JP2021532910A - ジョイント - Google Patents
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Abstract
Description
第1カテゴリは、材料の弾性を利用する湾曲ジョイントである。これらのジョイントは、テンドンにより駆動される順応性機構である。テンドンは、湾曲可能部内のチャンネルを通過して弾性変形可能なジョイントの遠位端に達する。テンドンを引っ張ることにより、弾性変形可能なジョイントは対応する方向に曲がる。湾曲ジョイントは、湾曲部品の寸法と、剛性や降伏強度などのジョイントの材料特性に完全に依存する。これらの幾何学的および材料特性は、ジョイントのねじれ剛性、軸方向および横方向の力にどれだけ耐えられるかも決定する。これらの設計では、多くの場合、レーザプロファイリング技術または放電マッチング技術を使用して金属管にノッチを作る。これらの設計では、ニチノールや弾性率が低い他の材料を選択することがある。設計原理は、曲がるための空間を確保するために、不要な材料を切り取ることである。このタイプのジョイントは、薄いセクションと厚いセクションの組み合わせとして設計されるため、コーナー領域に応力集中が生じることがよくある。結果として、長期間使用すると、塑性変形および疲労が発生する懸念がある。このタイプの弾性変形可能なジョイントにテンドン案内チャンネルを開設することも困難である。従来の方法には、ワイヤEDMを使用して小さな入口からチャンネルを切り出す方法、またはチューブの壁に形成されたスロットにテンドン案内プレートを挿入する方法がある。前者は製造が困難で、後者は組み立てが困難である。
他の弾性変形可能なジョイントは、複数の小さな剛性ジョイントを使用して湾曲を実現する。このタイプの弾性変形可能なジョイントは、単一の連続体を使用するのではなく、一連の小さな管状セグメントを積み重ねることによって構築される。2つの隣接するセグメント間の動きは、チューブセグメントの表面に設けられた接続手段によって制約される。これらの接続手段には、ローリングジョイントおよびヒンジジョイントが含まれる。ローリングジョイントの2つの部分は、ジョイントの曲率によって定義される円形の軌道に沿って互いに対して回転するが、ヒンジジョイントの2つの部分は、共通のピボットポイントに対して回転する。接続手段は、通常、不要な方向への動きを制限するために、相互にフィットするジグソーパズルのピースとして設計される。テンドン案内チャンネルの作成は、小さな管状セグメントにとって難しくなく、ジョイントの湾曲に伴う疲労の問題もない。しかし、この設計カテゴリには、摩擦とバックラッシュが導入されている。摩擦とバックラッシュの非線形特性により、このタイプの可撓性ジョイントは、湾曲ジョイントと比較して、ボディ曲率が滑らかでチップ位置決めの精度が低い。さらに、このタイプのジョイントは、湾曲ジョイントの単一設計と比較して、組み立てが困難である。
Claims (26)
- 近位端と、遠位端と、軸とを有する弾性変形可能なジョイントであって、
前記弾性変形可能なジョイントは、螺旋構造を含み、前記螺旋構造は、複数の一体に形成されたボデイ部を含み、各前記ボデイ部は、螺旋構造のターンを含み、隣接するボデイ部に対して移動可能であり、
前記弾性変形可能なジョイントは、複数のボデイジョイント部材をさらに含み、それぞれの前記ボデイジョイント部材は、それぞれのボデイ部上に形成され、隣接するボデイジョイント部材は、互いに接してボデイジョイントを構成することができ、
前記弾性変形可能なジョイントは、前記弾性変形可能なジョイントの前記遠位端から前記近位端へ軸方向に延伸する第1および第2ガイドをさらに含む、弾性変形可能なジョイント。 - 前記螺旋構造のピッチは、弾性変形可能なジョイントの長さに沿って変化する、請求項1に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記ボデイジョイントのサイズは、前記螺旋構造のピッチの変化に応じて変化する、請求項2に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記ジョイントは、複数の材料から形成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記螺旋構造は、複数の螺旋構造を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記第1および第2ガイドは、それぞれ第1および第2チャンネルを含み、
各前記チャンネルは、前記弾性変形可能なジョイントの遠位端から近位端へ延伸する、請求項1から5のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。 - 各前記ボデイ部は、実質的に180度で互いに半径方向において間隔をあけて配置された2つのボデイジョイント部材を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記第1および第2チャンネルは、実質的に90度で前記ボデイジョイント部のそれぞれから半径方向において間隔をあけて配置される、請求項7に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記第1および第2ガイドは、前記ボデイジョイント部にほぼ平行に延伸する、請求項1から8のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 各前記ボデイジョイントは、ローリングジョイントを含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 各前記ボデイジョイント部は、円筒形であり、前記ボデイジョイント部の軸は、前記弾性変形可能なジョイントの軸に実質的に垂直である、請求項1から10のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第3および第4ガイドをさらに含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 前記第3および第4ガイドは、それぞれ第3および第4チャンネルを含む、請求項12に記載の弾性変形可能なジョイント、請求項12に記載の弾性変形可能なジョイント。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の第1および第2弾性変形可能なジョイントを含む弾性変形可能なジョイント構造であって、
前記第1および第2弾性変形可能なジョイントは、前記第1弾性変形可能なジョイントの近位端が前記第2弾性変形可能なジョイントの遠位端に接続されて接続部を構成するように、互いに直列に接続され、
前記接続部は、第1および第2接続ガイドを含み、前記第1および第2接続ガイドは、それぞれ第1可撓性部の第1および第2ガイドと第2可撓性部の第1および第2ガイドとを接続してそれぞれ第1および第2構造ガイドを形成し、前記第1および第2構造ガイドは、前記第1弾性変形可能なジョイントの遠位端から前記第2弾性変形可能なジョイントの近位端へ延伸し、
前記第2弾性変形可能なジョイントは、第2弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第3および第4ガイドを含む、弾性変形可能なジョイント構造。 - 前記第1および第2弾性変形可能なジョイントは、一体に形成される、請求項14に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 前記第1弾性変形可能なジョイントは、前記第2弾性変形可能なジョイントから半径方向に90度オフセットされる、請求項14または15に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 前記第1弾性変形可能なジョイントの前記第1および第2ガイドは、前記第2弾性変形可能なジョイントの前記第1および第2ガイドから半径方向に約90度オフセットされ、
前記第1弾性変形可能なジョイントの前記第1および第2ガイドは、それぞれ前記第2弾性変形可能なジョイントの前記第3および第4ガイドと実質的に同一線上に位置する、請求項16に記載の弾性変形可能なジョイント構造。 - 前記第1および第2接続ガイドは、実質的に軸方向に延伸する、請求項16または17に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 前記第1弾性変形可能なジョイントは、前記第2弾性変形可能なジョイントに軸方向に位置合わせされる、請求項14から18のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 前記第1および第2接続ガイドは、前記接続部内で螺旋状で延伸する、請求項19に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 2つ以上の弾性変形可能なジョイントと、複数の接続部とを含み、
複数の前記接続部は、1つの弾性変形可能なジョイントの遠位端と、隣接する弾性変形可能なジョイントの近位端とを接続する、請求項14から20のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。 - 前記第1弾性変形可能なジョイントは、前記第1弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第3および第4ガイドを含む、請求項14から21のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 前記弾性変形可能なジョイントに直列に接続されるジンバルをさらに含む、請求項14から22のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
- 近位端と、遠位端と、前記遠位端に位置する請求項1から13のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイントとを含む、手術器具。
- 近位端と、遠位端と、前記遠位端に位置する請求項14から23のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイント構造とを含む、手術器具。
- 付加製造技術を使用する、請求項1から25のいずれか1項に記載の弾性変形可能なジョイントの製造方法。
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