WO2017183078A1 - 剛性可変アクチュエータシステム - Google Patents

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WO2017183078A1
WO2017183078A1 PCT/JP2016/062241 JP2016062241W WO2017183078A1 WO 2017183078 A1 WO2017183078 A1 WO 2017183078A1 JP 2016062241 W JP2016062241 W JP 2016062241W WO 2017183078 A1 WO2017183078 A1 WO 2017183078A1
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heat transfer
variable stiffness
stiffness actuator
flow path
heat
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哲矢 森島
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オリンパス株式会社
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    • A61M25/0133—Tip steering devices
    • A61M25/0158—Tip steering devices with magnetic or electrical means, e.g. by using piezo materials, electroactive polymers, magnetic materials or by heating of shape memory materials

Definitions

  • the present invention relates to a stiffness variable actuator system for changing the stiffness of a flexible member.
  • Japanese Patent No. 3212673 discloses an endoscope that can change the rigidity of the soft part of the insertion part.
  • a flexible member for example, a coil pipe
  • a flexible adjustment member for example, a coil pipe
  • a flexible adjusting wire is fixed via a separator.
  • the flexible member and the flexibility adjusting member extend along the soft portion to the operation portion, and extend over substantially the entire soft portion. By pulling the flexibility adjusting member, the flexible member is compressed and hardened, thereby changing the rigidity of the soft part.
  • Japanese Patent No. 3142929 discloses a variable stiffness device for a flexible tube using a shape memory alloy. This variable stiffness device is arranged to extend in the axial direction in a coil disposed in a flexible tube, an electrically insulating tube disposed inside the coil, and the electrically insulating tube. A shape memory alloy wire and an electric heating means for energizing the shape memory alloy wire are provided.
  • the shape memory alloy wire has the property that its length expands at low temperatures and contracts at high temperatures.
  • the shape memory alloy wire extends through fixing portions provided at both ends of the coil, and a caulking member is fixed to both ends thereof.
  • the shape memory alloy wire is arranged so that it is loosened at a low temperature and the caulking member is engaged with and stretched at a fixed part at a high temperature.
  • Shape wire made of shape memory alloy shrinks and hardens the coil at a high temperature heated by the electric heating means. On the other hand, at low temperatures without energization, the shape memory alloy wire stretches to soften the coil.
  • This variable stiffness device can be configured in a small size because of its simple configuration, but when the shape memory alloy wire is contracted, both ends of the shape memory alloy wire are constrained and a load is applied to the shape memory alloy wire. There is difficulty in its durability.
  • An object of the present invention is to provide a variable stiffness actuator that is mounted on a flexible member and can provide different stiffnesses to the flexible member, using a variable stiffness actuator that has a simple configuration and is durable, and has excellent rigidity switching. Is to provide a system.
  • a variable stiffness actuator system includes a variable stiffness actuator that is mounted on a flexible member and can provide different stiffnesses to the flexible member, and a heat amount change acceleration system that promotes a change in heat amount of the variable stiffness actuator. And a control unit for controlling the variable stiffness actuator and the heat quantity change promoting system.
  • the variable stiffness actuator includes a shape memory member that can change phase between the first phase and the second phase.
  • the shape memory member takes a low-rigidity state when in the first phase, and takes a high-rigidity state when having the higher rigidity than the low-rigidity state when in the second phase. .
  • the stiffness variable actuator further includes an induction body that generates heat by receiving a current supplied from the control unit, and causes the shape memory member to cause a phase transition between the first phase and the second phase. I have.
  • the heat quantity change promoting system includes a flow path extending near the variable stiffness actuator, and a transfer section that transfers a heat transfer medium that transfers heat quantity between the variable stiffness actuator through the flow path. .
  • the transfer unit causes the heat transfer medium to stay near the variable stiffness actuator as necessary.
  • FIG. 1 shows a variable stiffness actuator system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows the variable stiffness actuator system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a variable stiffness actuator system according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of the periphery of the variable stiffness actuator shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a variable stiffness actuator system according to the third embodiment.
  • FIG. 6 shows a variable stiffness actuator system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 shows a variable stiffness actuator system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 8 shows a variable stiffness actuator system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 9 shows a variable stiffness actuator system according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10 shows a variable stiffness actuator system according to the eighth embodiment.
  • FIG. 11 shows a variable stiffness actuator system according to the ninth embodiment.
  • FIG. 12 shows a variable stiffness actuator system according to the tenth embodiment.
  • FIG. 13 shows a variable stiffness actuator system according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 14 shows a variable stiffness actuator system according to the eleventh embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 show a variable stiffness actuator system according to a first embodiment.
  • the variable stiffness actuator system includes a variable stiffness actuator 10, a heat amount change promotion system 30 that promotes a change in heat amount of the variable stiffness actuator 10, and a variable stiffness actuator 10 and a heat amount change promotion system 30.
  • the control part 20 which controls is provided.
  • the stiffness variable actuator 10 has a function of providing different rigidity to the mounted flexible member by being mounted on the flexible member and taking different rigidity states.
  • the variable stiffness actuator 10 generates heat by receiving a current supplied from the control unit 20 and the shape memory member 12 whose phase can be changed between the first phase and the second phase. And an inducer 14 that causes a phase transition between the first phase and the second phase.
  • the induction body 14 includes a plurality of induction members 14-1 and 14-2. Although the variable stiffness actuator 10 shown in FIG. 1 includes two induction members, the present invention is not limited to this and may include more induction members.
  • the shape memory member 12 is disposed on the flexible member with at least one free end.
  • the shape memory member 12 assumes a low stiffness state that can be easily deformed according to external forces, i.e., exhibits a low modulus of elasticity, thus providing a relatively low stiffness to the flexible member.
  • the shape memory member 12 when the shape memory member 12 is in the second phase, it takes a high rigidity state showing a tendency to take a memorized shape pre-stored against an external force, that is, exhibits a high elastic modulus, and therefore is acceptable.
  • the memory shape is not limited to this, but may be a linear shape, for example.
  • the external force means a force that can deform the shape memory member 12, and gravity is also considered as a part of the external force.
  • the induction members 14-1 and 14-2 have a capability of generating heat.
  • the shape memory member 12 has a property that the phase changes from the first phase to the second phase in response to the heating of the induction members 14-1 and 14-2.
  • the shape memory member 12 may be made of a shape memory alloy, for example.
  • the shape memory alloy is not limited to this, but may be, for example, an alloy containing NiTi.
  • the shape memory member 12 is not limited to this, and may be made of other materials such as a shape memory polymer, a shape memory gel, and a shape memory ceramic.
  • the shape memory alloy constituting the shape memory member 12 may be one in which the phase changes between the martensite phase and the austenite phase, for example.
  • the shape memory alloy undergoes plastic deformation relatively easily with respect to external force during the martensite phase. That is, the shape memory alloy exhibits a low elastic modulus during the martensite phase.
  • the shape memory alloy resists external force and does not easily deform during the austenite phase. Even if it is deformed due to a large external force, if the large external force disappears, it shows superelasticity and returns to the memorized shape. That is, the shape memory alloy exhibits a high elastic modulus during the austenite phase.
  • the induction members 14-1 and 14-2 are made of a conductive material, and have a property of generating heat when current is supplied.
  • the induction members 14-1 and 14-2 may be formed of, for example, a heating wire, that is, a conductive member having a large electric resistance.
  • the shape memory member 12 has an elongated external shape.
  • Each induction member 14-1, 14-2 is composed of a wire-like member, and is arranged around the outside of the shape memory member 12.
  • the plurality of induction members 14-1 and 14-2 are arranged at intervals along the longitudinal axis of the shape memory member 12.
  • the induction members 14-1 and 14-2 spirally extend around the shape memory member 12 along the longitudinal axis of the shape memory member 12 with an appropriate gap from the shape memory member 12. Thanks to such a configuration, the heat generated by the induction members 14-1 and 14-2 is efficiently transmitted to the shape memory member 12.
  • the plurality of induction members 14-1 and 14-2 may be the same structure. However, the present invention is not limited thereto, and the plurality of induction members 14-1 and 14-2 may include a plurality of different structures. Different structures may have, for example, different lengths, different thicknesses, different pitches, and may be made of different materials. That is, all or some of the plurality of inducing members 14-1 and 14-2 may have the same characteristics or different characteristics.
  • the shape memory member 12 may be made of a conductive material.
  • an insulating film 16 is provided around the shape memory member 12.
  • the insulating film 16 functions to prevent a short circuit between the shape memory member 12 and the induction members 14-1 and 14-2.
  • the insulating film 16 is provided so as to cover at least a portion facing the induction members 14-1 and 14-2.
  • FIG. 1 illustrates a form in which the entire outer peripheral surface of the shape memory member 12 is provided.
  • the present invention is not limited thereto, and the shape memory member 12 is provided so as to partially cover the outer peripheral surface.
  • the shape memory member 12 may be entirely covered.
  • An insulating film 18 is provided around the induction members 14-1 and 14-2.
  • the insulating film 18 functions to prevent a short circuit between the shape memory member 12 and the induction members 14-1 and 14-2 and a short circuit between adjacent portions of the induction members 14-1 and 14-2.
  • the control unit 20 includes drive units 22-1 and 22-2 that drive the induction members 14-1 and 14-2 independently. Both ends of the induction members 14-1 and 14-2 are electrically connected to the drive units 22-1 and 22-2, respectively.
  • Each drive unit 22-1 and 22-2 has one power source and one switch.
  • Each of the drive units 22-1 and 22-2 supplies current to the induction members 14-1 and 14-2 in accordance with the on operation of the switch, and the induction member 14 in accordance with the off operation of the switch. -1 and 14-2 are stopped.
  • the induction members 14-1 and 14-2 generate heat in response to the supply of current.
  • variable stiffness actuator 10 is attached to the flexible member without any restriction of the shape memory member 12.
  • the variable stiffness actuator 10 is disposed with a small gap in a limited space of the flexible member such that one end or both ends of the shape memory member 12 are free ends.
  • the limited space means a space that can just accommodate the variable stiffness actuator 10. Therefore, even if the deformation of one of the variable stiffness actuator 10 and the flexible member is slight, it can contact the other and apply an external force.
  • the flexible member is a tube having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the variable stiffness actuator 10, and the variable stiffness actuator 10 may be disposed inside the tube.
  • the present invention is not limited to this, and the flexible member only needs to have a slightly larger space than the variable stiffness actuator 10.
  • the flexible member may be, for example, an insertion portion of an endoscope.
  • variable stiffness actuator 10 When the shape memory member 12 is in the first phase, the variable stiffness actuator 10 provides relatively low rigidity to the flexible member, and an external force acting on the flexible member, that is, a force that can deform the shape memory member 12. Easily deforms according to.
  • variable stiffness actuator 10 provides a relatively high rigidity to the flexible member, and deforms the external force acting on the flexible member, that is, the shape memory member 12. The tendency to return to the memory shape against the obtained force is shown.
  • the phase of the shape memory member 12 is switched between the first phase and the second phase by the control unit 20
  • the rigidity of the flexible member is switched.
  • variable stiffness actuator 10 also functions as a bidirectional actuator that switches the shape of the flexible member under the circumstances where an external force other than gravity is acting on the flexible member. In addition, an external force other than gravity does not act on the flexible member, and the flexible member is deformed in the first phase before the phase of the shape memory member 12 is switched to the second phase. In, it also functions as a unidirectional actuator that restores the shape of the flexible member.
  • the heat quantity change promoting system 30 is a heat transfer medium that transfers heat quantity between the flow path 32 extending near the variable stiffness actuator 10 and the variable stiffness actuator 10 that is fluidly connected to the flow path 32.
  • a transfer unit 40 for transferring through the flow path 32 is provided.
  • the flow path 32 is arranged in parallel with the shape memory member 12. This is preferable for simplification and miniaturization of the configuration.
  • the flow path 32 is disposed in the vicinity of the induction members 14-1 and 14-2. Alternatively, the flow path 32 may be disposed in contact with the induction members 14-1 and 14-2.
  • One end of the flow path 32 is mechanically connected to the transfer unit 40.
  • the transfer unit 40 has a function of retaining the heat transfer medium at a desired position near the variable stiffness actuator 10 as necessary.
  • the heat transfer medium contains at least one of solid, liquid, gas, and semi-solid (gel).
  • the heat transfer medium may include a mixture of a liquid and a solid such as beads.
  • the heat transfer medium includes a plurality of different heat transfer fluids 38A, 38B.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B differ in at least one of thermal conductivity and heat capacity.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are different in at least one of viscosity and density.
  • the heat transfer fluid 38A is composed of a gas
  • the heat transfer fluid 38B is composed of a liquid.
  • the heat transfer fluid 38A is composed of air
  • the heat transfer fluid 38B is composed of water.
  • the thermal conductivity of water is about 20 times greater than that of air.
  • the heat capacity of water is about 3000 times larger than the heat capacity of air.
  • the transfer unit 40 has a plurality of pumps 42A and 42B.
  • the pump 42A is for transferring a heat transfer fluid 38A such as air
  • the pump 42B is for transferring a heat transfer fluid 38B such as water.
  • the pumps 42A and 42B have a function of sucking the heat transfer fluids 38A and 38B from the suction ports and discharging the heat transfer fluids 38A and 38B from the discharge ports, respectively.
  • the suction port of the pump 42A is connected to the intake pipe 36A, and the intake pipe 36A terminates in the atmosphere.
  • the discharge port of the pump 42A is connected to the flow path 32 via the connection flow path 34A.
  • the suction port of the pump 42B is connected to the water absorption pipe 36B, and the water absorption pipe 36B extends into the tank 44 for storing water.
  • the discharge port of the pump 42B is connected to the flow path 32 via the connection flow path 34B.
  • the control unit 20 has a pump drive unit 24 that makes the pumps 42A and 42B independent.
  • the pump driving unit 24 has a function of selectively driving one of the pumps 42A and 42B by supplying a signal to one of the pumps 42A and 42B.
  • Pumps 42A and 42B discharge heat transfer fluids 38A and 38B, respectively, in response to the supply of signals.
  • the transfer unit 40 discharges the heat transfer fluids 38A and 38B, which are heat transfer media, into the flow path 32.
  • the transfer unit 40 transfers the heat transfer fluids 38A and 38B through the flow path 32 while maintaining the state where the heat transfer fluids 38A and 38B are separated along the flow path 32.
  • control unit 20 controls the transfer unit 40 in conjunction with the control of the induction body 14. Specifically, the control unit 20 controls driving of the pumps 42A and 42B in response to ON / OFF of driving of the induction members 14-1 and 14-2.
  • FIG. 1 shows a state where the induction members 14-1 and 14-2 are both driven. In this state, it is preferable that the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 is not deprived. Therefore, the pump drive unit 24 selectively sets the pump 42A in conjunction with the control of the induction members 14-1 and 14-2, that is, according to the ON operation of the drive units 22-1 and 22-2. After driving only for the time of, stop.
  • the predetermined time here is defined by the internal spaces of the flow paths 32 in both the range R1 in which at least the induction member 14-1 extends along the shape memory member 12 and the range R2 in which at least the induction member 14-2 extends. This is the time during which air, which is the heat transfer fluid 38A having a full volume, is transferred by the pump 42A. As a result, air as the heat transfer fluid 38A is retained in the internal spaces of the flow paths 32 in both the range R1 and the range R2.
  • FIG. 2 shows the state in which the induction member 14-2 is driven as it is from the state of FIG. 1, but the drive of the induction member 14-1 is stopped.
  • the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 is not deprived in the range R2 corresponding to the induction member 14-2, but in the range R1 corresponding to the induction member 14-1, the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 is It is preferable to take away early.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42B for a predetermined time in accordance with the off operation of the drive unit 22-1, and then stops the pump 42B.
  • the predetermined time here is the time during which water, which is the heat transfer fluid 38B having a volume that fills the internal space of the flow path 32 in the range R1 corresponding to the induction member 14-1, is transferred into the flow path 32 by the pump 42B. It is.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42A for a predetermined time and then stops it.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are transferred through the internal space of the flow path 32 while maintaining the state separated along the flow path 32.
  • the predetermined time here is a volume of heat transfer necessary for the water, which is the heat transfer fluid 38B previously transferred into the flow path 32, to be transferred to the range R1 corresponding to the induction member 14-1. This is the time during which air as the fluid 38A is transferred into the flow path 32 by the pump 42A.
  • the transfer unit 40 retains the heat transfer fluid 38B, for example, water in the range R1 in which the heat warmed by the induction member 14-1 is to be positively absorbed, and the heat warmed by the induction member 14-2 is depolarized.
  • the heat transfer fluid 38A for example, air is retained in the range R2 to be absorbed.
  • the thermal conductivity of water that is the heat transfer fluid 38B is larger than the thermal conductivity of air that is the heat transfer fluid 38A.
  • the heat capacity of water, which is the heat transfer fluid 38B is larger than the heat capacity of air, which is the heat transfer fluid 38A.
  • the retained water quickly takes away the heat amount of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R1.
  • the staying water promotes heat radiation of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R1.
  • the temperature of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R1 corresponding to the induction member 14-1 in which heat generation has been stopped quickly decreases.
  • the time required for the phase transition of the shape memory member 12 from the high-rigidity state of the second phase, for example, the austenite phase, to the low-rigidity state of the first phase, for example, the martensite phase Compared to Thereby, shortening of the transition time from the high rigidity state to the low rigidity state of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R1 is achieved.
  • the transfer unit 40 discharges the heat transfer fluids 38A and 38B that are no longer needed to the outside of the flexible member on which the variable stiffness actuator 10 is mounted, for example, at the next rigidity change, if necessary.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are made of a substance that is harmless to the living body, for example, physiological saline, and does not adversely affect the living body. It is discharged at temperature.
  • FIG. 3 shows a variable stiffness actuator system according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of the periphery of the variable stiffness actuator shown in FIG. 3 and 4, members having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the variable stiffness actuator system of the present embodiment has a configuration in which a heat transfer promoting body 48 that promotes heat transfer between the variable stiffness actuator 10 and the flow path 32 is added to the variable stiffness actuator system of the first embodiment. Yes.
  • the heat transfer promoting body 48 is provided around the variable stiffness actuator 10 and the flow path 32.
  • the heat transfer promoting body 48 includes a plurality of heat transfer members 48-1 and 48-2.
  • the heat transfer member 48-1 surrounds the variable stiffness actuator 10 and the flow path 32 in the range R1 corresponding to the induction member 14-1, and the heat transfer member 48-2 is in the range R2 corresponding to the induction member 14-2. 3 surrounds the variable stiffness actuator 10 and the flow path 32.
  • the heat transfer members 48-1 and 48-2 are preferably made of a material having high thermal conductivity.
  • the heat transfer members 48-1 and 48-2 are preferably arranged adjacent to the induction members 14-1 and 14-2 and the flow path 32, respectively.
  • the heat transfer members 48-1 and 48-2 are depicted as a single cylinder, but are not limited to such a form.
  • the heat transfer members 48-1 and 48-2 may be preferably made of gel-like grease, sheet-like metal foil, carbon-based sheet, or the like.
  • the heat transfer members 48-1 and 48-2 may be configured using a gel and a sheet in combination. For example, a configuration in which gel is filled in the space inside the heat transfer member 48-1 shown in FIG.
  • the heat transfer facilitator 48 that is, the heat transfer members 48-1 and 48-2 are arranged around the variable stiffness actuator 10 and the flow path 32, so that the heat transfer can be performed as compared with the first embodiment.
  • Efficiency has been improved. Thereby, the efficiency of heat transfer between the shape memory member 12 and the flow path 32 is increased, and the transition from the high rigidity state to the low rigidity state is promoted. Further, the efficiency of heat transfer between the induction members 14-1 and 14-2 and the shape memory member 12 is increased, and the transition from the low rigidity state to the high rigidity state is promoted.
  • FIG. 5 shows a variable stiffness actuator system according to the third embodiment.
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the heat quantity change promoting system 30 has a flow path 32A instead of the flow path 32 of the first embodiment, and a heat transfer fluid 38B discharged from the flow path 32A.
  • the flow path 32 ⁇ / b> A reciprocates along the variable stiffness actuator 10.
  • the flow path 32 ⁇ / b> A is a return path 32 ⁇ / b> Aa extending along the variable stiffness actuator 10, a return path section 32 ⁇ / b> Ac extending along the variable stiffness actuator 10, and a return that connects the forward path portion 32 ⁇ / b> Aa and the return path portion 32 ⁇ / b> Ac. It has a part 32Ab.
  • the forward path portion 32 ⁇ / b> Aa and the return path portion 32 ⁇ / b> Ac are disposed in the vicinity of the variable stiffness actuator 10.
  • the forward path portion 32Aa and the return path portion 32Ac are disposed adjacent to the induction bodies 14-1 and 14-2. Alternatively, the forward path portion 32Aa and the return path portion 32Ac may be disposed in contact with the induction bodies 14-1 and 14-2.
  • the pump driving unit 24 is configured so that the driving unit 22-1.
  • the pump 42B is selectively driven for a predetermined time and then stopped.
  • the predetermined time is the time during which water, which is the heat transfer fluid 38B having a volume filling the internal space of the flow path 32A in the range R1 corresponding to the induction member 14-1, is transferred into the flow path 32A by the pump 42B. It is.
  • the pump drive unit 24 selectively stops the pump 42A after being driven for a predetermined time.
  • the predetermined time here is the time during which air, which is the heat transfer fluid 38A having a volume that fills the internal space of the flow path 32A, that is, the folded portion 32Ab, in the range R1 is transferred into the flow path 32A by the pump 42A. .
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42B for a predetermined time and then stops it.
  • the predetermined time here is the time during which water, which is the heat transfer fluid 38B having a volume filling the internal space of the flow path 32A in the range R1 corresponding to the induction member 14-1, is transferred into the flow path 32A by the pump 42B. It is.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42A for a predetermined time and then stops it.
  • the predetermined time here is a heat transfer of a volume necessary for water, which is the heat transfer fluid 38B previously transferred into the flow path 32A, to be transferred to the range R1 corresponding to the induction member 14-1. This is the time during which air as the fluid 38A is transferred into the flow path 32A by the pump 42A.
  • the air that is the heat transfer fluid 38A sent to the flow path 32A and the water that is the heat transfer fluid 38B are discharged from the tip of the flow path 32A. Water that is the heat transfer fluid 38B discharged from the flow path 32A is collected in the tank 44A.
  • the heat transfer fluid 38A is provided in the flow path 32A in the range R1, that is, the internal space of the folded portion 32Ab.
  • water that is the heat transfer fluid 38B may be retained in the flow path 32A in the range R1, that is, the internal space of the folded portion 32Ab.
  • tank 42 and the tank 44A are depicted as separate tanks, but the tank 42 and the tank 44A may be replaced with one tank, and the heat transfer fluid 38B may be circulated.
  • FIG. 6 shows a variable stiffness actuator system according to the fourth embodiment.
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed descriptions thereof are omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • variable-stiffness actuator system of this embodiment has a configuration in which a pump 42C for sucking the heat transfer fluids 38A and 38B is added to the variable-stiffness actuator system of the first embodiment. That is, the transfer unit 40 has a function of sucking the heat transfer fluids 38A and 38B from the flow path 32 in addition to a function of discharging the heat transfer fluids 38A and 38B into the flow path 32.
  • the suction port of the pump 42C is connected to the flow path 32 via the connection flow path 34C.
  • the discharge port of the pump 42C is connected to the discharge pipe 36C, and the discharge pipe 36C extends into the tank 44B for storing water.
  • the heat transfer fluid 38A for example, air and the heat transfer fluid 38B, for example, water sent to the flow path 32 are sucked by the pump 42C and discharged through the discharge pipe 36C.
  • Heat transfer fluid 38B such as water, is collected in tank 44B.
  • FIG. 7 shows a variable stiffness actuator system according to the fifth embodiment.
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1, 2, and 6 are similar members, and detailed description thereof is omitted.
  • explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment and 4th embodiment.
  • the transfer unit 40 has a pump 42D instead of the pumps 42A and 42B of the first embodiment, and has a tank 44C instead of the tank 44 and the tank 44B. ing.
  • the pump 42D has a function of sucking the heat transfer fluids 38A and 38B from the flow path 32 in addition to a function of discharging the heat transfer fluids 38A and 38B into the flow path 32.
  • the pump 42D sucks the heat transfer fluid 38A from the first suction port, discharges the heat transfer fluid 38A from the discharge suction port, and sucks the heat transfer fluid 38B from the second suction port. It has a function of discharging the heat transfer fluid 38B and a function of sucking the heat transfer fluids 38A and 38B from the discharge suction port and discharging the heat transfer fluids 38A and 38B from the discharge port.
  • the first suction port of the pump 42D is connected to the intake pipe 36A, and the intake pipe 36A terminates in the atmosphere.
  • the second suction port of the pump 42D is connected to the water suction pipe 36B, and the water suction pipe 36B extends into the tank 44C for storing the heat transfer fluid 38B.
  • the discharge suction port of the pump 42 ⁇ / b> D is directly connected to the flow path 32.
  • the discharge port of the pump 42D is connected to the discharge pipe 36D, and the discharge pipe 36D extends into the tank 44C.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are collected in the tank 44C and are not discharged out of the flexible member on which the variable stiffness actuator 10 is mounted.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are discharged out of the flexible member, when the flexible member is an insertion portion of a medical endoscope, the heat transfer fluids 38A and 38B are transferred to the living body.
  • it is required to be made of a harmless substance and discharged at a temperature that does not adversely affect the living body.
  • the variable stiffness actuator system of the present embodiment is configured such that the heat transfer fluids 38A and 38B are not discharged out of the flexible member. Therefore, such a restriction is required for the heat transfer fluids 38A and 38B. Not.
  • FIG. 8 shows a variable stiffness actuator system according to the sixth embodiment.
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1, 2, and 7 are the same members, and detailed description thereof is omitted.
  • explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment and 5th embodiment.
  • the variable stiffness actuator system of this embodiment has a configuration in which a storage unit 52 for storing the heat transfer media 38A and 38B is added to the variable stiffness actuator system of the fifth embodiment.
  • the storage unit 52 is provided at the end opposite to the end of the flow path 32 to which the transfer unit 40 is connected.
  • the storage unit 52 is preferably configured to expand or contract or expand or contract depending on the internal pressure.
  • variable stiffness actuator system of the fifth embodiment when the end of the flow path 32 opposite to the pump 42D is not sealed, the heat transfer fluids 38A and 38B are unintentionally moved from the flow path 32 to the flexible member. There is a risk of leakage. Further, when the end of the flow path 32 opposite to the pump 42D is sealed, when the heat transfer fluids 38A and 38B are fed into the flow path 32, the inside of the flow path 32 becomes high pressure. There is a possibility that the transfer of the heat transfer fluids 38A and 38B may be hindered.
  • the storage portion 52 is provided at the end of the flow path 32 on the opposite side of the pump 42D, so that the heat transfer fluids 38A and 38B can be flexed from the flow path 32 unintentionally. Leakage into the sex member is prevented.
  • the storage unit 52 preferably expands and contracts or expands / contracts according to the internal pressure.
  • the storage section 52 expands, and when the pressure inside the flow path 32 decreases, the storage section 52 contracts. For this reason, the pressure inside the flow path 32 is kept substantially constant. This When the high-pressure heat transfer fluids 38A and 38B are sent into the flow path 32, the inside of the flow path 32 does not become high pressure, and good transfer of the heat transfer fluids 38A and 38B is ensured.
  • FIG. 9 shows a variable stiffness actuator system according to the seventh embodiment. 9, members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed descriptions thereof are omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • variable stiffness actuator system of this embodiment is different from the variable stiffness actuator system of the first embodiment in the layout of the flow path 32 and the induction members 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32 is disposed outside the variable stiffness actuator 10 and extends outside the induction members 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32 is The variable stiffness actuator 10 is disposed adjacent to the shape memory member 12 and extends inside the induction members 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32 is disposed adjacent to the shape memory member 12, the effect of promoting the heat dissipation of the shape memory member 12 is improved when switching from the high rigidity state to the low rigidity state. Yes. Thereby, the transition time from the high rigidity state of the variable stiffness actuator 10 to the low rigidity state is further shortened.
  • FIG. 10 shows a variable stiffness actuator system according to the eighth embodiment.
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the heat quantity change promotion system 30 has a flow path 32B instead of the flow path 32 of the first embodiment.
  • the flow path 32B surrounds the induction bodies 14-1 and 14-2, and extends spirally around the entire induction bodies 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32B is disposed adjacent to the induction bodies 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32B may be disposed in contact with the induction bodies 14-1 and 14-2.
  • the flow path 32B extends spirally around the induction bodies 14-1 and 14-2, so that the flow path 32B and the induction bodies 14-1 and 14-2 are adjacent to each other.
  • the total area of the part or the contact part is much larger than the total area of the adjacent part or the contact part of the flow path 32 and the inducers 14-1 and 14-2 of the variable stiffness actuator system of the first embodiment.
  • the heat transfer fluid 38A having a low thermal conductivity or a low heat capacity is retained in the flow path 32, so that the heat insulation effect around the variable stiffness actuator 10 is also achieved. I can expect.
  • the flow path 32B extends spirally around the entire induction bodies 14-1 and 14-2, but extends spirally so as to wrap around the induction bodies 14-1 and 14-2. Also good.
  • FIG. 11 shows a variable stiffness actuator system according to the ninth embodiment. 11, members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the variable stiffness actuator system of this embodiment has a shape memory member 12A instead of the shape memory member 12 and the flow path 32 of the first embodiment.
  • the shape memory member 12A has a cylindrical shape and also serves as a flow path for the heat transfer fluids 38A and 38B.
  • the shape memory member 12A extends through the inside of the induction members 14-1 and 14-2.
  • the shape memory member 12A is connected to the pump 42A via the connection channel 34A, and is connected to the pump 42B via the connection channel 34B.
  • Such a configuration contributes to downsizing of the variable stiffness actuator system mounted on the flexible member.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are in direct contact with the shape memory member 12A. For this reason, when switching from the high-rigidity state to the low-rigidity state, the heat transfer fluid 38B having a high thermal conductivity or high heat capacity is retained in the shape memory member 12A. Has been improved. Thereby, the transition time from the high rigidity state of the variable stiffness actuator 10 to the low rigidity state is further shortened.
  • Such a configuration in which the shape memory member is formed into a cylindrical shape and also serves as a flow path may be applied to other embodiments.
  • the shape memory member is formed into a cylindrical shape and also serves as a flow path.
  • FIG. 12 shows a variable stiffness actuator system according to the tenth embodiment. 12
  • members denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same members, and detailed descriptions thereof are omitted. In the following, explanation will be given with an emphasis on the difference. That is, the part which is not touched by the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the variable stiffness actuator system of this embodiment has a shape memory member 12B instead of the shape memory member 12 and the flow path 32 of the first embodiment.
  • the shape memory member 12B has a cylindrical shape and also serves as a flow path for the heat transfer fluids 38A and 38B.
  • the shape memory member 12B is connected to the pump 42A via the connection flow path 34A, and is connected to the pump 42B via the connection flow path 34B.
  • the induction members 14-1 and 14-2 are disposed in the cavity of the shape memory member 12B. Such a configuration contributes to downsizing of the variable stiffness actuator system mounted on the flexible member. In addition, it can be expected that the heat generated by the induction members 14-1 and 14-2 is less likely to be transmitted to the periphery of the variable stiffness actuator 10.
  • the heat transfer fluids 38A and 38B are preferably made of an insulator. As a result, even if the insulating film 18 provided around the induction members 14-1 and 14-2 is damaged, a short circuit is prevented.
  • variable-stiffness actuator system of this embodiment has a configuration in which a pump 42E that discharges a heat transfer fluid 38C that is different from either of the heat transfer fluids 38A and 38B is added to the variable-stiffness actuator system of the first embodiment. Yes. That is, the transfer unit 40 has a function of discharging the heat transfer fluid 38C into the flow path 32 in addition to a function of discharging the heat transfer fluids 38A and 38B into the flow path 32.
  • the variable stiffness actuator 10 has an induction member 14-3 in addition to the induction members 14-1 and 14-2.
  • the control unit 20 includes a drive unit 22-3 that drives the induction member 14-3 independently. Both ends of the induction member 14-3 are electrically connected to the drive unit 22-3.
  • the drive unit 22-3 has one power source and one switch, like the drive units 22-1 and 22-2.
  • the pump 42E is for transferring the heat transfer fluid 38C.
  • the pump 42E has a function of sucking the heat transfer fluid 38C from the suction port and discharging the heat transfer fluid 38C from the discharge port.
  • the suction port of the pump 42E is connected to a water absorption pipe 36E, and the water absorption pipe 36E extends into a tank 44D for storing hot water.
  • the discharge port of the pump 42E is connected to the flow path 32 via the connection flow path 34E.
  • the heat transfer fluids 38A, 38B, and 38C are different in at least one of thermal conductivity, heat capacity, viscosity, density, and temperature.
  • the heat transfer fluid 38A is air
  • the heat transfer fluid 38B is room temperature water
  • the heat transfer fluid 38C is hot water.
  • the transfer unit 40 also has a heating wire 56 for warming water stored in the tank 44D or keeping warm water. Further, the control unit 20 includes a heating wire driving unit 58 that supplies current to the heating wire 56.
  • FIG. 13 the induction members 14-1 and 14-2 are driven and the ranges R1 and R2 are heated, but the induction member 14-3 is stopped and the range R3 is not heated.
  • FIG. 14 shows that the induction member 14-1 is driven as it is from the state of FIG. 13, the drive of the induction member 14-2 is stopped, and conversely, the induction member 14-3 is driven. .
  • the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 is not deprived in the range R1 corresponding to the induction member 14-1.
  • the range R2 corresponding to the induction member 14-2 it is preferable that the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 be quickly deprived.
  • the amount of heat of the variable stiffness actuator 10 be stored quickly.
  • the shape memory member 12 in the range R1 is kept warm, the shape memory member 12 in the range R2 is radiated, and the shape memory member 12 in the range R3 is heated.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42B for a predetermined time in accordance with the on / off switching operation of the drive units 22-2 and 22-3, and then stops the pump 42B.
  • the predetermined time here is the time during which water, which is the heat transfer fluid 38B having a volume that fills the internal space of the flow path 32 in the range R2 corresponding to the induction member 14-2, is transferred into the flow path 32 by the pump 42B. It is.
  • connection flow path 32 extends to a connection portion with each connection flow path 34A, 34B, 34E.
  • the pump drive unit 24 selectively stops the pump 42A after being driven for a predetermined time.
  • the predetermined time here is that the air, which is the heat transfer fluid 38A having a volume necessary for the water, which is the heat transfer fluid 38B, to be transferred somewhat before the connection flow path 34E, is passed through the flow path 32 by the pump 42A. It is time to be transferred to.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42E for a predetermined time and then stops it.
  • the predetermined time here is the time during which warm water, which is the heat transfer fluid 38C having a volume that fills the internal space of the flow path 32 in the range R3 corresponding to the induction member 14-3, is transferred into the flow path 32 by the pump 42E. It is.
  • the heat transfer fluids 38B and 38C are present in the internal space of the flow path 32 in a state of being separated along the flow path 32 with the heat transfer fluid 38A interposed therebetween. Since the heat transfer fluid 38A having a low thermal conductivity is interposed between the heat transfer fluids 38B and 38C, mixing of the heat transfer fluid 38B, which is water, and the heat transfer fluid 38C, which is hot water, is well prevented, Heat transfer between the transfer fluid 38B and the heat transfer fluid 38C is also well prevented.
  • the pump drive unit 24 selectively drives the pump 42A for a predetermined time and then stops it.
  • the predetermined time here is the range R2 and the induction member 14 in which the water as the heat transfer fluid 38B and the warm water as the heat transfer fluid 38C previously transferred into the flow path 32 correspond to the induction member 14-2, respectively.
  • -3 is the time required for the air, which is the heat transfer fluid 38A of the volume necessary to be transferred to the range R3 corresponding to ⁇ 3, to be transferred into the flow path 32 by the pump 42A.
  • the heat transfer fluids 38B and 38C are transferred through the internal space of the flow path 32 while maintaining the state separated along the flow path 32 with the heat transfer fluid 38A interposed therebetween.
  • the amount of heat in the shape memory member 12 in the range R1 is kept good, heat dissipation is promoted in the shape memory member 12 in the range R2, and heating is promoted in the shape memory member 12 in the range R3. .
  • the transition time from the high rigidity state to the low rigidity state of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R2 is shortened, and the low rigidity state of the portion of the variable stiffness actuator 10 in the range R3 is changed to the high rigidity state. Reduction of the transition time is achieved.

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Abstract

剛性可変アクチュエータシステムは、可撓性部材に装着され、前記可撓性部材に異なる剛性を提供し得る剛性可変アクチュエータ（１０）と、前記剛性可変アクチュエータの熱量変化を促進する熱量変化促進系（３０）と、前記剛性可変アクチュエータと前記熱量変化促進系を制御する制御部（２０）を備えている。前記熱量変化促進系は、前記剛性可変アクチュエータの近くを延びている流路（３２）と、前記剛性可変アクチュエータとの間で熱量の受け渡しをする熱伝達媒体（３８Ａ，３８Ｂ）を前記流路を通して移送する移送部（４０）を備えている。前記移送部は、必要に応じて、前記熱伝達媒体を前記剛性可変アクチュエータの近くに滞留させる。

Description

剛性可変アクチュエータシステム
　本発明は、可撓性部材の剛性を変更するための剛性可変アクチュエータシステムに関する。
　日本国特許第３１２２６７３号は、挿入部の軟性部の剛性を変更し得る内視鏡を開示している。この内視鏡では、可撓性部材（たとえばコイルパイプ）の両端部が内視鏡の所定位置に固定されており、この可撓性部材には可撓性調整部材（たとえばコイルパイプに挿通された可撓性調整ワイヤ）が分離体を介して固定されている。可撓性部材と可撓性調整部材は、軟性部に沿って操作部にまで延び、かつ軟性部のほぼ全体にわたって延びている。可撓性調整部材を引っ張ることによって、可撓性部材が圧縮されて硬くなり、これにより、軟性部の剛性が変更される。
　可撓性部材と可撓性調整部材は軟性部のほぼ全体にわたって延びているため、このような機構を駆動するには、非常に大きな力を必要とする。この機構の電動化を図った場合、大型の動力源が必要とされ、その構成は、大がかりなものとなる。
　日本国特許第３１４２９２８号は、形状記憶合金を用いた可撓管用剛性可変装置を開示している。この剛性可変装置は、可撓管内に配設されるコイルと、このコイルの内側に配設される電気的絶縁性チューブと、この電気的絶縁性チューブ内にその軸方向に延びて配置される形状記憶合金製ワイヤと、この形状記憶合金製ワイヤを通電する通電加熱手段を備えている。
　形状記憶合金製ワイヤは、低温時には、その長さが伸長し、高温時には、収縮する性質を有している。形状記憶合金製ワイヤは、コイルの両端に設けられた固定部を通って延出しており、その両端にかしめ部材が固定されている。形状記憶合金製ワイヤは、低温時には弛み、高温時には、かしめ部材が固定部に係合して突っ張るように配されている。
　形状記憶合金製ワイヤは、通電加熱手段によって加熱された高温時には収縮してコイルを硬くする。一方、通電のない低温には、形状記憶合金製ワイヤは伸長してコイルを柔らかくする。
　この剛性可変装置は、シンプルな構成であるため小型に構成され得るが、形状記憶合金製ワイヤの収縮時には、形状記憶合金製ワイヤの両端が拘束され、形状記憶合金製ワイヤに負荷がかかるため、その耐久性に難がある。
　本発明の目的は、可撓性部材に装着され、可撓性部材に異なる剛性を提供し得る、シンプルな構成で耐久性のある剛性可変アクチュエータを用いた、剛性の切り換えにすぐれた剛性可変アクチュエータシステムを提供することである。
　この目的のため、剛性可変アクチュエータシステムは、可撓性部材に装着され、前記可撓性部材に異なる剛性を提供し得る剛性可変アクチュエータと、前記剛性可変アクチュエータの熱量変化を促進する熱量変化促進系と、前記剛性可変アクチュエータと前記熱量変化促進系を制御する制御部を備えている。
　前記剛性可変アクチュエータは、第一の相と第二の相の間で相が移り変わり得る形状記憶部材を備えている。前記形状記憶部材は、前記第一の相にあるときは、低剛性状態を取り、前記第二の相にあるときは、前記低剛性状態よりも高い剛性を持つ状態である高剛性状態を取る。
　前記剛性可変アクチュエータはさらに、前記制御部から電流の供給を受けて熱を発して、前記形状記憶部材に前記第一の相と前記第二の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる誘起体を備えている。
　前記熱量変化促進系は、前記剛性可変アクチュエータの近くを延びている流路と、前記剛性可変アクチュエータとの間で熱量の受け渡しをする熱伝達媒体を前記流路を通して移送する移送部を備えている。前記移送部は、必要に応じて、前記熱伝達媒体を前記剛性可変アクチュエータの近くに滞留させる。
図１は、第一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図２は、第一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図３は、第二実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図４は、図３に示された剛性可変アクチュエータの周辺部の側面図である。 図５は、第三実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図６は、第四実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図７は、第五実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図８は、第六実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図９は、第七実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図１０は、第八実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図１１は、第九実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図１２は、第十実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図１３は、第十一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。 図１４は、第十一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。
　［第一実施形態］
　図１と図２は、第一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図１と図２に示されるように、剛性可変アクチュエータシステムは、剛性可変アクチュエータ１０と、剛性可変アクチュエータ１０の熱量変化を促進する熱量変化促進系３０と、剛性可変アクチュエータ１０と熱量変化促進系３０を制御する制御部２０を備えている。
　剛性可変アクチュエータ１０は、可撓性部材に装着され、異なる剛性状態を取り得ることにより、装着された可撓性部材に異なる剛性を提供する機能を有している。剛性可変アクチュエータ１０は、第一の相と第二の相の間で相が移り変わり得る形状記憶部材１２と、制御部２０から電流の供給を受けて熱を発して、形状記憶部材１２に第一の相と第二の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる誘起体１４を備えている。誘起体１４は、複数の誘起部材１４－１，１４－２を備えている。図１に示された剛性可変アクチュエータ１０は、二つの誘起部材を備えているが、これに限定されることなく、さらに多くの誘起部材を備えていてもよい。
　形状記憶部材１２は、少なくとも一つの自由端をもって可撓性部材に配される。形状記憶部材１２は、第一の相にあるときは、外力に従って容易に変形し得る低剛性状態を取り、すなわち低い弾性係数を示し、したがって、可撓性部材に比較的低い剛性を提供する。また、形状記憶部材１２は、第二の相にあるときは、外力に抗してあらかじめ記憶している記憶形状を取る傾向を示す高剛性状態を取り、すなわち高い弾性係数を示し、したがって、可撓性部材に比較的高い剛性を提供する。記憶形状は、これに限らないが、たとえば直線状であってよい。
　ここにおいて、外力とは、形状記憶部材１２を変形させ得る力を意味しており、重力も外力の一部と考える。
　誘起部材１４－１，１４－２は、熱を発する性能を有している。形状記憶部材１２は、誘起部材１４－１，１４－２の加熱に対して、第一の相から第二の相に相が移り変わる性質を有している。
　形状記憶部材１２は、たとえば形状記憶合金から構成されていてよい。形状記憶合金は、これに限らないが、たとえばＮｉＴｉを含む合金であってよい。また、形状記憶部材１２は、これに限らず、形状記憶ポリマー、形状記憶ゲル、形状記憶セラミックなど、他の材料から構成されていてもよい。
　形状記憶部材１２を構成する形状記憶合金は、たとえば、マルテンサイト相とオーステナイト相の間で相が移り変わるものであってよい。その形状記憶合金は、マルテンサイト相時には、外力に対して比較的容易に塑性変形する。つまり、その形状記憶合金は、マルテンサイト相時には低い弾性係数を示す。一方、その形状記憶合金は、オーステナイト相時には、外力に抵抗して容易には変形しない。さらに大きな外力のために変形しても、その大きな外力がなくなれば、超弾性を示して、記憶している形状に戻る。つまり、その形状記憶合金は、オーステナイト相時には高い弾性係数を示す。
　誘起部材１４－１，１４－２は、導電性材料から構成されており、電流の供給に対して熱を発する性質を有している。誘起部材１４－１，１４－２は、たとえば電熱線、つまり電気抵抗の大きい導電性部材で構成されてよい。
　形状記憶部材１２は、細長い外観形状を有している。各誘起部材１４－１，１４－２は、ワイヤ状の部材で構成されており、形状記憶部材１２の外側周囲に配置されている。複数の誘起部材１４－１，１４－２は、形状記憶部材１２の長手軸に沿って間隔を置いて配置されている。各誘起部材１４－１，１４－２は、形状記憶部材１２から適度なすき間をおいて、形状記憶部材１２の長手軸に沿って、形状記憶部材１２の周囲を螺旋状に延びている。このような構成のおかげで、誘起部材１４－１，１４－２によって発せられる熱は、形状記憶部材１２に効率良く伝達される。
　複数の誘起部材１４－１，１４－２は、同一構造体であってよい。しかし、これに限定されることなく、複数の誘起部材１４－１，１４－２は、複数の異なる構造体を含んでいてもよい。異なる構造体は、たとえば、異なる長さや異なる太さや異なるピッチを有していてもよく、また、異なる材料で作られていてもよい。つまり、複数の誘起部材１４－１，１４－２は、すべてまたはいくつかが、同じ特性を有していてもよいし、異なる特性を有していてもよい。
　形状記憶部材１２は、導電性材料から構成されていてよい。たとえば、形状記憶部材１２の周囲には絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１６は、形状記憶部材１２と誘起部材１４－１，１４－２の間の短絡を防止する働きをする。絶縁膜１６は、少なくとも誘起部材１４－１，１４－２に向き合っている部分を覆って設けられている。図１には、形状記憶部材１２の外周面の全体を覆って設けられている形態が描かれているが、これに限らず、形状記憶部材１２の外周面を部分的に覆って設けられていてもよく、また、形状記憶部材１２の全体を覆って設けられていてもよい。
　誘起部材１４－１，１４－２の周囲には絶縁膜１８が設けられている。絶縁膜１８は、形状記憶部材１２と誘起部材１４－１，１４－２の間の短絡と、誘起部材１４－１，１４－２の隣接する部分間の短絡を防止する働きをする。
　制御部２０は、誘起部材１４－１，１４－２をそれぞれ独立に駆動する駆動部２２－１，２２－２を有している。誘起部材１４－１，１４－２の両端は、それぞれ、駆動部２２－１，２２－２に電気的に接続されている。各駆動部２２－１，２２－２は、一つの電源と一つのスイッチを有している。各駆動部２２－１，２２－２は、それぞれ、スイッチのオン動作に応じて、誘起部材１４－１，１４－２に電流を供給し、また、スイッチのオフ動作に応じて、誘起部材１４－１，１４－２に対する電流の供給を停止する。誘起部材１４－１，１４－２は、電流の供給に応じて熱を発する。
　剛性可変アクチュエータ１０は、形状記憶部材１２が何ら拘束されることなく、可撓性部材に装着される。たとえば、剛性可変アクチュエータ１０は、形状記憶部材１２の一端または両端が自由端であるように、可撓性部材の限られた空間内に少ないすき間をもって配置される。
　ここにおいて、限られた空間とは、剛性可変アクチュエータ１０をちょうど収容し得る空間を意味している。したがって、剛性可変アクチュエータ１０と可撓性部材の一方の変形は、わずかであっても、他方に接触して外力を与え得る。
　たとえば、可撓性部材は、剛性可変アクチュエータ１０の外径よりもわずかに大きい内径をもつチューブであり、このチューブの内部に剛性可変アクチュエータ１０が配置されてよい。これに限らず、可撓性部材は、剛性可変アクチュエータ１０よりもわずかに大きい空間を有してさえいればよい。可撓性部材は、たとえば、内視鏡の挿入部であってよい。
　形状記憶部材１２が第一の相にあるとき、剛性可変アクチュエータ１０は、比較的低い剛性を可撓性部材に提供し、可撓性部材に作用する外力すなわち形状記憶部材１２を変形させ得る力に従って容易に変形する。
　また、形状記憶部材１２が第二の相にあるとき、剛性可変アクチュエータ１０は、比較的高い剛性を可撓性部材に提供し、可撓性部材に作用する外力すなわち形状記憶部材１２を変形させ得る力に抗して記憶形状に戻る傾向を示す。
　たとえば制御部２０によって形状記憶部材１２の相が第一の相と第二の相の間で切り換えられることによって、可撓性部材の剛性が切り換えられる。
　剛性の切り換えに加えて、可撓性部材に重力以外の外力が作用している状況下においては、剛性可変アクチュエータ１０は、可撓性部材の形状を切り換える双方向アクチュエータとしても機能する。また、可撓性部材に重力以外の外力が作用しておらず、形状記憶部材１２の相が第二の相に切り換えられる前の第一の相において可撓性部材が変形されている状況下においては、可撓性部材の形状を元に戻す単一方向アクチュエータとしても機能する。
　熱量変化促進系３０は、剛性可変アクチュエータ１０の近くを延びている流路３２と、流路３２に流体的に接続された、剛性可変アクチュエータ１０との間で熱量の受け渡しをする熱伝達媒体を流路３２を通して移送する移送部４０を備えている。
　流路３２は、形状記憶部材１２に並走して配置されている。これは構成の簡略化と小型化にとって好ましい。流路３２は、誘起部材１４－１，１４－２の近傍に配置されている。あるいは、流路３２は、誘起部材１４－１，１４－２に接触して配置されていてもよい。流路３２の一端は、移送部４０に機械的に接続されている。移送部４０は、必要に応じて、熱伝達媒体を剛性可変アクチュエータ１０の近くの所望の位置に滞留させる機能を有している。
　熱伝達媒体は、少なくとも固体、液体、気体、半固体（ゲル）のいずれかを含んでいる。熱伝達媒体は、液体と固体たとえばビーズ等の混合物を含んでいてもよい。熱伝達媒体は、複数の異なる熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを含んでいる。熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、熱伝導率または熱容量の少なくとも一方が異なっている。熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、粘度または密度の少なくとも一方が異なっている。たとえば、熱伝達流体３８Ａは気体で構成され、熱伝達流体３８Ｂは液体で構成されている。一例では、熱伝達流体３８Ａは空気で構成され、熱伝達流体３８Ｂは水で構成されている。水の熱伝導率は空気の熱伝導率と比べ約２０倍大きい。水の熱容量は空気の熱容量と比べ約３０００倍大きい。
　移送部４０は、複数のポンプ４２Ａ，４２Ｂを有している。ポンプ４２Ａは、熱伝達流体３８Ａたとえば空気を移送するためのものであり、ポンプ４２Ｂは、熱伝達流体３８Ｂたとえば水を移送するためのものである。ポンプ４２Ａ，４２Ｂは、それぞれ、吸引口から熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを吸引し、吐出口から熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを吐出する機能を有している。ポンプ４２Ａの吸引口は吸気管３６Ａに接続されており、吸気管３６Ａは大気中で終端している。ポンプ４２Ａの吐出口は、接続流路３４Ａを介して流路３２に接続されている。ポンプ４２Ｂの吸引口は吸水管３６Ｂに接続されており、吸水管３６Ｂは、水を溜めておくためのタンク４４の中にまで延びている。ポンプ４２Ｂの吐出口は、接続流路３４Ｂを介して流路３２に接続されている。
　制御部２０は、ポンプ４２Ａ，４２Ｂを独立にするポンプ駆動部２４を有している。ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａ，４２Ｂの一方に信号を供給して、ポンプ４２Ａ，４２Ｂの一方を選択的に駆動する機能を有している。ポンプ４２Ａ，４２Ｂは、信号の供給に応じて、それぞれ、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを吐出する。その結果、移送部４０は、熱伝達媒体である熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２の中へ吐出する。これにより、移送部４０は、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが流路３２に沿って分離された状態を維持しながら、流路３２を通して熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを移送する。
　さらに、制御部２０は、誘起体１４の制御に連動して移送部４０を制御する。具体的には、制御部２０は、誘起部材１４－１，１４－２の駆動のオンオフに呼応して、ポンプ４２Ａ，４２Ｂの駆動を制御する。
　図１は、誘起部材１４－１，１４－２が共に駆動されている状態を示している。この状態では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は奪われないことが好ましい。このため、ポンプ駆動部２４は、誘起部材１４－１，１４－２の制御に連動して、すなわち、駆動部２２－１，２２－２のオン動作に応じて、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、形状記憶部材１２に沿って少なくとも誘起部材１４－１が延びている範囲Ｒ１と少なくとも誘起部材１４－２が延びている範囲Ｒ２の両方の流路３２の内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって移送される時間である。その結果、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２の両方の流路３２の内部空間に熱伝達流体３８Ａである空気が滞留される。
　滞留された空気は、流動状態に比べ温められるため、誘起部材１４－１，１４－２の熱を奪いにくくなる。また、空気は熱伝導率が悪いため、保温効果も期待できる。
　図２は、図１の状態から、誘起部材１４－２はそのまま駆動されているが、誘起部材１４－１は駆動が停止された状態を示している。この状態では、誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は奪われないことが好ましい反面、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は早く奪わることが好ましい。
　このため、ポンプ駆動部２４は、駆動部２２－１のオフ動作に応じて、ポンプ４２Ｂを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の流路３２の内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ｂである水がポンプ４２Ｂによって流路３２の中に移送される時間である。
　ここで、流路３２は、各接続流路３４Ａ，３４Ｂの接続部まで延びているとしている。
　その後、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。これにより、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、流路３２に沿って分離された状態を維持しながら、流路３２の内部空間を移送される。ここでの所定の時間は、流路３２の中に先に移送された熱伝達流体３８Ｂである水が誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１にまで移送されるために必要な容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって流路３２の中に移送される時間である。
　その結果、範囲Ｒ１の流路３２の内部空間に熱伝達流体３８Ｂである水が滞留されるとともに、範囲Ｒ２の流路３２の内部空間に熱伝達流体３８Ａである空気が滞留される。
　すなわち、移送部４０は、誘起部材１４－１によって温められた熱が積極的に吸熱されるべき範囲Ｒ１に熱伝達流体３８Ｂたとえば水を滞留させ、誘起部材１４－２によって温められた熱が消極的に吸熱されるべき範囲Ｒ２に熱伝達流体３８Ａたとえば空気を滞留させる。
　前述したように、熱伝達流体３８Ｂである水の熱伝導率は熱伝達流体３８Ａである空気の熱伝導率よりも大きい。また、熱伝達流体３８Ｂである水の熱容量は熱伝達流体３８Ａである空気の熱容量よりも大きい。このため、滞留された水は、範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分の熱量を早く奪い取る。言い換えれば、滞留された水は、範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分の放熱を促進する。これにより、発熱が停止された誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分の温度が早く低下する。その結果、第二の相たとえばオーステナイト相の高剛性状態から第一の相たとえばマルテンサイト相の低剛性状態への形状記憶部材１２の相の移り変わりの所要時間が、熱量変化促進系３０がない場合に比べて短縮される。これにより、範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分の高剛性状態から低剛性状態への移行時間の短縮が達成される。
　ここでは、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分を選択的に早く冷やす動作例を説明したが、同様の動作を適用することによって、誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２の剛性可変アクチュエータ１０の部分を選択的に早く冷やすことも可能である。
　移送部４０は、必要に応じて、たとえば、次の剛性の切り換え時に、不要になった熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを剛性可変アクチュエータ１０が装着されている可撓性部材の外に排出する。可撓性部材が医療用内視鏡の挿入部である場合には、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、生体に対して無害な物質たとえば生理食塩水で構成されており、生体に悪影響を及ぼさない温度で排出されるようになっている。
　［第二実施形態］
　図３は、第二実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。また、図４は、図３に示された剛性可変アクチュエータの周辺部の側面図である。図３と図４において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第一実施形態の剛性可変アクチュエータシステムに、剛性可変アクチュエータ１０と流路３２の間の熱伝達を促進する熱伝達促進体４８が追加された構成となっている。熱伝達促進体４８は、剛性可変アクチュエータ１０と流路３２の周囲に設けられている。熱伝達促進体４８は、複数の熱伝達部材４８－１，４８－２を有している。熱伝達部材４８－１は、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１において剛性可変アクチュエータ１０と流路３２を取り囲んでおり、熱伝達部材４８－２は、誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２において剛性可変アクチュエータ１０と流路３２を取り囲んでいる。このように、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２に対して別々の熱伝達部材４８－１，４８－２が配置されていることによって、隣接する別の範囲Ｒ１，Ｒ２に位置する形状記憶部材１２の部分への影響が低減される。
　熱伝達部材４８－１，４８－２は、好ましくは、熱伝導率が高い材質で構成されている。熱伝達部材４８－１，４８－２は、好ましくは、それぞれ、誘起部材１４－１，１４－２と流路３２に隣接して配置されている。
　図３と図４では、熱伝達部材４８－１，４８－２は、単一の筒体として描かれているが、そのような形態に限定されない。熱伝達部材４８－１，４８－２は、好ましくは、ゲル状のグリスやシート状の金属箔、炭素系シートなどで構成されてよい。さらには、熱伝達部材４８－１，４８－２は、ゲルとシートを併用して構成されてもよい。たとえば、図４に示された熱伝達部材４８－１の内側の空間内にゲルが充てんされた構成であってもよい。
　本実施形態では、剛性可変アクチュエータ１０と流路３２の周囲に熱伝達促進体４８すなわち熱伝達部材４８－１，４８－２が配置されていることによって、第一実施形態に比べて熱伝達の効率が向上されている。これにより、形状記憶部材１２と流路３２の間の熱伝達の効率が高められ、高剛性状態から低剛性状態への移行が促進される。また、誘起部材１４－１，１４－２と形状記憶部材１２の間の熱伝達の効率が高められ、低剛性状態から高剛性状態への移行が促進される。
　［第三実施形態］
　図５は、第三実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図５において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、熱量変化促進系３０は、第一実施形態の流路３２に代えて流路３２Ａを有しており、また、流路３２Ａから排出される熱伝達流体３８Ｂである水を受けるタンク４４Ａを有している。
　流路３２Ａは、剛性可変アクチュエータ１０に沿って往復して延びている。言い換えれば、流路３２Ａは、剛性可変アクチュエータ１０に沿って延びている往路部３２Ａａと、剛性可変アクチュエータ１０に沿って延びている復路部３２Ａｃと、往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃをつないでいる折り返し部３２Ａｂを有している。往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃは、剛性可変アクチュエータ１０の近傍に配置されている。往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃは、誘起体１４－１，１４－２に隣接して配置されている。あるいは、往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃは、誘起体１４－１，１４－２に接触して配置されていてもよい。
　本実施形態において、たとえば、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分を選択的に高剛性状態から低剛性状態にする場合、ポンプ駆動部２４は、駆動部２２－１のオフ動作に応じて、ポンプ４２Ｂを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の流路３２Ａの内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ｂである水がポンプ４２Ｂによって流路３２Ａの中に移送される時間である。
　次に、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、範囲Ｒ１の間の流路３２Ａすなわち折り返し部３２Ａｂの内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって流路３２Ａの中に移送される時間である。
　続いて、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ｂを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１の流路３２Ａの内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ｂである水がポンプ４２Ｂによって流路３２Ａの中に移送される時間である。
　その後、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、流路３２Ａの中に先に移送された熱伝達流体３８Ｂである水が誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１にまで移送されるために必要な容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって流路３２Ａの中に移送される時間である。
　その結果、剛性可変アクチュエータ１０の近傍において、範囲Ｒ１の流路３２Ａの内部空間に熱伝達流体３８Ｂである水が滞留されるとともに、範囲Ｒ２の流路３２Ａの内部空間に熱伝達流体３８Ａである空気が滞留される。これにより、範囲Ｒ１の剛性可変アクチュエータ１０の部分の高剛性状態から低剛性状態への移行時間の短縮が達成される。
　流路３２Ａに送り込まれた熱伝達流体３８Ａである空気と熱伝達流体３８Ｂである水は流路３２Ａの先端から排出される。流路３２Ａから排出された熱伝達流体３８Ｂである水はタンク４４Ａに回収される。
　本実施形態では、剛性可変アクチュエータ１０の近傍に流路３２Ａの往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃが配置されていることによって第一実施形態に比べて放熱効率が向上されている。
　ここでは、範囲Ｒ１と範囲Ｒ２の流路３２Ａの内部空間に熱伝達流体３８Ｂである水を滞留させる際に、範囲Ｒ１の間の流路３２Ａすなわち折り返し部３２Ａｂの内部空間に熱伝達流体３８Ａである空気を滞留させているが、範囲Ｒ１の間の流路３２Ａすなわち折り返し部３２Ａｂの内部空間にも熱伝達流体３８Ｂである水を滞留させてもよい。
　図５には、タンク４２とタンク４４Ａは別個のタンクとして描かれているが、タンク４２とタンク４４Ａは一つのタンクに置き換えられ、熱伝達流体３８Ｂが循環される構成とされてもよい。
　［第四実施形態］
　図６は、第四実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図６において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第一実施形態の剛性可変アクチュエータシステムに対して、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを吸引するポンプ４２Ｃが追加された構成となっている。つまり、移送部４０は、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２の中に吐出する機能に加えて、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２から吸引する機能を有している。
　ポンプ４２Ｃの吸引口は、接続流路３４Ｃを介して流路３２に接続されている。ポンプ４２Ｃの吐出口は排出管３６Ｃに接続されており、排出管３６Ｃは、水を溜めておくためのタンク４４Ｂの中にまで延びている。
　本実施形態では、流路３２に送り込まれた熱伝達流体３８Ａたとえば空気と熱伝達流体３８Ｂたとえば水は、ポンプ４２Ｃによって吸引され、排出管３６Ｃを通して排出される。熱伝達流体３８Ｂたとえば水はタンク４４Ｂに回収される。
　［第五実施形態］
　図７は、第五実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図７において、図１と図２と図６に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態および第四実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、移送部４０は、第一実施形態のポンプ４２Ａ，４２Ｂに代えてポンプ４２Ｄを有しており、また、タンク４４とタンク４４Ｂに代えてタンク４４Ｃを有している。
　ポンプ４２Ｄは、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２の中に吐出する機能に加えて、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２から吸引する機能を有している。ポンプ４２Ｄは、第一の吸引口から熱伝達流体３８Ａを吸引し、吐出吸引口から熱伝達流体３８Ａを吐出する機能と、第二の吸引口から熱伝達流体３８Ｂを吸引し、吐出吸引口から熱伝達流体３８Ｂを吐出する機能と、吐出吸引口から熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを吸引し、排出口から熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを排出する機能を有している。
　ポンプ４２Ｄの第一の吸引口は吸気管３６Ａに接続されており、吸気管３６Ａは大気中で終端している。ポンプ４２Ｄの第二の吸引口は吸水管３６Ｂに接続されており、吸水管３６Ｂは、熱伝達流体３８Ｂを溜めておくためのタンク４４Ｃの中にまで延びている。ポンプ４２Ｄの吐出吸引口は、流路３２に直接接続されている。ポンプ４２Ｄの排出口は排出管３６Ｄに接続されており、排出管３６Ｄは、タンク４４Ｃの中にまで延びている。
　本実施形態では、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、タンク４４Ｃに回収され、剛性可変アクチュエータ１０が装着されている可撓性部材の外に排出されない。熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが可撓性部材の外に排出される構成において、さらに可撓性部材が医療用内視鏡の挿入部である場合には、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、生体に対して無害な物質で構成され、生体に悪影響を及ぼさない温度で排出されることが要求される。これに対して、本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが可撓性部材の外に排出されない構成であるので、このような制限事項が熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂに要求されない。
　［第六実施形態］
　図８は、第六実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図８において、図１と図２と図７に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態および第五実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第五実施形態の剛性可変アクチュエータシステムに、熱伝達媒体３８Ａ，３８Ｂを貯蔵する貯蔵部５２が追加された構成となっている。貯蔵部５２は、移送部４０が接続されている流路３２の端部の反対側の端部に設けられている。貯蔵部５２は、好ましくは、内部圧力に応じて膨張収縮または伸縮するようになっている。
　第五実施形態の剛性可変アクチュエータシステムにおいて、ポンプ４２Ｄの反対側の流路３２の端部が封止されていない場合、意図せずに熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが流路３２から可撓性部材の中に漏れ出るおそれがある。また、ポンプ４２Ｄの反対側の流路３２の端部が封止されている場合、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが流路３２の中に送り込まれたときに、流路３２の内部が高圧になり、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂの移送に支障が生じるおそれがある。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、ポンプ４２Ｄの反対側の流路３２の端部に貯蔵部５２が設けられているので、意図せずに熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが流路３２から可撓性部材の中に漏れ出ることが防止される。
　貯蔵部５２は、好ましくは、内部圧力に応じて膨張収縮または伸縮する。流路３２の内部の圧力が高くなると貯蔵部５２が膨らみ、流路３２の内部の圧力が低くなると貯蔵部５２が縮む。このため、流路３２の内部の圧力がほぼ一定に保たれる。これにより、
高圧熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが流路３２の中に送り込まれたときに流路３２の内部が高圧になることがなく、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂの良好な移送が確保される。
　［第七実施形態］
　図９は、第七実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図９において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、流路３２と誘起部材１４－１，１４－２のレイアウトの点において、第一実施形態の剛性可変アクチュエータシステムと相違している。第一実施形態では、流路３２は、剛性可変アクチュエータ１０の外側に配置されており、誘起部材１４－１，１４－２の外側を延びているが、本実施形態では、流路３２は、剛性可変アクチュエータ１０の形状記憶部材１２に隣接して配置されており、誘起部材１４－１，１４－２の内側を延びている。
　本実施形態では、流路３２が形状記憶部材１２に隣接して配置されているため、高剛性状態から低剛性状態に切り換えられる際に、形状記憶部材１２の放熱を促進する効果が向上されている。これにより、剛性可変アクチュエータ１０の高剛性状態から低剛性状態への移行時間のさらに短縮される。
　［第八実施形態］
　図１０は、第八実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図１０において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、熱量変化促進系３０は、第一実施形態の流路３２に代えて流路３２Ｂを有している。
　流路３２Ｂは、誘起体１４－１，１４－２を包囲しており、誘起体１４－１，１４－２の全体の周囲に螺旋状に延びている。流路３２Ｂは、誘起体１４－１，１４－２に隣接して配置されている。あるいは、流路３２Ｂは、誘起体１４－１，１４－２に接触して配置されていてもよい。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、流路３２Ｂが誘起体１４－１，１４－２の周囲を螺旋状に延びていることによって、流路３２Ｂと誘起体１４－１，１４－２の隣接部分または接触部分の総面積が、第一実施形態の剛性可変アクチュエータシステムの流路３２と誘起体１４－１，１４－２の隣接部分または接触部分の総面積よりも遥かに増大されている。
　このため、高剛性状態から低剛性状態に切り換えられる際に、形状記憶部材１２の放熱を促進する効果が向上されている。これにより、剛性可変アクチュエータ１０の高剛性状態から低剛性状態への移行時間のさらに短縮される。
　また、低剛性状態から高剛性状態に切り換えられる際には、熱伝導率または熱容量の低い熱伝達流体３８Ａが流路３２の内部に滞留されるため、剛性可変アクチュエータ１０の周辺への断熱効果も期待できる。
　ここでは、流路３２Ｂは、誘起体１４－１，１４－２の全体の周囲に螺旋状に延びているが、誘起体１４－１，１４－２に巻き付くように螺旋状に延びていてもよい。
　［第九実施形態］
　図１１は、第九実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図１１において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第一実施形態の形状記憶部材１２と流路３２に代えて形状記憶部材１２Ａを有している。形状記憶部材１２Ａは、円筒形状をしており、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂのための流路を兼ねている。形状記憶部材１２Ａは、誘起部材１４－１，１４－２の内側を通って延びている。形状記憶部材１２Ａは、接続流路３４Ａを介してポンプ４２Ａに接続されており、また、接続流路３４Ｂを介してポンプ４２Ｂに接続されている。このような構成は、可撓性部材に装着される剛性可変アクチュエータシステムの小型化に貢献する。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムでは、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂが形状記憶部材１２Ａに直接接触している。このため、高剛性状態から低剛性状態に切り換えられる際、熱伝導率または熱容量の高い熱伝達流体３８Ｂが形状記憶部材１２Ａの内部に滞留されるため、形状記憶部材１２Ａの放熱を促進する効果が向上されている。これにより、剛性可変アクチュエータ１０の高剛性状態から低剛性状態への移行時間のさらに短縮される。
　このように形状記憶部材が円筒形状に成形され流路を兼ねる構成は、他の実施形態に適用されてもよい。たとえば、図５に示された第三実施形態の流路３２Ａの往路部３２Ａａまたは復路部３２Ａｃに適用されても、第三実施形態の流路３２Ａの往路部３２Ａａと復路部３２Ａｃの両方に適用されてもよい。
　［第十実施形態］
　図１２は、第十実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図１２において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第一実施形態の形状記憶部材１２と流路３２に代えて形状記憶部材１２Ｂを有している。形状記憶部材１２Ｂは、円筒形状をしており、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂのための流路を兼ねている。形状記憶部材１２Ｂは、接続流路３４Ａを介してポンプ４２Ａに接続されており、また、接続流路３４Ｂを介してポンプ４２Ｂに接続されている。誘起部材１４－１，１４－２は、形状記憶部材１２Ｂの空洞中に配置されている。このような構成は、可撓性部材に装着される剛性可変アクチュエータシステムの小型化に貢献する。また、誘起部材１４－１，１４－２によって発生された熱が剛性可変アクチュエータ１０の周辺に伝わりにくくする効果が期待できる。
　熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂは、好ましくは、絶縁体で構成されている。これによって、仮に誘起部材１４－１，１４－２の周囲に設けられた絶縁膜１８が損傷した場合であっても、短絡することが防止される。
　［第十一実施形態］
　図１３と図１４は、第十一実施形態による剛性可変アクチュエータシステムを示している。図１３と図１４において、図１と図２に示された部材と同一の参照符号が付された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略される。以下、相違部分に重点をおいて説明される。つまり、以下の説明で触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の剛性可変アクチュエータシステムは、第一実施形態の剛性可変アクチュエータシステムに対して、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂのいずれとも異なる熱伝達流体３８Ｃを吐出するポンプ４２Ｅが追加された構成となっている。つまり、移送部４０は、熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂを流路３２の中に吐出する機能に加えて、熱伝達流体３８Ｃを流路３２の中に吐出する機能を有している。
　また、剛性可変アクチュエータ１０は、誘起部材１４－１，１４－２に加えて、誘起部材１４－３を有している。制御部２０は、誘起部材１４－３を駆動する独立に駆動する駆動部２２－３を有している。誘起部材１４－３の両端は、駆動部２２－３に電気的に接続されている。駆動部２２－３は、駆動部２２－１，２２－２と同様に、一つの電源と一つのスイッチを有している。
　ポンプ４２Ｅは、熱伝達流体３８Ｃを移送するためのものである。ポンプ４２Ｅは、吸引口から熱伝達流体３８Ｃを吸引し、吐出口から熱伝達流体３８Ｃを吐出する機能を有している。ポンプ４２Ｅの吸引口は吸水管３６Ｅに接続されており、吸水管３６Ｅは、温水を溜めておくためのタンク４４Ｄの中にまで延びている。ポンプ４２Ｅの吐出口は、接続流路３４Ｅを介して流路３２に接続されている。
　熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃは、少なくとも、熱伝導率、熱容量、粘度、密度、温度のいずれかが異なっている。たとえば、熱伝達流体３８Ａは空気であり、熱伝達流体３８Ｂは常温の水であり、熱伝達流体３８Ｃは温水である。
　移送部４０はまた、タンク４４Ｄに貯められた水を加温するまたは温水を保温するための電熱線５６を有している。また、制御部２０は、電熱線５６に電流を供給する電熱線駆動部５８を有している。
　図１３は、誘起部材１４－１，１４－２は駆動されており、範囲Ｒ１，Ｒ２は加熱されているが、誘起部材１４－３は駆動が停止されており、範囲Ｒ３は加熱されていない状態を示している。図１４は、図１３の状態から、誘起部材１４－１はそのまま駆動されており、誘起部材１４－２は駆動が停止され、反対に、誘起部材１４－３は駆動された状態を示している。この状態では、誘起部材１４－１に対応する範囲Ｒ１では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は奪われないことが好ましい。誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は早く奪わることが好ましい。反対に、誘起部材１４－３に対応する範囲Ｒ３では、剛性可変アクチュエータ１０の熱量は早く蓄えられることが好ましい。言い換えれば、範囲Ｒ１の形状記憶部材１２の部分は保温され、範囲Ｒ２の形状記憶部材１２の部分は放熱され、範囲Ｒ３の形状記憶部材１２の部分は加熱されることが好ましい。
　このため、ポンプ駆動部２４は、駆動部２２－２，２２－３のオンオフの切り換え動作に応じて、ポンプ４２Ｂを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２の流路３２の内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ｂである水がポンプ４２Ｂによって流路３２の中に移送される時間である。
　ここで、流路３２は、各接続流路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｅとの接続部まで延びているとしている。
　次に、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、熱伝達流体３８Ｂである水が接続流路３４Ｅよりもいくらか先に移送されるために必要な容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって流路３２の中に移送される時間である。
　続いて、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ｅを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、誘起部材１４－３に対応する範囲Ｒ３の流路３２の内部空間を満たす容積の熱伝達流体３８Ｃである温水がポンプ４２Ｅによって流路３２の中に移送される時間である。
　その結果、熱伝達流体３８Ｂ，３８Ｃは、熱伝達流体３８Ａを間に挟んで流路３２に沿って分離された状態で、流路３２の内部空間に存在することになる。熱伝達流体３８Ｂ，３８Ｃの間に、熱伝導率の低い熱伝達流体３８Ａが介在するため、水である熱伝達流体３８Ｂと温水である熱伝達流体３８Ｃの混合が良好に防止されるとともに、熱伝達流体３８Ｂと熱伝達流体３８Ｃの間の熱の移動も良好に防止される。
　その後、ポンプ駆動部２４は、ポンプ４２Ａを選択的に所定の時間の間だけ駆動した後に停止させる。ここでの所定の時間は、流路３２の中に先に移送された熱伝達流体３８Ｂである水と熱伝達流体３８Ｃである温水がそれぞれ誘起部材１４－２に対応する範囲Ｒ２と誘起部材１４－３に対応する範囲Ｒ３にまで移送されるために必要な容積の熱伝達流体３８Ａである空気がポンプ４２Ａによって流路３２の中に移送される時間である。これにより、熱伝達流体３８Ｂ，３８Ｃは、熱伝達流体３８Ａを間に挟んで流路３２に沿って分離された状態を維持しながら、流路３２の内部空間を移送される。
　その結果、範囲Ｒ１の流路３２の内部空間には熱伝達流体３８Ａである空気が滞留され、範囲Ｒ２の流路３２の内部空間には熱伝達流体３８Ｂである水が滞留され、範囲Ｒ３の流路３２の内部空間には熱伝達流体３８Ｃである温水が滞留される。
　これによって、範囲Ｒ１の形状記憶部材１２の部分は熱量が良好に保たれ、範囲Ｒ２の形状記憶部材１２の部分は放熱が促進され、範囲Ｒ３の形状記憶部材１２の部分は加熱が促進される。これにより、範囲Ｒ２の剛性可変アクチュエータ１０の部分の高剛性状態から低剛性状態への移行時間の短縮が達成されるとともに、範囲Ｒ３の剛性可変アクチュエータ１０の部分の低剛性状態から高剛性状態への移行時間の短縮が達成される。
　ここでは、三種類の熱伝達流体３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが使用される例が説明されたが、これに限定されることなく、さらに多くの種類の熱伝達流体が使用される構成に修正や変更されてもよい。

Claims (22)

  1. 　可撓性部材に装着され、前記可撓性部材に異なる剛性を提供し得る剛性可変アクチュエータと、
    　前記剛性可変アクチュエータの熱量変化を促進する熱量変化促進系と、
    　前記剛性可変アクチュエータと前記熱量変化促進系を制御する制御部を備えている剛性可変アクチュエータシステムであり、
    　前記剛性可変アクチュエータは、
    　第一の相と第二の相の間で相が移り変わり得る形状記憶部材を備えており、前記形状記憶部材は、前記第一の相にあるときは、低剛性状態を取り、前記第二の相にあるときは、前記低剛性状態よりも高い剛性を持つ状態である高剛性状態を取り、さらに、
    　前記制御部から電流の供給を受けて熱を発して、前記形状記憶部材に前記第一の相と前記第二の相の間の相の移り変わりを引き起こさせる誘起体を備えており、
    　前記熱量変化促進系は、
    　前記剛性可変アクチュエータの近くを延びている流路と、
    　前記剛性可変アクチュエータとの間で熱量の受け渡しをする熱伝達媒体を前記流路を通して移送する移送部を備えており、前記移送部は、必要に応じて、前記熱伝達媒体を前記剛性可変アクチュエータの近くに滞留させる剛性可変アクチュエータシステム。
  2. 　前記誘起体は、複数の誘起部材を含んでおり、
    　前記熱伝達媒体は、複数の異なる熱伝達流体を含んでいる請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  3. 　前記移送部は、前記複数の異なる熱伝達流体が前記流路に沿って分離された状態を維持しながら、前記複数の異なる熱伝達流体を移送する請求項２に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  4. 　前記複数の異なる熱伝達流体は、熱伝導率または熱容量の少なくとも一方が異なっている請求項２に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  5. 　前記複数の異なる熱伝達流体は、粘度または密度の少なくとも一方が異なっている請求項２に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  6. 　前記複数の異なる熱伝達流体は、温度が異なっている請求項２に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  7. 　前記熱伝達媒体は、少なくとも固体、液体、気体、半固体（ゲル）のいずれかを含んでいる請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  8. 　前記複数の異なる熱伝達流体は第一の熱伝達流体と第二の熱伝達流体を含んでおり、前記第一の熱伝達流体の熱伝導率は前記第二の熱伝達流体の熱伝導率よりも大きいか、前記第一の熱伝達流体の熱容量は前記第二の熱伝達流体の熱容量よりも大きく、
    　前記移送部は、前記誘起部材によって温められた熱が積極的に吸熱されるべき範囲に前記第一の熱伝達流体を滞留させ、前記誘起部材によって温められた熱が消極的に吸熱されるべき範囲に前記第二の熱伝達流体を滞留させる請求項２に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  9. 　前記制御部は、前記誘起体の制御に連動して前記移送部を制御する請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  10. 　前記流路と前記剛性可変アクチュエータの間の熱伝達を促進する熱伝達促進体をさらに備えている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  11. 　前記熱伝達促進体は、複数の熱伝達部材を有している請求項１０に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  12. 　前記流路は、前記形状記憶部材に並走して配置されている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  13. 　前記流路は、前記誘起体を包囲しており、螺旋状に延びている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  14. 　前記流路は、往路部と復路部を有している請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  15. 　前記移送部は、前記熱伝達媒体を前記流路の中へ吐出する請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  16. 　前記移送部は、前記熱伝達媒体を前記流路から吸引する請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  17. 　前記移送部は、必要に応じて、前記熱伝達媒体を前記可撓性部材の外へ排出する請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  18. 　前記熱伝達媒体を貯蔵する貯蔵部をさらに備えている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  19. 　前記貯蔵部は、前記移送部が接続されている前記流路の端部の反対側の端部に設けられている請求項１８に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  20. 　前記形状記憶部材は円筒形状をしており、前記流路を兼ねている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  21. 　前記誘起体は、前記形状記憶部材の空洞中に配置されており、
    　前記熱伝達媒体は、絶縁体で構成されている請求項２０に記載の剛性可変アクチュエータシステム。
  22. 　前記可撓性部材は、内視鏡の挿入部である請求項１の剛性可変アクチュエータシステム。
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