(57)【要約】【課題】ロボット装置および／または生体内装置に組込可能な要素など、様々な医療装置の要素に関する。【解決手段】流体作動システム、駆動系作動システム、およびモータレス作動システムなど、様々な作動システムの実施形態を含む。医療装置が患者の体腔にアクセスすることを可能にし、装置の動作時に可逆的な剛性または安定性を提供する可逆的にロック可能なチューブを含む。他の実施形態は、比較的小型の構成を維持しつつ、軸方向の動作と回転動作の両方を行う医療装置のアーム機構、医療装置のウィンチ要素、医療装置の生体組織検査機構／ステープラ機構／クランプ機構、医療装置の焦点調節機構など、医療装置の様々な操作要素を含む。【選択図】図２Ａ
2015024142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット装置とチューブ要素と少なくとも一つの接続要素とを備えるロボット外科システムであって、
前記ロボット装置は、患者内部に完全に配置される大きさであり、前記ロボット装置はロボット本体と、前記ロボット本体に作動連結される第１ロボットアームと、前記ロボット本体に作動連結される第２ロボットアームとを有し、
前記第１ロボットアームは、第１ショルダジョイントを介して前記ロボット本体に作動連結される第１アーム第１リンクと、第１エルボジョイントを介して前記第１アーム第１リンクに作動連結される第１アーム第２リンクと、前記第１アーム第２リンクに作動連結される第１操作要素とを有し、
前記第２ロボットアームは、第２ショルダジョイントを介して前記ロボット本体に作動連結される第２アーム第１リンクと、第２エルボジョイントを介して前記第２アーム第１リンクに作動連結される第２アーム第２リンクと、前記第２アーム第２リンクに作動連結される第２操作要素とを有し、
前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとが前記ロボット装置の筐体内部には位置しないように、前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとは構成され、
前記チューブ要素は、前記ロボット本体に作動連結されるチューブ先端を有するとともに、第１管腔を有し、
前記接続要素は、前記チューブ要素の前記第１管腔を通過して配置され、前記接続要素は前記ロボット装置に作動連結される接続先端を有する、
ロボット外科システム。
【請求項２】
前記チューブ要素は少なくとも一つのモジュラチューブ要素を有する、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項３】
前記チューブ要素は、複数のモジュラチューブ要素を有する、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項４】
前記チューブ要素は、可逆的にロック可能なチューブである、
請求項３記載のロボット外科システム。
【請求項５】
前記チューブ要素は、フレキシブルな構成と、堅固な構成とに調節される、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項６】
前記ロボット外科システムはさらに、少なくとも一つの前記接続要素の基端に作動連結される動力源を備える、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項７】
少なくとも一つの前記接続要素は、電気的な接続要素を含む、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項８】
少なくとも一つの前記接続要素は、油圧式チューブまたは空気圧式チューブを含む、
請求項１記載のロボット外科システム。
【請求項９】
チューブ要素とロボット装置と少なくとも一つの接続要素とを備えるロボット外科システムであって、
前記チューブ要素は第１管腔を有し、前記第１管腔は、患者の体内の壁に形成される切開口を通過して配置されるように構成され、
前記ロボット装置はロボット本体と、前記ロボット本体に作動連結される第１ロボット
アームと、前記ロボット本体に作動連結される第２ロボットアームとを有し、前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームはそれぞれ、前記チューブ要素を通過して患者の体内に配置される大きさであり、
前記第１ロボットアームは、第１ショルダジョイントにおいて前記ロボット本体に作動連結される第１アーム第１リンクであって前記第１アーム第１リンクは第１アーム第１リンクの第１端において前記ロボット本体に作動連結されることと、第１エルボジョイントを介して前記第１アーム第１リンクの第２端に作動連結される第１アーム第２リンクと、前記第１アーム第２リンクに作動連結される第１操作要素とを有し、
前記第２ロボットアームは、第２ショルダジョイントにおいて前記ロボット本体に作動連結される第２アーム第１リンクであって前記第２アーム第１リンクは第２アーム第１リンクの第１端において前記ロボット本体に作動連結されることと、第２エルボジョイントを介して前記第２アーム第１リンクの第２端に作動連結される第２アーム第２リンクと、前記第２アーム第２リンクに作動連結される第２操作要素とを有し、
前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとが前記ロボット装置の筐体内部には位置しないように、前記第１ロボットアームと前記第２ロボットアームとは構成され、
前記接続要素は、前記チューブ要素の前記第１管腔を通過して配置され、前記接続要素は前記ロボット装置に作動連結される接続先端を有する、
ロボット外科システム。
【請求項１０】
前記チューブ要素は少なくとも一つのモジュラチューブ要素を有する、
請求項９記載のロボット外科システム。
【請求項１１】
前記チューブ要素は、複数のモジュラチューブ要素を有する、
請求項９記載のロボット外科システム。
【請求項１２】
前記チューブ要素は、可逆的にロック可能なチューブである、
請求項１１記載のロボット外科システム。
【請求項１３】
前記チューブ要素は、フレキシブルな構成と、堅固な構成とに調節される、
請求項９記載のロボット外科システム。
【請求項１４】
前記ロボット外科システムはさらに、少なくとも一つの前記接続要素の基端に作動連結される動力源を備える、
請求項９記載のロボット外科システム。
【請求項１５】
少なくとも一つの前記接続要素は、電気的な接続要素を含む、
請求項９記載のロボット外科システム。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記接続要素は、油圧式チューブまたは空気圧式チューブを含む、
請求項９記載のロボット外科システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の実施形態は、ロボット装置および／または生体内医療装置に組込可能な要素など、様々な医療装置に関する。特定の実施形態は、流体作動システム、駆動系作動システム、モータレス作動システムなど、様々な作動システムの実施形態を含む。他の実施形態は、医療装置のアーム機構、医療装置のウィンチ機構、医療装置の生体組織検査機構／ステープラ機構／クランプ機構、医療装置の焦点調節機構など、医療装置の様々な操作要素を含む。他の実施形態は、可逆的にロック可能なチューブ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
侵襲性外科治療は、様々な病状に対処するうえで不可欠である。可能な場合、腹腔鏡検査のような最小侵襲治療法が好まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５２９２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、腹腔鏡検査のような既知の最小侵襲性技術は、範囲と複雑度に限界がある。これは部分的には、１）アクセスポートから挿入される剛体の器具の使用によって可動性に制限があるため、２）視覚的なフィードバックに限界があるためである。ダ・ヴィンチ（登録商標）サージカルシステム（ｄａ  Ｖｉｎｃｉ（Ｒ）Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）（カリフォルニア州サニーベール（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ）のインテュイティブサージカル（Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ）社から入手可能）などの既知のロボットシステムにも、アクセスポートによる制限がある。更に、非常に大きく高価であり、多くの病院において利用不可能であり、知覚能力および可動能力に限界があるという不利点を備えている。当技術分野において、改善された外科的な方法、システム、および装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示の一実施形態は、固定顎要素と、固定顎要素に隣接する可動顎要素と、第１スライディング位置と第２スライディング位置の間で移動するスライディング要素とを含む生検要素に関する。可動顎要素の先端は、固定顎要素に接しない位置に予め配置されている。更に、第２スライディング位置のスライディング要素は、固定顎要素に向かって可動顎要素の先端を付勢するように、可動顎要素に接している。
【０００６】
本明細書に開示の他の実施形態は、可変長の回転式のアーム部と、第１駆動要素と、第２駆動要素と、第１被駆動要素と、第２被駆動要素と、ピンとを備えるアーム装置に関する。可変長の回転式のアーム部は、第１連結要素を含む外部部分と、内部に形成される第１開口部とを有する。第１駆動要素は第１被駆動要素に連結され、第１被駆動要素は、第１連結要素に連結される第２連結要素を含む内表面を有する。第２駆動要素は第２被駆動要素に連結され、第２被駆動要素は、第２被駆動要素内に形成される第２開口部を有する。ピンは第１開口部と第２開口部に配置されている。一実施形態によると、第１連結要素と第２連結要素はスレッドである。他の実施形態によると、第１駆動要素と第２駆動要素、および第１被駆動要素と第２被駆動要素は、ギアである。あるいは第１駆動要素と第２駆動要素、および第１被駆動要素と第２被駆動要素は、滑車システムまたは摩擦駆動システムである。
【０００７】
本明細書に開示の更に他の実施形態は、本体と、第１ウィンチ要素と、作動要素とを備える医療装置に関する。第１ウィンチ要素は、第１ドラムと、第１ドラムに操作可能に連結される第１テザーとを含む。一実施形態において、作動要素は、第１ドラムに操作可能に連結されている。追加の実施形態において、医療装置は、テザーの先端に操作可能に連結されるエンドエフェクタを更に備える。更に他の実施形態において、医療装置は、第２ドラムと、第２ドラムに操作可能に連結される第２テザーとを含む第２ウィンチ要素を更に備える。他の実施形態によると、医療装置は、第３ドラムと、第３ドラムに操作可能に連結される第３テザーとを含む第３ウィンチ要素を更に備える。
【０００８】
本明細書に開示の各種システムおよび装置は、医療処置および医療システムで使用される装置に関する。具体的には、各種実施形態は、各種治療装置および治療システムで使用可能な各種作動要素、エンドエフェクタ要素、またはシステムに関する。
【０００９】
本明細書に記載の作動要素、エンドエフェクタ要素、および他の種類の装置要素の各種実施形態については、制限はされないが、本明細書に定義するロボット装置または生体内装置な任意の既知の医療装置への組込み、または該医療装置での使用が可能であることを理解されたい。
【００１０】
本明細書に開示の様々な実施形態は、同時係属出願の米国特許出願第１１／９３２，４４１号明細書、２００７年１０月３１日出願、「Ｒｏｂｏｔ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」；米国特許出願第１１／６９５，９４４号明細書、２００７年４月３日出願、「Ｒｏｂｏｔ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」；米国特許出願第１１／９４７，０９７号明細書、２００７年１１月２７日出願、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｗｉｔｈ  Ａｇｅｎｔ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」；米国特許出願第１１／９３２，５１６号明細書、２００７年１０月３１日出願、「Ｒｏｂｏｔ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」；米国特許出願第１１／７６６，６８３号明細書、２００７年６月２１日出願、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」；米国特許出願第１１／７６６，７２０号明細書、２００７年６月２１日出願、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」；米国特許出願第１１／９６６，７４１号明細書、２００７年１２月２８日出願、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」；米国特許出願第６０／９４９，３９１号明細書、２００７年７月１２日出願；米国特許出願第６０／９４９，３９０号明細書、２００７年７月１２日出願；米国特許出願第６０／９９０，０６２号明細書、２００７年１１月２６日出願；米国特許出願第６０／９９０，０７６号明細書、２００７年１１月２６日出願；米国特許出願第６０／９９０，０８６号明細書、２００７年１１月２６日出願；米国特許出願第６０／９９０，１０６号明細書、２００７年１１月２６日出願；米国特許出願第６０／９９０，４７０号明細書、２００７年１１月２７日出願；米国特許出願第６１／０２５，３４６号明細書、２００８年２月１日出願；米国特許出願第６１／０３０，５８８号明細書、２００８年２月２２日出願；米国特許出願第６１／０３０，６１７号明細書、２００８年２月２２日出願に開示される医療装置への組込または使用が可能である。これらの特許文献はすべて、引用によって本明細書に援用される。
【００１１】
一実施形態において、本明細書に開示の各種実施形態は、経管腔的内視鏡手術装置（たとえばＮＯＴＥＳ装置）への組込、または該装置での使用が可能である。当技術分野における既知の特徴と共に本明細書に開示の特徴を含む様々な組合せの特徴が利用可能である
ことを、当業者には理解されたい。
【００１２】
上記に挙げた出願において開示される特定の装置、たとえば内腔壁に接触または隣接して配置可能な特定の装置、および関連する装置の実装として、患者の体腔内に配置可能である。本明細書に用いられる「生体内装置」とは、患者の体腔内に配置されるものであるが、ユーザによる配置、操作、または制御が少なくとも部分的に可能な装置を意味する。たとえば患者の体腔壁に接触または隣接して配置される装置、（原動力となる外部源なく）内部で作動する装置、更に外科治療時に腹腔鏡的または内視鏡的に使用可能な装置を意味する。本明細書に用いられる「ロボット」および「ロボット装置」という語は、自動的にまたはコマンドに応じてタスクを実行可能な装置を意味する。
【００１３】
本明細書に開示の特定の実施形態は、上記の各種治療装置の実施形態に源動力を供給するように構成される作動要素または作動システムに関する。このような実施形態の１つは、流体作動システムである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】一実施形態に係る流体作動システムの概略図。
【図１Ｂ】一実施形態に係るバルブ要素の概略図。
【図２Ａ】一実施形態に係る流体作動システムを備える医療装置の正面図。
【図２Ｂ】他の実施形態に係る流体作動システムを備える医療装置の正面図。
【図３】他の実施形態に係る医療装置の斜視図。
【図４】一実施形態に係る医療装置ジョイント部の斜視図。
【図５】他の実施形態に係る医療装置ジョイント部の斜視図。
【図６】一実施形態に係る操作要素の斜視図。
【図７Ａ】一実施形態に係る駆動システムを備える医療装置の正面図。
【図７Ｂ】他の実施形態に係る駆動システムを備える医療装置の正面図。
【図８】一実施形態に係る、患者の目的とする体腔に配置された可逆的にロック可能なチューブの断面図。
【図９Ａ】一実施形態に係るモジュラチューブ要素の斜視図。
【図９Ｂ】図９Ａのモジュラチューブ要素の他の斜視図。
【図１０】一実施形態に係る可逆的にロック可能なチューブの正面図。
【図１１】図１０の可逆的にロック可能なチューブの斜視図。
【図１２】他の実施形態に係る可逆的にロック可能なチューブの斜視図。
【図１３】更に他の実施形態に係る可逆的にロック可能なチューブの斜視図。
【図１４Ａ】一実施形態に係るモータレス作動要素を備える医療装置の正面図。
【図１４Ｂ】図１４Ａの医療装置の側面図。
【図１５】他の実施形態に係るモータレス作動要素を備える医療装置の正面図。
【図１６】一実施形態に係るアーム要素を備える医療装置の斜視図。
【図１７Ａ】一実施形態に係るアーム要素の斜視図。
【図１７Ｂ】図１７Ａのアーム要素の分解斜視図。
【図１８】他の実施形態に係るアーム要素の斜視図。
【図１９Ａ】一実施形態に係るウィンチ要素を備える医療装置の斜視図。
【図１９Ｂ】図１９Ａのウィンチ要素を備える医療装置の正面図。
【図２０】一実施形態に係る、患者の治療時にウィンチ要素を使用する医療装置の断面図。
【図２１】他の実施形態に係る、患者の治療時にウィンチ要素を使用する医療装置の断面図。
【図２２】更に他の実施形態に係る、患者の治療時に２つのウィンチ要素を使用する医療装置の断面図。
【図２３Ａ】一実施形態に係る生検機構である、ペイロード領域を有する医療装置の正面図。
【図２３Ｂ】他の実施形態に係るペイロード領域を有する、医療装置の正面図。
【図２４Ａ】一実施形態に係るモジュラ生検機構の側面図。
【図２４Ｂ】図２４Ａのモジュラ生検要素の他の側面図。
【図２４Ｃ】図２４Ａと図２４Ｂのモジュラ生検機構の正面図。
【図２５Ａ】他の実施形態に係るモジュラ生検機構の側面図。
【図２５Ｂ】図２５Ａのモジュラ生検機構の正面図。
【図２６】他の実施形態に係る生検機構の平面図。
【図２７】更に他の実施形態に係る他の生検機構の平面図。
【図２８Ａ】更に他の実施形態に係る他の生検機構の斜視図。
【図２８Ｂ】図２８Ａの生検機構の斜視図。
【図２９Ａ】一実施形態に係る焦点調節要素の側面図。
【図２９Ｂ】図２９Ａの焦点調節要素の平面図。
【図２９Ｃ】図２９Ａと図２９Ｂの焦点調節要素の端面図。
【図２９Ｄ】図２９Ａ、図２９Ｂ、および図２９Ｃの焦点調節要素の斜視図。
【図２９Ｅ】図２９Ａ、図２９Ｂ、図２９Ｃ、図２９Ｄの焦点調節要素の斜視図。
【図３０Ａ】一実施形態に係る生検機構によって印加された力の測定に用いられる臨床試験治具の平面図。
【図３０Ｂ】図３０Ａに示す試験治具と生検機構の斜視図。
【図３１】図３０Ａと図３０Ｂに示す試験治具の操作によって収集されたデータの線グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１Ａは、治療装置の流体作動システム１０の一実施形態を概略的に示す。一実装例によると、流体作動システム１０は油圧装置である。あるいは流体作動システム１０は空気圧システムである。代替例において、流体作動システムはこのような既知のシステムであってもよい。油圧システムは一般に高出力伝送に好まれ、空気圧システムは２進法の作動（たとえばグラスパに必要な作動）に優れた作動システムとされる。図１Ａに示す油圧式の実施形態において、流体作動システム１０は、油圧接続ライン２０によって外部油圧装置２２に接続される医療装置１２を含む。図に示す医療装置１２は、シリンダ１８内に配置されるピストン１６を備える油圧ピストンアセンブリ１４を有する。油圧ピストンアセンブリ１４は、医療装置１２に関連する任意の作動（たとえば患者の体に対する医療装置１２の動力供給動作、行為を行うための該装置の要素の作動、または他の所望の作動）に使用可能である。
【００１６】
図１Ａに更に示すように、油圧ピストンアセンブリ１４は、タンク２４と、ポンプ２６と、蓄圧器２８とを備える外部油圧装置２２に、油圧接続ライン２０によって接続される。外部油圧装置２２は、患者の体外の或る位置に配置される。このため、医療装置１２が患者の体内に配置されている場合、油圧接続ライン２０が患者の体内から外部に達するように、油圧接続ライン２０はバルブ装置３０を介して治療装置１２の油圧ピストンアセンブリ１４に、更に外部油圧装置２２に接続される。一実施形態によると、蓄圧器２８をバルブ装置３０に連結するライン２０ａは、高圧下においてバルブ装置３０に流体を供給する高圧供給ライン２０ａである。他の実装例によると、バルブ装置３０をタンク２４に連結するライン２０ｂは、低圧下においてバルブ装置３０からタンク２４に流体を移動可能にする低圧供給ライン２０ｂである。
【００１７】
一実施形態において、油圧システム１０において使用される作動油は食塩水である。あるいは流体は水系のものである。他の代替例において、作動油は無毒で生体適合性があり、十分正確な制御を行うのに必要な低圧縮性の流体であってもよい。
【００１８】
一実装例において、外部油圧装置２２は上記のようにタンク２４、ポンプ２６、および蓄圧器２８であり、油圧によって油圧ピストンアセンブリ１４に動力供給するように既知の方法で動作する。一例において、このシステムで使用されるポンプ２６は、たとえば市販の外科洗浄ポンプであり、蓄圧器２８およびタンク２４は、オハイオ州クリーヴランドのパーカーハニフィン（Ｐａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎ）社から市販で入手可能である。あるいは外部油圧装置２２は、ピストン１６に油圧によって動力供給可能な油圧装置の既知の構成であってもよい。
【００１９】
流体作動システムの一実装例によると、ピストン１６は標準のシリンジハンドルであり、シリンダ１８はシリンジ本体である。あるいは油圧ピストンアセンブリ１４は、模型飛行機着陸装置に使用される小さな市販の小型システムであってもよい。他の実施形態において、ピストン１６は、ピストンヘッドの周囲をＯリングで特注機械加工したものであり、シリンダ１８はロボットのベースまたはアーム内に機械加工または成型された孔である。
【００２０】
バルブ装置３０は、各油圧ピストンアセンブリ１４のバルブを含んでいる。このため、バルブ装置３０の数は、１個から、システムに設けられるバルブの最大数に等しい数までであってもよい。
【００２１】
他の例として、バルブ装置３２を図１Ｂに示す。本実施形態において、バルブ装置３２は６つのバルブ３４を含む。流体が高圧供給ライン３６ａによって高圧で供給され、低圧ライン３６ｂから低圧でバルブ装置３２を出る。各バルブ３４は図に示すように、ピストンアセンブリ３８に連結される。一実施形態によると、このようなバルブ装置３０（「バルブシステム」とも言う）は、パーカーハニフィン社によって販売されている。
【００２２】
上記のように、図１Ａと図１Ｂに示す流体作動システムは、代替として空気圧システムであってもよい。図１Ａに戻り、空気圧システム１０の本実施形態において、外部空気圧装置２２は患者の体外に配置される。このため、空気圧接続ライン２０は、医療装置１２が患者の体内に配置されている場合、空気圧接続ライン２０が患者の体内から外部に達するように治療装置１２のバルブ装置３０に、更に外部空気圧装置２２に接続される。
【００２３】
空気圧システムの一実施形態によると、ポンプ２６、蓄圧器２８、およびタンク２４の代わりに、外部空気圧装置２２は圧力シリンダ（図示なし）である。本実施形態において、還気はシステムの外部環境に放出される。圧力シリンダは、たとえば容易に入手可能な二酸化炭素のキャニスタであり、一般に腹腔鏡手術時に腹腔への吸込に用いられる。あるいは外部空気圧装置２２は、空気圧によってピストン１６に動力供給可能な空気圧装置の既知の構成であってもよい。
【００２４】
図２Ａと図３は、一実施形態に係る油圧システムを備えるロボット装置４０を示す。ロボット装置４０は、６つのピストンアセンブリ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆを有する。ピストンアセンブリ４２ａ，４２ｂはロボット装置４０の本体４４内に配置され、ロボットアーム４６ａ，４６ｂの第１リンク４８ａ，４８ｂを作動させる。ピストンアセンブリ４２ｃ，４２ｄは第１リンク４８ａ，４８ｂ内に配置され、第２リンク５０ａ，５０ｂを作動させる。またピストンアセンブリ４２ｅ，４２ｆは第２リンク５０ａ，５０ｂ内に配置され、操作要素５２，５４を作動させる。
【００２５】
あるいはロボット装置４０の数は、１個から、作動要素としてロボット装置に統合可能なピストンアセンブリの数までであってもよい。一実施形態によると、ピストンにはそれぞれ自由度がある。
【００２６】
図２Ｂに示す一実施形態によると、油圧システム５６の外部要素は、ロボット装置への高圧供給ライン５７ａを提供し、ロボット装置からの低圧返還ライン５７ｂを収容する。他の実施形態において、ロボット装置は、バルブシステムまたはマスタバルブシステム５８を有する。バルブシステムまたはマスタバルブシステム５８は、作動油の流れを制御し、適宜流体をピストンアセンブリ（たとえば図２Ａと図３に示すアセンブリ）に向ける。
【００２７】
図４は、一実施形態に係る、リンク６２をロボット本体６４に接続するロボット装置ジョイント部６０を示す。ロボット本体６４はピストンアセンブリ６６を有する。ピストンアセンブリ６６において、ピストン６８はピン７０に接続され、ピン７０は接続点７２においてリンク６２に接続されている。一実装例において、リンク６２は第１リンク６２であり、この場合、ロボット装置ジョイント部６０は、ロボット本体６４と第１リンク６２の間のジョイント部６０である（「ショルダジョイント」とも言う）。
【００２８】
図５は、一実施形態に係る第１リンク８２を第２リンク８４に接続するロボット装置ジョイント部８０を示す。第１リンク８２はピストンアセンブリ８６を有する。ピストンアセンブリ８６において、ピストン８８はピン９０に接続され、更にピン９０は接続点９２において第２リンク８４に接続されている。一実装例において、２つのリンク８２，８４の間のジョイント部８０は、「エルボジョイント」と言う。
【００２９】
図６は、一実施形態に係る、ロボットアーム１０２に連結される操作要素１００を示す。ロボットアーム１０２はピストンアセンブリ１０４を有する。ピストンアセンブリ１０４において、ピストン１０６は操作要素１００の一部に接続されている。具体的には、ピストン１０６は接続点１１０においてスライディング要素１０８に連結されている。ピストンアセンブリ１０４の生成する力がスライディング要素１１０に対して変換され、スライディング要素１１０をロボットアーム１０２において前後にスライドさせるように、スライディング要素１１０はロボットアーム１０２において摺動自在に配置される。
【００３０】
スライディング要素１１０の前後へのスライディング動作によって、ロボットアーム１０２に対し操作要素１００が伸展および後退するように、操作要素１００はジョイント部１１２においてスライディング要素１１０に連結される。これによって、ロボットアーム１０２までの操作要素１００の到達距離、および操作要素１００が動作する処置空間の長短が可能になる。別の言い方をすれば、一実施形態によると、スライディング要素１１０およびロボットアーム１０２のこのスライド可能な連結部は、ロボットアーム１０２の「手首部」であると考えられる。スライディング要素１１０の前後へのスライディング動作は、ロボットアーム１０２の残りの部分に対して、「手首部」を長短するように動作する。
【００３１】
一実施形態において、スライディング要素１０８に配置されたアクチュエータ（図示なし）は、操作要素１００を作動させる。たとえば操作要素１００が１組のグラスパ１００である図６に示す実施形態において、アクチュエータは、グラスパを開位置と閉位置の間で移動するように作動させる。
【００３２】
空気圧システムは、図２Ａ、図２Ｂ、および図３〜図６に示す実施形態および要素に組込可能であること、また一般に上記の方法によって動作可能であることを理解されたい。他の種類の流体作動システムも、一般にこれらの実施形態において同様の方法で実施可能であることを理解されたい。
【００３３】
一実装例によると、流体作動システム（たとえば本明細書に開示の各種システム）を備える装置は、装置に付随するコストを削減可能にする。すなわち装置に関連するシステムの要素は、（高価な搭載モータを備える装置に比べて）低価格で装置への統合が可能であ
る。一方、一層高価な要素をシステムの外部要素に組込むことができ、長期間再使用できる。他の実施形態において、流体作動システムを装置に使用することによって、内部モータに比べて増強した力および／またはスピードを提供できる。
【００３４】
更に他の実施形態において、装置は、少なくとも１本のピストンと少なくとも１つのモータを備える「ハイブリッド」であり、装置の構成と非常に緻密な動作を実現する能力とに一層柔軟性を与える。たとえば緻密な動作とは、手首部の動作（組織解剖は細心の注意を要するため、非常に緻密な制御が必要な回転または伸張など）を含み得る。このような実施形態において、流体作動ピストンアセンブリは、一層高い電力を要する粗い作動および／または即座の作動（たとえばショルダジョイントおよび／またはエルボジョイントの作動）を目的として使用できる。一方、モータアセンブリは、緻密で一層ゆっくりした作動（たとえば解剖などの緻密な作業のための手首部または操作要素の作動）を目的として使用できる。このようにショルダジョイントおよびエルボジョイントの流体作動アセンブリは、一層高い電力を必要とする引張動作または切断動作に継続して使用できる。
【００３５】
上記の流体作動システムに加えて、本明細書において開示または具体化される各種医療装置で実施可能な他の作動システムとして、駆動システムがある。駆動システムの一実装例を図７Ａに示す。図７Ａは、駆動システム２００によって機械的に動力供給または作動が行われるロボット装置２０２を示す。駆動システム２００はロボット装置２０２に連結した駆動要素２０４を備え、ロボット装置２０２に機械力を供給する。
【００３６】
図７Ｂに示す一実施形態において、駆動要素２０４は、互いにおよび作動要素２１２（一実装例によると、駆動モータ２１２であってもよい）に接続され、最終的にロボット装置２０２に接続される一連の軸およびカプラを含む。具体的には、駆動要素２０４は、駆動シャフト２１４と、第１連結要素２１５と、第２連結要素２１６と、接続シャフト２１７と、第３連結要素２１８とを含む。一実施形態によると、第１連結要素２１５、第２連結要素２１６、および第３連結要素２１８は互いに連結可能なギアである。動作時、図７Ｂに示す作動要素２１２は、駆動シャフト２１４を作動させることによって駆動要素２０４に動力を供給する。駆動シャフト２１４の回転は、第１連結可能ギア２１５および第２連結可能ギア２１６によって、接続シャフト２１７の回転に動力を供給する。その後、動力は第３ギア２１８によって医療装置２０２に伝達される。
【００３７】
あるいは駆動要素２０４は、ロボット装置２０２に回転動力を伝達可能なフレキシブルロッドである。他の実施形態において、駆動要素２０４は、ロボット装置２０２に動力を伝達可能な既知の駆動要素である。
【００３８】
図７Ａと図７Ｂに示すように、この特定の実施形態は、患者の体内に配置されたロボット装置２０２に接続した針、ポート、または他の種類の挿入要素２０６の内部に配置される駆動要素２０４に関する。あるいは挿入要素２０６は、患者の体内のロボット装置２０２へのアクセスまたは接続を与える開口部またはチャネルである。具体的には、図７に示す実施形態において、挿入要素２０６は、患者の切開口２０８（たとえば腹壁２１０の切開部２０８）から挿入されるトロカール状のポート２０６である。その後、駆動要素２０４はポート２０６内に配置され、患者の体腔に配置されたロボット装置２０２に接続される。
【００３９】
上記のとおり、駆動要素２０４は、ロボット装置２０２に回転作動を与える回転シャフト２０４であってもよい。一実装例において、回転シャフト２０４は、ジョイント部および他の作動要素を作動させるために該作動をピストンアセンブリまたは他の並進アセンブリに伝達する一連のクラッチ（図示なし）を有する。小型のクラッチは、フロリダ州マイアミレイクスのＳｍａｌｌ  Ｐａｒｔｓ社から市販されている一般の部品である。一実施
形態において、クラッチは油圧で動作する。あるいはクラッチは電気的にまたは他の既知の方法で動作する。
【００４０】
他の代替実装例において、駆動要素２０４には１つ以上の伸張可能な搭載（ｏｎｂｏａｒｄ）スプリングが巻かれている。このスプリングは、クラッチシステムによって、ロボット装置のエンドエフェクタまたは他の駆動可能要素／被駆動要素に動力を供給する。
【００４１】
あるいは回転シャフト２０４はフレキシブルロッド２０４である。本実施形態において、挿入要素２０６は直線的でなくてもよい。一例において、挿入要素２０６は患者の食道に挿入され、胃壁の切開口から腹腔に挿入される。内部のフレキシブルロッド２０４は、挿入要素２０６内に配置され、ロボット装置２０２に連結される。この例において、フレキシブルロッド２０４は、ロボット装置２０２に回転作動を与えるように回転する。
【００４２】
任意の流体作動システムまたは駆動系作動システム（たとえば上記のシステム）と共に使用可能な１つの要素は、可逆的にロック可能なチューブである。本明細書において、「可逆的にロック可能なチューブ」は、フレキシブルな構成とロックされた構成（「ロックされた」とは、ある程度の剛性を包含する）の間で切替、調節、または変更が可能な管状部材を意味する。本明細書において、フレキシブルな構成と剛性のある構成の間の調節も、「可逆的にロック可能な」特徴と言う。本明細書において用いられる「チューブ」という語は、医療治療装置および／または患者の体内に配置される装置への接続のために、患者の様々な体腔にアクセスする管状またはホース状の部材を包含する。
【００４３】
図８は、患者の目的とする体腔に配置されるロボット装置２２２に連結される可逆的にロック可能なチューブ２２０の一実施形態を示す。上記のように、チューブ２２０の一実施形態は、フレキシブルな構成と剛性のある構成（または「ロックされた構成」）との間で調節可能である。使用時、上記のような油圧または空気圧の作動システムは、患者の体外に配置される要素に接続する他の要素と同様に、患者の体内に配置されるロボット装置をチューブ２２０内に配置可能である。具体的には、チューブ２２０はフレキシブルな構成に保持され、チューブ２２０は患者の体内の開口部から（たとえば図８に示すように患者の口および食道から）配置される。一度配置されると、チューブ２２０はロボット装置２２２の動作時にはロックされた構成に調節できる。本明細書に開示の各種ロック可能なチューブの実施形態に係る動作については、以下に詳細に説明する。
【００４４】
図１０と図１１は、複数のモジュラチューブ要素（本明細書において「リンク」とも言う）から成る、一実施形態に係る可逆的にロック可能なチューブ２４０を示す。
モジュラチューブ要素２６０（たとえば図１０と図１１に示すチューブ２４０に使用されるモジュラチューブ要素）の一例を、図９Ａと図９Ｂに示す。図９Ａは雄端２６２（または「突起部」）を示し、図９Ｂは雌端２６４を示す。図９Ａに示すように、雄端２６２は凸状突起である。あるいは雄端２６２は、雌端２６４に一致するどのような突起形状であってもよい。図９Ｂに示すように、雌端２６４は凹面の構成である。あるいは雌端２６４は、雄端２６２に一致するどのような形状または構成であってもよい。
【００４５】
図９Ａと図９Ｂに示すように、各モジュラチューブ要素２６０は、モジュラチューブ要素２６０によって定義される少なくとも１つの孔２６８（本明細書において「チャネル」とも言う）を有する。図に示すように、モジュラチューブ要素２６０は、３つのチャネル２６８，２７０，２７２を有する。一実施形態によると、チャネル２６８，２７０，２７２は、たとえば図１０と図１１に示すように、可逆的にロック可能なチューブ２４０内に挿入または配置されるケーブルまたはチューブの経路を収容する（および／または可能にする）ように構成されている。一実装例において、中央のチャネル２６８は、図１０と図１１に最もよく示されるように、剛性ケーブル２４２を収容するように構成されている。
剛性ケーブル２４２は、チューブ２４０を剛性のある構成または位相に変換または調節するのに使用される。チャネル２７０，２７２など追加のチャネルも、電気的な接続要素、油圧式または空気圧式のチューブ、または目的とする体腔への挿入、または目的とする体腔に配置されるロボット装置への接続を必要とする他の伸張部材を収容するように構成されている。
【００４６】
図１０、図１１、および図１２に最もよく示される一実施形態によると、剛性ケーブル２４２は以下のように動作して、チューブ２４０をフレキシブルな構成から剛性のある構成に調節または変換する。図１１に示すフレキシブルな状態において剛性ケーブル２４２は緩むため、モジュラチューブ要素２４６は互いに付勢されず、硬固な構成にはならない。一実施形態によると、各モジュラチューブ要素２４６はフレキシブルな状態において、隣接するモジュラチューブ要素２４６に対して約２０度移動できる。チューブ２４０をフレキシブルな状態から堅固な状態に調節または変形させることが望ましい場合、剛性ケーブル２４２は、自身の基端２４８においてチューブ２４０から離れる方向に引かれる（または付勢される）。これによってケーブル端２４４は末端のモジュール要素２５０に接触し、チューブ２４０の他の要素に向かって該モジュール要素２５０を付勢し始める。最終的にはモジュラチューブ要素２４６は付勢されて堅固な構成になり、各モジュラチューブ要素２４６は堅固に積層されるか、あるいは他のモジュラチューブ要素２４６に密着する。その結果、チューブ２４０は堅固な構成になる。
【００４７】
チューブ（たとえばチューブ２２０またはチューブ２４０）は使用時に、患者の体内にロボット装置を挿入するために、フレキシブルな構成または状態にされる。該装置がユーザの所望どおりに（図８または図１３に示すロボット装置２２２およびチューブ２２０の位置）に配置されると、チューブは堅固な構成または位相に調節または変換される。剛性によって、幾何学的または物理的な形状の維持、および／または患者に対するチューブの配置が助けられる。またロボット装置と油圧システム、空気圧システム、または駆動システムの外部要素との間の接続によって与えられる油圧もしくは空気圧の力、または物理的力の矯正力に耐性を有することができる。これについては当技術分野において既知であり、上記から明白である。このようにチューブは使用時に、ロボット装置の安定性の維持を助けることができる。あるいは一般に医療装置の操作または医療治療に利益をもたらすため、剛性によって、チューブの幾何学的または物理的な形状の維持および／または配置が助けられる。
【００４８】
上記の流体作動システムおよび駆動システムの実施形態に加えて、本明細書に開示または記載の医療装置への組込または使用が可能な他の作動要素として、モータレス作動システムまたはモータレス作動要素がある。
【００４９】
図１４Ａと図１４Ｂは、モータレス作動要素の一実施形態を示す。具体的には、図１４Ａと図１４Ｂは、一実施形態に係るロボットカメラ装置３１０を示す。ロボットカメラ装置３１０は患者の腹腔内に配置され、磁気ハンドル３１２が患者の体外の或る位置に配置されている。磁気ハンドル３１２は、腹腔内のロボットカメラ装置３１０を磁力によって腹膜（腹壁）に保持するように動作する。このモータレス作動要素の実施形態は、上記の同時係属出願に開示される実施形態に組込可能であることを理解されたい。
【００５０】
図１４Ａと図１４Ｂに示す実装例において、ロボットカメラ装置３１０は円筒状であり、イメージング要素３１４、照明要素３１６、ロボット装置の各端にある体内磁石３１８、および有線接続要素３２０（本明細書において「ワイヤテザー」とも言う）を備える。ロボットカメラ装置３１０が体腔壁に付勢および保持されるように、体内磁石３１８は、磁気ハンドル３１２上の外部磁石３２２に磁気的に結合可能である。一実施形態において、関心のある体腔または目的とするエリアの映像をキャプチャするようなイメージング要
素３１４の配置を保証するように、体内磁石３１８は構成される。
【００５１】
ロボットカメラ装置３１０の体内磁石３１８、および磁気ハンドル３１２の外部磁石３２２は、任意の構成に配置可能であること、また本明細書に援用される米国特許出願第１１／７６６，７２０号明細書、２００７年６月２１日出願、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ
Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」；および米国特許出願第１１／７６６，６８３号明細書、２００７年６月２１日出願、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ
Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」に開示されるように、任意の数の磁石を備えてもよいことを理解されたい。
【００５２】
一実施形態において、磁気ハンドル３１２（本明細書において「外部磁石」とも言う）は、ハンドル形状であることを理解されたい。あるいは本明細書に記載のとおり磁気要素を用いてロボット装置の配置、操作、または制御を行えるように、磁気ハンドル３１２は、任意のロボット装置と磁気的に結合可能な磁気成分を包含することが意図される。
【００５３】
援用される上記特許文献に記載の一実施形態において、イメージング要素のチルト機能が可能となるように、磁気ハンドル３１２は矢印３４２で示すように回転可能である。またロボット装置は、矢印３４４で示すイメージング要素の回転によってパンニング（ｐａｎｎｉｎｇ）機能を提供できる（以下に詳述する）。
【００５４】
使用時、ロボットカメラ装置３１０は、体外の磁気ハンドル３１２を移動させることによって、患者の体内の所望位置に移動可能である。あるいはロボットカメラ装置３１０は、援用される上記特許文献に記載の方法で体外に配置された磁気ハンドル３１２によって少なくとも部分的に、患者の体内のどの場所においても配置、操作、または制御が可能である。
【００５５】
一実装例によると、図１４Ａと図１４Ｂに示すロボットカメラ装置３１０は２つの部分：内側部分３３０と外側部分３３２を有する。これは図１４Ｂに最もよく示されている。一実施形態によると、内側部分３３０は円筒形状の内側本体３３０であり、外側部分３３２は、内側本体３３０上に回転可能に配置されるように構成された外スリーブ３３２である。このような実施形態において、イメージング要素３１４とレンズ３１５は、外スリーブ３３２に対して内側本体３３０を回転させることによってパンニング可能であり、矢印３４４で示すような方法でレンズ３１５を回転させる。一実装例において、内側本体３３０は、１組のベアリング（図示なし）で外スリーブ３３２に連結される。
【００５６】
一実装例において、外側部分３３２に対して内側部分３３０を回転させる作動要素３３４は、モータレス作動要素である。すなわち作動要素はモータではなく、どのような種類のモータ要素でもない。たとえば図１４Ａと図１４Ｂに示す作動要素３３４は、レース３３６とボール３３８を含む。本実施形態において、患者の外部の外部磁石３４０は、レース３３６に沿ってボール３３８を付勢するのに用いられる。このような実施形態において、外部磁石３４０は、本明細書において図１４Ａに示すように記載された磁気ハンドル３１２に連結可能である。一実施形態において、レース３３６は螺旋形であり、ボール３３８はスチールである。レースとボールの実装例において、ボール３３８がレースチャネル３３６に沿って移動すると、内側本体３３０は外スリーブ３３２に対して回転する。他の実施形態において、ボール３３８は磁気であり、レース３３６に沿って移動する。
【００５７】
図１５は、作動要素３５２が複数の体内磁石３５４を備えるモータレス作動要素の代替実施形態を示す。複数の体内磁石３５４は、ロボット装置３５０内（または上）に配置されている。本実施形態において、体内磁石３５４は内部シリンダ（図示なし）に螺旋パタ
ーン状に配置される。すなわち外部磁石３５６が並進すると、外部磁石３５６に隣接する内部本体磁石３５４が外部磁石３５６に向かって付勢されるにしたがい、内部本体は外スリーブ３５８に対して回転する。他の実施形態において、磁気ハンドル３６０に沿った有効磁場を移動させるために、磁気ハンドル３６０の一連の電磁石を作動させることができる。
【００５８】
他の代替実施形態においては、他の手段によって、ボールをレースに沿って付勢できる。たとえばロボット装置は、自身に有線接続され、外部ハンドルにも接続されたケーブルまたはワイヤを備えてもよい。このケーブルの作動によってボールはレースに沿って付勢され、外スリーブに対して内部本体のパンニング動作を生じさせる。一実施形態において、ケーブルの作動によってボールがレースに沿って付勢されるように、何らかの方法でケーブルはボールに取付けられるか、あるいは操作可能に連結される。
【００５９】
他の代替例において、モータレス作動要素はボールとレースを備えず、代わりにドラムを備える。本実施形態において、上記のようなケーブルの作動によってドラムが付勢され、回転するように、ケーブルはドラムに取付けられる。このようなドラムの回転によって、医療装置の回転作動が生じる。あるいは並進動作を回転動作にするという既知の方法を用いてもよい。また本明細書に記載される、または参照として援用される医療装置には、既知のモータレス作動要素が組込可能であることを理解されたい。
【００６０】
本明細書には、様々な種類の医療装置に組込可能な各種メカニカルアームの実施形態が提供される。本明細書に開示の医療装置のアーム構成は、２つの自由度を備える各種アームの実施形態を提供する。自由度とは、（１）軸方向の動作（アームの縦軸におけるアームの一部分の伸長および格納）と；（２）アームの軸を中心とする回転動作である。これらの構成は、従来技術の構成よりも比較的小型またはコンパクトな構成を維持しつつ、上記の２つの自由度を提供する。
【００６１】
本明細書に開示のアームの実施形態は、コンパクトまたは一層小型であることが望ましい装置（たとえば患者の体内で処置を行える装置）など、あらゆる種類の医療装置に利用可能であることを理解されたい。たとえばアームの実施形態は、生体内ロボット装置（たとえば患者の内腔壁上（または付近）に配置可能なロボット装置、可動ロボット装置、またはロボット可視化・制御システム）など、様々なロボット医療装置に組込可能である。本明細書に用いられる「生体内装置」とは、少なくとも部分的にユーザが配置、操作、または制御を行うことができ、患者の体腔内に配置される装置である。たとえば患者の体腔壁に接触または隣接して配置される装置、および（原動力となる外部源なく）内部で作動される装置である。本明細書において、「ロボット」および「ロボット装置」という語は、コマンドに応じて、または自動的にタスク（すなわち作業）を実行可能な装置を言う。またアームの実施形態は、外的に作動される様々なロボット医療装置システム（たとえばＡｐｏｌｌｏ  Ｅｎｄｏｓｕｒｇｅｒｙ社、Ｈａｎｓｅｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ社、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ社から入手可能な装置）、および他の同様のシステムに組込可能である。
【００６２】
図１６に示す一実施形態によると、アームの一実施形態は、図に示す生体内医療装置４０２に組込まれる。生体内医療装置４０２は、本明細書に記載の実施形態によって構成可能な２つのロボットアーム４０４，４０６を有する。
【００６３】
図１７Ａと図１７Ｂは、一実施形態に係る装置アーム４１０を示す。装置アーム４１０は２つのギア：（１）装置アーム４１０の伸長および格納を行う遠位ギア４１２と；（２）装置アーム４１０に回転を与える近位ギア４１４とを有する。
【００６４】
遠位ギア４１２は、外表面に遠位ギア歯４１６を有し、内表面（図示なし）にはネジ山が形成されている。遠位ギア歯４１６は、アクチュエータ（図示なし）に連結した駆動ギア４２０のギア歯４１８に一致または連結する。一実施形態において、アクチュエータは永久磁石直流（「ＰＭＤＣ」）モータであり、遠位ギア４１２はアクチュエータによって駆動される。
【００６５】
遠位ギア４１２の内表面のネジ山は、装置アーム４１０の外表面のネジ山４１３に一致または連結する。すなわち遠位ギア４１２がアクチュエータによって駆動されると遠位ギア４１２が回転し、遠位ギア４１２の内表面のネジ山と装置アーム４１０のネジ山４１３とが連結するため、装置アーム４１０は遠位ギア４１２の回転方向に依存して伸長または格納される。
【００６６】
近位ギア４１４は、外表面に近位ギア歯４２２を有する。近位ギア歯４２２は、アクチュエータ（図示なし）に連結した駆動ギア４２６のギア歯４２４に一致または連結する。近位ギア４１４は、近位ギア４１４内に配置されるピン４２８を有する。ピン４２８は近位ギア４１４内に伸長し、更に装置アーム４１０のスロット４３０内に伸長する。したがって、近位ギア４１４が回転すると、ピン４２８によって装置アーム４１０も回転する。
【００６７】
遠位ギア４１２と近位ギア４１４は、ベアリング面においてインタフェース連結または相互作用を行う。具体的には、遠位ギア４１２は、２つの遠位ブッシング４３４，４３６を備える遠位ベアリング面４３２（図１７Ｂに最もよく示される）を有する。遠位ブッシング４３４，４３６は、遠位ベアリング面４３２の外表面に配置または配置される。同様に、近位ギア４１４は、２つの近位ブッシング４４０，４４２を備える近位ベアリング面４３８を有する。遠位ベアリング面４３２の直径は、近位ベアリング面４３８の直径よりも小さい。また遠位ベアリング面４３２は、近位ベアリング面４３８の内表面が２つの遠位ブッシング４３４，４３６に接触するように、近位ベアリング面４３８内に配置される。このように遠位ベアリング面４３２，４３８は互いに接触し合い、２つの遠位ブッシング４３４，４３６において互いに回転する。また近位ベアリング面４３８の外表面に配置された２つの近位ブッシング４４０，４４２は、一般に外部ギアハウジングまたは他の種類のハウジング（図示なし）に接触する。
【００６８】
代替実施形態において、図１７Ａと図１７Ｂに示すギアの対４１８，４１２および４２４，４２２は、円形の車輪の対に置換えられてもよい。各車輪は対のうちの他方の車輪に接触するように構成される。このような実施形態において、各車輪は、車輪同士が接触して２つの車輪間で回転エネルギーを伝達するときに十分な摩擦をもたらす被覆要素または他の表面要素を有する。一実施形態によると、被覆は薄いゴム製被覆である。あるいは被覆または表面は、回転エネルギーの伝達を可能にするだけの摩擦をもたらす既知の被覆または表面であってもよい。この摩擦駆動システムにおいてはギア歯を無くしているため、ギア要素の大きさを縮小できる。
【００６９】
他の実施形態において、ギアは、アームの作動に用いられる一連のケーブルおよびドラムに置換えられてもよい。このプーリ（すなわち滑車）システムの実施形態において、ケーブルを駆動するアクチュエータは、ロボットの別の部分に配置されてもよく、一連のドラムはアームに配置される。ケーブルは、ドラムをアクチュエータ（たとえばモータ）に接続する。本実施形態は、アームのエンドエフェクタに対して十分な作動力とスピードを与えつつ、アクチュエータ、ドラム、およびアーム要素を様々な異なる姿勢に構成可能にする。
【００７０】
図１８は、代替実施形態に係る他の装置アーム４５０を示す。装置アーム４５０は、遠位ギア４５２と近位ギア４５４を有する。
遠位ギア４５２は遠位ギア歯４５６を有し、内表面（図示なし）にはネジ山が形成されている。遠位ギア歯４５６は、アクチュエータ（図示なし）に連結した駆動ギア４６０のギア歯４５８に一致または連結される。上記の実施形態と同様に、遠位ギア４５２の内表面のネジ山は、装置アーム４５０の外表面のネジ山４５３に一致または連結する。すなわち遠位ギア４５２がアクチュエータによって駆動されると遠位ギア４５２が回転し、遠位ギア４５２の内表面のネジ山と装置アーム４５０のネジ山４５３とが連結するため、装置アーム４５０は遠位ギア４５２の回転方向に依存して伸長または格納される。
【００７１】
近位ギア４５４は、外表面に近位ギア歯４６２を有する。近位ギア歯４６２は、アクチュエータ（図示なし）に連結した駆動ギア４６６のギア歯４６４に一致または連結する。近位ギア４５４は、近位ギア４５４内に配置されるピン４６８を有する。ピン４６８は近位ギア４５４に伸長し、更に装置アーム４５０のスロット４７０内に伸長する。したがって、近位ギア４５４が回転すると、ピン４６８によって装置アーム４５０も回転する。
【００７２】
図１８に示す本実施形態のベアリング面は、上記の実施形態のベアリング面とは異なる。すなわち遠位ギア４５２は、近位ギア４５４の近位ベアリング面４７４に隣接または接触する遠位ベアリング面４７２を有する。したがって、遠位ギア４５２と近位ギア４５４は、ベアリング面４７２，４７４において互いに回転する。また２つのベアリング面４７２，４７４は、外部ギアハウジング内において通常接触または配置される。
【００７３】
本発明は好ましい実施形態について記載しているが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および詳細において変更がなされ得ることを当業者に理解されたい。
本明細書に開示の治療装置で使用可能なエンドエフェクタまたは操作要素として、ウィンチシステムがある。一般に、本明細書に記載の装置またはシステムは、患者の体内（たとえば体腔）に挿入または配置されるように構成される。あるいは本明細書に開示のウィンチシステムおよび装置は、医療装置または治療装置で使用可能である。
【００７４】
図１９Ａと図１９Ｂは、ウィンチ要素を備える医療装置の一実施形態を示す。医療装置５１０は、患者の腔内に配置可能な生体内ロボット装置５１０である。また医療装置５１０は、患者の体外の或る位置に配置可能な磁気ハンドル５１２を有する。本実施形態において、磁気ハンドル５１２は腹腔内において磁力によって腹膜（腹壁）に医療装置５１０を保持するように動作する。あるいは医療装置５１０を腹壁に保持するための既知の方法または要素を使用してもよい。たとえば一実施形態において、ロボット５１０はフックまたはクランプを使用して、壁に保持されてもよい。他の代替例において、本明細書に開示のウィンチシステムは、既知の医療装置（たとえばこれに限定されないが、アームまたは車輪を備える生体内装置）で使用されてもよい。
【００７５】
図１９Ａと図１９Ｂに示す実装例において、医療装置５１０は、ウィンチ要素５２４と、ウィンチ要素５２４を作動させるモータ５３０とを有する。本実施形態において、ウィンチ要素５２４はドラム５２６とウィンチテザー５２８を含む。ドラム５２６はウィンチテザー５２８を巻いたり解いたりするように作動する。
【００７６】
図に示す実施形態によると、医療装置５１０は、磁気ハンドル５１２上の外部磁石５３２に磁気的に結合可能な体内磁石５２０を備える。これによって、医療装置５１０は体腔壁に対して付勢および保持される。医療装置５１０、磁気ハンドル５１２および磁石５２０，５３２は、上記の引用によって援用される米国特許出願第１１／７６６，７２０号明細書、２００７年６月２１日出願、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ
Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」に記載の方法と同様に構成および／または操作が可能である。一実施形態において、体内磁石５２０は以下のように構成されることを理解されたい。すなわちウィンチ要素５２４を固定
すべく関心のある体腔または目的とするエリアの映像をキャプチャするようにイメージング要素５１６は配置されることが保証され；並びに、ウィンチ要素５２４が所望どおりに、および本明細書に記載どおりに操作可能となるように、医療装置５１０を安定した固定位置に保持するだけの強い磁気結合を与えるように構成される。
【００７７】
図１９Ａと図１９Ｂに示す実施形態によると、作動要素５３０は、ドラム５２６を回転させる力を与えるモータ５３０である。本実施形態において、モータ５３０は、静止している太陽歯車の周囲を旋回する遊星ギアを回転させる６ｍｍの整流子モータであり、ドラム５２６を本体５１４内で回転させる。あるいはクラッチ（図示なし）は、（１）本体５１４の軸に沿ったカメラ５１６の動作のパンニングと；（２）単一モータを使用するウィンチ作動との両方を提供するために使用可能である。他の代替例において、外部の駆動系は、ウィンチ要素５２４を作動させるのに使用可能である。医療装置で使用可能な既知の作動要素が、本明細書に記載のウィンチ要素またはシステムで使用可能であることを理解されたい。
【００７８】
一実施形態において、ウィンチテザー５２８は縫合材料からなる。他の実施形態において、ウィンチテザー５２８は金属ケーブルである。あるいは医療ウィンチテザーに用いられる既知の材料を使用してもよい。
【００７９】
一実施形態において、様々な操作要素またはエンドエフェクタが、ウィンチテザーの端部に取付けられてもよい。一実施形態において、図１９Ａと図１９Ｂの実施形態に示すように、ウィンチテザー５２８の端部はフック５３６に取付けられている。図２０はこのようなフックの使用を示す。あるいはテザーのエンドエフェクタ（「操作要素」とも言う）は、クランプかループであってもよい。他の代替例において、既知の操作要素（たとえば組織に取付けられる既知の要素）が使用されてもよい。
【００８０】
他の実施形態において、操作要素は、図２１に示す第２ハンドル５４２によって腹壁に保持可能な体内磁石５４０であってもよい。他の実施形態において、医療装置は、図２２に示す体内の２箇所に取付けられる磁石操作要素５５２を含む２つのウィンチ要素５５０を備えてもよい。このような医療装置は、２つの別個のドラムおよびモータ、または代わりに単一のモータおよびドラムを備えてもよい。
【００８１】
ウィンチ要素およびシステムは、様々な治療作業を行うのに使用可能である。一実施形態において、図２０に例を示すように、ウィンチ要素を備える装置は、臓器（たとえば胆嚢）を引込むのに使用されてもよい。他の実施形態において、ウィンチ要素と磁石操作要素を備える医療装置は、図２１に示すように、非常に大きな臓器（たとえば肝臓）を引込む（または移動する）ためのスリングとして使用されてもよい。更に他の実施形態において、医療装置は、図２２に示す腹壁に対して、または他の臓器に対して取付けられる２つのウィンチテザーを備える「ガントリークレーン」として使用される。本実施形態において、カメラまたは照明位置を変更するために、医療装置はウィンチテザーに沿って案内される。他の実施形態において、医療装置は、図２２に示す医療装置の下方の第３ウィンチフック（またはグラスパ）を用いて、ウィンチテザーに沿って案内されてもよい。これによって、ロボットは２本の第１テザーの線に沿って自身を再び配置可能となり、第３ウィンチを用いて関心のある組織を把持し、引込または他の操作を行うことができる。更に他の実施形態において、ガイドテザーはつり下げられず、臓器上に置かれる。
【００８２】
更に他の代替実施形態において、ウィンチ要素は既知の構成であってもよく、あるいはウィンチに使用される既知の要素から構成されてもよい。また特定の装置の実施形態が本明細書には記載されているが、ウィンチ要素は、患者の体内で使用される既知のロボット装置に組込可能であることを理解されたい。たとえばこのような要素は、本出願明細書に
援用される出願に開示される装置に組込可能である。
【００８３】
本明細書に開示の様々な追加の実施形態は、モジュールの機械的・電気的パッケージを備える治療装置に関する。モジュールの機械的・電気的パッケージは、複数の組織サンプルの取得、生理的パラメータのモニタリング、並びに無線のコマンド、制御、およびデータの遠隔測定などの能力を提供するように様々な組合せで用いられてもよい。このモジュール技術は、１つ以上の様々な異なる要素またはシステムの統合が可能なフレキシブルな装置を提供する。
【００８４】
現在知られている最小侵襲性の外科技術は、関心のある腹腔および生検組織検査（すなわち生検）の組織を調査する腹腔鏡器具を提供するために、２つまたは３つのポートを要する。本明細書に開示の装置およびモジュール要素の各種実施形態は、任意の医療処置用にただ１つのポートを要するため、患者の外傷が少なくて済む（切開口を２つまたは３つではなく１つにする）。
【００８５】
図２３Ａは、ペイロード領域５６６を有するモジュール装置の一実装例を示す。ペイロード領域５６６は、本明細書に記載のセンサ、コントローラ、および生検要素など、複数のモジュール要素のうちの１つを収容するように構成される。本明細書に開示の特定のモジュール要素に加えて、各種実施形態のペイロード領域は、医療治療装置に追加される既知の要素を収容可能であることを理解されたい。
【００８６】
本明細書に開示のモジュール技術は、任意の種類の医療治療装置に組込可能であり、本明細書に詳述するロボット装置に制限されない。特定の装置の実施形態は、本明細書に定義する生体内装置またはロボット装置であってもよい。たとえば患者の体腔内に配置されるように構成された装置、内腔壁に接触または隣接させて配置可能な装置、または関連のシステムであってもよい。たとえば図２３Ｂは、ペイロード領域５６６を有する異なる装置の実施形態を示す。図２３Ａに示すロボット装置の実施形態は、車輪を備える可動装置であるが、本明細書に記載の各種モジュール要素は、図２３Ｂに示す装置など他の種類のロボット装置または生体内装置のペイロード領域に、容易に配置または関連付けを行うことができる。あるいはロボット装置に関係しない他の医療装置および用途に用いられてもよい。
【００８７】
図２４Ａ、図２４Ｂ、および図２４Ｃは、本明細書に開示のロボット装置（たとえば図２３Ａまたは図２３Ｂに示す）で使用可能な一実施形態に係る生検要素６００を示す。この機構６００は生検グラスパ６３２を備える。本実装例において、生検グラスパ６３２は開孔要素または下顎要素６０２と、上顎要素６３０を有する。開孔要素６０２と上顎要素６３０は、１対の顎のように構成される。開孔要素６０２はサンプリング処理時に静止状態となるように構成され、堅固で安定したベースを提供する。このベースに対して、上顎要素６３０は、開孔要素６０２に関連して顎のような動作を行え、上顎要素６３０が開孔要素６０２に接触することになり、目的とする組織が切断される。外科医がサンプルを自由に裂くことを可能とすべく一般に組織を把持するように設計されている標準の腹腔鏡生検器具とは異なり、このグラスパは、外科医またはユーザのマニュアル操作を必要とせず、関心のある組織からサンプルを完全に切除するように設計されている。
【００８８】
本実施形態において、上顎要素６３０はカラー６０４によって開孔要素６０２に対して移動される。具体的には、カラー６０４は、矢印Ａで示す方向において前後移動可能となるように、開孔要素６０２に移動可能に配置されている。上顎要素６３０の近位部分は、開孔要素６０２とカラー６０４の間で配置される。また上顎要素６３０に力が印加されない場合には、上顎要素６３０が開孔要素６０２に接触しないで該位置に留まるように、該近位部分は配置される。したがって、カラー６０４が開孔要素６０２の先端に向かって付
勢されると、上顎要素６３０の先端は、開孔要素６０２に向かって付勢される。その結果、上顎要素６３０の開孔要素６０２への接触に伴い、上顎要素６３０は、上顎要素６３０と開孔要素６０２の間の組織の切開または切断を行える。カラー６０４が開孔要素６０２の先端から離れるように付勢されると、上顎要素６３０の先端は開孔要素６０２から離れ、自由な位置に移動する。あるいはカラーと同様に、上顎要素６３０を付勢して開孔要素６０２に接触させるように動作する既知の要素は、本明細書に組込可能であることを理解されたい。
【００８９】
カラー６０４は、第１モータ６２４によって前後に付勢される。本実施形態は、上顎要素６３０が付勢されて開孔要素６０２に対して移動し、目的とする組織を切断すべく、カラー６３４を前後に移動するように付勢する作動構成を包含することを理解されたい。
【００９０】
図２４Ａに示す特定の実施形態において、グラスパ６３２は第１モータ６２４によって動力供給される。第１モータ６２４は、矢印Ｂに平行な送りネジ６１６の軸に沿って第１モータ６２４が駆動するナット６１８に連結されている。ナット６１８は、リンケージ６１０を介してスライダ６０８に連結される。リンケージ６１０は、ピン６２０においてナット６１８と、ピン６２８においてスライダ６０８に枢動可能に連結される。ナット６１８、リンケージ６１０、およびスライダ６０８は矢印Ｂの方向から矢印Ａの方向に作動方向を変換し、一実施形態によると、第１モータ６２４がスライダ６０８に印加する力を増加させる。
【００９１】
スライダ６０８は、２つのフレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂにおいてカラー６０４に連結される。一実施形態において、フレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂは形状記憶要素６０６Ａ，６０６Ｂであってもよい。一例において、フレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂはニチノールから成る。また開孔要素６０２は、フレキシブル要素６２６によってハウジング６２２に連結される。一実施形態によると、フレキシブル要素６２６は、ニチノールなどの形状記憶要素６２６である。これらのフレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂ，および６２６によって、グラスパ６３２は、自身が連結されるロボット装置の残りの部分に対して再び配置可能となる（これについては、以下に詳述する）。
【００９２】
あるいは作動要素と、カラー６３４への作動要素の接続とは、グラスパ６３２を作動させる原動力を供給する既知の構造、要素、またはそれらの組合せであってもよい。
代替実装例において、開孔要素６０２は、取得した１つ以上のサンプルを収納する内部タンク（図示なし）を有する。単一のサンプル分のスペースを含む最も標準的な腹腔鏡生検器具とは異なり、このタンクは、生検処理時に複数のサンプルを収納するだけの大きさまたは長さ（または容積）を通常備えていてもよい。
【００９３】
使用時、生検要素６００は、可動ロボットの車輪または関節ロボットアームなどの方法を用いて、目的とする組織の隣に配置される。生検要素６００は次に、以下の方法で動作して組織サンプルを取得する。第１モータ６２４は、カラー６０４を開孔要素６０２の先端に向かって移動するように作動させ、開孔要素６０２に接近および接触するように上顎要素６３０を作動させる。上顎要素６３０がスライス動作によって開孔要素６０２に向かって作動されると、組織が切断される。一実施形態において、組織サンプルが開孔要素６０２に収納され、同時に追加のサンプルが採取される。
【００９４】
生検要素６００を含む装置は、他の作動可能要素（たとえば車輪、アーム）を備えてもよい。図２４Ａは、第２モータ６１４を示す。第２モータ６１４は、装置の１つ以上の追加作動可能要素を作動させるように構成される第２ハウジング６１２内に配置されている。一例において、第２モータ６１４は、装置と操作可能に連結される車輪（図示なし）を作動させることができる。別の例において、この第２モータ６１４は、装置に接続された
アーム（図示なし）を作動させる。
【００９５】
一態様において、生検要素６００は、医療装置の切開部からの挿入、移送、および収納を一層容易に行えるように構成できる。図２４Ｂは、図２４Ａに示す位置に対して９０度の位置に配置された生検要素６００のグラスパ６３２を示す。グラスパ６３２をこのように再び配置することは、上記のように、フレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂ，６２６の可撓性によって達成される。一実施形態によると、グラスパ６３２のこの第２位置は、グラスパ６３２が連結される装置の挿入および後退を一層容易にする。すなわちグラスパ６３２の第２位置は、切開口、ポート、または医療処置で使用される他の開口部もしくは装置に対する嵌合を一層容易にする。図２４Ａに示す動作位置において、グラスパ６３２は自身が連結されるロボット装置の本体に垂直に配置される。ロボット本体およびグラスパ６３２の全長は、ほとんどの腹腔鏡トロカールの直径よりも大きい。ロボット／グラスパ６３２をトロカールによって挿入可能にするために、グラスパ６３２は、支持機構を用いてロボット装置の長手方向に平行な位置に移動されてもよい。支持機構は、挿入時および後退時にトロカールによって、または適宜任意の開口部、切開口、または器具によって、アーム６４０を屈曲させる剛性および能力の両方を与える３つのフレキシブル要素６０６Ａ，６０６Ｂ，６２６によって設けられる。生検サンプリング時、この支持機構は必要な剛性と力を提供し、生検の前後に行われる挿入および後退に必要な可撓性を与える。
【００９６】
あるいはこの概念を用いた様々な代替の支持機構が想定されてもよい。
図２５Ａは、本明細書に開示のロボット装置で使用可能な生検要素６４０の代替実施形態を示す。生検要素６４０は、図２４Ａ、図２４Ｂ、および図２４Ｃに示す実施形態の作動要素と類似の作動要素（たとえばモータ６４４によって矢印Ｂで示す方向において送りネジ６４８の軸に沿って駆動されるナット６４６）を有する。ナット６４６は、リンケージ６５０によってスライダ６５６に取付けられる。リンケージ６５０は、ピン６５２においてナット６４６に連結され、ピン６５０においてスライダ６５６に連結される。
【００９７】
本実施形態において、スライダ６５６は、図２４に示すカラーと同じ機能を一般に実行する。すなわちスライダ６５６は、開孔要素６５８との関連で、矢印Ａで示す方向に移動可能である。したがって、上記のカラーと同様に、スライダ６５６が上顎部６６４上を移動すると、上顎部６６４が開孔要素（すなわち下側の顎）６５８に対して閉じる。
【００９８】
図２６は、本明細書に記載のロボット装置で使用可能な生検要素６６０の代替実施形態を示す。生検要素６６０は、図２４Ａ、図２４Ｂ、および図２４Ｃに示す実施形態の作動要素と類似の作動要素を有する。本実施形態において、カラー６６２は方向Ａに付勢される。カラー６６２が前進すると、上顎部６６４は方向Ｂにおいて下顎部６６６に向かって押し下げられる。カラー６６２は、図２４と同様の方法でハウジング６７２によって定位置に保持される。
【００９９】
両方の顎部が回転軸を中心にヒンジ付けされている他の腹腔鏡生検鉗子とは異なり、ロボットグラスパの１つの顎部だけ（すなわち上顎部６６４）がサンプリング時に移動する。グラスパの下半分（すなわち下顎部６６６）は、静止状態にある。また上顎部６６４が切断を行える堅固で安定したベースを提供する。固定した下顎部６６６は、皮下医療ステンレス鋼チューブから構成され、複数のサンプルを収納するためのタンクを成す。
【０１００】
一実施形態において、上顎部６６４の断面は厚さ０．２５ｍｍ、幅３ｍｍの超弾性形状記憶ニッケルチタニウム合金（ニチノール）リボン（Ｍｅｍｒｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）から成る。グラスパの断面は、通常開いた状態である。リボンを約１０分間、５００℃で熱処理し、その後水中で焼き入れを行うことによって種々の断面が得られる。ニチノールリボンは、下顎部６６６内に嵌合する固定のナイロンロッド挿入物に対して接着
される。
【０１０１】
グラスパのブレードは、長さが約１．５ｍｍのチタン硝酸塩を被覆したステンレス鋼である。小型のプラスチック挿入物は上顎部および下顎部に固定され、これらの挿入物にブレード６６８，６７０が接着される。下顎部に固定された円形のブレード６７０の直径は３ｍｍである。上側のブレード６６８は、直径が３．８ｍｍの半円形状断面を有し、顎部が閉じると下側のブレードに重なる。上側のブレードの後縁によってサンプルが組織から切除されるため、サンプルは下側のブレード内に保持される。
【０１０２】
図２７は、生検要素６８０の代替実施形態を示す。この生検要素６８０は、組織のステープリング（すなわち固定）またはクランピング（すなわち把持）を行うために、本明細書に開示のロボット装置で使用可能である。生検要素６８０は、図２４Ａ、図２４Ｂ、および図２４Ｃに示す実施形態の作動要素と類似の作動要素を有する。本実施形態において、カラー６８２は方向Ａに付勢される。カラー６８２が前進すると、上顎部６８４が方向Ｂにおいて下顎部６８６に向かって押し下げられる。上顎部６８４が下顎部６８６に対して押し下げられると、小型の外科ステープル６８８が圧縮されて、関心のある組織のステープリング、または動脈もしくは他の血管の把持が可能となる。
【０１０３】
このステープリングアーム６８０は、一般の腹腔鏡外科ステープルを保持して閉じるように設計されている。このエンドエフェクタは、ステープリングに加えて把持および保持を要する用途（たとえば出血血管への圧力印加、または関心のある他の組織の処置）にも使用可能である。
【０１０４】
図２８Ａと図２８Ｂは、一実装例に係る生検機構６９０の他の実施形態を示す。これらの２つの図は、一実施形態に係るグラスパ顎部６９４，６９６の開閉について詳細に示す。具体的には、図２８Ａは、グラスパ顎部６９４，６９６が開いた構成の生検機構６９０を示す。本構成において、上顎部６９４は、先端が下顎部６９６の先端に接触しない位置にある。
【０１０５】
図２８Ｂは、グラスパ顎部６９４，６９６が閉じた構成の生検機構６９０を示す。すなわちカラー６９８は、図２８Ａの後退位置から図２８Ｂの伸展位置に移動されており、上顎部６９４と下顎部６９６を最終的に閉じた構成とすべく、カラー６９８は上顎部６９４を下顎部６９６に向かって押し下げるように付勢している。
【０１０６】
一実施形態によると、イメージング要素を有する、本明細書に記載または援用される医療装置のイメージング要素は、イメージング要素に組込まれる、またはイメージング要素と共に使用される焦点調節機構を有してもよい。このような焦点調節機構７０２の実装例を、図２９Ａ、図２９Ｂ、図２９Ｃ、図２９Ｄ、および図２９Ｅに示す。図２９Ｅに最もよく示されるように、焦点調節機構７０２は、レンズアセンブリ７０４と、２つの磁気サブアセンブリ７０６とを有する。レンズアセンブリ７０４は、レンズ７１０と、配線７１２の２つのコイル（図２９Ｂ、図２９Ｄ、および図２９Ｅに最もよく示される）と、レンズ７１０およびコイル７１２を１つのサブアセンブリに保持するレンズ保持要素７１４（図２９Ａ、図２９Ｄ、および図２９Ｅに最もよく示される）とを含む。図２９Ｄと図２９Ｅに最もよく示されるように、各磁気サブアセンブリ７０６は、鉄類から成るＵチャネル７２２の一方の側に取付けられる小型体内磁石７１６を含む。レンズサブアセンブリ７０４は、２つの磁気サブアセンブリ７０６の間に配置される。コイル７１２はＵチャネル７２２を通され、小型体内磁石７１６と、コイル７１２が配置されるＵチャネル７２２の開口側との間に生成される磁場に配置される。磁界に配置されたコイル配線７１２に電流が通されると、レンズ７１０およびイメージャ７１８の軸に平行に電磁力が生成される。この電磁力は、電流の方向に対して垂直な磁界によって生成される。
【０１０７】
一実施形態において、小型体内磁石７１６はペンシルベニア州ジャミソン（Ｊａｍｉｓｏｎ）のＫ  ａｎｄ  Ｊ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ社製のネオジム磁石であり、コイル７１２はフロリダ州ノースフォートマイヤー（Ｎｏｒｔｈ  Ｆｏｒｔ  Ｍｙｅｒｓ）のＰｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｅｃｏｎｏｗｉｎｄ社製であり、レンズ７１０はカリフォルニア州カールズバッドのＳｕｎｅｘ社製である。本実施形態において、磁石は０．９８ｋｇ（２．１７ポンド）の引張力と、２５０５ガウスの表面場を有している。一方、コイルはＤＳＬ７５８レンズを備える巻数１２０の３６ＡＷＧの被覆銅線からなる。あるいは上記の要素は市販の要素であってもよい。
【０１０８】
一実装例によると、レンズ保持要素７１４は、重量を最小にするためにポリカーボネートプラスチックによって製造される。図２９Ｄと図２９Ｅに示す実施形態において、体内磁石７１６は１．５８ｍｍ×３．１７ｍｍ×６．３５ｍｍ（１／１６インチ×１／８インチ×１／４インチ）であり、レンズサブアセンブリは、垂直方向の１ストロークが１ｍｍである。
【０１０９】
一実施形態において、コイル配線からの電流を除去すると、レンズ７１０を付勢して休止位置に戻そうとする復元力が与えられる。これはレンズサブアセンブリの一定した移動を可能にし、レンズを焦点中央の最適範囲内に維持するのに用いられる。一実装例によると、図２９Ａと図２９Ｂに最もよく示される復元力要素７２０は、発泡要素７２０である。あるいは復元力を与える既知の要素が使用されてもよい。
【０１１０】
一実施形態によると、指示する深度にレンズをフォーカスすべく焦点調節機構７０２に指示を自動的に与えるために、焦点調節機構７０２は、自動フォーカスアルゴリズムに結合される。他の実施形態において、追加のレンズサブアセンブリ７０４と磁気サブアセンブリ７０６を組合せて、レンズ周囲に追加の深度調節ポイントを与えることができる。これらの追加の調節ポイントは、広範囲のレンズ配向角によって、アセンブリ製造時の誤差を修正可能にする。本実施形態において、製造誤差を修正すべくレンズを傾斜させるように、コイルには個別に指示が与えられる。
【０１１１】
［実施例］
本実施例において、互いに異なる生検グラスパの断面および長さを検査した。たとえば生検機構の作動に必要な力、更に生検機構によって実際に印加され得る最大の力に対するこれらの断面および長さの効力を検査した。
【０１１２】
図３０Ａと図３０Ｂは、一実施形態に係る生検機構を有する試験治具７３０を示す。図に示す試験治具７３０は、カラー７３８の作動時のナイロン支持ロッドの張力測定に用いたロードセル７４８を備えたものであった。また試験治具７３０の生検機構は、モータ７３２、リンケージ７３６、送りネジ７３４、カラー７３８、下顎部７４６、および上顎部７４４を有するものであった。
【０１１３】
顎部の長さ、開口角、および顎部断面が広範囲の各種グラスパの実施形態について、作動力がテストされた。顎部が閉じるまで上顎部７４４上でグラスパカラー７３８をスライドさせるためにモータ７３２と送りネジリンケージ７３６とを用いることによって、必要な作動力が決定された。各作動において、上顎部７４４が完全に開いた状態で必要な力の記録が開始され、上顎部７４４が閉じるまで継続された。作動処理時の異なる時間に応じた異なる位置に固定保持されたカラー７３８が印加した力を記録することによって、最大の作動力が決定された。各テスト全体において、生検グラスパは５０回作動され、ロードセルデータは、各作動時に２０Ｈｚで記録された。
【０１１４】
図３１は、グラスパに必要な力のテストの平均的な結果を示す。グラスパは長さが約１２ｍｍ、開口角が２５度であった。グラスパの切込チップは、断面における閉角が約４０度、長さが４ｍｍであった。エラーバーは、約１．８秒の間隔で測定した力の標準偏差を示す。静止摩擦を抑えるため、およびグラスパの上顎部を曲げるため、カラーの動作開始時に必要な最大の作動力は２．８３Ｎである。カラーと上顎部の間の接触点が固定点から離れるにしたがって、力は時間とともに減少する。テスト結果は、生検グラスパを閉じるのに必要とされる力が、最大約３Ｎであることを示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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