(57)【要約】      （修正有）【課題】弾性ガイド部の任意の位置を起点として自由に屈曲・伸展させることができる屈曲・伸展装置を提供する。【解決手段】本発明の屈曲・伸展装置は、弾性を有する中空のガイド部２と、ガイド部２内に移動自在に挿入される可動片３とを備える。可動片３は、２枚の帯状の可撓片３０ａ，３０ｂにより一部又は全部が構成される。可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方を、他方に対して、ガイド部２の軸方向Ａに相対的にスライドさせることで、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔを節点とする屈曲が、軸方向Ａに対して垂直な方向Ｂに生じる。そして、屈曲した可動片３がガイド部２の内面に当接することで、ガイド部２に、前記垂直な方向Ｂへの屈曲が生じる。屈曲時とは逆方向に可撓片３０の基端３２をスライドさせることで、可動片３やガイド部２が伸展する【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有し、中空であるガイド部と、
前記ガイド部内に移動自在に挿入される可動片とを備え、
前記可動片は、前記ガイド部の軸方向に延びる２枚の帯状の可撓片により一部または全体が構成されるものであって、当該２枚の可撓片は、先端同士が直接的又は間接的に繋ぎ合わされており、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置を節点とする屈曲が、前記ガイド部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、前記屈曲した可動片が前記ガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記屈曲したガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する屈曲・伸展装置。
【請求項２】
前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな弾性を有する請求項１に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項３】
前記ガイド部は、βチタン、ニッケルチタンなどの弾性を有する金属或いは合金、樹脂製の材料、或いはゴムから形成され、
前記２枚の可撓片は、ポリプロピレン、アクリル系材料、或いはPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を用いて、前記ガイド部よりも大きな剛性を有するように形成される請求項２に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項４】
前記２枚の可撓片及び前記ガイド部の厚み、幅、或いは長さが調整されることで、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する請求項２に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項５】
前記可動片は、前記ガイド部の周方向に回転可能である請求項１乃至４のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項６】
前記２枚の可撓片の一方又は双方が捩られることで、前記２枚の可撓片は交差しており、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記可撓片の交差位置を節点とする屈曲が生じる請求項１乃至５のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項７】
前記可動片は、前記ガイド部内に挿入された状態で、前記２つの可撓片の一方又は双方を捩ることが可能である請求項６に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項８】
前記２枚の可撓片をスライド自在に拘束する拘束具をさらに備え、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記拘束具による拘束位置を、節点とする屈曲が生じ、前記拘束位置から基端側では、屈曲が生じない請求項１乃至７のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項９】
前記２枚の可撓片の先端同士は、接続片を介して繋ぎ合されており、
前記接続片や前記ガイド部には、配線を通過させるための貫通孔が形成される請求項１乃至８のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１０】
前記２枚の可撓片の先端同士は、前記可撓片とは別体の前記接続片を介して間接的に繋ぎ合される請求項９に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１１】
前記ガイド部は、外側管の内部に内側管が挿入される二重管の構造を有し、
前記外側管の内面と前記内側管の外面とは離隔しており、前記外側管と前記内側管との間に前記可動片が差し込まれ、
前記外側管の先端や、前記内側管の先端や、前記接続片には、配線を通過させるための貫通孔が形成され、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記外側管や前記内側管の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管が伸展する請求項９又は１０に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１２】
前記ガイド部は、可動片接触部と、開口横断部とを備え、
前記可動片接触部は、相対する側壁部の間に前記可動片を挿入する中空部が構成されて、当該中空部の開口が正面に形成されており、
前記開口横断部は、前記可動片接触部の正面の開口を横断するように、前記可動片接触部の側壁部の一方から他方に延び、
前記可動片は、前記２枚の可撓片が前記可動片接触部の側壁部と向かい合うように、前記可動片接触部の中空部に挿入され、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記可動片接触部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する請求項１乃至１０のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１３】
前記ガイド部の所定範囲或いは全体には、前記ガイド部の周壁を螺旋状に延びるスリットが形成される請求項１乃至５のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１４】
前記スリットは、凸曲線と凹曲線とを交互に繰り返す蛇行状を呈しており、前記凸曲線と前記凹曲線とが、前記ガイド部の軸方向や周方向に対して傾斜する方向へ突出している請求項１３に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１５】
前記凸曲線や前記凹曲線は、円弧状を呈し、当該円弧の中心角が１８０°よりも大きい請求項１４に記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１６】
前記ガイド部の所定範囲における壁厚は、前記ガイド部の他の範囲における壁厚に比べて薄い請求項１乃至５のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１７】
前記ガイド部の先端は、ガイド部の軸方向に対して傾斜する片刃形状に形成される請求項１３乃至１６のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１８】
前記可動片の所定範囲には、凹みが形成され、
前記ガイド部の先端には、貫通孔が形成され、
前記可動片を前記ガイド部の先端側へ移動させることで、前記可動片の所定範囲を、前記ガイド部の貫通孔から延び出させることが可能である請求項１３乃至１７のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項１９】
前記可動片は、複数準備され、
各前記可動片は、前記ガイド部への出し入れが可能である請求項１乃至１８のいずれかに記載の屈曲・伸展装置。
【請求項２０】
弾性を有し、中空であるガイド部を、可動片を用いて、屈曲・伸展させる方法であって、
前記可動片は、２枚の帯状の可撓片により一部または全体が構成されて、当該２枚の可撓片の先端同士が直接的又は間接的に繋ぎ合わされたものであり、
前記可動片を前記ガイド部内に挿入して、前記可動片が前記ガイド部の軸方向に延びた状態とする挿入ステップと、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせるスライドステップと、
前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせる逆スライドステップとを有し、
前記スライドステップにより、前記可動片には、前記可撓片の先端位置を節点とする屈曲が、前記ガイド部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、該屈曲した可動片が前記ガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記逆スライドステップにより、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記屈曲したガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する屈曲・伸展方法。
【請求項２１】
前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する請求項２０に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２２】
前記ガイド部は、βチタン、ニッケルチタンなどの弾性を有する金属或いは合金、樹脂製の材料、或いはゴムから形成され、
前記２枚の可撓片は、ポリプロピレン、アクリル系材料、或いはPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を用いて、前記ガイド部よりも大きな剛性を有するように形成される請求項２１に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２３】
前記２枚の可撓片及び前記ガイド部の厚み、幅、或いは長さが調整されることで、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する請求項２１に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２４】
前記ガイド部内に挿入した前記可動片を、前記ガイド部の周方向に回転させて、前記可動片の向きを変える回転ステップをさらに有し、
前記回転ステップで前記可動片の向きが変えられることで、前記スライドステップで前記ガイド部に生じる屈曲の向きが変えられる請求項２０乃至２３のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２５】
前記ガイド部内に前記可動片が挿入された状態で、前記２つの可撓片の一方又は双方を捩り、前記２つの可撓片を交差させる捩りステップをさらに有し、
前記捩りステップで前記２つの可撓片が交差することで、前記スライドステップでは、前記可動片に、前記可撓片の先端位置や、前記可撓片の交差位置を節点とする屈曲が生じる請求項２０乃至２４のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２６】
前記２つの可撓片は、拘束具によりスライド自在に拘束されており、
前記２つの可撓片が前記拘束具に拘束された状態で、前記スライドステップが行われることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記拘束具による拘束位置を、節点とする屈曲が生じ、前記拘束位置から基端側では、屈曲又は伸展が生じない請求項２０乃至２５のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２７】
前記２枚の可撓片の先端同士は、接続片を介して間接的に繋ぎ合されており、
前記接続片や前記ガイド部には、配線を通過させるための貫通孔が形成される請求項２０乃至２６のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２８】
前記２枚の可撓片の先端同士は、前記可撓片とは別体の前記接続片を介して間接的に繋ぎ合される請求項２７に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項２９】
前記ガイド部は、外側管の内部に内側管が挿入されて、前記外側管の内面と前記内側管の外面とが離隔する二重管の構造を有し、
前記外側管の先端や、前記内側管の先端や、前記接続片には、配線を通過させるための貫通孔が形成され、
前記挿入ステップでは、前記外側管の内部に、前記ガイド部を挿入した後、前記内側管を挿入することで、前記外側管と前記内側管との間に、前記可動片が差し込まれた状態とされ、
前記スライドステップでは、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記外側管や前記内側管の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管が伸展する請求項２７又は２８に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３０】
前記ガイド部は、可動片接触部と、開口横断部とを備え、
前記可動片接触部は、相対する側壁部の間に前記可動片を挿入する中空部が構成されて、当該中空部の開口が正面や軸方向端面に形成されており、
前記開口横断部は、前記可動片接触部の正面の開口を横断するように、前記可動片接触部の側壁部の一方から他方に延び、
前記挿入ステップでは、前記２枚の可撓片が前記可動片接触部の側壁部と向かい合うように、前記可動片が前記可動片接触部の中空部に挿入されて、前記２枚の可撓片の基端が、前記可動片接触部の軸方向端面の開口から延び出された状態とされ、
前記スライドステップでは、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記可動片接触部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、
前記逆スライドステップでは、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する請求項２０乃至２８のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３１】
前記ガイド部の所定範囲或いは全体には、前記ガイド部の周壁を螺旋状に延びるスリットが形成される請求項２０乃至２４のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３２】
前記スリットは、凸曲線と凹曲線とを交互に繰り返す蛇行状を呈しており、前記凸曲線と前記凹曲線とが、前記ガイド部の軸方向や周方向に対して傾斜する方向へ突出している請求項３１に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３３】
前記凸曲線や前記凹曲線は、円弧状を呈し、当該円弧の中心角が１８０°よりも大きい請求項３２に記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３４】
前記ガイド部の所定範囲における壁厚は、前記ガイド部の他の範囲における壁厚に比べて薄い請求項２０乃至２４のいずれかにに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３５】
前記ガイド部の先端は、ガイド部の軸方向に対して傾斜する片刃形状に形成される請求項３１乃至３４のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３６】
前記可動片の所定範囲には、凹みが形成され、
前記ガイド部の先端には、貫通孔が形成され、
前記可動片を前記ガイド部の先端側へ移動させることで、前記可動片の所定範囲を、前記ガイド部の貫通孔から延び出させることが可能である請求項３１乃至３５のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【請求項３７】
前記可動片は、複数準備され、
各前記可動片は、前記ガイド部への出し入れが可能である請求項２０乃至３６のいずれかに記載の屈曲・伸展方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、術具、内視鏡、術具及び内視鏡を併用する装置、可動性カテーテル、可動性針、ロボットのアーム構造、マジックハンド、生検用の針など、様々な装置において、ばね作用を利用して、中空の弾性素材を屈曲・伸展させることを可能とする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１および２には、弾性素材をゴムチューブと空圧を用いて屈曲・伸展させる方法が開示されている。この方法では、紐や像の鼻のように、構造体が曲率のある部分を一つないし複数有する形状となるように、空圧をコントロールすることで、構造体先端の位置や姿勢、および構造体自体の形状を変えることができる。しかし、非特許文献１および２に記載された方法では、部品点数が多く、小型化、細径化が容易ではないという問題があった。
【０００３】
また、非特許文献３、４、５にはワイヤを引っ張ることで弾性素材を屈曲・伸展させる方法が開示されている。この方法では、挿入部と操作部とからなり、挿入部の先端側に、上下左右方向に湾曲可能な中空の湾曲部が設けられる装置が使用される。湾曲部は、その内部で、複数の関節駒が連結されたものである。各関節駒は、筒状の本体と、隣接する関節駒に連結するための関節とを備える。これら関節駒の内部には、湾曲部を湾曲させるためのワイヤが通される。ワイヤの先端は、最先端の関節駒に固定される。ワイヤの後端は、操作部に設けられた操作ノブに固定される。この操作ノブの操作に応じて、ワイヤが牽引又は弛緩されることで、湾曲部が湾曲して、湾曲部先端の位置と姿勢を変えることができる。しかし、非特許文献３、４、５に記載された方法では、屈曲・伸展の起点はワイヤが固定された関節位置に限定される。また、湾曲部の湾曲半径が関節の間隔で決まる。これらのことから、ワイヤを用いた屈曲・伸展機構は、ワイヤが固定された関節の個数と位置によって、湾曲部がとりうる形状の自由度が低い。また、小型化は可能であるがワイヤを固定する部位はワイヤを通すための加工を必要とするため、形状の自由度を増やすためにワイヤの本数を増やすほど製造コストを安価に抑えることが困難であるという問題があった。
【０００４】
また、非特許文献６〜１１には、複数本のあらかじめ曲げられたパイプ状の中空素材をパイプ状の弾性素材に挿入した状態から、挿入した複数本の中空素材を摺動および回転させることで全体として屈曲・伸展を実現する方法（Concentric Tube Robot）が記載されている。このConcentric Tube Robotを利用した方法では、ニッケルチタンなどの形状記憶合金を用いてあらかじめ一部を屈曲させた、径の異なるパイプや複数の中空パイプ、それらよりも中空径の大きな真直ぐの中空パイプで構成される装置が使用される。あらかじめ屈曲させた中空パイプは変形可能であるので、それらを強制的に真直ぐのパイプに収納することができる。その状態から、中のパイプを摺動させて、外側の真直ぐのパイプから、中のパイプの一部を出すことで、中のパイプは真直ぐの状態から再び屈曲する。この屈曲特性と外側のパイプの前後運動との組み合わせから、全体の形状や一番中側に位置するパイプの先端位置や姿勢を変えることができる。しかし、非特許文献６〜１１に記載された方法では、全体の形状やパイプの先端部の位置・姿勢を所望のものとするには、操作が容易ではないという問題があった。例えば装置が３つの中空パイプで構成される場合、中の２つのパイプの摺動動作と、外側部の押し引き動作と、２回の回転動作を駆使する必要があった。
【０００５】
また、特許文献１には、筒状の螺旋コイル内に、細長い可撓性部材と保持リボンとが通されるガイドワイヤが開示されている。螺旋コイルの先端部には、丸いビーズが取り付けられており、このビーズに、可撓性部材や保持リボンの先端が固定される。このガイドワイヤでは、可撓性部材を先端方向に摺動したり、可撓性部材を引っ張ることで、螺旋コイルが曲げられる。しかし、特許文献１のガイドワイヤでは、螺旋コイルの先端部（丸いビーズ）に、可撓性部材や保持リボンの先端が固定されることで、螺旋コイルは、必ず、その先端部を起点として湾曲するものとなる。したがって、特許文献１では、螺旋コイルの湾曲起点となる位置を任意に調整できない。
【０００６】
また、特許文献２には、柔軟部と、硬質部と、操作筒部と、湾曲部材とを備えたガイドチューブが開示されている。柔軟部、硬質部、及び操作筒部は、それぞれ筒状を呈しており、柔軟部よりも先端側に硬質部が位置し、柔軟部よりも基端側に操作筒部が位置する。湾曲部材は帯状を呈しており、湾曲部材の一方の端部は、硬質部に固定されて、柔軟部よりも先端側に位置する。湾曲部材の他方の端部は、操作筒部に挿通されて、柔軟部よりも基端側に位置する。このガイドチューブでは、湾曲部材を牽引することで、柔軟部を湾曲させることができ、湾曲部材の牽引を解除することで、柔軟部を初期の形状に戻すことができる。しかし、特許文献２のガイドチューブでは、湾曲部材の一方の端部が、柔軟部よりも基端側の位置にあり、湾曲部材の他方の端部が、柔軟部よりも基端側の位置にあるため、湾曲部は全体が湾曲するものとなる。また、湾曲部材の牽引で柔軟部が湾曲可能な方向は一方向に制限される。以上のことから、特許文献２では、柔軟部の変形の自由度が低い。
【０００７】
また、特許文献３には、屈伸可能なアーム部材と、当該アーム部材を支持するベース部とを備えたロボットのアーム構造が開示されている。アーム部材は、基部アームと、中間アームと、先端アームとが基端側から先端側へと順次接続されたものであって、これらのアームは、いずれも中空の箱体である。
【０００８】
ベース部には、ベースドラムの下部が回転自在に取り付けられる。基部アームの基端には、ベースドラムの上部がネジ止め固定される。基部アームの先端には、アームドラムの下部が回転自在に取り付けられる。中間アームの基端には、アームドラムの上部がネジ止め固定される。中間アームの先端には、先端アーム軸の下部が回転自在に取り付けられる。先端アームの基端には、先端アーム軸の上部がネジ止め固定される。
【０００９】
基部アームの内部には第１ベルトが通過しており、当該第１ベルトは、ベースドラムの上部と、アームドラムの下部とに張設される。中間アームの内部には第２ベルトが通過しており、当該第２ベルトは、アームドラムの上部と先端アーム軸の下部とに張設される。
【００１０】
上記ロボットのアーム構造では、モータの動力でベースドラムが回転することや、当該ベースドラムの回転が第１ベルトや第２ベルトを介してアースドラムや先端アームに伝達されることで、アーム部材が屈伸する（基部アームや中間アームや先端アームが回転する）。しかし、特許文献３のロボットのアーム構造では、アーム部材の屈伸の節となる位置（基部アームや中間アームや先端アームの回転の軸となる位置）が、ベースドラムやアースドラムや先端アーム軸の位置に限定される。このため、アーム部材の変形の自由度が低い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Xu, K. and Simaan, N. (2006). Actuation compensation for flexible surgical snake-like robots with redundant remote actuation. IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 4148-4154.
【非特許文献２】Jones, B. A. and Walker, I. D. (2006). Kinematics for multisection continuum robots. IEEE Transactions on Robotics, 22(1): 43-55.
【非特許文献３】Hannan, M. W. and Walker, I. D. (2003). Kinematics and the implementation of an elephant’s trunk manipulator and other continuum style robots. Journal of Robotic Systems, 20(2):
【非特許文献４】Cieslak, R. and Morecki, A. (1999). Elephant trunk type elastic manipulator-a tool for bulk and liquid materials transportation. Robotica, 17(1): 11-16. （なお、「Cieslak」のsは、アキュートアクセント付きのsである）。
【非特許文献５】Jones, B. A. and Walker, I. D. (2006). Practical kinematics for real-time implementation of continuum robots. IEEE Transactions on Robotics, 22(6): 1087-1099.
【非特許文献６】Immega, G. and Antonelli, K. (1995). The KSI tentacle manipulator. IEEE International Conference on Robotics and Automation, Vol. 3, pp. 3149-3154.
【非特許文献７】Sears, P. and Dupont, P. E. (2006). A steerable needle technology using curved concentric tubes. In IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Beijing, China, pp. 2850-2856.
【非特許文献８】Webster, R. J., III, Okamura, A. M. and Cowan, N. J. (2006). Toward active cannulas: miniature snake-like surgical robots. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 2857-2863.
【非特許文献９】Sears, P. and Dupont, P. E. (2007). Inverse kinematics of concentric tube steerable needles. IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 1887-1892.
【非特許文献１０】Rucker, D. C. and Webster, R. J., III (2009). Parsimonious evaluation of concentric-tube continuum robot equilibrium conformation. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 56(9): 2308-2311.
【非特許文献１１】Webster, R. J., III, Romano, J. M. and Cowan, N. J. (2009). Mechanics of precurved-tube continuum robots. IEEE Transactions on Robotics, 25(1): 67-78.
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３２５６７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１３０２８号公報
【特許文献３】特開平７−２３７１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであって、その目的は、弾性ガイド部を屈曲・伸展させる装置及び方法であって、ガイド部の任意の位置を起点として自由に屈曲・伸展させることができるとともに、安全性を高め、製造コストを低く抑え、太径化や細径化（構造のスケーラビリティ）を図ることが可能な屈曲・伸展装置及び屈曲・伸展方法を提供することである。また、簡便な構造であるため、医療機器として応用した場合には必須となる滅菌及び消毒を簡単に行うことができるシンプルな構造の屈曲・伸展装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１観点に係る屈曲・伸展装置は、弾性を有し、中空であるガイド部と、前記ガイド部内に移動自在に挿入される可動片とを備え、前記可動片は、前記ガイド部の軸方向に延びる２枚の帯状の可撓片により一部または全体が構成されるものであって、当該２枚の可撓片は、先端同士が直接的又は間接的に繋ぎ合わされており、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置を節点とする屈曲が、前記ガイド部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、前記屈曲した可動片が前記ガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記屈曲したガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する。
【００１５】
好ましくは、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな弾性を有する。
【００１６】
好ましくは、前記ガイド部は、βチタン、ニッケルチタンなどの弾性を有する金属或いは合金、樹脂製の材料、或いはゴムから形成され、前記２枚の可撓片は、ポリプロピレン、アクリル系材料、或いはPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を用いて、前記ガイド部よりも大きな剛性を有するように形成される。
【００１７】
好ましくは、前記２枚の可撓片及び前記ガイド部の厚み、幅、或いは長さが調整されることで、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する。
【００１８】
好ましくは、前記可動片は、前記ガイド部の周方向に回転可能である。
【００１９】
好ましくは、前記２枚の可撓片の一方又は双方が捩られることで、前記２枚の可撓片は交差しており、
一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記可撓片の交差位置を節点とする屈曲が生じる。
【００２０】
好ましくは、前記可動片は、前記ガイド部内に挿入された状態で、前記２つの可撓片の一方又は双方を捩ることが可能である。
【００２１】
好ましくは、前記２枚の可撓片をスライド自在に拘束する拘束具をさらに備え、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記拘束具による拘束位置を、節点とする屈曲が生じ、前記拘束位置から基端側では、屈曲が生じない。
【００２２】
好ましくは、前記２枚の可撓片の先端同士は、接続片を介して繋ぎ合されており、前記接続片や前記ガイド部には、配線を通過させるための貫通孔が形成される。
【００２３】
好ましくは、前記２枚の可撓片の先端同士は、前記可撓片とは別体の前記接続片を介して間接的に繋ぎ合される。
【００２４】
好ましくは、前記ガイド部は、外側管の内部に内側管が挿入される二重管の構造を有し、前記外側管の内面と前記内側管の外面とは離隔しており、前記外側管と前記内側管との間に前記可動片が差し込まれ、前記外側管の先端や、前記内側管の先端や、前記接続片には、配線を通過させるための貫通孔が形成され、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記外側管や前記内側管の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管が伸展する。
【００２５】
好ましくは、前記ガイド部は、可動片接触部と、開口横断部とを備え、前記可動片接触部は、相対する側壁部の間に前記可動片を挿入する中空部が構成されて、当該中空部の開口が正面に形成されており、前記開口横断部は、前記可動片接触部の正面の開口を横断するように、前記可動片接触部の側壁部の一方から他方に延び、前記可動片は、前記２枚の可撓片が前記可動片接触部の側壁部と向かい合うように、前記可動片接触部の中空部に挿入され、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記可動片接触部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する。
【００２６】
好ましくは、前記ガイド部の所定範囲或いは全体には、前記ガイド部の周壁を螺旋状に延びるスリットが形成される。
【００２７】
好ましくは、前記スリットは、凸曲線と凹曲線とを交互に繰り返す蛇行状を呈しており、前記凸曲線と前記凹曲線とが、前記ガイド部の軸方向や周方向に対して傾斜する方向へ突出している。
【００２８】
好ましくは、前記凸曲線や前記凹曲線は、円弧状を呈し、当該円弧の中心角が１８０°よりも大きい。
【００２９】
好ましくは、前記ガイド部の所定範囲における壁厚は、前記ガイド部の他の範囲における壁厚に比べて薄い。
【００３０】
好ましくは、前記ガイド部の先端は、ガイド部の軸方向に対して傾斜する片刃形状に形成される。
【００３１】
好ましくは、前記可動片の所定範囲には、凹みが形成され、前記ガイド部の先端には、貫通孔が形成され、前記可動片を前記ガイド部の先端側へ移動させることで、前記可動片の所定範囲を、前記ガイド部の貫通孔から延び出させることが可能である。
【００３２】
好ましくは、前記可動片は、複数準備され、各前記可動片は、前記ガイド部への出し入れが可能である。
【００３３】
本発明の第２観点に係る屈曲・伸展方法は、弾性を有し、中空であるガイド部を、可動片を用いて、屈曲・伸展させる方法であって、前記可動片は、２枚の帯状の可撓片により一部または全体が構成されて、当該２枚の可撓片の先端同士が直接的又は間接的に繋ぎ合わされたものであり、前記可動片を前記ガイド部内に挿入して、前記可動片が前記ガイド部の軸方向に延びた状態とする挿入ステップと、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記ガイド部の軸方向に相対的にスライドさせるスライドステップと、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせる逆スライドステップとを有し、前記スライドステップにより、前記可動片には、前記可撓片の先端位置を節点とする屈曲が、前記ガイド部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、該屈曲した可動片が前記ガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記逆スライドステップにより、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記屈曲したガイド部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する。
【００３４】
好ましくは、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する。
【００３５】
好ましくは、前記ガイド部は、βチタン、ニッケルチタンなどの弾性を有する金属或いは合金、樹脂製の材料、或いはゴムから形成され、前記２枚の可撓片は、ポリプロピレン、アクリル系材料、或いはPEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を用いて、前記ガイド部よりも大きな剛性を有するように形成される。
【００３６】
好ましくは、前記２枚の可撓片及び前記ガイド部の厚み、幅、或いは長さが調整されることで、前記２枚の可撓片は、前記ガイド部よりも大きな剛性を有する。
【００３７】
好ましくは、前記ガイド部内に挿入した前記可動片を、前記ガイド部の周方向に回転させて、前記可動片の向きを変える回転ステップをさらに有し、前記回転ステップで前記可動片の向きが変えられることで、前記スライドステップで前記ガイド部に生じる屈曲の向きが変えられる。
【００３８】
好ましくは、前記ガイド部内に前記可動片が挿入された状態で、前記２つの可撓片の一方又は双方を捩り、前記２つの可撓片を交差させる捩りステップをさらに有し、前記捩りステップで前記２つの可撓片が交差することで、前記スライドステップでは、前記可動片に、前記可撓片の先端位置や、前記可撓片の交差位置を節点とする屈曲が生じる。
【００３９】
好ましくは、前記２つの可撓片は、拘束具によりスライド自在に拘束されており、前記２つの可撓片が前記拘束具に拘束された状態で、前記スライドステップが行われることで、前記可動片には、前記可撓片の先端位置や、前記拘束具による拘束位置を、節点とする屈曲が生じ、前記拘束位置から基端側では、屈曲又は伸展が生じない。
【００４０】
好ましくは、前記２枚の可撓片の先端同士は、接続片を介して間接的に繋ぎ合されており、前記接続片や前記ガイド部には、配線を通過させるための貫通孔が形成される。
【００４１】
好ましくは、前記２枚の可撓片の先端同士は、前記可撓片とは別体の前記接続片を介して間接的に繋ぎ合される。
【００４２】
好ましくは、前記ガイド部は、外側管の内部に内側管が挿入されて、前記外側管の内面と前記内側管の外面とが離隔する二重管の構造を有し、前記外側管の先端や、前記内側管の先端や、前記接続片には、配線を通過させるための貫通孔が形成され、前記挿入ステップでは、前記外側管の内部に、前記ガイド部を挿入した後、前記内側管を挿入することで、前記外側管と前記内側管との間に、前記可動片が差し込まれた状態とされ、前記スライドステップでは、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記外側管や前記内側管の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が、前記外側管の内面の一部または全部や、前記内側管の外面の一部または全部に当接することで、前記外側管や前記内側管が伸展する。
【００４３】
好ましくは、前記ガイド部は、可動片接触部と、開口横断部とを備え、前記可動片接触部は、相対する側壁部の間に前記可動片を挿入する中空部が構成されて、当該中空部の開口が正面や軸方向端面に形成されており、前記開口横断部は、前記可動片接触部の正面の開口を横断するように、前記可動片接触部の側壁部の一方から他方に延び、前記挿入ステップでは、前記２枚の可撓片が前記可動片接触部の側壁部と向かい合うように、前記可動片が前記可動片接触部の中空部に挿入されて、前記２枚の可撓片の基端が、前記可動片接触部の軸方向端面の開口から延び出された状態とされ、前記スライドステップでは、一方の前記可撓片の基端を、他方の前記可撓片の基端に対して、前記可動片接触部の軸方向に相対的にスライドさせることで、前記可動片の屈曲が、前記可動片接触部の軸方向に対して垂直な方向に生じ、当該屈曲した可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部に、前記垂直な方向への屈曲が生じ、前記逆スライドステップでは、前記屈曲時とは逆方向に前記可撓片の基端をスライドさせることで、前記屈曲した可動片が伸展し、当該伸展する可動片が前記可動片接触部の側壁部の内面の一部または全部に当接することで、前記ガイド部が伸展する。
【００４４】
好ましくは、前記ガイド部の所定範囲或いは全体には、前記ガイド部の周壁を螺旋状に延びるスリットが形成される。
【００４５】
好ましくは、前記スリットは、凸曲線と凹曲線とを交互に繰り返す蛇行状を呈しており、前記凸曲線と前記凹曲線とが、前記ガイド部の軸方向や周方向に対して傾斜する方向へ突出している。
【００４６】
好ましくは、前記凸曲線や前記凹曲線は、円弧状を呈し、当該円弧の中心角が１８０°よりも大きい。
【００４７】
好ましくは、前記ガイド部の所定範囲における壁厚は、前記ガイド部の他の範囲における壁厚に比べて薄い。
【００４８】
好ましくは、前記ガイド部の先端は、ガイド部の軸方向に対して傾斜する片刃形状に形成される。
【００４９】
好ましくは、前記可動片の所定範囲には、凹みが形成され、前記ガイド部の先端には、貫通孔が形成され、前記可動片を前記ガイド部の先端側へ移動させることで、前記可動片の所定範囲を、前記ガイド部の貫通孔から延び出させることが可能である。
【００５０】
好ましくは、前記可動片は、複数準備され、各前記可動片は、前記ガイド部への出し入れが可能である。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の屈曲・伸展装置又は屈曲・伸展方法によれば、２枚の可撓片の基端を相対的にスライドさせることで、可動片に屈曲・伸展を生じさせることができる。そして、この屈曲・伸展した可動片がガイド部の内面の一部又は全部に当接することで、ガイド部にも屈曲・伸展を生じさせることができる。
【００５２】
そして、可撓片の基端をスライドさせる方向や、スライドさせる可撓片の基端を変えることで、屈曲・伸展する可動片の形状が変わる。このため、ガイド部を回転させることなく可動片が屈曲・伸展する向きを変えることができる。また、可撓片の基端のスライド長さを変えることで、可動片に生じる屈曲・伸展の大きさが変わるので、ガイド部に生じる屈曲・伸展の大きさも変えることができる。また、可動片をガイド部の軸方向に移動させて、ガイド部内における可動片の位置を変えることで、ガイド部の屈曲位置を変えることができる。以上のことから、本発明の屈曲・伸展装置は、ガイド部の変形の自由度が高い。
【００５３】
また、本発明の屈曲・伸展装置は、従来の構造と比較して部品点数が劇的に少なく、簡単な構造で柔軟な変形による動力の伝達と変換を行える。このため、本発明の屈曲・伸展装置によれば、安全性を高めることや、太径化や細径化（構造のスケーラビリティ）を図ることや、製造コストを低く抑えることが可能である。また、本発明の屈曲・伸展装置を術具や内視鏡等の医療機器として応用した場合には、必須となる滅菌及び消毒を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施例の屈曲・伸展装置を示す写真である。
【図２】第１実施例の屈曲・伸展装置や、屈曲・伸展装置で使用されるガイド部や可動片を示す概略図である。
【図３】第１実施例の屈曲・伸展装置で使用されるガイド部を示す写真である。
【図４】第１実施例の屈曲・伸展装置で使用される可動片を示す写真である。
【図５】第１実施例の可動片を屈曲させた状態を示す概略図である。
【図６】第１実施例の可動片を屈曲させた状態を示す写真である。
【図７】第１実施例のガイド部を屈曲させた状態を示す写真である。
【図８】第１実施例のガイド部を屈曲させた状態を示す写真である。
【図９】図８とは異なる方向に第１実施例のガイド部を屈曲させた状態を示す写真である。
【図１０】可動片を回転させる操作や、可撓片の基端をスライドさせる操作を行うタイミングを示す概略図である。
【図１１】本発明の第２実施例の屈曲・伸展装置を示す写真である。
【図１２】第２実施例の屈曲・伸展装置で使用される可動片を示す写真である。
【図１３】本発明の第３実施例の屈曲・伸展装置を示す写真である。
【図１４】第３実施例の屈曲・伸展装置で使用される可動片を示す写真である。
【図１５】本発明の第４実施例の屈曲・伸展装置を示す写真である。
【図１６】第４実施例の屈曲・伸展装置で使用される可動片を示す写真である。
【図１７】本発明の第５実施例の屈曲・伸展装置を示す斜視図である。
【図１８】第５実施例の屈曲・伸展装置を示す断面図である。
【図１９】第５実施例の屈曲・伸展装置が屈曲した状態を示す断面図である。
【図２０】本発明の第６実施例の屈曲・伸展装置１０を示す断面図である。
【図２１】本発明の第７実施例の屈曲・伸展装置を示す概略図である。
【図２２】第７実施例の屈曲・伸展装置が屈曲した状態を示す正面図である。
【図２３】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置や、屈曲・伸展装置で使用されるガイド部や可動片を示す概略図である。
【図２４】第８実施例の屈曲・伸展装置が屈曲した状態を示す写真である。
【図２５】第８実施例の屈曲・伸展装置が伸展した状態を示す写真である。
【図２６】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置の変形例を示す概略図である。
【図２７】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置で使用されるガイド部の変形例を示す概略図である。
【図２８】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置で使用されるガイド部の変形例を示す概略図である。
【図２９】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置の変形例を示す概略図である。
【図３０】本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置の変形例を示す拡大斜視図である。
【図３１】第１〜第３実施例の屈曲・伸展装置における可撓片の基端のスライド長さとガイド部先端位置の変位量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明の屈曲・伸展装置及び屈曲・伸展方法は、術具、内視鏡、術具及び内視鏡を併用する装置、可動性カテーテル、可動性針、ロボットのアーム構造、マジックハンド、生検用の針など、様々な装置において、中空のガイド部に屈曲・伸展を生じさせるために適用できる。以下、本発明の第１実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１は、本発明の第１実施例の屈曲・伸展装置１を示す写真である。図２は、本発明の第１実施例の屈曲・伸展装置１や、屈曲・伸展装置１で使用されるガイド部２や可動片３を示す概略図である（図２（ａ）はガイド部２を示し、図２（ｂ）は可動片３を示し、図２（ｃ）は屈曲・伸展装置１を示す）。図３は、ガイド部２を示す写真である。図４は、可動片３を示す写真である。
【００５７】
第１実施例の屈曲・伸展装置１は、弾性を有して変形可能である中空のガイド部２と、ガイド部２内に移動自在に挿入される可動片３とを、機能性モジュールとして備える。
【００５８】
ガイド部２は、弾性があり残留応力の小さな材料から形成されることが好ましい。このような材料として、復元力が非常に高いβチタンや形状記憶合金であるニッケルチタンなどの弾性を有する金属あるいは合金や、樹脂製の材料や、ゴム等を使用できる。
【００５９】
ガイド部２の先端には、カメラ等の機器（図示せず）を設置することができる。ガイド部２の内面には、上記の機器に電力を供給するための配線（図示せず）を沿わせることができる。
【００６０】
可動片３は、ガイド部２の軸方向に延びる２枚の帯状の可撓片３０ａ，３０ｂにより一部又は全体が構成される（図１，図２，図４は、可撓片３０ａ，３０ｂにより、可動片３の全体が構成される例を示す）。
【００６１】
可撓片３０ａ，３０ｂは、それぞれ所定幅を有する板バネ状の弾性帯であり、先端同士３１ａ，３１ｂが直接的に繋ぎ合わされている。具体的には、可動片３は、長尺の弾性帯が折り曲げられたものであり、この折り曲げにより、２枚の可撓片３０ａ，３０ｂが相対するとともに、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔが、尖状（凸状）を呈している。
【００６２】
可撓片３０ａ，３０ｂは、ガイド部２よりも大きな剛性を有する材料から形成される。例えば、上述のようにガイド部２がβチタンやニッケルチタンから形成される場合には、可撓片３０ａ，３０ｂは、ポリプロピレン、アクリル系材料、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂などを用いて、ガイド部２よりも大きな剛性を有するように形成される。なお、可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部２の幾何パラメータ（可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部２の厚み、幅、或いは長さ）が調整されることで、可撓片３０ａ，３０ｂの剛性が、ガイド部２の剛性よりも、大きくされてもよい。
【００６３】
可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂは、ガイド部２の外側に延び出される。この可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂに対する操作によって、以下の３つの動作（１）〜（３）が実現可能とされる。
【００６４】
（１）可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部２の軸方向Ａ（図２，図５，図６）に相対的にスライドさせること。
（２）可動片３をガイド部２の周方向Ｃ（図２，図５，図６）に回転させること。
（３）可動片３の全体をガイド部２の軸方向Ａ（図２，図５，図６）に移動させること。
【００６５】
屈曲・伸展装置１を使用する際には、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂに、図示しない操作部が連結される。この操作部に対する操作で、上記（１）〜（３）の動作が実現可能とされる。
【００６６】
図５は、上記（１）のスライドで、可動片３を屈曲させた状態を示す概略図である。図６は、可動片３を屈曲させた状態を示す写真である。図６に示す二点鎖線は、ガイド部２の輪郭を示す想像線である。図６（ａ）の二点鎖線は、可動片３が屈曲する前のガイド部２の輪郭を示し、図６（ｂ）の二点鎖線は、可動片３が屈曲した後のガイド部２の輪郭を示す。図７は、ガイド部２が屈曲した状態を示す写真である。
【００６７】
上記（１）のように、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせた場合には、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔを節点とする屈曲が、ガイド部２の軸方向Ａに対して垂直な方向Ｂに生じて（図５，図６（ａ），（ｂ））、当該屈曲した可動片３が、ガイド部２の内面の一部または全部に当接する（図６（ｂ））。この結果、ガイド部２にも、上記垂直な方向Ｂへの屈曲が生じる（図６（ｂ），図７）。ここで、ガイド部２の屈曲とは、ガイド部２の全体が弓状或いは変曲点のある形状（後述の第２，第３実施例の図１１，図１３参照）等に曲がることや、ガイド部２が拡張する（拡径する）ことを意味する。例えば、ガイド部２が、収縮可能であり弾性の大きいゴム材からなる場合には、剛性の大きい可動片３がガイド部２に当接することで、ガイド部２は、可動片３の変形に沿って拡張する（拡径する）。ガイド部２が収縮可能ではない材料から形成される場合には、剛性の大きい可動片３がガイド部２に当接することで、ガイド部２の全体が弓状或いは変曲点のある形状等に曲がる。
【００６８】
図５，図６に示される例は、可撓片３０ｂの基端３２ｂを定位置に止めながら（基端３２ｂを移動させないで）、可撓片３０ａの基端３２ａを軸方向Ａの一方側に移動させることで、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせた場合を示しており、その結果、可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部２には、垂直方向Ｂの一方側に凸となる屈曲が生じている（図６（ｂ），図７）。
【００６９】
なお図５，図６の例とは逆に、可撓片３０ａの基端３２ａを定位置に止めながら（基端３２ａを移動させないで）、可撓片３０ｂの基端３２ｂを軸方向Ａの一方側に移動させることで、基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせてもよい。この場合、可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部２には、垂直方向Ｂの他方側に凸となる屈曲が生じる（図５〜図７の例とは逆向きの屈曲が生じる）。
【００７０】
また、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を軸方向Ａの他方側に移動させることで、基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせてもよい。例えば、可撓片３０ａの基端３２ａを軸方向Ａの他方側に移動させ、可撓片３０ｂの基端３２ｂを定位置に止める場合には、可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部２には、垂直方向Ｂの他方側に凸となる屈曲が生じる（図５〜図７の例とは逆向きの屈曲が生じる）。
【００７１】
また、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのスライド長さを異なるものとすることで、基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせてもよい。
【００７２】
また、上述のように可動片３やガイド部２を屈曲させた後では、屈曲時と逆方向に可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせることで、可動片３やガイド部２を伸展させることができる。つまり、上記逆方向へのスライドにより、屈曲した可動片３が伸展し、当該伸展する可動片３が屈曲したガイド部２の内面の一部または全部に当接することで、ガイド部２が伸展する。
【００７３】
例えば図５，図６のように、可撓片３０ａの基端３２ａを軸方向Ａの一方側にスライドさせて、可動片３やガイド部２を屈曲させていた場合には、屈曲時とは逆方向である軸方向Ａの他方側に可撓片３０ａの基端３２ａをスライドさせることで、可動片３やガイド部２を伸展させることができる。
【００７４】
また、可動片３をガイド部２の周方向Ｃに回転させる操作によれば、可動片３の向きが変わるので、ガイド部２が屈曲する方向を変えることができる。以下、図８及び図９を参照して、可動片３の向きと、ガイド部２が屈曲する向きとの関係を具体的に説明する。
【００７５】
図８は、可動片３（可撓片３０ａ，３０ｂ）の幅方向Ｈが、Ｚ軸方向（高さ方向）に向いているときに、ガイド部２が屈曲する向きを示す。当初、ガイド部２や可動片３は、これらの軸方向がＹ軸方向に延びた状態にあり、この当初の状態から、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをＹ軸方向に相対的にスライドさせると、可動片３は、幅方向Ｈ（Ｚ軸方向）に対して垂直な水平面（ＸＹ平面）内で屈曲する。そして、このように屈曲する可動片３が、ガイド部２の内面に当接することで、ガイド部２も、水平面（ＸＹ平面）内で屈曲する。
【００７６】
図９は、図８の状態から可動片３をガイド部２の周方向Ｃ（図２，図５，図６）に約９０度回転させて、可撓片３０ａ，３０ｂの幅方向ＨをＸ軸方向に向けたときに、ガイド部２が屈曲する向きを示す。当初、ガイド部２や可動片３は、これらの軸方向がＹ軸方向に延びた状態にあり、この当初の状態から、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをＹ軸方向に相対的にスライドさせると、可動片３は、幅方向Ｈ（Ｘ軸方向）に対して垂直な鉛直面（ＹＺ面）内で屈曲する。そして、この屈曲した可動片３が、ガイド部２の内面に当接することで、ガイド部２も、鉛直面（ＹＺ面）内で屈曲する。
【００７７】
上記から明らかなように、可動片３やガイド部２の屈曲は、可動片３の幅方向Ｈに対して垂直な平面内で生じる。したがって、可動片３の回転操作で、可動片３の向きを変えることで、ガイド部２が屈曲する方向（ガイド部２の屈曲が生じる平面）を変えることができる。
【００７８】
図１０は、可動片３を回転させる操作や、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせる操作を行うタイミングを示す概略図である。可動片３を回転させる操作は、ガイド部２が直線形状を呈するときに行われる。そして、この回転操作で可動片３の向きを変えた後、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを押したり引いたりしてスライドさせることが行われる。この結果、可動片３やガイド部２が屈曲する（図１０は、可撓片３０の基端３２を押して（ａ）、可動片３やガイド部２を屈曲させる場合の例を示す）。
【００７９】
そして、上記屈曲の後、異なる方向に改めてガイド部２を屈曲させたい場合には、まず、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを引き戻したり押し戻してスライドさせる操作が行われる。この結果、可動片３やガイド部２が伸展して、ガイド部２が直線形状に戻る（図１０は、可撓片３０の基端３２を引き戻すことで（ｂ）、可動片３を伸展させて、ガイド部２を直線形状に戻す場合の例を示す）。ついで、可動片３の回転操作で可動片３の向きを変えて、この後、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを押したり引いたりしてスライドさせる。この結果、前回とは異なる方向に可動片３やガイド部２が屈曲する。
【００８０】
なお、ガイド部２がある方向に屈曲した状態のまま、ガイド部２の内部で可動片３を周方向Ｃ（図２，図５，図６）に回転させることで、ガイド部２の屈曲方向を変えることもできる。この場合、上記可動片３の回転により、ガイド部２がその屈曲形状を保ちながら回転することで、ガイド部２の屈曲方向が変わる。
【００８１】
上述した第１実施例によれば、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせることで、可動片３に屈曲（曲げ変形）・伸展を生じさせることができる。そして、この屈曲・伸展した可動片３がガイド部２の内面の一部又は全部に当接することで、ガイド部２にも屈曲（曲げ変形）・伸展を生じさせることができる。
【００８２】
また、幅のある帯状の可撓片３０ａ，３０ｂの先端同士を固定した可動片３を利用するため、一方の可撓片３０の基端３２をスライドさせることで、一方向への安定した曲げ変形が生成される。
【００８３】
また、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせる方向や、スライドさせる可撓片３０の基端３２を変えることで、可動片３が屈曲・伸展する向きが変わる。このため、ガイド部２が屈曲・伸展する向きも変えることができる。
【００８４】
また、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのスライド長さを変えることで、可動片３に生じる屈曲（曲げ変形）・伸展の大きさが変わる。このため、ガイド部２に生じる屈曲（曲げ変形）・伸展の大きさも変えることができる。
【００８５】
また、可動片３をガイド部２の軸方向Ａ（図２，図５，図６）に自由にスライドさせることができる。このため、ガイド部２に対する可動片３の相対的な位置を変えて、ガイド部２の屈曲・伸展の起点を変えることが可能である。例えば、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔがガイド部２の先端近傍にある状態では、ガイド部２は、その先端近傍が節点となる屈曲を生じる。そしてこの状態から、可動片３を移動させて、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔをガイド部２の先端から遠く離した場合には、ガイド部２は、その先端部が屈曲しないものとなる。
【００８６】
また、ガイド部２に対して可動片３を周方向Ｃ（図２，図５，図６）に自由に回転させることができるため、可動片３を回転させた後に、一方の可撓片３０の基端３２をスライドさせることで、ガイド部２を任意の向きに屈曲・伸展させることができる。このため、ガイド部２の先端にカメラを設置する場合には、カメラ自体を回転させることなく、カメラの向きを変更できる。
【００８７】
以上のことから、本実施例１は、ガイド部２の変形の自由度が高い。
【００８８】
また、本実施例１の屈曲・伸展装置１は、従来の構造と比較して部品点数が劇的に少なく、簡単な構造で柔軟な変形による動力の伝達と変換を行える。このため、本実施例の屈曲・伸展装置１によれば、安全性を高めることや、製造コストを低く抑えることや、太径化や細径化（構造のスケーラビリティ）を図ることが可能である。また、屈曲・伸展装置１を術具や内視鏡等の医療機器として応用した場合には、必須となる滅菌及び消毒を簡単に行うことができる。
【００８９】
また、可動片３とガイド部２の剛性の大小関係により、ガイド部２の変形形状や、変形したガイド部２の形状を保持する力が決まる。上述のように、可動片３の剛性がガイド部２の剛性よりも大きくなるように、可動片３及びガイド部２の材料や幾何パラメータ（厚み、幅、長さ）が決定されることで、ガイド部２の変形形状を所望のものとし、また、変形したガイド部２の形状を保持できる。
【００９０】
また、ガイド部２をβチタンやニッケルチタンから形成する場合には、当該βチタンやニッケルチタンの復元力が高いため、スライドさせた可撓片３０の基端３２を初期位置に戻すことで、ガイド部２を初期の形状に戻すことができる。
【００９１】
また、ガイド部２をβチタンから形成する場合には、当該βチタンがＭＲ画像に対してノイズを与えない物質であるため、本実施例の屈曲・伸展装置１は、ＭＲ環境下で使用される術具や内視鏡用軟性胴体等に適用できる。
【００９２】
次に、本発明の変形例について説明する。なお以下では、第１実施例と相違する点を中心に説明し、重複する点については説明を省略する。
【００９３】
図１１は、本発明の第２実施例の屈曲・伸展装置４を示す写真である。図１２は、第２実施例の屈曲・伸展装置４で使用される可動片３を示す写真である。図１３は、本発明の第３実施例の屈曲・伸展装置５を示す写真である。図１４は、第３実施例の屈曲・伸展装置５で使用される可動片３を示す写真である。
【００９４】
第２，第３実施例の屈曲・伸展装置４，５では、２つの可撓片３０ａ，３０ｂの一方又は双方が捩られることで、２つの可撓片３０ａ，３０ｂが交差している。第２実施例の屈曲・伸展装置４（図１１，図１２）では、可撓片３０ａ，３０ｂが、一つの位置Ｋで交差している。第３実施例の屈曲・伸展装置５（図１３，図１４）では、可撓片３０ａ，３０ｂが、３つの位置Ｋで交差している。
【００９５】
第２,第３実施例の屈曲・伸展装置４，５は、可動片３をガイド部２内に収納した状態で、上述のように可撓片３０ａ，３０ｂの一方又は双方が捩られたものである。この屈曲・伸展装置４，５では、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部２の軸方向に相対的にスライドさせることで（図１２，図１４）、可動片３は、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔや、可撓片３０ａ，３０ｂの交差位置Ｋを節点とする屈曲が生じて、複雑な形状になる。そして、このように可動片３が複雑な形状になることで、ガイド部２に、変曲点を有する変形形状を生じさせることが可能になる（図１１，図１３）。
【００９６】
また、ガイド部２の変曲点の数は、可動片３の捩り回数に応じて変わるので、可動片３の捩り回数を増減することで、ガイド部２の変曲点の数を増減させることができる。例えば、第２実施例の屈曲・伸展装置４（図１１，図１２）では、可動片３の捩り回数が少なく、可撓片３０ａ，３０ｂの交差位置Ｋが１つしかないことで、ガイド部２の変曲点の数が１つだけとなっている。第３実施例の屈曲・伸展装置５（図１３，図１４）では、可動片３の捩り回数が多く、可撓片３０ａ，３０ｂの交差位置Ｋが３つあることで、ガイド部２の変曲点の数が、３つになっている。
【００９７】
また、可動片３（図１４）の交差位置Ｋの数を十分多くした上で、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部２（図１３）の軸方向に相対的にスライドさせることで、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔの近傍のみにおいて、可動片３やガイド部２に屈曲や伸展を発生させ、先端位置Ｔに最も近い交差位置Ｋよりも基端側の範囲では、可動片３やガイド部２に屈曲や伸展を発生させないようにすることができる。
【００９８】
図１５は、本発明の第４実施例の屈曲・伸展装置６を示す写真である。図１６は、第４実施例の屈曲・伸展装置６で使用される可動片３を示す写真である。
【００９９】
第４実施例の屈曲・伸展装置６では、２つの可撓片３０ａ，３０ｂをスライド自在に拘束する拘束具Ｇが設けられている。
【０１００】
この屈曲・伸展装置６では、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部２の軸方向に相対的にスライドさせることで、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔや、最も先端位置Ｔに近い拘束具Ｇの位置（拘束位置）を節点とする屈曲が生じ、最も先端位置Ｔに近い拘束具Ｇの位置（拘束位置）から基端側の範囲Ｓでは、屈曲が生じない。例えば図１５や図１６に示すように、３つの拘束具Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が間隔をあけて設けられる場合には、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔと、最も先端位置Ｔに近い拘束具Ｇ１の位置とを、節点とする屈曲が生じて、拘束具Ｇ１の位置よりも基端側の範囲Ｓでは、可動片３の変形が生じない。このため、ガイド部２は、先端近傍しか変形しないものとなる。
【０１０１】
なお、拘束具Ｇの数は、図１５，図１６の例の３つに限定されず、任意の複数、或いは、一つとすることができる。拘束具Ｇの数が１つである場合には、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔや、拘束具Ｇの位置（拘束位置）を節点とする屈曲が生じ、拘束具Ｇの位置（拘束位置）から基端側の範囲Ｓでは、屈曲が生じない。
【０１０２】
第４実施例の屈曲・伸展装置６によれば、拘束具Ｇによって、可動片３に部分的な拘束を加えることが可能である。その結果、可動片３は、一部しか変形しないものとなる。したがって、ガイド部２も、一部しか変形しないものとなる。
【０１０３】
図１７は、本発明の第５実施例の屈曲・伸展装置８を示す斜視図である（図１７は、屈曲・伸展装置８の先端側を示し、基端側を省略している）。図１８及び図１９は、本発明の第５実施例の屈曲・伸展装置８を示す断面図である。図１８は、ガイド部２が屈曲する前の状態を示す。図１９は、ガイド部２が屈曲した後の状態を示す。
【０１０４】
第５実施例の屈曲・伸展装置８が備える可動片３は、長尺の弾性帯がコの字状に折り曲げられたものである。この折り曲げにより、可動片３は、２枚の可撓片３０ａ，３０ｂが相対するとともに、可撓片３０ａ，３０ｂの先端同士３１ａ，３１ｂが接続片９を介して繋ぎ合わされたものとなっている。
【０１０５】
そして、ガイド部２の先端２０や接続片９には、配線Ｍを通過させるための貫通孔２０ａ，９ａが形成される。
【０１０６】
この屈曲・伸展装置８では、図１９に示すように、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部２の軸方向に相対的にスライドさせることで、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置Ｔ（接続片９の位置）を節点とする屈曲が、ガイド部２の軸方向に対して垂直な方向に生じる。そして、このように屈曲した可動片３がガイド部２の内面の一部又は全部に当接することで、ガイド部２にも、上記垂直な方向への屈曲が生じる。
【０１０７】
第５実施例の屈曲・伸展装置８では、２つの可撓片３０ａ，３０ｂの先端同士３１ａ，３１ｂが、接続片９を介して繋ぎ合されることで、２つの可撓片３０ａ，３０ｂの間に、スペースを設けることが可能である。このため、２つの可撓片３０ａ，３０ｂの間に、配線Ｍを通過させることが可能である。そして、貫通孔９ａ，２０ａに配線Ｍを通すことで、配線Ｍをガイド部２の外側に延び出させることができる。したがって、ガイド部２の外側に配置したカメラ等の機器に、配線Ｍを接続することができる。
【０１０８】
なお、接続片９は、可撓片３０ａ，３０ｂと別体にされるものであってもよい。この場合、可撓片３０ａ，３０ｂの先端３１ａ，３１ｂに接続片９が熱圧着や接着材等で接着されることで、可撓片３０ａ，３０ｂの先端同士３１ａ，３１ｂは、接続片９を介して間接的に繋ぎ合わされる。この場合、接続片９を介する応力の伝達で可撓片３０ａ，３０ｂが確実に屈曲するように、接続片９の剛性が、可撓片３０ａ，３０ｂの剛性よりも大きいことが好ましいが、接続片９の剛性が、可撓片３０ａ，３０ｂの剛性よりも小さい場合でも、可撓片３０ａ，３０ｂを屈曲させることが可能である。
【０１０９】
図２０は、本発明の第６実施例の屈曲・伸展装置１０を示す断面図である。第６実施例の屈曲・伸展装置１０は、第５実施例の屈曲・伸展装置８（図１７〜図１９）から、ガイド部４０の構造を変更したものである。
【０１１０】
すなわち、第６実施例の屈曲・伸展装置１０が備えるガイド部４０は、外側管４１の内部に内側管４２が挿入される二重管の構造を有する。外側管４１や内側管４２は、弾性があり残留応力の小さな材料から形成されることが好ましく、βチタンやニッケルチタンなどの弾性を有する金属あるいは合金や、樹脂製の材料や、ゴム等からなる。外側管４１や内側管４２の剛性は、可撓片３０ａ，３０ｂ（可動片３）の剛性よりも小さい。外側管４１の内面４１１と内側管４２の外面４２１とは離隔しており、外側管４１と内側管４２との間に、可動片３が差し込まれる。
【０１１１】
内側管４２の内部は、配線Ｍを通過させる空間として利用される。内側管４２の先端４２０や、可動片３の接続片９や、外側管４１の先端４１０には、配線Ｍを通すための貫通孔４２０ａ，９ａ，４１０ａが形成される。
【０１１２】
第６実施例の屈曲・伸展装置１０では、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせて、ガイド部２の軸方向に対して垂直な方向に可動片３を屈曲させると（図示を省略）、当該屈曲した可動片３が、外側管４１の内面４１１の一部又は全部や、内側管４２の外面４２１の一部又は全部に当接することで、外側管４１や内側管４２に上記垂直な方向への屈曲が生じる。
【０１１３】
そして、上述のように可動片３やガイド部４０を屈曲させた後では、屈曲時とは逆方向に可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせることで、屈曲した可動片３が伸展する。そして、当該伸展する可動片３が、外側管４１の内面４１１の一部または全部や、内側管４２の外面４２１の一部または全部に当接することで、外側管４１や内側管４２が伸展する。
【０１１４】
以上の第６実施例の屈曲・伸展装置１０によれば、外側管４１や内側管４２やガイド部４０の寸法を調整することで、配線Ｍの配置等のために十分な空間を、内側管４２の内部に確保できる。
【０１１５】
また、内側管４２が配線Ｍを防護するので、剛性の大きい可動片３が屈曲すること等により、配線Ｍに損傷が生じることが防止される。
【０１１６】
なお、第６実施例の屈曲・伸展装置１０は、外側管４１内に、ガイド部４０を挿入した後、内側管４２を挿入することで、外側管４１と内側管４２との間に、可動片３が差し込まれた状態とされる。また、外側管４１内で内側管４２が移動自在とされることで、ガイド部４０も外側管４１内で移動自在とされる。また、外側管４１の内面４１１と内側管４２の外面４２１とが離隔することで、ガイド部４０は、外側管４１と内側管４２との間に差し込まれた状態で、回転可能である。なお、外側管４１と内側管４２との間に配置されるスペーサや、外側管４１や内側管４２を支持する手段や、磁石等を用いることで、外側管４１の内面４１１と内側管４２の外面４２１とを離隔させることができる。また、外側管４１内から内側管４２を抜き出すことで、ガイド部４０を外側管４１内から抜き出し交換することが可能である。
【０１１７】
図２１は、本発明の第７実施例の屈曲・伸展装置１１を示す概略図である。図２１（ａ）は軸方向一方側の端面図であり、図２１（ｂ）は正面図であり、図２１（ｃ）は軸方向他方側の端面図であり、図２１（ｄ）は側面図である。図２２は、第７実施例の屈曲・伸展装置１１が屈曲した状態を示す正面図である。
【０１１８】
第７実施例の屈曲・伸展装置１１は、ガイド部５０と、可動片３とを備えており、ガイド部５０の構造が、第１〜第６実施例のガイド部と異なる。
【０１１９】
ガイド部５０は、可動片接触部６０と、開口横断部７０とを備える。可動片接触部６０は、相対する側壁部６１，６２の間に、可動片３を挿入する中空部が構成されるものであり、当該中空部の開口６３，６４が正面や軸方向端面に形成される。具体的には、可動片接触部６０は、基底部６５と、基底部６５の両側縁から延びる上記側壁部６１，６２とを備えており、開口６３は、基底部６５の反対側の面（可動片接触部６０の正面）に形成され（図２１（ｂ），図２２）、開口６４は、軸方向の両端面に形成される（図２１（ａ），（ｃ））。
【０１２０】
開口横断部７０は、可動片接触部６０の正面の開口６３を横断するように、側壁部６１，６２の一方から他方に向けて延びる（図２１（ａ），（ｂ），（ｃ），図２２）。図２１や図２２の例では、開口横断部７０は、可動片接触部６０の中央や両端に設けられる。
【０１２１】
可動片３は、可撓片３０ａ，３０ｂが側壁部６１，６２と向かい合うように、可動片接触部６０の中空部（側壁部６１，６２の間）に挿入される。可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂは、可動片接触部６０の開口６４から延び出される（図２１（ａ），（ｃ），（ｄ），図２２）。そして、図２２に示すように、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、可動片接触部６０の軸方向に相対的にスライドさせることで、可動片３の屈曲が、可動片接触部６０の軸方向に対して垂直な方向に生じる。そして、当該屈曲した可動片３が側壁部６１，６２の内面の一部または全部に当接することで、ガイド部５０に、前記垂直な方向への屈曲が生じる。
【０１２２】
また、上述のように可動片３やガイド部５０を屈曲させた後では、屈曲時と逆方向に可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせることで、可動片３やガイド部５０を伸展させることができる。つまり、上記逆方向へのスライドにより、屈曲した可動片３が伸展し、当該伸展する可動片３が屈曲した側壁部６１，６２の内面の一部または全部に当接することで、ガイド部５０が伸展する。
【０１２３】
以上の第７実施例の屈曲・伸展装置１１によれば、正面の開口６３を通じて、可動片接触部６０の中空部（側壁部６１，６２の間）の状況を視認したり、可動片３等に対する処置を施すことができる。このため、可動片接触部６０の中空部（側壁部６１，６２の間）でトラブルが生じた場合、開口６３を通じて、トラブルを確認したり、トラブルを解消する対応を図ることができる。
【０１２４】
また、開口横断部７０が開口６３を横断することで、可動片３が開口６３から脱落することが防止される。このため、可動片３が可動片接触部６０の中空部（側壁部６１，６２の間）に配置された状態が確実に維持される。これにより、確実に、屈曲・伸展する可動片３を側壁部６１，６２に当接させて、ガイド部５０を屈曲・伸展させることができる。
【０１２５】
図２３は、本発明の第８実施例の屈曲・伸展装置１２や、屈曲・伸展装置１２で使用されるガイド部８０や可動片３を示す概略図である（図２３（ａ）はガイド部８０を示し、図２３（ｂ）は可動片３を示し、図２３（ｃ）は屈曲・伸展装置１２を示す）。図２４は、第８実施例の屈曲・伸展装置１２が屈曲した状態を示す写真である。図２５は、第８実施例の屈曲・伸展装置１２が伸展した状態を示す写真である。
【０１２６】
第８実施例の屈曲・伸展装置１２は、生検針として使用される。生検針とは、体内の組織を採取したり、体内の腫瘍を加熱或いは冷却すること等を目的として、皮膚から体内に刺し通される針である。
【０１２７】
第８実施例の屈曲・伸展装置１２は、弾性を有して変形可能である中空のガイド部８０の内部に、可動片３を移動自在に挿入したものである。
【０１２８】
ガイド部８０は、例えば直径１ｍｍの円筒体であり、βチタンやニッケルチタンなどの弾性を有する金属あるいは合金や、樹脂製の材料や、ゴム等から形成される。ガイド部８０の先端側範囲８１には、ガイド部８０の周壁を螺旋状に延びるスリットＳが形成される。スリットＳは、レーザ加工で形成されるものであり、ガイド部８０の壁を貫通する。なお、ガイド部８０の直径は、上記の１ｍｍ以外の任意の数値に設定できる。また、スリットＳは、レーザ加工以外の方法で形成されてもよい。また、スリットＳは、ガイド部８０の壁を貫通しないものであってよい。
【０１２９】
可動片３は、第１〜第７実施例に示すものと同様の構造を有するものである。すなわち、可動片３は、所定幅を有する板バネ状（平板状）の弾性帯を折り曲げたものであり、相対する２枚の可撓片３０ａ，３０ｂを備える。可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂは、ガイド部８０の外側に延び出される。
【０１３０】
可撓片３０ａ，３０ｂは、ガイド部８０よりも大きな剛性を有する材料から形成される。例えば、上述のようにガイド部２がβチタンやニッケルチタンから形成される場合には、可撓片３０ａ，３０ｂは、ポリプロピレン、アクリル系材料、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂などを用いて、ガイド部８０よりも大きな剛性を有するように形成される。なお、可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部８０の幾何パラメータ（可撓片３０ａ，３０ｂやガイド部８０の厚み、幅、或いは長さ）が調整されることで、可撓片３０ａ，３０ｂの剛性が、ガイド部８０の剛性よりも、大きくされてもよい。
【０１３１】
上記の第８実施例の屈曲・伸展装置１２では、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂのうち、一方の基端３２を、他方の基端３２に対して、ガイド部８０の軸方向に相対的にスライドさせると、可動片３には、可撓片３０ａ，３０ｂの先端位置を節点とする屈曲（曲げ変形）が、ガイド部８０の軸方向に対して垂直な方向に生じる。そして、当該屈曲した可動片３がガイド部８０の内面の一部又は全部に当接することで、ガイド部８０の先端側範囲８１に屈曲が生じる（図２４）。なお、先端側範囲８１以外のガイド部８０の範囲は、スリットＳが形成されていないことで、硬さが強く、屈曲が生じない。
【０１３２】
そして、上記のようにガイド部８０の先端側範囲８１を屈曲させた後、屈曲時とは逆方向に可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂをスライドさせると、屈曲した可動片３が伸展する。そして、当該伸展した可動片３が、ガイド部８０の内面の一部又は全部に当接することで、屈曲したガイド部８の先端側範囲８１が伸展する（図２５）。
【０１３３】
また、第８実施例の屈曲・伸展装置１２によれば、可動片３をガイド部８０の周方向に回転させることで（図２３（ｂ），図２３（ｃ）に示す円弧矢印方向）、先端側範囲８１が屈曲・伸展する方向を調整することができる。
【０１３４】
第８実施例の屈曲・伸展装置１２を、生検針として使用する際には、まず、ガイド部８０の先端を皮膚に押し付けて、ガイド部８０を皮膚に突き刺す。そして、ガイド部８０や可動片３の全体を前進させることで、ガイド部８０や可動片３を体内に挿入する。この挿入は、ガイド部８０の先端が、計画した位置にある組織や腫瘍に突き刺されるまで行われる。なお、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂは、常に体外に配置され、ユーザは、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせることで、体内に挿入されたガイド部８０の先端側範囲８１を、屈曲・伸展させることができる。皮膚、筋肉、臓器などから受ける圧力によって、ガイド部８０が曲げられた場合には、ユーザは、上記のスライド操作を行なうことで、ガイド部８０の先端側範囲８１を反対方向へ曲げる等、ガイド部８０の形状をコントロールできる。この形状コントロールにより、ガイド部８０を真直ぐ刺し進めることや、ガイド部８０を目的の方向に向けることができるので、ガイド部８０を、計画した位置に確実に到達させることができる。
【０１３５】
上述した第８実施例の屈曲・伸展装置１２によれば、従来、医療現場で使用されていた生検針における種々の問題を解決することができる。
【０１３６】
すなわち、従来、医療現場では、中空パイプに形状記憶合金が複数本挿入される同心チューブロボット（concentric tube robot）が、生検針として使用されている。この同心チューブロボットは、皮膚、筋肉、臓器などから抵抗を受けて曲がるため、計画した体内の位置にある組織を採取することが困難であった。
【０１３７】
これに対し、第８実施例の屈曲・伸展装置１２によれば、可撓片３０ａ，３０ｂのスライド操作によって、可動片３（可撓片３０ａ，３０ｂ）をガイド部８０の内面に当接させることで、ガイド部８０を曲げる力が、ガイド部８０の内側から生じて、この力によって、ガイド部８０の形状をコントロールできる。このため、上述したように、皮膚、筋肉、臓器などから受ける圧力によって、体内に挿入したガイド部８０が曲げられた場合でも、ガイド部８０を真直ぐ刺し進めることや、ガイド部８０を目的の方向に向けることができるので、ガイド部８０を、計画した体内の位置に確実に到達させることができる。
【０１３８】
また、従来の同心チューブロボットは、形状記憶合金や電装品が必要とされることから、構造およびコントロールが複雑であり、製造コストが高額であった。
【０１３９】
これに対し、第８実施例の屈曲・伸展装置１２は、ガイド部８０内に可動片３を挿入するだけで実現できるので、構造が単純である。また、可撓片３０ａ，３０ｂのスライド操作によって、ガイド部８０の形状をコントロールできる。また、屈曲・伸展装置１２は、電装品を含まず、構造が単純であることから、製造コストが安価であり、使い捨てが可能である。
【０１４０】
また、従来の生検針の他の例として、索状体内に挿入されるワイヤを押し引きすることで、索状体を変形させるものがある。この従来の生検針では、索状体を針として機能させるために、索状体の径を細くする必要があり、これを実現するために、ワイヤの径を細くする必要があった。しかしながら、ワイヤの径を細くする場合には、ワイヤに負荷をかけた状態で、ワイヤを引っ張ったときに、ワイヤが切断する危険性が高かった。
【０１４１】
これに対して、第８実施例の屈曲・伸展装置１２によれば、可動片３が板バネ状（平板状）の弾性帯であるため、可動片３に負荷がかかった状態でも、可動片３が切断する危険性は極めて低い。
【０１４２】
なお、スリットＳが形成されるガイド部８０の範囲は、上記の先端側範囲８１（図２３〜図２５）に限られない。例えば、図２６（ａ）に示すように、スリットＳは、ガイド部８０の基端側範囲８２に形成されてもよい。或いは、図２６（ｂ）に示すように、スリットＳは、ガイド部８０の中央範囲８３に形成されてもよい。或いは、図２６（ｃ）に示すように、スリットＳは、ガイド部８０の全体に形成されてもよい。図２６に示す各例では、可撓片３０ａ，３０ｂのスライド操作によって、ガイド部８０におけるスリットＳの形成範囲が、屈曲・伸展する。
【０１４３】
また、図２７，図２８に示すように、ガイド部８０の先端Ｐは、軸方向Ｊに対して傾斜する片刃形状に形成されてもよい。このようにすることで、ガイド部８０の先端Ｐを体内の組織等に突き刺すことが容易となる（小さな力で、ガイド部８０の先端を組織等に突き刺すことができる）。図２７に示すガイド部８０は、外径が１．３ｃｍ、内径が１．０ｃｍであり、ガイド部８０の先端Ｐが、軸方向に対して２５°で傾斜する片刃形状を呈している。図２８に示すガイド部８０は、外径が０．６５ｃｍ、内径が０．４ｃｍであり、ガイド部８０の先端Ｐが、軸方向に対して１５°で傾斜する片刃形状を呈している。
【０１４４】
また、図２７，図２８に示す例では、スリットＳの形成範囲の先端位置Ａが、ガイド部８０の先端面の肩位置Ｂに対して、所定長Ｄほど、ガイド部８０の基端側にずれている。これは、ガイド部８０の先端Ｐを組織や腫瘍等に突き刺す際に、ガイド部８０の先端側範囲が曲がることを防止することを目的としたものである。
【０１４５】
また、図２８の例では、スリットＳが、凸曲線Ｓ１と凹曲線Ｓ２とを交互に繰り返す蛇行状を呈しており、凸曲線Ｓ１と凹曲線Ｓ２とが、ガイド部８０の軸方向Ｊや周方向Ｒに対して傾斜する方向Ｋへ突出している。この図２７の例によれば、ガイド部８０のスリット形成範囲における螺旋条ｎ周目と螺旋条ｎ＋１周目とが凹凸係合することで、ガイド部８０に外力が作用した際に（ガイド部８０に引張力や曲げ力が作用した際に）、ガイド部８０が軸方向に伸びる変形や、ガイド部８０が屈曲する変形に制限を持たせることができる。図２７の例では、凸曲線Ｓ１や凹曲線Ｓ２が、円弧状を呈し、当該円弧の中心角が１８０°よりも大きいことで、上記の凹凸係合が強固に行なわれるようになっている。なお、凸曲線Ｓ１や凹曲線Ｓ２は、三角状や四角状や菱形状などの矩形状を呈するものであってよく、また、円弧以外の丸みを帯びた形状を呈するものであってよい。
【０１４６】
また、ガイド部８０にスリットＳを形成することの代わりに、図２９に示すように、ガイド部８０の所定範囲の壁厚を、ガイド部８０の他の範囲の壁厚に比べて、薄くすることで、ガイド部８０の所定範囲のみに屈曲・伸展を生じさせるようにしてもよい。例えば、図２９（ａ）に示すように、ガイド部８０の先端側範囲８１の壁厚を、他の範囲の壁厚に比べて、薄くしてもよい。或いは、図２９（ｂ）に示すように、ガイド部８０の基端側範囲８２の壁厚を、他の範囲の壁厚に比べて、薄くしてもよい。或いは、図２９（ｃ）に示すように、ガイド８２部８０の中央範囲８３の壁厚を、他の範囲の壁厚に比べて、薄くしてもよい。図２９に示す各例は、それぞれ、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせることで、壁厚の薄いガイド部８０の範囲が、屈曲・伸展する。
【０１４７】
また、上述のように、ガイド部８０の所定範囲の壁厚を薄くする場合においても（図２９（ａ），図２９（ｂ），図２９（ｃ））、ガイド部８０の先端Ｐは、軸方向に対して傾斜する片刃形状に形成されてもよい。図２９（ｄ）に示すガイド部８０は、図２９（ａ）に示すガイド部８０の先端Ｐを片刃形状に変形したものである。これと同様の変形を、図２９（ｂ），図２９（ｃ）に示すガイド部８０に対しても施すことができる。
【０１４８】
また、図３０に示すように、可動片３の所定範囲に、体内の組織を採取するための凹み３３が形成されてよい。この場合、ガイド部８０の先端には貫通孔８０ａが形成され、可動片３を前進させることで（可動片３をガイド部８０の軸方向の先端側へ移動させることで）、可動片の凹み３３の形成された範囲を、ガイド部８０の貫通孔８０ａから延び出すことが可能とされる（図３０（ｂ））。
【０１４９】
図３０の変形例を生検針として使用する際には、ガイド部８０の先端が計画した体内の位置に到達した際に、可動片３を前進させることで、ガイド部８０の貫通孔８０ａから、可動片３の凹み３３の形成された範囲が延び出される。そして、延び出た可動片３の範囲を、体内の組織に押し付けることで、組織が凹み３３に採取される。
【０１５０】
そして、組織が凹み３３に採取された後では、可動片３を後退させることで（可動片３をガイド部８０の軸方向の基端側に移動させることで）、凹み３３の形成された可動片３の範囲を、ガイド部８０の内部に収容する（図３０（ａ））。この後、ガイド部８０や可動片３を体外に引き出すことで、採取した組織を体外に取り出すことができる。
【０１５１】
また、上述した第１〜第８実施例の屈曲・伸展装置１，４，５，６，８，１０，１１，１２では、ガイド部２，４０，５０，８０への出し入れが可能な可動片３が複数準備されてもよい。この場合、ガイド部２，４０，５０，８０内に挿入する可動片３を交換することで、ガイド部２，４０，５０，８０を変更することなく、ガイド部２，４０，５０，８０の形状や変曲点の数を変更することができる。
【０１５２】
また、上述した第１〜第７実施例の屈曲・伸展装置１，４，５，６，８，１０，１１，１２は、複数の可動片３が、同時に、ガイド部２，４０，５０，８０内に挿入されるものであってもよい。この場合、各可動片３の基端３２ａ，３２ｂがガイド部２，４０，５０，８０の外側に延び出される。そして、これらの基端３２ａ，３２ｂに対する操作によって、各可動片３の基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせることや、各可動片３をガイド部２，４０，５０，８０の周方向に回転させることや、各可動片３をガイド部２，４０，５０，８０の軸方向に移動させることが可能とされる。そしてこの場合には、各可動片３の向きや、各可動片３の基端３２ａ，３２ｂのスライド長さ等が調整されることで、ガイド部２，４０，５０，８０を複雑な形状に変形させることができる。
【０１５３】
なお、ガイド部２，４０，５０，８０内に挿入される複数の可動片３は、これらの先端が接合されるものであってもよい。このようにしても、各可動片３の基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせることで、各可動片３を屈曲させて、この屈曲により、ガイド部２，４０，５０，８０を屈曲させることができる。
【０１５４】
本発明者は、本発明の実施例のうち、最も単純な構造を有する第１実施例の装置１（図７）と、捻られた可撓片３０ａ，３０ｂが交差する第２，第３実施例の装置４，５（図１１，図１３）とについて、可撓片３０の基端３２のスライド長さと、ガイド部２の変位量との関係を確認する実験を行っている。以下、この実験について説明する。
【０１５５】
実験に用いた第１，第２，第３実施例の装置１，４，５では、ガイド部２が、βチタンから形成されている。このβチタンは、最大引張強度が６４０ＭＰａ〜９００ＭＰａであり、ヤング率が８０ＧＰａであり、ビッカース硬さが２５０であり、比重が４．６９ｇ／ｃｍ３である。このβチタンを、レーザ加工で螺旋状にカットすることで、第１，第２，第３実施例のガイド部２を得た。第１，第２，第３実施例のガイド部２は、長さが１２０ｍｍであり、半径が３．０ｍｍであり、厚さが０．２ｍｍであり、レーザ加工による螺旋カーブのピッチが１．０ｍｍである。
【０１５６】
また、実験に用いた第１，第２，第３実施例の装置１，４，５では、可動片３が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から形成されている。このポリエーテルエーテルケトンは、最大引張強度が９７ＭＰａであり、ヤング率が３．５ＧＰａであり、ロックウェル硬さが９９であり、比重が１．２６〜１．３０ｇ／ｃｍ３である。第１，第２，第３実施例の可動片３は、長さが１３０ｍｍであり、厚さが０．５ｍｍであり、幅が１．０ｍｍである。
【０１５７】
本実験では、第１，第２，第３実施例の装置１，４，５の各々について、可撓片３０ａ，３０ｂのうち一方の基端３２を押して、可撓片３０ａ，３０ｂの基端３２ａ，３２ｂを相対的にスライドさせた。そして、このスライドで、ガイド部２の先端Ｐ（図７，図１１，図１３）に生じる変位量を確認した。
【０１５８】
図３１は、実験結果を示すグラフであり、第１〜第３実施例の屈曲・伸展装置１，４，５における可撓片の基端のスライド長さとガイド部先端位置の変位量との関係を示す。図３１は、スライド前の可撓片３０の基端３２の位置を原点として、当該原点からの基端３２のスライド長さを横軸に示したものである。横軸の正の値は、一方の可撓片３０ａの基端３２ａを押してスライドさせた長さを示し、横軸の負の値は、他方の可撓片３０ｂの基端３２ｂを押してスライドさせた長さを示している。
【０１５９】
図３１の縦軸は、原点とガイド部２の先端Ｐ（図７，図１１，図１３）との間のＹ軸方向距離（以下、Ｙ軸方向距離と略す）を示す。第１〜第３実施例の装置１，４，５は、当初（可撓片３０の基端３２をスライドさせる以前）、ガイド部２がＹ軸に沿って伸びた状態にある。このため、当初のＹ軸方向距離（スライド長さが０のときのＹ軸方向距離）は、ガイド部２の長さ１２０ｍｍに一致している。
【０１６０】
そして、第１〜第３実施例の可撓片３０の基端３２をスライドさせると、単純な構造の第１実施例の装置１では、ガイド部２の全体が弓状にしなる屈曲が生じた（図７）。
【０１６１】
一方、可撓片３０ａ，３０ｂが交差する第２，第３実施例の装置４，５では、変曲点を有する屈曲がガイド部２に生じた（図１１，図１３）。また、この屈曲が生じる間において、ガイド部２の先端Ｐの近傍は、常に、Ｙ軸と略平行になっていた。
【０１６２】
図３１において、可撓片３０の基端３２のスライド長さが同一であるときのＹ軸方向距離を比較すると、第１実施例は、第２，第３実施例に比べて、Ｙ軸方向距離が小さい。例えば、基端３２のスライド長さが４ｍｍのときでは、第１実施例のＹ軸方向距離は、約２０ｍｍであり、第２実施例のＹ軸方向距離（約９０ｍｍ）や、第３実施例のＹ軸方向距離（約１００ｍｍ）よりも小さい。
【０１６３】
また、第１実施例では、基端３２のスライド長さが６ｍｍに至ったときには、Ｙ軸方向距離がマイナスになるような（ガイド部２の先端ＰがＹ軸負側に達するような）、大きな屈曲が生じた。一方、第２〜第３実施例では、常に、ガイド部２の先端ＰがＹ軸正側に位置しており、Ｙ軸方向距離がマイナスになるような（ガイド部２の先端ＰがＹ軸負側に達するような）、大きな屈曲は生じなかった。
【０１６４】
以上のことから、単純な構造の第１実施例の装置１は、可撓片３０ａ，３０ｂが交差する第２，第３実施例の装置４，５に比べて、大きな屈曲を生じることが確認された。
【符号の説明】
【０１６５】
１，４，５，６，８，１０，１１，１２  屈曲・伸展装置
２，４０，５０，８０  ガイド部
２０ａ，８０ａ  ガイド部の貫通孔
３  可動片
９  接続片
９ａ  接続片の貫通孔
３０ａ，３０ｂ  可撓片
３１ａ，３１ｂ  可撓片の先端
３２ａ，３２ｂ  可撓片の基端
４１  外側管
４２  内側管
６０  可動片接触部
６１，６２  可動片接触部の側壁部
６３  可動片接触部の正面の開口
７０  開口横断部
４１０  外側管の先端
４１０ａ  外側管の貫通孔
４１１  外側管の内面
４２０  内側管の先端
４２１  内側管の外面
４２０ａ  内側管の貫通孔
Ａ  ガイド部の軸方向
Ｂ  ガイド部の軸方向に対して垂直な方向
Ｃ  ガイド部の周方向
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３  拘束具
Ｈ  可動片の幅方向
Ｋ  可動片の交差位置
Ｍ  配線
Ｓ  スリット
Ｓ１  凸線
Ｓ２  凹線
Ｔ  可撓片の先端位置
Ｐ  ガイド部の先端
【図１０】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２５】
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【図３１】
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