特許 5666944 人工筋肉に用いられる筒状体及び当該筒状体を備える人工筋肉並びに筒状体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5666944

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】人工筋肉に用いられる筒状体及び当該筒状体を備える人工筋肉並びに筒状体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20150122BHJP

   F15B 15/10 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 320B

   F15B15/10 H

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-40933(P2011-40933)

(22)【出願日】2011年2月25日

(65)【公開番号】特開2012-176125(P2012-176125A)

(43)【公開日】2012年9月13日

【審査請求日】2014年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】599011687

【氏名又は名称】学校法人 中央大学

(74)【代理人】

【識別番号】100080296

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100141243

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 靖夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 太郎

(72)【発明者】

【氏名】樋▲高▼ 裕也

(72)【発明者】

【氏名】横島 真人

(72)【発明者】

【氏名】安達 和紀

【審査官】 安田 明央

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０５−０４３１１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−１１３７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２２５７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３７３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０００２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６９４６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｆ１５Ｂ １５／１０

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人工筋肉に用いられる筒状体であって、
弾性体からなり、軸方向において伸縮する蛇腹構造を有する筒部と、
前記筒部に内包され、前記筒部の蛇腹における山と谷に沿って軸方向に延長する繊維層とを備えた筒状体。

【請求項2】

前記筒部が、内側ゴム層と、当該内側ゴム層を覆う外側ゴム層とを有し、
前記繊維層が前記内側ゴム層及び外側ゴム層との間に介挿された請求項１記載の筒状体。

【請求項3】

前記請求項１又は請求項２記載の筒状体を備えた人工筋肉であって、
前記筒部の両端部を閉塞する蓋部材を備えた人工筋肉。

【請求項4】

人工筋肉に用いられる筒状体の製造方法であって、
外周面が軸方向に沿って蛇腹状に形成された型部材の表面に酸性水溶液を塗布する工程と、
前記型部材を液状のゴムに浸漬する工程と、
前記ゴムに浸漬した型部材を洗浄する工程を含む筒状体の製造方法。

【請求項5】

前記型部材の表面に付着したゴムの外周面に形成された蛇腹における山と谷に沿って軸方向に延長する繊維を貼り付けて繊維層を形成する工程と、
前記繊維層が形成された型部材を再度液状のゴムに浸漬し、前記繊維層にゴムを付着させる工程を含む請求項４記載の筒状体の製造方法。

【請求項6】

前記繊維層にゴムを付着させる工程の前に、前記繊維層に酸性水溶液を塗布する工程を含む請求項５記載の筒状体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工筋肉に用いられる筒状体及び当該筒状体を備えた人工筋肉に関し、特に、内部に流体を供給することにより伸縮する筒状体及び人工筋肉に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、例えば生体内に埋設可能な人工筋肉として、本願発明者らが提案した軸方向繊維強化型人工筋肉と呼ばれる人工筋肉が提案されている。当該人工筋肉は、ゴム製のチューブ内に軸方向に延長する複数の繊維を内挿し、チューブ及びガラスロービング繊維の両端部がターミナルにより固定されることによって形成される。そして、当該人工筋肉を収縮させる際には、ターミナルを介して空気などの流体をチューブ内に供給することによりゴムチューブを膨張させる。チューブは、内挿された複数の繊維により軸方向への伸長が規制されているため、径方向にのみに膨張し、径方向への膨張に伴って軸方向への高い収縮率を得ることができる。

【0003】

しかしながら、近年においては、人工筋肉の動作を応用して多様な医療機器等の推進装置等に用いる検討がなされており、例えば生体の腸内を進行可能な内視鏡の推進機構として応用しようとした場合には、従来の人工筋肉では、曲げ剛性が大きく、腸内で受動的に曲がることができないために推進機構の先端が腸の湾曲部に突っかかってしまい、進行できなくなる等、推進機構としての機能を十分に果たせないことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ ２００８／１４００３２ Ａ１

【特許文献2】特開２００９−２４０７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本願発明は上記課題を解決するため、人工筋肉として要求される十分な収縮量，耐久性を担保したまま、流体が供給された状態においても柔軟に湾曲することが可能な筒状体、当該筒状体を備えた人工筋肉、及び、筒状体の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための筒状体の態様として、弾性体からなり、軸方向において伸縮する蛇腹構造を有する筒部と、筒部に内包され、筒部の蛇腹における山と谷に沿って軸方向に延長する繊維層とを備えた態様とした。
本態様によれば筒部が蛇腹構造を有することにより、高い収縮量を維持したまま、柔軟性に富んだ筒状体を得ることができる。
また、筒状体の他の態様として、筒部が内側ゴム層と、当該内側ゴム層を覆う外側ゴム層とを有し、繊維層が内側ゴム層及び外側ゴム層との間に介挿された態様とした。
本態様によれば筒部が内側ゴム層と当該内側ゴム層を覆う外側ゴム層とを有することから、前記態様から生じる効果に加え、耐久性を向上させることができる。
また、筒状体を備えた人工筋肉の態様として、筒部の両端部を閉塞する蓋部材を備えた態様とした。
本態様によれば、筒状体に密閉空間が形成され、当該密閉空間内に圧力を印加することにより、高い収縮量を維持したまま、柔軟性に富んだ人工筋肉を得ることができる。
また、筒状体を前提とする他の態様として、外周面が軸方向に沿って蛇腹状に形成された型部材の表面に酸性水溶液を塗布する工程と、型部材を液状のゴムに浸漬する工程と、ゴムに浸漬した型部材を洗浄する工程を含む筒状体の製造方法とした。
本態様によれば、蛇腹状に形成された型部材の表面に残存するゴムが洗浄により除去されるので、軸方向に沿って厚さが均一な筒状体を得ることができる。
また、他の態様として、型部材の表面に付着したゴムの外周面に形成された蛇腹における山と谷に沿って軸方向に延長する繊維を貼り付けて繊維層を形成する工程と、繊維層が形成された型部材を再度液状のゴムに浸漬し、繊維層にゴムを付着させる工程を含む態様とした。
本態様によれば、高い収縮量と柔軟性とを有した筒状体を得ることができる。
また、他の態様として、繊維層にゴムを付着させる工程の前に、繊維層に酸性水溶液を塗布する工程を含む態様とした。
本態様によれば、繊維層の表面に液状のゴムを安定して定着させることができるとともに、残余のゴムを除去することにより厚さが均一な筒状体を得ることができる。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施の形態に係る人工筋肉の構成を示す図である。

【図2】人工筋肉用筒状体の製造方法を示すフローチャートである。

【図3】ディップ棒の一例を示す図である。

【図4】酸性水溶液の塗布方法の一例を示す図である。

【図5】ディップ棒の浸漬方法の一例を示す図である。

【図6】繊維層の形成方法を示す図である。

【図7】人工筋肉の駆動方法を説明するための図である。

【図8】人工筋肉の動作を説明するための図である。

【図9】圧力応答特性の測定に使用した人工筋肉を示す図である。

【図10】人工筋肉の軸方向への圧力応答特性を示す図である。

【図11】人工筋肉の曲げ状態を示す図である（空気圧無印加）。

【図12】人工筋肉の曲げ状態を示す図である（空気圧印加）。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0009】

図１（ａ）乃至（ｄ）は、実施形態に係る人工筋肉１０の構成を示す図である。
（ａ）は、側面図，（ｂ）は、縦断面図，（ｃ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図，（ｄ）は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図である。
同図に示すように、人工筋肉１０は、ゴム部材から成る蛇腹状の筒状体１１と、当該筒状体１１に内包される繊維層１２と筒状体１１の両端にそれぞれ取り付けられる蓋部材１４ａ，１４ｂ、及び、締付バンド１５ａ，１５ｂを備える。筒状体１１は、軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状であって、図１（ｃ），（ｄ）に示すように、繊維層１２を挟んで径方向内側に位置する内側ゴム層１１Ａ、及び、径方向外側に位置する外側ゴム層１１Ｂからなる筒部を有する。内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとは、例えば天然ゴムラテックスから形成される。蛇腹を形成する内側ゴム層１１Ａ及び外側ゴム層１１Ｂの山部同士、及び谷部同士は、互いに一致した状態で一体化されており、筒状体１１は軸方向に沿って伸縮自在である。

【0010】

繊維層１２は、内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとの間に介挿される層であって、複数の繊維１２ｋにより形成される。繊維１２ｋは、筒状体１１の軸方向に沿って延在する。より詳細には、内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとにより形成される蛇腹の山部と谷部の間に沿うように延在する。つまり、繊維層１２も蛇腹構造を有している。繊維１２ｋは、例えば、機械的な撚りをかけずに収束された無撚り繊維が好適である。本例では、繊維１２ｋとして、５〜１５μｍ程度の直径を有し、強度の高いカーボンロービング繊維を用いた。

【0011】

蓋部材１４ａ，１４ｂは、筒状体１１の両端開口を閉塞し、内部を密閉状態に維持する部材である。締付バンド１５ａ，１５ｂは、筒状体１１の両端部の外周面に締結され、蓋部材１４ａ，１４ｂと筒状体１１との間に隙間ができないように筒状体１１を締め付ける。つまり、筒状体１１は、蓋部材１４ａ，１４ｂ及び締付バンド１５ａ，１５ｂにより、密閉状態に維持され、密閉空間内に圧縮空気が導入されることにより収縮する。また、蓋部材１４ｂには、内外に貫通する空気注入孔ｈａ及び空気排出孔ｈｂが開設され、空気注入孔ｈａには、後述する圧縮空気注入管３１ａが嵌挿され、空気排出孔ｈｂには空気排出管３１ｂが嵌挿される。

【0012】

次に、上記構成から成る人工筋肉１０に用いられる筒状体１１の製造方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、Ｓ１１において筒状体１１の型部材となるディップ棒２１を準備する。図３（ａ），（ｂ）は、ディップ棒２１の一例を示す図である。ディップ棒２１は、例えば、押出成形法を用いて成形されたＡＢＳ樹脂などの樹脂からなり、内側ゴム層１１Ａの内径と同じ外径を有する塗布部２１ａと、塗布部２１ａの両端にそれぞれ設けられた把持部２１ｂとを備える。ディップ棒２１の塗布部２１ａの表面は、軸方向に沿って蛇腹状に形成されており、当該塗布部２１ａの形状が内側ゴム層１１Ａ、外側ゴム層１１Ｂ及び繊維層１２の蛇腹形状と対応する。

【0013】

次に、Ｓ１２において、ディップ棒２１の塗布部２１ａの外周面に、例えば硝酸とエタノールとを混合した硝酸アルコールなどの酸性水溶液を均一に塗布する前処理を実行する。
次に、Ｓ１３において、図５に示すように、前処理が実行されたディップ棒２１を容器２５内に収容された天然ゴムラテックス液（以下、単にゴム液という）２６中に所定時間浸漬するディッピング処理を行う。ディッピング処理に際しては、人為的に把持部２１ｂを把持して行ってもよいが、例えば、ディップ棒２１の一方の把持部２１ｂを把持部材２７で把持し、把持部材２７を図示しない昇降手段により連続して下降させるようにすることが好ましい。次に、Ｓ１４においてディッピング処理から所定時間経過後に、ディップ棒２１をゴム液２６中から引き上げ、例えば水を収容した容器内に投入することでディップ棒２１の外周面に未定着の残余のゴム液２６を除去し、Ｓ１５において所定の時間乾燥させる。なお、乾燥の際は、ディップ棒２１をモーター等と接続して継続的に回転させることが好ましい。当該工程を経ることにより、内側ゴム層１１Ａが形成される。

【0014】

つまり、Ｓ１２乃至Ｓ１４の工程は、ゴム液２６を酸性水溶液と反応させることで蛇腹状の塗布部２１ａの表面上において早期に定着させ（酸凝固法）、さらに、ディップ棒２１を水の入った容器に浸させて、蛇腹の谷の間に溜まり易い固化前の未定着のゴム液２６を洗い流すことにより、ディップ棒２１の蛇腹形状を精密に反映しつつ、厚さにムラがない蛇腹形状の内側ゴム層１１Ａを形成する工程である。
なお、本実施形態における内側ゴム層１１Ａの厚さ（０．４ｍｍ程度）であれば、十数秒程度の短い時間で内側ゴム層１１Ａを形成することができる。
また、ディップ棒２１の塗布部２１ａに酸性水溶液を均一に塗布するために、例えば、図４に示すように、ディップ棒２１の把持部２１ｂとモーター２２の出力軸２２Ｊとを連結部材２３で連結させてディップ棒２１を回転させながら、塗布部２１ａの外周面に酸性水溶液を含ませた刷毛等の塗布手段２４により塗布すれば好適である。

【0015】

次に、Ｓ１６において、乾燥後の内側ゴム層１１Ａの外周面にカーボンロービング繊維から成る繊維１２ｋをディップ棒２１の軸方向に沿って貼り付け、繊維層１２を形成する。
具体的には、例えば図６に示すように、繊維１２ｋを接着材等により収斂し、シート状に成形した繊維シート１２Ｓを内側ゴム層１１Ａ軸方向に沿って貼り付ける。繊維シート１２Ｓは、内側ゴム層１１Ａの全周に亘って隙間なく貼り付ける。例えば、１枚当りの繊維シート１２Ｓの幅を周長の１／３０〜１／１０程度、かつ、１枚当りの繊維シート１２Ｓの長さＬを内側ゴム層１１Ａの軸方向長さよりも短くカットし、複数枚の繊維シート１２Ｓを円周上に沿って少しずつ貼り付ける。このとき、内側ゴム層１１Ａの山部と谷部との差を埋めてしまわないように、山部と谷部との間の表面に沿うように繊維シート１２Ｓを密着させる。つまり、繊維１２ｋは、内側ゴム層１１Ａの蛇腹形状に沿って軸方向に延長する。
また、繊維シート１２Ｓを貼り付ける際には、ゴム液２６を内側ゴム層１１Ａの外周面、或いは、繊維シート１２Ｓにおける内側ゴム層１１Ａの外周面と対向する面に塗布しながら貼り付けることが好ましい。これにより、繊維１２ｋと内側ゴム層１１Ａを構成する天然ゴムラテックス液とを馴染ませながら強固に一体化することができる。

【0016】

次にＳ１７以降の工程により、外側ゴム層１１Ｂを形成する。まず、Ｓ１７において、Ｓ１６により形成された繊維層１２の外周面に硝酸アルコールなどの酸性水溶液を均一に塗布する前処理を行った後、Ｓ１８において、再度ゴム液２６中にディップ棒２１を浸漬するディッピング処理を行う。当該ディッピング処理においては、ゴム液２６が各繊維１２ｋの隙間にも浸透するので、内側ゴム層１１Ａと繊維層１２と外側ゴム層１１Ｂとを一体化させることができる。つまり、繊維層１２を内包した状態の筒状体１１を得ることが可能となる。
なお、上記Ｓ１７においては、繊維層１２の表面に直接酸性水溶液を塗布するものとしたが、繊維層１２の上にゴム液２６をディップして薄いゴム層を形成した後に、当該ゴム層の表面に酸性水溶液を塗布することにより外側ゴム層１１Ｂを形成してもよい。
次に、Ｓ１９において、所定時間浸漬したディップ棒２１をゴム液２６中から引き上げ、水を収容した容器内に投入し、未定着の残余のゴム液２６を除去する。当該工程により、蛇腹形状の繊維層１２にゴム液２６を確実に定着させつつ、谷部に溜まり易い未定着の残余のゴム液２６を洗い流すことができる。よって、ディップ棒２１の蛇腹形状が精密に反映された外側ゴム層１１Ｂを形成することができる。

【0017】

次に、Ｓ２０において所定の時間乾燥させた後、Ｓ２１において、型部材であるディップ棒２１を内側ゴム層１１Ａから引き抜き、内側ゴム層１１Ａ、繊維層１２及び外側ゴム層１１Ｂからなる蛇腹構造を有する筒状体１１を得ることができる。上記工程を経て製造された筒状体１１は、蛇腹状のディップ棒２１の形状が精密に反映されているため、柔軟性に富み、曲げ方向の力が加わることにより、座屈することなく湾曲可能である。また、Ｓ２２において、筒状体１１を必要な長さに切断することにより、複数の筒状体１１を同時に製造することができる。
そして、得られた筒状体１１の両端部に蓋部材１４ａ，１４ｂをそれぞれ挿入した後、締付バンド１５ａ，１５ｂで筒状体１１を締め付けることにより、図１に示した密閉空間を有する人工筋肉１０を得ることができる。

【0018】

次に、上記工程を経て製造された筒状体１１を用いた人工筋肉１０の動作について説明する。
まず、図７に示すように、人工筋肉１０と駆動装置３０とを接続する。駆動装置３０は、圧縮空気注入管３１ａと、空気排出管３１ｂと、空気注入用の電磁弁３２ａと、空気排気用の電磁弁３２ｂと、圧縮空気供給手段３３と、制御手段３４とを備える。
圧縮空気注入管３１ａと空気排出管３１ｂとは、一方の蓋部材１４ｂに開設された空気注入孔ｈａと空気排出孔ｈｂとに嵌挿される。圧縮空気注入管３１ａは、注入用の電磁弁３２ａを介して圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段３３と連結され、空気排出管３１ｂは排気用の電磁弁３２ｂと連結される。なお、空気注入と排出とを両方行える電磁弁を利用し、蓋部材１４ｂの孔を単一のものとしてもよい。制御手段３４は、注入用の電磁弁３２ａの開閉と排気用の電磁弁３２ｂの開閉とを制御して、筒状体１１の膨張・収縮を制御する。

【0019】

図８は、人工筋肉１０を固定するための固定部材３５に蓋部材１４ｂを固定し、蓋部材１４ｂとの距離を伸縮させる無負荷往復運動の概要を示す。
図８（ａ）に示す状態から制御手段３４が注入用の電磁弁３２ａを開き、圧縮空気供給手段３３から送出される圧縮空気が圧縮空気注入管３１ａを介して筒状体１１の密閉空間内に導入されると、筒状体１１を構成する内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとは、導入された圧縮空気の圧力により全方向、すなわち、径方向と軸方向との両方に膨張しようとする。一方で、内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとの間に介挿されている繊維層１２は、内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとの軸方向への膨張を拘束する。よって、筒状体１１の膨張は、径方向に限定され、筒状体１１は、図８（ｂ）に示す状態となり、軸方向へ収縮する。なお、詳細は後述するが、圧縮空気の導入初期においては、筒状体１１は軸方向へ僅かに伸長し、その後に軸方向に収縮することが確認されている。つまり、圧縮空気の導入初期においては、筒状体１１の軸方向への膨張が僅かに許容され、その後に軸方向への膨張が拘束される。
すなわち、人工筋肉１０の筒状体１１は、繊維層１２が内側ゴム層１１Ａと外側ゴム層１１Ｂとの軸方向への膨張を拘束するので、蛇腹の山部と谷部との差が縮まるように径方向に膨張しながら軸方向に収縮する。このように、人工筋肉１０においては、圧縮空気の給排が繰り返されることにより繰り返しの収縮動作を行うことができ、例えば生体の関節における腱の代替要素や、腸内を進行するための推進機構として組み込むことが可能となる。

【0020】

以下、上記構成からなる人工筋肉の優位性を示す実験結果について説明する。
図９は、本実施形態に係る蛇腹構造を有する人工筋肉１０と、従来に係る軸方向繊維強化型の人工筋肉５０Ａ、５０Ｂを示す模式図である。図９（ａ）に示すように、人工筋肉１０における可動長は（締付バンド１５ａ，１５ｂ間の筒状体長さ）、６２ｍｍに設定し、谷部の直径が２３ｍｍ、山部の直径が３１ｍｍ、ピッチが１５．５ｍｍである。図９（ｂ）に示す人工筋肉５０Ａの可動長は、６２ｍｍであり、蛇腹構造を有していない。図９（ｃ）に示す人工筋肉５０Ｂの可動長は、人工筋肉１０に内挿された繊維を緊張させた長さに相当する７２ｍｍであり、蛇腹構造を有していない。また、いずれの人工筋肉１０，５０Ａ，５０Ｂにおいても径方向厚さは、０．８ｍｍである。

【0021】

図１０（ａ），（ｂ）は、上記各人工筋肉１０，５０Ａ，５０Ｂの軸方向への圧力応答特性である圧力−収縮量特性、及び、径方向への圧力応答特性である圧力−膨張量特性を測定した結果を示すグラフである。
各グラフの横軸は密閉空間内に導入された空気の圧力（ＭＰａ）であり、縦軸は、それぞれ軸方向への収縮量（ｍｍ）、径方向への膨張量（ｍｍ）である。なお、人工筋肉１０では、筒状体１１の中央の谷部の変位量を膨張量とし、人工筋肉５０Ａ，５０Ｂでは、筒状体１１の中央部の径方向への変位量を膨張量とした。また、測定においては、空気の圧力を０（ＭＰａ）から０．００５（ＭＰａ）間隔で印加していき、各人工筋肉１０，５０Ａ，５０Ｂが破損したときを終了とした。
図１０（ａ），（ｂ）において、三角マークが本実施形態に係る人工筋肉１０（ｂｅｌｌｏｗｓ）の測定データで、菱形マークが人工筋肉５０Ａ（ｎ−ｓｈｏｒｔ）、四角マークが人工筋肉５０Ｂ（ｎ−ｌｏｎｇ）の測定データである。

【0022】

上記測定結果からも明らかなように、蛇腹構造を有する人工筋肉１０は、従来の人工筋肉５０Ａ，５０Ｂとの比較において、略同程度の収縮量及び膨張量が維持されており、応用が検討される推進機構としての機能を十分に発揮し得る。また、上記測定結果において顕著な事実として、図１０（ａ）に示すように、人工筋肉１０では、０．０２５（ＭＰａ）までの収縮量がマイナスの値をとっている。
当該事実は、圧力導入初期において人工筋肉１０の山部が圧力によって軸方向に引き伸ばされるために起こる現象であると考えられ、当該期間においては、筒状体１１の軸方向への伸長動作が観察された。当該測定結果は、人工筋肉１０が空気圧無印加時において、バネ特性を有していることを示すものであり、人工筋肉１０は、従来の人工筋肉５０Ａ，５０Ｂと比較して柔軟性が向上していることがわかる。

【0023】

次に、図１１及び図１２を参照して人工筋肉１０の柔軟性を評価するための曲げ試験について説明する。
同図に示すように、曲げ試験は、蓋部材１４ｂ側を固定板３６に固定し、蓋部材１４ａ側に人工筋肉１０の中心軸に沿って延長する押棒３７を取り付け、この押棒３７を軸方向に対して鉛直上向きに押し、このときの曲り方を観察した。また、各図における（ｂ）は、従来の人工筋肉５０Ａの状態を示す。観察は、人工筋肉１０，５０Ａに空気圧を印加しない場合（図１１参照）と、０．０１（ＭＰａ）を印加した場合（図１２参照）の２通りである。

【0024】

各図において、上側が初期状態、中央の図が最大曲げ状態、下側の図が座屈状態を示す。なお、最大曲げ状態とは、人工筋肉１０，５０Ａが座屈を起こす直前の状態である。
図１１及び図１２の見た目からも明らかなように、人工筋肉１０は、人工筋肉５０Ａと比較して、座屈が発生するまでの曲げが大きく、柔軟性が高いことがわかる。
また、空気圧印加時は、人工筋肉１０及び人工筋肉５０Ａともに、無印加時に比べて剛性が高くなり、曲げに対する復元力は大きくなるものの、人工筋肉５０Ａと比較して人工筋肉１０の方が加圧時の柔軟性が顕著であり、より大きく湾曲可能であることが確認された。

【0025】

このように、本実施形態に係る筒状体１１は、圧力無印加時及び印加時の両方において柔軟性が極めて高く、当該筒状体１１を備えた人工筋肉１０は、例えば、生体の腸内を進行するための推進機構として応用する際に、腸の湾曲によって進行が阻害されるようなことがなく、極めて円滑に湾曲部内を進行することが可能である。また、本実施形態に係る筒状体１１の製造方法にあっては、極めて精密に型部材の蛇腹構造を反映することができるため、柔軟性が極めて高い筒状体１１を形成することが可能となる。

【0026】

なお、前記実施の形態では、内側ゴム層１１Ａ及び外側ゴム層１１Ｂを天然ゴムラテックスとしたが、シリコーンゴムなど他の種類のゴムを用いてもよい。また、前記例では、筒状体１１の繊維層１２は一層としたが、複数の繊維層としてもよい。繊維層１２を複数とし、複数の繊維層１２の間にゴムからなる中間層を設ければ、繊維間の隙間によって生じる膨張時のゴムの破裂を確実に抑制することができるとともに、繊維１２ｋによる軸方向の拘束を強靭にできるので、高負荷にも耐えることができる。

【0027】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

【符号の説明】

【0028】

１０ 人工筋肉、１１ 筒状体、１１Ａ 内側ゴム層、１１Ｂ 外側ゴム層、
１２ 繊維層、１２ｋ 繊維、１２Ｓ 繊維シート、１４ａ，１４ｂ 蓋部材、
１５ａ，１５ｂ 締付バンド、２１ ディップ棒、２１ａ 塗布部、２１ｂ 把持部、
２６ 天然ゴムラテックス液、２７ 把持部材、３０ 駆動装置、
３１ａ 圧縮空気注入管、３１ｂ 空気排出管、３３ 圧縮空気供給手段、
３４ 制御手段。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】