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可彎曲結(jié)構(gòu)和使結(jié)構(gòu)彎曲的方法

文檔序號:1146789閱讀:456來源:國知局
專利名稱:可彎曲結(jié)構(gòu)和使結(jié)構(gòu)彎曲的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種可彎曲結(jié)構(gòu)。具體來說,本發(fā)明涉及一種諸如導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡的可 彎曲醫(yī)療儀器。本發(fā)明還涉及使結(jié)構(gòu)彎曲的方法。
背景技術(shù)
從Ki-TaePark等人的“具有用于通信和控制的整合電路的主動導(dǎo)管(An active catheter with integrated circuit for communication and control),,中已知可彎曲結(jié) 構(gòu)的一實施例。在該已知可彎曲結(jié)構(gòu)中,通過為導(dǎo)管的管狀本體設(shè)置由形狀記憶合金(SMA) 制成的線圈而使其具有彎曲功能。SMA材料在本領(lǐng)域是已知的并涉及例如根據(jù)通過施加電 流脈沖的加熱的控制方式變形的一類材料。在M. Langelaar和F. van Keulen的“形狀記憶 合金主動導(dǎo)管模型(Modeling of a shape memory alloy active catheter),,中找至Ij SMA 材料的細(xì)節(jié)。已知的可彎曲結(jié)構(gòu)包括由SMA線圈制成的多個節(jié)段,所述節(jié)段通過連桿相繼互 聯(lián)。SMA線圈是預(yù)變形的,具有3%變形應(yīng)力。當(dāng)通過電流將SMA致動器加熱到其相變溫度 以上并開始恢復(fù)其初始形狀時,主動導(dǎo)管就沿被加熱的SMA致動器的方向彎曲。為了實施 已知可彎曲結(jié)構(gòu)的彎曲,在設(shè)計成要彎曲的本體內(nèi)設(shè)置總共三個SMA致動器金屬絲,這三 個致動器金屬絲布置在配裝到本體的橫截面內(nèi)的假想三角形的頂點。可實現(xiàn)較差精度彎曲是已知可彎曲本體的缺點。其次,已知可彎曲結(jié)構(gòu)具有有限 的彎曲角度。最后,由于需要使用至少三個SMA致動器金屬絲,所以不能充分小型化已知的 可彎曲結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可彎曲結(jié)構(gòu),其中可達(dá)到更大的彎曲精度。此外,本發(fā)明 的另一目的是提供一種可彎曲結(jié)構(gòu),其中能夠進(jìn)行更大的彎曲角度。本發(fā)明的又一目的是 提供一種可彎曲結(jié)構(gòu),該彎曲結(jié)構(gòu)在大致減少致動時進(jìn)入周圍的能量耗散。為此,根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)包括-本體,該本體設(shè)計成要彎曲;-致動器,該致動器用于在本體內(nèi)引起彎曲力,其中該致動器包括至少部分由單向 形狀記憶合金(SMA)材料制成的金屬絲,該金屬絲預(yù)變形并布置成與本體的一部分接觸以 形成橋接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于當(dāng)單向SMA金屬絲預(yù)變形時,單向SMA金屬絲在激活期間(即在加熱 期間)松弛的知識(insight)。在松弛過程中,通過松弛SMA金屬絲引起的彎曲力可跨越 橋接結(jié)構(gòu)傳遞到本體的另一側(cè)。單向記憶材料涉及可恢復(fù)到其先驗地定義的初始形狀的材 料。應(yīng)當(dāng)理解,術(shù)語“單向”可用術(shù)語“一個方向”代替,兩個術(shù)語在本領(lǐng)域都是用于表示由 于加熱能夠從馬氏體相轉(zhuǎn)換成奧氏體相的特性。加熱時,存儲在預(yù)變形單向SMA金屬絲內(nèi) 的能量被釋放且不可再生,除非能量存儲在第二元件,例如第二單向SMA金屬絲內(nèi),較佳地 相對于橋接結(jié)構(gòu)與第一 SMA金屬絲相對定位。
根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)與利用雙向SMA材料的公知實施例不同。在可彎曲結(jié)構(gòu) 中可布置兩條雙向SMA材料(即“兩個方向”SMA),其中每條在不同溫度下對應(yīng)于馬氏體或 奧氏體相具有不同長度。每次SMA條的溫度變化,就重現(xiàn)這兩個不同長度。但是,由SMA條 在從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一狀態(tài)過程中產(chǎn)生的能量未存儲在可彎曲結(jié)構(gòu)的任何構(gòu)件內(nèi)。對根據(jù)本發(fā)明一方面的橋接結(jié)構(gòu)構(gòu)想了至少兩個主要實施例。首先,本體可包括 彈性鉸接件,而橋接結(jié)構(gòu)由連接到單向SMA金屬絲的彈性鉸接件形成。在特定實施例中,當(dāng) 彈性柔性鉸接件由SMA材料制成時,從單向SMA金屬絲傳遞的彎曲力可存儲在彈性鉸接件 的相對臂內(nèi)。該結(jié)構(gòu)是基于鉸接件可實施為彈簧狀構(gòu)件的知識,尤其是當(dāng)為柔性鉸接件的 材料選擇具有偽彈性特性的材料時。有利的是,當(dāng)這種材料在室溫下呈現(xiàn)奧氏體特性時,其 可通過感應(yīng)變形形成馬氏體相。當(dāng)釋放引起變形的力時,材料會恢復(fù)其初始形狀。一般而 言,這種材料在從奧氏體轉(zhuǎn)換成馬氏體相時與橡膠類似。應(yīng)當(dāng)理解,在從馬氏體轉(zhuǎn)換成奧氏 體相期間,釋放相當(dāng)大的力。使用偽彈性材料之所以有利是由于較低的彎曲剛度和較大的 容許變形(彎曲角度)。其次,選擇單向SMA用于鉸接件材料之所以有利是由于較低的彎曲 剛度,較大的容許變形和可存儲的能量。參照圖1來解釋橋接結(jié)構(gòu)的工作細(xì)節(jié)。當(dāng)致動SMA鉸接件的相對側(cè)時,力傳遞回到 單向SMA金屬絲。這樣,將在可彎曲結(jié)構(gòu)內(nèi)引起的彎曲力從橋接件的一側(cè)精確地傳遞到橋 接件的另一側(cè)。此外,該實施例僅使用一個致動單向SMA金屬絲,且因此較佳的是在當(dāng)可彎 曲結(jié)構(gòu)必須符合小型化要求的情況下,例如用于諸如微型內(nèi)窺鏡的最小侵入外科手術(shù)。或 者,微型化裝置可用于工業(yè)應(yīng)用,例如用于發(fā)動機(jī)或齒輪檢查的目的。其次,橋接結(jié)構(gòu)可能包括通過剛性鉸接件連結(jié)到預(yù)變形金屬絲的另一可變形單向 SMA金屬絲。在該情況下,橋接結(jié)構(gòu)可代表連接到用作其臂的兩根可變形SMA金屬絲的大致剛 性的鉸接件。應(yīng)當(dāng)理解,術(shù)語“剛性”表示鉸接件的材料是大致不可變形的。較佳地,鉸接 件材料在T = 20°C下具有大于IGPa的楊氏模量。將預(yù)變形金屬絲與另一金屬絲互連的鉸 接件形成用于將彎曲動量從鉸接件的一側(cè)傳遞到另一側(cè)的機(jī)械橋接件,由此使可彎曲結(jié)構(gòu) 的本體彎曲。應(yīng)當(dāng)理解,橋接件由于第一單向SMA金屬絲預(yù)變形而具有預(yù)存儲機(jī)械能。這 樣,當(dāng)對預(yù)變形第一金屬絲施加適當(dāng)持續(xù)時間的電流脈沖且將金屬絲材料加熱到相變溫度 以上時,SMA金屬絲在另一可變性SMA金屬絲上形成力。相應(yīng)地,第二可變形單向SMA金屬 絲將被拉長,直到跨越橋接件的力達(dá)到平衡為止。這樣,機(jī)械能傳遞到第二金屬絲并存儲在 第二金屬絲。當(dāng)借助于電流或其它方式將第二單向SMA金屬絲加熱到其相變溫度以上時, 第二金屬絲會相應(yīng)縮短并將由此在第一(非松弛)單向SMA金屬絲上形成力。于是,第一 單向SMA金屬絲將被拉長,直到跨越橋接件的力達(dá)到平衡為止。現(xiàn)在,機(jī)械能再次跨越橋接 件傳遞并存儲在第一金屬絲內(nèi)。通過重復(fù)交替地加熱第一金屬絲和第二金屬絲,實現(xiàn)可彎 曲結(jié)構(gòu)的受控彎曲。參照圖1更詳細(xì)地解釋該現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點。首先,由于提供橋接結(jié)構(gòu),由于單向SMA 材料的相變的良好控制性,可實現(xiàn)精確的彎曲致動。此外,由于使用單向SMA材料,需要小 量的激活能量來彎曲可彎曲結(jié)構(gòu)。其次,激活能量僅施加較短時期,可使用例如0. Ι-lOs、較 佳的是5s時間的電流脈沖來實現(xiàn)必要的彎曲角度。這相對于現(xiàn)有技術(shù)是有利的,在現(xiàn)有技 術(shù)中必須持續(xù)施加激活脈沖,致使在周圍有較大的能量耗散。這對于醫(yī)療應(yīng)用來說是不可
5接受的,在醫(yī)療應(yīng)用中不允許加熱周圍組織。較佳的是,SMA金屬絲預(yù)變形拉長其初始長度的4-8%。這意味著對于Imm直徑, 為了達(dá)到所設(shè)想的約IOmm的彎曲半徑,SMA金屬絲拉長至少4-8%是有利的。應(yīng)當(dāng)理解,也 可能兩根SMA金屬絲都預(yù)變形4-8%范圍的一部分。在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的實施例中,單向形狀記憶合金選自包括NiTi、 CuZnAl或CuAlNi的一組材料。如上文所述的那樣,單向形狀記憶特性是材料在被加熱后從變形狀態(tài)變換到其初 始形狀的功能。該現(xiàn)象是基于剛性高溫狀態(tài)(奧氏體)冷卻到較低剛性較低溫度狀態(tài)(馬 氏體)期間的晶體結(jié)構(gòu)相變和在加熱期間相反的相變。該相變是可逆的,且因此可方便地 用于致動目的。應(yīng)當(dāng)理解,對形狀記憶合金還可能有另一種轉(zhuǎn)換,即奧氏體狀態(tài)和所謂的R 相之間的轉(zhuǎn)換。R相對應(yīng)于菱形晶體定向。發(fā)現(xiàn)在要求較小彎曲半徑的情況下,較佳的是使 用奧氏體相與馬氏體相之間的轉(zhuǎn)換。對于較大的彎曲半徑,有利的是使用奧氏體到R相之 間的轉(zhuǎn)換,因為這種轉(zhuǎn)換作為溫度的函數(shù)是線性的,并且?guī)缀鯖]有滯后現(xiàn)象,這對于簡化彎 曲控制是有利的。在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的另一實施例中,本體具有較低的彎曲剛度,該實施 例可能在將鉸接件的材料選擇成SMA材料、尤其是具有偽彈性特性的材料時實施。這時有利的,因為在該情況下,本體基本上證實了沒有彎曲阻力且基本上沒有反 向重繞。這還改進(jìn)了彎曲精度。在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的又一實施例中,其還包括用于引起形狀記憶合金從 馬氏體相轉(zhuǎn)換成奧氏體相或從奧氏體相轉(zhuǎn)換成R相的控制裝置。較佳的是,控制裝置布置成施加適當(dāng)期間和/或幅值的電流脈沖以使形狀記憶合 金能夠從馬氏體相轉(zhuǎn)換成奧氏體相或從奧氏體相轉(zhuǎn)換成R相。該控制裝置可有利地布置成使用可彎曲結(jié)構(gòu)的所要求彎曲半徑和設(shè)計成要施加 到SMA金屬絲以能夠進(jìn)行這種彎曲的電流脈沖的期間或幅值之間的預(yù)測定相關(guān)性。該結(jié)構(gòu) 進(jìn)一步改進(jìn)了彎曲精度。短期激活(0. ls-lOs,較佳地約5s)具有減少可彎曲結(jié)構(gòu)上能量耗 散的優(yōu)點,由于嚴(yán)格限制了組織的局部加熱,這對醫(yī)療應(yīng)用是較佳的。在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的另一實施例中,彈性鉸接件包括沿本體的縱向延伸 的多個互連的鉸接構(gòu)件。該技術(shù)特征是基于通過提供具有多個互連橋接結(jié)構(gòu)的連續(xù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)彎曲精度的 知識。具體來說,當(dāng)彈性鉸接件包括多個互連的具有大致管狀截面并設(shè)有凹陷的鉸接構(gòu)件 時,可實現(xiàn)保持橫截面形狀的受控彎曲。這對于醫(yī)療應(yīng)用是尤其有利的。將參照圖2介紹 該實施例的更多細(xì)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明使結(jié)構(gòu)彎曲的方法包括以下步驟-為該結(jié)構(gòu)選擇布置有致動器的本體,該致動器與本體接觸以轉(zhuǎn)換成對該本體的 彎曲力,該致動器包括至少部分由單向形狀記憶合金(SMA)材料制成的金屬絲,該金屬絲 是預(yù)變形的并布置成與該本體的一部分接觸以形成橋接結(jié)構(gòu);-向該金屬絲提供致動信號,由此使該結(jié)構(gòu)彎曲。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一特定實施例中,其中橋接結(jié)構(gòu)包括設(shè)計成與該預(yù)變形金 屬絲相互作用的另一可變形單向SMA金屬絲,該方法包括交替致動該金屬絲與另一金屬絲的步驟。將參照附圖進(jìn)一步討論本發(fā)明的這些方面和其它方面,其中相同的附圖標(biāo)記表示 相同的構(gòu)件。應(yīng)當(dāng)理解,附圖僅用于說明目的,且不能認(rèn)為是對所附權(quán)利要求書的范圍的限 制。


圖1表示用在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)中的橋接件原理的示意圖。圖2表示包括多個鉸接構(gòu)件的鉸接件的示意圖。圖3表示包括根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的醫(yī)療裝置的示意圖。
具體實施例方式圖1表示用在根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)中的橋接件原理的示意圖。可彎曲結(jié)構(gòu)10 包括本體1,較佳的是由彈性材料制成的管狀本體。該本體設(shè)有致動件,該致動件包括第一 單向SMA金屬絲4、第二單向SMA金屬絲2和布置成將第一金屬絲2與第二金屬絲4機(jī)械互 連以形成橋接件的大致剛性鉸接件3。構(gòu)件20表示等效的機(jī)械方案,示出第一金屬絲24、 第二金屬絲22和橋接構(gòu)件23。在不動時,即在可彎曲結(jié)構(gòu)可工作之前,第一金屬絲4較佳 地預(yù)變形其長度的至少4-8%。也可能該金屬絲在不動時拉長其長度的至少4-8%。由于第 一金屬絲至少部分由適當(dāng)?shù)膯蜗騍MA材料制成,在運(yùn)行時,在例如通過施加適當(dāng)期間和幅 值的脈沖電流加熱到其相變溫度以上時,其會恢復(fù)到其正常形狀,即縮短,由此將鉸接件的 部分3a向左拉。由于鉸接件3由大致剛性材料制成,由第一金屬絲4施加到部分3a的力大 致沒有損失地傳遞到鉸接件3的部分3b。于是,金屬絲2將被拉長,直到達(dá)到力平衡為止。 于是,第二 SMA金屬絲2將存儲第一單向SMA金屬絲在松弛期間釋放的機(jī)械能。當(dāng)將第二 金屬絲加熱到其相變溫度以上時,第二金屬絲將通過將部分3b向右拉而回復(fù)其初始長度。 于是,第一 SMA金屬絲4將被拉長回到其初始變形狀態(tài)。因此,通過交替施加適當(dāng)幅值和期 間的電流脈沖,可實現(xiàn)本體的受控彎曲。應(yīng)當(dāng)理解,為了使本體沿一個方向彎曲,需要至少 兩根SMA金屬絲2、4。鉸接件連接到本體1,本體1示意性地由臂A、B表示。應(yīng)當(dāng)理解,在 實踐中也可使用像粘合劑等的其它技術(shù)方法來代替臂?;蛘?,包括鉸接件和金屬絲的致動 器可緊配在本體1的內(nèi)部內(nèi),從而致動器的彎曲基本上轉(zhuǎn)換成本體1的彎曲。應(yīng)當(dāng)理解,為 了使結(jié)構(gòu)10能夠沿其它方向受控地彎曲,可能需要附加的金屬絲。鉸接構(gòu)件3可較佳地借助于激光消融由管狀結(jié)構(gòu)制成,以形成具有半徑R的孔洞。 鉸接件3的絕對尺寸和半徑R取決于應(yīng)用。例如,對于可彎曲內(nèi)窺鏡中的應(yīng)用,可能本體的 外徑為0. 7mm,本體的內(nèi)徑為0. 5mm, Ll約為0. 5mm, L2約為0. Imm,且半徑R約為0. 5mm。為 了確定該結(jié)構(gòu)的可行彎曲角度,考慮以下方程M = F*L,其中M表示施加到點的力矩;F表示作用在點上的力;L表示臂長。F = Α*Ε* ε
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(胡克定律)在致動如圖2所示穿孔的鉸接件期間,鉸接件將沿正在致動的金屬絲的方向轉(zhuǎn) 動。盡管參照在施加致動脈沖時拉長和縮短的金屬絲給出了解釋,但也可能金屬絲在施加 致動脈沖期間先驗地縮短和拉長。鉸接件持續(xù)轉(zhuǎn)動直到跨越橋接件的力達(dá)到平衡(參見圖1的構(gòu)件20)為止。在該 狀態(tài)下,可彎曲結(jié)構(gòu)上的力矩之和為零,由下式給出EM = O通過代入關(guān)于鉸接件幾何形狀的數(shù)據(jù),可以得到F1*11-F2*12_T¥ = 0當(dāng)相對于角度Ψ解上述方程時,可得到角度Ψ為7. 2度時可保持力平衡。通過 提供適當(dāng)?shù)亩鄠€鉸接件31、32……N,如圖2所示,可得到適當(dāng)?shù)膹澢嵌取@?,對?0個 構(gòu)件形成的鉸接件30,可實現(xiàn)216度的彎曲角度。應(yīng)當(dāng)注意,當(dāng)本體包括彈性鉸接件且橋接 結(jié)構(gòu)由連接到金屬絲的彈性鉸接件形成時,具體來說,當(dāng)彈性鉸接件由單向SMA材料制成 時,每個所要求的彎曲方向使用一個單獨的致動單向SMA就夠了,彈性鉸接件用作第二單 向SMA金屬絲。圖3表示包括根據(jù)本發(fā)明的可彎曲結(jié)構(gòu)的醫(yī)療裝置的示意圖。可彎曲結(jié)構(gòu)40可 能涉及可彎曲導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡。導(dǎo)管可適于在人體的脈管內(nèi)操作,例如在血管或在泌尿管內(nèi)。 下文,將給出微型內(nèi)窺鏡內(nèi)實施的可彎曲結(jié)構(gòu)的實例。應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在需 要遠(yuǎn)程控制彎曲的導(dǎo)管或任何其它適當(dāng)設(shè)備的應(yīng)用中采用相同的技術(shù)方案。內(nèi)窺鏡40可包括外部管體41,外部管體41附連有柔性鉸接件42,該柔性鉸接件 布置有單向SMA金屬絲43、44。內(nèi)窺鏡40還可能包括僅占據(jù)內(nèi)部容積的一部分的適當(dāng)內(nèi) 腔,鉸接件42和金屬絲43、44 一起布置在內(nèi)腔內(nèi)。較佳地,管狀體41的直徑在0. 5_10mm 范圍內(nèi),較佳地在0. 5-2mm范圍內(nèi)。單向SMA金屬絲可通過施加電流脈沖以將單向SMA金屬絲加熱到其相變溫度以上 的方式來致動。應(yīng)當(dāng)注意,設(shè)想適當(dāng)SMA材料從馬氏體相轉(zhuǎn)換成奧氏體相或從奧氏體相轉(zhuǎn) 換成R相。為了致動金屬絲43、44,內(nèi)窺鏡45包括控制單元,該控制單元布置成將具有所要 求特性的電流脈沖傳遞到第一金屬絲43或第二金屬絲45。在醫(yī)療領(lǐng)域,有利的是實時監(jiān)測內(nèi)窺鏡40在人體或動物身體內(nèi)的前突。較佳的 是,這種監(jiān)測布置成檢驗內(nèi)窺鏡的位置的三維跟蹤。有利的是,控制單元45布置成接受內(nèi) 窺鏡上的位置信息和內(nèi)窺鏡、尤其是其末端部分T所在區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。也可使用應(yīng)力傳 感器或光纖來監(jiān)測彎曲角度。根據(jù)圖像數(shù)據(jù),布置成與適當(dāng)?shù)膱D像單元48通信的控制單元45或適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分 析單元47計算內(nèi)窺鏡的末端部分T在進(jìn)一步插入之前要彎曲的角度。應(yīng)當(dāng)理解,當(dāng)進(jìn)行內(nèi) 窺鏡檢查時,例如當(dāng)內(nèi)窺鏡防止在器官內(nèi)或體腔內(nèi)并來回移動以使光學(xué)裝置46能夠有較 寬視野時,可接著進(jìn)行相同的程序。光學(xué)裝置46布置成與外部裝置(未示出)連接以進(jìn)一 步處理數(shù)據(jù)。這種連接較佳地用光纖來實現(xiàn)。較佳的是,單向SMA金屬絲43、44布置有扁平截面。這具有金屬絲43、44占據(jù)較 小空間的優(yōu)點。該結(jié)構(gòu)對于設(shè)計成用于心臟動脈的導(dǎo)管是尤其有利的,因為心臟裝置的微 型化對于引起的局部缺血是至關(guān)重要的。
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應(yīng)當(dāng)理解,盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各具體實施例,但本發(fā)明也可以除了上 述以外的其它方式實施。此外,可將參照不同附圖討論的獨立結(jié)構(gòu)組合起來。盡管參照內(nèi) 窺鏡解釋了可彎曲結(jié)構(gòu),但也可考慮包括其它光學(xué)裝置的其它應(yīng)用,例如用于工業(yè)應(yīng)用、導(dǎo)管等。
權(quán)利要求
一種可彎曲結(jié)構(gòu),包括 本體,所述本體設(shè)計成要彎曲; 致動器,所述致動器在所述本體內(nèi)引起彎曲力,其中所述致動器包括至少部分由單向形狀記憶合金(SMA)材料制成的金屬絲,所述金屬絲是預(yù)變形的并布置成與所述本體的一部分接觸以形成橋接結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體包括彈性鉸接件,所述橋接 結(jié)構(gòu)由連接到所述金屬絲的所述彈性鉸接件形成。
3.如權(quán)利要求2所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體包括沿所述本體的縱向延 伸的多個互連的鉸接件。
4.如權(quán)利要求2或3所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體包括SMA材料。
5.如權(quán)利要求1所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述橋接結(jié)構(gòu)包括通過剛性鉸接件 連結(jié)到所述預(yù)變形單向SMA金屬絲的另一可變形單向SMA金屬絲。
6.如權(quán)利要求5所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述單向SMA材料選自由NiTi、 CuZnAl或CuAlNi組成的一組材料。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體具有低彎曲剛度。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括控制裝置,所述控制裝 置用于引起所述形狀記憶合金從馬氏體相轉(zhuǎn)換成奧氏體相或從奧氏體相轉(zhuǎn)換成R相。
9.如權(quán)利要求8所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述控制裝置布置成通過短持續(xù)時 間施加電流脈沖來控制所述單向形狀記憶合金。
10.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述橋接結(jié)構(gòu)形成為所述本 體的載體。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體是管狀的,直徑在 0. 5-10mm范圍內(nèi),較佳地在0. 5_2mm范圍內(nèi)。
12.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體形成光學(xué)裝置的部件。
13.如權(quán)利要求12所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述光學(xué)裝置是內(nèi)窺鏡。
14.如任一前述權(quán)利要求1-11所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述本體形成導(dǎo)管的 部件。
15.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述金屬絲和所述另一金屬 絲具有扁平截面。
16.如任一前述權(quán)利要求所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述可變形金屬絲通過拉長 其初始長度的4-8%而預(yù)變形。
17.如任一前述權(quán)利要求6-16所述的可彎曲結(jié)構(gòu),其特征在于,所述金屬絲和所述另 一金屬絲是預(yù)變形的。
18.一種使結(jié)構(gòu)彎曲的方法,包括以下步驟-為所述結(jié)構(gòu)選擇布置有致動器的本體,所述致動器與所述本體接觸以轉(zhuǎn)換成對所述 本體的彎曲力,所述致動器包括至少部分由單向形狀記憶合金(SMA)材料制成的金屬絲, 所述金屬絲是預(yù)變形的并布置成與所述本體的一部分接觸以形成橋接結(jié)構(gòu);-向所述金屬絲提供致動信號,由此使所述結(jié)構(gòu)彎曲。
19.如權(quán)利要求18所述的方法,其特征在于,所述橋接結(jié)構(gòu)包括設(shè)計成與所述預(yù)變形 金屬絲相互作用的另一可變形單向SMA金屬絲,所述方法包括交替致動所述金屬絲與所述 另一金屬絲的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可彎曲結(jié)構(gòu)(40),該可彎曲結(jié)構(gòu)(40)包括設(shè)計成要彎曲的本體(41);用于在本體內(nèi)產(chǎn)生彎曲力的致動器(42、43、44),其中致動器包括至少部分由單向形狀記憶合金(SMA)材料制成的金屬絲,所述金屬絲是預(yù)成形的并布置成與本體的一部分接觸以形成橋接結(jié)構(gòu),該橋接結(jié)構(gòu)設(shè)計成跨越橋接件傳遞機(jī)械能。該可彎曲結(jié)構(gòu)(40)可涉及可彎曲導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡。
文檔編號A61B1/005GK101917896SQ200880125516
公開日2010年12月15日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者C·A·M·凡爾伯安, J·A·C·赫捷曼斯 申請人:應(yīng)用科學(xué)研究Tno荷蘭組織
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