| 研究概要 |
1.目的
本研究は,医療用微細鉗子の強度に関する問題に取り組み,設計指針及び対策を明らかにすることを目的としている.具体的には,鉗子に作用する力を確認し,有限要素解析の適用により設計指針を明らかにする.また,鉗子に作用する力をモニタリングできる機能を有する駆動装置の開発を行う.
2.研究成果
(1)鉗子に作用する力 カップ形状の鉗子を対象とし,模擬検体を用いた実験によりカップ深さ及び刃厚の影響を確認した.カップが深くなると,模擬検体を採取するために必要となるトルクが小さくなることを確認した.また,鉗子が検体に食込む際の検体の流動及び応力分布を有限要素解析により求めた.カップを深くすることにより,検体に発生する相当応力を低減できることが確認できた.
(2)テニタリング機能を有する駆動装置の開発 機構腕部のひずみと印加電圧より,発生力及び変位を求める手法を検討した.検体採取のモデル実験として,引張ばねを圧電素子と変位拡大機構により引張る実験を行った.機構腕部のひずみと印加電圧より予測した拡大機構先端の発生力及び変位は,計測結果と定性的に良い一致をしめした.但し,精度的には今後の一考を要する.また,発生力及び変位を予測するためには,圧電素子への印加電圧と発生変位の関係におけるヒステリシスの取扱いが重要であることも確認した.
3.まとめ
モデル実験及び有限要素解析を行い,鉗子刃形状の影響を確認した.駆動装置の開発に関しては,更なる詳細な検討が必要であるが,拡大機構腕部のひずみと印加電圧より,拡大機構先端での発生力及び変位を予測できることを確認した.
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