JP5342779B2 - ケーブルによって接続されるリンク構成要素の対を備え、簡単に組み立てることができる連接機構 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年１１月２４日出願の米国仮出願第６０／６３０，９１２号の利益を主張するものであり、その出願の内容は、本明細書中に参照として組み込まれている。

本発明は、簡単に組立ておよび分解することができる連接機構およびデバイス、ならびにそのような連接機構およびデバイスを組み立てるためのシステムおよび構成要素に関する。

器具およびツールを簡単に遠隔で操縦、案内、および／または操作することができることが、多様な産業および用途で注目されており、特に、手動で進路を定めるのが容易でない、あるいはリスクまたは危険が存在することがある作業空間内に、器具またはツールを誘導することが望まれる場合に注目される。これらは、ツールまたは器具を適用するための目標部位に接近するのが困難な状況、例えば、目標部位への手動での接近が制限されているいくつかの手術処置、または機械の製造もしくは修理、さらには商用または家庭での用途を含むことができる。他の状況は、例えば、作業環境が使用者にとって危険である産業上の用途、例えば危険な化学物質にさらされた作業空間を含むことができる。さらに他の状況は、例えば、危険または苛酷な場所へのツールまたは器具の配備など、使用者が危険な状態となることがある、警察または軍事での用途を含むことができる。他の使用用途は、物体の遠隔操作を提供する玩具など、レクリエーション、教育、またはエンターテインメントの用途を含む。

例として手術処置を用いると、内視鏡検査および腹腔鏡検査などの処置は、典型的には、身体の外部の位置から目標器官または組織の内部に、またはそこに向けて操縦される器具を採用する。内視鏡処置の例は、Ｓ状結腸鏡検査、結腸鏡検査、食道胃十二指腸鏡検査、および気管支鏡検査を含む。従来、内視鏡の挿入管は、前方に押すことによって前進され、後方に引っ張ることによって後退される。管の先端は、ねじり、および一般的な上下および左右の移動によって方向付けられることがある。時として、この制限された運動範囲が、鋭角部分（例えば直腸Ｓ状結腸内）を通り抜けることを困難にし、患者に不快感を与え、周囲の組織への外傷の危険を高める。腹腔鏡検査は、解剖学的標識に従う套管針ポートの配置を伴う。通常、ポートの数は、満足な組織授動および手術範囲の露出を得るために要求される意図された処置および器具の数と共に変わる。術後の痛みが少ない、早期の授動、および癒着形成の減少など、腹腔鏡検査手術の多くの利点が存在するが、しばしば、器官の最適な収縮、および腹腔鏡ポートを通る従来の器具の操作可能性を実現するのが困難である。いくつかの場合には、これらの欠点が、手術時間の増加、またはステープルおよび縫合糸などの要素の不正確な配置をもたらすことがある。操縦可能なカテーテルも、診断および治療の用途の両方でよく知られている。内視鏡と同様に、そのようなカテーテルは、患者の脈管構造を通って進むために、一般に制限された運動範囲内で方向付けることができる先端を含む。

改良された操縦性を有する内視鏡およびカテーテルを設計する多くの試みが存在する。例えば、Ｓａｔｏの特許文献１、Ａｉｌｉｎｇｅｒ他の特許文献２、Ａｌｏｔｔａ他の特許文献３、およびＳａｋａｉの特許文献４は、単一のワイヤセットの作動によって曲げることができる１つ以上の可撓性部分を有する内視鏡器具を説明している。ワイヤは、ピニオンの回転（Ｓａｔｏ）、ノブの操作（Ａｉｌｉｎｇｅｒ他）、操縦可能アーム（Ａｌｏｔｔａ他）、またはプーリ機構（Ｓａｔｏ）によって器具の近位端から作動される。Ｂｏｕｒｙ他への米国特許第５，９１６，１４７号は、カテーテル壁内部に延びる４本のワイヤを有する操縦可能カテーテルを開示する。各ワイヤが、カテーテルの様々な部分で終端する。ワイヤの近位端は、カテーテルから緩く延在し、それにより医師がそれらを引っ張ることができる。医師は、選択的にワイヤに張力をかけることによって、カテーテルを変形し、それにより操縦することが可能である。

上述したデバイスはそれぞれ遠隔で操縦可能であるが、それらの運動範囲は一般に制限される。また、操縦機構は、カテーテルを変形するために各ワイヤを個別に引っ張らなければならないＢｏｕｒｙ他のカテーテルなどでは、使用が困難になることがある。さらに、例えばノブおよびプーリ機構を使用する内視鏡および操縦可能カテーテルの場合、患者の解剖学的構造を通してデバイスを操縦するのに熟練するまでにかなりの訓練が必要である。

したがって、制御可能に複雑な幾何形状を通って進むように高い遠隔操作性を有するデバイスが、器具およびツールの、より効率的で正確な前進および配備を可能にすることがある。また、そのようなデバイスが、そのような高い操作性を実現するために、より直感的で簡易なユーザインターフェースを提供すると有利である。そのようなデバイスは、多くの産業にわたって、器具およびツールを案内、操縦、および／または操作する広範な用途を有する。また、そのようなデバイスは、それだけで、エンターテイメント、レクリエーション、および教育上の価値をもつ。さらにまた、そのようなデバイスが、手動で組み立てることができる構成要素から形成されると有利であり、それにより使用者が、要望に応じて、様々な寸法および特徴のデバイスを容易に形成することができる。
米国特許第３，５５７，７８０号明細書 米国特許第５，２７１，３８１号明細書 米国特許第５，９１６，１４６号明細書 米国特許第６，２７０，４５３号明細書 米国特許第５，９１６，１４７号明細書

本発明は、これらおよびその他の必要性を満たし、連接機構を迅速かつ簡単に組立ておよび／または分解するためのシステムおよび構成要素を提供する。本発明の１つの変形形態では、２つ以上のリンク構成要素および２つ以上のジョイント構成要素と、リンク構成要素に対して取外し可能に固定することができる接続ケーブルの１つ以上のセットとを有するシステムが提供される。接続ケーブルは、１つのリンク構成要素を別のリンク構成要素と動作可能に接続して、リンク構成要素の対を形成する。いくつかの変形形態では、リンクおよびジョイント構成要素は、互いに取外し可能に接続するように適合することができる。ジョイント構成要素は、枢動または撓み移動するように設計される。リンク構成要素は、接続ケーブルの受取りおよび通過のための経路を含む。システムは、スペーサおよび／または中央構成要素を任意選択で含むことができる。スペーサおよび／または中央構成要素は、同様に、リンクおよびジョイント構成要素に取外し可能に接続するように適合することができ、さらに、接続ケーブルの受取りおよび通過のための経路を含むことができる。構成要素間の取外し可能な接続は、締まりばめまたはスナップ式接続であってもよいが、しかしそれである必要はない。取外し可能な接続を使用する利点は、組立ての容易さ、および組み立てられた機構に沿ってトルクを伝達できる高い能力を含む。

本発明の別の変形形態では、そのような構成要素から組み立てられた連接機構が提供される。さらなる変形形態では、システムまたは組立式機構は、カスタマイズされた接続ケーブル長さの形成を可能にするケーブル延長部の提供を含むことができる。さらに、接続ケーブルを関連のリンク構成要素の対に固定するために様々な手段が提供される。いくつかの変形形態では、これらは、ケーブル自体に接続するケーブルストップを含む。他の変形形態では、リンク構成要素自体にケーブルアンカ(cable anchors)が提供される。さらに、いくつかの変形形態では、ケーブルに、個別に、またはまとめて張力を加えることができる。任意または全ての構成要素に、さらに経路を設けることができ、それらの経路は、ワイヤ、他のケーブル、光ファイバ、および他の要素の通過を可能にし、それらは、組み立てられた機構の端部または任意のセクションに配備されるツール、器具、または他の要素に接続される、またはそれらの制御に関わることがある。

本発明による連接機構を組み立てるための構成要素ベースシステムは、一般に、様々なリンク、ジョイント、中央、およびスペーサ構成要素を、様々な長さの接続ケーブルと共に含む。リンク構成要素とジョイント構成要素とを接続し合わせて、個別のリンク−ジョイントユニットを形成することができ、このユニットは、さらに、他のリンク−ジョイントユニット、追加のジョイント構成要素、スペーサ構成要素、中央構成要素に接続することができる。当業者に明らかなように、相互的な締まりばめおよびスナップ式接続を含めた、様々な構成要素間の取外し可能な接続を形成するための多様な設計が利用可能である。次いで、中央構成要素によって分離されたリンク−ジョイントユニットを、少なくとも１つのケーブルセットによって接続し合わせて、個別の対を形成することができる。別法として、様々な構成要素を、相互的な様式で互いに当接するように設計することができ、この場合、ケーブルセット自体が、組み立てられた機構をまとめて保持する。リンク、ジョイント、中央、およびスペーサ構成要素を混成して調和させることによって、様々な長さ、曲げ、および剛性特性を有する連接機構を形成することができる。構成要素、または形成された連接機構は、他の構造、または他の構造の要素、例えばツール、器具、または例えばレクリエーションでの使用の場合には、玩具、操り人形、人形、フィギュアなどの中に組み込む、またはそれらと一体に形成することができる。

本明細書で使用する用語「リンク構成要素」は、連接機構の個別構成要素を指す。リンク構成要素は、ジョイント構成要素、スペーサ構成要素、および中央構成要素を含めた、組立式連接機構の他の構成要素に取外し可能に相互接続するように任意選択で設計することができる。組み立てられたとき、リンク構成要素は、一般に、組み立てられた機構の長手方向軸に沿って整列される。リンク構成要素は、典型的には円筒形であり、しかしそうである必要はない。通常、リンク構成要素は、リンク構成要素の長手方向軸から半径方向で離隔配置された複数のケーブル経路をさらに含む。これらのケーブル経路は、特定のリンク構成要素の移動を制御するケーブル、およびリンク構成要素を通過して他のリンク構成要素を制御するケーブルを含めたケーブルの受取りおよび通過のために構成される。所与のケーブル経路を、単一のケーブルまたは複数のケーブルを収容するように設計することができ、かつ様々な半径方向離隔位置に位置決めすることができる。リンク構成要素には、さらに追加の経路を設けることができ、それらの経路は、ワイヤ、他のケーブル、光ファイバ、および他の要素の通過を可能にし、それらは、組み立てられた機構の端部または任意のセクションに配備されるツール、器具、または他の要素に接続される、あるいはそれらの制御に関わることがある。

本明細書で使用される用語「ジョイント構成要素」は、連接機構の別の個別構成要素を指す。ジョイント構成要素は、同様に、リンク構成要素、他のジョイント構成要素、スペーサ構成要素、および中央構成要素を含めた、組立式連接機構の他の構成要素に取外し可能に相互接続するように任意選択で設計することができる。ジョイント構成要素も、典型的には円筒形であるが、しかしそうである必要はない。ジョイント構成要素は、典型的には、互いに対して可動な２つのセクションを含む。例として、２つのセクションを、枢動するように互いに枢動可能に結合することができ、または２つのセクションを、２つのセクション間の撓みまたは曲げ運動のために可撓部材によって接続することができる。リンク構成要素と同様に、ジョイント構成要素も、ジョイント構成要素の長手方向軸から半径方向で離隔配置された複数のケーブル経路をさらに含むことができる。これらのケーブル経路は、リンク構成要素の移動を制御するケーブルを含めたケーブルの受取りおよび通過のために構成される。また、ジョイント構成要素にも、さらに経路を設けることができ、それらの経路は、ワイヤ、他のケーブル、光ファイバ、および他の要素の通過を可能にし、それらは、組み立てられた機構の端部または任意のセクションに配備されるツール、器具、または他の要素に接続される、またはそれらの制御に関わることがある。

本明細書で使用される用語「リンク−ジョイントユニット」は、ジョイント構成要素に（直接または間接的に）接続されたリンク構成要素を指す。いくつかの変形形態では、リンク構成要素とジョイント構成要素とを、単一の部片として一体に形成することができる。他の変形形態では、リンク−ジョイントユニットは、リンク構成要素とジョイント構成要素との間に介在スペーサ構成要素を含むことができる。用語「アクティブリンク−ジョイントユニット」は、各ユニットの対応するリンク構成要素がケーブルセットによって互いに直接接続された一対のリンク−ジョイントユニットを指す。

本明細書で使用される用語「スペーサ構成要素」は、連接機構のさらに別の個別構成要素を指す。やはり、スペーサ構成要素も、リンク構成要素、他のジョイント構成要素、スペーサ構成要素、および中央構成要素を含めた、組立式連接機構の他の構成要素に取外し可能に相互接続するように任意選択で設計することができる。スペーサ構成要素も、典型的には円筒形であり、しかしそうである必要はない。リンク構成要素と同様に、スペーサ構成要素も、典型的には、リンクの長手方向軸から半径方向で離隔配置された複数のケーブル経路を含むが、しかし必ずしも含む必要はない。これらのケーブル経路は、組み立てられた機構の他の場所に位置されたリンク構成要素を制御するケーブルの受取りおよび通過のために構成される。先と同様に、スペーサ構成要素にも、経路をさらに設けることができ、それらの経路は、ワイヤ、他のケーブル、光ファイバ、および他の要素の通過を可能にし、それらは、組み立てられた機構の端部または任意のセクションに配備されるツール、器具、または他の要素に接続される、またはそれらの制御に関わることがある。いくつかの変形形態では、リンク−ジョイントユニットの場合と同様に、スペーサ構成要素とジョイント構成要素とを組み合わせて、スペーサ−ジョイントユニットを形成することができる。

本明細書で使用される用語「中央構成要素」は、連接機構のさらなる任意選択の構成要素を指す。他の構成要素と同様に、中央構成要素も、リンク構成要素、ジョイント構成要素、およびスペーサ構成要素を含めた、組立式連接機構の他の構成要素に取外し可能に相互接続するように任意選択で設計される。組み立てられたときに、中央構成要素は、連接されていない状態で、組立式機構の長手方向軸を画定することがある。中央構成要素は、リンク−ジョイントユニット対のリンク構成要素対を分離する働きをすることができ、より一般的な意味では、組み立てられた機構の近位端と遠位端とを分離する、またはそれらの間隔を空ける働きをすることができる。中央構成要素は、組み立てられた機構の近位端と遠位端との間の距離を望みに応じて変えることができるように、様々な長さで提供することができる。また、中央構成要素は、様々な剛性を有するように提供することができ、例えば中央構成要素は、比較的硬くすることができ、あるいは、例えば内視鏡の可撓性シャフト内に組み込まれるときなどには、いくらか可撓性を有することができる。中央構成要素は、典型的には円筒形であるが、しかしそうである必要はない。さらに、中央構成要素は、制御ケーブルの通過を可能にする。典型的には、中央構成要素は、他の構成要素と同様に、そのようなケーブルを受け取る、構成要素の長手方向軸から半径方向に離隔配置された複数のケーブル経路を含む。他の構成要素と同様に、中央構成要素は、他の構造、または他の構造の要素の中に組み込む、またはそれらと一体に形成することができる。例えば玩具の場合、中央構成要素を玩具の本体と一体形成することができ、構成要素の他の組合せが、例えば玩具の頭および尾など様々な付属部分を形成する。

本明細書で使用する用語「ケーブルセット」は、一対のリンクまたはリンク−ジョイントユニットを互いに動作可能に接続する１つ以上のケーブルのセットまたは構成を指す。

本明細書では、用語「器具」と「ツール」とが相互交換可能に使用され、特定の目的を達成するために使用者によって通常扱われるデバイスを指す。本発明のさらなる態様では、多様な用途で使用するために、ツールまたは器具が、組み立てられた連接機構の一端に取り付けられ、そこから延在することがある。一般に、任意のそのような用途は、手動で進路を定めるのが容易でない、あるいはリスクまたは危険が存在することがある作業空間内に器具またはツールを誘導することが望まれる状況を含む。手術の用途の場合、手術または診断ツールの例は、内視鏡、光源、カテーテル、ドップラー流量計、マイクロホン、プローブ、開創器、解剖器、縫合器、鉗子、把持鉗子、剪刀またはカッター、および切除または焼灼要素を含むが、しかしそれらに限定されない。他の用途についても同様に多くのツールまたは器具が企図され、限定はしないが、例えば、把持器具、ドライバ、パワーツール、溶接器具、磁石、光学レンズ、ビューア、電気ツール、オーディオ／ビジュアルツール、レーザ、光源、モニタなどを含む。そのような他の用途は、限定はしないが、ツール、プローブ、センサなどを狭い空間内に誘導するため、またはツールを遠隔で精密に操作するため、例えば機械類の組立てまたは修理のためなど、産業上の使用を含む。また、これらは、ツールまたは器具を適用するための目標部位に接近するのが難しい商用および家庭での状況を含むことができる。他の状況は、例えば、作業環境が使用者にとって危険である産業上の用途、例えば危険な化学物質にさらされた作業空間を含むことができる。さらに他の状況は、例えば、危険または苛酷な場所へのツールまたは器具の配備など、使用者が危険な状態となることがある警察または軍事での用途を含むことができる。さらに他の使用法は、複雑な幾何形状の単純な遠隔操作が望まれる用途を含む。これらは、例えば、玩具またはゲームなど、レクリエーション、教育、またはエンターテインメントでの使用、例えば操り人形、人形、フィギュアなどの遠隔操作、またはそれらへの一体化のための使用を含む。ツールまたは器具のタイプ、組み立てられた連接機構への取付けの方法および位置、ならびに用途および使用法は、参照として本明細書に全体を組み込む係属中の、本願と同じ権利者の米国特許出願第１０／４４４，７６９号、第１０／９２８，４７９号、第１０／９４８，９１１号、および第１０／９９７，３７２号に記載されているものを含むが、しかしそれらに限定されない。

図１Ａ〜１Ｂに戻ると、連接機構１００は、中央構成要素１１０と、リンク構成要素１２０と、ジョイント構成要素１４０および１６０と、スペーサ構成要素１８０とを含めたいくつかの個別構成要素から組み立てられる。リンク、ジョイント、およびスペーサ構成要素は、中央構成要素の両側に配置されて、中央構成要素によって分離される第１の（または近位の）セクションと第２の（または遠位の）セクションとを形成する。リンク構成要素の対は、各対の部材が中央構成要素１１０の両側に配置された状態で、ケーブル２０２、２０４、および２０６のセットによって接続され、それにより、対の一方のリンク構成要素の移動が、対の他方のリンク構成要素の対応する移動を引き起こす。そのような移動は、枢動することが可能なジョイント構成要素により可能である。各リンク構成要素は、少なくとも１つのジョイント構成要素に（直接または間接的に）接続されて、リンク−ジョイントユニットを形成する。本明細書でさらに詳述するように、かつ本明細書に全体を組み込む係属中の米国特許出願第１０／４４４，７６９号に一般に述べられているように、リンク構成要素の対を操作することができることで、機構が、複雑な３次元構成および幾何形状を容易に形成できるようになる。

図２においてより明確に見られるように、中央構成要素１１０は、対向する端部１１３および１１５を有する略円柱形であり、各端部が、端部から突出する複数の管状突出部１１６を有する。さらに述べるように、これらの突出部は、他の構成要素、すなわちリンク、ジョイント、またはスペーサ構成要素とのスナップ式接続を実現するように構成される。ケーブル経路１１８は、構成要素の中心軸からある半径方向距離に位置決めされ、構成要素と、各端部１１３および１１５にある開口とを通って延在する。これらのケーブル経路は、組み立てられた機構の近位および遠位セクションでリンク構成要素を接続するケーブルセットの通過を可能にする。図示されているように、経路１１８は完全に囲われ、しかし、他の経路設計も効果的に機能することを当業者は理解されよう。この設計では、組み立てられた機構の近位端部と遠位端部とは、互いに対して逆の運動を示す。別の方法として、中央構成要素は中空であってもよく、ケーブルは、両端にある入口を通して受け取られ、中央構成要素の中空内部を通して経路を定められる。これは、ケーブルが中央構成要素を通されるときにケーブルのねじれを許容し、組み立てられた機構の近位端部と遠位端部との他の相対的な相互的移動を生み出す。例えば、１８０度のねじれは、鏡映移動を生み出す。組み立てられた機構の近位セクションと遠位セクションとの間の所望の距離に応じて、様々な長さの中央構成要素を提供することができる。別の方法として、中央構成要素は、所望の相互的運動を実現するために、所定のねじれを有するケーブル経路を含むことができる。中央構成要素は、一般に、システムに融通性を提供する。異なる長さの中央構成要素を提供することによって、結果として得られる組立式機構は、互いに遠くに離された、またはより近接した、それらの対応するジョイント、リンク、および／またはスペーサ構成要素の対を有することができる。また、中央構成要素は、それに続く構成要素の取付けの開始点となることができるので、中央構成要素とジョイント、リンク、および／またはスペーサ構成要素とが互いに取外し可能に接続可能である状況で、結果として得られる機構のより簡単な組立てを提供する。しかし、互いに反対に向けられた少なくとも２つのリンク−ジョイント構成要素が組み立てられる限り、中央構成要素を用いずに連接機構を組み立てることもできることを理解されたい。

図３Ａ〜３Ｂは、リンク構成要素１２０をより詳細に示す。リンク構成要素１２０の本体１２２は、概円柱形であり、本体１２２から半径方向外側に延在するリムセクション１２４を含む。リムセクション１２４は、ケーブルセットを受け取るための、リムセクションを通って延在するケーブル経路１２８を含む。図示されるように、経路１２８も、完全に囲われている。ここでも、経路を定められたケーブルが経路内部で維持されるならば、他の経路設計も効果的に機能することを当業者は理解されよう。また、図示されるケーブル経路１２８は、リムセクション１２４内に位置されているが、ケーブル経路は、リンク構成要素の長手方向軸から任意の半径方向位置に位置させることができること、およびそのようなリムセクションは必ずしも必要ではないことを理解されたい。管状突出部１２６は、中央構成要素１１０の突出部１１６と同様に、リンク構成要素の端部１２３から延在する。反対側の端部１２５は、一体型の中空管１３２および１３４を含み、内側管１３２が外側管１３４内で入れ子型になっている。管状突出部１２６と、管１３２および１３４とは、１つのリンク構成要素の管状突出部が管１３２と１３４との間の空間内部に受け取られ、それにより管１３２および１３４とスナップ式接続構成で係合することができるように、向きを決められて構成される。この連動管システムは、例えば、商標名ＬＥＧＯ（登録商標）（Ｂｉｌｌｕｎｄ， Ｄｅｎｍａｒｋ）の下で市販されているものなど、連動プラスチックブロックで使用されているものと同様である。同様に寸法を取られた管状突出部および中空管が、ジョイントおよびスペーサ構成要素１４０、１６０、および１８０に同様の様式で提供され、それにより、任意のそのような構成要素を、リンク構成要素１２０に、または互いに接続することができる。また、中央構成要素１１０も、同様に寸法を取られた管状突出部を有し、同様に、リンク、ジョイント、またはスペーサ構成要素１２０、１４０、１６０、および１８０に同様の様式で接続することができる。

図４Ａ〜４Ｄは、ジョイント構成要素１４０をより詳細に示す。ジョイント構成要素１４０は、互いにヒンジで結合された２つのセクション１４２（図４Ｃ）および１４４（図４Ｄ）から形成される。図示されるように、ヒンジピン１５８が、セクション１４２から延在するブラケット１５７を、セクション１４４から延在するアーム１５９に接続し、それによりセクションは、ピンを通って延在する軸の周りで互いに対して枢動することができる。別の方法として、隆起をブラケットまたはアームに一体形成することができ、アームまたはブラケットに提供された対応する受取り穴内に受け取ることができ、この構成は、同様にヒンジで結合関係を生み出すことができる。管状突出部１４６が、リンクおよび中央構成要素１１０および１２０のものと同様に、セクション１４２の端部１４３から延在する。セクション１４４は、中空管１５２および１５４を含み、リンク構成要素１２０のものと同様に、内側管１５２が外側管１５４内で入れ子型になっている。見ることができるように、外側管１５４は、セクション１４４の周縁部を形成し、内側管１５２は、セクション１４４を渡るクロスバー１５６から延在する。前述したリンク構成要素１２０と同様に、ジョイント構成要素１４０は、別の同様のジョイント構成要素１４０、またはジョイント構成要素１６０、あるいはリンク、スペーサ、および中央構成要素１１０、１２０、および１８０に、前述した様式で接続することができる。

図５Ａ〜５Ｃは、ジョイント構成要素１６０をより詳細に示す。ジョイント構成要素１６０は、同様に、ボール−ソケットジョイントによって接続された２つのセクション１６２および１６４から形成され、ボール１７８が、セクション１６２から延在し、セクション１６４のソケット１７６内に係合されている。ボール−ソケットジョイントは、２つのセクションが任意の方向で互いに対して枢動するのを可能にする。管状突出部１６６（リンク、ジョイント、および中央構成要素１１０、１２０、および１４０のものと同様）が、セクション１６２から延在する。セクション１６４は、中空管１７２および１７４を含み、内側管１７４が外側管１７２内で入れ子型になっている（リンク構成要素１２０およびジョイント構成要素１４０と同様）。外側管１７２は、セクション１６４の周縁部を形成する（ジョイント構成要素１４０と同様）。前述したリンクおよびジョイント構成要素１２０および１４０と同様に、ジョイント構成要素１６０は、別の同様のジョイント構成要素１６０、またはジョイント構成要素１４０、あるいはリンク、スペーサ、および中央構成要素１１０、１２０、および１８０に、前述した様式で接続することができる。

参照として本明細書に全体を組み込む係属中の、本願と同じ権利者の米国特許出願第１０／９４８，９１１号に記載されているものなど、セクション間の可撓性ヒンジに依拠するジョイント構成要素を含んでいるが、しかしそれに限定されないさらなるジョイント構成要素も企図されている。可撓性ヒンジによって接続された２つのセクションに依拠するジョイント構成要素は、枢動ではなく、可撓部材の周りで曲がる、または撓む。当技術分野で知られている多様なジョイントまたはジョイントシステムが本発明に適用可能であることを当業者はさらに理解されよう。

図６Ａ〜６Ｂは、スペーサ構成要素１８０をより詳細に示す。スペーサ構成要素１８０の本体１８２は、略円柱形であり、ケーブル経路１８８が、構成要素の中心軸からある半径方向距離に位置決めされ、各端部１８３および１８５に開いている。管状突出部１８６が、スペーサ構成要素の端部１８３から延在する（中央、リンク、およびジョイント構成要素１１０、１２０、１４０、および１６０と同様）。反対側の端部１８５は、中空管１９２および１９４を含み、内側管１９２が外側管１９４内で入れ子型になっている（リンクおよびジョイント構成要素１２０、１４０、および１６０と同様）。

図７Ａ〜７Ｂは、リンク構成要素を接続するためのケーブルセットで使用することができるケーブルの代替実施形態を示す。図７Ａは、より細いネック部２０１および２０３と、末端キャップ２０５および２０７とを有する両端で終端となっているケーブル２０２を示す。リンク構成要素でのケーブル経路よりも広いケーブルストップ(cable stop)２０８が、スロット２０９を含み、ネック部２０１および２０３の上にスナップ式接続するように構成されている。図１Ａ〜１Ｂに戻って参照すると、ケーブルがリンク構成要素の対に接続する様子を理解することができる。ケーブル２０２、２０４、および２０６は、様々な長さであり、中央構成要素１１０の両側に配置されたリンク構成要素１２０の個別の対を接続する。各ケーブルセットは、中央構成要素のケーブル経路と、１つ以上のリンク構成要素１２０とを通される。所与のケーブルが、一対のリンク構成要素を接続するように配置されて、ケーブルのネック部２０１は、ケーブル経路から外に（中央構成要素から離れる方向に）延在するようになる。次いで、ケーブルストップ２０８が、ケーブルのネック部に所定位置でスナップ係合される。さらに、ケーブルストップの不慮の外れを回避するために、スロット２０９がリンク構成要素から外方向に向けられるように、ケーブルストップ２０８を回転することができる。

図１Ａの組立式機構では、接続されたリンク構成要素の各対が、中央構成要素１１０の両側に位置された構成要素の個別のサブアセンブリ(subassembly)に関連付けられ、それにより、サブアセンブリ対１０１と１０２、１０３と１０４、および１０５と１０６も形成する。各サブアセンブリは、リンク−ジョイントユニットを確立する少なくとも１つのリンク構成要素１２０と少なくとも１つのジョイント構成要素１４０または１６０とを含む。サブアセンブリ対のリンク構成要素の少なくとも１つの対が、ケーブルセットによって接続される。これらのサブアセンブリのリンクおよびジョイント構成要素は、互いに直接接続することができ、あるいは、例えば１つ以上の介在スペーサ構成要素の提供によって互いに間接的に接続することもできる。リンク、ジョイント、および任意選択でのスペーサ構成要素の多くの組合せが、サブアセンブリ対を形成することができる。図１Ａに見られ、図１Ｂにおいてより明確に見られるように、サブアセンブリ１０２は、ボール−ソケットジョイント構成要素１６０と、スペーサ構成要素１８０と、リンク構成要素１２０とから形成される。サブアセンブリ１０４は、２つの連続するヒンジジョイント構成要素１４０と、リンク構成要素１２０とから形成される。サブアセンブリ１０６は、介在スペーサ構成要素１８０を有する２つのヒンジジョイント構成要素１４０と、リンク構成要素１２０とから形成される。任意の１つのサブアセンブリ対の移動は、その対応するケーブルセットによって制御され、任意の他のサブアセンブリ対から独立している。いくつかの変形形態では、例えば、ケーブルセットは、１２０度離隔された３つのケーブルを含み、しかし他のケーブル数および間隔の構成を使用することもできる。

ボール−ソケットジョイント構成要素１６０は任意の方向で枢動可能であるので、サブアセンブリ１０１および１０２など、ボール−ソケットジョイント構成要素１６０を含むサブアセンブリは、３つの自由度、すなわち上下運動、左右運動、および回転または「ローリング(rolling)」運動で可動である。同様の運動は、サブアセンブリ１０３、１０４、１０５、および１０６におけるように、サブアセンブリ内に２つ（以上）のヒンジジョイント構成要素１４０を組み合わせることによって得ることができる。最大の運動自由度を実現するために、サブアセンブリ１０３、１０４、１０５、および１０６におけるように、少なくとも１つのヒンジジョイント構成要素１４０が、少なくとも１つの他のヒンジジョイント構成要素１４０に直交して向けられる。一対のそのようなサブアセンブリを接続するために少なくとも３つのケーブルのセットを使用することによって、サブアセンブリ対は、任意の他のサブアセンブリ対から独立して、３つの運動自由度で操作または移動することができる。より制限された運動自由度を許容できる用途では、ヒンジジョイント構成要素が直交である必要はない。そのような用途では、２つ以上のヒンジジョイント構成要素１４０が互いに平行に向けられる、または０〜９０度の任意の角度で互いからずらされた構成を利用することができる。あるいは、単一のヒンジジョイント構成要素１４０を使用して、１つの自由度での移動を提供することができる。

図１Ａの組立式連接機構の場合、所与の対の近位サブアセンブリに固定されたケーブルは、中央構成要素１１０を直接通って進み、その対の対応する遠位サブアセンブリと接続する。より詳細には、前述したように、近位サブアセンブリと遠位サブアセンブリとの少なくとも１対のリンク構成要素が、ケーブルセットによって接続される。近位サブアセンブリにおけるアクティブリンクまたはリンク−ジョイントユニットの移動は、遠位サブアセンブリのアクティブリンクまたはリンク−ジョイントユニットを介して、遠位サブアセンブリの逆の相互的移動をもたらす。中央構成要素の他の代替形態では、前述したように、ケーブルは、中央構成要素を通って進む間に１８０度ねじる、または回転させることができ、それにより、遠位端での相互的移動が鏡映となる。本発明の組立式連接機構は、０度〜３６０度の間の任意の量だけねじられたケーブルを含むように構成されることがあり、３６０度の範囲の相互的運動を提供する。例えば、中央構成要素を含む機構構成要素は、当業者に明らかなように、例えばケーブルが構成要素を通過するときにねじられるのを許す管状様式で構成要素を構成することによって、そのようなねじれに対応するように修正することができる。

図１Ａ〜１Ｂの組立式機構では、サブアセンブリの各対に関して構成要素の１対１、または対称的な対応関係が存在する。これは、必ずしも必要ではなく、１つ以上のサブアセンブリ対が構成要素の非対称構成を有することが望ましい用途も存在することがある。例えば、追加のスペーサ構成要素を、対の一方のサブアセンブリに追加することができ、これは、機構の近位および／または遠位端に追加の長さを提供するために望ましいものとなることがある。さらに、組み立てられた機構の一端での追加の（またはより大きな相対数の）スペーサ構成要素の包含は、対応する他端の移動または運動の比例的スケーリングを可能にする。例えば、近位端での追加のスペーサ構成要素（または、より大きな相対数のスペーサ構成要素）の包含は、遠位端での所望の運動を実現するために、近位端での使用者によるより大きな移動を必要とする。これは、高精度で繊細な制御移動が望まれる状況で、例えば、遠位端移動または運動のそのような比例的スケーリングなしで所望の処置を行うのに必要な器用さを、使用者が持たないことがあるリスクが存在する状況などで有利となることがある。別の方法として、追加のスペーサ構成要素（または、より大きい相対数のスペーサ構成要素）を遠位端に提供することができ、この場合、遠位端移動の度合いは、近位端よりも比例的に大きくなり、これも特定の用途で望ましいことがある。上記のことに加えて、例えば本明細書に参照として全体を組み込む係属中の、本願と同じ権利者の米国特許出願第１０／９４８，９１１号および１０／９２８，４７９号に記載されているように、移動または運動の比例的なスケーリングはまた、近位または遠位端で、リンクまたはスペーサ構成要素のケーブル経路パターン半径を増減することによって達成することもできる。また、例えば本明細書に参照として全体を組み込む米国特許出願第１０／９４８，９１１号および１０／９２８，４７９号に記載されているように、リンク−ジョイントユニット内のケーブル経路の構成を変えることによって、ケーブル偏向の調節、すなわち中立、正、または負のケーブル偏向の提供を達成することができる。

図１Ａ〜１Ｂの組立式連接機構は、特定の数の構成要素およびサブアセンブリを有するように例示されているが、これは単に、構成要素およびサブアセンブリの互いに対する関係を示す例示の目的のためである。組立式連接機構の意図された使用および所望の長さなどの因子に応じて、任意の数の構成要素およびサブアセンブリを採用することができる。さらに、リンク、ジョイント、スペーサ、および中央構成要素の特定の実施形態が本明細書で例示されているが、本発明の構成要素、システム、および組立式機構は、それに限定されない。例えば、リンクおよびジョイント構成要素は、様々な既知のリンクシステム、および参照として本明細書に全体を組み込む米国特許出願第１０／４４４，７６９号、第１０／９２８，４７９号、第１０／９４８，９１１号、第１０／９９７，３７２号に記載されているリンクシステムの枢動または曲げ機能および特性を組み込むことができる。さらに、任意のまたは全ての構成要素に、さらに経路を提供することができ、それらの経路は、ワイヤ、他のケーブル、光ファイバなどの通過を可能にし、それらは、米国特許出願第１０／４４４，７６９号、第１０／９２８，４７９号、第１０／９４８，９１１号、第１０／９９７，３７２号に記載されているものなど、機構の一端または他の場所に配備されたツールまたは他の要素に接続される、またはそれらの制御に関わることがある。さらに、リンク、ジョイント、スペーサ、および中央構成要素は、本明細書では一般に個別に説明してきたが、１つ以上のそのような構成要素の様々な特徴を、単一の構成要素に一体形成することができることを理解されたい。例えば、リンク−ジョイントユニットまたはスペーサ−ジョイントユニットを一体形成することができる。

図１Ａに示されるように、所望の連接機構を組み立てるために、様々な長さをもつ異なるケーブル、すなわちケーブル２０２、２０４、および２０６を提供することができる。さらに、様々な全長のケーブルを提供するために、図８Ａ〜８Ｂに示されるようなケーブル延長部２１０を提供して、所与のケーブル２０２、２０４、および２０６の長さを延長することもできる。ケーブル延長部の提供は、所定の長さの有限ケーブルセットに基づいて形成することができるもの以上に、様々な寸法の連接機構を組み立てるのにはるかに大きな融通性を提供する。ケーブル延長部２１０は、ケーブル２０２、２０４、および２０６と同じ直径であり、一端に同様のネック部２１１および末端キャップ２１５を有する。他端は、スロット２１３および切欠き２１７を含み、これらは、ケーブル２０２、２０４、または２０６、あるいは別のケーブル延長部２１０のネック部および末端キャップを受け取って保持するように構成される。ケーブルストップ２０８は、先と同様に、ネック部２１１にスナップ留めして、組立式機構内のリンク構成要素に対してケーブル延長部２１０を固定する。予防措置として、ストップの不慮の外れをさらに回避するために、スロット２０９がリンク構成要素から離れる方向に向けられるように、ケーブルストップを回転することができる。

図９Ａ〜Ｄは、本発明による機構を組み立てるために同様に採用することができるケーブル、ケーブル延長部、およびケーブルストップシステムの代替実施形態を示す。図示されるケーブル２２２は、ねじ切り端部２２１および２２３で終端となる。ケーブルストップ２２８は、その内部に相互的にねじ切りされ、端部２２１および２２３とねじ係合されて、リンク構成要素に対してケーブルを固定することができる。ケーブル延長部２３０は、ケーブル２２２の長さを延長するために使用することができる。ケーブル延長部２３０は、１つのねじ切り端部２３１を有し、他端は、内部ねじ切り穴２３３を有し、この穴２３３が、ケーブル２３２のねじ切り端部２２１または２２３、あるいは別のケーブル延長部２３０のねじ切り端部２３１を受け取る（図９Ｄに示される）。したがって、ケーブル２２２は、スタータケーブル(starter cable)として働き、次いで、これをいずれかの方向に延長させることができる。組立式機構内のリンク構成要素を接続するためにこのシステムのケーブルが使用されるとき、任意の所与の接続ケーブルの全体の有効張力は、ケーブル端部にねじ留めされたケーブルストップ２２８を緩める、または締めることによって調節することができ、したがって、所与のケーブルでの張力または弛みを増減し、これは例えば構成要素の様々な公差に対応する助けとなる。さらなる実施形態では、ケーブルまたはケーブル延長部は、相互的な内部ねじ切り穴を有する機構構成要素に直接ねじ留めすることができる。ケーブル延長部をケーブルに接続するため、およびケーブルをケーブルストップに接続するためのさらなる方法は、当業者に明らかであろう。例えば、ケーブルストップは、従来のケーブルタイまたはビーズタイのヘッド形状を組み込むことができ、ケーブルにある窪みまたはビードがヘッドに係合して、ケーブルをリンクまたは他の構成要素に接続する。他の場合には、ケーブルを、ケーブルストップまたはリンクもしくは他の構成要素に、あるいはケーブル経路自体の内部に結合または接着することによって、ケーブルをケーブルストップまたはリンクもしくは他の構成要素に固定することができる。この場合、形成された機構を解放して分解するために、結合を外すことができ、あるいはケーブルを切断することができる。すべての場合に、ケーブルストップは、リンクまたは他の構成要素に取り付ける、あるいはそれらと一体形成することができる。

最大の融通性の度合いを提供するために、所与のシステムのリンク、ジョイント、およびスペーサ構成要素は、単一の長さ標準に合わせてサイズを定められることがあり、対応する最初のスタータケーブルおよびケーブル延長部は、構成要素標準に対して比例的にサイズを定められる。中央構成要素は、リンク、ジョイント、およびスペーサ標準の倍数でサイズを定めることができる。そのようなシステムでは、構成要素の多くの構成が可能であり、各構成について、適当な長さのケーブルを組み立てて、リンク構成要素対を接続することができる。

図１０Ａ〜１０Ｃは、組立式機構の全てのケーブルの張力を調節するように構成された、本発明による中央構成要素の別の実施形態を示す。中央構成要素３１０は、第１および第２のセクション３１２および３１４を含む。セクション３１２は、左手ねじセクション３１７を含み、セクション３１４は、右手ねじセクション３１９を含む。セクションは、中央ナット３２０にねじ留めされる。さらに、セクション３１２および３１４は、中央構成要素１１０のものと同様の、セクション３１２および３１４の端部３１３および３１５から延在する管状突出部３１６をそれぞれ含み、それにより中央構成要素３１０は、先と同様に、リンク、ジョイント、およびスペーサ構成要素１２０、１４０、１６０、および１８０と係合することができる。ケーブル経路３１８が、先と同様に、接続ケーブルの受取りおよび通過のために提供される。組立式機構内に組み込まれるとき、セクション３１２および３１４に対するナット３２０の回転が、セクションの並進を引き起こして、構成要素３１０の長さを増減し、これが、接続されたケーブルセットの張力を全体として増減する。さらに、セクション３１２および３１４は、例えば、ねじ留めされるセクションの向かい合う端部での相互的なボス−ソケット接触面によって、互いに対する回転に抵抗するように構成することができる。そのような構成は、ナット３２０が回転されるときに、組み立てられたケーブルに過度のねじれの力が加わるのを回避する。

中央構成要素は、一般に、システムに融通性を提供する。異なる長さの中央構成要素を提供することによって、結果として得られる組立式機構は、互いに遠くに離された、またはより近接した、それらの対応するジョイント、リンク、および／またはスペーサ構成要素の対を有することができる。また、中央構成要素は、それに続く構成要素の取付けのための開始点となることができるので、中央構成要素とジョイント、リンク、および／またはスペーサ構成要素とが互いに取外し可能に接続可能である状況で、結果として得られる機構のより簡単な組立てを提供する。しかし、互いに反対に向けられた少なくとも２つのリンク−ジョイント構成要素が組み立てられる限り、中央構成要素を用いずに連接機構を組み立てることもできることを理解されたい。

図１１Ａ〜１１Ｂは、本発明によるリンク構成要素の別の実施形態を示す。リンク構成要素４２０は、いくつかの側面では、リンク構成要素１２０と同様である。リンク構成要素１２０と同様に、リンク構成要素４２０は、略円柱形の本体４２２を同様に含み、リムセクション４２４が、本体４２２から半径方向外側に延在している。リムセクション４２４は、ケーブルセットを受け取るための、リムセクションを通って延在するケーブル経路４２８を含む。リンク構成要素４２０は、連動管状システムではなく、代わりに六角形ボス４２６を有し、六角形ボス４２６は、端部４２３から延在し、別のリンク構成要素４２０の反対側の端部４２５の凹部ソケット４３２内に受け取られるように構成される。同様の六角形ボスおよびソケットを、中央、ジョイント、およびスペーサ構成要素に提供することができ、それにより構成要素は、組み合わせるのに互換性のあるものとなる。代替の幾何形状のボスおよびソケットパターンも採用することができる。そのようなシステムでは、組立て時にケーブルを接続することによって提供される張力が、構成要素を互いに接触して保つ。別の方法として、例えば、ボスをわずかに大きなサイズに構成し、応力除去カットをソケット壁に提供することによって、構成要素は、互いに取外し可能に接続するように簡単に変換することができる。これは、構成要素間にスナップ式接続を提供する。さらに、リンク構成要素４２０は、本体４２２から半径方向に延在する枝角４３６および４３８によって形成されたケーブルアンカを含む。枝角４３６および４３８は、ケーブル経路から出るケーブルを枝角の間に押し込むことができるようにケーブル経路を囲うように位置決めされ、ケーブルをリンク構成要素に固定する。枝角は、枝角の間にケーブルを案内する助けをする面取り４３７、４３９を含む。図１２Ａ〜１２Ｂは、特に、ケーブル４０２を経路４２８に通し、次いで枝角４３６と４３８との間に圧力ばめして、ケーブルをリンク構成要素に固定することができる様子を詳述する。したがって、ケーブルに加えられる張力または弛みは、個別に制御することができる。様々な向きでの追加の枝角を、追加の固定のためにさらに提供することができる。リンク構成要素４２０は、３つの個別ケーブルを固定するように位置決めされる３セットの枝角を想定しており、しかし、当業者に明らかなように、枝角および対応するケーブル経路の多くの異なる構成が企図される。また、示されているように、ソケット４３２は、第１のリンク構成要素４２０に対して様々な度合いで回転される六角形ボスを有する別の構成を受け取るように構成される。これは、組立式機構内でリンク構成要素を互いに対して整列できるようにし、所与のリンク構成要素にある枝角のセットがケーブルを固定することができ、その一方で、同じアセンブリ内の他のリンク構成要素は、固定されたケーブルが、枝角と関連付けられていない経路を通過するように配置される。

図１３Ａ〜１３Ｃは、本発明によるリンク構成要素の別の実施形態を示す。リンク構成要素５２０は本体５２２を含み、本体５２２は、やはり略円柱形であり、リムセクション５２４が、本体５２２から半径方向外側に延在している。リムセクション５２４は、ケーブルセットを受け取るための、リムセクションを通って延在するケーブル経路５２８を含む。Ｙ字形ボス５２６が、端部５２３から延在し、第２のリンク構成要素５２０の反対側の端部５２５の凹部ソケット５３２内に受け取られるように構成される。ここでも、同様のＹ字形ボスおよび対応するソケットを、互換性のある中央、ジョイント、およびスペーサ構成要素に提供することができる。また、理解することができるように、ソケットは、リンク構成要素のＹ字形ボスの向きに対して様々な度合いで回転されるＹ字形ボスを受け取る。Ｙ字形ボスおよび対応するソケットは、取外し可能に接続する、または単に当接するように構成することができる。さらに、リンク構成要素５２０は、本体５２２から半径方向に延在するガイドブラケット５３６によって形成されたケーブルアンカを含み、これが、ブラケット５３６と本体５２２の外壁とによって取り囲まれたガイド経路５３８を画定する。ガイドブラケット５３６は、ケーブル経路５２８を囲うように位置決めされ、それにより、ケーブル経路から出るケーブルは、ガイド経路５３８を通して受け取ることができる。ガイド経路５３８内部に位置された突起５３７が、ケーブル経路５２８から離れる角度方向に、本体５２２の外壁から延在する。突起５３７は、ケーブル経路５２８から離れる方向でのガイド経路５３８を通るケーブルの通過を可能にするように傾いており、しかし、そのようなケーブルに係合して、反対方向へのケーブルの移動に抵抗する。リンク構成要素５２０は、３つの個別のケーブルを固定するように位置決めされた３つのブラケット５３６を示し、しかし、ここでも当業者に明らかなように、ブラケットおよび対応するケーブル経路の多くの異なる構成が企図される。組立式機構内で、所与のリンク構成要素にあるブラケットガイドがケーブルを固定し、その一方で、同じアセンブリ内の他のリンク構成要素は、固定されたケーブルが、ブラケットガイドと関連付けられていない経路を通過するように配置される。そのようなリンク構成要素を使用する機構を分解するためには、突起を単に押し下げて、ケーブルを解放することができる。例えば、ケーブルを受け取って固定するリンク構成要素での１つ以上の枢動クリート(cleat)またはカムクリートの提供を含めた、リンク構成要素にケーブルを迅速に固定および解放する多くの他の方法が存在することを当業者は理解することができる。リンク構成要素にケーブルを固定するさらに他の方法は、止めねじを有する同様のガイドブラケットを提供することを含み、止めねじは、ブラケットを通してねじ切りすることができ、構成要素に対してケーブルを押圧する。

図１４Ａ〜１４Ｃに示されるリンク構成要素６２０は、リンク構成要素５２０と同様であるが、しかし２つの個別部分から形成され、所望のケーブル経路に対してガイドブラケットを位置決めするのをより簡便にし、また製造を容易にする。リンク構成要素６２０は、本体６２２と、本体から半径方向外側に延在するリムセクション６２４とを含み、ケーブルセットを受け取るための、リムセクションを通って延在するケーブル経路６２８を有する。さらに、本体６２２は、本体６２２の周縁部の周りに位置された一連の長手方向延在溝６３３を含む。リング６３４が、本体６２２の周りに嵌まり、リングの内側に延在する舌部６３５を含み、これが溝６３３に嵌まる。舌部と溝との嵌合が、リングを本体６２２に対して所定位置にロックする。リング６３４の外側に、ガイドブラケット５３６と同様のガイドブラケット６３６によってケーブルアンカが形成される。各ガイドブラケットは、ケーブルを受け取るためのガイド経路６３８を画定し、ガイド経路６３８内部に位置されてリング６３４の外壁から延在する突起６３７を含む。リング６３４が本体６２２に嵌められ、突起は、前述したのと同様に、ケーブル経路６２８から離れる角度方向にあり、ガイド経路を通過するケーブルを保持する働きをする。リング６３４は、代替形態として、ガイドブラケット６３６の代わりに、枝角、クリート、または当技術分野で知られている任意の他の迅速接続方法を含むことができる。

前述したように、本発明の構成要素は、様々な長さおよび特性のカスタマイズされた連接機構を作成するように、容易に組み立てることができる。さらに、接続ケーブルの取外し可能な接続を提供することによって、そのような機構は、迅速かつ簡単に組立ておよび分解することができる。互いに取外し可能に接続するように設計された構成要素では、構成要素は、まず、所望の構成で接続し合わせることができ、次いで、各リンク構成要素対に関する関連のケーブルを、接続された構成要素に通し、各対のリンク構成要素に対して固定して、対を動作可能に接続することができる。別の方法として、構成要素が互いに単に当接する、または締まりばめするように設計される場合には、より簡単になることがあり、ケーブルまたはケーブルのセットを末端のリンク構成要素に単に固定し、次いで、ケーブルに追加の構成要素を通し、新たなリンク構成要素を追加するときには新たなケーブルまたはケーブルセットを追加する。全ての構成要素がケーブルにつながれた後、さらに、ケーブルを、前述した様々な様式でリンク構成要素に対して固定して、ケーブルに張力を加えることができる。ケーブルを取外し可能に固定してケーブルに張力を加えるための、リンク構成要素に一体形成されたケーブルアンカの提供が、さらに簡単な組立ての助けとなる。

互いに取外し可能に接続可能な構成要素は、そのような構成要素から組み立てられた機構に沿ってトルクを提供することができるという利点を有する。トルクを提供する他の方法も利用可能であり、例えば、図１１〜１４に示されるものなど、ボスおよび相互的なソケットを含む構成要素ができるのと同様に、スリップフィット構成で互いに当接する構成要素が、トルクを提供することができる。他の方法は、例えば参照として本明細書に組み込む米国特許出願第１０／９４８，９１１号および第１０／９９７，３７２号に記載されるものなど、トルク提供機構を具備するようにリンクを修正することを含む。

さらに、上述の考慮事項に合わせて、リンク、ジョイント、スペーサ、および中央構成要素は、目的に応じて任意のサイズおよび形状であってもよい。手術の用途では、リンクのサイズおよび形状は、通常、患者の年齢、対象の領域の解剖学的構造、意図された用途、および外科医の嗜好などの因子に依存する。構成要素は、略円柱形であるが、しかしそうである必要はなく、前述したように、中央、リンク、およびスペーサ構成要素は、リンク構成要素の対に接続するケーブルの通過のための経路を含むことがある。さらに、構成要素には、組立式機構に関連して使用される所望のツールまたは器具と関連付けられる追加のケーブル、ワイヤ、光ファイバ、または他の同様の要素の通過のための追加の経路を設けることができる。ケーブル経路直径または幅は、非円形経路の場合、通常は、ケーブル直径よりもわずかに大きく、スナップ式接続を形成する。構成要素は、典型的には、用途に応じて、約０．５ｍｍ〜約１５ｍｍ以上の直径を有することがある。内視鏡／腹腔鏡の用途では、代表的な直径は、小さな内視鏡／腹腔鏡器具に関しては約２ｍｍ〜約３ｍｍ、中間サイズの内視鏡／腹腔鏡器具に関しては約５ｍｍ〜約７ｍｍ、大きな内視鏡／腹腔鏡器具に関しては約１０ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲になることがある。カテーテルの用途では、直径は、約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲になることがある。構成要素の全体の長さは、通常、構成要素間で望まれる曲げ半径によって異なる。産業、軍事、消費者、教育、レクリエーション、または玩具での使用は、より大きなサイズとなることがある。

様々な構成要素を、当技術分野で知られている多くの材料から形成することができ、用途に従って変えることができる。製造を簡単にするために、例えば、ポリエチレンまたはそのコポリマー、ポリエチレンテレフタレートまたはそのコポリマー、ナイロン、シリコーン、ポリウレタン、フッ素樹脂、ポリ（塩化ビニル）、ならびにそれらの組合せ、または当技術分野で知られている他の適切な材料を含めた、射出成形可能なポリマーを使用することができる。

手術の用途では、組立式連接機構の前進を容易にすることが望まれる場合に、潤滑コーティングが構成要素に塗布されることもある。潤滑コーティングは、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、またはシリコーンなど親水性ポリマーを含むことがある。また、Ｘ線不透過マーカーが、１つ以上の構成要素の上に含まれることもあり、Ｘ線撮影イメージングの際に、組立式連接機構の位置を示す。通常、マーカーは、蛍光透視法によって検出される。

ケーブル直径は、用途によって変わる。一般に手術の用途では、ケーブル直径は、約０．１５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であってよい。カテーテルの用途では、代表的な直径は、約０．１５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であってよい。内視鏡／腹腔鏡の用途では、代表的な直径は、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの範囲であってよい。

ケーブル可撓性は、例えば、ケーブル材料のタイプおよび織り方によって、または物理的もしくは化学的な処理によって変えられることがある。通常、ケーブル剛性または可撓性は、連接機構の意図された用途によって必要とされるものに従って修正される。ケーブルは、ニッケルチタン合金、ステンレス鋼またはその任意の合金、超弾性合金、カーボンファイバ、ポリマー、例えばポリ塩化ビニル、ポリオキシエチレン、ポリエチレンテレフタレートおよび他のポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ならびにそれらのコポリマー、ナイロン、絹、およびそれらの合成物、または当技術分野で知られている他の適切な材料など、生体適合性材料を含めた、しかしそれらに限定されない材料からなる個別のワイヤまたは複数を撚り合わせたワイヤであってよい。いくつかの用途では、ケーブルは、従来のコード、ひも、または糸から形成することもできる。

組立式連接機構の自然な構成は、通常は直線状である。何らかの湾曲または他の複雑な形状の維持が組立式連接機構の遠位端で望まれる場合、例えば、参照として本明細書に全体を組み込む係属中の、本願と同じ権利者の米国特許出願第１０／４４４，７６９号、第１０／９２８，４７９号、第１０／９４８，９１１号に記載される方法に従って、機構を所定位置に「ロック」することができる。

中央構成要素、ジョイント、リンク、およびスペーサ構成要素、ならびに接続ケーブルから組み立てられた、本発明の一実施形態による連接機構の斜視図である。 図１Ａの組立式連接機構の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構の中央構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構のリンク構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構のリンク構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構のジョイント構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構のジョイント構成要素の拡大斜視図である。 図４Ａ〜４Ｂのジョイント構成要素の個別部品の斜視図である。 図４Ａ〜４Ｂのジョイント構成要素の個別部品の斜視図である。 図１の組立式連接機構の別のジョイント構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構の別のジョイント構成要素の拡大斜視図である。 図５Ａ〜５Ｂのジョイント構成要素の側面図である。 図１の組立式連接機構のスペーサ構成要素の拡大斜視図である。 図１の組立式連接機構のスペーサ構成要素の拡大斜視図である。 図１の連接機構の接続ケーブルの１つの拡大側面図である。 図７Ａの接続ケーブルと共に使用するためのケーブルストップの斜視図である。 図７Ａの接続ケーブルと共に使用するためのケーブル延長部の斜視図である。 接合された図８Ａのケーブル延長部の斜視図である。 本発明の別の実施形態による接続ケーブルの拡大側面図である。 図９Ａの接続ケーブルと共に使用するためのケーブルストップの斜視図である。 図９Ａの接続ケーブルと共に使用するためのケーブル延長部の斜視図である。 接合された図９Ｃのケーブル延長部の斜視図である。 本発明の別の実施形態による中央構成要素の斜視図である。 本発明の別の実施形態による中央構成要素の側面図である。 図１０Ａの中央構成要素のセクションの斜視図である。 本発明の別の実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 本発明の別の実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 リンク構成要素への接続ケーブルの取付けを示す、図１１Ａ〜１１Ｂのリンク構成要素の斜視図である。 リンク構成要素への接続ケーブルの取付けを示す、図１１Ａ〜１１Ｂのリンク構成要素の斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 本発明のさらなる実施形態によるリンク構成要素の斜視図である。 図１４Ａのリンク構成要素の一部分の斜視図である。 図１４Ａのリンク構成要素の一部分の斜視図である。

符号の説明

１００ 連接機構
１１０、３１０ 中央構成要素
１１６、１６６ 管状突出部
１１８、１２８、１８８、４２８、５２８、６２８ ケーブル経路
１２０、４２０、５２０、６２０ リンク構成要素
１２２、４２２、５２２、６２２ 本体
１２４、４２４、５２４、６２４ リムセクション
１３２、１３４、１５２、１５４、１７２、１７４、１９２、１９４ 中空管
１３４ 中空管
１４０、１６０ ジョイント構成要素
１５７ ブラケット
１５９ アーム
１７６ ソケット
１８０ スペーサ構成要素
２０１、２０３、２１１ ネック部
２０２、２０４、２０６ ケーブル
２０５、２０７、２１５ 末端キャップ
２０８、２２８ ケーブルストップ
２０９、２１３ スロット
２１０、２３０ ケーブル延長部
２１７ 切欠き
２２１、２２３ ねじ切り端部
２２２ ケーブル
２３３ 内部ねじ切り穴
４２６ 六角形ボス
４２８ 経路
４３２ 凹部ソケット
４３６、４３８ 枝角
５２６ Ｙ字形ボス
５３６ ガイドブラケット
５３７ 突起
５３８ ガイド経路
６３３ 溝
６３４ リング
６３５ 舌部

Claims (32)

1. 連接機構を組み立てるためのシステムであって、
   ２つ以上のリンク構成要素および２つ以上のジョイント構成要素を備え、各リンク構成要素が、１つ以上のケーブルの受取りのための経路を含み、各ジョイント構成要素が、回転運動または曲げ運動を可能にし、
   前記リンク構成要素の対を形成するために１つのリンク構成要素を別のリンク構成要素と動作可能に接続するように、該リンク構成要素における前記経路を通して受け取られるように適合され、且つ、ケーブル固定部により該リンク構成要素に対して取外し可能に固定される１つ以上のケーブルを備え、
   前記１つ以上のケーブルの一端は、前記リンク構成要素の対のうちの一方のリンク構成要素に接続され、且つ、前記１つ以上のケーブルの他端は、前記リンク構成要素の対のうちの他方のリンク構成要素に接続される、
   システム。
2. 前記リンク構成要素および前記ジョイント構成要素が、互いに取外し可能に接続するように適合されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. さらに、中央構成要素を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記リンク構成要素、前記ジョイント構成要素、および前記中央構成要素が、互いに取外し可能に接続するように適合されていることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. さらに、１つ以上のスペーサ構成要素を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記リンク構成要素、前記ジョイント構成要素、および前記スペーサ構成要素が、互いに取外し可能に接続するように適合されていることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記中央構成要素が、その長さに沿って伸長または収縮するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
8. 前記中央構成要素が、さらにねじ切り部分を有する第１および第２のセクションと、該ねじ切り部分に係合される相互的にねじ切りされた部分を有する中央ナットとを備えていることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. さらに、前記ケーブルの末端部に取外し可能に固定可能な１つ以上のケーブルストップを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
10. 前記ケーブルが、様々な長さのケーブルを組み立てることができるように互いに接続可能な複数のケーブルセグメントを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
11. 前記リンク構成要素が、ケーブルを受け取り且つ取外し可能に固定するように構成されたケーブルアンカを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
12. 前記ケーブルアンカが、圧入によって前記ケーブルを固定するように適合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ケーブルアンカが、一方向でケーブルの通過を可能にし、反対方向で該ケーブルの移動を制限するように構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
14. ２つ以上のリンク構成要素および２つ以上のジョイント構成要素を備える連接機構であって、
    各リンク構成要素が、１つ以上のケーブルの受取りのための経路を含み、各ジョイント構成要素が、回転運動または曲げ運動を可能にし、各リンク構成要素が、対応する各ジョイント構成要素に直接的に或いは間接的に接続されてリンク−ジョイントユニットを形成しており、
    接続されたリンク構成要素の対を形成するために、ケーブル固定部により、１つのリンク−ジョイントユニットにおける１つのリンク構成要素と、別のリンク−ジョイントユニットにおける別のリンク構成要素とに対して取外し可能に固定される１つ以上のケーブルを備え、それにより、前記対の一方のリンク構成要素の運動が、該対の他方のリンク構成要素の相対運動をもたらし、
    前記１つ以上のケーブルの一端は、前記対の一方のリンク構成要素に接続され、且つ、前記１つ以上のケーブルの他端は、前記対の他方のリンク構成要素に接続される、
    連接機構。
15. さらに、少なくとも２つの前記リンク−ジョイントユニットの間に配設された中央構成要素を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。
16. 前記リンク構成要素、前記ジョイント構成要素、および前記中央構成要素が、取外し可能に接続し合わせられていることを特徴とする、請求項１５に記載の連接機構。
17. さらに、１つ以上のスペーサ構成要素を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。
18. 前記スペーサ構成要素、前記リンク構成要素、および前記ジョイント構成要素が、取外し可能に接続し合わせられていることを特徴とする、請求項１７に記載の連接機構。
19. 前記中央構成要素が、その長さに沿って伸長または収縮するように構成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の連接機構。
20. 前記中央構成要素が、さらにねじ切り部分を有する第１および第２のセクションと、該ねじ切り部分に係合される相互的にねじ切りされた部分を有する中央ナットとを備えていることを特徴とする、請求項１９に記載の連接機構。
21. さらに、１つ以上のケーブルの末端部に取外し可能に固定される１つ以上のケーブルストップを備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。
22. 前記ケーブルが、さらに、接続し合わせられる複数のケーブルセグメントを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。
23. 前記リンク構成要素がさらに、１つ以上のケーブルを取外し可能に固定するケーブルアンカを含んでいることを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。
24. 前記ケーブルアンカが、圧入によって１つ以上のケーブルを固定していることを特徴とする、請求項２３に記載の連接機構。
25. 前記ケーブルアンカが、一方向において前記ケーブルの移動を可能にし、反対方向において該ケーブルの移動を制限していることを特徴とする、請求項２３に記載の連接機構。
26. 前記ケーブルアンカが、相互的にねじ切りされたケーブルを収容するようにねじ切りされていることを特徴とする、請求項２３に記載の連接機構。
27. 連接機構内に組み込まれるリンク構成要素であって、
    ケーブルを取外し可能に固定するように構成されたケーブルアンカを備え、
    前記ケーブルは、リンク構成要素の対を形成するために、１つのリンク構成要素と別のリンク構成要素とを接続し、
    前記ケーブルの一端は、前記リンク構成要素の対のうちの一方のリンク構成要素に接続され、且つ、前記ケーブルの他端は、前記リンク構成要素の対のうちの他方のリンク構成要素に接続される、
    連接機構内に組み込むためのリンク構成要素。
28. 前記ケーブルアンカが、圧入によって前記ケーブルを取外し可能に固定するように構成されていることを特徴とする、請求項２７に記載のリンク構成要素。
29. 前記ケーブルアンカが、一方向においてケーブルの移動を可能にし、反対方向において該ケーブルの移動を制限していることを特徴とする、請求項２７に記載のリンク構成要素。
30. 前記ケーブルアンカが、相互的にねじ切りされたケーブルを収容するようにねじ切りされていることを特徴とする、請求項２７に記載のリンク構成要素。
31. 少なくとも１つの前記リンク構成要素および少なくとも１つの前記ジョイント構成要素は、単一の部品として一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
32. 少なくとも１つの前記リンク−ジョイントユニットのリンク構成要素およびジョイント構成要素は、単一の部品として一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の連接機構。

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