(57)【要約】  外筒を備える第１のリンクと、外筒の壁にある第１のキャビティ内に装着された第１の接合部で第１のリンクに枢動可能に接続された、第１のツール部材を備える第２のリンクと、第２のリンクで第１のツール部材に枢動可能に接続された、第２のツール部材を備える第３のリンクと、内筒の壁にある第２のキャビティ内に装着された第３のリンクで第２のツール部材がやはり枢動可能に接続される、内筒を備える第４のリンクとを含む、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させると、アクチュエータツールは、ツールが閉止される第１の状態から、ツールが開放される第２の状態へと移行する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールであって、
外筒を備える第１のリンクであって、前記外筒が、
第１のアパーチャを有する第１の端部と、
第２のアパーチャを有する第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在して、前記外筒の外周、および前記第１の端部から前記第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第１の壁と、
前記第１の壁に配設され、中に装着された第１の接合部を有する、第１のキャビティとを備える、第１のリンクと、
第１のツール部材を備える第２のリンクであって、前記第１のツール部材が、
前記第１の接合部で前記第１のリンクの前記第１の壁に枢動可能に連結された、第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体と、
前記第２のリンクの前記本体上にあって前記第１の接合部からオフセットされた第２の接合部とを備える、第２のリンクと、
第２のツール部材を備える第３のリンクであって、前記第２のツール部材が、
第３の接合部に枢動可能に連結された第１の端部と、
前記第２の接合部で前記第２のリンクの前記本体に枢動可能に連結された、第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体とを備える、第３のリンクと、
前記第１のリンクの前記外筒の前記中央通路内に配設された、内筒を備える第４のリンクであって、前記内筒が、
第１のアパーチャを有する第１の端部と、
第２のアパーチャを有する第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在して、前記内筒の内周、および前記第１の端部から前記第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第２の壁と、
前記第２の壁にあって、中に装着されるとともに前記第３のリンクの前記本体に枢動可能に連結された前記第３の接合部を有する、第２のキャビティとを備える、第４のリンクとを備え、
前記第１の接合部および前記第３の接合部を前記アクチュエータツールの周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、前記第４のリンクの前記内筒を前記第１のリンクの前記外筒に対して回転させると、前記アクチュエータツールが、前記第２のリンクの前記本体および前記第３のリンクの前記本体が前記第１の壁および前記第２の壁それぞれの前記第１のキャビティおよび前記第２のキャビティの中にある第１の状態から、前記第２のリンクの前記本体が前記第１の接合部を中心にして枢動させられ、前記第３のリンクの前記本体が前記第３の接合部を中心にして枢動させられて、前記中央通路内へと延在して、前記中央通路内の物体を前記第２のリンクおよび前記第３のリンクの前記本体の前記接触領域の間で係合する第２の状態へと移行する、
中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項２】
前記第１の接合部および前記第３の接合部を前記アクチュエータツールの周囲に沿って互いに向かって移動させるような形で、前記第４のリンクの前記内筒を前記第１のリンクの前記外筒に対して回転させると、前記第２の状態から前記第１の状態へと移行する、請求項１に記載の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項３】
前記第２のリンクの前記接触領域および前記第３のリンクの前記接触領域の少なくとも一方がブレードであり、および／または
前記第２のリンクの前記接触領域および前記第３のリンクの前記接触領域の少なくとも一方がワイパーである、
請求項１または２に記載の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項４】
前記第２のリンクの前記本体および前記第３のリンクの前記本体の少なくとも一方を、前記第１のリンクおよび前記第４のリンクの曲率と一致するように湾曲させて、前記アクチュエータツールが前記第１の状態のときは、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクが前記内周と面一であるようにした、請求項１から３のいずれか一項に記載の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項５】
前記第１のキャビティおよび前記第２のキャビティが、前記第１のリンクの前記第２のアパーチャおよび前記第４のリンクの前記第２のアパーチャの近傍に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項６】
前記第２のリンクの前記本体が、前記中央通路に垂直な第１の面内で前記第１の接合部を中心にして枢動し、前記第３のリンクが、前記中央通路に垂直であって前記第１の面からオフセットされた第２の面内で、前記第３の接合部を中心にして枢動する、請求項１から５のいずれか一項に記載の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール。
【請求項７】
中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを使用する方法であって、
中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを提供する段階であって、前記中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールが、
外筒を備える第１のリンクであって、前記外筒が、
第１のアパーチャを有する第１の端部と、
第２のアパーチャを有する第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在して、前記外筒の外周、および前記第１の端部から前記第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第１の壁と、
前記第１の壁に配設され、中に装着された第１の接合部を有する、第１のキャビティとを備える、第１のリンクと、
第１のツール部材を備える第２のリンクであって、前記第１のツール部材が、
前記第１の接合部で前記第１のリンクの前記第１の壁に枢動可能に連結された、第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体と、
前記第２のリンクの前記本体上にあって前記第１の接合部からオフセットされた前記第２のリンクと枢動可能に連結された、第２の接合部とを備える、第２のリンクと、
第２のツール部材を備える第３のリンクであって、前記第２のツール部材が、
第３の接合部に枢動可能に連結された第１の端部と、
前記第２の接合部で前記第２のリンクの前記本体に枢動可能に連結された、第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体とを備える、第３のリンクと、
前記第１のリンクの前記外筒の前記中央通路内に配設された、内筒を備える第４のリンクであって、前記内筒が、
第１のアパーチャを有する第１の端部と、
第２のアパーチャを有する第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在して、前記内筒の内周、および前記第１の端部から前記第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第２の壁と、
前記第２の壁にあって、中に装着されるとともに前記第３のリンクの前記本体に枢動可能に連結された前記第３の接合部を有する、第２のキャビティとを備える、第４のリンクとを備え、
前記第１の接合部および前記第３の接合部を前記アクチュエータツールの周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、前記第４のリンクの前記内筒を前記第１のリンクの前記外筒に対して回転させると、前記アクチュエータツールが、前記第２のリンクの前記本体および前記第３のリンクの前記本体が前記第１の壁および前記第２の壁それぞれの前記第１のキャビティおよび前記第２のキャビティの中にある第１の状態から、前記第２のリンクの前記本体が前記第１の接合部を中心にして枢動させられ、前記第３のリンクの前記本体が前記第３の接合部を中心にして枢動させられて、前記中央通路内へと延在して、前記中央通路内の物体を前記第２のリンクおよび前記第３のリンクの前記本体の前記接触領域の間で係合する第２の状態へと移行する、段階と、
前記第１の接合部および前記第３の接合部を前記外筒の周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、前記第４のリンクの前記内筒を前記第１のリンクの前記外筒に対して回転させることによって、前記アクチュエータツールを作動させて、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクを前記第１の状態から前記第２の状態へと移行させる段階とを備える、
方法。
【請求項８】
前記物体を係合することが、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクの前記本体の前記接触領域の間で前記物体を掴持することを含み、および／または
前記物体を係合することが、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクの前記本体の前記接触領域の間で前記物体を切断することを含み、および／または
前記物体を係合することが、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクの前記本体の前記接触領域を用いて前記物体を拭くことを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
１つまたは複数の物体を前記中央通路に挿入する段階を更に備える、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の物体の少なくとも１つがツールを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ツールを使用して、別の物体を前記中央通路に挿入する段階を更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の接合部および前記第３の接合部を前記外筒の周囲に沿って互いに向かって移動させるような形で、前記第４のリンクの前記内筒を前記第１のリンクの前記外筒に対して回転させて、前記第２のリンクおよび前記第３のリンクを前記第２の状態から前記第１の状態へと移行させる段階を更に備える、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本出願と共通である全ての主題に関して、２０１８年９月１８日に提出された同時係属の米国仮特許出願第６２／７３２，８９２号の優先権およびその利益を主張する。上記仮出願の開示は、その全体を参照により本明細書に組み込む。連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
【０００２】
本発明は、アメリカ国立科学財団によって授与されたＮＳＦ賞第１６６３３４５号に基づいて連邦政府の支援を受けて成されたものである。連邦政府は本発明について一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、ツールに関し、より具体的には、中空ロッド内部にある物体の切断、掴持、および／または締付けなどの作業を実施するのに適した、中空ロッド内に配設された作動メカニズムに関する。
【背景技術】
【０００４】
一般に、中空円筒状の軸、チューブ、またはロッド内に配設された作動メカニズムを有するツールの分野では、従来のツールは、ロッドの端部で１つのメカニズムしか動作させることができない場合が多い。これは、中空ロッドの内側断面積が小さい場合に特に当てはまる。例えば、ダウンホール掘削装置、低侵襲性手術器具などは、単一のツールを利用して、軸／チューブ／ロッドの遠方／遠位端で動作させる場合が多く、かかる軸、チューブ、またはロッドタイプのツールの実例を代表するものである。
【発明の概要】
【０００５】
小さい断面積を有する中空ロッド内に配設された複数の展開可能な作動メカニズムを有する、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールが必要とされている。本発明は、他の望ましい特性を有することに加えて、この必要性に取り組む、更なる解決策を対象とする。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールが提供される。中空ロッド状のアクチュエータは、外筒を備える第１のリンクと、第１のツール部材を備える第２のリンクと、第２のツール部材を備える第３のリンクと、内筒を備える第４のリンクとを含む。
【０００７】
第１のリンクの外筒は、第１のアパーチャを有する第１の端部と、第２のアパーチャを有する第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在して、中空ロッドの外周、および第１の端部から第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第１の壁と、第１の壁に配設され、中に装着された第１の接合部を有する、第１のキャビティとを含む。
【０００８】
第２のリンクの第１のツール部材は、第１の接合部で第１のリンクの第１の壁に枢動可能に連結された、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体と、第２のリンクの本体上にあって第１の接合部からオフセットされた第２の接合部とを含む。
【０００９】
第３のリンクの第２のツール部材は、第３の接合部に枢動可能に連結された第１の端部と、第２の接合部で第２のリンクの本体に枢動可能に連結された第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体とを含む。
【００１０】
第４のリンクの内筒は、第１のリンクの外筒の中央通路内に配設され、第１のアパーチャを有する第１の端部と、第２の端部にある第２のアパーチャと、第１のアパーチャと第２のアパーチャとの間に延在して、中空ロッドの内周、および第１の端部から第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第２の壁と、第２の壁にあって、中に装着されるとともに第３のリンクの本体に枢動可能に連結された第３の接合部を有する、第２のキャビティとを含む。
【００１１】
第１の接合部および第３の接合部を中空ロッドの周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させると、アクチュエータツールは、第２のリンクの本体および第３のリンクの本体が第１の壁および第２の壁それぞれの第１のキャビティおよび第２のキャビティの中にある第１の状態から、第２のリンクの本体が第１の接合部を中心にして枢動させられ、第３のリンクの本体が第３の接合部を中心にして枢動させられて、中央通路内へと延在して、中央通路内の物体を第２のリンクおよび第３のリンクの本体の接触領域の間で係合する第２の状態へと移行する。
【００１２】
本発明の態様によれば、第１の接合部および第３の接合部を中空ロッドの周囲に沿って互いに向かって移動させるような形で、第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させると、アクチュエータツールは、第２の状態から第１の状態へと移行する。
【００１３】
本発明の態様によれば、第２のリンクの接触領域および第３のリンクの接触領域の少なくとも一方はブレードである。
【００１４】
本発明の態様によれば、第２のリンクの接触領域および第３のリンクの接触領域の少なくとも一方はワイパーである。
【００１５】
本発明の態様によれば、第２のリンクの本体および第３のリンクの本体の少なくとも一方は、第１および第４のリンクの曲率と一致するように湾曲させて、アクチュエータツールが第１の状態のときは、第２のリンクおよび第３のリンクが内周と面一であるようにしている。
【００１６】
本発明の態様によれば、第１のキャビティおよび第２のキャビティは、第１のリンクの第１の端部および第４のリンクの第１の端部の近傍に配置される。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールの使用方法が提供される。方法は、外筒を備える第１のリンクと、第１のツール部材を備える第２のリンクと、第２のツール部材を備える第３のリンクと、内筒を備える第４のリンクとを含む、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを提供する段階と、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを作動させる段階とを含む。
【００１８】
第２のリンクの第１のツール部材は、第１の接合部で第１のリンクの第１の壁に枢動可能に連結された、第１の端部と、第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体と、第２のリンクの本体上にあって第１の接合部からオフセットされた第２の接合部とを含む。
【００１９】
第３のリンクの第２のツール部材は、第３の接合部に枢動可能に連結された第１の端部と、第２の接合部で第２のリンクの本体に枢動可能に連結された第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、接触領域を有する本体とを含む。
【００２０】
第４のリンクの内筒は、第１のリンクの外筒の中央通路内に配設され、第１のアパーチャを有する第１の端部と、第２のアパーチャを有する第２の端部と、第１のアパーチャと第２のアパーチャとの間に延在して、中空ロッドの内周、および第１の端部から第２の端部まで中を通る中央通路を規定する、第２の壁と、第２の壁にあって、中に装着されるとともに第３のリンクの本体に枢動可能に連結された第３の接合部を有する、第２のキャビティとを含む。
【００２１】
第１の接合部および第３の接合部を中空ロッドの周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させると、アクチュエータツールは、第２のリンクの本体および第３のリンクの本体が第１の壁および第２の壁それぞれの第１のキャビティおよび第２のキャビティの中にある第１の状態から、第２のリンクの本体が第１の接合部を中心にして枢動させられ、第３のリンクの本体が第３の接合部を中心にして枢動させられて、中央通路内へと延在して、中央通路内の物体を第２のリンクおよび第３のリンクの本体の接触領域の間で係合する第２の状態へと移行する。
【００２２】
中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールは、第１の接合部および第３の接合部を中空ロッドの周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させることによって作動して、第２のリンクおよび第３のリンクを第１の状態から第２の状態へと移行する。
【００２３】
本発明の態様によれば、物体を係合することは、物体を第２のリンクおよび第３のリンクの本体の接触領域の間で掴持することを含む。 他の態様では、物体を係合することは、物体を第２のリンクおよび第３のリンクの本体の接触領域の間で切断することを含む。
【００２４】
本発明の態様によれば、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールの使用方法は、１つまたは複数の物体を中央通路に挿入することを更に備える。特定の態様では、物体の少なくとも１つはツールである。いくつかのそのような態様では、ツールは、他の物体を中央通路に挿入するのに使用することができる。
【００２５】
本発明の態様によれば、方法は、第１の接合部および第３の接合部を中空ロッドの周囲に沿って互いに向かって移動させるような形で、第４のリンクの内筒を第１のリンクの外筒に対して回転させて、第２のリンクおよび第３のリンクを第２の状態から第１の状態へと移行させることを更に備える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のこれらおよび他の特性は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照することによって、更に十分に理解されるであろう。
【００２７】
【図１】操作ツールを作成するために互いに組み立てられている中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールの様々な部分を示す連続図である。
【００２８】
【図２】ツールが異なる作動段階を経て移行している、図１で作成されたような、中央の切断用および／または掴持用の展開可能なアクチュエータメカニズムを有する、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを示す連続図である。
【００２９】
【図３】図２の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールを示す概略図である。
【００３０】
【図４】本発明の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールの使用方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の例示的実施形態は、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールに関する。ツールは、円筒の内部で物体の切断、掴持、締付けなどの機能を実施するように作動することができる、２つの湾曲リンク（展開可能）４バーメカニズムを隠す円筒状チューブを備える。メカニズムが閉止されると、チューブは、メカニズムがチューブ壁の内部に嵌合した、一定の内径および外径を有する単純な円筒状チューブのようになり、したがって、手術器具などの別個のツールを、チューブを通してメカニズムの奥まで挿入するという選択肢が作られる。メカニズムを作動させる１つの手法は、内筒を外筒に対して回転させることによるものである（図２を参照）。
【００３２】
単一の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールは、密閉された入口を通して作業空間に入ってもよく、一方で別個のツールを、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールの内径の中央通路を通して作業空間に挿入して、円筒状チューブの端部の付近で機能を実施することができる。望ましい場合、別個のツールを部分的に後退させて、本発明のメカニズムが、チューブの内部容積またはチャンバの内部で任意の物体の切断、掴持、または締付けするなどの作業を実施する余裕を持たせることができる。例えば、低侵襲性の別個の手術器具が、本発明のメカニズムを収容した単一の中空ロッドを通して本体キャビティに入り、組織の一片を掴持し、それを部分的にチューブまたはロッド内に引き込み、次にメカニズムを作動させて組織の生検サンプルを切り取ってもよい。内部メカニズムは、チューブの端部に位置付けることができ、円筒の壁の半分を端部で切り欠くことによって、追加のツールを中空ロッドに挿入することなく、鋏または掴持具が物体に達することを可能にする。
【００３３】
他の実施形態では、レンズまたはカメラがチューブの内部容積またはチャンバ内に配設されてもよく、本発明のメカニズムは、作動させたとき、レンズまたはカメラを拭くかまたは別の方法できれいにするように構成される。
【００３４】
図１〜図４は、図面全体を通して類似の部分を類似の参照番号で示しており、本発明による、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツールおよびその使用に関する１つまたは複数の例示的実施形態を示している。図面に示される１つまたは複数の例示的実施形態を参照して、本発明について記載するが、多くの代替形態が本発明を具体化することができることが理解されるべきである。当業者であれば、本発明の精神および範囲に沿ったままの形で、要素もしくは材料のサイズ、形状、またはタイプなど、開示する実施形態のパラメータを変更する、様々な手法を更に認識するであろう。
【００３５】
本明細書で使用するとき、「展開可能」という用語は特定の意味を有する。展開可能な表面とは、破断または伸展することなく材料の薄いシートから作ることができる形状である。「展開可能なメカニズム」または「展開可能なアクチュエータ」という用語は、本明細書で使用されるとき、交換可能な用語であり、展開可能な表面に適合するかまたは展開可能な表面から作られるメカニズムを説明するものである。展開可能なメカニズムは、航空機の胴体および翼、潜水艦船体、ロケット円錐、ならびに低侵襲性手術器具など、展開可能な表面に適合するかまたは展開可能な表面から生まれることができる。
【００３６】
また、本明細書で使用するとき、円筒状のチューブまたはロッドの中に収容された本発明のメカニズムは、チューブ壁のキャビティ内部に嵌合された、適合位置とも呼ばれる非展開の第１の状態のとき、「閉止されている」と見なされ、また本発明のメカニズムは、キャビティから外側に、チューブ壁を越えて中央通路内へと拡張する、展開された第２の状態のとき、「開放されている」と見なされる。
【００３７】
図１は、互いに組み立てられている中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の様々な要素の連続図を示している。図２は、動作中である組み立てられた中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の連続図を示している。図３は、上から見た中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の動作の３Ｄコンピュータレンダリングを連続図で示している。中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００は、図１〜図３に見られるように、２つの同心の円筒を含む。４バーメカニズム、つまり湾曲または適応させたクランクスライダは、メカニズムの個々のリンクが外筒と同じ曲率を有するように、外筒の直径および厚さに合わせられる（ただし、これは動作のための要件ではない）。４バーメカニズムを構成する要素は、外筒を備える第１のリンク１０２と、第１のツール部材を備える第２のリンク１０４と、第２のツール部材を備える第３のリンク１０６と、第１のリンク１０２の外筒の中央通路１１６内に配設された内筒を備える第４のリンク１０８とを含む。
【００３８】
第１のリンク１０２の外筒（リンク１）は、図１の一番左側の図で見ることができる。第１のリンク１０２の外筒は、第１のアパーチャを有する第１の端部１１０と、第２のアパーチャを有する第２の端部１１２と、第１の端部１１０と第２の端部１１２との間に延在して、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の外周、および第１の端部１１０から第２の端部１１２まで中を通る中央通路１１６を規定する、第１の壁１１４とを有する。第１のキャビティ１１９は、第１の壁１１４に配設され、中に装着された第１の接合部１１８を有する。
【００３９】
第１のリンク１０２の第１の壁１１４は、プラスチック、金属、または展開可能な表面を形成するのに適した他の任意の材料で形成されてもよい。好適な材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、ニチノール、炭化タングステン、炭素鋼、アルミニウム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびアクリル樹脂が挙げられる。他の好適な材料は、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。第１のリンク１０２の外周、ならびに第１の端部１１０と第２の端部１１２との間における第１の壁１１４の長さは、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の意図される使用または用途に応じて変わってもよい。
【００４０】
第１の壁１１４の第１のキャビティ１１９は、本発明のデバイスのメカニズムが閉止位置にあるとき、第２のリンク１０４の第１のツール部材が第１のキャビティ１１９内に存在するかまたは別の形で収まることを可能にするように、サイズおよび寸法が決められた、窪み、陥凹部、切欠き、チャネル、通路、窓などを備える。図１〜図３の実施形態では、第１の接合部１１８は、第１の壁１１４に埋め込まれ、第１のキャビティ１１９全体に及ぶ、ピンおよびソケットのアセンブリである。他の好適な接合デバイスまたはメカニズムは、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。
【００４１】
図１の左から二番目の図は、ツール１００の組立てにおいて第１のリンク１０２の外筒に追加された、第２のリンク１０４の第１のツール部材（リンク２）を示している。第２のリンク１０４の第１のツール部材は、第１の接合部１１８で第１のリンク１０２の第１の壁１１４に枢動可能に連結された第１の端部１２０と、第２の端部１２２と、第１の端部１２０と第２の端部１２２との間に延在する、接触領域１２６を有する本体１２４と、第２のリンク１０４の本体１２４上にあって第１の接合部１１８からオフセットされた第２の接合部１２８とを有する。第２のリンク１０４の本体１２４は、プラスチック、金属、または展開可能な表面を形成するのに適した他の任意の材料で形成されてもよい。好適な材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、ニチノール、炭化タングステン、炭素鋼、アルミニウム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびアクリル樹脂が挙げられる。特定の実施形態では、第２のリンク１０４の本体１２４は、メカニズムが閉止状態のとき、第２のリンク１０４の本体１２４が第１の壁１１４の第１のキャビティ１１９内に存在することができるように、第１のリンク１０２の曲率に適合するように湾曲している。
【００４２】
接触領域１２６は、物体を中央通路１１６内で係合するように構成される。特定の実施形態では、接触領域１２６は掴持面である。図２および図３に見られるような、特定の実施形態では、接触領域１２６はブレードである。更に他の実施形態では、接触領域はワイパーであってもよい。特定の実施形態では、接触領域１２６は、本体１２４の一部として、本体１２４と同じ材料から形成される。他の実施形態では、接触領域１２６は、本体とは異なる材料で形成し、本体１２４に取り付けることができる。特定の実施形態では、接触領域１２６は、メカニズムが閉止状態のとき、接触領域１２６が第４のリンク１０８の内周と面一であるように、第４のリンク１０８の曲率と一致するように湾曲している。他の好適な材料および実例は、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。
【００４３】
図１の左から三番目の図は、ツール１００の組立てにおいて第１のリンク１０２の外筒および第２のリンク１０４の第１のツール部材に追加された、第３のリンク１０６の第２のツール部材（リンク３）を示している。第３のリンク１０６の第２のツール部材は、第３の接合部１３２に枢動可能に連結された第１の端部１３０と、第２の接合部１２８で第２のリンク１０４の本体１２４に枢動可能に連結された第２の端部１３４と、第１の端部１３０と第２の端部１３４との間に延在する、接触領域１３８を有する本体１３６とを含む。第３のリンク１０６の本体１３６は、プラスチック、金属、または展開可能な表面を形成するのに適した他の任意の材料で形成されてもよい。好適な材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、ニチノール、炭化タングステン、炭素鋼、アルミニウム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびアクリル樹脂が挙げられる。特定の実施形態では、第３のリンク１０６の本体１３６は、メカニズムが閉止状態のとき、第２のリンク１０４の本体１２４が第４のリンク１０８の第２のキャビティ１４６内に存在し、第４のリンク１０８の内周と面一であることができるように、第４のリンク１０８の曲率に適合するように湾曲している。
【００４４】
接触領域１３８は、第２のリンク１０４の接触領域１２６と連動して働いて、物体を中央通路１１６内で係合するように構成される。特定の実施形態では、接触領域１３８は掴持面である。図１および図２に見られるような、他の実施形態では、接触領域１３８はブレードである。更に他の実施形態では、接触領域はワイパーである。特定の実施形態では、接触領域１３８は、本体１３６の一部として、本体１３６と同じ材料から形成される。他の実施形態では、接触領域１３８は、本体とは異なる材料で形成し、本体１３４に取り付けることができる。他の好適な材料および実例は、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。
【００４５】
図１〜図３の実施形態では、第２の接合部１２８は、第２のリンク１０４の本体１２４および第３のリンク１０６の本体１３６の中に形成される、ピンおよびソケットのアセンブリである。他の好適な接合デバイスまたはメカニズムは、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。
【００４６】
図１の四番目の一番右側にある図は、第１のリンク１０２の外筒、第２のリンク１０４の第１のツール部材、および第３のリンク１０６の第２のツール部材に追加されて、ツール１００の組立てを完成している、第４のリンク１０８の内筒（リンク４）を示している。第４のリンク１０８の内筒は、第１のアパーチャを有する第１の端部１４０と、第２のアパーチャを有する第２の端部１４２と、第１の端部１４０と第２の端部１４２との間に延在して、中空ロッドの内周、および第１の端部１４０から第２の端部１４２まで中を通る中央通路１１６を規定する、第２の壁１４４とを有する。第２のキャビティ１４６は、第２の壁１４４に配設されて、中に装着されるとともに第３のリンク１０６の本体１３６の第１の端部１３０に枢動可能に連結された、第３の接合部１３２を有する。
【００４７】
第４のリンク１０８の第２の壁１４４は、プラスチック、金属、または展開可能な表面を形成するのに適した他の任意の材料で形成されてもよい。好適な材料の例としては、ステンレス鋼、チタン、ニチノール、炭化タングステン、炭素鋼、アルミニウム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびアクリル樹脂が挙げられる。他の好適な材料は、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。第４のリンク１０８の内周、ならびに第１の端部１４０と第２の端部１４２との間における第２の壁１４４の長さは、中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００の意図される使用または用途に応じて変わってもよい。
【００４８】
第２の壁１４４の第２のキャビティ１４６は、本発明のデバイスのメカニズムが閉止位置にあるとき、第２のリンク１０４の第１のツール部材が第２の壁１４４を貫通し、第３のリンク１０６の第２のツール部材が第２のキャビティ１４６内に存在するかまたは別の形で収まることを可能にするように、サイズおよび寸法が決められた、切欠き、チャネル、通路、窓などを備える。図１〜図３の実施形態では、第３の接合部１３２は、第２の壁１４４に埋め込まれ、第２のキャビティ１４６全体に及ぶ、ピンおよびソケットのアセンブリである。他の好適な接合デバイスまたはメカニズムは、本開示の利益を所与として、当業者には明白となるであろう。一旦組み立てられると、ツール１００は、第１および第２のツール部材を中央通路１１６内で展開するように作動させることができる。この動作の例は、図２および図３で見ることができ、図２は斜視図を提供し、図３は上面図を提供している。
【００４９】
第１のリンク１０２上における、第２のリンク１０４、第３のリンク１０６、および第４のリンク１０８の奥行き（つまり、円筒の長さに沿った距離）は、メカニズムの機能を変更しない。特定の実施形態では、第４のリンク１０８は第１のリンク１０２の全長に延在する。特定の実施形態では、第１の壁１１４の第１のキャビティおよび第２の壁１４４の第２のキャビティ１４６は、第１のリンク１０２の第１の端部１１０および第４のリンク１０８の第１の端部１４０の近傍に配置される。したがって、第２のリンク１０４および第３のリンク１０６も、第１の端部１１０、１４０の近傍に配置される。一般的に、第１の端部１１０、１４０は作業空間に挿入されるようになるが、第２の端部１１２、１４２はユーザに近接するようになる。物体は、ツールのどちらかの端部でツールの中央通路１１６に挿入し、ツール１００のメカニズムによって係合することができる。
【００５０】
図４は、本発明の中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００を使用するための方法論１５０を示している。最初に、本明細書に記載するような中空ロッド状の展開可能なアクチュエータツール１００が提供される（段階１５２）。このツール１００は、掘削現場または手術環境など、中空ロッド状のアクチュエータツールが一般的に使用される、特定の作業空間内で展開することができる。ツール１００は、次に、作業空間で作動させて（段階１５６）、第１の閉止状態から、メカニズムを使用してツール１００の中央通路１１６内にある物品と相互作用させることができる、第２の開放状態へと移行させることができる。特定の実施形態では、方法１５０は追加の段階を更に含む。例えば、特定の実施形態では、１つまたは複数の物体をツール１００の中央通路に挿入することができる（段階１５４）。ツール１００はまた、第２の開放状態から第１の閉止状態へと逆に移行させてツール１００を係脱してもよく（段階１５８）、それでツール１００を作業空間から引き抜くことができる。
【００５１】
一般的に、ツール１００の第２の端部はユーザに近接するようになり、ツール１００の第１の遠方端は作業空間に挿入されるようになる。物体は、ツール１００のどちらかの端部でツールの中央通路１１６に挿入し、ツール１００のメカニズムによって係合することができる（段階１５４）。例えば、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のツールは、ユーザによって、第４のリンク１０８の第２の端部１４２および第１のリンク１０２の第２の端部１１２を通して、中央通路１１６に挿入することができる。同様に、物体は、第１のリンク１０２の第１の端部１１０内に存在する、第４のリンク１０８の第１の端部１４０を通して、第１の遠方端で中央通路に挿入することができる。かかるいくつかの例では、第２の端部で挿入されたツールは、第１の遠方端を通して物体を中央通路１１６に挿入するかまたは引き込むのに使用することができる。
【００５２】
ツール１００の作動（段階１５４）は、左から右に進む図２および図３の連続図に示されており、一番左側の図は第１の閉止状態のツール１００、一番右側の図は第２の開放状態のツール１００であり、ツール１００は、物体をツール１００の中央通路１１６内で係合する。
【００５３】
第１の接合部１１８および第３の接合部１３２を、矢印１４８によって示されるように、ツール１００の周囲に沿って互いから離して移動させるような形で、第４のリンク１０８の内筒を第１のリンク１０２の外筒に対して回転させると、アクチュエータツールは、第１の閉止状態から第２の開放状態へと移行する。第１の状態では、第２のリンク１０４の本体１２４および第３のリンク１０６の本体１３６は、第１の壁の第１のキャビティ（図示せず）および第２の壁１４４の第２のキャビティ１４６の中にある。第２の状態では、第２のリンク１０４の本体１２４が第１の接合部１１８を中心にして枢動させられ、第３のリンク１０６の本体１３６が第３の接合部１３２を中心にして枢動させられ、中央通路１１６内へと延在する。第２のリンク１０４の本体１２４および第３のリンク１０６の本体１３６が、互いに向かって移動するにつれて、中央通路１１６内の物体は、第２のリンク１０４の接触領域１２６および第３のリンク１０６の接触領域１３８によって係合される。
【００５４】
いくつかの実施形態では、第２のリンク１０４の接触領域１２６および第３のリンク１０６の接触領域１３８による物体の係合は、第２のリンク１０４の接触領域１２６と第３のリンク１０６の接触領域１３８との間で物体を掴持することを伴う。接触領域１２６、１３８の少なくとも一方がブレードである場合など、他の実施形態では、第２のリンク１０４の接触領域１２６および第３のリンク１０６の接触領域１３８による物体の係合は、第２のリンク１０４の接触領域１２６と第３のリンク１０６の接触領域１３８との間で物体を切断することを伴う。他の実施形態では、接触領域１２６、１３８は、中央通路１１６内に配設されたレンズまたはカメラの表面を拭くように構成されたワイパーである。
【００５５】
特定の実施形態では、中央通路１１６に垂直な面内で、第２のリンク１０４の本体１２４は第１の接合部１１８を中心にして枢動し、第３のリンク１０６の本体１３６は第３の接合部１３２を中心にして枢動する。特定の実施形態では、第２のリンク１０４の本体１２４は、第１の垂直面内で第１の接合部１１８を中心にして枢動し、第３のリンク１０６の本体１３６は、第１の面からオフセットされた第２の垂直面内で第３の接合部１３２を中心にして枢動する。かかる実施形態では、第２のキャビティ１４６は、第２のリンク１０４の本体１２４および第３のリンク１０６の本体１３６の両方を受容するようにサイズ決めされる。いくつかのかかる実施形態では、接触領域１２６、１３８の１つまたは複数がブレードであり、第２のリンク１０４および第３のリンク１０６の互いに向かう移動が鋏として動作して、第２のリンク１０４の接触領域１２６と第３のリンク１０６の接触領域１３８とが合わさって重なり合う接触点１６０で、物体を切断する。他のかかる実施形態では、第１のリンク１０２の接触領域１２６は第２の面内へと延在してもよく、一方で第３のリンク１０６の接触領域１３８は第１の面内へと延在してもよく、それによって接触領域１２６、１３８の間に共面の掴持面が作られる。他の実例および構成が当業者には明白となるであろう。
【００５６】
同様の形式で、ツール１００を係脱するため（段階１５６）、第１の接合部１１８および第３の接合部１３２がツール１００の周囲に沿って互いに向かって移動するような形で、第４のリンク１０８の内筒は、第１のリンク１０２の外筒に対して回転させられる。これによって、ツール１００は第２の開放状態から第１の閉止状態へと移行する。
【００５７】
注目すべきは、メカニズムの運動に関して、リンクの形状が任意である点である。隣接するリンク間でのピン、接合部、または回転軸の間の距離が同じままであり、リンクが自己干渉しない限り、メカニズムは同じ運動を有する。メカニズムが閉止されたときに、移動するリンクを完全に隠すため、リンクは、作動する円筒の類似の曲率半径、および／または完全に折り畳まれたときに円筒の内部に嵌合するであろう形状に制約される。
【００５８】
従来の円筒軸またはチューブ状ツールは、特にチューブが小さい場合、軸の端部で１つのツールしか動作させることができない場合が多い。本発明は、器具またはメカニズムが、円筒状チューブ内に含まれ、軸の端部にある他の器具と組み合わせて単一の入口を通って作業空間に入ることができるようにする。これにより、ｉ）必要なツーリング交換の回数を低減することによって、密閉された／遠隔の作業空間内で作業を実施するのに必要な時間を少なくすることができ、ｉｉ）必要な入口穴／地点の数を低減することによって、作業空間の境界の損傷／破損を低減することができ、ｉｉｉ）ブレード／掴持具と相互作用する組織のみが、円筒軸の内径に引き込まれるので、ブレード／掴持具と体組織との間の境界を限定することによって、作業空間の損傷／破損を低減することができ、ｉｖ）空間に入ることが必要とされる軸が少なくなるので、ツーリングセットアップと併せて使用される制御システムの複雑性を低減することができ、ならびに、ｖ）処置のコストを低減することができる。
【００５９】
本明細書で使用される任意の範囲で、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅおよびｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、排他的ではなく包括的であると解釈されるものとする。本明細書で使用するとき、「例示（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」、「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」、および「例証（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ）」という用語は、「例、実例、または例証として役立つ」ことを意味するものとし、他の構成よりも好ましいもしくは有利な構成を示すもの、または示さないものと解釈されるべきではない。本明細書で使用するとき、「約（ａｂｏｕｔおよびａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、性質、パラメータ、サイズ、および寸法のばらつきなど、主観的または客観的値の範囲の上限下限の中に存在してもよいばらつきを網羅するものとする。１つの非限定例では、「約」という用語は、ちょうど、またはプラス１０パーセント以内、またはマイナス１０パーセント以内を意味する。１つの非限定例では、「約」という用語は、関連分野の当業者が、含まれるべきであると考える値に十分に近いことを意味する。本明細書で使用するとき、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、当業者によって認識されるであろう、行為、特性、性質、状態、構造、物品、あるいは結果の完全なまたはほぼ完全な範囲もしくは程度を指す。例えば、「実質的に」円形である物体は、その物体が、数学的に決定できる限界まで完全に円であるか、または当業者によって認識もしくは理解されるであろう円に近いことを意味するであろう。絶対的な完全性からの逸脱の正確な許容度は、いくつかの例では、特定の文脈に応じて決まってもよい。しかしながら、一般に、完全性の近さは、絶対的な全体の完全性が達成されたかまたは得られたのと同じ全体結果を有するようなものとなる。「実質的に」の使用は、当業者によって認識されるであろう、行為、特性、性質、状態、構造、物品、あるいは結果の完全なまたはほぼ完全な欠如を指す、否定的な意味合いで用いられるときに、等しく適用可能である。
【００６０】
本発明の多数の修正および代替実施形態は、上述の記載に照らして当業者には明白となるであろう。したがって、本明細書は、単なる例証として解釈されるべきであり、本発明を実施するための最良の形態を当業者に教示することを目的とする。構造の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に変更してもよく、添付の特許請求の範囲内にある全ての修正の排他的な使用が留保される。本明細書内において、明確で簡潔な明細書を記述することができる形で実施形態について記載してきたが、実施形態は、本発明から逸脱することなく、様々に組み合わされるかまたは分離されてもよいものとし、またそのように認識されるであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲および適用法によって求められる限りにおいて限定されるものとする。
【００６１】
また、以下の特許請求の範囲は、本明細書に記載した本発明の全ての包括的および具体的特徴、ならびに言語の問題としてそれらの範囲内に属すると言ってもよい本発明の範囲の全ての説明を包含することが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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