解決するために成されたもので、その要旨は、長尺体
の屈曲必要な箇所内に、熱変形体と該熱変形体を加熱す
る加熱手段を設けたことを特徴とする長尺体の屈曲機構
にある。

第１図（イ）は本発明の長尺体の屈曲機構を示す縦断面
図で、（Ｕ）は縦断面図（イ）のＩ−Ｉ線断面図である
。　（１）は長尺体で、該長尺体（１）の屈曲必要な箇
所内に長手方向に沿って熱変形体（２）が設けられてお
り、更に該熱変形体（２）を加熱する加熱手段（３）が
設けられている。

本発明において、熱変形体としては、形状記憶合金或は
バイメタル等の個体、液晶、変形可能な容器と該容器に
密閉された液体もしくは気体から成る密閉体が挙げられ
る。

加熱手段の熱源としては、光、電気、流体、機械的摩擦
或は電磁誘導が挙げられる。

（４）は熱源の供給路で、熱源が光（遠赤外線、赤外線
、ＣＯ２レーザ光、Ａ「レーザ光等）の場合は供給路と
して光ファイバが、電気の場合は電線等の電気導体が、
流体の場合はチューブ等の流体輸送路が、機械的摩擦の
場合は運動を伝達する摺動或は回転可能な線状体が用い
られる９熱そのものを供給する場合は、加熱流体をチュ
ーブ等の流体輸送通路で送るが、またはヒートバイブを
用いることが出来る。

［作用］ 上記構成から成る長尺体の屈曲機構によれば、加熱変形
体は加熱手段からの熱によって変形し、その変形に住い
長尺体は屈曲する。

加熱変形体が長尺体の長手方向に沿って設けられている
から、加熱変形体の長さに応じ、屈曲の度合いを任意に
選択することができる。

［実施例］ 実施例１ 第２図（イ）は本発明の実施例の縦断面図で、（冒）は
縦断面図（イ）の■−■線断面図である。　図において
、加熱変形体（２）が形状記憶合金がらなり、加熱手段
〈３）が電気を供給する電気導体（３１）と熱変形体（
２）上に先端で折り返され並行に巻き付けられた線状の
電気発熱体（３２）からなる９１−記形状記憶合金の変
態温度は、用途に応じて適宜設定することができ、所望
する角度、湾曲形状に予め記憶させておけば良い。　例
えば、長尺体を内視鏡として使用する場合には、前記形
状記憶合金の変態温度は、生体温度よりもやや高い温度
、例えば、３８〜４５°Ｃに設定することが望ましい。

また、上記形状記憶合金の形状としては、線状に限らず
板状等、種々の大きさ、形状のものを使用できる。　上
記形状記憶合金の材質としては、従来公知の種々のもの
、例えば、５０〜６０重量％のＴｉ　とを含有するＮｉ
　Ｔｉ合金、上記ＮｉまたはＴｉの一部が、ＡＩ、Ｃｕ
、Ｖ、Ｚｒ　、Ｃｒ、Ｍｏ　、Ｆｅ　、Ｃｏ等の元素で
置換された合金を挙げることができる。

上記長尺体（１）は、形状記憶合金が冷却されるに伴い
屈曲した形状記憶合金を当初の形状に復元されるだけの
弾性率を有するものが望ましい。

電気発熱体（３２）としては、ニクロム線等が用いられ
る。　電気発熱体の他の例としては、第３図（（イ）は
縦断面図、（υ）は縦断面図（（）の■−■線断面図）
に示した様に、並行電線路（３３）間に半導電性樹脂組
成物（３４）を橋絡したものを用いることができ、半導
電性樹脂組成物（３４）には、結晶性ポリマー（例えば
、ポリエチレン）とカーボンブラックとを組み合わせた
正の温度係数（ＰＣＴ特性）を有する樹脂組成物、すな
わち、体積固有抵抗ρが温度と共に上昇する特性を持っ
た樹脂組成物を用いることができる。　電気発熱体とし
て、その他熱変形体（２）表面に半導電性塗料を塗布し
てなる層を設けても良い。

実施例２ 第４図（イ）は、熱変形体（２）としてバイメタルを用
いた場合の実施例の縦断面図で、（Ｉ７）は縦断面図（
υ）のＩＶ−ＩＶ線断面図を示す。　バイメタルとして
例えば、アンバーと青銅の帯状の薄板を溶接したものを
挙げることができる９　アンバーと青銅の中間に、両者
の中間の膨張率を持つ第３の金属（例えば、鉄、ニッケ
ル等）を設けて、湾曲の変化を円滑にしても良い。

加熱手段（３）は、実施例１と同様の電熱発熱体を用い
ることができる。　特に、青銅等の膨張率の大きい側に
加熱手段（３）を設けると良い。

実施例３ 第５図は、熱変形体（２）として液晶を用いた場合の実
施例を示す斜視図である。　液晶として、例えば、４−
メトキシベンジリデン−４゛−ブチルアミン（液晶範囲
温度；２１〜４７°Ｃ１構造；ネマチック）等のサーモ
トロピック液晶を用いるサーモトロピック液晶は、常温
（または低温）では通常の結晶をなしているが、徐々に
加熱すると混濁活量性の液体になり（第一融点）、更に
加熱すると透明な首通の液体になる（第二融点）。

このような性質を持つ液晶を、第二融点以上でヤーン等
の繊維集合体、不織布、発泡体中に含浸し、それを、屈
曲病を付与した長尺体を直線状にした状態で長尺体（１
）内に設け、そのまま第一融点以下にする。　このよう
な熱変形体（２）は、加熱して第一融点を越えるころか
ら、屈曲を開始する。　第二融点を越える手前で加熱を
停止すれば放熱によって冷却されて、液晶としての分子
配列構造がそのまま第一融点以下の結晶構造となって、
長尺体（＋）が直線状に復帰する。

液晶として上記の低分子液晶以外に高分子液晶も使用で
きる。　例えば、ポリーγ−ベンジルグルタメートのク
ロロホルム溶液等の二成分系の他に、直接液晶性を示す
高分子（サーモトロピック型高分子液晶）が挙げられる
。　直接液晶性を示す高分子は、一般にその機能温度範
囲が８０〜１９０℃と高温であるので、更に、低温（例
えば、４０〜６５℃）で屈曲する長尺体を得る場合には
内部回転エネルギーの小さい屈曲性に富む−Ｓｉ−〇−
結合を骨格鎖に持つものが良い。

このような高分子液晶を使用する場合は、繊維集合体に
含浸しなくても、そのまま熱変形体として使用すること
が出来る。

実施例４ 第６図（（イ）はｖｉ断面図、（υ）は縦断面図（（）
のＶＩ−ＶＩ線断面図゛）は、熱変形体（２）が変形可
能な容器（２１）と該容器（２１）内に密閉された液体
からなる液体密閉体である場合の実施例を示す。

変形可能な容器（２１）は、第６図に示す様に、ゴム状
物質からなる袋状のものであっても良く、第７図（（イ
）は縦断面図、（ｒｌ）は縦断面図（イ）の■−■線断
面図）に示す様に、ベローズ状の容器であっても良い。

　変形可能な容器（２１）の屈曲する側は、その反対側
よりも伸びが小さい。

液体は温度の上昇に伴い膨張する性質を有するもので、
特に、液体密閉体の変形温度付近の沸点を有するものが
好ましい。

このような液体の例として、１３３ｍ＋ｓＨｇ程度の減
圧下に密閉されたエチルアルコールが挙げられる。　こ
の場合、沸点は４０℃付近となり、生体内で用いられる
内視鏡への応用に特に好適である。

実施例４は、液体に代わって、気体を用いても良い、　
気体はその種類によらず一定の熱膨張係数を有するから
、通常の空気を用いることができる。

実施例５ 憂 第８図（（イ）は縦断面図、（＋７）は縦断面図（イ）
の■−■線断面図）は、加熱手段〈３）が機械的牽擦で
ある場合の実施例を示す。　（３３）は長尺体（１）内
で摺動或は回転可能な線状体で、該線状体（３３）を振
動等の機械的変動を与えると、線状体（３３）の先端部
分を覆う粘稠液体（３４）が剪断によって発熱する。　
粘稠液体（３４）に代わって、固体表面を用い、接触摩
擦によって発熱させても良い。

［発明の効果］ 以上、本発明の長尺体の屈曲機構は、構造−が簡単であ
り、細径化が可能であると共に、長尺体の所望の箇所を
所定の湾曲度、角度に屈曲させなから長尺体を誘導でき
るので、先端部に圧力センナ等を有する血圧計や内視鏡
等として特に好適であるが、生体に限らず、複雑な構造
を有する機械等の内部観察用やマニピュレータ等として
も有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である長尺体の断面図、第２
図は他の実施例を示す断面図、第３図は他の実施例を示
す断面図、第４図は他の実施例を示す断面図、第５図は
他の実施例を示す断面図、第６図は他の実施例を示す断
面図、第７図は他の実施例を示す断面図、第８図はさら
に他の実施例を示す断面図、第９図は従来の長尺体の屈
曲機構を示す概略図である。 １・・・長尺体、２・・・熱変形体、３・・・加熱手段 特許出願人　　　住友電気工業株式会社代理人　　　　
　弁理士　上代性用クー）第１図 斗２図 （イ） 第３図 （イ） １、−１７ 第６図 （イ） 矛７図 （イ） 第８図 （ロ） （イ）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）長尺体の屈曲必要な箇所内に、熱変形体と該熱変
   形体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする長尺
   体の屈曲機構。
2. （２）熱変形体が、固体である特許請求の範囲第（１）
   項記載の長尺体の屈曲機構。
3. （３）固体が、形状記憶合金である特許請求の範囲第（
   ２）項記載の長尺体の屈曲機構。
4. （４）固体が、バイメタルである特許請求の範囲第（２
   ）項記載の長尺体の屈曲機構。
5. （５）熱変形体が、液晶である特許請求の範囲第（１）
   項記載の長尺体の屈曲機構。
6. （６）熱変形体が、変形可能な容器と該容器内に密閉さ
   れた液体または気体からなる密閉体である特許請求の範
   囲第（１）項記載の長尺体の屈曲機構。
7. （７）液体が、液体密閉体の変形温度付近の沸点を有す
   る液体である特許請求の範囲第（６）項記載の長尺体の
   屈曲機構。
8. （８）加熱手段の熱源が、光である特許請求の範囲第（
   １）項記載の長尺体の屈曲機構。
9. （９）加熱手段の熱源が、電気である特許請求の範囲第
   （１）項記載の長尺体の屈曲機構。
10. （１０）加熱手段の熱源が、流体である特許請求の範囲
    第（１）項記載の長尺体の屈曲機構。
11. （１１）加熱手段の熱源が、機械的摩擦である特許請求
    の範囲第（１）項記載の長尺体の屈曲機構。
12. （１２）加熱手段の熱源が、電磁誘導である特許請求の
    範囲第（１）項記載の長尺体の屈曲機構。