特許 7333100 展開可能および折り畳み可能なシャフト配備機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-16

(45)【発行日】2023-08-24

(54)【発明の名称】展開可能および折り畳み可能なシャフト配備機構

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/00 20060101AFI20230817BHJP

   A61B 10/02 20060101ALI20230817BHJP

   A61B 90/50 20160101ALN20230817BHJP

【ＦＩ】

A61B17/00

A61B10/02 110H

A61B10/02 110Z

A61B90/50

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021514541

(86)(22)【出願日】2019-09-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-06

(86)【国際出願番号】 US2019051728

(87)【国際公開番号】W WO2020112217

(87)【国際公開日】2020-06-04

【審査請求日】2022-04-08

(31)【優先権主張番号】62/732,909

(32)【優先日】2018-09-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513093081

【氏名又は名称】ブリガム ヤング ユニバーシティ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シェフィールド、ジェイコブ

(72)【発明者】

【氏名】シーモア、ケンダル、エイチ．

(72)【発明者】

【氏名】ハイアット、ランス

(72)【発明者】

【氏名】カニングトン、スコット

(72)【発明者】

【氏名】マグレビー、スペンサー、ピー．

(72)【発明者】

【氏名】ハウエル、ラリー、エル．

(72)【発明者】

【氏名】ラング、ロバート

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１１０９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３２２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１１４１３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９１５７４９７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２００７－５１１２８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １３／００－１８／１８

Ａ６１Ｂ １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空ロッド展開可能アクチュエータツールであって、
外円筒を構成する第１リンクであって、前記外円筒は、
第１アパーチャを有する第１端部、
第２アパーチャを有する第２端部、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在し、中空ロッドの外周、および、前記第１端部から前記第２端部まで前記中空ロッドの中を通る中央通路を画定する第１壁、ならびに、
第１ジョイントが搭載された前記第１壁に配置された第１キャビティ
を含む、第１リンクと、
配備リングであって、
前記配備リングの第１部分を構成する第２リンクであって、前記第１部分は、
前記第１ジョイントで前記第１リンクの前記第１壁に旋回可能に連結される第１端部、
第２ジョイントを有する第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第２リンク、ならびに、
前記配備リングの第２部分を構成する第３リンクであって、前記第２部分は、
前記第２ジョイントで前記第２リンクの前記ボディに旋回可能に連結された第１端部、
第３ジョイントに旋回可能に接続された第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第３リンク
を有する配備リングと、
前記第１リンクの前記外円筒の前記中央通路の中に配置された内円筒を構成する第４リンクであって、前記内円筒は、
第１アパーチャを有する第１端部、
第２アパーチャを有する第２端部、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在し、前記中空ロッドの内周、および、前記第１端部から前記第２端部まで前記中空ロッドの中を通る中央通路を画定する第２壁、ならびに、
前記第３リンクの前記ボディに旋回可能に連結される前記第３ジョイントを有する前記第２壁における第２キャビティ
を含む、第４リンクと
を備え、前記第１ジョイントおよび前記第３ジョイントが前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールの周囲に沿って互いから離れるように移動するように、前記第４リンクの前記内円筒が前記第１リンクの前記外円筒に対して回転されるとき、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、前記配備リングが前記第１壁の前記第１キャビティおよび前記第２壁の前記第２キャビティの中にある第１状態から、前記配備リングが前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールの前記外周の外側に延在する第２状態に遷移する、
中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項2】

装置が前記配備リングに取り付けられる、請求項１に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項3】

前記装置を前記配備リングに取り着けるためにマウントが設けられる、請求項２に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項4】

前記第２リンクの前記ボディおよび前記第３リンクの前記ボディの少なくとも１つは、前記第１リンクの湾曲に合致するように湾曲し、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールが前記第１状態にあるとき前記第２リンクおよび前記第３リンクが前記外周と同一平面上になる、および／または
前記第１キャビティおよび前記第２キャビティは、前記第１リンクの前記第２端部、および、前記第４リンクの前記第２端部に近接して位置する、請求項１から３のいずれか一項に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項5】

前記配備リングの前記第２リンクおよび前記第３リンクを接続する前記第２ジョイントはコンプライアントセグメントである、および／または、
前記第１ジョイントおよび前記第３ジョイントはコンプライアントセグメントである、請求項１から４のいずれか一項に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項6】

前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、第２配備リングを更に備え、前記第２配備リングは、
前記第２配備リングの第１部分を構成する第５リンクであって、前記第１部分は、
前記第１リンクにおける第３キャビティにおける第４ジョイントで前記第１リンクの前記第１壁に旋回可能に連結される第１端部、
第５ジョイントを有する第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第５リンク、ならびに、
前記配備リングの第２部分を構成する第６リンクであって、前記第２部分は、
前記第５ジョイントで前記第５リンクのボディに旋回可能に連結される第１端部、
前記第４リンクにおける第４キャビティにおける第６ジョイントで前記第４リンクの前記第２壁に旋回可能に接続される第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第６リンク
を有し、
前記第４ジョイントおよび前記第６ジョイントが前記中空ロッドの周囲に沿って互いから離れるように移動するように、前記第４リンクの前記内円筒が前記第１リンクの外円筒に対して回転されるとき、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、前記第２配備リングが前記第１壁の前記第１キャビティおよび前記第２壁の前記第２キャビティの中にある第１状態から、前記第２配備リングが前記中空ロッドの前記外周の外側に延在する第２状態に遷移する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項7】

装置が前記第２配備リングに取り付けられる、請求項６に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項8】

前記装置を前記第２配備リングに取り着けるためにマウントが設けられる、請求項７に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項9】

前記第５リンクの前記ボディ、および、前記第６リンクの前記ボディの少なくとも１つは、前記第１リンクの湾曲に合致するように湾曲し、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールが前記第１状態にあるとき前記第５リンクおよび前記第６リンクが前記外周と同一平面になる、および／または、
前記第２配備リングの前記第５リンクと前記第６リンクとを接続する前記第５ジョイントはコンプライアントセグメントである、請求項６から８のいずれか一項に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項10】

前記第４ジョイントおよび前記第６ジョイントはコンプライアントセグメントである、請求項６から９のいずれか一項に記載の中空ロッド展開可能アクチュエータツール。

【請求項11】

中空ロッド展開可能アクチュエータツールの作動方法であって、
前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールを提供する段階であって、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、
外円筒を構成する第１リンクであって、前記外円筒は、
第１アパーチャを有する第１端部、
第２アパーチャを有する第２端部、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在し、中空ロッドの外周、および、前記第１端部から前記第２端部まで前記中空ロッドの中を通る 中央通路を画定する第１壁、ならびに、
第１ジョイントが搭載された前記第１壁に配置された第１キャビティ
を含む、第１リンクと、
配備リングであって、
前記配備リングの第１部分を構成する第２リンクであって、前記第１部分は、
前記第１ジョイントで前記第１リンクの前記第１壁に旋回可能に連結される第１端部、
第２ジョイントを有する第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第２リンク、ならびに、
前記配備リングの第２部分を構成する第３リンクであって、前記第２部分は、
前記第２ジョイントで前記第２リンクの前記ボディに旋回可能に連結された第１端部、
第３ジョイントに旋回可能に接続された第２端部、および、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在するボディ
を含む、第３リンク
を含む配備リングと、
前記第１リンクの前記外円筒の前記中央通路の中に配置された内円筒を構成する第４リンクであって、前記内円筒は、
第１アパーチャを有する第１端部、
第２アパーチャを有する第２端部、
前記第１端部と前記第２端部との間に延在し、前記中空ロッドの内周、および、前記第１端部から前記第２端部まで前記中空ロッドの中を通る中央通路を画定する第２壁、ならびに、
前記第３リンクの前記ボディに旋回可能に連結される前記第３ジョイントを有する前記第２壁における第２キャビティ
を含む、第４リンクと
を備え、前記第１ジョイントおよび前記第３ジョイントが前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールの周囲に沿って互いから離れるように移動するように、前記第４リンクの前記内円筒が前記第１リンクの前記外円筒に対して回転されるとき、前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、前記配備リングが前記第１壁の前記第１キャビティおよび前記第２壁の前記第２キャビティの中にある第１状態から、前記配備リングが前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールの前記外周の外側に延在する第２状態に遷移する、段階と、
前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールを前記第１状態から前記第２状態に遷移させるために、前記第１ジョイントおよび前記第３ジョイントが前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールの周囲に沿って互いから離れるように移動するように、前記第１リンクの前記外円筒に対して前記第４リンクの前記内円筒を回転させることによって前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールが作動する段階と
を備える方法。

【請求項12】

前記中空ロッド展開可能アクチュエータツールを前記第２状態から前記第１状態に遷移させるために、前記第１ジョイントおよび前記第３ジョイントが前記中空ロッド展開可能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するように、前記第１リンクの前記外円筒に対して前記第４リンクの前記内円筒を回転させる段階を更に備える、請求項１１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］
本願は、２０１８年９月１８日に出願された、同時係属の米国仮特許出願第６２／７３２，９０９号の優先権と利益を、両方の出願に共通するすべての主題について主張するものである。上記仮特許出願の開示は、本明細書において、参照により全体が組み込まれる。

【0002】

［連邦政府資金による研究開発の記載］
本発明は、アメリカ国立科学財団によって助成されるＮＳＦ Ａｗａｒｄ Ｎｏ．１６６３３４５の政府支援により行われた。政府には本発明における一定の権利がある。

【0003】

本発明はツールに関し、より具体的には、物体を中空ロッドの内側から外側へ配備するなどの作業を実行するのに好適な中空ロッド内に配置される作動機構に関する。

【背景技術】

【0004】

一般に、中空円筒シャフト、管、またはロッド内に配置された作動機構を有するツールの分野において、従来のツールは多くの場合、１つの機構、または、単一機能だけがロッドの端部で動作することを可能にする。これは特に、中空ロッドの内側の断面積が小さいときに当てはまる。これらは、円筒シャフトの端部への交換可能な付属品（例えば、ディファレンシャルビットを有するドライバー）として存在するが、手動で切り替えるためには、ツールを作業空間から格納する必要がある。任意の追加機能は一般に、追加の独立のツールを必要とする。

【発明の概要】

【0005】

小さい断面積を有する中空ロッド内に配置された複数の展開可能な作動機構を有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールの必要性がある。本発明は、他の望ましい特性に加えて、この必要性に対処する更なる解決手段に関する。他の望ましい特性は、複数の装置を必要とする機能を実行するために装置の格納または追加ツールを必要としない多機能性を含む。

【0006】

本発明の実施形態によれば、中空ロッド展開可能アクチュエータツールが提供される。ツールは、外円筒を構成する第１リンクと、配備リングの第１部分を構成する第２リンクおよび配備リングの第２部分を構成する第３リンクを有する第１配備リングと、内円筒を構成する第４リンクとを備える。

【0007】

第１リンク上の外円筒は、第１アパーチャを有する第１端部、第２アパーチャを有する第２端部、第１端部および第２端部の間に延在し、中空ロッドの外周および第１端部から第２端部までそれを通る中央通路を画定する第１壁、ならびに、第１ジョイントが搭載された第１壁に配置された第１キャビティを含む。

【0008】

第１配備リングの第１部分を構成する第２リンクは、第１ジョイントで第１リンクの第１壁に旋回可能に連結される第１端部、第２ジョイントを有する第２端部、および、第１端部と第２端部との間に延在するボディを含む。

【0009】

第１配備リングの第２部分を構成する第３リンクは、第２ジョイントで第２リンクのボディに旋回可能に連結する第１端部、第３ジョイントに旋回可能に接続する第２端部、および、第１端部と第２端部との間に延在するボディを含む。

【0010】

第４リンクの内円筒は、第１リンクの外円筒の中央通路に配置され、第１アパーチャを有する第１端部、第２アパーチャを有する第２端部、第１端部と第２端部との間に延在し、中空ロッドの内周および第１端部から第２端部までそれを通る中央通路を画定する第２壁、ならびに、第３リンクのボディに旋回可能に連結される第３ジョイントを有する第２壁における第２キャビティを含む。

【0011】

第１ジョイントおよび第３ジョイントをツールの周囲に沿って互いから離して移動させるように第４リンクの内円筒が第１リンクの外円筒に対して回転されるとき、ツールは、配備リングが第１壁の第１キャビティおよび第２壁の第２キャビティの中にある第１状態から、配備リングがツールの外周の外側に延在する第２状態に遷移する。

【0012】

本発明の態様によれば、カメラまたは照明などの装置を配備リングに取り付けることができる。いくつかのそのような態様において、装置を配備リングに取り着けるためのマウントが提供される。

【0013】

本発明の態様によれば、第２リンクのボディおよび第３リンクのボディの少なくとも１つは、第１リンクの湾曲に合致するように湾曲し、アクチュエータツールが第１状態にあるとき第２リンクおよび第３リンクは外周と同一平面になる。

【0014】

本発明の態様によれば、第１キャビティおよび第２キャビティは、第１リンクの第２アパーチャおよび第４リンクの第４アパーチャと近接して位置する。

【0015】

本発明の態様によれば、第２リンクのボディは、中央通路に垂直な第１平面における第１ジョイントの周りを旋回し、第３リンクは、中央通路と垂直で第１平面からずれた第２平面における第３ジョイントの周りを旋回する。

【0016】

本発明の態様によれば、配備リングの第２リンクおよび第３リンクを接続する第２ジョイントはコンプライアントセグメントである。

【0017】

本発明の態様によれば、第１ジョイントおよび第３ジョイントはコンプライアントセグメントである。

【0018】

本発明の態様によれば、中空ロッド展開可能アクチュエータツールは更に第２配備リングを含む。第２配備リングは、第２配備リングの第１セグメントを構成する第５リンク、および、第２配備リングの第２部分を構成する第６リンクを含む。

【0019】

本発明の態様によれば、第２配備リングの第１部分を含む第５リンクは、第１リンクにおける第３キャビティにおける第４ジョイントで、第１リンクの第１壁に旋回可能に連結される第１端部、第５ジョイントを有する第２端部、ならびに、第１端部および第２端部の間で延在するボディを含む。

【0020】

本発明の態様によれば、第６リンクは、第５ジョイントで第５リンクのボディに旋回可能に連結される第１端部を含む配備リングの第２部分、第４リンクにおける第４キャビティにおける第６ジョイントで第４リンクの第２壁に旋回可能に接続される第２端部、ならびに、第１端部と第２端部との間に延在するボディを含む。

【0021】

中空ロッドの周囲に沿って第４ジョイントおよび第６ジョイントを互いから離すように移動させるように、第４リンクの内円筒が第１リンクの外円筒に対して回転するとき、アクチュエータツールは第１状態（第２配備リングが、第１壁の第１キャビティおよび第２壁の第２キャビティ内にある）から第２状態（第２配備リングが中空ロッドの外周の外側に延在する）に遷移する。

【0022】

本発明の態様によれば、装置を第２配備リングに取り付けることができる。特定のそのような態様において、装置を第２配備リングに取り着けるためのマウントが提供される。

【0023】

本発明の態様によれば、アクチュエータツールが第１状態のとき、第５リンクのボディ、および、第６リンクのボディの少なくとも１つは、第１リンクの湾曲と合致するように湾曲し、第５リンクおよび第６リンクを外周と同一平面にする。

【0024】

本発明の態様によれば、第２配備リングの第５リンクおよび第６リンクを接続する第５ジョイントはコンプライアントセグメントである。

【0025】

本発明の態様によれば、第４ジョイントおよび第６ジョイントはコンプライアントセグメントである。

【0026】

本発明の実施形態によれば、中空ロッド展開可能アクチュエータツールを使用する方法が提供される。本方法は、中空ロッド展開可能アクチュエータツールを提供する段階と、ツールを作動させる段階とを備える。

【0027】

中空ロッド展開可能アクチュエータツールは、本明細書において説明されるツールであり、外円筒を構成する第１リンク、第２リンクおよび第３リンクを構成する配備リング、ならびに内円筒を構成する第４リンクを備える。

【0028】

ツールの作動は、第１ジョイントおよび第３ジョイントを互いから離すようにツールの周囲に沿って移動させるように、第１リンクの外円筒に対して第４リンクの内円筒を回転させ、ツールを第１状態から第２状態に遷移させることを伴う。

【0029】

特定の態様によれば、本方法は更に、ツールの配備リングを格納する段階を備え得る。これは、第１ジョイントおよび第３ジョイントを互いに近づけるようにツールの周囲に沿って移動させるように、第１リンクの外円筒に対して第４リンクの内円筒を回転させ、第２状態から第１状態にツールを遷移させることを伴う。

【図面の簡単な説明】

【0030】

本発明のこれら、および、他の特性は、添付の図面と共に、以下の詳細な説明を参照することによって、より完全に理解される。

【0031】

【図1】配備リング展開可能アクチュエータ機構を有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールが、ロッド内に格納されている状態から、配備されたリングまでの異なる作動段階を遷移する一連の図を示す。

【0032】

【図2】装置が配備リングに配置されている、配備された構成の中空ロッド展開可能アクチュエータツールの図である。

【0033】

【図3】拡張器として機能する複数の配備リングを有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールの模式図である。

【0034】

【図4】２つの配備リングアクチュエータ機構を有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールが、ロッド内に格納された状態から、部分的に配備された状態、完全に配備された状態へ異なる作動段階を遷移する一連の図を示す。

【0035】

【図5】より長いシャフトに取り付けられた中空ロッド展開可能アクチュエータツールを示す。

【0036】

【図6】図１に示される機構のコンプライアントバージョンを示す。

【0037】

【図7A】機構配備リングのコンプライアントバージョンの格納された構成を示す。

【図7B】次に、機構配備リングのコンプライアントバージョンの完全に配備された構成を示す。配備リングはコンプライアントな構成なので、同一平面にあることに留意されたい。

【0038】

【図8A】中空ロッドおよび双安定型配備リングコンポーネントを示す。

【0039】

【図8B】双安定型配備リングアクチュエータ機構を有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールが、ロッド内に格納された状態から、部分的に配備された状態、完全に配備された状態へ異なる作動段階を遷移する一連の図を示す。

【0040】

【図8C】取り外し可能な配備リングを有する中空ロッド展開可能アクチュエータツールを示す。配備リングは取り外されている。

【0041】

【図8D】配備リングが取り付けられている、図８Ｃの中空ロッド展開可能アクチュエータツールを示す。

【0042】

【図9】本発明の中空ロッド展開可能アクチュエータツールを使用する方法を示すフロー図である。

【0043】

【図10】配備リングが延在し、物体が中央通路に挿入された中空ロッド展開可能アクチュエータツールを示す。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本発明の例示的な実施形態は、中空ロッド多機能展開可能アクチュエータツールに関する。このツールは、中央が中空である管に隣接する配備リングを生成するように作動できる湾曲リンク（展開可能）四節回転機構を隠す円柱管を含む。機構が閉じられるとき、管は単純な円柱管に似ている。機構が配備状態で開いているとき、１または複数の配備リングが、円柱管を越えて外に延在し、全体の配備プロセス中に中央の管をなお中空にした状態で、任意の数のアクチュエータまたは装置などを支持するために使用できる。

【0045】

管に全長に沿って、多くの配備リングが含まれ得る。円柱管上の単一または複数の機構は、狭い入口から管が作業空間に入ることを可能にし、その後広がって、作業空間に複数の入り口を作ることなく、または、独立した追加のツールの必要なく、多くのツールまたは他の装置が作業空間に入り、次に保持され、方向付けられ、向きを決められ、作動され、利用されるなどを可能にできる。例えば、本発明を利用する最小限の侵襲性の手術用ツールは、腹部などの体腔に通じる小さい切れ目を通って入り、本発明の機構（図２を参照）を使用して円柱管から２つのカメラを配備し、次に、一対の鉗子などの第３ツールが元の中空ロッド円柱管を通って手術作業を実行し得る（このとき、デュアルカメラが作業空間における三次元（３Ｄ）映像を提供する）。照明、焼灼、レーザ、バキューム、ウォータージェット、電源などのための付属品など、多くの他の手術でない例としての用途が存在する。

【0046】

システムを双安定型または多安定型にするために、コンプライアントなコンポーネントをシステムに含めることができる。そのようなセグメントはまた、デュアルシステムを同一平面に置くために使用できる。

【0047】

中空ロッドに配置される複数の機構はまた、ステント、または、最小限の侵襲性の手術用拡張ツール（図３を参照）などの拡大／拡張動作を可能にし得る。これは、内円筒の作動に正比例する直径制御拡張を可能にする。これは、拡張が圧力に基づき、実際の拡張は患者ごとに変動し得る、従来のバルーンカテーテルまたはステントに対する優位性を提供する。

【0048】

図１から図１０（全体を通して、同様の部分は同様の参照番号で示される）は、本発明による中空ロッド展開可能アクチュエータツールの１または複数の実施形態の例を示す。本発明は、図に示される１または複数の実施形態の例を参照して説明されるが、多くの代替的な形態が本発明を具現化できると理解されるべきである。当業者であれば、本発明の思想および範囲を逸脱しないような方式で、要素または材料のサイズ、形状、またはタイプなど、開示される実施形態のパラメータを変更する異なる方式を追加的に理解するであろう。

【0049】

本明細書において使用される「展開可能」という用語は、特定の意味を有する。展開可能面とは、壊れる、または、延びることなく、材料の薄いシートから作られ得る形状である。本明細書において使用される「展開可能機構」または「展開可能アクチュエータ」という用語は、相互交換可能な用語であり、展開可能面に適合する、または、それから作成される機構を説明する。展開可能機構は、飛行機の胴体および翼、潜水艦の船体、ロケットのコーン、および、最小限の侵襲性の手術用ツールなどの展開可能面に適合できる、または、それから飛び出すことができる。当該機構は、２つの同心円状の円筒から成る。

【0050】

また、本明細書において使用される場合、円柱管またはロッド内に含まれる本発明の機構は、配備されていない第１状態において、管壁内の内部のキャビティに入っており、ツールの外周内に含まれているとき、「閉じている」とみなされる。また、本発明の機構は、配備された第２状態において、ツールの外周の外側の管壁を越えてキャビティから外向きに広がっているとき、「開いている」とみなされる。

【0051】

図１は、動作中の中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００の一連の上面図を示す。図２は、第２配備リングおよび配備リングに取り付けられたマウントを有する中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００の斜視図である。図３は、複数の配備リングを有する中空ロッド展開可能ロッドアクチュエータの上面図である。図４は、動作中の中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００の一連の図を示す。図５は、延在するシャフトを有する中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００を示す。

【0052】

図１の実施形態において、ツール１００の機構は、２つの同心円状の円筒を含む。四節回転機構、湾曲または適合されたクランクスライダーは、外円筒の直径および厚みに適合する。その結果、機構の個々のリンクは、外円筒と同じ湾曲を有する（ただし、これは動作の要件ではない）。四節回転機構を構成する要素は、外円筒を構成する第１リンク１０２、第２リンク１０６および第３リンク１０８を構成する第１配備リング１０４、ならびに、第１リンク１０２の中央通路１１８内に配置された内円筒を構成する第４リンク１１０を含む。

【0053】

第１リンク１０２の外円筒は、第１アパーチャを有する第１端部１１２、第２アパーチャを有する第２端部１１４、ならびに、第１端部１１２および第２端部１１４の間に延在し、中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００の外周および第１端部１１２から第２端部１１４までそれを通る中央通路１１８を画定する第１壁１１６を有する。第１キャビティ１２０は、第１ジョイント１２２が中に搭載された第１壁１１６に配置される。

【0054】

第１リンク１０２の第１壁１１６は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するのに好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。他の好適な材料は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。第１リンク１０２の外周、および、第１端部１１２と第２端部１１４との間の第１壁１１６の長さは、中空ロッド展開可能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動し得る。

【0055】

第１壁１１６における第１キャビティ１２０は、本装置の機構が閉位置にあるとき、第１配備リング１０４の少なくとも一部が第１キャビティ１２０に存在する、または、そうでなければ格納されることを可能にするサイズおよび寸法である、窪み、凹部、切れ込み、チャネル、通路、または窓などを含む。特定の実施形態において、第１ジョイント１２２は、第１壁１１６に埋め込まれた、第１キャビティ１２０にわたるピンである。他の好適なジョイント装置または機構が、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。

【0056】

第２リンク１０６は、第１配備リング１０４の第１部分を構成する。第２リンク１０６は、第１ジョイント１２２で第１リンク１０２の第１壁１１６に旋回可能に連結された第１端部１２４、第２ジョイント１２８を有する第２端部１２６、および、第１端部１２４と第２端部１２６との間に延在するボディ１３０を有する。第２リンク１０６のボディ１３０は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するために好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。特定の実施形態において、ツール１００が閉状態にあるとき、第２リンク１０６のボディ１３０が第１壁１１６の第１キャビティ１２０内に存在できるように、第２リンク１０６のボディ１３０は、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。特定の実施形態において、第２リンク１０６の長さは、作動するとき、第１配備リング１０４の第１部分が、第１リンク１０２の外円筒からどれほど遠く離れて移動するかを部分的に決定する。特定の実施形態において、第２ジョイント１２８は、第２リンク１０６の第２端部１２６でボディ１３０に埋め込まれたピンである。

【0057】

第３リンク１０８は第１配備リング１０４の第２部分を構成する。第３リンク１０８は、第２ジョイント１２８で第２リンク１０６のボディ１３０に旋回可能に連結される第１端部１３２、第３ジョイント１３６を有する第２端部１３４、および、第１端部１３２と第２端部１３４との間に延在するボディ１３８を有する。第３リンク１０８のボディ１３８は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するのに好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。特定の実施形態において、機構が閉状態にあるとき、第３リンク１０８のボディ１３８が第１壁１１６の第１キャビティ１２０内に存在できるように、第３リンク１０８のボディ１３８は、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。特定の実施形態において、第３リンク１０８は、作動するときに、第１配備リング１０４の各部分が第４リンク１１０の内円筒の外向きに（または、それから離れる向きに）移動することだけを可能にできる第１リンク１０２の外円筒の外周の半分の弧長を有し得る。ただし、これはやはり動作の要件ではない。

【0058】

第４リンク１１０の内円筒は、第１アパーチャを有する第１端部１４０、第２アパーチャを有する第２端部１４２、および、第１端部１４０と第２端部１４２との間に延在し、中空ロッドの内周および第１端部１４０から第２端部１４２までそれを通る中央通路１１８を画定する第２壁１４４を有する。第２キャビティ１４６は、第３ジョイント１３６が中に搭載された第２壁１４４に配置され、第３リンク１０８のボディ１３８の第２端部１３４に旋回可能に連結される。

【0059】

第４リンク１１０の第２壁１４４は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するのに好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。他の好適な材料は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。第４リンク１１０の内周、および、第１端部１４０と第２端部１４２との間の第２壁１４４の長さは、中空ロッド展開可能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動し得る。

【0060】

第２壁１４４における第２キャビティ１４６は、ツール１００が閉位置にあるとき、第１配備リング１０４の少なくとも一部が、第２キャビティ１４６に存在する、または、そうでなければ格納されることを可能にするサイズおよび寸法を有するように、窪み、凹部、切れ込み、チャネル、通路、窓などを含む。特定の実施形態において、第３ジョイント１３６は、第２壁１４４に埋め込まれた、第２キャビティ１４６にわたるピンである。第２キャビティ１４６のそのような実施形態は、第３リンク１０８が第３ジョイント１３６の周りを旋回することを可能にするサイズおよび寸法である。第１装置１８０またはマウント１７８が第１配備リング１０４に取り付けられる、他の実施形態において、第２キャビティ１４６は、ツール１００が閉状態または格納状態にあるとき、中央通路１１８に存在するように、装置またはマウントが第２壁１４４を通過することを可能にするサイズおよび寸法である。他の好適な構成は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。

【0061】

第４リンク１１０は、機構を作動させるために、第１リンク１０２の外円筒に対して回転する四節回転機構（図に示されるような内円筒、または他の回転アクチュエータであり得る）のスライダーとして機能する。

【0062】

第２リンク１０６、第３リンク１０８および第４リンク１１０の第１リンク１０２上の深さ（または円筒の全長に沿った距離）は、機構の機能を変化させないが、より深いリンクは、延在する機構が、取り付けられたリングまたはアイレットよりも、取り付けられた円筒またはチャネルに似ることを助け得る。より深いリンクはまた、双安定型システムを作成するとき、追加のスプリングバック力を助け得る。第１リンク１０２は、ツール１００の機構の残り部分の上および下に延在し得る完全な円筒であり得る。

【0063】

動作中、第４リンク１１０の内円筒は、矢印１４８で示されるように、第１ジョイント１２２および第３ジョイント１３６をツールの周囲に沿って互いから離して移動させるように、第１リンク１０２の外円筒に対して回転し、ツール１００は、図１の左端の図において見られるように、配備リング１０４が第１壁１１６の第１キャビティ１２０内にある第１状態から、図１の右端の図において見られるように、第２リンク１０６および第３リンク１０８がツール１００の外周の外側に延在して第１配備リング１０４を形成する第２状態に遷移する。

【0064】

特定の実施形態において、中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００は、複数の配備リングを含み得る。図２の実施形態において、ツール１００は、第２配備リング１５０の第１部分を構成する第５リンク１５２および第２配備リング１５０の第２部分を構成する第６リンク１５４を含む第２配備リング１５０を備える。図２のツール１００はまた、装置１８０、１８４を配備リング１０４、１５０に固定するための装置マウント１７８、１８２を含む。

【0065】

第５リンク１５２は、第２配備リング１５０の第１部分を構成する。第５リンク１５２は、第３キャビティ１６０における第４ジョイント１５８で第１リンク１０２の第１壁１１６に旋回可能に連結される第１端部１５６、第５ジョイント１６４を有する第２端部１６２、および、第１端部１５６と第２端部１６２との間に延在するボディ１６６を含む。第５リンク１５２のボディ１６６は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するのに好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。特定の実施形態において、第５リンク１５２のボディ１６６は、ツール１００が閉状態にあるとき、第２リンク１０６のボディ１６６が第１壁１１６の第３キャビティ１６０内に存在できるように、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。特定の実施形態において、第５リンク１５２の長さは、作動するときに、第２配備リング１５０の第１部分が第１リンク１０２の外円筒からどれほど遠く離れて移動するかを部分的に決定する。特定の実施形態において、第４ジョイント１５８は、第５リンク１５２の第２端部１６２でボディ１６６に埋め込まれたピンである。

【0066】

第６リンク１５４は、第２配備リング１５０の第２部分を構成する。第６リンク１５４は、第５ジョイント１６４で第５リンク１５２のボディ１６６に旋回可能に連結される第１端部１６８、第４リンク１１０における第４キャビティ１７４において第６ジョイント１７２を有する第２端部１７０、および、第１端部１６８と第２端部１７０との間に延在するボディ１７６を含む。第６リンク１５４のボディ１７６は、プラスチック、金属、または、展開可能面を形成するのに好適な任意の他の材料から形成され得る。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。特定の実施形態において、第６リンク１５４のボディ１７６は、機構が閉状態にあるとき、第６リンク１５４のボディ１７６が第１壁１１６の第３キャビティ１６０内に存在できるように、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。特定の実施形態において、第６リンク１５４は、作動するときに、第２配備リング１５０の各部分が第４リンク１１０の内円筒の外向きに（または、それから離れる向きに）移動することだけを可能にできる第１リンク１０２の外円筒の外周の半分の弧長を有し得る。ただし、これはやはり動作の要件ではない。

【0067】

第２配備リング１５０の配備および格納に対応するために、第１リンクには、中に第４ジョイント１５８が搭載された第３キャビティ１６０が設けられる。第１壁１１６における第３キャビティ１６０は、本装置の機構が閉位置にあるとき、第２配備リング１５０の少なくとも一部が第３キャビティ１６０に存在する、または、そうでなければ格納されることを可能にするサイズおよび寸法である窪み、凹部、切れ込み、チャネル、通路または窓などを含む。特定の実施形態において、第４ジョイント１５８は、第１壁１１６に埋め込まれ、第３キャビティ１６０にわたるピンである。第２配備リング１５０がツール１００の全長に沿って第１配備リング１０４に隣接する位置にある図２の実施形態において、第３キャビティ１６０は第１キャビティ１２０から延在する。他の好適なジョイント装置または機構が、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。

【0068】

同様に、第４リング１１０には、中に第６ジョイント１７２が搭載される第４キャビティ１７４が設けられる。第２壁１４４における第４キャビティ１７４は、ツール１００が閉位置にあるとき、第２配備リング１５０の少なくとも一部が、第２キャビティ１４６に存在する、または、そうでなければ格納されることを可能にするサイズおよび寸法を有するように、窪み、凹部、切れ込み、チャネル、通路、窓などを含む。特定の実施形態において、第６ジョイント１７２は、第２壁１４４に埋め込まれ、第４キャビティ１７４にわたるピンである。そのような実施形態において、第４キャビティ１７４は、第６リンク１５４が第６ジョイント１７２の周りを旋回することを可能にするサイズおよび寸法である。第１装置１８０または搭載１７８が第２配備リング１５０に取り付けられる他の実施形態において、第４キャビティ１７４は、ツール１００が閉状態または格納状態にあるとき、中央通路１１８の中に存在するように、第１装置１８０または搭載１７８が第２壁１４４を通過することを可能にするサイズおよび寸法である。第２配備リング１５０がツール１００の全長に沿って第１配備リング１０４に隣接する位置にある図２の実施形態において、第４キャビティ１７４は第２キャビティ１４６から延在する。他の好適な構成は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。

【0069】

図２の実施形態において、第１配備リング１０４には、第１装置１８０を保持する、第２リンク１０６上の第１マウント１７８が設けられ、第２配備リング１５０には、第２装置１８４を保持する、第５リンク１５２上の第２マウント１８２が設けられる。装置１８０、１８４の種類は、ツール１００が構成される使用に依存する。この実施形態において、第１装置１８０および第２装置１８４はカメラである。他の好適な装置１８０、１８４は、本開示の利点を参照することによって、当業者にとって明らかである。同様の方式で、マウント１７８、１８２は、必要に応じて、任意の数の装置１８０、１８４を保持する、または、それらと相互作用するよう構成され得る。特定の実施形態において、マウント１７８、１８２は、配備リング１０４、１５０のそれぞれの部分と同じ材料から形成される。他の実施形態において、マウント１７８、１８２は、異なる材料から形成され、配備リング１０４、１５０のぞれぞれに取り付けられる。

【0070】

図３は、複数の配備リングを有する中空ロッド展開可能作動ツール１００の実施形態の上面図を示す。この実施形態において、ツール１００は更に、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０に加えて、第３配備リング１８６、第４配備リング１８８、第５配備リング１９０、第６配備リング１９２、第７配備リング１９４、および第８配備リング１９６を含む。配備リング１８６、１８８、１９０、１９２、１９４および１９６の各々は、第１および第２配備リング１０４、１５０のような構造を有し、第１部分が第１リンク１０２に旋回可能に接続され、第２部分が第１部分に旋回可能に接続され、第４リンク１１０は、配備リングのすべてが第１リンク１０２の外リングに対する第４リンク１１０の内円筒の回転によって作動されることを可能にする。ツール１００上に配置された複数の配備リング１０４、１５０、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４および１９６は、ステントまたは最小限の侵襲性手術用拡張ツールなど、拡大／拡張動作を可能にできる。

【0071】

図４は、２つの配備リング１０４、１５０を有する、ツール１００の３Ｄ印刷された実装の一連の図を示す。左端の図は、閉状態または格納状態のツールであり、右端の図は、開配備状態のツールである。図４の例において、第４リンク１１０の内円筒は、ツール１００の全長にわたって延在しない。第１配備リング１０４および第２配備リング１５０がツール１００の全長にわたって搭載される第４壁端部の第２端部１４２。この例において、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０の位置から第２端部１１４に延在する第１リンク１０２は、ツールの内周および外周の両方を画定する。この方式で、第１リンク１０２は、ツールの機構を囲むキャップとして機能する。ここで、第２キャビティ１４６および第４キャビティ１７４は、第１リンク１０２が第４リンク１１０の上部に置かれる間隔によって形成され、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０はその間に位置する。図４のツール１００は、リンク１０２の第１端部１１２、リンク１１０の第１端部１４０で第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転することによって作動される。

【0072】

図５は、第１リンク１０２の外円筒および第４リンク１１０の内円筒が延在して、より長いシャフトを形成する中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００を示す。第１配備リング１０４および第２配備リング１５０はリンク１０２の第２端部１１４およびリンク１１０の第２端部１４２に近接する。図５のツール１００は、ユーザに近接するリンク１０２の第１端部１１２、リンク１１０の第１端部１４０で、第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転することによって作動される。

【0073】

コンプライアント機構の原理を適用することにより、ピンジョイントをコンプライアントセグメントに置き換えることができ、同じ動きを提供できる。図６は、図１に示される機構のコンプライアントバージョンを示す。リンクの形状を調節することにより、本発明の機構の２つの事例は、図７Ａおよび図７Ｂに見られるように、同一平面を占め得る。これらのコンプライアント構成は、平面ＣＮＣルーティングおよびダイカッティングなどの、より多くの製造方法を可能にする。図８Ａおよび図８Ｂは、コンポーネントおよび組み立てられた配備機構の双安定型構造を示す。

【0074】

図６の例において、ツール１００の第１ジョイント１２２、第２ジョイント１２８、および第３ジョイント１３６のピンジョイントはコンプライアント機構で置き換えられる。コンプライアント機構は、ジョイントを形成する材料の柔軟な性質を利用して、材料が曲がることを可能にし、従来のピンジョイントによって提供される動作の自由度を再現する。コンプライアント機構を使用することにより、第１配備リング１０４の第２リンク１０６および第３リンク１０８、ならびに、第１ジョイント１２２、第２ジョイント１２８、および第３ジョイント１３６は、１つの材料のから形成され得る。これにより、第１配備リング１０４のすべての部分が、中央通路１１８に垂直な同一平面に存在することを可能にする。

【0075】

図７Ａおよび図７Ｂの例において、第２ジョイント１２８および第５ジョイント１６４についてのコンプライアント機構と組み合わせた配備リング１０４、１５０の形状の変化は、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０が、中央通路１１８に垂直な同一平面に存在し、干渉を受けることなく動作することを可能にする。この例において、第１ジョイント１２２および第３ジョイント１３６は、第１リンク１０２および第４リンク１１０における対応するソケットに受けられる第２リンク１０６の第１端部１２４および第３リンク１０８の第２端部１３４から延在するピンから成るピンジョイントである。同様に、第４ジョイント１５８および第６ジョイント１７２は、第１リンク１０２および第４リンク１１０における対応するソケットに受けられる第５リンク１５２の第１端部１５６および第６リンク１５４の第２端部１７０から延在するピンから成るピンジョイントである。第１配備リング１０４の第２ジョイント１２８および第２配備リング１５０の第５ジョイント１６４は、提供および位置ずれもするコンプライアント機構である。位置ずれおよびコンプライアントの性質は、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０の両方が中央通路１１８に垂直な同一平面に存在しつつも、作動されるときに第１配備リング１０４および第２配備リング１５０が他に干渉することを防止する。

【0076】

図７Ａは、第１配備リング１０４の第２リンク１０６および第３リンク１０８、ならびに、第２配備リング１５０の第５リンク１５２および第６リンク１５４、ならびに、マウント１７８、１８２がツール１００の外周の中に格納されている第１閉状態または格納状態のツール１００を示す。図７Ｂは、第１配備リング１０４の第２リンク１０６および第３リンク１０８、ならびに、第２配備リング１５０の第５リンク１５２および第６リンク１５４、ならびに、第２リンク１０６に取り付けられたマウント１７８、および第５リンク１５２に取り付けられたマウント１８２がツール１００の外周の外側に延在する第２開状態または配備状態のツール１００を示す。図７Ａに見られる第１状態から図７Ｂに見られる第２状態へのツール１００の作動は、第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転させることによって達成される。

【0077】

図８Ａおよび図８Ｂは、ピンジョイントおよびコンプライアント機構の両方を使用して、第１配備リング１０４を有するツール１００を作るツール１００の実施形態を示す。ここで、コンポーネントは双安定型であり、各コンポーネントは、中実の部品として形成されることが可能である。図８Ａは、解体された第１リンク１０２、第１配備リング１０４、および第４リンク１１０を示す。

【0078】

第１リンク１０２の外円筒は、第１アパーチャを有する第１端部１１２、第２アパーチャを有する第２端部１１４、ならびに、第１端部１１２および第２端部１１４の間に延在し、中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００の外周および第１端部１１２から第２端部１１４までそれを通る中央通路１１８を画定する第１壁１１６を有する。第１キャビティ１２０は、中に形成されたソケット２０４を有する第１壁１１６に配置される。

【0079】

図８Ａおよび図８Ｂの例において、第１リンク１０２の第１壁１１６はプラスチックから形成される。他の好適な材料は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。

【0080】

第１壁１１６における第１キャビティ１２０は、本装置の機構が閉位置にあるとき、第１配備リング１０４の少なくとも一部が第１キャビティ１２０に存在する、または、そうでなければ格納されることが可能になるサイズおよび寸法である切れ込みを含む。図８Ａおよび図８Ｂの例において、第１キャビティ１２０は、第１ジョイント１２２を構成するピン２００を受けるための第１壁１１６におけるソケット２０４を含む。

【0081】

第２リンク１０６は、第１配備リング１０４の第１部分を構成する。第２リンク１０６は、第１ジョイント１２２で第１リンク１０２の第１壁１１６に旋回可能に連結された第１端部１２４、第２ジョイント１２８を有する第２端部１２６、および、第１端部１２４と第２端部１２６との間に延在するボディ１３０を有する。図８Ａおよび図８Ｂの例において、第２リンク１０６のボディ１３０は、プラスチックから形成される。ツール１００が閉状態にあるとき、第２リンク１０６のボディ１３０が第１壁１１６の第１キャビティ１２０内に存在できるように、第２リンク１０６のボディ１３０は、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。この例において、第１リンク１０２上のソケット２０４と篏合して第１ジョイント１２２を構成するために、形成されたピン２００がボディ１３０の第１端部１２４に提供される。第２ジョイント１２８は、第２ジョイント１２８で材料を薄くし、第２リンク１０６を第３リンク１０８に連結することによって形成されるコンプライアント機構を含む。

【0082】

第３リンク１０８は、第１配備リング１０４の第２部分を構成する。第３リンク１０８は、第２ジョイント１２８のコンプライアント機構を介して第２リンク１０６のボディ１３０に旋回可能に連結する第１端部１３２、形成されたピン２０２を有する第２端部１３４、および、第１端部１３２と第２端部１３４との間に延在するボディ１３８を有する。図８Ａおよび図８Ｂの例において、第３リンク１０８のボディ１３８はプラスチックから形成される。機構が閉状態にあるとき、第３リンク１０８のボディ１３８が第１壁１１６の第１キャビティ１２０内に存在できるように、第３リンク１０８のボディ１３８は、第１リンク１０２の湾曲に適合して湾曲する。この例において、形成されたピン２０２は、第４リンク１１０上のソケット２０６と篏合して第３ジョイント１３６を構成するために、ボディ１３０の第２端部１３４で提供される。

【0083】

第２リンク１０６、第３リンク１０８、および、第２リンク１０６と第３リンク１０８とを連結する第２ジョイント１２８から構成される第１配備リング１０４はプラスチックから形成される。他の好適な材料は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。

【0084】

第４リンク１１０の内円筒は、第１アパーチャを有する第１端部１４０、第２アパーチャを有する第２端部１４２、および、第１端部１４０と第２端部１４２との間に延在し、中空ロッドの内周および第１端部１４０から第２端部１４２までそれを通る中央通路１１８を画定する第２壁１４４を有する。第２キャビティ１４６は、中にソケット２０６が形成された第２壁１４４に配置される。

【0085】

図８Ａおよび図８Ｂの例において、第４リンク１１０の第２壁１４４はプラスチックから形成される。他の好適な材料は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。好適な材料の例は、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）およびアクリルを含む。この例において、第４リンク１１０は更に、第４リンクの第１端部１４０から延在するリップ２０８を含む。リップ２０８はまた、第４リンク１１０の内円筒上に配置されるとき、第１リンク１０２の外円筒のための支持、または、保持機構として機能できる。特定の実施形態において、リップ２０８は、ツール１００の作動を補助するためのタブ２１０を更に含み得る。

【0086】

第２壁１４４における第２キャビティ１４６は、ツール１００が閉位置にあるとき、第１配備リング１０４の少なくとも一部が第２キャビティ１４６に存在する、または、そうでなければ格納されることを可能にするサイズおよび寸法の切れ込みを含む。図８Ａおよび図８Ｂの例において、第２キャビティ１４６は、第３ジョイント１３６を構成するピン２０２を受けるためのソケット２０６を含む。

【0087】

図８Ｂは、動作中の組み立てられたツール１００の一連の図を示す。左端の図は、第１閉状態または格納状態のツール１００を示す。右端の図は、第２開状態または配備状態のツール１００を示す。第１状態から第２状態へのツール１００の作動は、第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転させることによって達成される。リップ２０８および／またはタブ２１０が提供される特定の実施形態において、タブ２１０および／またはリップ２０８は、ツール１００の作動において使用され得る。

【0088】

図８Ｃおよび図８Ｄは、ツール１００の実施形態を示す。配備リング１０４を第１リンク１０２および第４リンク１１０に接続するジョイントのためにコンプライアント機構を利用し、配備リング１０４をツール１００との間で容易に着脱することを可能にする。図８Ｃは、ツール１００から取り外された配備リング１０４を示し、図８Ｄは、ツール１００から取り外された配備リング１０４を示す。この実施形態において、ソケット２０４と篏合して第１ジョイント１２２を構成するために提供される形成されたピン２００、および、ソケット２０６と篏合して第３ジョイント１３６を構成するために提供される形成されたピン２０２は、コンプライアント機構である。ここで、形成されたピン２００、２０２のコンプライアント機構は、対応するソケット２０４、２０６内にクリップまたはスナップ式で固定できるスプリング・クリップ機構を提供する。形成されたピン２００、２０２のためにコンプライアント機構を使用することによって、ツール１００との間で配備リング１０４を容易に着脱することができる。これは、望ましい装置１８０または中に取り付けられた装置のためのマウント１７８を配備リング１０４に取り着けることによって、特定の用途に対するツール１００の迅速な構成を可能にする。ツールは、配備リング１０４を取り外し、配備リング１０４を、望ましい装置１８０が搭載された別のものと交換することによって、望ましく再構成できる。他の構成および好適なコンプライアント機構は、本開示の利点を考慮することによって、当業者にとって明らかである。

【0089】

図９は、本発明の中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００を使用するための方法３００を示す。最初に、本明細書に説明される中空ロッド展開可能アクチュエータツール１００が提供される（段階３０２）。ツール１００は、掘削現場または手術の環境など、中空ロッドアクチュエータツールが典型的に使用される特定の作業空間に配備できる。ツール１００は次に、第１閉状態または格納状態から第２開状態または配備状態に遷移するために、作業空間で作動できる（段階３０４）。ツール１００の１または複数の配備リング１０４、１５０がその中に搭載された装置を有する実施形態において、装置を使用できる（段階３０６）。特定の実施形態において、ツール１００を解放するために、ツール１００はまた、第２開状態から第１閉状態に再び遷移され得る（段階３０８）。ここで、ツール１００は作業空間から撤退させることができる。

【0090】

ツール１００の作動（段階３０４）は、図１、図４、および図８Ｂの一連の図に示される。左から右の方向に移動し、左端の図が第１格納状態のツール１００であり、右端の図が、配備された第２状態（１または複数の配備リング１０４、１５０がツール１００の外周の外側に延在する）のツール１００である。

【0091】

典型的には、ツール１００の第１端部はユーザに近接し、１または複数の配備リング１０４、１５０が位置するツール１００の遠位第２端部は作業空間内に挿入される。いくつかの実施形態において、１または複数の装置１８０、１８４を配備リング１０４、１５０に取り付けることができる。配備リング１０４、１５０は、ツール１００の全長に沿ったどこにでも位置し得ること、また、第２配備リング１５０は、第１配備リング１０４と概して同じ位置にある必要が無いことが理解されるべきである。

【0092】

第１状態から第２状態へのツール１００の作動（段階３０４）は、第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転することによって達成される。リップ２０８および／またはタブ２１０が提供される特定の実施形態において、タブ２１０および／またはリップ２０８は、ツール１００の作動に使用できる。

【0093】

１または複数の配備リング１０４、１５０が延在すると、配備リング１０４、１５０上に搭載された装置１８０、１８４がある場合、装置は、ツール１００の外周の外側の環境で利用できる（段階３０６）。また、配備されると、品目は、ツールの中央通路１１８を通じて環境内に挿入できる。この例は図１０に見ることができる。

【0094】

図１０において、第１配備リング１０４および第２配備リング１５０がツール１００の外周の外側に配備されたツール１００の第２端部が示される。この例において、第１配備リング１０４に取り付けられた第１装置１８０は、内蔵光源を有するカメラである。第２配備リングに取り付けられた第２装置１８４も、内蔵光源を有するカメラである。

【0095】

配備リング１０４、１５０が延在している図１０の例において、ツール１００の中央通路１１８が、作業空間の環境への追加的な品目の挿入に使用するために利用可能である。この例において、鉗子３１０がツール１００の中央通路１１８に挿入されている。使用中、配備リング１０４、１５０上に設けられるカメラ１８０、１８４は、環境の三次元表示を提供し、鉗子３１０を使用して操作するものをユーザが見ることを可能にする。特定の他の実施形態において、ユーザに環境の異なる表示を提供するために、カメラ１８０、１８４の１つは、逆方向を向いて搭載され得る。これは、異なる表示を得るために再配置される必要がある従来の内視鏡に対する優位性を提供する。

【0096】

再び図９に戻ると、同様の方式で、配備された第２状態から格納された第１状態にツール１００を遷移させることによって、ツール１００を解放することができる（段階３０８）。第２の開状態または配備状態から第１の閉状態または格納状態にツールを遷移させることは、第１の閉状態または格納状態から第２の開状態または配備状態にツール１００を遷移させるために使用される回転方向と逆の回転方向に、第１リンク１０２の外円筒に対して第４リンク１１０の内円筒を回転させることを伴う。そのようなとき、ツール１００を環境から撤退させることができる。

【0097】

リンクの形状は、機構の動きに対して任意であることに留意すべきである。ピン間の距離が同じであり、かつ、リンクが自己干渉しない限り、機構は同じ動きを有する。機構が閉じているときに、動くリンクを完全に隠すために、リンクは、作動する円筒の湾曲の半径、および、完全に折りたたまれたときの円筒の内部に適合する形状に制限される。

【0098】

従来の円筒シャフトまたは管ツールは、特に管が小さいとき、１つのツールだけがシャフトの端部で動作することを可能にすることが多い。本発明は、器具または機構が円柱管に含まれること、および、シャフト上で隠される他の器具と連携して、単一の入口を通って作業空間に入ることを可能にする。これにより、ｉ）必要なツールの交換の回数を低減することによって、狭い／遠隔の作業空間における作業を実行するのに必要な時間を少なくし、ｉｉ）必要な入口の穴／地点の数を低減することによって、作業空間の境界に対する外傷／損傷を低減し、ｉｉｉ）ブレード／グリッパと相互作用する組織だけが円筒シャフトの内径の中に引き込まれるので、ブレード／グリッパと体組織との間の干渉を制限することによって、作業空間への外傷／損傷を低減し、ｉｖ）空間に入るために必要となるシャフトが少なくなるので、ツールのセットアップと連携して使用される制御システムの複雑性を低減し、ｖ）装置がツール内に内蔵されるので、挿入／配備される必要がある装置の数を低減し、ｖｉ）ツールが再配置されるとき、ツールに取り付けられた装置がツールと共に移動するので、再配置に伴う複雑性を低減し、ｖｉｉｉ）プロシージャの費用を低減し、ｉｘ）個々のツールを安定化または操作するのに必要な作業の手の数を低減し、ｘ）以前は単一のツールのための空間だけがあったが、照明、カメラ、および、ツールなどの、動作を完了するために必要な多くのツール／機器を提供することによって、狭い空間において作業するときの能力を増加させることができる。

【0099】

本発明の実施形態の例によれば、配備装置は、円筒シャフトが狭い空間にあり、追加の機能から利益を得られ得る場所で利用され得る。２つの重要な用途は、最小限の侵襲性の手術器具、および、ダウンホール掘削機器を含む。他の用途は、レーザ、フラッシュライト、カメラレンズ、モータ、スピーカ、充電ポートなど、円筒シャフトを有する電子機器を含む。

【0100】

充電装置は、必要になるまで隠され、その後充電または被充電のために広げられる接続要素を有し得る。スピーカ（例えば、Ａｍａｚｏｎ Ａｌｅｘａ（登録商標））の制御は、外観のためにボタンおよびポートを隠したままにして、汚染から保護できる。

【0101】

バッテリを交換するとき、または、装置内部の配線を修理しようとするとき、「内部」を外に広げることにより、容易に修理またはバッテリ交換を行い、その後円筒内に押し戻すことが可能となる。

【0102】

カメラレンズ上には、レンズがどのように機能するかを決定する複数のガラスディスクがある。そのディスクがレンズに沿った異なる箇所において単純に追加または除去できる場合、それは独立したレンズの大きな集合ではなく、本質的に単一の汎用レンズとなる。これは、焦点を調節することが望ましいことがあり得るすべてのものに適用され得る。これは特にモバイルカメラの変革に有用であり得る。

【0103】

例えば、カラーフィルタ、ＵＶフィルタなど、レンズの端部に取り付けられる数百のレンズフィルタがある。これらすべてのフィルタがレンズに沿って取り付けられ、単純にスライドして出し入れされる場合、非常に便利であり、フィルタの運搬や交換が容易になる。

【0104】

本明細書において使用される限り、「含む」および「含み」という用語は、排他的ではなく、包括的なものとして解釈されることが意図される。本明細書において使用されるとき、「例示的」、「例えば」および「例」という用語は、「例、事例、または説明として機能する」ことを意味することが意図されており、他の構成に対して好ましい、または、優位な構成を示す、または、示さないものとして解釈されるべきでない。本明細書において使用される場合、「約」および「およそ」という用語は、特性、パラメータ、サイズおよび寸法の変動など、主観的または客観的な値の範囲の上限および下限に存在し得る変動を包含することが意図されている。１つの非限定的な例において、「約」および「およそ」という用語は、＋１０パーセント以下、または、－１０パーセント以下を意味する。１つの非限定的な例において、「約」および「およそ」という用語は、当業者によって、含まれるとみなされるほど十分に近いことを意味する。本明細書において使用される場合、「実質的」という用語は、当業者によって理解されるように、動作、特性、性質、状態、構造、品目、または、結果の完全な、または、ほぼ完全な度合いまたは程度を指す。例えば、「実質的」に円形の物体は、数学的に決定可能な限度まで物体が完全な円である、または、当業者によって認識または理解されるような近似的な円であることを意味する。絶対的な完全性からの逸脱の厳密な許容可能な程度は、いくつかの事例において、特定の文脈に依存すし得る。しかしながら、一般に、完全性の近さは、あたかも絶対的および全体的な完全性が達成または取得された場合と同じような全体的な結果を有する程度である。「実質的」の使用は、当業者によって理解されるように、動作、特性、性質、状態、構造、品目、または結果の完全な、または、ほぼ完全な欠如を指すための否定的な意味で使用されるとき、等しく適用可能である。

【0105】

本発明の多くの修正および代替的実施形態は、上の説明を参照することにより、当業者にとって明らかである。したがって、本説明は、例示に過ぎず、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したものとして解釈される。本発明の思想から実質的に逸脱することなく、構造の詳細は変動し得、添付の請求項の範囲内に含まれるすべての修正の排他的使用が留保される。本明細書において、実施形態は、明確で簡潔な明細書が書かれることを可能にするように説明されたが、実施形態は、本発明を逸脱することなく、様々に組み合わされ得る、または、分離され得ることが意図されており、そのように理解されるべきである。本発明は、添付の請求項によって必要とされる程度および適用可能な法律のルールだけに限定されることが意図される。

【0106】

また、以下の請求項は、本明細書において説明される発明のすべての一般的および特定の特徴、ならびに、言語の問題としてその間に含まれると記され得る本発明の範囲の記述すべてを包含するものであると理解される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】