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,通過為導管的管狀本體設置由形狀記憶合金(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 合金主動導管模型(Modeling of a shape memory alloy active catheter),,中找至Ij SMA 材料的細節(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線圈是預變形的,具有3%變形應力。當通過電流將SMA致動器加熱到其相變溫度 以上并開始恢復其初始形狀時,主動導管就沿被加熱的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,在設計成要彎曲的本體內(nèi)設置總共三個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??蓪崿F(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)明基于當單向SMA金屬絲預變形時,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到其先驗地定義的初始形狀的材 料。應當理解,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 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,當這種材料在室溫下呈現(xiàn)奧氏體特性時,其 可通過感應變形形成馬氏體相。當釋放引起變形的力時,材料會恢復其初始形狀。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。應當理解,在從馬氏體轉(zhuǎn)換成奧氏 體相期間,釋放相當大的力。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)的工作細節(jié)。當致動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)?;?者,微型化裝置可用于工業(yè)應用,例如用于發(fā)動機或齒輪檢查的目的。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。應當理解,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)的機械橋接件,由此使可彎曲結(jié)構(gòu) 的本體彎曲。應當理解,橋接件由于第一單向SMA金屬絲預變形而具有預存儲機械能。這 樣,當對預變形第一金屬絲施加適當持續(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到平衡為止。這樣,機械能傳遞到第二金屬絲并存儲在 第二金屬絲。當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到平衡為止?,F(xiàn)在,機械能再次跨越橋接 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)療應用來說是不可
5接受的,在醫(yī)療應用中不允許加熱周圍組織。較佳的是,SMA金屬絲預變形拉長其初始長度的4-8%。這意味著對于Imm直徑, 為了達到所設想的約IOmm的彎曲半徑,SMA金屬絲拉長至少4-8%是有利的。應當理解,也 可能兩根SMA金屬絲都預變形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。應當理解,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計成要施加 到SMA金屬絲以能夠進行這種彎曲的電流脈沖的期間或幅值之間的預測定相關(guān)性。該結(jié)構(gòu) 進一步改進了彎曲精度。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,由于嚴格限制了組織的局部加熱,這對醫(yī)療應用是較佳的。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)改進彎曲精度的 知識。具體來說,當彈性鉸接件包括多個互連的具有大致管狀截面并設有凹陷的鉸接構(gòu)件 時,可實現(xiàn)保持橫截面形狀的受控彎曲。這對于醫(yī)療應用是尤其有利的。將參照圖2介紹 該實施例的更多細節(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)包括設計成與該預變形金 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,其中相同的附圖標記表示 相同的構(gòu)件。應當理解,附圖僅用于說明目的,且不能認為是對所附權(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??蓮澢Y(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?shù)膯蜗騍MA材料制成,在運行時,在例如通過施加適當期間和幅 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械能。當將第二 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,通過交替施加適當幅值和期 間的電流脈沖,可實現(xiàn)本體的受控彎曲。應當理解,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。應當理解,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。應當理解,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取決于應用。例如,對于可彎曲內(nèi)窺鏡中的應用,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?shù)亩鄠€鉸接件31、32……N,如圖2所示,可得到適當?shù)膹澢嵌?。例如,對?0個 構(gòu)件形成的鉸接件30,可實現(xiàn)216度的彎曲角度。應當注意,當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??蓮澢Y(jié)構(gòu)40可 能涉及可彎曲導管或內(nèi)窺鏡。導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。應當理解,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在需 要遠程控制彎曲的導管或任何其它適當設備的應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。應當注意,設想適當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?shù)膱D像單元48通信的控制單元45或適當?shù)臄?shù)據(jù)分 析單元47計算內(nèi)窺鏡的末端部分T在進一步插入之前要彎曲的角度。應當理解,當進行內(nèi) 窺鏡檢查時,例如當內(nèi)窺鏡防止在器官內(nèi)或體腔內(nèi)并來回移動以使光學裝置46能夠有較 寬視野時,可接著進行相同的程序。光學裝置46布置成與外部裝置(未示出)連接以進一 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)對于設計成用于心臟動脈的導管是尤其有利的,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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應當理解,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裝置的其它應用,例如用于工業(yè)應用、導管等。
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)包括設計成與所述預變形 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)設計成跨越橋接件傳遞機械能。該可彎曲結(jié)構(gòu)(40)可涉及可彎曲導管或內(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:應用科學研究Tno荷蘭組織