特許 6608045 剛性可変アクチュエータシステム

(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】6608045

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】剛性可変アクチュエータシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/005 20060101AFI20191111BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/005 512

   G02B23/24 A

【請求項の数】20

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-512656(P2018-512656)

(86)(22)【出願日】2016年4月18日

(86)【国際出願番号】JP2016062241

(87)【国際公開番号】WO2017183078

(87)【国際公開日】20171026

【審査請求日】2018年10月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】森島 哲矢

【審査官】 井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−７０８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２９２６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１０１６０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５８−１０１６０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−２１１０３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

Ａ６１Ｍ ２５／００−２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱されることで剛性が高まり、放熱することで剛性が低くなる形状記憶部材と、
前記形状記憶部材の長手軸方向に沿って配置され、電流の供給を受けることで発熱し、前記形状記憶部材を加熱する加熱部材と、
前記形状記憶部材の長手軸方向に沿って配置された流路と、
前記流路内に第一の熱伝達流体と前記第一の熱伝達流体と異なる第二の熱伝達流体とを選択的に前記流路内に供給することと、前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体との前記流路内への供給を停止することとが可能な移送部と、
前記移送部が前記第一の熱伝達流体を前記流路へ供給した後に前記第一の熱伝達流体の供給を停止するとともに前記第二の熱伝達流体を前記流路へ供給し、さらに前記移送部が前記第二の熱伝達流体の前記流路への供給を停止することで、前記流路内に前記第一の熱伝達流体の滞留と前記第二の熱伝達流体の滞留が同時に生じるように前記移送部を制御する制御部と
を備える剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項2】

前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体は、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１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項3】

前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体は、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１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項4】

前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体は、温度が異なっている請求項１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項5】

前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体は、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。

【請求項6】

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、前記加熱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、前記加熱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１に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項7】

前記制御部は、前記加熱部材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。

【請求項8】

前記流路と前記形状記憶部材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。

【請求項9】

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８に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項10】

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。

【請求項11】

前記流路は、前記加熱部材を包囲しており、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。

【請求項12】

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。

【請求項13】

前記移送部は、前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流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。

【請求項14】

前記移送部は、前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流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。

【請求項15】

前記移送部は、必要に応じて、前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体を前記形状記憶部材を収容している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。

【請求項16】

前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流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。

【請求項17】

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１６に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項18】

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。

【請求項19】

前記加熱部材は、前記形状記憶部材の空洞中に配置されており、
前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体は、絶縁体で構成されている請求項１８に記載の剛性可変アクチュエータシステム。

【請求項20】

前記形状記憶部材を収容している可撓性部材は、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【発明の概要】

【0008】

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。

【0009】

この目的のため、剛性可変アクチュエータシステムは、加熱されることで剛性が高まり、放熱することで剛性が低くなる形状記憶部材と、前記形状記憶部材の長手軸方向に沿って配置され、電流の供給を受けることで発熱し、前記形状記憶部材を加熱する加熱部材と、前記形状記憶部材の長手軸方向に沿って配置された流路と、前記流路内に第一の熱伝達流体と前記第一の熱伝達流体と異なる第二の熱伝達流体とを選択的に前記流路内に供給することと、前記第一の熱伝達流体と前記第二の熱伝達流体との前記流路内への供給を停止することとが可能な移送部と、前記移送部が前記第一の熱伝達流体を前記流路へ供給した後に前記第一の熱伝達流体の供給を停止するとともに前記第二の熱伝達流体を前記流路へ供給し、さらに前記移送部が前記第二の熱伝達流体の前記流路への供給を停止することで、前記流路内に前記第一の熱伝達流体の滞留と前記第二の熱伝達流体の滞留が同時に生じるように前記移送部を制御する制御部とを備えている。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

制御部２０は、ポンプ４２Ａ，４２Ｂを独立に駆動するポンプ駆動部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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

［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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

［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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

図５には、タンク４４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４４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。

【0068】

［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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

［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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

［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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

［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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

［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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

［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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

［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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

［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。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

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。

【0104】

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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

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。

【0113】

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。

【0114】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】