JPH04300177A - Actuator - Google Patents
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- JPH04300177A JPH04300177A JP3064940A JP6494091A JPH04300177A JP H04300177 A JPH04300177 A JP H04300177A JP 3064940 A JP3064940 A JP 3064940A JP 6494091 A JP6494091 A JP 6494091A JP H04300177 A JPH04300177 A JP H04300177A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータに係り、
特にマイクロマシンに使用される流体駆動タービンの形
成されたアクチュエータに関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to an actuator,
In particular, it relates to formed actuators of fluid-driven turbines used in micromachines.
【0002】0002
【従来の技術】近年、マイクロマシンを医療分野に利用
する一例として、人体内に挿入されるカテーテルの一部
に微小な駆動部や機構部を組み込み、患者の診断や治療
を行うという計画が進められてきている。この種のマイ
クロマシンは人体血管内に挿入され、診断部位まで導か
れるようになっているので、その寸法は一般に直径φ=
2mm以下となるように設定され、さらにその内部には
微小な駆動部や機構部が組み込まれている。図3はこの
マイクロマシンのアクチュエータ部分の一例を示したも
のである。図3において、符号20は弾性管からなるア
クチュエータを示しており、このアクチュエータ20内
を流れる作動流体により内部に収容された軸流タービン
21を回転駆動させるようになっている。この軸流ター
ビン21は回転軸22に固着され、軸受23、24に回
転自在に支持されている。また、この軸流タービン21
の表面には複数のタービン翼25、25…が形成されて
いる。このタービン翼25には軸方向に所定角度だけね
じれ角が設けられており、作動流体が矢印A方向に流れ
ると作動流体がこのタービン翼25の間を通過し、その
時に発生する円周方向分力によりタービン翼25が回転
駆動する。さらにこのタービン翼25の部分を通過した
作動流体は流出孔26、26…を経由してアクチュエー
タ外に排出されるようになっている。なお、上記作動流
体には空気等の気体の他、人体との親和性を考慮して生
理食塩水や血液を用いることができる。[Prior Art] In recent years, as an example of using micromachines in the medical field, plans have been advanced to incorporate minute driving parts and mechanical parts into part of catheters inserted into the human body to diagnose and treat patients. It's coming. This type of micromachine is inserted into the human blood vessel and guided to the diagnostic site, so its dimensions are generally diameter φ =
It is set to be 2 mm or less, and furthermore, minute drive parts and mechanical parts are incorporated inside it. FIG. 3 shows an example of the actuator portion of this micromachine. In FIG. 3, reference numeral 20 indicates an actuator made of an elastic tube, and a working fluid flowing through the actuator 20 rotates an axial flow turbine 21 housed therein. This axial flow turbine 21 is fixed to a rotating shaft 22 and rotatably supported by bearings 23 and 24. In addition, this axial flow turbine 21
A plurality of turbine blades 25, 25, . . . are formed on the surface of the turbine. The turbine blades 25 are provided with a helix angle of a predetermined angle in the axial direction, and when the working fluid flows in the direction of arrow A, the working fluid passes between the turbine blades 25 and the circumferential direction that occurs at that time. The force drives the turbine blades 25 to rotate. Furthermore, the working fluid that has passed through the turbine blade 25 is discharged to the outside of the actuator via the outflow holes 26, 26, . . . . In addition to gases such as air, physiological saline and blood may be used as the working fluid in consideration of their compatibility with the human body.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
アクチュエータではタービン翼に作用する作動流体の軸
方向分力としての軸方向スラスト力が発生する。このス
ラスト力により軸受に摩擦力が生じ、回転駆動力を低下
させてしまうという問題がある。また、作動流体は一方
向に流れ方向が規定されているため、作動後、作動流体
はアクチュエータ外の出力側に放出される。このためこ
のアクチュエータを人体内で使用している場合には人体
内に作動流体を放出することとなる。これは医学的見地
から好ましくない。また、回収装置を別途付加しようと
するとアクチュエータの大型化が避けられない。そこで
、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を
解消し、アクチュエータ内で作動流体を循環させタービ
ン翼を回転させるとともに作動流体を回収できるような
アクチュエータを提供することにある。However, in the above-mentioned actuator, an axial thrust force is generated as an axial component of the working fluid acting on the turbine blade. There is a problem in that this thrust force causes frictional force in the bearing, reducing the rotational driving force. Furthermore, since the flow direction of the working fluid is defined in one direction, the working fluid is discharged to the output side outside the actuator after the actuation. Therefore, when this actuator is used inside a human body, the working fluid is discharged into the human body. This is undesirable from a medical standpoint. Furthermore, if a recovery device is added separately, the actuator will inevitably become larger. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an actuator that can eliminate the problems of the above-mentioned conventional techniques and can circulate a working fluid within the actuator to rotate a turbine blade and recover the working fluid.
【0004】0004
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は外管と内管とを同軸的に配置し、上記外管
と内管との間に形成された環状部を作動流体の送り流路
とする一方、上記内管内を戻り流路とし、上記内管内に
回転可能に支持された出力軸にタービンを固着するとと
もに複数のノズルを内管に穿設し、これらのノズルから
上記送り流路を介して供給された作動流体を噴射してタ
ービンを回転させて上記出力軸を回転駆動するとともに
、上記作動流体を上記戻り流路から回収するようにした
ことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention arranges an outer tube and an inner tube coaxially, and operates an annular portion formed between the outer tube and the inner tube. The inner pipe is used as a fluid sending flow path, while the inner pipe is used as a return flow path, a turbine is fixed to an output shaft rotatably supported in the inner pipe, and a plurality of nozzles are bored in the inner pipe, and these nozzles The working fluid supplied through the feed passage is injected from the turbine to rotate the turbine to rotationally drive the output shaft, and the working fluid is recovered from the return passage. It is something.
【0005】[0005]
【作用】本発明によれば、外管と内管とを同軸的に配置
し、上記外管と内管との間に形成された環状部を作動流
体の送り流路とする一方、上記内管内を戻り流路とし、
上記内管内に回転可能に支持された出力軸にタービンを
固着し、このタービンのタービン翼に対向する複数のノ
ズルを内管に穿設し、これらのノズルから上記送り流路
を介して供給された作動流体を噴射してタービンを回転
させて上記出力軸を回転駆動するとともに、上記作動流
体を上記戻り流路から回収するようにしたので、微小な
直径のタービンを効率よく回転させることができるとと
もに、タービンから放出された作動流体をアクチュエー
タ内の戻り流路を経由して回収することができる。[Operation] According to the present invention, the outer tube and the inner tube are disposed coaxially, and the annular portion formed between the outer tube and the inner tube is used as a flow path for feeding the working fluid. The inside of the pipe is used as a return flow path,
A turbine is fixed to an output shaft that is rotatably supported in the inner tube, and a plurality of nozzles facing the turbine blades of the turbine are bored in the inner tube, and a plurality of nozzles are supplied from these nozzles through the feed flow path. Since the working fluid is injected to rotate the turbine and rotate the output shaft, and the working fluid is recovered from the return flow path, it is possible to efficiently rotate a turbine with a small diameter. At the same time, the working fluid discharged from the turbine can be recovered via a return flow path within the actuator.
【0006】[0006]
【実施例】以下本発明によるアクチュエータの一実施例
を図1及び図2を参照して説明する。図1は円筒形状の
柔軟性を有する細長いチューブ状をなす血管内カテーテ
ル等の先端部を示している。この先端部には、体内での
治療などを行うための回転駆動力を発生するアクチュエ
ータ1が設けられている。アクチュエータ1は外管2に
覆われており、この外管2は柔軟性のあるシリコンゴム
等からなる弾性管を構成している。さらにこの外管2の
内部には所定間隙をあけて内管が同軸的に配置されてい
る。この内管3も外管2と同じ材質からなり、外管2と
一体的に湾曲することができる。また、この内管3の先
端部にはステンレス製のインナケーシング4が連接され
ており、さらにこのインナケーシング4の先端にはプラ
グ5が嵌着され、このプラグ5によりインナケーシング
4の先端が封止されている。さらにこのインナケーシン
グ4と外管2との間の先端部にはスペーサリング6が介
装され、このスペーサリング6により外管2とインナケ
ーシング4との間隙が保持される。また、アクチュエー
タ1の端面はプラグ5と一体的に形成されたフランジ5
aによりその全面が覆われるようになっている。一方、
インナケーシング4の内部には軸受7が嵌着されており
、この軸受7には複数の貫通孔7aが軸方向に穿設され
ている。また、この軸受7とプラグ5に形成された軸受
8とにより出力軸9が回転自在に支持されている。さら
にこの出力軸9にはインナケーシング4の内径より僅か
に小さい直径のタービン10が嵌着されている。このタ
ービン10には図2に示したように8枚のタービン翼1
1,11…が放電加工により形成されており、このター
ビン翼11に対向するように4個のノズル12、12…
が内管3に穿設されている。このノズル12の方向はタ
ービン翼11の翼面中心を向くように設定されており、
タービン10をもっとも効率よく回転できるようになっ
ている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the actuator according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows the distal end portion of an intravascular catheter, etc., which is in the form of a long and narrow tube with cylindrical flexibility. An actuator 1 that generates a rotational driving force for performing treatment within the body is provided at this distal end. The actuator 1 is covered with an outer tube 2, and the outer tube 2 constitutes an elastic tube made of flexible silicone rubber or the like. Furthermore, an inner tube is coaxially arranged inside the outer tube 2 with a predetermined gap therebetween. This inner tube 3 is also made of the same material as the outer tube 2 and can be curved integrally with the outer tube 2. Further, a stainless steel inner casing 4 is connected to the tip of the inner tube 3, and a plug 5 is fitted to the tip of the inner casing 4, and the plug 5 seals the tip of the inner casing 4. It has been stopped. Further, a spacer ring 6 is interposed at the tip between the inner casing 4 and the outer tube 2, and the spacer ring 6 maintains a gap between the outer tube 2 and the inner casing 4. Further, the end face of the actuator 1 has a flange 5 formed integrally with the plug 5.
The entire surface is covered by a. on the other hand,
A bearing 7 is fitted inside the inner casing 4, and a plurality of through holes 7a are bored in the bearing 7 in the axial direction. Further, an output shaft 9 is rotatably supported by this bearing 7 and a bearing 8 formed on the plug 5. Furthermore, a turbine 10 having a diameter slightly smaller than the inner diameter of the inner casing 4 is fitted onto the output shaft 9. This turbine 10 has eight turbine blades 1 as shown in FIG.
1, 11... are formed by electric discharge machining, and four nozzles 12, 12... are formed so as to face this turbine blade 11.
is bored in the inner tube 3. The direction of this nozzle 12 is set to face the center of the blade surface of the turbine blade 11,
The turbine 10 can be rotated most efficiently.
【0007】ここで上述の構成からなるタービン11を
回転させるアクチュエータ1の作用について説明する。
外管2と内管3とに挟まれた環状部分には環状流路13
が形成されている。この環状流路13には図示しない外
部の圧力源から供給される作動流体が矢印A方向に流れ
るようになっており、加圧された作動流体は環状流路1
3の先端部においてノズル12から内管3内のタービン
翼11に向けて連続的に噴射される。これによりタービ
ン10が回転するようになっている。このタービン10
の回転数は供給される作動流体の圧力によりある程度制
御することができる。そしてこのタービン10を回転さ
せた作動流体は軸受7に穿設された貫通孔7a、7a…
を通じて内管3内に形成された戻り流路14内を矢印B
方向に向けて流れ、アクチュエータ1の口元で回収でき
るようになっている。[0007] Here, the operation of the actuator 1 for rotating the turbine 11 having the above-mentioned configuration will be explained. An annular flow path 13 is provided in the annular portion sandwiched between the outer tube 2 and the inner tube 3.
is formed. Working fluid supplied from an external pressure source (not shown) flows in the annular flow path 13 in the direction of arrow A, and the pressurized working fluid flows through the annular flow path 13.
The liquid is continuously injected from the nozzle 12 at the tip of the tube 3 toward the turbine blade 11 inside the inner tube 3 . This causes the turbine 10 to rotate. This turbine 10
The rotation speed can be controlled to some extent by the pressure of the working fluid supplied. The working fluid that rotates this turbine 10 is supplied to the through holes 7a, 7a, . . . formed in the bearing 7.
Arrow B indicates the inside of the return flow path 14 formed in the inner tube 3 through
It flows toward the direction and can be collected at the mouth of the actuator 1.
【0008】なお、このアクチュエータ1は人体に使用
される場合には、作動流体がアクチュエータ外部に流出
しても無害とならない材料が好ましい。例えば、生理食
塩水等を用いることができる。また、このアクチュエー
タ1の構造上の改良点として、以上の実施例の軸受7を
使用せずに軸受8のみの片持ち支持の回転軸構造とする
もできる。これにより内管3内の戻り流路を大きくとる
ことができ、より高圧の作動流体をタービンに供給する
ことも可能となる。このとき高速で流れる作動流体によ
り管内部にキャビテーションが生じないように各部の構
造や形状を考慮することが好ましい。さらに、内管3に
穿設されたノズルの傾き角、位置、配列やタービン翼枚
数、形状についてはアクチュエータの要求されている出
力に応じて決定することができる。When the actuator 1 is used on the human body, it is preferable to use a material that does not cause any harm even if the working fluid flows out of the actuator. For example, physiological saline or the like can be used. Further, as a structural improvement of this actuator 1, it is also possible to provide a cantilever-supported rotating shaft structure with only a bearing 8, without using the bearing 7 of the above embodiment. This allows the return flow path within the inner tube 3 to be made larger, and it also becomes possible to supply higher pressure working fluid to the turbine. At this time, it is preferable to consider the structure and shape of each part so that cavitation does not occur inside the pipe due to the working fluid flowing at high speed. Further, the inclination angle, position, arrangement, number of turbine blades, and shape of the nozzle bored in the inner tube 3 can be determined according to the required output of the actuator.
【0009】[0009]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば外管と内管とを同軸的に配置し、上記外管と内
管との間に形成された環状送り流路を介して供給された
作動流体を内管に形成されたノズルで噴射してタービン
を回転させて上記出力軸を回転駆動するとともに、内管
内に形成された戻り流路とにより作動流体を循環回収す
るようにしたので、微小な直径のタービンを効率よく回
転させることができるとともに、作動流体をアクチュエ
ータから確実に回収することができる等の効果を奏する
。As is clear from the above description, according to the present invention, the outer tube and the inner tube are arranged coaxially, and the annular feeding flow path formed between the outer tube and the inner tube is The working fluid supplied through the inner pipe is injected through a nozzle formed in the inner pipe to rotate the turbine and rotationally drive the output shaft, and the working fluid is circulated and recovered through a return passage formed in the inner pipe. As a result, it is possible to efficiently rotate a turbine having a small diameter, and the working fluid can be reliably recovered from the actuator.
【図1】本発明によるアクチュエータの一実施例を示し
た縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an actuator according to the present invention.
【図2】図1のII−II線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1;
【図3】従来のこの種のアクチュエータの一例を示した
斜視分解図。FIG. 3 is a perspective exploded view showing an example of a conventional actuator of this type.
2 外管 3 内管 7、8 軸受 9 出力軸 10 タービン 11 タービン翼 12 ノズル 13 環状送り流路 14 戻り流路 2 Outer tube 3 Inner pipe 7, 8 Bearing 9 Output shaft 10 Turbine 11 Turbine blade 12 Nozzle 13 Annular feeding channel 14 Return flow path
Claims (1)
と内管との間に形成された環状部を作動流体の送り流路
とする一方、上記内管内を戻り流路とし、上記内管内に
回転可能に支持された出力軸にタービンを固着するとと
もに、複数のノズルを上記内管に穿設し、これらのノズ
ルから上記送り流路を介して供給された作動流体を噴射
して上記タービンを回転させて上記出力軸を回転駆動す
るとともに、上記作動流体を上記戻り流路から回収する
ようにしたことを特徴とするアクチュエータ。Claim 1: An outer tube and an inner tube are disposed coaxially, and an annular portion formed between the outer tube and the inner tube is used as a flow passage for a working fluid, while a return flow is provided in the inner tube. A turbine is fixed to an output shaft that is rotatably supported in the inner tube, and a plurality of nozzles are bored in the inner tube, and the working fluid is supplied from these nozzles through the feed channel. An actuator characterized in that the working fluid is injected to rotate the turbine and rotationally drive the output shaft, and the working fluid is recovered from the return flow path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3064940A JPH04300177A (en) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3064940A JPH04300177A (en) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04300177A true JPH04300177A (en) | 1992-10-23 |
Family
ID=13272534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3064940A Pending JPH04300177A (en) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04300177A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011025385A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | Electroosmosis movable device |
CN102941556A (en) * | 2012-11-13 | 2013-02-27 | 苏州安必瑟斯机电技术有限公司 | Electric tool |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064940A patent/JPH04300177A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011025385A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Canon Inc | Electroosmosis movable device |
US8715479B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-05-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Electroosmotic movable device |
CN102941556A (en) * | 2012-11-13 | 2013-02-27 | 苏州安必瑟斯机电技术有限公司 | Electric tool |
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