(57)【要約】【課題】サイズを容易に変化可能な機能デバイスを提供する。【解決手段】機能デバイス１００は、作業空間において発揮される機能（例えばセンサ６０）を有し、機能を発揮させる機構としての内部空間５０が組み込まれた多層構造体であるシート１０を備え、シートは、シートを第１形態から第２形態へ変形可能にする構造の一例である溝１５と、第１形態から第２形態へ切り替える切替装置と、を有し、第１形態及び第２形態の一方の形態は、作業空間において機能を発揮させる際にシートがとる形態であって、第１形態及び第２形態の他方の形態よりも大型化されている。【選択図】図１
2020171490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業空間において発揮される機能を有する機能デバイスであって、
前記機能を発揮させる機構が組み込まれた多層構造体を備え、
前記多層構造体は、
前記多層構造体を第１形態から第２形態へ変形可能にする構造と、
前記第１形態から前記第２形態へ切り替える切替装置と、
を有し、
前記第１形態及び前記第２形態の一方の形態は、前記作業空間において前記機能を発揮させる際に前記多層構造体がとる形態であって、前記第１形態及び前記第２形態の他方の形態よりも大型化されている
機能デバイス。
【請求項２】
前記機能を発揮させる前記機構は、流体により駆動され、
前記多層構造体は、層間に形成された第１の流路を有し、
前記第１の流路は、前記流体を前記機構に導く
請求項１に記載の機能デバイス。
【請求項３】
前記切替装置は、流体により駆動され、
前記多層構造体は、層間に形成された第２の流路を有し、
前記第２の流路は、前記流体を前記切替装置に導く
請求項１又は２に記載の機能デバイス。
【請求項４】
前記第２形態は前記第１形態よりも大きい
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項５】
前記他方の形態は、前記作業空間に前記多層構造体を導入するための導入空間に収納可能な形態である
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項６】
前記第１形態から前記第２形態に変形可能な前記構造は、折り畳み構造である
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項７】
前記第１形態から前記第２形態に変形可能な前記構造は、前記第１形態である湾曲形態から、前記第２形態である展開状態へ変形可能な構造である
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項８】
前記多層構造体の、前記第２形態から前記第１形態への変形をガイドする第１のガイド構造をさらに備える
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項９】
前記第１のガイド構造は、前記作業空間との間で移動する際に進行方向を向く端部に設けられたテーパー構造を含む
請求項８に記載の機能デバイス。
【請求項１０】
前記多層構造体は、前記第２形態から前記第１形態に変形して前記第１形態を維持する形状維持機能を有する
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項１１】
前記形状維持機能は、前記多層構造体の有する復元力を利用するものである
請求項１０に記載の機能デバイス。
【請求項１２】
前記多層構造体には前記復元力を与える弾性素材が組み込まれている
請求項１１に記載の機能デバイス。
【請求項１３】
前記多層構造体には、前記形状維持機能を与える、流体によって駆動する曲げ駆動装置が組み込まれている
請求項１０に記載の機能デバイス。
【請求項１４】
前記切替装置は、前記第１形態から前記第２形態に多段階に切り替える
請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項１５】
前記第１形態の前記機能デバイス全体を収容可能なケースをさらに備え、
前記ケースは、前記第２形態から前記第１形態への変化をガイドする第２のガイド構造を有する
請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の機能デバイス。
【請求項１６】
前記ケースは、前記機能デバイスを挿入する挿入口を有し、
前記第２のガイド構造は、前記挿入口に設けられたテーパー構造を含む
請求項１５に記載の機能デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機能デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
機能デバイスを、機能を発揮して作業を行う作業空間まで導入空間を経て導入する場合がある。機能デバイスは、例えば、下の特許文献１に開示されているような内視鏡、ステント、などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１７５２２５号公報
【発明の概要】
【０００４】
作業時と、作業時以外の時とで、機能デバイスの大きさを異ならせることが望まれる場合がある。例えば、作業空間と、作業空間へ機能デバイスを導入するための導入空間との大きさが異なる場合が挙げられる。すなわち、この場合、作業空間における作業時の機能デバイスのサイズと、導入空間を経て導入中の機能デバイスのサイズと、を異ならせることが望まれることがある。例えば、作業空間が導入空間よりも大きいときには、導入時には導入空間に収容可能な小さいサイズであることが望まれる。
【０００５】
この点、機能デバイスのサイズを導入空間に収容可能な小さいサイズとすることが考えられる。しかしながら、機能デバイスのサイズが小さいと、機能デバイスを用いた作業が難しくなったりできなくなったりする場合がある。そのため、作業空間への導入時には導入空間に収容可能なサイズである一方、作業空間に到達すると作業が容易なように導入時よりも大きなサイズとなること、つまり、サイズを容易に変化可能であることが望まれる。
【０００６】
ある実施の形態に従うと、機能デバイスは作業空間において発揮される機能を有する機能デバイスであって、機能を発揮させる機構が組み込まれた多層構造体を備え、多層構造体は、多層構造体を第１形態から第２形態へ変形可能にする構造と、第１形態から第２形態へ切り替える切替装置と、を有し、第１形態及び第２形態の一方の形態は、作業空間において機能を発揮させる際に多層構造体がとる形態であって、第１形態及び第２形態の他方の形態よりも大型化されている。
【０００７】
更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る機能デバイスの外観を表した概略図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面概略図である。
【図３】図３は、図２のＢ１−Ｂ１断面概略図である。
【図４】図４は、図２のＢ２−Ｂ２断面概略図である。
【図５】図５は、図２のＢ３−Ｂ３断面概略図である。
【図６】図６は、図２のＢ１−Ｂ１断面概略図であって、機能アクチュエータが動作したときの断面概略図である。
【図７】図７は、シートの内面に溝が形成された位置でのシートの折り畳み構造を説明するための図である。
【図８】図８は、シートの第１形態を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態に係る機能デバイスの作業空間への導入を説明するための図である。
【図１０】図１０は、機能デバイスを収容するケースの他の例を表した図である。
【図１１】図１１は、第４の実施の形態に係る機能デバイスの概略図である。
【図１２】図１２は、第４の実施の形態に係る機能デバイスでの、シートの形態の変形を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［１．機能デバイスの概要］
【００１０】
（１）本実施の形態に含まれる機能デバイスは作業空間において発揮される機能を有する機能デバイスであって、機能を発揮させる機構が組み込まれた多層構造体を備え、多層構造体は、多層構造体を第１形態から第２形態へ変形可能にする構造と、第１形態から第２形態へ切り替える切替装置と、を有し、第１形態及び第２形態の一方の形態は、作業空間において機能を発揮させる際に多層構造体がとる形態であって、第１形態及び第２形態の他方の形態よりも大型化されている。
【００１１】
機能デバイスは、作業空間において特定の機能を発揮する装置を指す。特定の機能は、バルーンアクチュエータなどのアクチュエータで変形（膨張）する機能、接触する機能、吸盤で吸引や固定などする機能、センサを用いてセンシングする機能、及び、これら１以上の機能の組み合わせ、などである。センサは、特定の機能がセンサを用いてセンシングする機能である場合の、特定の機能を発揮させるための構成の一例である。
【００１２】
多層構造体は、例えば、多層構造を有するシートである。機能を発揮させる機構が組み込まれた多層構造体とは、機構の少なくとも一部が多層構造体の多層を利用して構築されていることを意味している。多層を利用して構築されていることは、例えば、複数層が機構の少なくとも一部であること、などである。
【００１３】
切替装置によって、多層構造体の形態を変化させることによって、機能デバイスのサイズを容易に変化させることができる。そのため、例えば、機能デバイスを、機能を発揮する際のサイズよりも小さな導入空間を経て作業空間に導入する場合に、容易にサイズを変化させることができる。
【００１４】
（２）好ましくは、機能を発揮させる機構は、流体により駆動され、多層構造体は、層間に形成された第１の流路を有し、第１の流路は、流体を機構に導く。第１の流路によって機能を発揮させる機構に流体が導入され、その機構を駆動させることができる。また、第１の流路が層間に形成されることで、第１の流路を容易に形成することができる。
【００１５】
（３）好ましくは、切替装置は、流体により駆動され、多層構造体は、層間に形成された第２の流路を有し、第２の流路は、流体を切替装置に導く。第２の流路によって切替装置に流体が導入され、駆動させることができる。また、第２の流路が層間に形成されることで、第２の流路を容易に形成することができる。
【００１６】
（４）好ましくは、第２形態は第１形態よりも大きい。これにより、切替装置によって、機能デバイスの大きさを大型化することができる。
【００１７】
（５）好ましくは、上記他方の形態は、作業空間に多層構造体を導入するための導入空間に収納可能な形態である。これにより、機能デバイスを、作業空間において機能を発揮させる際に多層構造体がとる形態よりも小さい導入空間を経て作業空間に導入することができる。
【００１８】
（６）好ましくは、第１形態から第２形態に変形可能な構造は、折り畳み構造である。折り畳み構造は、折り紙のメカニズムを利用して多層構造体を折り畳む構造であって、例えば、折り紙のメカニズムにおける山線又は谷線に相当する溝などを含む。これにより、多層構造体は容易に折り畳まれた状態と展開された状態とに切り替わり、それにより機能デバイスのサイズを容易に切り替えることができる。
【００１９】
（７）好ましくは、第１形態から第２形態に変形可能な構造は、第１形態である湾曲形態から、第２形態である展開状態へ変形可能な構造である。これにより、多層構造体は容易に湾曲形態と展開状態とに切り替わり、それにより機能デバイスのサイズを容易に切り替えることができる。
【００２０】
（８）好ましくは、機能デバイスは、多層構造体の、第２形態から第１形態への変形をガイドする第１のガイド構造をさらに備える。これにより、多層構造体の形態の変形がガイドされる。
【００２１】
（９）好ましくは、第１のガイド構造は、作業空間との間で移動する際に進行方向を向く端部に設けられたテーパー構造を含む。これにより、容易な構造で多層構造体の形態の変形がガイドされる。
【００２２】
（１０）好ましくは、多層構造体は、第２形態から第１形態に変形して第１形態を維持する形状維持機能を有する。これにより、多層構造体は第２形態から第１形態に変形して、第１形態を維持することができる。
【００２３】
（１１）好ましくは、形状維持機能は、多層構造体の有する復元力を利用するものである。復元力を利用することで、多層構造体に容易に形状維持機能を発揮させることができる。
【００２４】
（１２）好ましくは、多層構造体には復元力を与える弾性素材が組み込まれている。これにより、多層構造体には復元力が与えられ、形状維持機能を有するようになる。
【００２５】
（１３）好ましくは、多層構造体には、形状維持機能を与える、流体によって駆動する曲げ駆動装置が組み込まれている。これにより、多層構造体は形状維持機能を有するようになる。
【００２６】
（１４）好ましくは、切替装置は、第１形態から第２形態に多段階に切り替える。これにより、例えば、導入空間のサイズなど、機能デバイスのサイズを適したサイズに変化させることが容易になる。
【００２７】
（１５）好ましくは、機能デバイスは、第１形態の機能デバイス全体を収容可能なケースをさらに備え、ケースは、第２形態から第１形態への変化をガイドする第２のガイド構造を有する。これにより、多層構造体の形態の変形がガイドされる。
【００２８】
（１６）好ましくは、ケースは、機能デバイスを挿入する挿入口を有し、第２のガイド構造は、挿入口に設けられたテーパー構造を含む。これにより、容易な構造で多層構造体の形態の変形がガイドされる。
【００２９】
［２．機能デバイスの例］
【００３０】
［２．１  第１の実施の形態］
【００３１】
＜全体構造＞
【００３２】
図１に示されたように、第１の実施の形態に係る機能デバイス１００は、先端部１１と、本体部１２と、を有する。図２〜図６に示されたように、機能デバイス１００の内部には、骨格となる軸４１が本体部１２の長手方向に設けられている。先端部１１と本体部１２とは、軸４１の軸心方向に沿って並んでいる。先端部１１は、軸心方向に本体部１２を挟む２つの先端部１１Ａ，１１Ｂからなる。説明のため、図１に示されたように、軸心方向をＸ方向とする。軸４１が直交する面をＹＺ平面、つまり、Ｘ方向に直交するＹ方向及びＺ方向を定める。
【００３３】
図１及び図２に示されたように、本体部１２は、軸４１を中心としてＸ方向に延びる、つまり、Ｘ方向を長手方向とした円筒形状である。本体部１２の＋Ｘ向き側の端部が先端部１１Ａに、−Ｘ向き側の端部が先端部１１Ｂに連続している。
【００３４】
先端部１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ、テーパー形状１３Ａ，１３Ｂを有する。テーパー形状１３Ａ，１３Ｂを代表させてテーパー形状１３と称する。テーパー形状１３は、Ｘ方向の端部ほど直径が小さくなる円錐形状である。なお、先端部１１Ａ，１１ＢのＸ方向の端部、つまり、軸４１の両端は、それぞれ、キャップ４０Ａ，４０Ｂによって被覆されている。
【００３５】
少なくとも本体部１２の外周はシート１０で構成されている。好ましくは、先端部１１及び本体部１２の全外周面がシート１０で構成されている。図２〜図６に示されたように、シート１０は、外周から内周に、シート１０Ａ、シート１０Ｂ、及び、シート１０Ｃが積層された、多層構造を有する多層構造体である。シート１０Ａは第１層、シート１０Ｂは第２層、及び、シート１０Ｃは第３層に相当する。
【００３６】
外側のシート１０Ａ及びシート１０Ｃの材質は、内部空間内の流体によって伸びが生じるものであって、隣接するシート１０Ｂよりも伸びの小さいものである。これにより、後述する曲げ駆動装置として機能させることができる。シート１０Ａ及びシート１０Ｃの素材は、一例として、シリコーン樹脂である。シリコーン樹脂は、例えば、ＰＤＭＳ（ポリメチルシロキサン）や二液型ＲＴＣ（室温硬化型）シリコーンゴムなどである。
【００３７】
シート１０Ｂは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の高分子成分で成形されたフィルム（ポリマーフィルム）である。シート１０Ｂは、このような固い素材、特に、隣接するシート１０Ａ，１０Ｃよりも固い素材で形成されることによって、シート１０の核とすることができる。また、このような素材は塑性変形するため、後述する折り畳み構造によって変形した際に、折り畳まれた形態、又は、折り畳みが解消された形態を維持することができ、後述するようにシート１０の形態を変形させやすくなる。
【００３８】
シート１０は、軸４１を中心軸として軸４１に巻き回され、円周方向の両端が接続される。接続方法は、接着剤を用いた接合、粘着テープ（補助テープ）による貼付、溶接などである。Ｘ方向の両端は、キャップ４０で押さえられる。なお、以降の説明において、シート１０の内周面、又は、本体部１２の内周面は、軸４１に向く側の面を指し、外周面、又は、本体部１２の外周面は、その反対側の面を指す。
【００３９】
図１及び図２を参照して、シート１０には、Ｘ方向に並行する複数の溝１５が形成されている。複数の溝１５は、シート１０の外周面に形成された溝１５Ａと、内周面に形成された溝１５Ｂと、を含む。溝１５Ａ，１５Ｂは、シート１０を挟んで一致する位置には設けられず、一致しない位置に規定の順に併設される。図１及び図２の例では、溝１５Ｂの間に溝１５Ａを２つ挟むような順でシート１０全周に溝１５が施されている。溝１５は、例えば、ポリマーフィルムであるシート１０Ｂまでレーザー溝加工を施すことによって形成される。なお、溝１５は、貫通スリットであってもよい。
【００４０】
図１〜図３に示されたように、本体部１２の外周面には、センサ６０が配置されている。図１〜図３の例では、本体部１２の外周面にＺ方向に本体部１２を挟んで２つ、センサ６０が設けられている。センサ６０は、機能デバイス１００の有する特定の機能を発揮するための構成の一例である。センシングは、例えば、胃腸内壁表面の温度や湿度や硬度などのセンシング、画像撮影、などである。センシングが温度のセンシングである場合、センサ６０は接触型の温度計である。
【００４１】
センサ６０からは、センサ信号を伝送するセンサ線が、機能デバイス１００の外部に向けて延びる。図２に示されたように、センサ線は、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に配線される。なお、機能を発揮する構成がセンサ以外である場合にも、同様に、層間に配線される。なお、配線は、電気回路の配線であっても、磁気回路の配線であってもよい。層間に配線されることで、センサ線が保護される。
【００４２】
図１及び図３に示されたように、センサ６０のシート１０Ａを挟む位置（直下）であって、シート１０Ｂよりも外周側、つまり、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に、内部空間５０が設けられている。図３に示されたように、内部空間５０は、シート１０Ａのシート１０Ｂに接する面に設けられた溝である。
【００４３】
図３に示されたように、さらに、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に、内部空間５０に＋Ｘ向き側の端部が接続され、−Ｘ向きに延びる流路５１が形成されている。図３に示されたように、流路５１は、シート１０Ａのシート１０Ｂに接する面に設けられた、Ｘ方向に延びる溝である。流路５１は、−Ｘ向き側の端部が先端部１１Ｂに設けられたコネクタから外部に延びるエアチューブに接続されている。
【００４４】
図１及び図２に示されたように、シート１０Ｃの溝１５Ａに対してシート１０Ｂを挟む位置、つまり、シート１０Ｂとシート１０Ｃとの層間に内部空間２０Ａが設けられている。また、シート１０Ａの溝１５Ｂに対してシート１０Ｂを挟む位置、つまり、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に内部空間２０Ｂが設けられている。内部空間２０Ａ，２０Ｂを代表させて内部空間２０とも称する。図４に示されたように、内部空間２０Ｂは、シート１０Ａのシート１０Ｂに接する面に設けられた溝である。また、図５に示されたように、内部空間２０Ａは、シート１０Ｃのシート１０Ｂに接する面に設けられた溝である。
【００４５】
図４に示されたように、さらに、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に、内部空間２０Ｂに＋Ｘ向き側の端部が接続され、−Ｘ向きに延びる流路２１が形成されている。図４に示されたように、流路２１は、シート１０Ａのシート１０Ｂに接する面に設けられた、Ｘ方向に延びる溝である。流路２１は、−Ｘ向き側の端部が先端部１１Ｂに設けられたコネクタから外部に延びるエアチューブに接続されている。
【００４６】
図５に示されたように、さらに、シート１０Ｂとシート１０Ｃとの層間に、内部空間２０Ａに＋Ｘ向き側の端部が接続され、−Ｘ向きに延びる流路２１が形成されている。図５に示されたように、流路２１は、シート１０Ｃのシート１０Ｂに接する面に設けられた、Ｘ方向に延びる溝である。流路２１は、−Ｘ向き側の端部が先端部１１Ｂに設けられたコネクタから外部に延びるエアチューブに接続されている。
【００４７】
＜機能デバイスの機能＞
【００４８】
第１の実施の形態に係る機能デバイス１００の有する特定の機能は、アクチュエータを稼働して対象部位に接触するように膨張する機能と、接触した対象部位をセンシングする機能と、の組み合わせとする。センシングは、膨張する機能によって測定部位に接触した接触型の温度計であるセンサ６０を用いて、その部位の温度を測定するものとする。なお、以降の説明において、機能デバイス１００に特定の機能を発揮させるために稼働する機構であるアクチュエータを機能アクチュエータとも称する。
【００４９】
機能アクチュエータは、測定部位に向かってシート１０を外周方向に膨張させる。これにより、膨張部分に配置されたセンサ６０は、測定部位に接触する。機能アクチュエータは、シート状アクチュエータである。シート状アクチュエータは、多層構造体であるシート１０に組み込まれ、アクチュエータの一部に、シート１０を構成する層を含むアクチュエータを指す。シート状アクチュエータは、例えば、バルーンアクチュエータとも呼ばれる駆動装置である。機能アクチュエータは、多層構造体であるシート１０の層間に設けられた内部空間５０と、内部空間５０を囲む上層及び下層となるシート１０Ａ，１０Ｂと、内部空間５０に接続されて、内部空間５０に流体（例えば空気）を供給／排出する流路５１（第１の流路）と、を含む。
【００５０】
図６に示されたように、機能アクチュエータは、内部空間５０に供給された流体の流体圧によって、バルーン状に内部空間５０を挟むシート１０Ａ，１０Ｂが伸びつつ膨張し、上記したシート１０Ａ，１０Ｂの伸びの違いにより外周側に膨張する。外周側への膨張に伴ってシート１０Ａは、外面に設けられたセンサ６０を外周側に押し出す。これにより、センサ６０が測定部位に接触する。
【００５１】
機能デバイス１００を用いて機能を発揮させる際、機能デバイス１００を測定部位近傍まで導入し、その位置において流路５１を介して内部空間５０に流体を供給する。これにより、その位置において機能デバイス１００の機能アクチュエータが稼働してシート１０が膨張し、膨張したシート１０上のンサ６０が外周側に押し出される。その結果、センサ６０は測定部位に接触し、測定部位の温度が測定される。流路５１を経て内部空間５０から流体を排気すると、シート１０Ａが膨張していない通常状態に復帰し、センサ６０の測定部位への接触が解消される。
【００５２】
＜シートの形態の切り替え＞
【００５３】
機能デバイス１００のシート１０は、多層構造体であるシート１０の形態を、第１形態から第２形態へ切り替える切替装置を有する。切替装置は、シート１０の形態を切り替えるためのアクチュエータを含む。なお、以降の例において、シート１０の形態を切り替えるために稼働するアクチュエータを切替アクチュエータとも称する。
【００５４】
シート１０が第１形態のときに、機能デバイス１００のサイズは第１のサイズとなり、第２形態のときに第２のサイズとなる。シート１０の第２形態は、作業空間において機能を発揮させる際にシート１０がとる形態である。シート１０の第１形態は、第２形態よりも小型化したものである。すなわち、第２形態は第１形態よりも大型化されている。言い換えると、第２のサイズは第１のサイズよりも大きい。切替装置が第１形態から第２形態へ切り替えることで、機能デバイス１００は第１のサイズから第２のサイズに大型化する。
【００５５】
本実施の形態に係る機能デバイス１００では、シート１０の第１形態は折り畳まれた形態であり、第２形態は折り畳みが解消された機体である。切替アクチュエータは、第１形態の折り畳まれた形態のシート１０を外周側に押し出すことで第２形態として、折り畳みを解消させる。
【００５６】
切替アクチュエータはシート状アクチュエータである。シート状アクチュエータは、多層構造体であるシート１０に組み込まれている。シート１０に組み込まれていることは、シート１０を構成する層の一部が、シート状アクチュエータの一部を構築していること意味する。シート状アクチュエータは、例えば、バルーンアクチュエータとも呼ばれる曲げ駆動装置である。切替アクチュエータは、多層構造のシート１０の層間に設けられた内部空間２０と、内部空間２０を囲む上層及び下層となる２枚のシートと、内部空間２０に接続されて、内部空間２０に流体（例えば空気）を供給／排出する流路２１（第２の流路）と、を含む。
【００５７】
シート１０表面に形成された溝１５Ａ，１５Ｂは、多層構造体であるシート１０を第１形態から第２形態へ変形可能にする構造の一例であって、折り畳み構造である。折り畳み構造は、折り紙のメカニズムを利用してシートを折り畳む構造である。すなわち、シート１０の第１形態は、溝１５を山として折り畳まれた形態である。具体的には、シート１０の内面に溝１５Ｂが形成された位置では、図７に示されたように、溝１５Ｂを山の頂点としてシート１０は折り畳まれる（Ａ）。溝１５Ｂはシート１０の内面に形成されているため、シート１０は、溝１５Ｂの形成された位置で谷折りされる。
【００５８】
折り畳まれた状態（Ａ）においてシート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に設けられた内部空間２０Ｂ内に流体が供給されると、供給された流体の流体圧によって、内部空間２０Ｂを囲むシート１０Ａとシート１０Ｂとがバルーン状に伸びつつ膨張する（Ｂ）。切替アクチュエータは、上記のシート１０Ａとシート１０Ｂとの伸びの違いにより内周向きの引っ張り応力Ｅを生じるものである。この引っ張り応力Ｅによって、内周側に曲がり運動を行う。切替アクチュエータの内周側への曲がり運動によって、溝１５Ｂを山の頂点とした折り畳みは解消され、シート１０は、第２形態である折り畳みのない平面の状態に復帰する（Ｃ）。シート１０の折り畳みが完全に解消された後に内部空間２０Ｂ内の流体を排気することで膨張が解消され、切替アクチュエータの稼働が終了する（Ｄ）。
【００５９】
なお、シート１０の外面に溝１５Ａが形成された位置でも、同様に、溝１５Ａを山の頂点としてシート１０は折り畳まれる。この場合、溝１５Ａはシート１０の外面に形成されているため、シート１０は、溝１５Ａの形成された位置で山折りされる。
【００６０】
溝１５Ａの形成された位置では、切替アクチュエータは、図７の例を上下反転させた曲がり運動を行う。すなわち、溝１５Ａの形成された位置では、切替アクチュエータは、上記のシート１０Ｂとシート１０Ｃとの伸びの違いにより外周向きに生じた引っ張り応力によって、外周側に曲がり運動を行う。これにより、溝１５Ａを山の頂点とした折り畳みも解消され、シート１０は折り畳みのない平面の状態に復帰する。
【００６１】
本体部１２の全周にわたって、シート１０の外周面及び内周面にそれぞれ溝１５Ａ，１５Ｂが図２に示された配列で形成されている場合、図８に示されたように、連続した山折り２回、及び、谷折り１回の組み合わせが本体部１２の全周に生じる。これにより、図２に示されたシート１０が折りたたまれていない第２形態である本体部１２が、外周側から内周側に向かう力を受けることによって、図８の（Ａ）に示されたように、シート１０が花びら状に折り畳まれた第１形態となる。
【００６２】
図２のシート１０が折りたたまれていない第２形態の本体部１２の直径を直径Ｒ１、図８の（Ａ）のシート１０が花びら状に折り畳まれた第１形態の本体部１２の直径を直径Ｒ２とすると、直径Ｒ１，Ｒ２はＲ１＞Ｒ２である。機能デバイス１００のサイズを表す指標を本体部１２の直径とすると、切替アクチュエータを含む切替装置は、シート１０の形態を第１形態から第２形態に切り替えることによって、機能デバイス１００のサイズを、直径Ｒ２（第１のサイズ）から、直径Ｒ１（第２のサイズ）に切り替える。
【００６３】
なお、シート１０の内周面に形成された溝１５Ｂでの折りの角度が０に近いほど本体部１２の直径は小さくなる。折りの角度が最小である（Ｂ）のときの直径を直径Ｒ３とすると、直径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３である。従って、第１形態は、第１のサイズが直径Ｒ３となる形態であってもよい。又は、切替装（直径Ｒ１）に切り替えてもよい。
【００６４】
＜作業空間への導入＞
【００６５】
図９に示されたように、機能デバイス１００は、先端部１１Ａを進行方向の先端として、導入空間３０１を経て作業空間３００に導入する。このとき、図９の（Ａ）に示されたように、導入空間３０１の大きさ（例えば直径ｒ）が、第２のサイズ（直径Ｒ１）より小さい場合（ｒ＜Ｒ１）、シート１０を第１のサイズとなる第１形態にして作業空間３００に導入する（Ｂ）。導入空間３０１の大きさ（直径ｒ）が第１のサイズ（直径Ｒ２又はＲ３）より大きい場合には、導入空間３０１を経て作業空間３００に導入することができる。
【００６６】
導入する方向の先端となる機能デバイス１００の先端部１１Ａは、テーパー形状１３Ａを有している。そのため、先端部１１Ａの直径が導入空間３０１の直径に達するまで、第２のサイズの機能デバイス１００を開口３０１Ａから導入空間３０１に導入することができる。先端部１１Ａの直径が開口３０１Ａの直径に達すると、機能デバイス１００の外周面には開口３０１Ａの周縁からの内向きの押圧が作用し始める。押圧力は、テーパー形状１３Ａの直径が大きくなるに伴って大きくなり、本体部１２に達すると最大となる。少なくとも本体部１２のシート１０には溝１５が形成されているため、外周面からの押圧力に応じてシート１０は折り畳まれ、第１形態となる。これにより、機能デバイス１００は、導入空間３０１の開口３０１Ａを通過する際に、第２のサイズから第１のサイズに変形する。従って、テーパー形状１３Ａは、シート１０を第２形態から第１形態に切り替える際のガイド（第１のガイド）として機能する。
【００６７】
好ましくは、機能デバイス１００はさらにケース２００を有する。ケース２００は導入空間３０１に収容可能なサイズである。また、第１のサイズはケース２００に収容可能なサイズである。すなわち、ケース２００の大きさ（直径ｒ１）は、第２のサイズより小さく、かつ、第１のサイズより大きい（ｒ１＜Ｒ１、ｒ＞Ｒ２，Ｒ３）。また、ケース２００の直径ｒ１は、導入空間３０１の直径ｒより大きい。
【００６８】
機能デバイス１００を作業空間３００に導入する際、機能デバイス１００をケース２００に収容し、機能デバイス１００を収容したケース２００を、導入空間３０１を経て作業空間３００に導入する。この場合、機能デバイス１００の外周面には、ケース２００の挿入口２０２の周縁からの内向きの押圧が作用する。この力に応じてシート１０は折り畳まれて、第２形態から第１形態に切り替わり、機能デバイス１００が小型化する。このように、機能デバイス１００がケース２００を備えることにより、作業空間３００への導入を容易にできる。
【００６９】
なお、作業空間３００から導入空間３０１を経て機能デバイス１００を撤去する場合にも、導入時と同様に、シート１０は第２形態から第１形態に変形される。この場合、撤去する方向の先端となる機能デバイス１００の先端部１１Ｂの有するテーパー形状１３Ｂがガイドとして機能する。
【００７０】
好ましくは、機能デバイス１００には、軸４１のキャップ４０Ｂに向く端部から−Ｘ向きに、キャップ４０Ｂを介して延びる補助具４２が設けられている。補助具４２は、オペレータによって機能デバイス１００を押し引きするために用いられる。補助具４２が設けられることによって、機能デバイス１００の導入作業及び撤去作業を遠隔で容易に行うことができる。
【００７１】
例えば、作業空間３００が患者の胃である場合、導入空間３０１は患者の食道である。この場合、技師等であるオペレータは、患者の体外で補助具４２を押すことで、機能デバイス１００は患者の口から食道を経て胃に導入される。
【００７２】
機能デバイス１００が導入空間３０１を経て作業空間３００に達すると、内部空間２０に流体を供給することによって、切替装置によってシート１０を第１形態から第２形態に切り替える（Ｃ）。これにより、機能デバイス１００は作業空間３００では第２のサイズとなり、膨張させ、かつ、センサ６０を用いたセンシングを行うことができる。
【００７３】
好ましくは、ケース２００の挿入口２０２は、図１０に示されたように、テーパー形状２０１を有する。テーパー形状２０１は、端部ほど直径が大きくなる円錐形状である。この場合、上記と同様に機能デバイス１００をケース２００の挿入口２０２からケース２００に挿入する際に、ケース２００の挿入口２０２のテーパー形状２０１のため、機能デバイス１００の外周面には、テーパー形状２０１の内周面から徐々に内周向きの押圧が作用する。これにより、シート１０が第２形態から第１形態に切り替わる。従って、ケース２００の挿入口２０２に設けられたテーパー形状２０１は、シート１０を第２形態から第１形態に切り替える際のガイド（第２のガイド構造）として機能する。
【００７４】
より好ましくは、テーパー形状２０１は、端部の直径Ｒ４が機能デバイス１００の本体部１２の直径Ｒ２よりも大きい。これにより、本体部１２には、テーパー形状２０１を通過する際に徐々に内周面からの内周向きの押圧力が作用して、シート１０が第２形態から第１形態に切り替わり、小型化する。これにより、機能デバイス１００の先端部１１が設けられない場合であっても、スムーズにケース２００に収容することができる。
【００７５】
［２．２  第２の実施の形態］
【００７６】
溝１５の形成のパターンは図２に示されたパターンに限定されない。他の例として、Ｘ方向に延びる溝１５Ａと溝１５Ｂとが本体部１２の全周にわたって交互に形成されてもよい。この場合、シート１０は、蛇腹状に折り畳まれる。これによっても、シート１０の形態を切り替えることができる。つまり、このような他のパターンで溝１５が形成されている場合も、溝１５は折り畳み構造に含まれる。
【００７７】
［２．３  第３の実施の形態］
【００７８】
第１形態と第２形態とは逆であってもよい。すなわち、シート１０が第１形態のときの機能デバイス１００のサイズが半径Ｒ１（第１のサイズ）であり、第２形態のときのサイズが半径Ｒ２又はＲ３（第２のサイズ）であってもよい。この場合、シート１０は形状維持機能を有する。シート１０の有する形状維持機能によって、第３の実施の形態に係る機能デバイス１００において、シート１０は第１形態を維持する。すなわち、機能デバイス１００のシート１０は、形状維持機能によって第２形態から第１形態に切り替わる。
【００７９】
形状維持機能は、切替装置と同様に、曲げ駆動装置として機能するように多層構造のシート１０の層間に設けられた内部空間であってもよいし、シート１０の外面に貼付された弾性薄膜であってもよい。
【００８０】
第３の実施の形態に係る切替装置に含まれる切替アクチュエータは、内部空間２０に流体が供給されることで生じる内部空間２０を挟む二層の伸びの違いによって、図７に示された方向とは逆向きの引っ張り応力を生じるものである。この引っ張り応力によって、各溝１５を山の頂点とした折り畳みが生じ、第２形態に切り替わる。これにより、機能デバイス１００のサイズは、第１のサイズから第２のサイズに切り替わる。つまり、第３の実施の形態に係る機能デバイス１００では、図２に示された第１形態から、図８の（Ａ）又は（Ｂ）に示された第２形態、又は、図８の（Ａ）に示された形態を経て図８の（Ｂ）に示された第２形態に段階的に切り替わる。
【００８１】
第３の実施の形態に係る機能デバイス１００では、導入空間３０１に導入する際に切替装置によって、シート１０が第１形態から第２形態に切り替わる。導入空間３０１を脱して作業空間３００に達すると、シート１０の有する形状維持機能によって第１形態に復帰する。これにより、第３の実施の形態に係る機能デバイス１００でも、導入空間３０１を経て作業空間３００に導入することができるとともに、作業空間３００では機能を発揮する第１のサイズとなって膨張させ、かつ、センサ６０を用いたセンシングを行うことができる。
【００８２】
［２．４  第４の実施の形態］
【００８３】
＜全体構造＞
【００８４】
機能デバイスの形状は、第１〜第３の実施の形態に示された形状に限定されない。他の例として、図１１及び図１２に示された形状であってもよい。すなわち、図１１及び図１２を参照して、第４の実施の形態に係る機能デバイス５００は、軸１７と、軸１７に接続された本体部１８と、を有する。本体部１８は面状で、一例として矩形である。その一辺１８Ａが軸１７に接続されて、反対側の辺１８Ｂは開放されている。従って、機能デバイス５００は、旗状の形状を有する。
【００８５】
図１２に示されたように、本体部１８は湾曲形態（カール）を有している。なお、図１１及び図１２に示されたように、軸１７の軸心方向をＹ方向、Ｙ方向に直交し、本体部１８の湾曲形態の凸方向をＸ方向、本体部１８の直径方向をＺ方向と規定する。本体部１８が湾曲形態であるときのシート１０の形態を第１形態とし、図１２に示されたように、第１形態における機能デバイス５００のＸ方向の長さを長さＨ２、Ｚ方向の長さを長さＨ３とし、Ｈ２×Ｈ３を機能デバイス５００の第１のサイズとする。
【００８６】
機能デバイス１００と同様に、本体部１８の外周は多層構造のシート１０によって構成されている。シート１０は、湾曲形態の外周から内周に、シート１０Ａ、シート１０Ｂ、及びシート１０Ｃが積層された、多層構造を有する多層構造体である。
【００８７】
本体部１８の外周面であって、辺１８Ｂ近傍には、センサ６０が配置されている。第４の実施の形態に係る機能デバイス１００の有する特定の機能は、アクチュエータを稼働して対象部位に接触するように機能デバイス１００を大型化する機能と、接触した対象部位をセンシングする機能と、の組み合わせとする。センシングは、大型化する機能によって測定部位に接触した接触型の温度計であるセンサ６０を用いて、その部位の温度を測定するものとする。
【００８８】
機能アクチュエータは、シート１０の第１形態である湾曲形態を解消し、第２形態である展開状態に変形させる。これにより、シート１０上に配置されたセンサ６０は、測定部位に接触する。機能アクチュエータは、シート状アクチュエータである。シート状アクチュエータは、多層構造体であるシート１０に組み込まれている。シート状アクチュエータは、例えば、バルーンアクチュエータとも呼ばれる駆動装置である。機能アクチュエータは、センサ６０のシート１０Ａを挟む位置（直下）であって、シート１０Ｃよりも外周側、つまり、シート１０Ａとシート１０Ｃとの層間に設けられた内部空間５０と、内部空間５０を囲む上層及び下層となるシート１０Ａ，１０Ｃと、内部空間５０に接続されて、内部空間５０に流体（例えば空気）を供給／排出する流路５１（第１の流路）と、を含む。
【００８９】
機能デバイス５００の有する特定の機能を発揮するための機構の他の例は、例えば、図示しない吸引装置であってもよい。吸引装置は、シート１０Ａに設けられた凹部と、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に設けられた、凹部に接続された流路であって、凹部内の流体を排出する流路と、を含む。シート１０Ａに設けられた凹部の周縁が対象位置（例えば、腸管の内壁など）に密着した状態で上記流路を経て凹部内の流体が排出されることで、上記対象位置が吸引され、その吸引力によって本体部１８が対象位置に固定される。この場合、特定の機能は、アクチュエータを稼働して対象部位に接触するように機能デバイス１００を大型化する機能と、接触した対象位置を吸引する機能と、シート１０を対象位置に固定する機能、の組み合わせである。
【００９０】
本体部１８の広い範囲にわたって、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に内部空間２０が設けられている。また、シート１０Ａとシート１０Ｂとの層間に内部空間２０に接続された流路２１が設けられ、内部空間２０に対して流体の供給、排出が行われる。内部空間２０は、流体が供給されることで駆動する、切替アクチュエータの他の例である。
【００９１】
機能デバイス５００の切替アクチュエータは、内部空間２０に流体が供給されることでバルーン状に膨張した際のシート１０Ａとシート１０Ｂとの伸びの違いにより、外周向きの引っ張り応力Ｆを生じるものである。この引っ張り応力Ｆによって、外周側に曲がり運動を行う。切替アクチュエータの外周側への曲がり運動によって、シート１０の第１形態である湾曲形態が解消され、第２形態である展開状態に変形する。これにより、本体部１８は、図１１、及び、図１２において点線で示されたように、平面に近い形状となる。シート１０の第２形態におけるＸ方向の長さを長さＨ１とし、長さＨ１を機能デバイス５００の第２のサイズとする。
【００９２】
内部空間２０内の流体が排出されると、切替アクチュエータの曲がり運動が終了する。これにより、シート１０には湾曲形態への復元力によって内周向きの引っ張り応力Ｇが生じる。この引っ張り応力Ｇによって、本体部１８は図１２に実線で示された第１形態に復帰する。
【００９３】
機能デバイス５００も、切替装置によってシート１０が第１形態から第２形態に切り替わり、機能デバイス５００が大型化する。これにより、機能デバイス１００と同様に、導入空間３０１を脱して作業空間３００に達したときに機能デバイス５００のサイズを、機能を発揮する第２のサイズとし、例えばセンサ６０でのセンシングが可能なサイズとすることができる。
【００９４】
［３．付記］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０        ：シート
１０Ａ      ：シート
１０Ｂ      ：シート
１０Ｃ      ：シート
１１        ：先端部
１１Ａ      ：先端部
１１Ｂ      ：先端部
１２        ：本体部
１３        ：テーパー形状
１３Ａ      ：テーパー形状
１３Ｂ      ：テーパー形状
１５        ：溝
１５Ａ      ：溝
１５Ｂ      ：溝
１７        ：軸
１８        ：本体部
１８Ａ      ：一辺
１８Ｂ      ：辺
２０        ：内部空間
２０Ａ      ：内部空間
２０Ｂ      ：内部空間
２１        ：流路
４０        ：キャップ
４０Ａ      ：キャップ
４０Ｂ      ：キャップ
４１        ：軸
４２        ：補助具
５０        ：内部空間
５１        ：流路
６０        ：センサ
１００      ：機能デバイス
２００      ：ケース
２０１      ：テーパー形状
２０２      ：挿入口
３００      ：作業空間
３０１      ：導入空間
３０１Ａ    ：開口
５００      ：機能デバイス
Ｅ          ：引っ張り応力
Ｆ          ：引っ張り応力
Ｇ          ：引っ張り応力
Ｒ１        ：半径
Ｒ２        ：半径
【図１】
2020171490.tif 000003
【図２】
2020171490.tif 000004
【図３】
2020171490.tif 000005
【図４】
2020171490.tif 000006
【図５】
2020171490.tif 000007
【図６】
2020171490.tif 000008
【図７】
2020171490.tif 000009
【図８】
2020171490.tif 000010
【図９】
2020171490.tif 000011
【図１０】
2020171490.tif 000012
【図１１】
2020171490.tif 000013
【図１２】
2020171490.tif 000014