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(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】2024-06-19
(45)【発行日】2024-06-27
(54)【発明の名称】二重摩擦機構を有する関節を含むトレイアームアセンブリ
(51)【国際特許分類】
A61B 50/33 20160101AFI20240620BHJP
A61G 13/00 20060101ALI20240620BHJP
【ＦＩ】
A61B50/33
A61G13/00 Z
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2022507516
(86)(22)【出願日】2020-07-30
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-11
(86)【国際出願番号】 IB2020057207
(87)【国際公開番号】W WO2021028765
(87)【国際公開日】2021-02-18
【審査請求日】2023-07-20
(31)【優先権主張番号】62/884,762
(32)【優先日】2019-08-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】319008904
【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100165995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 寿人
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー メイスン ハーン
(72)【発明者】
【氏名】マーク ネスター
(72)【発明者】
【氏名】スコット ニュートン
(72)【発明者】
【氏名】ポール サイター
【審査官】滝沢 和雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１５２９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６１８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５０３５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１１７９２２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５０／３３
Ａ６１Ｇ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレイアームアセンブリの関節であって、関節本体と、
シャフトであって、前記シャフトの長手方向軸の周りで前記関節本体に対して回転するように構成されているシャフトと、
スリップクラッチアセンブリであって、
前記シャフトにキー結合された複数の第１クラッチプレートと、
前記関節本体にキー結合された複数の第２クラッチプレートと、
を含む、クラッチスタックと、
前記クラッチスタックに力を選択的に作用するように構成されているばねであって、
前記クラッチスタックを圧縮する前記力は、前記複数の第１クラッチプレートと前記複数の第２クラッチプレートとの間に、前記関節本体に対する前記シャフトの回転に対する摩擦を生じさせる、
ばねと、
を含む、スリップクラッチアセンブリと、
を含む、関節。
【請求項2】
前記関節はトレイアームアセンブリの一部であり、前記シャフトは、前記トレイアームアセンブリのアームに固定的に結合されている、
請求項１に記載の関節。
【請求項3】
解除リングと、圧力プレートと、
を更に含み、
前記ばねは、前記解除リングに前記力を選択的に作用するように構成されており、
前記解除リングは、前記圧力プレートに前記力を伝達するように構成されており、
前記圧力プレートは、前記クラッチスタックに前記力を伝達するように構成されている、
請求項１に記載の関節。
【請求項4】
解除レバーを更に含み、前記解除レバーを作動させると、前記圧力プレートから前記解除リングを分離することにより前記スリップクラッチアセンブリが停止し、
前記圧力プレートから前記解除リングが分離すると前記クラッチスタックが圧縮解除され、
前記クラッチスタックが圧縮解除されると前記摩擦が減少する、
請求項３に記載の関節。
【請求項5】
前記シャフト内に位置するプッシュロッドを更に含み、前記解除レバーは、前記プッシュロッドにより前記解除レバーに作用された力によって作動される、請求項４に記載の関節。
【請求項6】
前記複数の第１クラッチプレートは第１キー特徴部を含み、前記第１キー特徴部は、前記関節本体の対応する１つ以上の第１キー要素にキー結合され、前記複数の第１クラッチプレートを前記関節本体にキー結合するように構成されている、
請求項１に記載の関節。
【請求項7】
前記第１クラッチプレートのそれぞれは、１つ以上の第１キー特徴部を含む、請求項６に記載の関節。
【請求項8】
前記第１キー特徴部はタブを含み、前記１つ以上の第１キー要素は１つ以上の開口部を含み、
対応する前記１つ以上のキー要素にキー結合されるように構成されている前記第１キー特徴部は、前記１つ以上の開口部内を摺動するように構成されている前記タブを含む、
請求項６に記載の関節。
【請求項9】
前記複数の第２クラッチプレートは第２キー特徴部を含み、前記シャフトは第２キー要素を含み、前記第２キー要素は、前記第２キー特徴部に挿入され、前記複数の第２クラッチプレートに係合するように構成されており、
前記シャフトを回転させると、前記複数の第１クラッチプレートに対する前記複数の第２クラッチプレートの回転が生じる、
請求項６に記載の関節。
【請求項10】
前記第２キー特徴部はキー結合開口部を含み、前記第２キー要素はスプライン形状部分を含む、
請求項９に記載の関節。
【請求項11】
前記関節本体と前記シャフトとの間に配置された軸受と、前記シャフトの外側部分にねじ止めされたナットと、
前記ナットによりスラスト軸受に押圧された第２ばねと、
を更に含み、
前記スラスト軸受は前記第２ばねと前記軸受との間に配置されており、
前記第２ばねは前記スラスト軸受に力を作用し、
前記スラスト軸受は前記軸受に前記力を伝達し、
前記軸受に作用された前記力は、前記軸受と前記シャフトとの間に第２の摩擦を生成する、
請求項１に記載の関節。
【請求項12】
前記第２ばねは皿ばねを含み、前記皿ばねは、その力たわみ曲線の低率部において動作するように構成されている、請求項１１に記載の関節。
【請求項13】
前記スリップクラッチアセンブリが停止すると、前記シャフトの回転中に前記第２の摩擦により空転トルクが生成される、請求項１１に記載の関節。
【請求項14】
前記クラッチスタックは複数の摩擦ディスクを更に含み、前記複数の摩擦ディスクのそれぞれは、前記複数の第１クラッチプレートのうちの１つと前記複数の第２クラッチプレートのうちの１つとの間に配置されており、
前記クラッチスタックを圧縮する前記力は、前記複数の第１クラッチプレートと前記複数の摩擦ディスクと前記複数の第２クラッチプレートとの間に、前記関節本体に対する前記シャフトの前記回転に対する前記摩擦を生じさせる、
請求項１に記載の関節。
【請求項15】
前記ばねは、その力たわみ曲線の低率部において動作するように構成されている皿ばねを含む、請求項１に記載の関節。
【請求項16】
前記シャフト内の中央に位置するプッシュロッドをさらに含み、前記プッシュロッドは、前記プッシュロッドの作動に応えて前記クラッチスタックを作動させる、請求項１に記載の関節。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権の主張
本出願は、発明者がＡｎｄｒｅｗ Ｍａｓｏｎ Ｈａｈｎ、Ｍａｒｃ Ｎｅｓｔｏｒ、Ｓｃｏｔｔ Ｎｅｗｔｏｎ及びＰａｕｌ Ｓｅｉｔｅｒである、２０１９年８月９日に出願された「ＴＲＡＹ ＡＲＭ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＪＯＩＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＴＷＯ－ＴＩＥＲ ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」という名称の米国仮特許出願第６２／８８４，７６２号明細書の優先権の利益を主張するものであり、あたかも本明細書に十分且つ完全に記載されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、発明者がＡｎｄｒｅｗ Ｍａｓｏｎ Ｈａｈｎ、Ｍａｒｃ Ｎｅｓｔｏｒ、Ｓｃｏｔｔ Ｎｅｗｔｏｎ及びＰａｕｌ Ｓｅｉｔｅｒである、２０１９年８月９日に出願された「ＴＲＡＹ ＡＲＭ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＪＯＩＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＴＷＯ－ＴＩＥＲ ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」という名称の米国仮特許出願第６２／８８４，７６２号明細書の優先権の利益を主張するものであり、あたかも本明細書に十分且つ完全に記載されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、全般的に、二重摩擦機構を有する関節を含むトレイアームアセンブリに関する。
【背景技術】
【0003】
多くのタイプの機器、特に医療機器においては、医療従事者が数々の器具を使用して患者に手術などの繊細な処置を実施する。これらの器具は、特定の備品及び消耗品とともに、通常、患者の近くにあり且つ医療従事者が容易に届くところにあるトレイの上に置かれる。歯医者に行ったことのある人のほとんどは、歯科衛生士又は歯科医が歯にクリーニング又はより複雑な処置のいずれかを行う時に使用するトレイにはなじみがある。トレイは、医療従事者が処置を完了するために必要な物品に容易に届くように、歯科患者の口の近くに配置される。
【0004】
例えば歯科医が使用するトレイは、例えば、患者が麻酔下にあり得る間に手術室で行われる医療処置を行うために、他のタイプの機器とも使用される。このような処置の一例は、眼科手術である。眼科手術などの医療処置では、必要な器具、備品、及び消耗品を患者の眼の近くに配置することが必要であるが、眼科外科医がこれらの器具、備品、及び消耗品に容易に届くことも必要である。
【0005】
ある種の眼科手術中、外科医は、通常、患者の頭上に位置し、患者の眼に容易にアクセスできるようにする。その後、外科医は、眼科手術処置中に様々な異なる器具、備品、及び消耗品を使用する。これらの器具、備品、及び消耗品は、トレイ上の、外科医が容易に届くところに配置され得る。トレイは、トレイアームアセンブリを介して手術用コンソールに結合され得る。
【0006】
ある既存のトレイアームアセンブリは、外科医などのユーザがコンソールに対してトレイを移動させることを可能にする１つ以上の関節を含む。例えば、トレイアームアセンブリは、肩関節を介してコンソールに結合する上腕と、肘関節を介して上腕に結合する前腕と、前腕をトレイに結合する手首関節とを含み得る。これら関節のそれぞれは、トレイが関節の周りで移動することを可能にする。これら既存のトレイアームアセンブリのいくつかは、例えばユーザとの不用意な接触に応じてトレイが移動しないようにするために、それらの各関節がロックされ得るように構成されている。しかしながら、ある場合においては、ユーザはコンソールに対してトレイを移動させたい場合があり、ユーザがトレイアームアセンブリに過剰な力をかければロックされた関節が破損する可能性がある。他の既存のトレイアームアセンブリのいくつかは、ユーザとの不用意な接触に応じてトレイが移動しないようにするために、ロック機構などの機構を提供しない。このような場合、トレイに少量の力を加えた結果、トレイは過度に移動したり回転したりする可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示は、全般的に、二重摩擦機構を有する関節を含むトレイアームアセンブリに関する。
【0008】
本明細書に開示される特定の実施形態は、トレイアームアセンブリの関節であって、関節本体と、シャフトの長手方向軸の周りで関節本体に対して回転するように構成されているシャフトと、スリップクラッチアセンブリであって、シャフトにキー結合された複数の第１クラッチプレートと、関節本体にキー結合された複数の第２クラッチプレートと、を含む、クラッチスタックを含む、スリップクラッチアセンブリと、を含む、関節を提供する。クラッチスタックは、クラッチスタックに力を選択的に作用するように構成されているばねであって、クラッチスタックを圧縮する力は、複数の第１クラッチプレートと複数の第２クラッチプレートとの間に、関節本体に対するシャフトの回転に対する摩擦を生じさせる、ばねを更に含む。
【0009】
以下の説明及び関連する図面は、１つ又は複数の実施形態の特定の例示的な特徴を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
添付の図面は、１つ又は複数の実施形態の特定の態様を示しており、それゆえ、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
理解を促進するために、各図面に共通する同一の要素は、可能な限り同一の参照符号を使用して示している。一実施形態の要素及び特徴は、更なる説明を伴わずに他の実施形態に有益に組み込むことができるように企図されている。
【0013】
本開示の特定の実施形態は、二重摩擦機構を有する関節を含むトレイアームアセンブリを提供する。以下の実施形態は、眼科手術用コンソールなどの手術用コンソールとともに使用されるトレイアームアセンブリについて説明するが、当業者であれば、開示されるトレイアームアセンブリが他の様々なコンソール又は機器とともに使用され得ることは理解する。例えば、本明細書に記載されるトレイアームアセンブリは、非医療機器とともに使用されてもよい。
【0014】
図１は、手術用コンソールの一体部分であるように構築されたトレイアームアセンブリ１００を示す。トレイアームアセンブリ１００は、マウント１０２を使用してコンソールに取り付けられてもよい。図示されるように、トレイアームアセンブリ１００は、肩関節１０４と、上腕アセンブリ１０６と、肘関節１０８と、前腕アセンブリ１１０と、トレイ関節と、トレイ１１２と、トレイ位置決めハンドル１１４と、解除ハンドル１１５とを含む。肩関節１０４、肘関節１０８、及びトレイ関節は、以後、「関節」と呼ばれる場合がある。トレイ１１２は、外科的処置中に器具、機器、及び消耗品を保持する性能並びにケーブル及びチューブを保持する能力を備えた有用な表面を提供する。トレイアームアセンブリ１００が結合され得る手術用コンソールの例は、２００８年１２月９日に出願された米国特許第７，４６１，８２５号明細書に示され、記載されていることに留意されたい。前述の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0015】
肩関節１０４、肘関節１０８、及びトレイ関節は、以下に更に詳細に記載するように、コンソールに対してトレイ１１２を位置決めする（例えば、移動する又は回転させる）ことを可能にするように構成されている。また、肩関節１０４、肘関節１０８、及びトレイ関節の１つ以上（例えば、それぞれ）は、二重摩擦機構を含む。図６Ａ／６Ｂに関連して更に詳細に説明するように、各関節内の二重摩擦機構は、第１の摩擦機構及び第２の摩擦機構を含む。第１の摩擦機構は、作動した場合、第１の摩擦機構と関連する摩擦に打ち勝つほどの十分なトルクが関節に印加されない限り、関節のあらゆる運動を阻止する。換言すると、全ての関節の第１の摩擦機構が作動した場合、関節のうちの１つ以上の第１の摩擦機構に打ち勝つほどの十分なトルクをユーザが印加しない限り、ユーザはトレイアームアセンブリ１００をコンソールに対して移動させる又は回転させることができない。十分なトルクが関節に印加され、第１の摩擦機構に打ち勝つと、関節に結合された対応する構成要素をコンソールに対して移動させる又は回転させることができる。
【0016】
トレイ１１２をコンソールに対して位置決めするために、ユーザは、解除ハンドル１１５を掴んで引くことにより、第１の摩擦機構を有する全ての関節の第１の摩擦機構を停止させることができる。しかしながら、第１の摩擦機構が停止されても、各関節は依然として、関節において常時作動している第２の摩擦機構の影響を受ける。第２の摩擦機構は、各関節に空転トルクを及ぼし、これにより、コンソールに対してトレイアームアセンブリ１００が急に動くことを阻止する。各関節における空転トルクは、第２の摩擦機構によって、関節に印加されるトルクと反対方向に作用される。本明細書における関節へのトルクの印加は、関節に結合された構成要素のうちの１つ以上へのトルクの印加を含み得ることに留意されたい。例えば、肘関節１０８へのトルクの印加は、前腕アセンブリ１１０及び上腕１０６へのトルクの印加を含む又は前腕アセンブリ１１０及び上腕１０６へのトルクの印加によって引き起こされ得る。別の例では、肩関節１０４へのトルクの印加は、前腕アセンブリ１１０及びコンソールへのトルクの印加を含む。
【0017】
解除ハンドル１１５を解放することにより、ユーザは、関節の第１の摩擦機構を再作動させることができる。第１の摩擦機構が作動されると、トレイアームアセンブリ１００の１つ以上の構成要素に力を印加しても、そうした力によって、関節のうちの１つ以上の第１の摩擦機構に打ち勝つために必要なトルクの閾値量を超えるトルクが生じない限り、コンソールに対するトレイアームアセンブリ１００のいかなる運動又は回転も引き起こされない。したがって、関節の第１の摩擦機構が作動されているとき、ユーザは、トレイ位置決めハンドル１１４を掴んで、ハンドル１１４又はトレイ１１２の任意の他の部分、上腕アセンブリ１０６、前腕アセンブリ１１０などを押すこと及び引くことによって、コンソールを移動させることができる。
【0018】
第１の摩擦機構により、トレイアームアセンブリ１００の関節に過大なトルクが印加されることで、トレイアームアセンブリ１００の関節が破損しないことも確実になる。これは、過大なトルクに応じて、関節の第１の摩擦機構に打ち勝ち、運動又は回転が可能になるからである。これは、その構成要素が、それにどれほどの力が印加されたかを問わず、移動するように構成されていない特定の従来技術のトレイアームアセンブリとは異なる。このような従来技術のトレイアームアセンブリにおいては、ユーザは、例えば、トレイをコンソールに対して回転させるという意思を持って関節のうちの１つ以上に過大なトルクを印加する場合があり、このことがそのような関節を破損する原因となり得る。
【0019】
二重摩擦機構は、図６Ａ～図１１に関連してより詳細に記載されている。本明細書に記載されるトレイアームアセンブリ１００は完全に機械的であるが、当業者であれば、別の実施形態では、トレイアームアセンブリ１００のアームアセンブリ及び関節を含む構成要素を移動させるために、動力を備えた１つ以上のアクチュエータを使用できることは理解するであろうことに留意されたい。
【0020】
図２は、非上昇状態にあるトレイアームアセンブリ１００の側面図を示す。図示されるように、トレイアームアセンブリ１００は、トレイ１１２が前腕アセンブリ１１０に対して回転することを可能にするトレイ関節２１８を更に含む。より具体的には、トレイ関節２１８は、トレイ１１２がトレイ関節２１８のＹ１軸の周りで回転することを可能にする。Ｙ１軸は、前腕アセンブリ１１０の長手方向軸（即ち、Ｘ１軸）に垂直である。同様に、肘関節１０８は、前腕アセンブリ１１０が肘関節１０８のＹ２軸の周りで回転することを可能にする。また、肩関節１０４は、上腕１０６が肩関節１０４のＹ３軸の周りで回転することを可能にする。トレイアームアセンブリ１００はまた、手首回転機構を駆動する収納制御ハンドル２２０を含む。ユーザは、収納制御ハンドル２２０を引くことにより、図５に更に示されるように、前腕アセンブリ１１０の一部分である手首２１６を前腕アセンブリ１１０の長手方向軸（即ち、Ｘ１軸）の周りで回転させることができる。
【0021】
図３は、上昇状態にあるトレイアームアセンブリ１００を示す。図示されるように、肩関節１０４、肘関節１０８、及び上腕１０６は、リンクとして４バー機構で構成されている。ユーザは、解除ハンドル１１５を引くことによってトレイアームアセンブリ１００を上昇させることができる。解除ハンドル１１５は、各関節の第１の摩擦機構を停止させるだけでなく、上腕１０６の上昇調整機構も係止解除する。４バー機構は、前腕及びトレイが、トレイの高さに関わらず、地面に対して水平姿勢を維持することを可能にする。
【0022】
図４及び図５は、トレイアームアセンブリ１００の手首回転機構を示す。より具体的には、図４は、トレイ１１２が動作状態にあるトレイアームアセンブリ１００の底面図を示す。動作状態において、消耗品及びその他の物品が置かれ得るトレイ表面は、地面に対して水平である。図５は、その一方で、トレイ１１２が収納状態にあるトレイアームアセンブリ１００の頂面図を示す。図示されるように、図４と比較すると、トレイ表面が地面に対して垂直であるように、トレイ１１２はＸ１軸の周りで回転している。当業者であれば理解することができるように、トレイ１１２を収納状態にすると、トレイアームアセンブリ１００及びコンソールをより便利に収納することが可能になる。
【0023】
図６Ａ～図６Ｂは、肘関節１０８及びその対応する構成要素の二重摩擦機構を示す。ある実施形態において、肩関節１０４及び／又はトレイ関節２１８は、同様に類似の構成要素及び機能を含む。したがって、そのような肩関節１０４及び／又はトレイ関節２１８の構成要素及び機能は図示も詳述もしない。しかしながら、当業者であれば、本明細書に記載される肘関節１０８の機能及び構成要素の説明に基づいて、そのような肩関節１０４及び／又はトレイ関節２１８がどのように動作するように構成されているかを理解することができる。
【0024】
図６Ａは、肘関節１０８の構成要素のうちのいくつかの断面図を示す。図示されるように、肘関節１０８は、肘関節１０８の内部構成要素を覆うカバー６５２を含む。肘関節１０８はまた、関節本体６２６及びシャフト６２２を含む。シャフト６２２は、関節本体６２６内で且つ関節本体６２６に対して回転するように構成されている。シャフト６２２は、前腕アセンブリ１１０に固定的に結合されている。したがって、前腕アセンブリ１１０を回転させるとシャフト６２２が関節本体６２６に対して回転する。シャフト６２２はまた、シャフト肩部６２３を含む。シャフト肩部６２３とは、シャフト６２２の残りの部分よりも大きな外径を有するシャフト６２２の部分を指す。シャフト６２２と関節本体６２６との間に軸受６２４が配置されている。図示されるように、軸受６２４は、シャフト肩部６２３に接して配置されたフランジ６２５を含む。シャフト６２２とマウントアセンブリ６５０との間に別の軸受６３８も配置されている。マウントアセンブリ６５０は、関節本体６２６に結合されている。シャフト６２２は、軸受６２４及び軸受６３８内で回転するように構成されている。
【0025】
図６Ａはまた、シャフト６２２内で摺動するように構成されているプッシュロッド６２８の側面図を示す。図６Ｂに関連してより詳細に記載されるように、解除ハンドル１１５を引くと、プッシュロッド６２８が肘レバー６４６を押す又は駆動する。図示されるように、プッシュロッド６２８は、肘レバー６４６に軽く触れるように配置された尾部６２９を含む。
【0026】
記載したように、肘関節１０８は、第１の摩擦機構と第２の摩擦機構とを含む二重摩擦機構を備えて構成されている。第１の摩擦機構と第２の摩擦機構は、集合的に働いて、シャフト６２２と肘関節１０８のいくつかの構成要素との間に静摩擦を生成する。しかしながら、第１の摩擦機構は、第２の摩擦機構よりも大幅に強い静摩擦を生成する。第１の摩擦機構が作動されているとき、回転シャフト６２２は、第１の摩擦機構と関連する静摩擦に打ち勝つことが必要である。ユーザが第１の摩擦機構と関連する静摩擦に打ち勝つほどの十分なトルクをシャフト６２２に印加した場合、第２の摩擦機構と関連する静摩擦にも打ち勝つ。このような場合、ユーザは、シャフト６２２を関節本体６２６に対して回転させることができる。
【0027】
肘関節１０８の第１の摩擦機構が停止されると、肘関節１０８の第２の摩擦機構は、トレイアームアセンブリ１００が急に動かないように空転トルクを生成し続ける。第２の摩擦機構とは、軸受６２４のフランジ６２５をシャフト６２２に押し付けるように動作し、２つの構成要素の間に静摩擦を生じさせる機構又は一連の構成要素を指す。第１の摩擦機構が停止されているとき、シャフト６２２を回転させるために、軸受６２４とシャフト６２２との間の静摩擦に打ち勝つ必要がある。例えば、ユーザは、（例えば、前腕アセンブリ１１０を回転させようとすることにより）シャフト６２２に十分なトルクを印加し、軸受６２４とシャフト６２２との間の静摩擦に打ち勝つことによって、シャフト６２２を回転させることができる。シャフト６２２を回転させるのに十分なトルクが印加されると、静摩擦は、トレイアームアセンブリ１００の急な動きを阻止する軽い空転トルクを生成する。
【0028】
第２の摩擦機構を有効にする一連の構成要素には、ナット６３０、皿ばね６３２、スラスト軸受６３６、軸受６２４、及び関節本体６２６が含まれる。ナット６３０は、ねじ切りされた穴を有する締結具であり、同様にねじ切りされたシャフト６２２の一部分の外側にねじ止めされるように構成されている。皿ばね６３２は、ナット６３０の上に配置され、スラスト軸受６３６に圧力を作用するように構成されている。皿ばね６３２は、一例では、外周部が１つの力によって支持され、皿の中央に反対の力がかかる凸状の皿を主として含み得る。図６Ａの例では、皿ばね６３２の内周部がナット６３０によって支持され、スラスト軸受６３６によって反対の力が皿ばね６３２に作用される。ナット６３０の位置をシャフト６２２に沿って調整することにより、皿ばね６３２がスラスト軸受６３６に作用する力の量を調整することができる。例えば、ナット６３０を皿ばね６３２に対してねじ止めすると、皿ばね６３２がスラスト軸受６３６により大きな力を作用する。
【0029】
スラスト軸受６３６に印加される力は、軸受６２４及び関節本体６２６に伝達される。次いで、この力は、軸受６２４及び関節本体６２６によってシャフト肩部６２３に伝達され、軸受６２４のフランジ６２５とシャフト肩部６２３との間に静摩擦が生成される。第１の摩擦機構が停止されると、この静摩擦は、シャフト６２２の回転中における優勢な空転トルクにつながる。
【0030】
ここで第１の摩擦機構に移ると、第１の摩擦機構とは、シャフト６２２と関節本体６２６との間に静摩擦を生成するように動作するスリップクラッチアセンブリの機構又は一連の構成要素を指す。第１の摩擦機構を有効にする一連の構成要素には、クラッチスタック６４０、皿ばね６４８、解除リング６４２、圧力プレート６４４、及びマウントアセンブリ６５０が含まれる。クラッチスタック６４０は、関節本体６２６にキー結合された又は結合された複数の第１クラッチプレートと、シャフト６２２にキー結合された又は結合された複数の第２クラッチプレートと、複数の摩擦ディスクとを含み、複数の摩擦ディスクのそれぞれは、複数の第１クラッチプレートのうちの１つと複数の第２クラッチプレートのうちの１つとの間に配置されている、いくつかの摩擦インターフェイスを含む。ある態様において、第１の複数のクラッチプレート及び第２の複数のクラッチプレートは、ステンレス鋼、鋳鉄、普通鋼などのうちの１つ以上を含んでもよい。ある態様において、摩擦ディスクは、Ｋｅｖｌａｒ紙などの材料を含んでもよい。第１の摩擦機構については、図６Ｂを参照してより詳細に説明する。第１の摩擦機構の作動及び停止は、スリップクラッチアセンブリの作動及び停止と互換的に呼ばれる場合があることに留意されたい。
【0031】
図６Ｂは、肘関節１０８の構成要素のうちのいくつかの側面図を示す。より具体的には、シャフト６２２、皿ばね６４８、解除リング６４２、圧力プレート６４４、クラッチスタック６４０の側面図が示される。図６Ｂはまた、関節本体６２６及びマウントアセンブリ６５０の断面図を示す。解除リング６４２及び圧力プレート６４４を介して皿ばね６４８によりクラッチスタック６４０に力が作用された結果、クラッチスタック６４０の摩擦インターフェイス間に静摩擦が生成される。皿ばね６４８は、皿ばね６３２と同様に機能する。しかしながら、皿ばね６４８は、圧力プレート６４４に接触している解除リング６４２に略一定力を作用するように構成されている。したがって、解除リング６４２は、皿ばね６４８によって作用された力を圧力プレート６４４に伝達し、圧力プレート６４４は、更に、クラッチスタック６４０に力を伝達する。クラッチスタック６４０に印加された力は、クラッチスタック６４０の摩擦インターフェイスを互いに圧縮する。このような圧縮により、摩擦インターフェイス間に静摩擦が生じる。第１の摩擦機構が作動されているときには、シャフト６２２を回転させるために、シャフト６２２に十分なトルクを印加して、クラッチスタック６４０の静摩擦に打ち勝つ必要がある。
【0032】
ユーザがトレイアームアセンブリ１００の解除ハンドル１１５を引き、肘関節１０８の第１の摩擦機構を停止させない限り、肘関節１０８の第１の摩擦機構は作動される。ユーザは、解除ハンドル１１５を解放することにより肘関節１０８の第１の摩擦機構を再作動させることができる。図６Ｂは、第１の摩擦機構を停止させるように且つ再作動させるように動作する肘関節１０８内のいくつかの構成要素を示す。このような構成要素には、肘レバー６４６、解除リンク６４７、解除レバー６５３、及び解除リング６４２のピン６４３が含まれる。解除リング６４２は、その周囲に２つのピンが配置された中空円筒状の構成要素である。図６Ｂは解除リング６４２の側面図を示すため、ピン６４３は１つだけ見える。ピン６４３は、解除レバー６５３のＵ字形部分内に配置されている。解除レバー６５３は、２つのフランジ６５７及び６５５を含む。図示されるように、解除リンク６４７の一端は、フランジ６５５内に配置されている。また、フランジ６５５の開口部及び解除リンク６４７の端部の開口部を通してピンが挿入されている。解除リンク６４７の他端は、肘レバー６４６に（例えば間接的に）結合されている。また、フランジ６５７の開口部及び関節本体６２６の２つの穴を通してピンが挿入されている。
【0033】
ユーザが解除ハンドル１１５を引くと、プッシュロッド６２８が肘レバー６４６をクラッチスタック６４０から離れる方に押し、肘レバー６４６を回転させ、これにより解除リンク６４７及びフランジ６５５が押され、解除レバー６５３を回転させ、解除リング６４２を持ち上げ、圧力プレート６４４から解除リング６４２を分離する。より具体的には、解除レバー６５３を圧力プレート６４４から離れる方に押すと、解除レバー６５３がピン６４３に力を作用し、ピン６４３が圧力プレート６４４から離れる方に押される。解除リング６４２が圧力プレート６４４から離れる方に押されると、解除リング６４２と圧力プレート６４４とがもはや接触しないように、解除リング６４２と圧力プレート６４４は分離される。このような状態において、皿ばね６４８によって解除リング６４２に作用される力又は圧縮荷重は、圧力プレート６４４に伝達されない。これは、クラッチスタック６４０がもはや圧縮されないことを意味する。クラッチスタック６４０が圧縮されていないとき、クラッチスタック６４０の摩擦インターフェイス間の静摩擦は除去されているか、排除されているか、又は少なくとも大幅に軽減されているかであり、それにより、第１の摩擦機構は停止されている。ある態様において、シャフト６２２内のプッシュロッド６２８の長さは、解除ハンドル１１５と解除リング６４２との間のリンクのゆるみを除去できるようにするために、調節可能であることに留意されたい。また、本明細書に記載される実施形態では皿ばね６４８及び皿ばね６３２が使用されているが、他のいくつかの実施形態では、他の種類のばねが使用されてもよいことに留意されたい。
【0034】
図６Ｃは、クラッチスタック６４０の摩擦インターフェイスをより詳細に示す。図示されるように、クラッチスタック６４０は、圧力プレート６４４とマウントアセンブリ６５０との間で圧縮されている。クラッチスタック６４０の摩擦インターフェイスは、関節本体６２６にキー結合された又は結合された複数の第１クラッチプレート６６０と、シャフト６２２にキー結合された又は結合された複数の第２クラッチプレート６６４（図６Ｃには示さず）と、複数の摩擦ディスク６６２とを含み、複数の摩擦ディスク６６２のそれぞれは、複数の第１クラッチプレート６６０のうちの１つと複数の第２クラッチプレート６６４のうちの１つとの間に配置されている。例えば、摩擦ディスク６６２ａ１は、クラッチプレート６６０ａとクラッチプレート６６４ａとの間に配置されており、摩擦ディスク６６２ａ２は、クラッチプレート６６０ｂとクラッチプレート６６４ａとの間に配置されている。同様に、摩擦ディスク６６２ｆ２は、クラッチプレート６６４ｆとクラッチプレート６６０ｇとの間に配置されている、などである。図６Ｃの例においては、クラッチプレート６６０がクラッチスタック６４０の２つの端部に配置されているが、他のいくつかの例では、その代わりとしてクラッチプレート６６４がクラッチスタック６４０の２つの端部に配置される。また、異なる実施形態においては、クラッチスタック６４０内により多数又は少数の摩擦インターフェイスが存在してもよい。
【0035】
図７は、クラッチプレート６６０ａ、摩擦ディスク６６２、及びクラッチプレート６６４を示す。図示されるように、クラッチプレート６６０は、図８に示されるように、関節本体の側面上のキー結合要素（例えば、開口部）に滑り込むように構成されたキー特徴部（例えば、タブ）７６１ａ及び７６１ｂを含む。図７の例では、クラッチプレート６６０は２つのキー特徴部を有するが、ある実施形態においては、クラッチプレート６６０は任意の数の（例えば、２つを超える）キー特徴部を含んでもよいことに留意されたい。また、関節本体は、１つ以上の開口部など、１つ以上のキー結合要素を含んでもよい。クラッチプレート６６４もまた、キー特徴部７６５を含む。キー特徴部７６５は、図７の例では、クラッチプレート６６４がシャフト６２２のキー要素（例えば、図８に示されるようなシャフト６２２のスプライン形状部分）に結合する又は係合することを可能にするキー結合開口部である。図７はまた、複数のクラッチプレート６６０と複数のクラッチプレート６６４と複数の摩擦ディスク６６２とを含む組み立て済みのクラッチスタック６４０の頂面図を提供する。記載したように、シャフト６２２のキー要素は、クラッチスタック６４０を通過し、クラッチプレート６６４のキー特徴部７６５に係合するように構成されている。キー特徴部７６１ａ～ｂの目的は、クラッチプレート６６０を関節本体（例えば関節本体６２６）にキー結合することであり、キー特徴部７５６の目的は、クラッチプレート６６４をシャフト（例えばシャフト６２２）にキー結合することであることに留意されたい。しかしながら、他のいくつかの実施形態においては、これらの目的を達成するために、他の手法又はキー特徴部及び／又は要素が使用されてもよい。例えば、スプライン形状部分（図８に示される）にキー結合されるように構成されたキー結合開口部７５６の代わりに、いくつかの態様においては、キー結合開口部７５６は、その代わりとして、異なる形状を有する、シャフト６２２のキー結合要素にキー結合されるように構成されてもよい。
【0036】
図８は、肘関節１０８及びその構成要素のうちのいくつかの分解図を示す。例えば、図８は、ねじ８７０ａ～８７０ｄを使用して関節本体６２６に取り付けられたマウントアセンブリ６５０を示す。図示されるように、ねじ８７０ａ～８７０ｄは、ねじ穴８７１ａ～８７１ｄにねじ止めされるように構成されている。図８はまた、複数の摩擦インターフェイスを含むクラッチスタック６４０を示す。複数の摩擦インターフェイスは、それぞれキー特徴部７６１ａ及びキー特徴部７６１ｂを有する複数のクラッチプレート６６０を含む。記載したように、シャフト６２２を回転させることによってキー要素８７２がクラッチプレート６６４に係合し、クラッチスタック６４０が回転するように、シャフト６２２のキー要素８７２は、クラッチプレート６６４のキー特徴部７６５を通して挿入される。図８の例において、キー要素８７２とは、シャフト６２２のスプライン形状部分を指す。肘関節１０８を組み立てると、クラッチスタック６４０はキー要素８７２を通過し、キー特徴部７６１ａ及びキー特徴部７６１ｂは関節本体６２６のそれぞれキー要素８７４ａ及びキー要素８７４ｂに滑り込む。図８の例において、キー要素８７４ａ～ｂは、関節本体６２６の開口部である。関節本体６２６の開口部８７４ａ及び開口部８７４ｂ内にキー特徴部７６１ａ及びキー特徴部７６１ｂを配置すると、クラッチプレート６６０が関節本体６２６にキー結合されることが確実になる。他のいくつかの実施形態では、クラッチプレート６６０が関節本体６２６にキー結合されることを確実にするために、関節本体６２６において他の種類のキー要素が使用されてもよい。
【0037】
クラッチスタック６４０がシャフト６２２のキー要素８７２を通して挿入されると、クラッチスタック６４０は圧力プレート６４４と接触し、圧力プレート６４４自体はピン６４３を有する解除リング６４２と接触する。フランジ６５７及びフランジ６５５を有する解除レバー６５３もまた、例えば、プッシュロッドが肘レバーを押した結果、肘レバー（例えば肘レバー６４６）が作動されると、クラッチスタック６４０から離れる方にピン６４３を押すように配置されている。
【0038】
図６Ａ～図８は、説明したような肘関節１０８及びその構成要素を示すが、肩関節１０４及び／又はトレイ関節２１８は、同一の二重摩擦機構を含んでもよい。しかし、これらの関節それぞれの第１の摩擦機構が停止される手法に関連する特定の要素及び構成要素は、関節ごとに異なってもよい。図９及び図１０は、一実施形態において、トレイアームアセンブリ１００の解除ハンドル１１５を引くと、各関節の第１の摩擦機構がどのように停止するかを示し、この場合、各関節の第２の摩擦機構は空転トルクを生成するようになお動作し、トレイアームアセンブリ１００が急に動くことを阻止する。
【0039】
図９は、前腕アセンブリ１１０の一端に配置されているトレイ関節２１８に結合されたトレイ１１２を含むトレイアームアセンブリ１００の一部分を示す。図示されるように、前腕アセンブリ１１０の他端は肘関節１０８に結合されている。解除ハンドル１１５を引くことにより、ユーザは、ギヤ要素９７０及びギヤ要素９７２を駆動することができる。ギヤ要素９７０及びギヤ要素９７２は、プッシュロッド９２８（例えば、プッシュロッド６２８に類似する）を手首レバー９４６に押し付けるように構成されている。手首レバー９４６をトレイ１１２から離れる方に押すと、トレイ関節２１８の第１の摩擦機構が停止すると同時に、前腕リンク９７４を引く。前腕リンク９７４を引くとレバー９７６が駆動し、レバー９７６がプッシュロッド６２８を肘レバー６４６に向かって押し、したがって、肘レバー６４６を駆動する。作動されると、肘レバー６４６は、肘関節１０８の第１の摩擦機構を停止し、ガススプリング９７８の解除ピンを駆動し、また、上腕リンク（図１０に示される）を肘関節１０８に向かって引く。
【0040】
図１０は、上腕アセンブリ１０６の一端にある肘関節１０８と他端にある肩関節１０４とを含むトレイアームアセンブリ１００の別の部分を示す。記載したように、作動されると、肘レバー（図１０には示さず）は、肘関節１０８の第１の摩擦機構を停止し、ガススプリング９７８の解除ピンを駆動し、また、上腕リンク１０８２を肘関節１０８に向かって引く。ガススプリング９７８がどのように機能し得るかの例は、ある態様において、米国特許第７，４６１，８２５号明細書に記載されている。ガススプリング９７８のピンが解放されると、ユーザは、図２～図３に示されるように、トレイアームアセンブリ１００を上昇又は下降させることができる。上腕リンク１０８２を肘関節１０８に向かって引くと、一連のギヤ１０８４が駆動し、次いで、肩関節１０４の解除リング１０４２と圧力プレート１０４４との分離を生じさせ、それにより、肩関節１０４の第１の摩擦機構の停止を生じさせる。したがって、解除ハンドル１１５を引くと、各関節の第１の摩擦機構が停止する。このような状態において、ユーザは、トレイの位置をコンソールに対して容易に移動させることができる。しかしながら、上述のように、各関節は、なお第２の摩擦機構の影響を受け、これにより、トレイアームアセンブリ１００がコンソールに対して急に動くことを阻止する。
【0041】
図１１は、平らな状態で動作するように設計された皿ばね（例えば、皿ばね６４８、皿ばね６３２など）の力たわみ特性に相当する曲線を示す。皿ばねの平らな状態とは、通常は円錘状の皿ばねが、圧縮によって、平らであるか平らに近い状態を指す。皿ばねが平らな状態で動作する場合、たわみの比較的大きな変化から比較的小さな力の変化がもたらされる。換言すると、平らな状態において、皿ばねは、その力たわみ曲線の低率部において動作する。力たわみ曲線の低率部とは、平均的に、力の変化率がたわみの変化率に比べて（例えば、曲線の勾配）が小さい曲線の部分を指す。この低率部の例は、図１１に示される。
【0042】
このような状態において、皿ばねによって発生した略一定力は、ユーザが解除ハンドル１１５を作動させるときに必要な略一定力に変換される。追加的に、皿ばねが平らな状態で動作するように設定すると、クラッチスタック６４０の構成要素又は互いに接合するように構成された任意の２つの関節構成要素の両方における摩耗補償を可能にする。ある実施形態において、皿ばね６４８及び皿ばね６３２の両方は、それらの力たわみ曲線の低率部において動作するように構成されている。
【0043】
前述の説明は、当業者が本明細書に記載の様々な実施形態を実践できるようにするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正形態は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義する一般的な原理は、他の実施形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示す実施形態に限定されることを意図されるものではなく、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲が認められるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】