(57)【要約】  内部に中空管が形成された内視鏡、動作制御のための第１の端部とロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する可撓性の細長い部材、前記第１の端部で前記可撓性の細長い部材に結合可能な１つ以上のアクチュエータ、及び前記１つ以上のアクチュエータの並進中の前記可撓性の細長い部材の座屈を防止するために、当該内視鏡の前記第１の端部の前記中空管に対して配置された座屈防止チューブ、を含む内視鏡検査システムが提供される。異なる実施形態であって、実質的に長方形の断面を有するワイヤを含むワイヤコイルシースを有する1つ以上の可撓性腱を含む内視鏡、又は回転運動伝達デバイス、1つ以上の可撓性腱、及びねじれ防止支持体がその上にある1つ以上の電線を含む内視鏡、前記ロボット部材を非対称の動作範囲に拘束するカップリング手段、又は前記ロボット部材を結合するための中央に位置合わせされたプーリーを含むトルクジョイント手段を含む内視鏡、を含む異なる実施形態も開示されている。
2021502156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡であって、ここで、前記内視鏡は、ドッキングステーションに結合可能な第１の端部と第２の遠位端とを有する、内視鏡；
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、前記内視鏡の遠位端のロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する、可撓性の細長い部材；
それの前記第１の端部で前記可撓性の細長い部材に結合可能な１つ以上のアクチュエータであって、動作中に前記可撓性の細長い部材の前記第２の遠位端の微動を可能にするために、前記中空管の中心軸に平行な方向に並進移動可能な前記１つ以上のアクチュエータ；及び
前記内視鏡の前記第１の端部の前記中空管に対して配置された座屈防止チューブであって、前記可撓性の細長い部材は、前記１つ以上のアクチュエータの並進中の前記可撓性の細長い部材の座屈を防ぐために、前記１つ以上のアクチュエータの下流の前記座屈防止チューブを貫通して挿入される、座屈防止チューブ；
を含む内視鏡システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内視鏡システムであって、前記座屈防止チューブは、前記１つ以上のアクチュエータと前記内視鏡の前記第１の端部との間に位置する、内視鏡システム。
【請求項３】
前記座屈防止チューブを前記１つ以上のアクチュエータに結合する１つ以上の支持体をさらに含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記アクチュエータは、モーターハウジング内に収容され、前記１つ以上の支持体は、前記座屈防止チューブを前記モーターハウジングに結合する、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記１つ以上の支持体が、前記座屈防止チューブを前記モーターハウジングに結合するための磁気手段又は機械的手段を含む、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
請求項４に記載の内視鏡システムであって、前記モーターハウジングが、静止部分と、前記中空管の中心軸に平行な方向に１つ以上のアクチュエータを並進させる並進移動可能部分とを含み、且つここで、前記１つ以上の支持体の少なくとも１つの第１の部分が、前記座屈防止チューブを前記モーターハウジングの前記静止部分に結合する、内視鏡システム。
【請求項７】
請求項６に記載の内視鏡システムであって、前記座屈防止チューブは、伸縮自在の構造配置で配置された２つ以上のチューブを含み、その結果、前記２つ以上のチューブの第１のチューブは、前記２つ以上のチューブの第２のチューブよりも大きな直径を有する、及びここで、前記1つ以上のサポートの前記第1の部分は、前記座屈防止チューブの前記2つ以上のチューブの前記第１のチューブを前記モーターハウジングの前記静止部分に結合し、且つ前記1つ以上のサポートの第2の部分は、前記座屈防止チューブの前記２つ以上のチューブの前記第２のチューブを、前記モーターハウジングの前記並進移動可能な部分に結合する、内視鏡システム。
【請求項８】
請求項６に記載の内視鏡システムであって、前記座屈防止チューブは、伸縮式構造配置で配置された２つ以上のチューブを含み、その結果、前記２つ以上のチューブの第１のチューブは、前記２つ以上のチューブの第２のチューブよりも直径が小さい、及びここで、前記１つ以上のサポートの前記第１の部分は、前記座屈防止チューブの前記２つ以上のチューブの前記だい１のチューブを前記モーターハウジングの前記静止部分に結合し、且つ前記１つ以上のサポートの第２の部分は、前記モーターハウジングの前記並進移動可能な部分に前記座屈防止チューブの前記２つ以上の前記だい２のチューブを結合する、内視鏡システム。
【請求項９】
請求項１に記載の内視鏡システムであって、前記座屈防止チューブは、一端又は両端がフレア状である、内視鏡システム。
【請求項１０】
前記座屈防止チューブの少なくとも一部分が剛性構造を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
剛性構造を有する前記座屈防止チューブの前記少なくとも一部分が、前記１つ以上のアクチュエータに結合する前記可撓性の細長い部材の前記第１の端部に隣接している、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の内視鏡システムであって、前記座屈防止チューブは、耐食性の金属又はポリマーから構成される、内視鏡システム。
【請求項１３】
前記１つ以上の支持体が、前記座屈防止チューブを前記１つ以上のアクチュエータに取り外し可能に結合する、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡；
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、前記内視鏡の遠位端のロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材への動作制御を提供する１つ以上の可撓性の腱を包含する前記可撓性の細長い部材であって、ここで、前記１つ以上の可撓性の腱のそれぞれは、ワイヤコイルシースを有し、前記ワイヤコイルシースは、前記１つ以上の可撓性腱のうち対応する１つの周りに巻かれた実質的に長方形の断面を有するワイヤを含む、可撓性の細長い部材；
を含む内視鏡システム。
【請求項１５】
前記１つ以上の可撓性腱が、前記ワイヤコイルシースに包まれた１つ以上のケーブル対を含む、請求項１４に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記ワイヤコイルシースは、前記１つ以上の可撓性腱のうち対応する１つの周りに巻かれた実質的に正方形の断面を有するワイヤを含む、請求項１４に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記ワイヤコイルシースの実質的に長方形の断面は、前記ワイヤコイルシースの方向に短い、請求項１４に記載の内視鏡システム。
【請求項１８】
前記ワイヤコイルシースが超弾性材料を含む、請求項１４から１７のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項１９】
前記超弾性材料がニチノールである、請求項１８に記載の内視鏡システム。
【請求項２０】
内視鏡システムで使用するための可撓性の細長い部材であって、当該可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、第２の遠位端のロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する、当該可撓性の細長い部材は、：
前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に動作制御を提供する１つ以上の可撓性腱であって、ここで、前記１つ以上の可撓性腱のそれぞれは、ワイヤコイルシースを有し、前記ワイヤコイルシースは、前記１つ以上の可撓性腱のうち対応する１つの周りに巻かれた実質的に長方形の断面を有するワイヤを含む、１つ以上の可撓性腱；
を含む可撓性の細長い部材。
【請求項２１】
前記１つ以上の可撓性腱が、前記ワイヤコイルシースに包まれた１つ以上のケーブル対を含む、請求項２０に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項２２】
前記ワイヤコイルシースは、前記１つ以上の可撓性腱のうちの対応する１つの周りに巻かれた実質的に正方形の断面を有するワイヤを含む、請求項２０に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項２３】
前記ワイヤコイルシースの前記実質的に長方形の断面が、前記ワイヤコイルシースの方向に短い、請求項２０に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項２４】
前記ワイヤコイルシースが超弾性材料を含む、請求項２０から２３のいずれかに記載の可撓性の細長い部材。
【請求項２５】
前記超弾性材料がニチノールである、請求項２４に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項２６】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡；及び
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部を有し、且つ、その動作のための前記内視鏡の遠位端のロボット部材に結合する、前記可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に作動を伝播させるための前記可撓性の細長い部材のシャフトを形成する回転運動伝達デバイスを含む、可撓性の細長い部材；
を含む内視鏡システム。
【請求項２７】
前記回転運動伝達デバイスが、エッジからエッジまで巻かれたフラットコイルを含む、請求項２６に記載の内視鏡システム。
【請求項２８】
前記回転運動伝達デバイスが、エッジからエッジまで巻かれた前記フラットコイルの複数層を含む、請求項２７に記載の内視鏡システム。
【請求項２９】
前記フラットコイルの前記複数の層の各層が、前記フラットコイルの前記複数の層の隣接する層からの巻き方向を交互にする、請求項２８に記載の内視鏡システム。
【請求項３０】
動作制御のための第１の端部を有し、且つ第２の遠位端でロボット部材に結合された可撓性の細長い部材であって、当該可撓性の細長い部材は、：
前記第１の端部から前記第２の遠位端部の前記ロボット部材に作動を伝搬させるための当該可撓性の細長い部材のシャフトを形成する回転運動伝達デバイス、
を含む可撓性の細長い部材。
【請求項３１】
前記回転運動伝達デバイスがエッジからエッジまで巻かれたフラットコイルを含む、請求項３０に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項３２】
前記回転運動伝達デバイスが、エッジからエッジまで巻かれた前記フラットコイルの複数の層を含む、請求項３１に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項３３】
前記フラットコイルの前記複数の層の各層が、前記フラットコイルの前記複数の層の隣接する層からの巻き方向を交互にする、請求項３２に記載の可撓性の細長い部材。
【請求項３４】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡；
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、前記内視鏡の遠位端のロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する、前記可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材への動作制御を提供する１つ以上の可撓性の腱、及び前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に電力を提供するための１つ以上の電線を包含する、可撓性の細長い部材；及び
前記1つ以上のワイヤのうちの1つに最小曲げ半径を適用するために、前記1つ以上のワイヤのうちの1つに対する少なくとも1つのねじれ防止支持体であって、前記ねじれ防止支持体は、前記1つ以上のワイヤのうちの1つを中心に自由に旋回する、少なくとも１つのねじれ防止支持体；
を含む内視鏡システム。
【請求項３５】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡；
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、それに結合されたカメラを有する第２の遠位端とを有する、可撓性の細長い部材；
前記可撓性の細長い部材の前記第２の遠位端に配置された少なくとも１つのロボット部材；及び
前記少なくとも１つのロボット部材を前記可撓性の細長い部材に結合するための結合手段であって、前記結合手段は、前記ロボット部材を非対称の運動範囲に拘束する、結合手段；
を含む内視鏡システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の内視鏡システムであって、ここで、前記非対称運動範囲は、前記カメラに対して測定され、それにより、前記結合手段は、前記ロボット部材を、前記カメラに向かう方向の移動角度よりも前記カメラから離れる方向の移動角度をより小さくするように拘束する、内視鏡システム。
【請求項３７】
前記結合手段は、前記ロボット部材を、前記カメラに向かう方向の動きの角度よりも、前記カメラから離れる方向の小さな動きの角度に拘束するための１つ以上の機械的ハードストップを含む、請求項３６に記載の内視鏡システム。
【請求項３８】
前記結合手段が、位置検出手段と、前記ロボット部材を非対称の運動範囲に拘束するための制御手段とを含む、請求項３５に記載の内視鏡システム。
【請求項３９】
内視鏡システムであって、：
内部に中空管が形成された内視鏡；
前記中空管を貫通して挿入するための可撓性の細長い部材であって、ここで、前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と第２の遠位端とを有する、可撓性の細長い部材；
前記可撓性の細長い部材の前記第２の遠位端に配置された少なくとも１つのロボット部材；及び
前記少なくとも１つのロボット部材を前記可撓性の細長い部材に連結するためのトルクジョイント手段であって、前記トルクジョイント手段は中央に位置合わせされたプーリーを含む、トルクジョイント手段；
を含む内視鏡システム。
【請求項４０】
前記トルクジョイント手段は、１つ以上の三角形の板金取り付けブラケットを含む、請求項３９に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本出願は、２０１７年１１月９日に提出されたシンガポール特許出願番号１０２０１７０９２４５Ｘの優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、概して、内視鏡検査システムに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
開示の背景
内視鏡は、身体の中空器官又は空洞の内部に器具を検査する、及び／又は送達するために使用される中空管である。例えば、内視鏡を使用して、上部消化管（例えば、喉、食道もしくは胃）又は下部消化管（例えば、結腸）を検査することができる。内視鏡は通常、内部領域に光を提供し、且つ内視鏡医が臓器又は腔内をナビゲートするための視野を提供する。治療が必要な領域が特定されると、特定された場所の治療に必要な器具が内視鏡内の中空管に挿入され、且つその領域まで操縦される。この器具は、例えば、結腸のポリープを除去するために、又は試験のために識別された領域内から生検組織サンプルを採取するために使用され得る。
【０００４】
器具は、内視鏡の中空管を通って治療部位に送られる可撓性の細長い部材である。器具を正確に操作するためには、可撓性の細長い部材のねじれや座屈(buckling)を防ぐことが重要である。いくつかの実施形態において、コイルシースがケーブルの周りに包まれる。ただし、円形のコイルシースを備えたケーブルは、圧縮力を伝達するのに十分であるが、ワイヤコイルシースに大きな曲がりがあると、座屈したりよじれたりしやすくなり、ワイヤコイルシースの内側の領域が狭くなる。ワイヤコイルシースの座屈／よじれによる内腔(lumen)の狭小化により、ケーブルとワイヤコイルシースとの間の摩擦が増加し、ケーブルの力伝達効率が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、必要なのは、上記の欠点を克服するための内視鏡デバイス及び内視鏡検査システムである。さらに、他の望ましい特徴及び特性は、添付の図面及び本開示のこの背景とともに、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
本発明の一態様によれば、内視鏡検査システムが提供される。当該内視鏡検査システムは、内視鏡、可撓性の細長い部材、１つ以上のアクチュエータ、及び座屈防止(anti-buckling)チューブを包含する。前記内視鏡は、その中に形成された中空管を有し、且つドッキングステーションに結合可能な第１の端部と、第２の遠位端とを有する。前記可撓性の細長い部材は、前記内視鏡の前記中空管を通して挿入可能であり、且つ動作制御のための第１の端部と、前記内視鏡の遠位端でのロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する。前記１つ以上のアクチュエータは、前記第１の端部で前記可撓性の細長い部材に結合可能であり、且つ、動作中に前記可撓性の細長い部材の前記第２の遠位端の微動を可能にするために、前記中空管の中心軸に平行な方向に並進移動可能である。そして、前記座屈防止チューブは、前記内視鏡の前記第１の端部の前記中空管に対して配置される。それによって、前記１つ以上のアクチュエータの並進中の前記可撓性の細長い部材の座屈を防止するために、前記１つ以上のアクチュエータの下流の前記座屈防止チューブを通して前記可撓性の細長い部材が挿入される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、内視鏡と可撓性の細長い部材とを包含する内視鏡検査システムが提供される。前記内視鏡には、前記可撓性の細長い部材を挿入するための中空管がその中に形成されている。前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、善意内視鏡の遠位端でのロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する。前記可撓性の細長い部材はまた、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に動作制御を提供する１つ以上の可撓性腱を包含し、前記１つ以上の可撓性腱のそれぞれは、前記１つ以上の可撓性腱のうちの対応する１つに巻き付けられた実質的に長方形の断面を有するワイヤを包含するワイヤコイルシースを有する。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、内視鏡検査システムにおいて使用するための可撓性の細長い部材が提供される。当該可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、第２の遠位端であって、前記第２の遠位端でのロボット部材の動作のための第２の遠位端と、を有する。当該可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材への動作制御を提供するための１つ以上の可撓性の腱を包含する。前記１つ以上の可撓性腱のそれぞれは、前記１つ以上の可撓性腱のうち前記対応する１つの周りに巻かれた実質的に長方形の断面を有するワイヤを包含するワイヤコイルシースを有する。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、内視鏡検査システムが提供される。当該内視鏡検査システムは、内視鏡及び可撓性の細長い部材を包含する。前記内視鏡には、前記可撓性の細長い部材を挿入するための中空管がその中に形成されている。当該可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部を有し、且つその動作のために前記内視鏡の遠位端でロボット部材に結合される。当該可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に作動(actuation)を伝搬させるための当該可撓性の細長い部材のシャフトを形成する回転運動伝達デバイスを包含する。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、内視鏡検査システムにおいて使用するための可撓性の細長い部材が提供される。当該可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部を有し、且つ第２の遠位端でロボット部材に結合される。当該可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材に作動を伝搬させるための党ギア可撓性の細長い部材のシャフトを形成する回転運動伝達デバイスを包含する。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、内視鏡検査システムが提供される。当該内視鏡システムは、内視鏡、可撓性の細長い部材、及び少なくとも１つのねじれ防止支持体(anti-kink  support)を包含する。前記内視鏡には、前記可撓性の細長い部材を挿入するための中空管がその中に形成されている。前記可撓性の細長い部材は、動作制御のための第１の端部と、前記内視鏡の遠位端でのロボット部材の動作のための第２の遠位端とを有する。前記可撓性の細長い部材は、前記第１の端部から前記第２の遠位端の前記ロボット部材への動作制御を提供するための１つ以上の可撓性の腱を包含する。前記少なくとも１つのねじれ防止支持体は、前記１つ以上の可撓性腱のうちの前記１つに最小曲げ半径を強制するために、前記１つ以上の可撓性腱のうちの１つに配置され、前記ねじれ防止支持体は、前記1つ以上の可撓性腱のうちの前記1つを中心に自由に旋回する。
【００１２】
本発明の第７の態様によれば、内視鏡検査システムが提供される。当該内視鏡検査システムは、内視鏡、可撓性の細長い部材、少なくとも１つのロボット部材、及び前記少なくとも１つのロボット部材を前記可撓性の細長い部材に結合するための結合手段を包含する。前記内視鏡には、その中に中空管が形成されている。前記可撓性の細長い部材は、前記中空管を通して挿入可能であり、且つ動作制御のための第１の端部と、それに結合されたカメラを有する第２の遠位端とを有する。前記少なくとも１つのロボット部材は、前記可撓性の細長い部材の第２の遠位端に配置され、且つ、前記結合手段は、前記ロボット部材を非対称の運動範囲に拘束しながら、前記少なくとも１つのロボット部材を前記可撓性の細長い部材に結合する。
【００１３】
本発明の第８の態様によれば、内視鏡検査システムが提供される。当該内視鏡検査システムは、内視鏡、可撓性の細長い部材、少なくとも１つのロボット部材、及び前記少なくとも１つのロボット部材を前記可撓性の細長い部材に結合するためのトルクジョイント手段を含む。前記内視鏡には、その中に中空管が形成されている。前記可撓性の細長い部材は、前記中空管を通して挿入可能であり、且つ動作制御のための第１の端部及び第２の遠位端を有する。前記少なくとも１つのロボット部材は、前記可撓性の細長い部材の前記第２の遠位端に配置され、且つ前記トルクジョイント手段は、中央に位置合わせされたプーリーを包含する。
【００１４】
図面の簡単な説明
同様の参照番号は、別個の図全体を通して同一又は機能的に同様の要素を指し、以下の詳細な説明とともに本明細書に組み込まれ、その一部を形成する、添付の図面は、様々な実施形態を示し、本実施形態による様々な原理及び利点を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態による内視鏡検査システムの斜視図を提供する概略図を示す。
【図２】図２は、本実施形態による図１の内視鏡検査システムのスレーブセクションの概略図を示す。
【図３】図３は、本実施形態による図１の内視鏡検査システムのマスターセクション及びスレーブセクションのいずれか又は両方に配置されたモジュールのブロック図を示す。
【図４】図４は、本実施形態によるバルブコントローラボックスの斜視図を示す。
【図５】図５は、本実施形態による図１の内視鏡検査システムのロボット部材の起動(activation)及び／又は較正状態を示す。
【図６】本実施形態による内視鏡検査システムのマスターセクションからの遠隔制御可能なバルブ制御ボックスの状態を示す。
【図７】図７は、本実施形態による、位置入力デバイス（ＰＩＤ）及びディスプレイを備えた図１の内視鏡検査システムの前記マスターセクションの斜視図を示す。
【図８】図８は、本実施形態による、位置入力デバイス（ＰＩＤ）の１つの拡大図を示す。
【図９】図９Ａ及び９Ｂは、本実施形態による、図１の内視鏡検査システムのドッキングステーションの構成要素の概略図を示す。
【図１０】図１０及び図１１Ａは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムのドッキングステーションの概略図を示す。
【図１１Ａ】図１０及び図１１Ａは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムのドッキングステーションの概略図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムの前記ドッキングステーションの構成要素を実現するために使用される構造を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムの前記ドッキングステーションの構成要素を実現するために使用される構造を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄ及び図１１Ｇは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムの前記ドッキングステーションの構成要素を実現するために使用されるさらなる構造の様々な図を示す。
【図１１Ｇ】図１１Ｄ及び図１１Ｇは、本実施形態による図１の内視鏡検査システムの前記ドッキングステーションの構成要素を実現するために使用されるさらなる構造の様々な図を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本実施形態による、図９Ａ、９Ｂ、１０及び１１Ａの並進移動可能な筐体内の並進機構の第１の実装の側面図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本実施形態による図９Ａ、９Ｂ、１０及び１１Ａの並進移動可能な筐体内の並進機構の第２の実装の側面図を示す。
【図１３】図１３は、本実施形態による、図１の内視鏡検査システムの可撓性の細長い部材のジョイントを制御するためのモーターボックスの側面図を示す。
【図１４】図１４は、本実施形態による、図１の内視鏡検査システムの前記可撓性の細長い部材の概略図を示す。
【図１５】図１５は、本実施形態による図１４の前記可撓性の細長い部材のシャフトの断面図を示す。
【図１６】図１６は、本実施形態による円形コイルシースのセグメントの断面図を示す。
【図１６ａ】図１６ａは、本実施形態による、前記可撓性の細長い部材の詳細な断面図を示す。
【図１７】図１７は、本実施形態による、長方形コイルシースのセグメントの断面図を示す。
【図１８】図１８は、第２の実施形態による図１６の前記円形コイル状ワイヤシースの前記セグメントの断面図を示す。
【図１９】図１９は、本実施形態による内視鏡検査システムの電線用のよじれ防止支持体の概略図を示す。
【図２０ａ】図２０ａ及び２０ｂは、本実施形態による内視鏡検査システムの前記ロボット部材のうちの１つの拡大断面図を示す。
【図２０ｂ】図２０ａ及び２０ｂは、本実施形態による内視鏡検査システムの前記ロボット部材のうちの１つの拡大断面図を示す。
【図２１ａ】図２１ａは、本実施形態によるプーリーの側面図を示す。
【図２１ｂ】図２１ｂは、本実施形態による、前記プーリーを備えたトルクジョイントの斜視図を示す。
【図２１ｃ−２１ｄ】図２１ｃ及び２１ｄは、本実施形態による、前記プーリーを備えた前記トルクジョイントの断面を示している。
【図２１ｅ】図２１ｅは、前記可撓性の細長い部材の管腔の断面を示し、且つ
【図２１ｆ】図２１ｆは、本実施形態による、時計回りに９０度回転された図２１ｅの断面を示す。
【図２２】図２２は、本実施形態による前記可撓性の細長い部材の典型的なヒンジ継手の断面図を示す。
【図２３ａ】図２３ａは、図１２Ａ及び１２Ｂの典型的な並進機構の斜視図を示し、
【図２３ｂ】図２３ｂは、本実施形態による図２３ａの斜視図の拡大図を示す。
【図２３ｃ】図２３ｃ、２３ｄ、及び２３ｅは、本実施形態による並進機構の実装の断面図を示す。
【図２３ｄ】図２３ｃ、２３ｄ、及び２３ｅは、本実施形態による並進機構の実装の断面図を示す。
【図２３ｅ】図２３ｃ、２３ｄ、及び２３ｅは、本実施形態による並進機構の実装の断面図を示す。
【図２４ａ】図２４ａは、本実施形態による内視鏡ドッキングシステムの典型的な電気的に操作される高さ調節機構の斜視図を示す。
【図２４ｂ】図２４ｂは、本実施形態による図２の前記スレーブセクションの第１の実装の側面図を示す。
【図２４ｃ】図２４ｃは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も高い位置にあるときの、電磁ブレーキが解除された前記第１の実装の側面図を示す。
【図２４ｄ】図２４ｄは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も高い位置にあるときの、電磁ブレーキが係合している前記第１の実装の側面図を示す。
【図２４ｅ】図２４ｅは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も低い位置にあるときの、電磁ブレーキが解除された前記第１の実装の側面図を示す。
【図２４ｆ】図２４ｆは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も低い位置にあるときの、電磁ブレーキが係合している前記第１の実装の側面図を示す。
【図２４ｇ】図２４ｇは、本実施形態による図２の前記スレーブセクションの第２の実装の側面図を示す。
【図２４ｈ】図２４ｈは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も高い位置にあるときの前記第２の実装の側面図を示す。
【図２４ｉ】図２４ｉは、本実施形態による、前記内視鏡ドッキングシステムがその最も低い位置にあるときの前記第２の実装の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、以下の書面による説明から、単なる例として、及び図面と併せて、当業者にはよりよく理解され、容易に明らかになるであろう。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を説明することに一般的に重点が置かれている。
【００１７】
詳細な説明
以下の説明では、図面を参照して様々な実施形態が説明され、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して同じ部分を指す。
【００１８】
図１は、内視鏡検査システム１０の斜視図を提供する概略図である。前記内視鏡システム１０は、マスター側要素を有するマスター又はマスター側セクション１００と、スレーブ側要素を有するスレーブ又はスレーブ側セクション２００とを有する。
【００１９】
図２を参照すると、前記マスターセクション１００及び前記スレーブセクション２００は、互いに信号通信するように構成されている。それにより、前記マスターセクション１００が前記スレーブセクション２００にコマンドを発行でき、且つ、前記スレーブセクション２００は、マスターセクション１００の入力に応答して、
（ａ）前記スレーブセクション２００の輸送内視鏡(transport  endoscope)３２０によって担持される又は支持されるロボット部材４１０のセットであって、前記輸送内視鏡３２０は、可撓性の細長いシャフトを有する、セット；
（ｂ）前記輸送内視鏡３２０によって担持される又は支持される撮像内視鏡又は撮像プローブ部材；
（ｃ）空気又はCO2の注入、水の灌漑、流体の吸引を行うのに使用されるバルブであって、前記バルブは、前記輸送内視鏡３２０によって担持又は支持される通過管(passage  tubes)に結合される、チューブ；及び
（ｄ）外科的処置、例えば電気焼灼（電気焼灼を使用）又はレーザー発振（レーザーを使用）の１つ以上による組織操作又は収縮(retraction)、切開(incision)、切開(dissection)、及び/又は止血、のためのプローブであって、前記プローブに接続する電気配線は、前記プローブ又は輸送内視鏡３２０によって担持又は支持される、プローブ；
を正確に制御、操縦(maneuver)、操る(manipulate)、位置決め、及び／又は操作する(operate)ことができる。前記マスター及びスレーブセクション１００、２００はさらに、前記スレーブセクション２００は、前記ロボット部材４１０が位置決め、操縦される、又は操作されるときに、触知（tactile）／触覚(haptic)を前記マスターセクション１００に動的に提供することができる(例えば、力(force)フィードバック信号)。そのような触知／触覚フィードバック信号は、手術台２０上の生物など、前記ロボット部材４１０が存在する環境内で前記ロボット部材４１０に加えられる力と相関するか、又は対応する。ロボット部材４１０（図１４を参照）は、組織をつかんで持ち上げることができるアーム又はグリッパーを意味する。ロボット部材は、組織の切開又は止血のための電気焼灼プローブをオプションでホストできる。アーム又はグリッパーの作動は、ケーブルのペア（「腱(tendon)」とも呼ばれる、そのうちの１つは図１６、１７、１８に示され、参照番号１６０４を使用して示される）によって引き起こされる。前記ケーブル／腱は、図１６、１７、１８には示されていないが、シャフト内に内部で配置された図１６ａの断面図で参照番号１６０２を使用して示されている、シースで保護できる（図９Ａ、９Ｂ及び１４の参照番号１４０２を使用して示される）。保護カバー１６０６によって絶縁され得る前記シャフトは、前記アーム又はグリッパーを並進及び／又は回転させるために使用される。このシャフト、内部に配置されたケーブルペア、及び保護カバーは、可撓性の細長い部材１６００と呼ばれる（図１６ａを参照）。前記ケーブルペアは、前記アーム又はグリッパーの関節を動かす働きをし、それにより、前記ロボット部材４１０は組織をつかむか、又は解剖することができ、又は他の医療目的のためである。前記ケーブルペアのためのアクチュエータは、アダプタ（図９Ａ、９Ｂ、１０の参照番号９０６を参照）に動作可能に結合された平行移動可能なモーターハウジング（図９Ａ、９Ｂ、１０、１１Ａ、１２Ａ及び１２Ｂの参照番号９２６を参照）に収納されている。このアダプタ９０６、前記可撓性の細長い部材１６００、及び前記ロボット部材４１０は、外科器具と呼ばれ、それによって前記ロボット部材４１０は、前記外科器具の遠位端にある。
【００２０】
図２は、図１の内視鏡検査システム１０の前記スレーブセクション２００の概略図である。前記スレーブセクション２００は、少なくともいくつかのスレーブセクション要素を運ぶように構成された患者側カート、スタンド、又はラック２０２を有する。前記患者側カート２０２は、前記輸送内視鏡３２０を取り外すことができる（例えば、取り付け／ドッキング及び取り外し／ドッキング解除）ドッキングステーション５００及び関連するバルブコントローラボックス３４８を有する。前記患者側カート２０２は、典型的には、前記スレーブセクション２００の容易な携帯性及び位置決めを促進するホイール２０４を包含する。
【００２１】
図３は、図１の内視鏡検査システム１０の前記マスターセクション１００及び前記スレーブセクション２００のいずれか又は両方に配置されたモジュールのブロック図を示している。図２の前記輸送内視鏡３２０の空気注入、水灌注及び流体吸引能力は、これらのモジュールに関連付けられている。前記バルブコントローラボックス３４８は、前記モジュールのうちいくつかを収容し、ここで、前記バルブコントローラボックス３４８は、図２に示される前記患者側カート２０２上に配置されるか、又は前記患者側カート２０２から離れているが、その近くにある。残りのモジュール、安全システムモジュール３５２及びモーションコントロールシステムモジュール３５４は、前記患者側カート２０２に配置されるか、前記患者側カート２０２に配置されたスレーブ側要素、例えば前記ドッキングステーション５００の一部である前記並進移動可能なハウジング９２６に結合されている前記ロボット部材４１０など、に取り付けられるかのいずれかである。
【００２２】
前記バルブコントローラボックス３４８にある前記モジュールは、バルブボックスプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）３６４、緊急停止ＰＣＢＡ  ３６２、カート電源出力ポート３５６（定格１２Ｖを有する）、バルブコントローラボックスパワーモジュール３５８（定格２４Ｖを有する）、ソレノイドバルブ３６０、緊急スイッチ３６６、カート電源スイッチ３６８及び空気／水電源スイッチ３７０を包含する。
【００２３】
前記バルブボックスＰＣＢＡ３６４は、前記輸送内視鏡３２０の前記空気注入、水灌注、及び流体吸引機能のために前記ソレノイドバルブ３６０を制御する。前記緊急停止ＰＣＢＡ３６２は、前記安全システムモジュール３５２を制御し、前記安全システムモジュール３５２は、次に、運動制御システムモジュール３５４を制御する。前記運動制御システムモジュール３５４は、前記ロボット部材４１０を制御する。
【００２４】
前記バルブコントローラボックス３４８は、前記カート電力出力ポート３５６及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８にＤＣ電源を提供するためのＡＣ−ＤＣコンバータを包含するＡＣ入口電力ポート３７２を有する。前記カート電力出力ポート３５６及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８は、前記緊急停止ＰＣＢＡ３６２及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８にそれぞれ電力を供給する。前記カート電力スイッチ３６８及び前記空気／水電力スイッチ３７０がそれぞれオンに切り替えられるとき、電力は、前記緊急停止ＰＣＢＡ  ３６２及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８に供給される。
【００２５】
図３に示されるモジュールのための電気システムは、前記ソレノイドバルブ３６０、前記バルブコントローラボックス３４８、前記バルブボックスＰＣＢＡ３６４、及び前記空気／水電力スイッチ３７０を回路から電気的に絶縁して接続する、前記モジュールの残りが属している回路を有するように構成される。この構成は、前記緊急スイッチ３６６が作動すると、前記ソレノイドバルブ３６０が作動し続けるようなものである。前記ソレノイドバルブ３６０を機能させ続ける理由は、前記緊急スイッチ３６６の作動が、医療機器の安全基準に従って外科手術中に害をもたらすべきではないからである。
【００２６】
前記カート電力出力ポート３５６及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８の両方が前記ＡＣ入口電力ポート３７２に接続される第１の実装では、前記カート電力出力ポート３５６及び前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８は、前記ＡＣ入口電力ポート３７２との並列電気接続上にある。前記緊急停止ＰＣＢＡ  ３６２の動作はまた、前記緊急スイッチ３６６の作動が前記ロボット部材４１０への電力を遮断するという点で、前記緊急スイッチ３６６によって制御される。これにより、前記ロボット部材４１０は動作を停止し、一方、前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８は、前記ソレノイドバルブ３６０が動作し続けることを可能にするために電力を供給されたままである。前記ロボット部材４１０への電力遮断は、いくつかの方法、例えば：
前記カート電力出力ポート３５６と前記ＡＣ入口電力ポート３７２との間の接続を終了すること；
前記カート電力出力ポート３５６と前記安全システムモジュール３５２との間の接続を終了すること；又は
前記安全システムモジュール３５２と前記運動制御システムモジュール３５４との間の接続を終了すること；
のうちの１つで行うことができる。
【００２７】
第２の実装（図示せず）では、前記カート電力出力ポートは、前記スレーブセクション２００の前記患者側カートのすべてのコンポーネントに電力を供給する（図２を参照）。この２番目の実装では、前記カートの電力出力ポートとそれに関連するモジュール；及び前記バルブコントローラボックス電力モジュールはそれに関連するモジュールは、別々のエンクロージャにある。これらの２つのエンクロージャのそれぞれは、電気的な絶縁を達成するために、ＡＣ入口電力ポートに個別に接続される。
【００２８】
前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８及び前記カート電力出力ポート３５６は互いに独立しているため、上記の電気的絶縁により、前記カート電力出力ポート３５６への電力を遮断した後でも、前記バルブコントローラボックス電力モジュール３５８に電力が供給される。したがって、前記ソレノイドバルブ３６０は動作したままであり、且つ前記空気注入、水灌注、及び流体吸引機能は影響を受けない、すなわち、前記輸送内視鏡３２０によって担持され又は支持され、且つ前記ソレノイドバルブ３６０に結合された前記通過管(passage  tubes)は、依然として前記ソレノイドバルブ３６０から前記手術台２０上の生物に空気及び水を運び、且つ生物から前記ソレノイドバルブ３６０に流体を運ぶ。図３は、図４に示される前記バルブコントローラボックス３４８の斜視図を提供する概略図である。
【００２９】
前記緊急スイッチ３６６、前記カート電力スイッチ３６８及び前記空気／水電力スイッチ３７０は、前記バルブコントローラボックス３４８の前部に配置される。前記バルブコントローラボックス３４８はまた、前記安全システムモジュール３５２が接続されるポート；位置入力デバイス（ＰＩＤ）７０２（図７を参照）が接続されている；及びディスプレイ７０４（図７を参照）；を有する。
【００３０】
図７から、ＰＩＤ  ７０２は前記内視鏡検査システム１０の前記マスターセクション１００に配置されていることが理解されよう。前記ＰＩＤ  ７０２は、前記ロボット部材４１０の移動制御、且つ、前記ソレノイドバルブ３６０の送気、注水、及び流体吸引機能の作動を可能にする（図３を参照）。一方、前記ソレノイドバルブ３６０の送気、注水、及び流体吸引機能は、前記輸送内視鏡３２０のボタンを介して作動させることもできる。１つのＰＩＤ  ７０２の拡大図を提供する図８を参照すると、各ＰＩＤ  ７０２は、２つのボタン８０４を備えたハンドル８０２を有する。前記４つのボタン８０４のうちの３つのそれぞれは、前記ソレノイドバルブ３６０の前記空気注入、水灌注及び流体吸引機能のうちの１つの遠隔制御を提供するために割り当てられる。第４のボタンは、前記ロボット部材４１０の遠隔操作(teleoperation)をアクティベートすることである。これは、手術器具が初期化及び較正され、且つ前記ＰＩＤ  ７０２を介してリモートコントロールされる準備ができた後に、ユーザーが遠隔操作を開始するつもりかどうかを確認するためである。この遠隔操作開始コマンドは、フットペダルなどの別のチャネルを介して送信することができる。
【００３１】
前記３つのボタン８０４が、それらにそれぞれ割り当てられた送気、水灌注、及びそれに３６０の流体吸引機能を制御できるようになる前に、前記カート電力スイッチ３６８及び前記空気／水電力スイッチ３７０をオンにする必要がある。これにより、前記ボタン８０４を押すと、送気、水灌漑、及び流体吸引が行われる。これらは、消化管の膨張、前記輸送内視鏡３２０の前記可撓性の細長いシャフトを通して挿入された（又は前記輸送内視鏡３２０の遠位端に埋め込まれた）カメラレンズの洗浄、及び不要な流体の除去（カメラレンズの洗浄など）などの目的で、手術中に不可欠である。
【００３２】
前記ディスプレイ７０４は、前記ＰＩＤ  ７０２からの前記遠隔制御可能なバルブボックスコントローラ３４８の作動状態；前記ロボット部材４１０の較正ステータス（図５の参照番号５０４を参照）；前記輸送内視鏡３２０のボタン及び／又は前記ＰＩＤ  ７０２の３つのボタン８０４を介して命令される、前記空気注入、水灌注及び流体吸引機能の作動状態；を示す働きをする。前記空気／水電力スイッチ３７０が「ＯＮ」に切り替えられ、且つ前記バルブコントローラボックス３４８のリモートコントロールがアクティベートされると（前記ディスプレイ７０４に「ＯＮ」と表示されている図６の参照番号６０２を参照）、前記ボタン８０４が前記ソレノイドバルブ３６０の遠隔制御を可能にするためにアクティベートされる。前記バルブコントローラボックスのリモートコントロールが非アクティブ化されると、前記ディスプレイ７０４は「ＯＦＦ」という単語を表示して、前記ボタン８０４が非アクティブ化されたことを伝える。前記ディスプレイ７０４はまた、前記ボタン８０４及び／又は前記輸送内視鏡３２０のボタンが押されると、且つ空気注入、水灌注及び流体吸引機能のいずれがいつでも操作されているかについての指示を提供するときに、更新される。前記輸送内視鏡３２０の前記可撓性の細長いシャフトを通して挿入された前記カメラレンズによってストリーミングされた前記空気注入、水灌注、及び流体吸引の画像を示すメインディスプレイ７０６とともに、前記ディスプレイ７０４は、前記空気注入、水灌注、及び流体吸引機能のうちのいずれが任意の時点で操作されているかをオペレータが確認するための追加の方法を提供する。図４から８から、前記コントローラボックス３４８は、空気注入、水灌注、及び流体吸引機能の動作及びモニタリングを統合する手段を提供することが理解されよう。
【００３３】
図９Ａは、前記輸送内視鏡３２０の近位端９２０が取り付けられる前記ドッキングステーション５００の構成要素を示す。
【００３４】
前記ドッキングステーション５００は、その遠位端で前記ロボット部材４１０に結合された前記可撓性の細長い部材１６００を回転させるために使用されるアクチュエータを内に含むモーターボックスを収容する（図１４を参照）。前記アクチュエータはまた、前記細長い部材１６００の遠位先端で前記ロボット部材４１０を関節でつなぐ(articulate)。前記モーターボックスは、可動上部９２８が並進する静止下部部分９３０を含む並進移動可能ハウジング９２６内に配置される。前記可動上部部分９２８の寸法は、前記静止下部部分９３０の寸法よりも大きいので、前記静止下部部分９３０及び前記可動上部部分９２８は、前記可動下部部分９２８の並進方向に応じて、前記静止下部部分９３０の一部が前記可動上部部分９２８に入るか、又は前記可動上部部分９２８から引き出されるという点で入れ子式の構造配置を有する。前記静止下部部分９３０と前記可動上部部分９２８との間のギャップ又は自由遊びは、異物粒子が平行移動可能なハウジング９２６内に収容された前記モーターボックスに入るのが防止されるように調整される。一方、前記モーターボックスが内視鏡手術から引き付ける流体及び粒子は、前記平行移動可能なハウジング９２６の外側に保持される。
【００３５】
前記可動上部部分９２８は、前記ロボット部材４１０が前記手術台２０上の生物内の微動を可能にするように並進する。
【００３６】
前記可動上部部分９２８が並進して、前記可撓性の細長い部材１６００を前記輸送内視鏡３２０の前記可撓性の細長いシャフト内のぴったりとはめ込まれた管腔内にさらに押し込むと、図９Ａの点線部分に示されるように、前記可撓性の細長い部材１６００が座屈する傾向がある。さらに、前記保護カバー１６０６は、並進中に削り取られてもよい。図９Ａでは、前記可撓性の細長い部材１６００が前記輸送内視鏡３２０に向かって前記モーターボックスの下流に入り、具体的には前記モーターボックスの前記アクチュエーターと前記輸送内視鏡３２０の近位端９２０との間の露出部分にある、座屈防止チューブ９２４の使用を通じて、座屈が最小化される。したがって、この座屈防止チューブ９２４は、前記可撓性の細長い部材１６００のアクチュエータと前記輸送内視鏡３２０との間のガイド部材として機能する。前記座屈防止チューブ９２４は、支持体９３２によって所定の位置に保持される。これは、前記輸送内視鏡３２０がドッキングするベース９３４又は平行移動可能なモーターハウジング９２６の静止下部部分９３０のいずれかの部分から延びる。さらに、前記座屈防止チューブ９２４は、例えば、外科的処置の終わりに、又は異なる機能の新しい外科用器具に切り替えるときに行われる、前記細長い部材１６００の挿入及び取り外し中の前記ロボット部材４１０の矯正を容易にし、挿入及び取り出し中の前記座屈防止チューブ９２４の端部の鋭利な特徴による前記保護カバー１６０６への損傷を防ぐために、両端がフレアになっている。前記座屈防止チューブ９２４は、パイプなどの剛性構造を使用して実現することができる。
【００３７】
前記細長い部材１６００のこの座屈は、以下でさらに説明されるように、図９Ｂ、１０及び１１Ａに示される実装を通じてさらに最小化される。
【００３８】
図９Ｂの第１の実装は、前記シャフト１４０２の少なくとも一部１４２０を剛性にすることにより、前記可撓性の細長い部材１６００が前記アダプタ９０６に取り付けられる場所に隣接することにより、上記の座屈及び削り取りの問題をさらに軽減する。
【００３９】
図１０及び１１Ａは、前記輸送内視鏡３２０の近位端９２０が取り付けられる前記ドッキングステーション５００の第２の実装のスケッチを示している。この第２の実装は、図９Ａに示される前記可撓性の細長い部材１６００の座屈を緩和することを目的とする。図１０は、完全に伸長した状態の前記可動上部部分９２８を示し、図１１Ａは、並進中の前記可動上部部分９２８を示す。
【００４０】
前記第１の実装は、単一の座屈防止チューブ９２４を使用しているが、前記第２の実装では、２つの座屈防止チューブ１０２４ａと１０２４ｂを使用する。前記２つの座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂは、２つの座屈防止管１０２４ａ及び１０２４ｂの一方が他方よりも大きい寸法を有するという点で伸縮自在の構造配置を有する。ここでは、前記並進移動可能なハウジング９２６の前記可動上部部分９２８が並進すると、より小さい寸法を有する前記座屈防止チューブ１０２４ａ、１０２４ｂは、より大きい寸法を有する前記座屈防止チューブ１０２４ａ、１０２４ｂに入る。図１０及び１１Ａでは、前記座屈防止チューブ１０２４ａはより小さい寸法を有し、且つ内側ガイドとして作用するが、前記座屈防止チューブ１０２４ｂはより大きい寸法を有し、外側ガイドとして作用することが示されている。しかしながら、前記座屈防止チューブ１０２４ａがより大きな寸法を有する一方で、前記座屈防止チューブ１０２４ｂがより小さな寸法を有することも可能である。図１０及び１１Ａの前記第２の実装では、前記可撓性の細長い部材１６００の一部を剛性にすることが任意になることが理解されるであろう。
【００４１】
前記座屈防止チューブ１０２４ａは、前記可動上部部分９２８から突出する支持体１０３２ａによって適所に保持され、一方、前記座屈防止チューブ１０２４ｂは、前記輸送内視鏡３２０がドッキングする前記ベース９３４か、又は前記並進移動可能なモーターハウジング９２６の静止した下部部分９３０のいずれかの部分から突出する支持体１０３２ｂによって適所に保持される。前記移動可能な上部部分９２８が並進すると、前記座屈防止チューブ１０２４ａも並進する。前記座屈防止チューブ１０２４ｂと前記細長い部材１６００との間の相対的な並進運動を排除することにより、前記保護カバー１６０６の摩耗が低減される。図９Ａ及び９Ｂの前記座屈防止チューブ９２４と同様に、デュオピース(duo  piece)座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂは、前記ロボット部材４１０の取り外しを容易にするために、その端部でフレアになっている。第１及び第２の実装の両方において、前記単一の座屈防止チューブ９２４及び前記デュオピース座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂは、滅菌のため、又は新しい単一の座屈防止チューブ９２４と新しいデュオピースの座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂとの交換のために前記ドッキングステーション５００から取り外し可能である。
【００４２】
図９Ａ、９Ｂ、１０及び１１Ａは、前記並進移動可能ハウジング９２６が実質的に垂直方向を有し、ここで、前記可動上部部分９２８が垂直並進を受けて前記可撓性ｍｐ細長い部材１６００を移動させることを示す。ただし、前記並進移動可能ハウジング９２６は、水平方向などのその他の向き（図示せず）に配置することができ、これにより、前記可動部分は実質的に水平に、又は傾斜した状態で移動し、それにより前記可動部分は傾斜した軸に沿って移動することが理解されよう。
【００４３】
前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂは、使用中に汚れる可能性がある。したがって、それらは、所定の位置で洗浄及び滅菌されるように設計されているか、そうでなければそれらを再使用できるように別個に洗浄するために取り外し可能であることが有利である。あるいは、前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂは、シングルユース及び使い捨て用に設計されてもよく、その場合、各手順で新しいチューブが供給される。
【００４４】
前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂが再利用されるように設計される場合、前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂの材料は、規定の洗浄及び滅菌方法との適合性を確実にするように選択されるべきである。世界中のさまざまな地域で幅広い洗浄及び滅菌ソリューションが使用されているため、複数のソリューションにわたって幅広い互換性を持つ材料が有利である。そのため、ステンレス鋼などの耐食性金属又は耐食性ポリマーは、前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂに適した材料である。
【００４５】
前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂが、洗浄及び滅菌中に前記並進移動可能なモーターハウジング９２６からの動作可能な分離のために設計される場合、前記並進移動可能なモーターハウジング９２６からの前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂの分離を容易にする取り付け手段もまた、洗浄及び／又は滅菌の容易さ及び完全さを促進するはずである。多くの可能な洗浄可能な取り付け手段が考えられる。例えば、磁石を使用する取り付け手段は、ブラシで簡単に掃除したり、布で拭いたりするために、裂け目があったとしてもわずかである、それらを埋め込むことができるため、特に有利である。一実施形態において、前記支持体１０３２ａ及び１０３２ｂは、磁性材料を使用して製造されるか、又は少なくとも埋め込み磁石を有し、それにより、前記支持体１０３２ａは、前記座屈防止チューブ１０２４ａに溶接され、且つ前記支持体１０３２ｂは、前記座屈防止チューブ１０２４ｂに溶接される。
【００４６】
図１１Ｂ及び１１Ｃは、図９Ａ、９Ｂ、１０及び１１の前記平行移動可能なモーターハウジング９２６に座屈防止チューブを取り付けるための機械的手段などの、非磁性手段を使用する構造を示す。非磁性手段は、前記支持体１０３２ａ及び１０３２ｂ（図１０及び１１Ａを参照）で使用される磁石が、前記並進移動可能なモーターハウジング９２６内の磁性構成要素の動作を妨害する可能性があるシナリオで利用される。
【００４７】
前記座屈防止チューブ１０２４ａ及び１０２４ｂの磁気的取り付けが可能でない場合、図１１Ｂに示される動的係合機構１１３５が使用され得る。前記動的係合機構１１３５は、前記座屈防止チューブ７のハンドル６の少なくとも一部分を収容するための第１の開口部を有する本体９を有する。前記本体９は、洗浄のために前記座屈防止チューブ７が取り外されるときに、前記本体９から前記座屈防止チューブ７を解放する機械的キャッチ装置(arrangement)を収容する。図１１Ｂに示される実装では、前記機械的キャッチ装置は、ロッド２、当接部材３、リリースボタン１及び付勢構造(biasing  structure)５を含む。前記ロッド２は、前記当接部材３及び前記リリースボタン１に枢動可能に接続され、且つ前記本体９の縦断面に沿って動くように配置される。前記本体９は、前記リリースボタン１の一部分が前記本体９から突出する第２の開口部を有する。；一方、前記本体９内にある前記リリースボタン１の一部分は、前記付勢構造５に結合される。膜／不透過性バリア４は、前記本体９から突出する前記リリースボタン１の前記一部分を覆う。
【００４８】
前記リリースボタン１が前記膜／不透過性バリア４を介して操作されるとき、前記当接部材３は、矢印に示される方向に機械的に作動され、それにより、前記ロッド２は、前記当接部材３を下方に引っ張る。前記座屈防止チューブ７に溶接された前記ハンドル６は、方向８に解放される。前記膜／不透過性バリア４は、前記本体９に恒久的に取り付けられ得るか、又は洗浄及び滅菌のために取り外し可能であり得る。
【００４９】
図１１Ｃは、図１１Ｂに示される実装の変形を示す。図１１Ｃの前記動的係合機構１１３５は、図１１Ｂの前記動的係合機構１１３５と同じである。しかしながら、膜／不透過性バリア４を使用する代わりに、図１１Ｃの前記動的係合機構１１３５の前記本体９は、前記本体９を汚れから封止するために動的シール４”を使用する。前記動的シール４”は、例えば、それを貫通して前記ボタン１が突き出る前記本体９の前記第２の開口部の壁と前記動的シール４”の接面(facing  surface)との間の摩擦係合が、流体が前記本体９内部空洞に入るのを妨げる、ワッシャーであってもよい。
【００５０】
図１１Ｄから１１Ｇは、前記座屈防止チューブ１３４０の非永久的な塑性変形特性を使用する機械的手段によって達成することができる、前記座屈防止チューブホルダ１３４２への前記座屈防止チューブ１３４０の前記対のさらに別の変形を図示する。前記座屈防止チューブ１３４０は、前記座屈防止チューブホルダ１３４２の剛性部分に嵌合するように一時的に変形することができるコンプライアンス機能／形状１３４４の一部分を含む。前記座屈防止チューブ１３４０は、前記モーターハウジング面１３５０に垂直な方向の前記座屈防止チューブホルダー１３４２に取り付け／取り外しすることができるか、又は取り付け角度１３４９は、モーターハウジング面１３５０に対して鋭角であり得る。さらに、コンプライアンス機能／ジオメトリ１３４４上の３つ以上の側面１３４６は、前記座屈防止チューブ１３４０の中心面１３４８が常に前記モーターハウジング面１３５０に対して垂直であることを可能にする。これは、前記可撓性の細長い部材が、前記座屈防止チューブ１３４０を通して挿入されることを可能にする。
【００５１】
図１２Ａは、図９Ａ、９Ｂ、１０、１１Ａ及び１１Ｂの前記並進移動可能なハウジング９２６内の並進機構の第１の実装を示し、一方、図１２Ｂは、図９Ａ、９Ｂ、１０、１１Ａ及び１１Ｂの前記並進移動可能なハウジング９２６内の並進機構の第２の実装を示す。図１２Ａ及び１２Ｂの両方において、前記ハウジングは示されていない。前記並進移動可能ハウジング９２６の並進機構は、モーター（図１２Ａの参照番号１２０２及び図１２Ｂの参照番号１２０４を使用して示される）及び送りねじ(lead  screw)機構又はボールねじ機構（図１２Ａの参照番号１２２２及び図１２Ｂの参照番号１２２４を使用して示される）を含む。前記並進移動可能ハウジング９２６の全高９２６ｈは、以下で説明するように、前記並進移動可能ハウジング９２６の並進機構（モータ及び送りねじ機構又はボールねじ機構を含む）の構成によって影響を受ける。
【００５２】
図１２Ａでは、並進運動を駆動する前記モーター１２０２は、プラットフォーム１２２０に取り付けられ、且つ前記プラットフォーム１２２０と一緒に並進する。前記プラットフォーム１２２０が並進すると、前記並進移動可能なハウジング９２６の高さ９２６ｈは、前記送りねじ機構１２２２の完全に引き込まれた状態と完全に挿入された状態との間で変化する。
【００５３】
低い高さ９２６ｈは、前記プラットフォーム１２２０上の前記ロボット部材４１０の駆動機構のドッキングを容易にするので望ましい。前記駆動機構の一部分、すなわち機器アダプタ（これには、図１６、１７、及び１８に示されているケーブルのペアが近位端で巻き付けられるドラムが含まれる）は、図９Ａ、９Ｂ及び１０に示され、参照番号９０６を使用して示される。
【００５４】
図１２Ｂの構成では、前記プラットフォーム１２２０を並進させる並進モータ１２０４は、静止ブラケット上に取り付けられている。前記プラットフォーム１２２０（それ上に前記可動上部部分９２８の前記ハウジングが配置される）は、前記並進モータ１２０４によって駆動される前記送りねじ機構１２２４に回転可能に結合される部材１２２６に取り付けられることによって、並進することが可能になる。この部材１２２６は、ナットなどの穴のあるオブジェクトであってよい。
【００５５】
並進運動の同じ範囲について、図１２Ｂの前記並進移動可能なハウジング９２６の高さ９２６ｈは、図１２Ｂのねじ機構１２２４が並進しないので、図１２Ａのそれよりも低くなるが、一方、図１２Ａのモーター１２０２のねじ機構１２２２は、それがモーター１２０２によって駆動されている間に並進する。
【００５６】
出力軸シャーシ１３０４とモーター出力軸１３０２との間には隙間がある。そのような隙間への流体の進入がある場合、それは、前記出力軸１３０２の周りの流体に敏感な構成要素に危険又は機能不全をもたらす。
【００５７】
シールド１３０６は、流体感受性コンポーネントと前記出力シャフトシャーシ１３０４の内壁との間で前記出力シャフト１３０２の周りに取り付けられる。このシールドは、隙間に進入する流体をはじき、且つそれにより進入した流体が、前記流体感受性コンポーネントと接触するのを防ぐ。前記シールド１３０６は、そのような流体の進入を防止するためにシャフトシールを使用するよりも特に有利であり、それにより、前記出力シャフト１３０２の周りの前記シャフトシールの使用は、シャフト回転に摩擦を導入する。
【００５８】
図１４は、その遠位端でロボット部材４１０に結合され、且つ、その近位端で駆動機構に結合される可撓性の細長い部材１６００の概略図を示す。前記駆動機構は、アクチュエータから前記アダプタ９０６（図９Ａ及び９Ｂ）に運動を伝達する一連の機械的リンケージからなる。前記アダプタ９０６は、例えば１つ以上のドラムなどのモティベータ(motivators)を含み、前記ロボット部材４１０の移動制御を可能にするケーブル対がその周りを巻き、前記ケーブル対は前記可撓性の細長い部材１６００内を走っている。一実装では、１つのモータシャフトを含有するモータボックス（図１３の参照番号１３０２を参照）は、前記ロボット部材４１０が接続される前記可撓性の細長い部材１６００を回転させるために使用される。
【００５９】
前記可撓性の細長い部材１６００は、その近位端で適用される作動（回転又は並進など）を遠位端に効果的に伝播しなければならないので、その一部であるシャフト１４０２は、回転バックラッシュ（backlash）が低く、トルク伝達が良好で、且つ圧縮率が低いトルクコイルなどの回転運動伝達デバイスを使用して実現され得る。前記回転運動伝達デバイスはまた、前記輸送内視鏡３２０に適合するのに十分な可撓性でなければならない。この特性の混合を達成するために、前記シャフト１４０２に使用される前記回転運動伝達デバイスは、以下の特徴の１つ以上を組み込むように設計される。
【００６０】
第１の特徴は、フラットコイルを使用し、そのうちの１つのセグメント１５０２が図１５に示されている。断面図から、前記コイルのより長い部分Ｗは、前記フラットコイルがエッジからエッジまで巻かれるときに前記シャフト１４０２の長手方向の長さを形成するように横になっている。前記フラットコイルの例示的な断面寸法は、０．２〜０．４ｍｍの幅Ｗ及び０．０５〜０．１５ｍｍの厚さＴである。長手方向に隣接するコイル間の接触により、バックラッシュの少ない圧縮力が伝達される。また、層が薄いほど、所定の外径制約に対して管腔空間を大きくできるため、前記コイル内の所定の層数のワイヤコイルを丸めるよりも、フラットワイヤコイルの方が適している。
【００６１】
第２の特徴は、前記第１の特徴に従って製造されたフラットコイルの複数の層を使用する。巻線の方向は層間で交互になり、これにより、得られるシャフト４０２は、バックラッシュの少ない１対１のトルクを提供する。例えば、図１５に示される断面カットアウト１５０４は、３つの層４、５及び６を有する。前記内層４及び前記外層６は、同じ方向に、例えば、左巻き(left  hand  winding)方向としても知られるＳ回転、に巻かれる。一方、中間層５は他の方向、右巻き方向とも呼ばれるＺ回転、に巻かれる。各層は、らせん状に巻かれた８〜１２本のフラットワイヤストランドで構成されており、その結果、コイルの外径は３〜６ｍｍの範囲になる。
【００６２】
層間の巻き方向を交互にすることにより、以下のようにして、バックラッシュの少ない近位端と遠位端との間で１対１の回転がもたらされる。所定の方向にトルクを伝達する場合、１つ以上の左巻きの(left-hand  wound)コイルは、その直径を拡大することによって回転バックラッシュを導入する。同じ方向のねじれの下で、１つ以上の右巻きの(right  hand  wound)コイルはその直径を小さくすることにより回転バックラッシュを導入する。交互の風向(alternating  wind  directions)のコイルが互いに内側に重ねられると、この回転バックラッシュの原因が防止される。上記の例では、左巻きのコイルの径方向の膨張は、次の外層の右巻きのコイルの径方向の圧縮によって打ち消される。両方向の回転バックラッシュのこの原因を取り除くには、最低３層の交互の風向コイル(wind  dirction  coils)が必要である。
【００６３】
図１６は、円形コイルシースのセグメントの断面図を示し、ここで、円形コイルシースは、その管腔を通って延びるケーブル１６０４を備えた円形ワイヤコイル１６０２を有する。このような円形のワイヤコイルシースは、圧縮力を伝達するために使用される。ワイヤコイル１６０２ルーメンの内側を走るケーブル１６０４は、アクション反作用対に張力を提供する。引張力の伝達損失を防ぐには、これら２つのコンポーネント間の摩擦が低いことが望ましい。ワイヤコイル１６０２シースに大きな曲げを課すコンジットの場合、ワイヤコイル１６０２シースに加えられる小さな圧縮力により、ワイヤコイル１６０２シースに座屈／ねじれが生じ、ワイヤコイルシースのルーメンが狭くなる。ワイヤコイルシースの座屈／よじれによる内腔の狭小化により、ケーブル１６０４との摩擦が増加し、ケーブル１６０４の力伝達効率が低下する。
【００６４】
図１６ａは、保護カバー１６０６、シャフト１４０２、多数の円形コイルシース１６０２、及び各円形コイルシース１６０２内に含まれるケーブル１６０４を包含する、（図１４に示されるような）可撓性の細長い部材１６００の詳細な断面図を示す。
【００６５】
簡単にするために、ワイヤコイル１ａ〜１ｄの４つのピッチのみが図１６に示されている。１ｂに対する圧縮力４ａ、４ｂは、隣接するピッチ１ａ及び１ｃから生じる。円形のコイルシースを曲げると、この圧縮力には上向きの成分がある。ワイヤコイル１６０２がその元の形状を保持する傾向から、相殺する下向きの力５が存在する。ケーブル１６０４によって１ｂに加えられる小さな下向きの力６もある。ただし、４ａ、４ｂからの圧縮力が十分に大きい場合、１ｂが１ａ及び１ｃとインターフェース接続する円形の表面は不安定な平衡状態を形成し、これにより、上方向に1bの増分スリップがあると、隣接するピッチ間の接触角が著しく変化する。これにより、隣接するピッチ間の圧縮反力４ａ、４ｂの方向が著しく変化する。これにより、好循環でさらに上向きの１ｂの横滑りが発生し、且つ座屈／ねじれと呼ばれるコイルの永久変形が発生する。図１８に示すように、この不安定性はシースの長さに沿って伝播する可能性がある。
【００６６】
図１７は、図１６の円形コイルシースに対する改良による、長方形ワイヤコイルシースのセグメントの断面図を示す。長方形ワイヤコイルシースは、実質的に長方形の断面を有するワイヤコイル１７０２を有する。図１６の円形コイルシースと同様に、ケーブル１６０４は、図１７の長方形コイルシースの管腔を貫通する。
【００６７】
図１６に対する改善は、円形の断面を有するコイルワイヤの代わりに、長方形の断面を有するコイルワイヤ１７０２が使用されることである。シースに巻かれると、シースの各ピッチは隣接するピッチとより安定して接触するため、ワイヤコイルに加わる外部の曲げ力と圧縮力によって、交互のピッチが横方向にずれる可能性が低くなる。長方形の断面は、ワイヤコイルシースの方向に短くなっている。これによりピッチ密度が増加し、ピッチあたりの曲げ量が少なくなるため、及びしたがって同じ曲げ半径でのピッチ密度の低いコイルの誘導ひずみよりも小さい、曲げによる断面の誘導ひずみが発生する。曲げ力と圧縮力によって誘発されたひずみが材料の降伏ひずみ以下に保たれている場合、ワイヤコイル１７０２の永久的な座屈／ねじれはない。コイル３ｂの上方へのわずかな動きは、コイル３ａ及び３ｃからの圧縮力の迎え角を変更しない。ピッチを小さくすると、迎え角の変化がさらに小さくなり、同じ曲げ特性を維持しながら、円形ワイヤコイル１よりも優れた座屈防止性能が得られる。
【００６８】
長方形のコイルシースの特定の実施形態は、断面が等しい寸法を有する場合、すなわち、正方形のコイルシースである場合である。これは、ピッチ密度の増加という利点を提供しないが、３ｂに対するコイル３ａと３ｃからの圧縮力の迎え角が横方向のたわみで変化しないため、これは座屈に対してより安定している。また、正方形断面のコイルは、同等のピッチの円形ワイヤコイルの円形断面積よりも断面積が大きくなる。これにより、横方向のせん断力に対する耐性が高まる。
【００６９】
図１８は、図１６の円形コイル状ワイヤシースのセグメントの同様の断面図を示す。この図では、コイルドワイヤシース１８０２は、超弾性材料で作られている。超弾性材料の一例は、ニッケルとチタンの合金であるニチノール(nitinol)である。ニチノールは独特の材料特性を備えており、荷重によって大幅に変形することができるが、荷重を取り除いた後でも元の形状を回復することができる。図１８では、ニチノール円形コイル状ワイヤシース１８０２は、ケーブル１６０４に高い負荷がかかっている期間中に高度に圧縮され、及びしたがって、一時的な座屈を受ける。これにより、ケーブル１６０４の摩擦が増加し（図１６及び図１６ａに示すように）、且つ効率が低下する。コイル状ワイヤ１８０２が無負荷／屈曲解除された後、コイル状ワイヤ１８０２は、塑性変形した不規則な形状のままではなく、その元の形状に戻る。したがって、コイル状ワイヤシース１８０２は、時間の経過に伴う効率の低下なしに、ほとんどの時間、最大効率で動作している可能性がある。
【００７０】
図１９は、電線用のねじれ防止支持体１９０２の概略図を示す。ねじれ防止支持体は、ロボット部材４１０に配置することができ、且つ回転継手の機能に影響を与えることなく、ワイヤ１６０４（図１４及び１６ａを参照）のねじれ抵抗を増加させることができる。腱／ケーブル１６０４に加えて、シャフトは電線も運ぶ（簡略化のために図１６ａには示されていない）ことを理解することができる。図１９に示されているように、ねじれ防止支持体１９０２は、本発明は、湾曲した入口１９０６を有することにより、ワイヤ１６０４に最小曲げ半径を強制する。最小曲げ半径は、ワイヤが曲がるのに対応するためにデバイス内部に必要なスペースを最小限に抑えながら、デバイスの予想寿命内でワイヤが曲げ疲労破損を経験しないように実験的に決定される。ねじれ防止支持体１９０２は、ピン１９１０ａ及び１９１０ｂ又は同様の非ピン形状構造上で自由に旋回できるようにするサポート１９０８を包含する。これにより、ワイヤ１６０４は、そのエネルギー的に最も安定した状態、すなわち、最小の総曲げ量を有する状態を達成することができる。ねじれ防止支持体１９０２の回転軸は、ロボット部材４１０の関節運動の軸と実質的に同じ場所に配置され得、その結果、ワイヤは、ロボット部材４１０の関節運動範囲全体にわたって、感知できるほどの伸張力又は圧縮力を受けない。
【００７１】
図２０ａは、例示的な実施形態によるロボット部材４１０のうちの１つの拡大断面図を示す。ロボット部材４１０は、カメラによる視認性が向上するように非対称の運動範囲を有することができ、これにより、器具のより安全な操作がもたらされ得る。ロボット部材４１０の関節２００６は、機械的ハードストップ２００８ａ、２００８ｂ、２０１０ａ、２０１０ｂを使用することにより、カメラ軸に向かう方向よりもカメラ軸から離れる方向により小さい角度で移動することができる。代替の実施形態は、同じ効果を達成するためのソフトウェア及び位置感知の使用を含み得る。
【００７２】
例示的な実施形態において、図２０ａのロボット部材４１０は、３段階の関節動作、すなわち、中立(neutral)位置（０°）、中立位置の反時計回りに９０°、及び中立位置の時計回りに４５°、で示されている。ベースジョイント２００２は固定され、且つ基準軸２０１２に平行である。遠位ジョイント２００４は、ヒンジ２００６を中心に回転する。上部ハードストップ２００８ａ及び２００８ｂは、許容される上向き回転の最大程度を提供する。図示の例示的実施形態では、中立位置を中心にして最大で反時計回りの９０°の回転が可能である。下側のハードストップ２０１０ａ及び２０１０ｂの表面は、ハードストップ２００８ａ及び２００８ｂの表面と比較して異なる角度を有し、それにより、下向きの回転の最大の程度が制限される。図示の例示的実施形態では、中立位置を中心とした時計回りの最大４５°の回転が許可されている。複数の関節にわたる非対称性の累積効果は、ロボット部材４１０の遠位端での作業空間を決定し得る。関節間の非対称性は、遠位端エフェクター２０１４の最大の可視性を提供するように最適化され得る。
【００７３】
例示的な実施形態において、ロボット部材４１０に隣接するカメラ２０１６と共に、上記の概念の実装が図２０ｂに示されている。ロボット部材４１０は、カメラの視線方向に実質的に平行にあるが、横方向オフセット２０２０が小さい。ロボット部材４１０がカメラ２０１６から離れて関節運動するとき、機械的ハードストップ２０１０ａ、２０１０ｂは、遠位エンドエフェクター２０１４の動きが視距離(visual  range)から離れすぎないように制限する。
【００７４】
内視鏡検査システムは、省スペースの板金構造コンポーネントを備えた中央に位置合わせされたプーリを利用し、且つ中央ピンを使用しない、ロボット機器に配置されたトルクジョイントを包含し得る。このようなトルクジョイントは断面空間をできるだけ小さくするが、プーリーの中心をロボット部材４１０の所定の直径に対して最大化できるようにプーリーを中央に位置合わせすることにより、所定のケーブル力に対して最大量のトルクを提供する。さらに、トルクジョイントにより、通過要素をプーリーの両側に沿って妨害されることなく配線できる。中央に配置されたプーリーを取り付け、及びそのねじり力をトルクジョイントの残りに伝達するのに板金を使用すると、同等の製造コストで他の取り付けソリューションと比較して壁を薄くできるため、よりコンパクトなプーリー構造を得ることができる。プーリーがヒンジジョイントにもはや直接接続されなくなったため、プーリーの回転軸とトルクジョイントの回転軸との間の良好な位置合わせを維持するため、組み立て中に一時的に位置決めピンを使用することができる。
【００７５】
図２１ａは、プーリー２１０２の側面図を示す一方、図２１ｂは、プーリー２１０２を備えたトルクジョイントの斜視図を示す。プーリー２１０２は、三角形の板金取り付けブラケット２１１６ａ及び２１１６ｂを包含し得る。プーリー２１０２はまた、プーリーワイヤを保持することを助けるフィーチャ(features)２１１８ａ〜２１１８ｄを内に含み得る(contain)。板金コンポーネント２１０６は、作動ワイヤ２１０８を拘束し、且つプーリー２１０２を遠位継手セクション２１１０に構造的に固定するのを助けることができる。ヒンジ継手２１０４ａ及び２１０４ｂは、遠位継手セクション２１１０に回転点を提供し、且つプーリー２１０２と軸方向に整列する。図２１ｃ及び２１ｄは、プーリー２１０２を備えたトルクジョイントの断面を示している。図では、管腔２１１２は、中央に位置合わせされたプーリー２１０２により二等分されている。
【００７６】
図２１ｅは、例示的な実施形態による、管腔２１１２の断面を示し、且つ図２１ｆは、例示的な実施形態による、時計回りに９０度回転された同じ断面を示す。図において、構成は、通過要素２１１４（図２１ｅには示されていない）を妨げることなく、プーリー２１０２のためのスペースを確保する。中央に配置されたプーリーは、その直径を可能な限り大きくすることを可能にし、これによりジョイントの機械的利点が向上する。中央のリベットピンがないことは、ルーメン２１１２が過度に切開されないことを意味し、これにより、通過要素２１１４に利用可能なルーメン断面積が減少する。本発明のトルクジョイントはまた、通過要素２１１４関節が関節運動しているときにそれほどひどく曲がらないようにする。
【００７７】
図２２は、典型的なヒンジジョイント２２０２の断面図を示す。ジョイント２２０２は、近位セグメント２２０４及び遠位セグメント２２０６を包含し得、且つ（図１４に示されるように）ロボット部材４１０に配置され得る。回転は、近位セグメント２２０４と遠位セグメント２２０６の両方が重なる点の周りで発生する。示される好ましい実施形態では、セグメント２２０４、２２０６の両方は、２つの別個のリベットピン２２０８ａ及び２２０８ｂを使用して拘束され得る。これは、内部管腔空間２２１０が他の用途のために確保されることを可能にし得る。
【００７８】
ピン２２０８ａ、２２０８ｂと関節セグメント２２０４及び２２０６との間には、継手の円滑な回転を可能にする隙間ばめ(clearance  fit)が存在する。しかしながら、そのようなクリアランスは、２つのセグメント２２０４、２２０６のピボット軸を整列させることの容易さを妨げる可能性がある。セグメントが整列しない場合、極端な運動範囲での移動が困難になる可能性がある。したがって、ピン２２０８ａ、２２０８ｂは、ブリッジインサート２２１２によって互いに位置合わせする(aligned)ことができる。したがって、組み立て中にブリッジインサートの使用を通じて２つの別個のヒンジ継手の軸方向位置合わせを確実にする方法を提供することができる。ブリッジインサートは、ジョイントの一部になることができるか、引き抜くことができる。図２２に示されるような実施形態において、インサート２２１２は、リベットピン２２０８ａ、２２０８ｂの穴を貫通するロッドであってもよく、及びしたがって、セグメントが確実に整列されるようにすることができる。リベットピン２２０８ａ、２２０８ｂが近位セグメント２２０４に溶接されて保持されたジョイントを作成した後、ブリッジングインサート２２１２が取り外される。
【００７９】
並進移動アクチュエータが輸送内視鏡３２０の内外にロボット部材４１０を並進させるために使用される内視鏡システムでは（図２を参照。これにより、ロボット部材４１０は、その近位端９２０を介して輸送内視鏡３２０に導入される。図９Ａを参照）、並進アクチュエータから電力が取り除かれたとき、並進移動アクチュエータは定位置に固定されたままであることが有利である。重力又は他の力のような予想される外力の下で並進移動アクチュエータが逆駆動可能であるシステムでは、アクチュエータから電力が除去されると、ロボット部材４１０は輸送内視鏡３２０に出入りする。これは、ロボット部材４１０の命令されていない並進運動が、ロボット部材４１０を敏感な組織と意図せずに接触させる場合に特に不利である。したがって、内視鏡検査システムの並進移動アクチュエータは、電源が切られたときに逆駆動可能ではない(non-back  drivable)ことが有利である。
【００８０】
図２３ａは、典型的な並進機構の斜視図を示す一方、図２３ｂは、典型的な並進機構の斜視図の拡大図を示す。典型的な並進移動アクチュエータは、しばしば、ボールねじ２３２２などの低摩擦駆動機構を利用して、電気モーター２３０２の回転運動をアクチュエータの直線運動２３２６に変換する。ボールねじ２３２２は、消費される摩擦が少ないために業界で好まれており、特定の入力コマンドに対して繰り返し可能な動作を提供する。典型的なボールねじ２３２２は、滑り接触要素の代わりに転がり接触要素を包含し、且つ低い摩耗率のために長い耐用年数を有する。しかしながら、典型的なボールねじ２３２２は、内視鏡検査システムにおける並進移動アクチュエータとしての使用にそれらを不適切にする少なくとも２つの特徴を有する。第一に、ボールねじ２３２２の低摩擦の転動体により、予想される外部荷重よりも低い力でそれらが逆駆動可能になる。第２に、ボールねじ２３２２のピッチを減少させると、その逆駆動抵抗が増加する。ボールねじのピッチを下げることができる量は、他の伝達要素と比較して制限される。これは、転動体とその往復ガイドレースを収容するために、隣接するピッチ間に十分なスペースを確保する必要があるためである。
【００８１】
図２３ｃ、２３ｄ及び２３ｅは、現在の産業用リニアアクチュエータの逆駆動性を改善することができる並進機構２３００の実装の断面図を示す。図２３ｃから２３ｅに示されるように、内視鏡検査システム並進機構２３００は、モーター２３０４の回転運動をロボット部材４１０の並進運動に変換するため（図２参照）、回転モーター２３０４及び送りねじ２３０６を包含する。送りねじ２３０６は、低摩擦の転動体接触を有するボールねじと比較して、送りねじ２３０６と送りねじナット２３０８との間の滑り接触のために本質的により大きい摩擦を有するので、この実施形態で使用される。さらに、親ねじ２３０６は、同等のサイズのボールねじよりも低いピッチを有することができ、親ねじ２３０６により多くの逆駆動抵抗を与える。並進機構２３００はまた、並進機構２３００を支持するためにモータ２３０４及びモータプラットフォームベース２３１２を囲むための静止モータプラットフォーム２３１０を包含し得る。図２３ｄ及び２３ｅは、モーター２３０４が親ねじ２３０６を回転させるときの、垂直に平行移動された親ねじナット２３０８の様々な位置を示す。
【００８２】
図示されていない別の実施形態において、並進機構２３００は、回転モーター及びボールねじを包含することができ、その結果、モーターは、必要な後方駆動抵抗を提供するのに十分な内部歯車減速を有する。そのような実施形態は、親ねじのより高い摩擦及びより低い耐用年数が並進機構２３００において許容できない場合に有利であり得る。そのようなモータの好ましい実施形態は、遊星歯車減速又はハーモニックドライブ（登録商標）を包含し、そのどちらもコンパクトなサイズで大きなギア減速比を可能にする。
【００８３】
並進機構２３００のさらなる実施形態は、モーター、ボールねじ、及びモーターから電力が取り除かれると自動的に作動してアクチュエーターの動きを停止する電気的に作動するデバイスを包含し得る。そのような実施形態は、親ねじのより高い摩擦及びより低い耐用年数が許容できない場合、及びモーター内の大きなギア減速が許容できないほど遅い並進速度をもたらす場合に、有利であり得る。そのような摩擦デバイスの好ましい実施形態は、モーターシャフト又はボールねじに接続された回転電磁ブレーキである。
【００８４】
内視鏡ドッキングシステムは、ドッキングステーション５００、輸送内視鏡３２０、及び関連するバルブコントローラボックス３４８（図２に示されるように）を包含し得る。内視鏡ドッキングシステムの高さを調整して、さまざまな患者のテーブルの高さだけでなくさまざまな臨床医の高さに対応することが有利である。安全上の理由により、内視鏡ドッキングシステムは、内視鏡検査中に突然の予期せぬ変化を避けるために、望ましい高さに固定しておく必要がある。
【００８５】
現在、内視鏡ドッキングシステムに高さ調整機能を提供できるさまざまな単純なメカニズムがある。このようなメカニズムの１つの例は、調整機能を提供する高さの異なる複数のボルト締め位置を持つ単純なボルト締めインターフェースが包含するが、調整を実行するためのツールと、調整中のメカニズムの重量を支えるための追加の人員の使用が必要になる場合がある。これは、手順中のボルト締めインターフェースの調整を面倒で非実用的なものにする。機械的に操作される垂直スクリューアジャスター又は機械的に操作される油圧リフトシリンダーなどの他の調整可能な高さ機構を使用することができる。ただし、これらのデバイスの機械的制御を、接続された内視鏡の制御本体のユーザーの手の近く、又はユーザーの足の近くに配置することは、動作を目的の場所に伝達するために必要な多数の機械的リンケージのため、実用的ではない。つまり、ユーザーは自分がやっていることをやめてコントロールの位置に移動し、そして元の場所に戻って調整が十分であったかどうかを評価する必要がある。これは、ユーザーに遅延及び不便を追加する。
【００８６】
別の解決策は、制御インターフェースを介したユーザからの入力に基づいて、内視鏡ドッキングシステムの高さを調整するための電気作動アクチュエータの使用を包含し得る。図２４ａは、内視鏡ドッキングシステム２４０２の典型的な電気的に作動する高さ調整機構の斜視図を示す。この機構の電気アクチュエータ２４０４は、内視鏡ドッキングシステム２４０２の全体の重量を確実に支持及び操作しなければならない。内視鏡ドッキングシステム２４０２のサイズ及び重量が大きいため、電気アクチュエータ２４０４のコストも高い。したがって、電気的に作動されるアクチュエータ２４０４は、ユーザ制御の位置により多くの自由を与えるが、それはまた、内視鏡検査システムにかなりのコストを追加する。
【００８７】
本明細書に開示されているのは、既存の機械的調整機構の不便さを排除することができ、且つ電気アクチュエータシステムよりも低いコストを提供することができる機構である。開示された機構は、重量補償デバイス及び電気的に作動するロックデバイスを包含し得る。重量補償デバイスは、内視鏡ドッキングシステムの重量の大部分を相殺する可能性がある。重量の残りはフレキシブルに吊り下げられているため、無理なく垂直方向に簡単に調整できる。重量補償デバイスはまた、内視鏡ドッキングシステムの高さを調整するための高さ調整機構を包含し得る。
【００８８】
電気的に作動するロックデバイスは、コントローラ及びユーザ制御を包含し得る。エレクトロニクスであるため、ユーザーコントロールは、例えば図７を参照して、マスターセクションのＰＩＤ  ７０２又はフットペダルの近くに、手又は足の場所の近くに配置できる。推奨されるユーザーコントロールは、手動ボタン又はフットスイッチのいずれかで構成される。デバイスはデフォルトでロック状態になり、且つユーザーコントロールのアクティブ化中にのみロック解除される。
【００８９】
図２４ｂは、両方とも第１の実装による、重量補償デバイス及び電気作動式ロックデバイスを組み込んだ図２のスレーブセクション２００の側面図を示す。図２４ｂに示されるように、スレーブセクション２００は、患者側カート２０２、内視鏡ドッキングシステム２４０６、高さ調整機構２４０８、及びリニア電磁ブレーキ２４１０を包含する。内視鏡ドッキングシステム２４０６は、ドッキングステーション５００及び輸送内視鏡３２０を包含する（図２に示すように）。この実装では、高さ調整機構２４０８は、そこから内視鏡ドッキングシステム２４０６が直接吊るされる一定力のばねを包含し得る。一定力荷重ばねの力は、内視鏡ドッキングシステムの２４０６の最も重い構成の重量とほぼ同じになるようにカスタマイズされている。
【００９０】
図２４ｃに示されるように、内視鏡ドッキングシステム２４０６は、リニア電磁ブレーキ２４１０が解放された状態で、その最も高い位置にある。これにより、内視鏡ドッキングシステム２４０６の重量を維持しながら、高さ調整機構２４０８による内視鏡ドッキングシステム２４０６の高さ調整が可能になる。
【００９１】
図２４ｄは、リニア電磁ブレーキ２４１０が係合された、最も高い位置にある内視鏡ドッキングシステム２４０６を示す。内視鏡ドッキングシステム２４０６が所望の高さに調整された後、係合したリニア電磁ブレーキ２４１０は内視鏡ドッキングシステム２４０６をしっかりと固定して、内視鏡検査中に患者を危険にさらす可能性のある突然の予期しない変化を回避する。より具体的には、リニア電磁ブレーキ２４１０は、内視鏡ドッキングシステム２４０６の垂直移動を防止するため、摩擦を使用して内視鏡ドッキングシステム２４０６に直接係合することができる。
【００９２】
スレーブセクション２００は、インターロック構成要素を使用して内視鏡ドッキングシステム２４０６に直接係合して内視鏡ドッキングシステム２４０６の垂直移動を防止する、リニア電磁係合スプライン又はラチェット（図示せず）を包含し得る。インターロック構成要素の例は、アクチュエータ、ギア、及び／又はバルブを包含する。図２４ｅ及び２４ｆは、内視鏡ドッキングシステム２４０６がその最下点にあるときのそれぞれ、係合解除及び係合位置にある電磁ブレーキ２４１０を示す。
【００９３】
図２４ｇは、両方とも第２の実装による、重量補償デバイス及び電気作動式ロックデバイスを組み込んだ図２のスレーブセクション２００の側面図を示す。図２４ｇに示されるように、スレーブセクション２００は、患者側カート２０２、内視鏡ドッキングシステム２４０６及び高さ調整機構２４０８を包含する。内視鏡ドッキングシステム２４０６は、ドッキングステーション５００及び輸送内視鏡３２０を包含する（図２に示されるように）。
【００９４】
この第２の実装では、高さ調整機構２４０８は、カウンターウェイト及びプーリーシステムであり得る。ここで、カウンターウェイト２４１２は、内視鏡ドッキングシステム２４０６と実質的に同じ重量である。細長い可撓性部材２４１４は、前記細長い可撓性部材２４１４が前記プーリー２４１６を越えてルーティングされるように、前記カウンターウェイト２４１２を前記内視鏡ドッキングシステム２４０６に接続する。細長い部材２４１４は非弾性であってもよく、且つ、ドッキングシステム２４０６が垂直運動するときに細長い部材２４１４とプーリー２４１６との間に滑りがないように、滑り止め材料で作られてもよい。プーリー２４１６及び細長い可撓性部材２４１４の好ましい実施形態は、歯付き歯(cog  tooth)ベルト及び歯付き歯プーリー、又はチェーンスプロケット及びチェーンのいずれかからなり得る。さらに、高さ調整機構２４０８は、細長い部材２４１４が係合するプーリー２４１６に適用される回転電磁ブレーキ（図示せず）を包含し得る。図２４ｈ及び２４ｉはそれぞれ、内視鏡ドッキングシステム２４０６がその最高位置及び最低位置にあるときのカウンターウェイト及びプーリーシステムの実装をそれぞれ示す。
【００９５】
広範に記載される本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、実施形態に示されるように、本発明に対して多くの変形及び／又は修正がなされ得ることは、当業者によって理解される。したがって、実施形態は、あらゆる点で例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。
【符号の説明】
【００９６】
１０    内視鏡検査システム
２０    手術台
１００    マスター側セクション
２００    スレーブ側セクション
３２０    輸送内視鏡
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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１６ａ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２１ｄ】
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【図２１ｅ】
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【図２１ｆ】
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【図２２】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２３ｃ】
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【図２３ｄ】
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【図２３ｅ】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２４ｃ】
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【図２４ｄ】
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【図２４ｅ】
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【図２４ｆ】
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【図２４ｇ】
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【図２４ｈ】
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【図２４ｉ】
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【国際調査報告】
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