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WO2017094085A1 - 硬度可変アクチュエータ - Google Patents

硬度可変アクチュエータ Download PDF

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WO2017094085A1
WO2017094085A1 PCT/JP2015/083648 JP2015083648W WO2017094085A1 WO 2017094085 A1 WO2017094085 A1 WO 2017094085A1 JP 2015083648 W JP2015083648 W JP 2015083648W WO 2017094085 A1 WO2017094085 A1 WO 2017094085A1
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WO
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heat transfer
shape memory
transfer medium
hardness
memory member
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PCT/JP2015/083648
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English (en)
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Inventor
雅矢 高橋
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Publication date
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Priority to PCT/JP2015/083648 priority patent/WO2017094085A1/ja
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    • F16F2224/02—Materials; Material properties solids
    • F16F2224/0258—Shape-memory metals, e.g. Ni-Ti alloys

Definitions

  • the present invention relates to a hardness variable actuator for changing the hardness of a flexible member.
  • Japanese Patent No. 3212673 discloses an endoscope that can change the hardness 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 hardness of the soft part.
  • Japanese Patent No. 3142828 discloses a hardness varying device for a flexible tube using a shape memory alloy. This hardness varying 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 hardness variable device can be configured in a small size because of its simple configuration, but when the shape memory alloy wire contracts, 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 durable variable hardness actuator that is mounted on a flexible member and can provide different hardness to the flexible member with a simple configuration.
  • variable hardness actuator includes a shape memory member that can change phase between the first phase and the second phase.
  • the shape memory member assumes a soft state that can be easily deformed according to external forces, thus providing a relatively low hardness for the flexible member.
  • the shape memory member when the shape memory member is in the second phase, it takes a hard state showing a tendency to take a memory shape memorized in advance against an external force, and thus the flexible member has a relatively high hardness.
  • the variable hardness actuator further includes an inductive member that causes the shape memory member to cause a phase transition between the first phase and the second phase.
  • the variable hardness actuator is disposed on the flexible member such that the shape memory member has at least one free end.
  • the hardness variable actuator further includes a cooling mechanism for cooling the shape memory member.
  • the cooling mechanism includes a heat transfer medium that promotes heat dissipation of at least a portion of the shape memory member.
  • FIG. 1 shows a variable hardness actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in hardness with respect to a change in temperature in the shape memory member of the hardness variable actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing changes in temperature and hardness with time in the shape memory member of the hardness variable actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a variable hardness actuator according to the second embodiment, in which the heat transfer medium is in a non-deformed state.
  • FIG. 5 shows a cross section of the variable hardness actuator taken along line F5-F5 in FIG.
  • FIG. 6 is a hardness variable actuator according to the second embodiment, and shows the hardness variable actuator in which the heat transfer medium is in a deformed state.
  • FIG. 1 shows a variable hardness actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in hardness with respect to a change in temperature in the shape memory member of the hardness variable actuator according to the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a cross section of the variable hardness actuator taken along line F7-F7 in FIG.
  • FIG. 8 shows the variable hardness actuator according to the third embodiment, in which the heat transfer medium is in a state in which the induction member is retracted.
  • FIG. 9 shows a cross section of the variable hardness actuator taken along line F9-F9 in FIG.
  • FIG. 10 shows a variable hardness actuator according to the third embodiment, in which the heat transfer medium covers the induction member.
  • FIG. 11 shows a cross section of the variable hardness actuator taken along line F11-F11 in FIG.
  • FIG. 12 shows a variable hardness actuator according to the fourth embodiment, in which the heat transfer medium is in the first phase.
  • FIG. 13 shows a variable hardness actuator according to the fourth embodiment, in which the heat transfer medium is in the second phase.
  • FIG. 14 shows a variable hardness actuator according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15 shows a hardness variable actuator according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 shows a variable hardness actuator according to the seventh embodiment.
  • FIG. 17 shows a hardness variable actuator according to the eighth embodiment.
  • FIG. 18 shows a hardness variable actuator according to the ninth embodiment.
  • FIG. 1 shows a variable hardness actuator according to the first embodiment.
  • the variable hardness actuator 10 is attached to the flexible member and has a function of providing the flexible member with different hardness by being able to take different hardness states.
  • the hardness variable actuator 10 includes a shape memory member 20 in which the phase can change between the first phase and the second phase, and the shape memory member 20 includes a first phase and a second phase.
  • An inductive member 30 is provided that causes a phase transition between the two.
  • the variable hardness actuator 10 is disposed on the flexible member such that the shape memory member 20 has at least one free end.
  • the flexible member may be an exterior member of an insertion portion of an endoscope.
  • the shape memory member 20 When the shape memory member 20 is in the first phase, it takes a soft state that can be easily deformed according to an external force, that is, exhibits a low elastic modulus, and thus provides a relatively low hardness for the flexible member. Further, when the shape memory member 20 is in the second phase, the shape memory member 20 takes a hard state showing a tendency to take a memory shape memorized in advance against an external force, that is, exhibits a high elastic coefficient, and thus is flexible. Providing a relatively high hardness to the structural member.
  • 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 20, and gravity is also considered as a part of the external force.
  • the induction member 30 has a function of generating heat.
  • the shape memory member 20 has a property that the phase changes from the first phase to the second phase in accordance with the heat generation of the induction member 30.
  • the shape memory member 20 may be made of, for example, a shape memory alloy.
  • the shape memory alloy is not limited to this, but may be, for example, an alloy containing NiTi.
  • the shape memory member 20 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 20 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 member 30 is made of a conductive material and has a property of generating heat in response to supply of current.
  • the induction member 30 may be formed of, for example, a heating wire, that is, a conductive member having a large electric resistance.
  • the shape memory member 20 has an elongated external shape.
  • the induction member 30 is formed of a wire-like member and is disposed around the outside of the shape memory member 20.
  • the induction member 30 extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20.
  • the induction member 30 extends spirally around the shape memory member 20 along the longitudinal axis of the shape memory member 20 with an appropriate gap from the shape memory member 20. Thanks to such a configuration, the heat generated by the induction member 30 is efficiently transmitted to the shape memory member 20.
  • the shape memory member 20 may be made of a conductive material.
  • an insulating film 42 is provided around the shape memory member 20.
  • the insulating film 42 functions to prevent a short circuit between the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the insulating film 42 is provided so as to cover at least a portion facing the induction member 30.
  • FIG. 1 illustrates a form in which the outer peripheral surface of the shape memory member 20 is partially covered, the present invention is not limited thereto, and is provided so as to cover the entire outer peripheral surface of the shape memory member 20. Alternatively, the shape memory member 20 may be entirely covered.
  • An insulating film 44 is provided around the induction member 30.
  • the insulating film 44 functions to prevent a short circuit between the shape memory member 20 and the induction member 30 and a short circuit between adjacent portions of the induction member 30.
  • the shape memory member 20 has a first end 22 and a second end 24, and the induction member 30 has a first end 32 located on the first end 22 side of the shape memory member 20, and a shape
  • the storage member 20 has a second end 34 located on the second end 24 side.
  • the first end 32 of the induction member 30 is electrically connected to the control unit 50 via the wiring 62, and the second end 34 of the induction member 30 is electrically connected to the control unit 50 via the wiring 64. It is connected to the.
  • the control unit 50 includes one power source 52 and one switch 54.
  • the power supply 52 and the switch 54 are connected in series. That is, one end of the power supply 52 is connected to one end of the switch 54, the other end of the power supply 52 is connected to the wiring 62, and the other end of the switch 54 is connected to the wiring 64.
  • the control unit 50 supplies current to the induction member 30 in response to the switch 54 being turned on, that is, closing operation, and stops supplying current to the induction member 30 in response to the switch 54 being turned off, that is, opened.
  • the induction member 30 generates heat in response to the supply of current.
  • the hardness variable actuator 10 further includes a cooling mechanism 70 that cools the shape memory member 20.
  • the cooling means at least promoting the heat radiation of the object, in other words, enhancing the heat radiation action of the object.
  • the cooling mechanism 70 has a heat transfer medium 72 that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72 is not necessarily required to promote the heat dissipation of the entire shape memory member 20, and it is only necessary to promote the heat dissipation of at least a part of the shape memory member 20, for example, the portion corresponding to the induction member 30.
  • the part corresponding to the induction member 30 means a part heated by the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72 can be easily deformed according to an external force.
  • the heat transfer medium 72 has, for example, an elastic coefficient equivalent to that of the shape memory member 20 when in the first phase.
  • the heat transfer medium 72 is disposed around the outer periphery of the induction member 30 and extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20. That is, the heat transfer medium 72 has a hollow shape, for example, a cylindrical shape, and the shape memory member 20 and the induction member 30 are disposed in the inner space of the heat transfer medium 72. Thanks to such a configuration, the variable hardness actuator 10 has a very compact structure. Such a structure is advantageous for size reduction in the radial direction.
  • the heat transfer medium 72 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the induction member 30 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20, and the heat transfer medium 72 has a higher thermal conductivity than the induction member 30.
  • the above-described hardness variable actuator 10 is attached to the flexible member without any restriction on both ends of the shape memory member 20.
  • the hardness variable actuator 10 is arranged with a small gap in a limited space of the flexible member such that one end or both ends of the shape memory member 20 are free ends.
  • the limited space means a space that can just accommodate the variable hardness actuator 10. Therefore, even if the deformation of one of the variable hardness 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 hardness actuator 10, and the variable hardness 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 space slightly larger than the hardness variable actuator 10.
  • variable hardness actuator 10 When the shape memory member 20 is in the first phase, the variable hardness actuator 10 provides a relatively low hardness to the flexible member, and thus an external force acting on the flexible member, that is, a force capable of deforming the shape memory member 20. Almost deforms according to.
  • variable hardness actuator 10 provides a relatively high hardness to the flexible member and deforms the external force acting on the flexible member, that is, the shape memory member 20. The tendency to return to the memory shape against the obtained force is shown.
  • control unit 50 switches the phase of the shape memory member 20 between the first phase and the second phase, the hardness of the flexible member is switched.
  • variable hardness actuator 10 In addition to switching the hardness, under a situation in which an external force is acting on the flexible member, the variable hardness actuator 10 also functions as a bidirectional actuator that switches the shape of the flexible member. In addition, in the situation where no external force is acting on the flexible member and the flexible member is deformed in the first phase before the phase of the shape memory member 20 is switched to the second phase, It also functions as a unidirectional actuator that restores the shape of the flexible member.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in hardness with respect to a change in temperature in the shape memory member 20 of the variable hardness actuator 10.
  • the As point indicates the temperature at which the phase starts to change from the martensite phase to the austenite phase during heating
  • the Af point indicates the temperature at which the phase ends at the austenite phase during heating
  • the Ms point indicates the austenite phase during cooling.
  • the Mf point indicates the temperature at which the phase ends at the martensite phase during cooling.
  • the martensite phase and the austenite phase are mixed.
  • the locus of hardness change during heating is different from the locus of hardness change during cooling. That is, the hardness change with respect to the temperature change of the shape memory member 20 has hysteresis.
  • FIG. 3 shows changes in temperature and hardness of the shape memory member 20 of the hardness variable actuator 10 over time while the phase changes from the austenite phase Af to the martensite phase Mf.
  • changes in temperature and hardness of the shape memory member 20 in the hardness variable actuator 10 of the present embodiment, that is, the hardness variable actuator 10 having a cooling mechanism are indicated by solid lines.
  • FIG. 3 also shows, as a comparative example, changes in the temperature and hardness of the shape memory member in a hardness variable actuator that does not have a cooling mechanism by broken lines.
  • the present embodiment has a cooling mechanism
  • the phase is changed to the martensite phase Mf at time t 1 ( ⁇ t 2 ). That is, the shape memory member 20 of the hardness variable actuator 10 of the present embodiment with the cooling mechanism shifts to the martensite phase Mf in a shorter time than the shape memory member of the hardness variable actuator of the comparative example without the cooling mechanism. It is changing.
  • the shape memory member 20 of the hardness variable actuator 10 of the present embodiment with the cooling mechanism is changed from the hard state to the soft state in a shorter time than the shape memory member of the hardness variable actuator of the comparative example without the cooling mechanism. It has changed.
  • the variable hardness actuator 10 of the present embodiment with the cooling mechanism takes less time to change from the hard state to the soft state than the variable hardness actuator of the comparative example without the cooling mechanism.
  • variable hardness actuator 10 of the present embodiment with the cooling mechanism has improved responsiveness in switching from the hard state to the soft state as compared with the shape memory member of the comparative variable hardness actuator without the cooling mechanism. Yes.
  • FIG. 4 to 7 show a hardness variable actuator according to the second embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted.
  • the control unit 50, the wirings 62 and 64, and the insulating films 42 and 44 are omitted for the sake of simplicity. In the following, explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • FIG. 4 shows the hardness variable actuator 10A in which the heat transfer medium 72A is in an undeformed state.
  • FIG. 5 shows a cross section of the variable hardness actuator 10A along the line F5-F5 in FIG.
  • FIG. 6 shows the variable hardness actuator 10A in which the heat transfer medium 72A is in a deformed state.
  • FIG. 7 shows a cross section of the hardness varying actuator 10A along the line F7-F7 in FIG.
  • the hardness variable actuator 10A includes a cooling mechanism 70A for cooling the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70 ⁇ / b> A has a heat transfer medium 72 ⁇ / b> A that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> A is disposed around the outer periphery of the induction member 30 and extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20. That is, the heat transfer medium 72A has a hollow shape, for example, a cylindrical shape with both ends narrowed, and the shape memory member 20 and the induction member 30 are disposed in the inner space of the heat transfer medium 72A.
  • the heat transfer medium 72A has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the induction member 30 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20, and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> A has a higher thermal conductivity than the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72A is elastic and easily deforms when a mechanical force is applied, and returns to its original shape when the force is removed. When a mechanical force that stretches the heat transfer medium 72A along the longitudinal axis is applied, the heat transfer medium 72A extends along the longitudinal axis and decreases in diameter.
  • the heat transfer medium 72A is formed in a mesh shape, for example, so as to be easily deformed.
  • the cooling mechanism 70A further includes a fixing member 74A that fixes the first end 72Aa of the heat transfer medium 72A, a force generator 76A that generates a mechanical force along the longitudinal axis of the heat transfer medium 72A, It has a force transmission member 78A that transmits the mechanical force generated by the generator 76A to the heat transfer medium 72A.
  • the force transfer member 78A is mechanically fixed to the second end 72Ab of the heat transfer medium 72A, and is moved along the longitudinal axis of the heat transfer medium 72A by the force generator 76A.
  • the force transmission member 78A may be made of a wire, for example.
  • the cooling mechanism 70A applies a mechanical force to the heat transfer medium 72A to deform the heat transfer medium 72A, and more specifically, pulls the heat transfer medium 72A via the force transfer member 78A. Then, the heat transfer medium 72A is stretched and the diameter of the heat transfer medium 72A is changed, thereby switching the contact / non-contact of the heat transfer medium 72A to the induction member 30.
  • the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is such that the shape memory member 20, the induction member 30, and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> A are different from each other than the state where the shape memory member 20, the induction member 30 and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> A are mechanically separated from each other.
  • the mechanical contact state is higher. That is, the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is switched by switching the contact / non-contact of the heat transfer medium 72A with the induction member 30 by the cooling mechanism 70A.
  • variable hardness actuator 10A When the variable hardness actuator 10A is switched from the hard state to the soft state, the heat transfer medium 72A is brought into contact with the induction member 30 by the cooling mechanism 70A, thereby shortening the time required to change to the soft state.
  • the heat transfer medium 72A is brought into contact with the induction member 30 by the cooling mechanism 70A, but the heat transfer medium 72A has a shape.
  • the storage member 20 may be brought into contact with the storage member 20.
  • Such a configuration can be obtained, for example, by forming the shape memory member 20 in a hollow shape and arranging the induction member 30 in the inner space of the shape memory member 20.
  • FIG. 8 to 11 show a variable hardness actuator according to the third embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted.
  • explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • FIG. 8 shows the hardness variable actuator 10B in a state where the heat transfer medium 72B is retracted from the induction member.
  • FIG. 9 shows a cross section of the hardness varying actuator 10B along the line F9-F9 in FIG.
  • FIG. 10 shows the variable hardness actuator 10B in a state where the heat transfer medium 72B covers the induction member.
  • FIG. 11 shows a cross section of the variable hardness actuator 10B along the line F11-F11 in FIG.
  • the hardness variable actuator 10B of the present embodiment includes a cooling mechanism 70B that cools the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70 ⁇ / b> B has a heat transfer medium 72 ⁇ / b> B that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B has a folded hollow shape, for example, a cylindrical shape, and extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20.
  • the inner diameter of the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B is set to be slightly smaller than the outer diameter of the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72B has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the induction member 30 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B has a higher thermal conductivity than the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72B is flexible and easily deforms when a mechanical force is applied.
  • the folded portion 72Bc moves along the longitudinal axis.
  • the cooling mechanism 70B further includes a fixing member 74B that fixes the first end 72Ba of the heat transfer medium 72B, a force generator 76B that generates a mechanical force along the longitudinal axis of the heat transfer medium 72B, It has the force transmission member 78B which transmits the mechanical force generated by the generator 76B to the heat transfer medium 72B.
  • the force transfer member 78B is mechanically fixed to the second end 72Bb of the heat transfer medium 72B, and is moved along the longitudinal axis of the heat transfer medium 72B by the force generator 76B.
  • the folded portion 72Bc of the heat transfer medium 72B first contacts the induction member 30. After contact, it moves over the induction member 30. As a result, the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B comes into contact with the induction member 30, and the diameter of the induction member 30 decreases and comes into contact with the shape memory member 20. As a result, as shown in FIGS. 10 and 11, there is no gap between the induction member 30 and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B and no gap between the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70B deforms the heat transfer medium 72B by applying a mechanical force to the heat transfer medium 72B, more specifically, the heat transfer medium 72B is shaped via the force transfer member 78B.
  • the cooling mechanism 70B deforms the heat transfer medium 72B by applying a mechanical force to the heat transfer medium 72B, more specifically, the heat transfer medium 72B is shaped via the force transfer member 78B.
  • the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is such that the shape memory member 20, the induction member 30, and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B are mutually apart from the state where the shape memory member 20, the induction member 30, and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B are mechanically separated from each other
  • the mechanical contact state is higher. That is, the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is switched by switching the contact / non-contact of the heat transfer medium 72B with the induction member 30 by the cooling mechanism 70B.
  • variable hardness actuator 10B When the variable hardness actuator 10B is switched from the hard state to the soft state, the heat transfer medium 72B is brought into contact with the induction member 30 by the cooling mechanism 70B, thereby shortening the time required to change to the soft state.
  • the heat transfer medium 72B is brought into contact with the induction member 30 by the cooling mechanism 70B, but is the same as in the second embodiment.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> B may be configured to contact the shape memory member 20.
  • [Fourth embodiment] 12 and 13 show a variable hardness actuator according to the fourth embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted.
  • the controller 50, the wirings 62 and 64, and the insulating films 42 and 44 are not shown for the sake of simplicity. In the following, explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • FIG. 12 shows the hardness variable actuator 10C in which the heat transfer medium 72C is in the first phase.
  • FIG. 13 shows the hardness variable actuator 10C in which the heat transfer medium 72C is in the second phase.
  • variable hardness actuator 10C of this embodiment includes a cooling mechanism 70C for cooling the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70 ⁇ / b> C has a heat transfer medium 72 ⁇ / b> C that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> C is disposed around the outer periphery of the induction member 30 and extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20. That is, the heat transfer medium 72C has a hollow shape, for example, a cylindrical shape, and the shape memory member 20 and the induction member 30 are disposed in the inner space of the heat transfer medium 72C.
  • the heat transfer medium 72C has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the induction member 30 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> C has a higher thermal conductivity than the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72C is made of a shape memory material that deforms in response to a temperature change, for example, a shape memory alloy.
  • a shape memory material that deforms in response to a temperature change
  • the heat transfer medium 72C When the heat transfer medium 72C is in the state of the first phase lower than the transformation temperature, as shown in FIG. 12, it stores a shape having a large diameter, and the second phase higher than the transformation temperature.
  • a shape having a small diameter is stored.
  • the material is selected such that the transformation temperature of the heat transfer medium 72C is lower than the transformation temperature of the shape memory member 20, for example.
  • the contact / non-contact state with respect to the induction member 30 is switched according to the temperature change.
  • the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is such that the shape memory member 20, the induction member 30, and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> C are mutually different from the state where the shape memory member 20, the induction member 30 and the heat transfer medium 72 ⁇ / b> C are mechanically separated from each other.
  • the mechanical contact state is higher. That is, the heat dissipation efficiency of the shape memory member 20 is switched by switching the contact / non-contact of the heat transfer medium 72C with the induction member 30 by the cooling mechanism 70C.
  • variable hardness actuator 10C When the variable hardness actuator 10C is switched from the hard state to the soft state, the heat transfer medium 72C is in contact with the induction member 30, so that the time required to change to the soft state is shortened.
  • the heat transfer medium 72C is brought into contact with the induction member 30 by the cooling mechanism 70C, but is the same as in the second embodiment.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> C may be configured to contact the shape memory member 20.
  • FIG. 14 shows a variable hardness actuator according to the fifth embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the hardness variable actuator 10D of this embodiment includes a cooling mechanism 70D that cools the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70 ⁇ / b> D has a heat transfer medium 72 ⁇ / b> D that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> D is disposed around the outer periphery of the induction member 30 and extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20. That is, the heat transfer medium 72D has a hollow shape, for example, a cylindrical shape, and the shape memory member 20 and the induction member 30 are disposed in the inner space of the heat transfer medium 72D.
  • the heat transfer medium 72D has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the cooling mechanism 70D further includes a fluid supply source 82D that supplies fluid, and a fluid path 84D that fluidly connects the fluid supply source 82D and the inner space of the heat transfer medium 72D.
  • the fluid may be a gas or a liquid, for example.
  • the fluid supply source 82D may be constituted by, for example, a compressor or a pump.
  • the fluid supplied from the fluid supply source 82D flows into the inner space of the heat transfer medium 72D through the fluid path 84D, and passes through the inner space of the heat transfer medium 72D as indicated by arrows. At that time, part of the heat of the shape memory member 20 is transferred to the fluid, whereby the shape memory member 20 is cooled. Part of the heat of the fluid is transferred to the heat transfer medium 72D, and part of the heat of the heat transfer medium 72D is released to the surrounding space.
  • the cooling mechanism 70D cools the shape memory member 20 by supplying a fluid to the inner space of the heat transfer medium 72D. Therefore, the temperature of the shape memory member 20 is a predetermined temperature when the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72D, compared to when the fluid is not supplied to the inner space of the heat transfer medium 72D. Until a short time.
  • variable hardness actuator 10D When the variable hardness actuator 10D is switched from the hard state to the soft state, the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72D by the cooling mechanism 70D, thereby shortening the time until the transition to the soft state.
  • FIG. 15 shows a hardness variable actuator according to the sixth embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted.
  • explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the hardness variable actuator 10E of this embodiment includes a cooling mechanism 70E that cools the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70E has a heat transfer medium 72E that promotes heat dissipation of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72E has a hollow shape, for example, a cylindrical shape.
  • the shape memory member 20 and the induction member 30 are disposed around the outside of the heat transfer medium 72E.
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> E extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20.
  • the heat transfer medium 72E is disposed adjacent to, for example, in contact with the induction member 30.
  • the heat transfer medium 72E has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20.
  • the induction member 30 has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20
  • the heat transfer medium 72 ⁇ / b> E has a higher thermal conductivity than the induction member 30.
  • the cooling mechanism 70E further includes a fluid supply source 82E that supplies fluid, and a fluid path 84E that fluidly connects the fluid supply source 82E and the inner space of the heat transfer medium 72E.
  • the fluid may be a gas or a liquid, for example.
  • the fluid supply source 82E may be constituted by, for example, a compressor or a pump.
  • the fluid supplied from the fluid supply source 82E flows into the inner space of the heat transfer medium 72E through the fluid path 84E, and passes through the inner space of the heat transfer medium 72E as indicated by an arrow. A part of the heat of the shape memory member 20 is transferred to the heat transfer medium 72E, a part of the heat of the heat transfer medium 72E is released to the surrounding space, and another part of the heat of the heat transfer medium 72E is a fluid. It is transmitted to.
  • the cooling mechanism 70E cools the shape memory member 20 by supplying a fluid to the inner space of the heat transfer medium 72E. Therefore, the temperature of the shape memory member 20 is set to a predetermined temperature when the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72E than when the fluid is not supplied to the inner space of the heat transfer medium 72E. Until a short time.
  • variable hardness actuator 10E When the variable hardness actuator 10E is switched from the hard state to the soft state, the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72E by the cooling mechanism 70E, so that the time until the transition to the soft state is shortened.
  • the heat transfer medium 72E may be configured by an endoscope duct member that guides fluid, such as an air supply pipe or a water supply pipe.
  • FIG. 16 shows a variable hardness actuator according to the seventh embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the hardness variable actuator 10F of the present embodiment includes a cooling mechanism 70F that cools the shape memory member 20 in addition to the shape memory member 20 and the plurality of induction members 30.
  • the plurality of induction members 30 are arranged around the outside of the shape memory member 20, and are arranged at intervals along the longitudinal axis of the shape memory member 20.
  • the cooling mechanism 70 ⁇ / b> F includes a plurality of heat transfer media 72 ⁇ / b> A that respectively promote heat dissipation of a plurality of portions of the shape memory member 20, a plurality of fixing members 74 ⁇ / b> A that respectively fix one ends of the plurality of heat transfer media 72 ⁇ / b> A, A plurality of force generators 76A that generate mechanical force along the longitudinal axis of the transmission medium 72A, and a plurality of force transmissions that transmit the mechanical force generated by each force generator 76A to each heat transfer medium 72A A member 78A is provided.
  • the structure composed of one heat transfer medium 72A, one fixing member 74A, one force generation device 76A, and one force transmission member 78A that correspond to each other is functionally the same as the cooling mechanism 70A of the second embodiment. It is.
  • the cooling mechanism 70F includes a plurality of cooling mechanisms each equal to the cooling mechanism 70A of the second embodiment, and the plurality of cooling mechanisms can operate independently of each other. That is, the cooling mechanism 70F can independently cool a plurality of portions of the shape memory member 20 in which the plurality of induction members 30 are arranged.
  • each heat transfer medium 72A is brought into contact with each induction member 30 independently by the cooling mechanism 70F. As a result, the time until the transition to the soft state is shortened.
  • the variable hardness actuator 10F of the present embodiment has two induction members 30, and the cooling mechanism 70F is a configuration example having two cooling mechanisms each equal to the cooling mechanism 70A of the second embodiment.
  • the actuator 10F may include three or more induction members 30, and the cooling mechanism 70F may include the same number of cooling mechanisms as the induction members 30 that are equal to the cooling mechanism 70A of the second embodiment.
  • cooling mechanism 70F may be configured to include a plurality of cooling mechanisms each equal to the cooling mechanisms 70, 70B to 70E other than the second embodiment.
  • FIG. 17 shows a hardness variable actuator according to the eighth embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the hardness variable actuator 10G of the present embodiment has a hollow shape memory member 20G in which the phase can change between the first phase and the second phase, for example, a cylindrical shape memory member 20G, and an induction disposed around the outside of the shape memory member 20G.
  • a cooling mechanism 70G for cooling the member 30 and the shape memory member 20G is provided.
  • the shape memory member 20G is the same as the shape memory member 20 of the first embodiment except for the difference in shape.
  • the cooling mechanism 70G has a heat transfer medium 72G that promotes heat dissipation of the shape memory member 20G.
  • the heat transfer medium 72G has a hollow shape, for example, a cylindrical shape.
  • the heat transfer medium 72G extends through the inner space of the shape memory member 20G.
  • the heat transfer medium 72G extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20G.
  • the heat transfer medium 72G has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20G.
  • the cooling mechanism 70G further includes a fluid supply source 82G that supplies fluid, and a fluid path 84G that fluidly connects the fluid supply source 82G and the inner space of the heat transfer medium 72G.
  • the fluid may be a gas or a liquid, for example.
  • the fluid supply source 82G may be constituted by, for example, a compressor or a pump.
  • the fluid supplied from the fluid supply source 82G flows into the inner space of the heat transfer medium 72G through the fluid path 84G, and passes through the inner space of the heat transfer medium 72G as indicated by an arrow. Part of the heat of the shape memory member 20G is transferred to the heat transfer medium 72G, part of the heat of the heat transfer medium 72G is released to the surrounding space, and another part of the heat of the heat transfer medium 72G is fluid. It is transmitted to.
  • the cooling mechanism 70G cools the shape memory member 20G by supplying a fluid to the inner space of the heat transfer medium 72G. Therefore, the temperature of the shape memory member 20G is a predetermined temperature when the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72G than when the fluid is not supplied to the inner space of the heat transfer medium 72G. Until a short time.
  • variable hardness actuator 10G When the variable hardness actuator 10G is switched from the hard state to the soft state, the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72G by the cooling mechanism 70G, thereby shortening the time until the transition to the soft state.
  • FIG. 18 shows a hardness variable actuator according to the ninth embodiment.
  • members indicated by the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same members, and detailed description thereof is omitted. In the following, explanation will be given with emphasis on the different parts. That is, the part which is not touched in the following description is the same as that of 1st embodiment.
  • the hardness variable actuator 10H of the present embodiment is disposed around the outer periphery of the plurality of shape memory members 20H and the plurality of shape memory members 20H whose phases can be changed between the first phase and the second phase.
  • a cooling mechanism 70H that cools the induction member 30 and the shape memory member 20H is provided.
  • the plurality of shape memory members 20H are arranged on the circumference, for example. Various characteristics of the shape memory member 20H are the same as those of the shape memory member 20 of the first embodiment.
  • the cooling mechanism 70H has a heat transfer medium 72H that promotes heat dissipation of the shape memory member 20H.
  • the heat transfer medium 72H has a hollow shape, for example, a cylindrical shape.
  • the heat transfer medium 72H extends through the space between the plurality of shape memory members 20H.
  • the heat transfer medium 72H extends along the longitudinal axis of the shape memory member 20H.
  • the heat transfer medium 72H has a higher thermal conductivity than the shape memory member 20H.
  • the cooling mechanism 70H further includes a fluid supply source 82H that supplies fluid, and a fluid path 84H that fluidly connects the fluid supply source 82H and the inner space of the heat transfer medium 72H.
  • the fluid may be a gas or a liquid, for example.
  • the fluid supply source 82H may be constituted by, for example, a compressor or a pump.
  • the fluid supplied from the fluid supply source 82H flows into the inner space of the heat transfer medium 72H through the fluid path 84H, and passes through the inner space of the heat transfer medium 72H as indicated by an arrow. Part of the heat of the shape memory member 20H is transferred to the heat transfer medium 72H, part of the heat of the heat transfer medium 72H is released to the surrounding space, and another part of the heat of the heat transfer medium 72H is fluid. It is transmitted to.
  • the cooling mechanism 70H cools the shape memory member 20H by supplying a fluid to the inner space of the heat transfer medium 72H. Therefore, the temperature of the shape memory member 20H is set to a predetermined temperature when the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72H than when the fluid is not supplied to the inner space of the heat transfer medium 72H. Until a short time.
  • variable hardness actuator 10H When the variable hardness actuator 10H is switched from the hard state to the soft state, the fluid is supplied to the inner space of the heat transfer medium 72H by the cooling mechanism 70H, thereby shortening the time until the transition to the soft state.

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Abstract

硬度可変アクチュエータ（１０）は、可撓性部材に装着されて可撓性部材に異なる硬度を提供する機能を有する。硬度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（２０）と、形状記憶部材（２０）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部材（３０）と、形状記憶部材（２０）を冷却する冷却機構（７０）を備えている。形状記憶部材（２０）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軟質状態を取り、可撓性部材に低い硬度を提供し、第二の相にあるときは、外力に抗して記憶形状を取る傾向を示す硬質状態を取り、可撓性部材に高い硬度を提供する。冷却機構（７０）は、形状記憶部材（２０）の少なくとも一部分の放熱を促進する熱伝達媒体（７２）を含んでいる。

Description

硬度可変アクチュエータ
　本発明は、可撓性部材の硬度を変更するための硬度可変アクチュエータに関する。
　日本国特許第３１２２６７３号は、挿入部の軟性部の硬度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、軟性部の硬度が変更される。
　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硬度可変装置を開示している。この硬度可変装置は、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。
　この硬度可変装置は、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。
日本国特許第３１２２６７３号 日本国特許第３１４２９２８号
　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硬度を提供し得る、シンプルな構成で耐久性のある硬度可変アクチュエータを提供することである。
　この目的のため、硬度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。形状記憶部材は、第一の相にあるときは、外力に従って容易に変形し得る軟質状態を取り、したがって、可撓性部材に比較的低い硬度を提供する。また、形状記憶部材は、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硬質状態を取り、したがって、可撓性部材に比較的高い硬度を提供する。硬度可変アクチュエータはさらに、形状記憶部材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部材を備えている。硬度可変アクチュエータは、形状記憶部材が少なくとも一つの自由端をもつように可撓性部材に配される。硬度可変アクチュエータはさらに、形状記憶部材を冷却する冷却機構を備えている。冷却機構は、形状記憶部材の少なくとも一部分の放熱を促進する熱伝達媒体を含んでいる。
図１は、第一実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。 図２は、第一実施形態による硬度可変アクチュエータの形状記憶部材における温度変化に対する硬度変化を示しているグラフである。 図３は、第一実施形態による硬度可変アクチュエータの形状記憶部材における時間経過に対する温度と硬度の変化を示しているグラフである。 図４は、第二実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が非変形状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図５は、図４のＦ５－Ｆ５線に沿った硬度可変アクチュエータの断面を示している。 図６は、第二実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が変形状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図７は、図６のＦ７－Ｆ７線に沿った硬度可変アクチュエータの断面を示している。 図８は、第三実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が誘起部材を退避された状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図９は、図８のＦ９－Ｆ９線に沿った硬度可変アクチュエータの断面を示している。 図１０は、第三実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が誘起部材を覆っている状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図１１は、図８のＦ１１－Ｆ１１線に沿った硬度可変アクチュエータの断面を示している。 図１２は、第四実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が第一の相の状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図１３は、第四実施形態による硬度可変アクチュエータであり、熱伝達媒体が第二の相の状態にある硬度可変アクチュエータを示している。 図１４は、第五実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。 図１５は、第六実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。 図１６は、第七実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。 図１７は、第八実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。 図１８は、第九実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。
　［第一実施形態］
　図１は、第一実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。硬度可変アクチュエータ１０は、可撓性部材に装着され、異なる硬度状態を取り得ることにより可撓性部材に異なる硬度を提供する機能を有している。図１に示されるように、硬度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２０と、形状記憶部材２０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部材３０を備えている。硬度可変アクチュエータ１０は、形状記憶部材２０が少なくとも一つの自由端をもつように可撓性部材に配される。可撓性部材は、たとえば、内視鏡の挿入部の外装部材であってよい。
　形状記憶部材２０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軟質状態を取り、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硬度を提供する。また、形状記憶部材２０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硬質状態を取り、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硬度を提供する。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２０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３０は、熱を発する機能を有している。形状記憶部材２０は、誘起部材３０の発熱に応じて、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２０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２０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２０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３０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３０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２０は、細長い外観形状を有している。誘起部材３０は、ワイヤ状の部材で構成されており、形状記憶部材２０の外側周囲に配置されている。誘起部材３０は、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。誘起部材３０は、形状記憶部材２０から適度なすき間をおいて、形状記憶部材２０の長手軸に沿って、形状記憶部材２０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３０によって発せられる熱は、形状記憶部材２０に効率良く伝達される。
　形状記憶部材２０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２０の周囲には絶縁膜４２が設けられている。絶縁膜４２は、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間の短絡を防止する働きをする。絶縁膜４２は、少なくとも誘起部材３０に面する部分を覆って設けられている。図１には、形状記憶部材２０の外周面を部分的に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２０の外周面の全体を覆って設けられていてもよく、また、形状記憶部材２０の全体を覆って設けられていてもよい。
　誘起部材３０の周囲には絶縁膜４４が設けられている。絶縁膜４４は、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間の短絡と、誘起部材３０の隣接する部分間の短絡を防止する働きをする。
　形状記憶部材２０は第一の端２２と第二の端２４を有しており、誘起部材３０は、形状記憶部材２０の第一の端２２の側に位置する第一の端３２と、形状記憶部材２０の第二の端２４の側に位置する第二の端３４を有している。
　誘起部材３０の第一の端３２は、配線６２を介して制御部５０に電気的に接続されており、誘起部材３０の第二の端３４は、配線６４を介して制御部５０に電気的に接続されている。
　制御部５０は、一つの電源５２と一つのスイッチ５４を含んでいる。電源５２とスイッチ５４は直列に接続されている。すなわち、電源５２の一端はスイッチ５４の一端と接続されており、電源５２の他端は配線６２と接続されており、スイッチ５４の他端は配線６４と接続されている。制御部５０は、スイッチ５４のオンすなわち閉じ動作に応じて、誘起部材３０に電流を供給し、また、スイッチ５４のオフすなわち開き動作に応じて、誘起部材３０に対する電流の供給を停止する。誘起部材３０は、電流の供給に応じて熱を発する。
　硬度可変アクチュエータ１０はさらに、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０を備えている。ここで、冷却とは、少なくとも、対象物の放熱を促進すること、言い換えれば、対象物の放熱作用を高めることを意味している。
　冷却機構７０は、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２を有している。熱伝達媒体７２は、必ずしも形状記憶部材２０の全体の放熱を促進する必要はなく、形状記憶部材２０の少なくとも一部分、たとえば、誘起部材３０に対応する部分の放熱を促進すればよい。ここで、誘起部材３０に対応する部分とは、誘起部材３０によって加熱される部分を意味している。
　熱伝達媒体７２は、形状記憶部材２０と同様に、外力に従って容易に変形し得る。熱伝達媒体７２は、たとえば、第一の相にあるときの形状記憶部材２０と同等の弾性係数を有している。
　熱伝達媒体７２は、誘起部材３０の外側周囲に配置されており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。つまり、熱伝達媒体７２は中空形状たとえば円筒形状を有しており、形状記憶部材２０と誘起部材３０は熱伝達媒体７２の内側空間内に配置されている。このような構成のおかげで、硬度可変アクチュエータ１０は非常にコンパクトな構造体となっている。このような構造体は、径方向のサイズダウンに有利である。
　熱伝達媒体７２は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。たとえば、誘起部材３０は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有しており、熱伝達媒体７２は、誘起部材３０よりも高い熱伝導率を有している。
　上述された硬度可変アクチュエータ１０は、形状記憶部材２０の両端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、硬度可変アクチュエータ１０は、形状記憶部材２０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、硬度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、硬度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、硬度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硬度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、硬度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。
　形状記憶部材２０が第一の相にあるとき、硬度可変アクチュエータ１０は、比較的低い硬度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２０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２０が第二の相にあるとき、硬度可変アクチュエータ１０は、比較的高い硬度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２０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５０によって形状記憶部材２０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、可撓性部材の硬度が切り換えられる。
　硬度の切り換えに加えて、可撓性部材に外力が作用している状況下においては、硬度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、可撓性部材に外力が作用しておらず、形状記憶部材２０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。
　図２は、硬度可変アクチュエータ１０の形状記憶部材２０における温度変化に対する硬度変化を示しているグラフである。図２において、Ａｓ点は、加熱時にマルテンサイト相からオーステナイト相に相が移り変わり始める温度を示し、Ａｆ点は、加熱時にオーステナイト相に相が移り終わる温度を示し、Ｍｓ点は、冷却時にオーステナイト相からマルテンサイト相に相が移り変わり始める温度を示し、Ｍｆ点は、冷却時にマルテンサイト相に相が移り終わる温度を示している。Ａｓ点からＡｆ点に移り変わる間と、Ｍｓ点からＭｆ点に移り変わる間では、マルテンサイト相とオーステナイト相が混在している。図２から分かるように、加熱時の硬度変化の軌跡は、冷却時の硬度変化の軌跡と相違している。すなわち、形状記憶部材２０の温度変化に対する硬度変化はヒステリシスを有している。
　図３は、オーステナイト相Ａｆからマルテンサイト相Ｍｆへと相が移り変わる間の時間経過に対する硬度可変アクチュエータ１０の形状記憶部材２０の温度と硬度の変化を示している。図３には、本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０すなわち冷却機構を有している硬度可変アクチュエータ１０における形状記憶部材２０の温度と硬度の変化が実線で示されている。図３にはまた、比較例として、冷却機構を有していない硬度可変アクチュエータにおける形状記憶部材の温度と硬度の変化が破線で示されている。
　図３から示されるように、冷却機構なしの比較例の硬度可変アクチュエータの形状記憶部材は、時刻ｔ２においてマルテンサイト相Ｍｆへと相が移り変わっているのに対して、冷却機構ありの本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０の形状記憶部材２０は、時刻ｔ１（＜ｔ２）においてマルテンサイト相Ｍｆへと相が移り変わっている。つまり、冷却機構ありの本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０の形状記憶部材２０は、冷却機構なしの比較例の硬度可変アクチュエータの形状記憶部材よりも短時間の間にマルテンサイト相Ｍｆへと相が移り変わっている。
　したがって、冷却機構ありの本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０の形状記憶部材２０の方が、冷却機構なしの比較例の硬度可変アクチュエータの形状記憶部材よりも短時間の間に硬質状態から軟質状態に変化している。つまり、冷却機構ありの本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０の方が、冷却機構なしの比較例の硬度可変アクチュエータよりも、硬質状態から軟質状態に移り変わるまでの時間が短い。
　すなわち、冷却機構ありの本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０は、冷却機構なしの比較例の硬度可変アクチュエータの形状記憶部材と比較して、硬質状態から軟質状態への切り替えの応答性が向上されている。
　［第二実施形態］
　図４ないし図７は、第二実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。また、第二実施形態以降の図においては、図の簡潔さのため、制御部５０と配線６２，６４と絶縁膜４２，４４の図示は省略されている。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　図４は、熱伝達媒体７２Ａが非変形状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ａを示している。図５は、図４のＦ５－Ｆ５線に沿った硬度可変アクチュエータ１０Ａの断面を示している。図６は、熱伝達媒体７２Ａが変形状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ａを示している。図７は、図６のＦ７－Ｆ７線に沿った硬度可変アクチュエータ１０Ａの断面を示している。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ａは、形状記憶部材２０と誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ａを備えている。
　冷却機構７０Ａは、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２Ａを有している。熱伝達媒体７２Ａは、誘起部材３０の外側周囲に配置されており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。つまり、熱伝達媒体７２Ａは中空形状、たとえば両端がすぼまった円筒形状を有しており、形状記憶部材２０と誘起部材３０は熱伝達媒体７２Ａの内側空間内に配置されている。
　熱伝達媒体７２Ａは、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。たとえば、誘起部材３０は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有しており、熱伝達媒体７２Ａは、誘起部材３０よりも高い熱伝導率を有している。
　熱伝達媒体７２Ａは、弾性を有しており、機械的な力が加えられたときに容易に変形し、その力が除かれたときには元の形に戻る。熱伝達媒体７２Ａは、長手軸に沿って熱伝達媒体７２Ａを引き伸ばすような機械的な力が加えられたとき、長手軸に沿って伸びるとともに径が小さくなる。熱伝達媒体７２Ａは、容易に変形するように、たとえばメッシュ状に形作られている。
　冷却機構７０Ａはさらに、熱伝達媒体７２Ａの第一の端７２Ａａを固定している固定部材７４Ａと、熱伝達媒体７２Ａの長手軸に沿った機械的な力を発生する力発生装置７６Ａと、力発生装置７６Ａによって発生された機械的な力を熱伝達媒体７２Ａに伝達する力伝達部材７８Ａを有している。力伝達部材７８Ａは、熱伝達媒体７２Ａの第二の端７２Ａｂに機械的に固定されており、力発生装置７６Ａによって熱伝達媒体７２Ａの長手軸に沿って移動される。力伝達部材７８Ａは、たとえばワイヤで構成されてよい。
　熱伝達媒体７２Ａが非変形状態にあるとき、図４と図５に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にはすき間があり、また、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ａの間にはすき間がある。
　力発生装置７６Ａによって熱伝達媒体７２Ａの第二の端７２Ａｂが引っ張られると、熱伝達媒体７２Ａは引き伸ばされるとともに径が小さくなる。これにより、熱伝達媒体７２Ａは誘起部材３０に接触し、さらに熱伝達媒体７２Ａの小径化は誘起部材３０の径を小さくさせ、今度は誘起部材３０が形状記憶部材２０に接触する。その結果、図６と図７に示されるように、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ａの間のすき間も、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間のすき間もなくなる。
　反対に、熱伝達媒体７２Ａの第二の端７２Ａｂを引っ張る力が除かれると、熱伝達媒体７２Ａは、その復元力によって縮むとともに径が大きくなり、元の形状に戻る。その結果、図４と図５に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にすき間ができ、さらに、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ａの間にもすき間ができる。
　このように、冷却機構７０Ａは、熱伝達媒体７２Ａに機械的な力を加えて熱伝達媒体７２Ａを変形させることによって、より具体的には、力伝達部材７８Ａを介して熱伝達媒体７２Ａを引っ張って熱伝達媒体７２Ａを引き伸ばし、熱伝達媒体７２Ａの径を変化させることによって、誘起部材３０に対する熱伝達媒体７２Ａの接触／非接触の切り替えをおこなう。
　形状記憶部材２０の放熱の効率は、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ａが互いに機械的に離れている状態よりも、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ａが互いに機械的に接触している状態の方が高い。つまり、冷却機構７０Ａによって誘起部材３０に対する熱伝達媒体７２Ａの接触／非接触が切り替えられることによって、形状記憶部材２０の放熱の効率が切り替えられる。
　硬度可変アクチュエータ１０Ａの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ａによって熱伝達媒体７２Ａが誘起部材３０に接触させられることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　本実施形態は、誘起部材３０が形状記憶部材２０の外側周囲に配置されているため、冷却機構７０Ａによって熱伝達媒体７２Ａが誘起部材３０に接触させられる構成であるが、熱伝達媒体７２Ａが形状記憶部材２０に接触させられる構成とされてもよい。そのような構成は、たとえば、形状記憶部材２０が中空状に形作られ、形状記憶部材２０の内側空間内に誘起部材３０が配置された構成とすることによって得られる。
　［第三実施形態］
　図８ないし図１１は、第三実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　図８は、熱伝達媒体７２Ｂが誘起部材から退避された状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ｂを示している。図９は、図８のＦ９－Ｆ９線に沿った硬度可変アクチュエータ１０Ｂの断面を示している。図１０は、熱伝達媒体７２Ｂが誘起部材を被覆した状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ｂを示している。図１１は、図１０のＦ１１－Ｆ１１線に沿った硬度可変アクチュエータ１０Ｂの断面を示している。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｂは、形状記憶部材２０と誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ｂを備えている。
　冷却機構７０Ｂは、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｂを有している。熱伝達媒体７２Ｂは、折り返された中空形状たとえば円筒形状を有しており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。熱伝達媒体７２Ｂの内径は、誘起部材３０の外径よりもいくらか小さく設定されている。
　熱伝達媒体７２Ｂは、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。たとえば、誘起部材３０は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有しており、熱伝達媒体７２Ｂは、誘起部材３０よりも高い熱伝導率を有している。
　熱伝達媒体７２Ｂは、柔軟性があり、機械的な力が加えられたときに容易に変形する。熱伝達媒体７２Ｂは、長手軸に沿って機械的な力が加えられたとき、折り返し部７２Ｂｃが長手軸に沿って移動する。
　冷却機構７０Ｂはさらに、熱伝達媒体７２Ｂの第一の端７２Ｂａを固定している固定部材７４Ｂと、熱伝達媒体７２Ｂの長手軸に沿った機械的な力を発生する力発生装置７６Ｂと、力発生装置７６Ｂによって発生された機械的な力を熱伝達媒体７２Ｂに伝達する力伝達部材７８Ｂを有している。力伝達部材７８Ｂは、熱伝達媒体７２Ｂの第二の端７２Ｂｂに機械的に固定されており、力発生装置７６Ｂによって熱伝達媒体７２Ｂの長手軸に沿って移動される。
　熱伝達媒体７２Ｂが誘起部材３０から退避された状態にあるとき、図８と図９に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にはすき間があり、また、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｂの間にはすき間がある。
　力発生装置７６Ｂによって熱伝達媒体７２Ｂの第二の端７２Ｂｂが押し出される（すなわち誘起部材３０に近づく方に移動される）と、熱伝達媒体７２Ｂの折り返し部７２Ｂｃは、最初に誘起部材３０に当接した後、誘起部材３０を乗り越えて移動する。これにより、熱伝達媒体７２Ｂは誘起部材３０に接触し、また誘起部材３０は、径が小さくなり、形状記憶部材２０に接触する。その結果、図１０と図１１に示されるように、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｂの間のすき間も、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間のすき間もなくなる。
　反対に、力発生装置７６Ｂによって熱伝達媒体７２Ｂの第二の端７２Ｂｂが引き戻される（すなわち誘起部材３０から離れる方に移動される）と、熱伝達媒体７２Ｂの折り返し部７２Ｂｃは、誘起部材３０上を移動し、最後には誘起部材３０から離れる。その結果、図８と図９に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にすき間ができ、さらに、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｂの間にもすき間ができる。
　このように、冷却機構７０Ｂは、熱伝達媒体７２Ｂに機械的な力を加えて熱伝達媒体７２Ｂを変形させることによって、より具体的には、力伝達部材７８Ｂを介して熱伝達媒体７２Ｂを形状記憶部材２０の長手軸に沿って移動させることによって、誘起部材３０に対する熱伝達媒体７２Ｂの接触／非接触の切り替えをおこなう。
　形状記憶部材２０の放熱の効率は、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｂが互いに機械的に離れている状態よりも、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｂが互いに機械的に接触している状態の方が高い。つまり、冷却機構７０Ｂによって誘起部材３０に対する熱伝達媒体７２Ｂの接触／非接触が切り替えられることによって、形状記憶部材２０の放熱の効率が切り替えられる。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｂの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ｂによって熱伝達媒体７２Ｂが誘起部材３０に接触させられることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　本実施形態は、誘起部材３０が形状記憶部材２０の外側周囲に配置されているため、冷却機構７０Ｂによって熱伝達媒体７２Ｂが誘起部材３０に接触させられる構成であるが、第二実施形態と同様に、熱伝達媒体７２Ｂが形状記憶部材２０に接触させられる構成とされてもよい。
　［第四実施形態］
　図１２と図１３は、第四実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。また、第四実施形態以降の図においては、図の簡潔さのため、制御部５０と配線６２，６４と絶縁膜４２，４４の図示は省略されている。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　図１２は、熱伝達媒体７２Ｃが第一の相の状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ｃを示している。図１３は、熱伝達媒体７２Ｃが第二の相の状態にある硬度可変アクチュエータ１０Ｃを示している。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｃは、形状記憶部材２０と誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ｃを備えている。
　冷却機構７０Ｃは、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｃを有している。熱伝達媒体７２Ｃは、誘起部材３０の外側周囲に配置されており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。つまり、熱伝達媒体７２Ｃは中空形状たとえば円筒形状を有しており、形状記憶部材２０と誘起部材３０は熱伝達媒体７２Ｃの内側空間内に配置されている。
　熱伝達媒体７２Ｃは、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。たとえば、誘起部材３０は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有しており、熱伝達媒体７２Ｃは、誘起部材３０よりも高い熱伝導率を有している。
　熱伝達媒体７２Ｃは、温度変化に応じて変形する形状記憶材料たとえば形状記憶合金で作られている。熱伝達媒体７２Ｃは、変態温度よりも低い第一の相の状態にあるときは、図１２に示されるように、径が大きい形状を記憶しており、変態温度よりも高い第二の相の状態にあるときは、図１３に示されるように、径が小さい形状を記憶している。熱伝達媒体７２Ｃの変態温度は、たとえば、形状記憶部材２０の変態温度よりも低くなるように材料選択がなされている。
　熱伝達媒体７２Ｃが第一の相の状態にあるとき、図１２に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にはすき間があり、また、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｃの間にはすき間がある。
　誘起部材３０の発熱によって熱伝達媒体７２Ｃの温度が上昇して変態温度を上回ると、熱伝達媒体７２Ｃは、第一の相の状態から第二の相の状態に移り変わり、径が小さくなる。これにより、熱伝達媒体７２Ｃは誘起部材３０に接触し、さらに熱伝達媒体７２Ｃの小径化は誘起部材３０の径を小さくさせ、今度は誘起部材３０が形状記憶部材２０に接触する。その結果、図１３に示されるように、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｃの間のすき間も、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間のすき間もなくなる。
　反対に、熱伝達媒体７２Ｃの温度が下降して変態温度を下回ると、熱伝達媒体７２Ｃは、第二の相の状態から第一の相の状態に移り変わり、径が大きくなる。その結果、図１２に示されるように、形状記憶部材２０と誘起部材３０の間にすき間ができ、さらに、誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｃの間にもすき間ができる。
　このように、熱伝達媒体７２Ｃは、温度変化に応じて誘起部材３０に対する接触／非接触の状態が切り替わる。
　形状記憶部材２０の放熱の効率は、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｃが互いに機械的に離れている状態よりも、形状記憶部材２０と誘起部材３０と熱伝達媒体７２Ｃが互いに機械的に接触している状態の方が高い。つまり、冷却機構７０Ｃによって誘起部材３０に対する熱伝達媒体７２Ｃの接触／非接触が切り替えられることによって、形状記憶部材２０の放熱の効率が切り替えられる。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｃの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、熱伝達媒体７２Ｃが誘起部材３０に接触していることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　本実施形態は、誘起部材３０が形状記憶部材２０の外側周囲に配置されているため、冷却機構７０Ｃによって熱伝達媒体７２Ｃが誘起部材３０に接触させられる構成であるが、第二実施形態と同様に、熱伝達媒体７２Ｃが形状記憶部材２０に接触させられる構成とされてもよい。
　［第五実施形態］
　図１４は、第五実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｄは、形状記憶部材２０と誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ｄを備えている。
　冷却機構７０Ｄは、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｄを有している。熱伝達媒体７２Ｄは、誘起部材３０の外側周囲に配置されており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。つまり、熱伝達媒体７２Ｄは中空形状たとえば円筒形状を有しており、形状記憶部材２０と誘起部材３０は熱伝達媒体７２Ｄの内側空間内に配置されている。
　熱伝達媒体７２Ｄは、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。
　冷却機構７０Ｄはさらに、流体を供給する流体供給源８２Ｄと、流体供給源８２Ｄと熱伝達媒体７２Ｄの内側空間を流体的に接続している流体経路８４Ｄを有している。流体は、たとえば気体または液体であってよい。流体供給源８２Ｄは、たとえばコンプレッサまたはポンプで構成されてよい。
　流体供給源８２Ｄから供給される流体は、流体経路８４Ｄを通って、熱伝達媒体７２Ｄの内側空間の中に流れ込み、矢印で示されるように、熱伝達媒体７２Ｄの内側空間を通り抜ける。その際、形状記憶部材２０の熱の一部が流体に伝わることにより、形状記憶部材２０は冷却される。流体の熱の一部は、熱伝達媒体７２Ｄに伝わり、熱伝達媒体７２Ｄの熱の一部は、周辺空間に放出される。
　このように、冷却機構７０Ｄは、熱伝達媒体７２Ｄの内側空間に流体を供給することによって形状記憶部材２０を冷却する。したがって、形状記憶部材２０の温度は、熱伝達媒体７２Ｄの内側空間に流体が供給されていないときよりも、熱伝達媒体７２Ｄの内側空間に流体が供給されているときの方が、所定温度にまで短時間のうちに低下する。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｄの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ｄによって熱伝達媒体７２Ｄの内側空間に流体が供給されることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　［第六実施形態］
　図１５は、第六実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｅは、形状記憶部材２０と誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ｅを備えている。
　冷却機構７０Ｅは、形状記憶部材２０の放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｅを有している。熱伝達媒体７２Ｅは中空形状たとえば円筒形状を有している。形状記憶部材２０と誘起部材３０は、熱伝達媒体７２Ｅの外側周囲に配置されている。熱伝達媒体７２Ｅは、形状記憶部材２０の長手軸に沿って延在している。好ましくは、熱伝達媒体７２Ｅは、誘起部材３０に隣接して、たとえば接触して配置されている。
　熱伝達媒体７２Ｅは、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有している。たとえば、誘起部材３０は、形状記憶部材２０よりも高い熱伝導率を有しており、熱伝達媒体７２Ｅは、誘起部材３０よりも高い熱伝導率を有している。
　冷却機構７０Ｅはさらに、流体を供給する流体供給源８２Ｅと、流体供給源８２Ｅと熱伝達媒体７２Ｅの内側空間を流体的に接続している流体経路８４Ｅを有している。流体は、たとえば気体または液体であってよい。流体供給源８２Ｅは、たとえばコンプレッサまたはポンプで構成されてよい。
　流体供給源８２Ｅから供給される流体は、流体経路８４Ｅを通って、熱伝達媒体７２Ｅの内側空間の中に流れ込み、矢印で示されるように、熱伝達媒体７２Ｅの内側空間を通り抜ける。形状記憶部材２０の熱の一部は熱伝達媒体７２Ｅに伝わり、熱伝達媒体７２Ｅの熱の一部は、周辺空間に放出され、また、熱伝達媒体７２Ｅの熱の別の一部は、流体に伝わる。
　このように、冷却機構７０Ｅは、熱伝達媒体７２Ｅの内側空間に流体を供給することによって形状記憶部材２０を冷却する。したがって、形状記憶部材２０の温度は、熱伝達媒体７２Ｅの内側空間に流体が供給されていないときよりも、熱伝達媒体７２Ｅの内側空間に流体が供給されているときの方が、所定温度にまで短時間のうちに低下する。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｅの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ｅによって熱伝達媒体７２Ｅの内側空間に流体が供給されることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｅが内視鏡内に設置される場合、熱伝達媒体７２Ｅは、流体を案内する内視鏡の管路部材たとえば送気管または送水管で構成されてよい。
　［第七実施形態］
　図１６は、第七実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｆは、形状記憶部材２０と複数の誘起部材３０に加えて、形状記憶部材２０を冷却する冷却機構７０Ｆを備えている。
　複数の誘起部材３０は、形状記憶部材２０の外側周囲に配置されており、形状記憶部材２０の長手軸に沿って間隔を置いて配置されている。
　冷却機構７０Ｆは、形状記憶部材２０の複数の部分の放熱をそれぞれ促進する複数の熱伝達媒体７２Ａと、複数の熱伝達媒体７２Ａの一端をそれぞれ固定している複数の固定部材７４Ａと、各熱伝達媒体７２Ａの長手軸に沿った機械的な力を発生する複数の力発生装置７６Ａと、各力発生装置７６Ａによって発生された機械的な力を各熱伝達媒体７２Ａに伝達する複数の力伝達部材７８Ａを有している。
　それぞれ互いに対応している一つの熱伝達媒体７２Ａと一つの固定部材７４Ａと一つの力発生装置７６Ａと一つの力伝達部材７８Ａからなる構成は、第二実施形態の冷却機構７０Ａと機能的に同じである。言い換えれば、冷却機構７０Ｆは、各々が第二実施形態の冷却機構７０Ａに等しい複数の冷却機構を備えて構成されており、これら複数の冷却機構は互いに独立して動作し得る。すなわち、冷却機構７０Ｆは、複数の誘起部材３０が配置されている形状記憶部材２０の複数の部分をそれぞれ独立に冷却し得る。
　これにより、各誘起部材３０が配置された形状記憶部材２０の各部分が硬質状態から軟質状態に切り替えられる際に、冷却機構７０Ｆによって各熱伝達媒体７２Ａが各誘起部材３０に独立して接触させられることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｆは、二つの誘起部材３０を有し、冷却機構７０Ｆは、各々が第二実施形態の冷却機構７０Ａに等しい二つの冷却機構を有する構成例であるが、硬度可変アクチュエータ１０Ｆは、三つ以上の誘起部材３０を有し、冷却機構７０Ｆは、各々が第二実施形態の冷却機構７０Ａに等しい誘起部材３０と同数の冷却機構を有して構成されてもよい。
　また、冷却機構７０Ｆは、各々が第二実施形態以外の冷却機構７０，７０Ｂ～７０Ｅに等しい複数の冷却機構を備えて構成されてもよい。
　［第八実施形態］
　図１７は、第八実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｇは、第一の相と第二の相の間で相が移り変わり得る中空形状たとえば円筒形状の形状記憶部材２０Ｇと、形状記憶部材２０Ｇの外側周囲に配置された誘起部材３０と、形状記憶部材２０Ｇを冷却する冷却機構７０Ｇを備えている。
　形状記憶部材２０Ｇは、形状の違いを除いては、第一実施形態の形状記憶部材２０と同様である。
　冷却機構７０Ｇは、形状記憶部材２０Ｇの放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｇを有している。熱伝達媒体７２Ｇは中空形状たとえば円筒形状を有している。熱伝達媒体７２Ｇは、形状記憶部材２０Ｇの内側空間を貫いて延びている。熱伝達媒体７２Ｇは、形状記憶部材２０Ｇの長手軸に沿って延在している。
　熱伝達媒体７２Ｇは、形状記憶部材２０Ｇよりも高い熱伝導率を有している。
　冷却機構７０Ｇはさらに、流体を供給する流体供給源８２Ｇと、流体供給源８２Ｇと熱伝達媒体７２Ｇの内側空間を流体的に接続している流体経路８４Ｇを有している。流体は、たとえば気体または液体であってよい。流体供給源８２Ｇは、たとえばコンプレッサまたはポンプで構成されてよい。
　流体供給源８２Ｇから供給される流体は、流体経路８４Ｇを通って、熱伝達媒体７２Ｇの内側空間の中に流れ込み、矢印で示されるように、熱伝達媒体７２Ｇの内側空間を通り抜ける。形状記憶部材２０Ｇの熱の一部は熱伝達媒体７２Ｇに伝わり、熱伝達媒体７２Ｇの熱の一部は、周辺空間に放出され、また、熱伝達媒体７２Ｇの熱の別の一部は、流体に伝わる。
　このように、冷却機構７０Ｇは、熱伝達媒体７２Ｇの内側空間に流体を供給することによって形状記憶部材２０Ｇを冷却する。したがって、形状記憶部材２０Ｇの温度は、熱伝達媒体７２Ｇの内側空間に流体が供給されていないときよりも、熱伝達媒体７２Ｇの内側空間に流体が供給されているときの方が、所定温度にまで短時間のうちに低下する。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｇの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ｇによって熱伝達媒体７２Ｇの内側空間に流体が供給されることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。
　［第九実施形態］
　図１８は、第九実施形態による硬度可変アクチュエータを示している。図中、図１に図示されている部材と同一の参照符号で指示されている部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明において触れられない部分は、第一実施形態と同様である。
　本実施形態の硬度可変アクチュエータ１０Ｈは、第一の相と第二の相の間で相が移り変わり得るワイヤ状の複数の形状記憶部材２０Ｈと、複数の形状記憶部材２０Ｈの外側周囲に配置された誘起部材３０と、形状記憶部材２０Ｈを冷却する冷却機構７０Ｈを備えている。
　複数の形状記憶部材２０Ｈは、たとえば、円周上に配置されている。形状記憶部材２０Ｈの諸特性は、第一実施形態の形状記憶部材２０と同様である。
　冷却機構７０Ｈは、形状記憶部材２０Ｈの放熱を促進する熱伝達媒体７２Ｈを有している。熱伝達媒体７２Ｈは中空形状たとえば円筒形状を有している。熱伝達媒体７２Ｈは、複数の形状記憶部材２０Ｈの間の空間を貫いて延びている。熱伝達媒体７２Ｈは、形状記憶部材２０Ｈの長手軸に沿って延在している。
　熱伝達媒体７２Ｈは、形状記憶部材２０Ｈよりも高い熱伝導率を有している。
　冷却機構７０Ｈはさらに、流体を供給する流体供給源８２Ｈと、流体供給源８２Ｈと熱伝達媒体７２Ｈの内側空間を流体的に接続している流体経路８４Ｈを有している。流体は、たとえば気体または液体であってよい。流体供給源８２Ｈは、たとえばコンプレッサまたはポンプで構成されてよい。
　流体供給源８２Ｈから供給される流体は、流体経路８４Ｈを通って、熱伝達媒体７２Ｈの内側空間の中に流れ込み、矢印で示されるように、熱伝達媒体７２Ｈの内側空間を通り抜ける。形状記憶部材２０Ｈの熱の一部は熱伝達媒体７２Ｈに伝わり、熱伝達媒体７２Ｈの熱の一部は、周辺空間に放出され、また、熱伝達媒体７２Ｈの熱の別の一部は、流体に伝わる。
　このように、冷却機構７０Ｈは、熱伝達媒体７２Ｈの内側空間に流体を供給することによって形状記憶部材２０Ｈを冷却する。したがって、形状記憶部材２０Ｈの温度は、熱伝達媒体７２Ｈの内側空間に流体が供給されていないときよりも、熱伝達媒体７２Ｈの内側空間に流体が供給されているときの方が、所定温度にまで短時間のうちに低下する。
　硬度可変アクチュエータ１０Ｈの硬質状態から軟質状態への切り替えの際、冷却機構７０Ｈによって熱伝達媒体７２Ｈの内側空間に流体が供給されることによって、軟質状態に移り変わるまでの時間が短縮される。

Claims (14)

  1. 　可撓性部材に装着され、前記可撓性部材に異なる硬度を提供し得る硬度可変アクチュエータであり、
    　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、外力に従って容易に変形し得る軟質状態を取り、したがって、前記可撓性部材に比較的低い硬度を提供し、前記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硬質状態を取り、したがって、前記可撓性部材に比較的高い硬度を提供し、さらに、
    　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導電性の誘起部材を備えており、前記形状記憶部材が少なくとも一つの自由端をもつように前記可撓性部材に配される硬度可変アクチュエータにおいて、
    　前記形状記憶部材を冷却する冷却機構を備えており、前記冷却機構は、前記形状記憶部材の少なくとも一部分の放熱を促進する熱伝達媒体を含んでいることを特徴とする硬度可変アクチュエータ。
  2. 　前記形状記憶部材は細長く、前記熱伝達媒体は、前記形状記憶部材の長手軸に沿って延在していることを特徴とする請求項１に記載の硬度可変アクチュエータ。
  3. 　前記冷却機構は、前記形状記憶部材と前記誘起部材の少なくとも一方に対する前記熱伝達媒体の接触／非接触の切り替えをおこなうことを特徴とする請求項２に記載の硬度可変アクチュエータ。
  4. 　前記冷却機構は、前記熱伝達媒体に機械的な力を加えて前記熱伝達媒体を変形させることによって、前記熱伝達媒体の接触／非接触の切り替えをおこなうことを特徴とする請求項３に記載の硬度可変アクチュエータ。
  5. 　前記誘起部材は、前記形状記憶部材の外側周囲に配置されており、前記熱伝達媒体は、前記誘起部材の外側周囲に配置されており、前記冷却機構は、前記熱伝達媒体に機械的な力を加えて前記熱伝達媒体の径を変化させることによって、前記熱伝達媒体の接触／非接触の切り替えをおこなうことを特徴とする請求項４に記載の硬度可変アクチュエータ。
  6. 　前記熱伝達媒体は、メッシュ状に形作られていることを特徴とする請求項５に記載の硬度可変アクチュエータ。
  7. 　前記冷却機構は、前記熱伝達媒体に機械的な力を加えて前記形状記憶部材の長手軸に沿って前記熱伝達媒体を移動させることによって、前記熱伝達媒体の接触／非接触の切り替えをおこなうことを特徴とする請求項４に記載の硬度可変アクチュエータ。
  8. 　前記熱伝達媒体は、温度変化に応じて変形する形状記憶材料で作られており、温度変化に応じて前記形状記憶部材と前記誘起部材の少なくとも一方に対する接触／非接触の状態が切り替わることを特徴とする請求項３に記載の硬度可変アクチュエータ。
  9. 　前記熱伝達媒体は中空形状を有しており、前記形状記憶部材と前記誘起部材は前記熱伝達媒体の内側空間内に配置されており、前記冷却機構は、前記熱伝達媒体の内側空間に流体を供給することによって前記形状記憶部材を冷却することを特徴とする請求項２に記載の硬度可変アクチュエータ。
  10. 　前記熱伝達媒体は中空形状を有しており、前記熱伝達媒体は前記誘起部材に近接して配置されており、前記冷却機構は、前記熱伝達媒体の内側空間に流体を供給することによって前記形状記憶部材を冷却することを特徴とする請求項２に記載の硬度可変アクチュエータ。
  11. 　前記冷却機構は、前記形状記憶部材の複数の部分の放熱をそれぞれ促進する複数の熱伝達媒体を含んでおり、前記冷却機構は、前記形状記憶部材の複数の部分をそれぞれ独立に冷却することを特徴とする請求項１に記載の硬度可変アクチュエータ。
  12. 　前記熱伝達媒体は中空形状を有しており、前記形状記憶部材と前記誘起部材は、前記熱伝達媒体の外側周囲に配置されており、前記冷却機構は、前記熱伝達媒体の内側空間内に流体を供給することによって前記形状記憶部材を冷却することを特徴とする請求項２に記載の硬度可変アクチュエータ。
  13. 　前記可撓性部材は、内視鏡の挿入部の外装部材であり、前記冷却機構は、流体を案内する前記内視鏡の管路部材を含んでいる請求項９，１０，１２のいずれかひとつに記載の硬度可変アクチュエータ。
  14. 　前記熱伝達媒体は、前記誘起部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする請求項３に記載の硬度可変アクチュエータ。
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