(57)【要約】【課題】十分な発生力及び変形を生じる小型の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを提供する。【解決手段】管状の構造体から作られる形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータについて開示する。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、第１の端部、第２の端部及び中間部を備え、中間部には、或るパターン形状を有し、かつ第１の端部及び第２の端部に対して一体をなし、かつ第１の端部及び第２の端部に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようなアクチュエータパターンが形成される。アクチュエータパターンは、グリークキーパターン又はジグザグパターンなどの様々なパターンである。は、、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部に所望に応じて第１の電極が形成され、第２の端部に第２の電極が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータであって、
ａ．第１の端部、第２の端部、並びに或るパターン形状を有し、かつ前記第１の端部及び前記第２の端部に対して一体をなし、かつ前記第１の端部及び前記第２の端部に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようなアクチュエータパターンが形成された中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金と、
ｂ．前記第１の端部又は前記第２の端部に形成された少なくとも１つの電極とを含むことを特徴とする管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の端部、前記第２の端部及び前記中間部が、概ね管状の形状の一部をなしていることを特徴とする請求項１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項４】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン又はジグザグパターンからなることを特徴とする請求項１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項６】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項７】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータであって、
ａ．セグメントに分割された第１の端部、第２の端部、並びに或るパターン形状を有し、かつ前記セグメントに分割された第１の端部の各セグメント及び前記第２の端部に対して一体をなし、かつ前記セグメントに分割された第１の端部の各セグメント及び前記第２の端部に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすような複数のアクチュエータパターンが形成された中間部を有する管状のモノリシックな形状記憶合金と、
ｂ．前記第１の端部の前記各セグメントに形成された少なくとも１つの電極と、
ｃ．前記第２の端部に随意的に形成される電極とを含むことを特徴とする管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項８】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項９】
前記セグメントに分けられた第１の端部が、概ね管状の形状の一部をなしていることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第２の端部が、開放スパンを有する概ね管状の形状をしていることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記第２の端部が、概ね管状の形状であることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン又はジグザグパターンからなることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記第１の電極及び前記第２の電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項７に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１５】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータであって、
ａ．各々が所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有する、第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金と、
ｂ．支持バンド第１エッジ及び支持バンド第２エッジを備える、前記管状のモノリシックな形状記憶合金の前記中間部周囲に逐次的に形成された複数の支持バンドと、
ｃ．前記支持バンド第１エッジに接続したアクチュエータパターン第１端部、及び前記中間部から分離しているアクチュエータパターン電極に接続したアクチュエータパターン第２端部を備える、前記中間部に形成された複数のアクチュエータパターンと、
ｄ．前記支持バンド第１エッジに接続した曲げ要素第１端部、及び前記支持バンド第１エッジに近接する前記支持バンド第２エッジに接続した曲げ要素第２端部を備える、前記中間部に形成された複数の曲げ要素と、
ｅ．前記モノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部又は前記第２の端部に形成された電極と、
ｆ．前記アクチュエータパターン第２端部に形成された電極とを含み、
前記アクチュエータパターン第２端部から前記第１の端部又は前記第２の端部まで、前記中間部に沿って電気的導通がもたらされることを特徴とする管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記アクチュエータパターンが、前記中間部の前記電気抵抗と比較して、より高い電気抵抗を有するように形成されることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１７】
前記曲げ要素が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの外周の周囲、かつ前記アクチュエータパターンの間に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１８】
前記曲げ要素が、前記支持バンドのエッジの機械的な剛性よりも低い機械的な剛性を有するように形成されることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項１９】
前記曲げ要素が、前記アクチュエータパターンの前記電気抵抗と比較して、より低い電気抵抗を有するように形成されることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２０】
前記電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２１】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２２】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン及びジグザグパターンからなることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２３】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項１５に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ。
【請求項２４】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び中間部を有する管状のモノリシックな形状記憶合金の基材を供給するステップと、
ｂ．或るパターン形状を有し、かつ前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部及び前記第２の端部に対して一体をなし、かつ前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部及び前記第２の端部に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようなアクチュエータパターンを、前記中間部に形成するステップと、
ｃ．前記第１の端部又は前記第２の端部に少なくとも１つの電極を形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどを含む製作技術を用いて形成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン及びジグザグパターンからなることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法であって、
ａ．第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金の基材を供給するステップと、
ｂ．前記第１の端部をセグメントに分割するステップと、
ｃ．或るパターン形状を有し、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部の前記各セグメント及び前記第２の端部に対して一体をなし、かつ前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部の前記各セグメント及び前記第２の端部に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすような一対のアクチュエータパターンを、前記中間部に形成するステップと、
ｄ．前記第１の端部の前記各セグメントに少なくとも１つの電極を形成するステップと、
ｅ．前記第２の端部に電極を随意的に形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどを含む加工技術を用いて形成されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン及びジグザグパターンからなることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法であって、
ａ．各々が所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有する、第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を供給するステップと、
ｂ．支持バンド第１エッジ及び支持バンド第２エッジを備える複数の支持バンドを、前記管状のモノリシックな形状記憶合金の前記中間部周囲に逐次的に形成するステップと、
ｃ．前記支持バンド第１エッジに接続したアクチュエータパターン第１端部、及び前記中間部から分離しているアクチュエータパターン電極に接続したアクチュエータパターン第２端部を備える複数のアクチュエータパターンを、前記中間部に形成するステップと、
ｄ．前記支持バンド第１エッジに接続した曲げ要素第１端部、及び前記支持バンド第１エッジに近接する前記支持バンド第２エッジに接続した曲げ要素第２端部を備える複数の曲げ要素を、前記中間部に形成するステップと、
ｅ．前記モノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの前記第１の端部又は前記第２の端部に電極を形成するステップと、
ｆ．前記アクチュエータパターン電極を、前記アクチュエータパターン第２端部に形成するステップとを含み、
前記アクチュエータパターン第２端部から前記第１の端部又は前記第２の端部まで、前記中間部に沿って電気的導通がもたらされることを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどを含む製作技術を用いて形成されることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記電極が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金が、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形及び多角形を含む横断面形状を有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記アクチュエータパターンが、概ねグリークキーパターン及びジグザグパターンからなることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記形状記憶合金が、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂを含むものであることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法であって、
ａ．受動的な管状の物体を供給するステップと、
ｂ．少なくとも１つの管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを供給するステップと、
ｃ．前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを、前記受動的な管状の物体に沿わせて配置するステップと、
ｄ．前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの電極に電流を供給することによって、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを個別に作動させるステップと、
ｅ．前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを前記供給電流で加熱するステップとを含み、
前記加熱により、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ及び前記受動的な管状の物体を、所望の方向及び所望の角度で曲げられるようにすることを特徴とする管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法。
【請求項４３】
前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータと同様な横断面形状を有する、概ね管状の形状をした受動的な物体を包囲するようにして配置されることを特徴とする請求項４１に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法。
【請求項４４】
前記受動的な物体が、ポリマ、合金及びニチノールを含む材料から作られることを特徴とする請求項４２に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法。
【請求項４５】
前記受動的な物体が、前記管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するものであることを特徴とする請求項２４に記載の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、医療用具に関するものである。より詳しくは、本発明は、可動型のアクティブカテーテル、アクティブカテーテル用のアクチュエータ、及びこれら用具を製造するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルは、様々な医療の用途に必要なものである。そのようなカテーテルには、冠状動脈の血管などの複雑に制限された環境を移動することができるものや、治療薬を正確に目的の位置まで送達することができるものなどがある。可動型のカテーテルは、機械的なプルワイヤによって受動的に遠隔操作されるものである。このようなカテーテルは、単純な動きが求められる限られた用途に対しては有効である。しかしながら、低侵襲手術の所与の仕様に対処するには、狭い空間の中で、複雑かつ正確な動作ができなければならない。そのため、そのようなアクティブカテーテルを開発するべく数多くの研究が学術機関及び企業で行われている。理想的なアクティブカテーテルは、複数のインサイチュ（in-situ）アクチュエータが最適配置され、電気的に駆動されるようなものであり、摩擦や近位端から遠位端に伝達される一対一の動きなどの受動的なカテーテルで通常発生する問題が発生しないようなものである。したがって、アクティブカテーテルは、血管内インターベンション及び低侵襲手術の仕様に合致させるのに好適な解決策である。
【０００３】
アクティブカテーテルに関する現在の主な技術的な課題は、十分な力及び変形を提供することができる小型のアクチュエータを取り付けることができるようにすることである。形状記憶合金（ＳＭＡ）は、アクティブカテーテルのアクチュエータに使用するために提案された技術のうちの１つである。形状記憶合金は、比較的大きな発生力とあわせて、大きく変形することが知られている。しかしながら、三次元形状の小型アクチュエータを提供可能にするという課題がまだ残っている。現在、特定の用途において、ワイヤ形状のアクチュエータが使用されている。しかし、その形状が固定したものであるため、その他の様々な用途、特に血管内インターベンション及び低侵襲手術などの用途に適用することは難しい。薄膜を使用してマイクロバルブを製造するという技術もある。同様にこの技術も、形状が固定した薄膜をベースにするものであるため、当然三次元の管状の形態をしたアクティブカテーテルに薄膜を実装することは容易ではない。したがって、当該技術分野における現状の課題を克服するような、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを開発する必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来技術の課題を克服するような管状の構造体から作られる形状記憶合金（ＳＭＡ）のアクチュエータについて開示する。本発明では、管状のモノリシックな形状記憶合金から、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが作られる。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂから作ることができる。好適な実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、第１の端部、第２の端部及び中間部を備えている。管状のモノリシックな形状記憶合金は、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状をしていて良い。中間部にはアクチュエータパターンが形成される。アクチュエータパターンは、或るパターン形状を有し、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部及び第２の端部に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部及び第２の端部に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターンは、例えば、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンにすることができる。第１の電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部に形成され、第２の電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第２の端部に形成される。第１の電極及び第２の電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。本発明の一実施形態では、第１の端部、第２の端部及び中間部は、概ね管状の形状の一部をなしている。
【０００５】
本発明の別の実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、セグメントに分割された第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータである。中間部には複数のアクチュエータパターンが形成される。アクチュエータパターンは、或るパターン形状を有し、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部の各セグメント及び第２の端部に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部の各セグメント及び第２の端部に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。この実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金は、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状をしていて良い。また管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータのセグメントに分割された第１の端部は、概ね管状の形状の一部をなしている、又は管状の形状がセグメントに分割された形状をなしている。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第２の端部は、開放スパンを有する概ね管状の形状をしている。本発明の別の実施形態では、第２の端部は、開放スパンのない概ね管状の形状をしている。これらの実施形態では、アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンにすることができる。第１の電極は、第１の端部の各セグメントに形成され、第２の電極は、第２の端部に形成される。ここでは、第１の電極及び第２の電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。
【０００６】
本発明の別の実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、各々が所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有する、第１の端部、第２の端部及び中間部を備えている。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。この実施形態の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、管状のモノリシックな形状記憶合金の中間部周囲に、逐次的に形成された支持バンドを有している。支持バンドは、支持バンド第１エッジ及び支持バンド第２エッジを備えている。複数のアクチュエータパターンが中間部に形成される。各アクチュエータパターンは、支持バンド第１エッジに接続したアクチュエータパターン第１端部、及び中間部から分離しているアクチュエータパターン電極に接続したアクチュエータパターン第２端部を備えている。アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンにすることができる。アクチュエータパターンは、中間部の電気抵抗と比較して、より高い電気抵抗を有するように形成される。さらに、複数の曲げ要素が中間部に形成される。曲げ要素は、支持バンドの第１エッジを、前記支持バンドに近接する支持バンドの第２エッジに接続するようにする。曲げ要素は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの外周の周囲、かつアクチュエータパターンの間に配置される。曲げ要素は、支持バンドの端部の機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するように形成され、さらに曲げ要素は、アクチュエータパターンの電気抵抗と比較して、より低い電気抵抗を有するように形成される。電極は、モノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部又は第２の端部に所望に応じて形成される。この実施形態では、電極はアクチュエータパターン第２端部に形成される。またこの実施形態では、アクチュエータパターン電極から管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部又は第２の端部まで、中間部に沿って電気的導通がもたらされる。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。
【０００７】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法は、第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を供給するステップと、中間部にアクチュエータパターンを形成するステップとを含む。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。アクチュエータパターンは、或るパターン形状を有し、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部及び第２の端部に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部及び第２の端部に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンにすることができる。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部及び第２の端部に形成される。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどの製作技術を用いて形成される。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。
【０００８】
別の実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法は、セグメントに分割された第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を提供するステップを含む。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有し、また管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。或るパターン形状を有する一対のアクチュエータパターンが中間部に形成される。中間部は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部の各セグメント及び第２の端部に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部の各セグメント及び第２の端部に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン、又は様々な不規則なパターンにすることができる。電極は、第１の端部の各セグメントに形成される。また電極は、第２の端部に形成される。この実施形態の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを形成するための方法では、例えば、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどの加工技術を用いることができる。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。
【０００９】
別の実施形態の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法では、各々が所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有する、第１の端部、第２の端部及び中間部を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を供給するステップを含む。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有し、また管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。複数の支持バンドが管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの中間部周囲に逐次的に形成される。支持バンドは、支持バンド第１エッジ及び支持バンド第２エッジを備えている。複数のアクチュエータパターンが中間部に形成される。アクチュエータパターンは、支持バンド第１エッジに接続したアクチュエータパターン第１端部、及び中間部から分離しているアクチュエータパターン電極に接続したアクチュエータパターン第２端部を備えている。アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものである。複数の曲げ要素が中間部に形成される。曲げ要素は、支持バンド第１エッジに接続した曲げ要素第１端部、及び前記曲げ要素第１端部が接続した支持バンドに近接する支持バンドの支持バンド第２エッジに接続した曲げ要素第２端部を備える。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部又は第２の端部に形成される。アクチュエータパターン電極は、アクチュエータパターン第２端部と共に形成される。またアクチュエータパターン第２端部から管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部又は前記第２の端部まで、前記中間部に沿って電気的導通がもたらされる。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、例えば、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング又は化学エッチングなどの製作技術を用いて形成される。
【００１０】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動方法は、受動的な管状の物体を供給するステップと、少なくとも１つの管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを供給するステップと、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを受動的な管状の物体に沿わせて配置するステップとを含む。さらに、その方法は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの電極に電流を供給することによって、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを個別に作動させるステップと、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを供給電流で加熱するステップとを含む。加熱により、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ及び受動的な管状の物体を、所望の方向及び所望の角度で曲げられるようにする。この実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、受動的な物体を包囲するようにして配置される。受動的な物体は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの断面形状と同様な横断面形状を有する、概ね管状の形状をしている。受動的な物体は、例えば、ポリマ、合金又はニチノールなどの材料から作られる。受動的な物体は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するものである。
【００１１】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを使用すれば、医師がカテーテルを血管内又は心臓内で動かそうとするとき、カテーテルの動きを正確に制御することができる。本発明は狭い空間内での複雑な操作を可能にする。本発明の用具は、例えば、人間の血管内を移動させる、又は侵襲が最小限になるようにして心血管インターベンション及び脳血管治療をするなどの様々な医療の用途において有用なものである。
【００１２】
本発明を実施することにより、複雑な動きをする小型用具を製造することができる。例えば、本発明は、救急活動又は軍事活動用の操作用具に使用することができ、また閉塞して閉じ込められた又は詰まった物体を検査するときに使用することができる。さらに、本発明は、小さな開口を介してカメラを通し、そのカメラを操作して内部空間を検査するのに使用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の発明の詳細な記載には、説明を目的として様々な特定事項を含んでいるが、以下の例示的な実施形態には様々な変形及び変更を加えることができ、そのように変形及び変更したものも本発明の範囲に含まれることは当業者には容易に理解されるであろう。したがって、本発明の以下の好適な実施形態の説明は、本願の発明の一般性を何ら損なうものではなく、また本願の発明に制限を加えるものでもない。
【００１４】
アクティブカテーテルに使用するための管状のモノリシックな形状記憶合金（ＳＭＡ）のアクチュエータが提供される。血管内インターベンション及び低侵襲手術を含むアクティブカテーテルの使用用途において、１つ或いは複数の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータが、主要なアクチュエータとしてアクティブカテーテルに使用される。本発明によれば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどの製作技術を使用して、管状の形状記憶合金の構造体から製造することができる。基本的には、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、所定の変態温度で形状記憶挙動を生じる、既製の形状記憶合金のチューブから形成される。血管の固有の形状、すなわち管状の形状を考慮すると、管状の構造体からアクチュエータを作ることが好ましく、かつより効率的である。本発明の一実施形態によれば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを、ＮｉＴｉ合金（ニチノール）などの管状のモノリシックな形状記憶合金から直接製造することができる。有用な管状のモノリシックな形状記憶合金は、変態温度が室温より高く、かつ約４０℃〜１２０℃の変態温度の範囲を有するものから選択されたものである。その他の有用な合金には、例えば、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、及びＴｉＮｂが含まれる。本発明の好適な実施形態によれば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを人間の体内で使用するとき、電流でアクチュエータを電気的に加熱することによって、アクチュエータを動的にオンオフすることができる。この場合、電線が電極に接続され、０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、又は１０Ｈｚなどの所定の期間（通常は１％から５０％のデューティサイクル）、電流が供給される。
【００１５】
形状記憶合金のアクチュエータは、適切な変形及び大きな発生力を生じるようにカスタマイズされたアクチュエータパターンを有している。形状記憶合金のアクチュエータは、電流で電気的に加熱されると、マルテンサイトからオーステナイトに相変態をする。アクチュエータは、マルテンサイトでは比較的低い機械的な剛性を有しているが、アクチュエータが作動して、オーステナイトになると、その剛性が実質的に増加する。したがって、アクチュエータパターンは、電流で加熱されたとき、マルテンサイトとオーステナイトの間で相変態をすることによって、大きな変形及び大きな発生力を生じるように設計される。一般に、アクチュエータの動きは、収縮及び伸長するようなものである。しかし、アクチュエータパターンの形状により、回転、曲げ又は湾曲などの様々な動きをするようにすることもできる。管状の形状記憶合金のアクチュエータは、その全体形状が設計されると、幅及び厚さなどの設計パラメータが決められる。アクチュエータの厚さは、既製の形状記憶合金の基材の厚さに従って選択され、幅は製造の際の基材の加工手法に応じて決定される。ワイヤ及びばねをベースとする従来の形状記憶合金のアクチュエータと比較して、管状の形状記憶合金のアクチュエータは、様々な寸法の形状にアクチュエータパターンをカスタマイズすることによって、剛性及び変形などのアクチュエータの特性をより簡単に調節又は調整することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザなどのレーザを使用するレーザ加工により、ニチノールのチューブから管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを製造することができる。レーザ加工は、通常、回転動作用の１つの放射軸線及び並進動作用の１つの長手方向軸線を有するものであり、心血管インターベンション用のステントを製造するのによく使われている。レーザ加工したアクチュエータの形状のサイズは、約１０〜５００ミクロンである。本発明によれば、有用な管状のモノリシックな形状記憶合金の厚さは、約１０〜５００ミクロンであり、管状の直径は、約１００ミクロン〜５ｍｍである。
【００１６】
本発明によれば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、アクティブカテーテル用の受動的な管状の物体に沿って離間して取り付けられる別個のアクチュエータとして使用することができる。さらに、複数の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、アクティブカテーテル用の受動的な管状の物体に沿って取り付けることができる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ及び受動的な管状の物体を別々に作製し、互いを整合させるようにして組み立てることが好ましい。受動的な管状の構造体は、プラスチック、金属又はニチノールなどの様々な材料で作ることができ、好ましくは超弾性材料で作られる。受動的な管状の構造体が導電性材料で作られている場合、短絡を防止するため、受動的な構造体及び管状の形状記憶合金のアクチュエータの間に、絶縁層又は絶縁材料を配置する必要がある。絶縁層は、受動的な管状の構造体の表面又は管状の形状記憶合金のアクチュエータの表面にコーティングすることによって追加することができる。また絶縁層は、受動的な物体及び管状の形状記憶合金のアクチュエータの間に、管状の絶縁構造体を配置することによって追加することもできる。これらの管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、管状のモノリシックな基材から一体的に形成された電極を備えている。ワイヤを電極に取り付けると、そのワイヤがアクチュエータパターンに接続されることになるため、そのワイヤを介してアクチュエータパターンに電流を供給し、アクチュエータパターン全体を電気的に加熱することによって、アクチュエータを個別に動作させることができる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの動きにより、管状の物体の構造を選択的に曲げるようにし、様々な曲げ方をさせることでアクティブカテーテルが複雑な動きをすることができるようにする。曲げの巧みさ、自由度及び屈曲範囲の選択は、異なる数の又は異なる構造の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを、管状の受動的な物体に使用することで可能になる。
【００１７】
また、本発明の一実施形態によれば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、アクティブカテーテルのベースとなる本体の構造体として使用することができる。この場合、製造過程の１つのプロセスにおいて、受動的な管状の物体に、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを一体化させることもある。この実施形態は、形状記憶合金のアクチュエータを、受動的な管状の構造体に取り付け、固定するという追加の製造ステップが不要になるという利点がある。１つのモノリシックな形状記憶合金のチューブから、受動的な管状の構造体に予め取り付けられた形状記憶合金のアクチュエータを製造するほうが、より簡単、効率的、かつ経済的である。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータのアレイを個別に制御することによって、特に、血管内インターベンションの閉鎖空間内で、複雑な動きをさせることができる。
【００１８】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータは、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られるアクチュエータパターン（例えば、コイルパターン、ジグザグパターン、グリークキーパターン又は様々な不規則なパターン）を有することができる。この場合、その形状記憶挙動が、主要な作動メカニズムとなる。設計パラメータとして、適切なチューブの直径、肉厚及び幾何学的形状を選択することによって、発生力及び変形に関する所望の要求を満たすように管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを作ることができる。
【００１９】
管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを、様々な曲げ方で曲げることにより、医師がカテーテルを動的に操作することが可能になる。医師がカテーテルを血管内又は心臓の中で移動させるとき、そのカテーテルの動きを正確に制御することができる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを使用することにより、侵襲を最小限にしながら、狭い空間内で複雑な操作をすることができる。
【００２０】
次に、図面を参照すると、図１ａ〜図１ｄは、管状の構造体から作られた形状記憶合金（ＳＭＡ）のアクチュエータ１００の斜視図である。ここでは、本発明は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られた管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータである。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６を備えている。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有する基材から作ることができる。中間部１０６には、アクチュエータパターン１０８が形成される。アクチュエータパターン１０８は、或るパターン形状を有する。中間部１０６は、アクチュエータの第１の端部１０２及び第２の端部１０４に対して一体をなし、かつアクチュエータの第１の端部１０２及び第２の端部１０４に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターン１０８は、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものであって良い。第１の電極１１０は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２に形成され、第２の電極１１２は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第２の端部１０４に形成される。第１の電極１１０及び第２の電極１１２は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。図１ａ〜図１ｄに図示した本発明の実施形態では、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６が、概ね管状の形状の一部をなしている。さらに、図１ａで図示するのは、概ねグリークキーパターンのアクチュエータパターン１０８を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００であり、図１ｂで図示するのは、概ねジグザグパターンのアクチュエータパターン１０８を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００であり、図１ｃで図示するのは、複数の概ねジグザグパターンのアクチュエータパターン１０８を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００である。また、電極は、アクチュエータパターンに隣接する位置に様々に配置することができる。例えば、第１の電極及び第２の電極は、図１ｄに示すように同じ端部に配置することができる。図１ｄは、複数の概ねジグザグパターンのアクチュエータパターン１０８を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを図示し、第１の電極１１０及び第２の電極１１２が、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の２つに分割された第２の端部に形成されている。電極（１１０、１１２）を、第１の端部１０２に所望に応じて形成することもあることを理解されたい。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２１】
本発明の実施形態を、さらに、図２ａ〜図２ｄに図示する。図２ａは、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６を備える管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の側面図である。図２ｂに図示する実施形態では、モノリシックな構造体は、図２ａの実施形態に類似したものである。しかしながら、第１の端部１０２が一対の第１の端部開放スパン２００を備えることにより、セグメントに分割された第１の端部１０２が形成され、中間部１０６には、或るパターン形状を有し、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２の各セグメント及び第２の端部１０４に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２の各セグメント及び第２の端部１０４に対して前記パターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすような一対のアクチュエータパターン１０８が形成されている。図２ｃ及び図２ｄに図示する実施形態では、モノリシックな管状の構造体は、図２ａ及び図２ｂの実施形態に類似したものである。しかしながら、さらに図２ｃに図示するように、第２の端部１０４は第２の端部開放スパン２０２を備えている。このため、セグメントに分割された第１の端部１０２と第２の端部開放スパン２０２を連携して動かすことにより、例えば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を、カテーテルなどの受動的な管状の物体（図示せず）の周囲から取り外すために広げることができる、また管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を、摩擦結合又は接着剤を用いて適切な位置に取り付けることができる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００のセグメントに分割された第１の端部１０２は、概ね管状の形状の一部をなしており、第２の端部は、第２の端部開放スパン２０２を備え、概ね管状の形状をしている。また、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、図２ｄに示すように、途切れのない連続的な第２の端部１０４を備えていることもある。このため、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、カテーテルなどの受動的な管状の物体（図示せず）が、その中を通過するように受容する。またモノリシックな管状の形状記憶合金のアクチュエータ１００は、摩擦結合又は接着剤を用いて適切な位置に取り付けることができる。これらの実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有する基材から作ることができる。また管状のモノリシックな形状記憶合金には、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂを使用することができる。図２ａ〜図２ｄに図示する実施形態では、アクチュエータパターンは、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンをなすようにすることができる。第１の電極１１０は、セグメントに分割された第１の端部１０２のそれぞれに形成され、第２の電極１１２は、第２の端部１０４に形成される。ここでは、第１の電極１１０及び第２の電極１１２は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２２】
図３ａ及び図３ｂは、図２ａ〜図２ｃに図示した実施形態に類似した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００のさらなる実施形態の斜視図である。しかしながら、第１の端部１０２は、３つの第１の端部開放スパン２００が備えられることによって作り出された３つのセグメントを有し、第２の端部１０４は、１つの第２の端部開放スパン２０２を備えている。第１の電極１１０は、第１の端部１０２の各セグメントに形成され、第２の電極１１２は、第２の端部１０４に形成される。図に示すように、３つのアクチュエータパターン１０８が中間部１０６に形成される。セグメントに分割された第１の端部１０２と第２の端部開放スパン２０２を連携して動かすことにより、例えば、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を、カテーテルなどの受動的な管状の物体（図示せず）の周囲から取り外すために広げることができる、また管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を、摩擦結合又は接着剤を用いて適切な位置に取り付けることができる。本発明の精神を逸脱することなく、セグメントの数及び位置を、様々な異なる構成に変更することができることは、当業者には明らかであろう。また、アクチュエータパターンは、例えば、サーミスタ又はその他の非接触加熱要素を用いて間接的に加熱することができ、そのため、電極をアクチュエータに直接的に形成しなくても良い。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２３】
図４は、本発明のさらなる実施形態の斜視図である。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６を備えている。第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６は、所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有している。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有する基材から作られる。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。図４に図示する実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の中間部１０６周囲に逐次的に形成された支持バンド３００を備えている。支持バンド３００は、支持バンド第１エッジ３０２及び支持バンド第２エッジ３０４を備えている。中間部１０６には複数のアクチュエータパターン１０８が形成される。各アクチュエータパターン１０８は、支持バンド第１エッジ３０２に接続したアクチュエータパターン第１端部３０６、及びアクチュエータパターン電極３１０に接続したアクチュエータパターン第２端部３０８を備える。ただし、アクチュエータパターン電極３１０は、中間部１０６から分離している。アクチュエータパターン１０８は、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものであって良い。ここでは、アクチュエータパターン１０８が確実に加熱されるようにするため、アクチュエータパターン１０８は、中間部１０６の電気抵抗と比較してより高い電気抵抗を有するように形成される。さらに、複数の曲げ要素３１２が中間部１０６に形成される。曲げ要素３１２は、近接する２つの支持バンド３００の間に配置され、２つの支持バンドのうちの一方の支持バンド３００の支持バンド第１エッジ３０２を、もう一方の近接する支持バンド３００の支持バンド第２エッジ３０４に接続するようにする。曲げ要素３１２は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの外周の周囲、かつアクチュエータパターン１０８の間に配置される。アクチュエータパターン全体の動きに対する曲げ要素３００の抵抗が確実に最小限になるようにするため、曲げ要素３１２は、アクチュエータパターン１０８の機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するように形成される。曲げ要素３１２の不必要な加熱を防止するため、さらに、曲げ要素３１２は、アクチュエータパターン１０８の電気抵抗と比較してより低い電気抵抗を有するように形成される。電極は、モノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１０８の第１の端部１０２又は第２の端部１０４に所望に応じて形成される。この実施形態では、アクチュエータパターン電極３１０は、アクチュエータパターン第２端部に形成及び接続される。またこの実施形態では、アクチュエータパターン電極３１０から管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２又は第２の端部１０４まで、中間部１０６に沿って電気的導通がもたらされる。電極は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。この特定の実施形態では、形状記憶合金のアクチュエータを、受動的な物体に沿わせて配置し、結合するという追加の製造ステップが不要になる。この特定の実施形態は、１つのモノリシックな形状記憶合金のチューブから製造することができるため、より効率的で経済的である。また、アクチュエータパターンは、例えば、サーミスタ又はその他の非接触加熱要素を用いて間接的に加熱することができ、そのため、電極をアクチュエータに直接的に形成しなくても良い。
【００２４】
図５ａ及び５ｂは、カテーテルなどの受動的な管状の物体４００に構成された管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の斜視図である。図５ａは、図２〜図４に図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００に類似した複数の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を図示する。図５ｂは、受動的な管状の物体４００に構成された図４の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を図示する。
【００２５】
次に、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造方法について説明する。
【００２６】
図６は、図１に示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータと同様な管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の製造方法の各ステップを示す線図であり、管状のモノリシックな形状記憶合金の基材を供給するステップを含む。形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。管状のモノリシックな形状記憶合金の基材は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。その基材は、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部を備え、中間部１０６にはアクチュエータパターン１０８が形成されている。形状記憶合金のアクチュエータは、中間部１０６にアクチュエータパターン１０８を形成して作られる。ここで、管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。その管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。アクチュエータパターン１０８は、或るパターン形状を有し、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２及び第２の端部１０４に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２及び第２の端部１０４に対してアクチュエータパターン１０８のパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターンは、例えば、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものであって良い。電極（１１０、１１２）は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２及び第２の端部１０４に形成される。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、例えば、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどの加工技術を用いて形成される。電極（１１０、１１２）は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。別の実施形態では、アクチュエータパターン１０８が中間部１０６に形成される前に、１つ或いは複数の電極が形成される。また、これらのステップは、この特定の順序どおりに実行する必要はなく、そのため、アクチュエータを形成する順序はどのようなものであっても良い。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２７】
別の実施形態では、図７は、図２及び図３に示したような管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の別の実施形態の製造方法の各ステップを示す線図であり、セグメントに分割された第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を供給するステップを含む。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。その管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。或るパターン形状を有する一対のアクチュエータパターン１０８が、中間部１０６に形成される。中間部は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２の各セグメント及び第２の端部１０４に対して一体をなし、かつ管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２の各セグメント及び第２の端部１０４に対してアクチュエータパターンのパターン形状の経路に沿って電気的導通をもたらすようにする。アクチュエータパターン１０８は、例えば、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものであって良い。電極（１１０、１１２）は、第１の端部１０２の各セグメントに形成される。また電極（１１０、１１２）は、第２の端部１０４に形成される。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００のこの実施形態の製造方法では、例えば、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング及び化学エッチングなどの加工技術を使用することができる。電極（１１０、１１２）は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。また、これらのステップは、この特定の順序どおりに実行する必要はなく、そのため、アクチュエータを形成する順序はどのようなものであっても良い。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２８】
別の実施形態では、図８は、図４に示したような管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の製造方法の各ステップを示す線図である。その方法は、第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６を備える管状のモノリシックな形状記憶合金を供給するステップを含む。第１の端部１０２、第２の端部１０４及び中間部１０６は、所定の電気抵抗及び機械的な剛性を有している。管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形又は多角形などの横断面形状を有している。その管状のモノリシックな形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＡｌ、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＶ、又はＴｉＮｂからなるものであって良い。複数の支持バンド３００が、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の中間部１０６周囲に逐次的に形成される。支持バンド３００は、支持バンド第１エッジ３０２及び支持バンド第２エッジ３０４を備える。複数のアクチュエータパターン１０８が、中間部１０６に形成される。アクチュエータパターン１０８は、支持バンド第１エッジ３０２に接続したアクチュエータパターン第１端部３０６、及び中間部１０６から分離しているアクチュエータパターン電極３１０に接続したアクチュエータパターン第２端部３０８を備えている。アクチュエータパターン１０８は、例えば、概ねグリークキーパターン、ジグザグパターン又は様々な不規則なパターンからなるものであって良い。複数の曲げ要素３１２が、中間部１０６に形成される。曲げ要素３１２は、支持バンド第１エッジ３０２に接続した曲げ要素第１端部３１４、及び曲げ要素第１端部が接続した支持バンドに近接する支持バンドの支持バンド第２エッジ３０４に接続した曲げ要素第２端部３１６を備えている。電極（１１０又は１１２）は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの第１の端部又は第２の端部に形成される。アクチュエータパターン電極３１０は、アクチュエータパターン第２端部３０８に形成される。またアクチュエータパターン第２端部３０８から管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の第１の端部１０２又は第２の端部１０４まで、中間部１０６に沿って電気的導通がもたらされる。電極（１１０又は１１２、３１０）は、管状のモノリシックな形状記憶合金から作られる。管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、例えば、レーザ加工、放電加工、機械的加工、スタンピング、ダイシング又は化学エッチングなどの加工技術を使用して形成される。また、これらのステップは、この特定の順序どおりに実行する必要はなく、そのため、アクチュエータを形成する順序はどのようなものであっても良い。実際には、電極は、アクチュエータパターンに対して様々な角度をもって配置するようにすることができ、端部（１０２、１０４）の片側又は両側に所望に応じて形成することができる。
【００２９】
別の実施形態では、図９は、図５ａに示したような管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の作動方法の各ステップを示す線図である。その方法は、受動的な管状の物体４００を供給するステップと、少なくとも１つの管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を供給するステップと、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を、受動的な管状の物体４００に沿わせて一列に整列させるようにして配置するステップとを含む。その方法は、さらに、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の電極（１１０、１１２）に電流を供給することによって、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を個別に作動させるステップと、その供給電流で管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を加熱するステップとを含む。その加熱により、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００が、受動的な管状の物体４００を所望の方向及び所望の角度で曲げられるようにする。この実施形態では、複数の管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００が、受動的な物体４００を包囲するようにして配置される。受動的な物体４００は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００と同様な横断面形状を有する概ね管状の形状をしている。受動的な管状の物体４００は、例えば、ポリマ、合金又はニチノールなどの材料から作られる。ここでは、受動的な管状の物体４００は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するものである。
【００３０】
別の実施形態では、図１０は、図５ｂに示したような管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の作動方法の各ステップを示す線図である。その方法は、受動的な管状の物体４００を供給するステップと、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を供給するステップと、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を受動的な管状の物体４００に沿わせて一列に整列させるようにして配置するステップとを含む。その方法は、さらに、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の電極（１１０又は１１２、３１０）に電流を供給することによって、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を個別に作動させるステップと、その供給電流で管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００を加熱するステップとを含む。その加熱により、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００が、受動的な管状の物体４００を所望の方向及び所望の角度で曲げられるようにする。この実施形態では、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００は、受動的な物体４００を包囲するようにして配置される。受動的な物体４００は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００に類似した断面形状を有する概ね管状の形状をしている。受動的な管状の物体４００は、例えば、ポリマ、合金又はニチノールなどの材料から作られる。ここでは、受動的な管状の物体４００は、管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータ１００の機械的な剛性より低い機械的な剛性を有するものである。
【００３１】
本発明をいくつかの例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、これらは本発明をあらゆる面から説明することを目的としたものであり、本発明がこれらのものに限定されるわけではない。したがって、本発明は、その詳細な実施において、当業者が本明細書に含まれる記載から得ることができるような様々な変更を加えることができる。
【００３２】
全てのそのような変更は、特許請求の範囲及びその法的な同等物によって定義される本発明の範囲及び精神に含まれるものであるとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る一部が管状の形状を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る一対のアクチュエータパターンを備えるセグメントに分割された管状の形状を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、本発明に係る３つのアクチュエータパターンを備えるセグメントに分割された管状の形状を有する管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを示す図である。
【図４】複数のアクチュエータパターン及び曲げ要素を備える管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを示す図である。
【図５】受動的な管状の物体に取り付けられた管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータを示す図である。
【図６】図１〜５に図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造ステップを示す線図である。
【図７】図１〜５に図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造ステップを示す線図である。
【図８】図１〜５に図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの製造ステップを示す線図である。
【図９】図５ａに図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動ステップを示す線図である。
【図１０】図５ｂに図示した管状のモノリシックな形状記憶合金のアクチュエータの作動ステップを示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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