JP5380466B2 - 推進可能装置のためのトルク調整駆動機構 - Google Patents

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
この本出願は、参照によって明細書全体がこの本出願に組み込まれる２００８年３月１１日に出願された米国仮出願シリアル番号６１／０６８，９８４に対する優先権の利益を米国法１１９条（ｅ）に基づき主張する。

［技術分野］
この特許書類は一般に駆動機構に関し、より具体的には、推進可能装置のためのトルク調整駆動機構に関する。

駆動機構は様々な物を駆動するために使用することが可能である。例えば、いくつかの内視鏡システムは、内視鏡またはその他の荷重の運搬を助ける自己推進可能装置を利用する。これらの自己推進可能装置は、自己推進可能装置の駆動機構内の一つ以上の歯車を回して装置を駆動するために回転する駆動シャフトによって、駆動されることができる。しかし、駆動シャフトの回転は、装置への望ましくない外部トルクを生じさせる場合がある。

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。発明の唯一のまたは完全な説明を提供することは意図されていない。本特許出願の主題に関する更なる情報を提供するために詳細な説明が含まれる。

実施例１では、駆動機構は、被駆動要素を含む駆動アセンブリと、前記駆動アセンブリと係合し第一の方向に回転して第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第一の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第一の駆動シャフトおよび、前記駆動アセンブリに動作可能に係合し前記第一のアセンブリトルクとは反対方向の第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達するように構成されたトルク調整機構と、含む。

実施例２では、実施例１の前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転して前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトと、前記被駆動要素に結合され前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成されこれによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車とを、随意に含む。

実施例３では、実施例２の駆動機構において、前記第一および第二の駆動シャフトのうちの一方のみから駆動トルクを伝達することと比べて、前記被駆動要素に伝達される力の量は、前記第一および第二の駆動シャフトからの駆動トルクを前記単一方向へ加えることによって随意に増加される。

実施例４では、実施例２または３のいずれかの駆動機構において、前記第一の駆動シャフトおよび前記第二の駆動シャフトは、それぞれ、少なくとも部分的におのおのの前記駆動シャフトを取り囲む駆動シャフトケーシングを随意に有し、かつ、前記駆動シャフトおよびおのおののケーシングは、前記駆動シャフトの長手方向軸からそれた一つ以上の軸において曲がるとき、組み合わさって実質的に等しい曲げ剛性を呈するように構成されている。

実施例５では、実施例１から４のいずれかの駆動機構において、前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転し、前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトを随意に含み、かつ、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する。

実施例６では、実施例５の駆動機構において、前記第一の駆動トルクまたは前記第二の駆動トルクのうちの一方のみを伝達する場合と比べて、前記被駆動要素に伝達される力の量は前記第一および第二の駆動トルクを前記第一および第二の駆動シャフトから単一方向的に前記伝達することによって随意に増加される。

実施例７では、実施例１から６のいずれかの駆動機構において、前記第一の駆動シャフトおよび前記第二の駆動シャフトは、それぞれ、少なくとも部分的におのおのの前記駆動シャフトを取り囲む駆動シャフトケーシングを随意に有し、かつ、前記駆動シャフトおよびおのおののケーシングは、前記駆動シャフトの長手方向軸からそれた一つ以上の軸において曲がるとき、組み合わさって実質的に等しい曲げ剛性を呈するように構成されている。

実施例８では、実施例１から７のいずれかの駆動機構において、前記トルク調整機構は、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み、前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングを随意に含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように、前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成されている。

実施例９では、実施例１から８のいずれかの駆動機構において、前記トルク調整機構は、前記駆動アセンブリと係合するように構成された複数の駆動シャフトを随意に含む。

実施例１０では、システムは、推進可能装置と、前記推進可能装置の前方または後方のうちの少なくとも一方への進行を提供するように構成された駆動機構であって、被駆動要素を含む駆動アセンブリと、前記駆動アセンブリと係合し、第一の方向に回転して第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第一の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第一の駆動シャフト、および、前記駆動アセンブリと動作可能に係合し、前記第一のアセンブリトルクと反対方向の第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達する、トルク調整機構、を含む駆動機構と、を含む。

実施例１１では、実施例１０のシステムにおいて、前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転して第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトと、前記被駆動要素に結合され前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成されこれによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車と、を随意に含む。

実施例１２では、実施例１１のシステムは、前記第一および第二の駆動シャフトに結合され、等しいまたは略等しい大きさのトルクを各駆動シャフトに加えるように構成された電気制御ユニットを随意に含む。

実施例１３では、実施例１１のシステムは、前記第一および第二の駆動トルクの正味を含む望まれる大きさの推進駆動トルクおよび前記第一および第二のアセンブリトルクの正味を含む前記推進可能装置の望まれる回転を協働的に制御する指示を含む入力をモータ制御回路またはモータ制御ソフトウエアに伝える回転制御入力機構を持つ電気制御ユニットを随意に含む。

実施例１４では、実施例１０から１３のいずれかのシステムにおいて、前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転し前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトを随意に含み、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する。

実施例１５では、実施例１４のシステムは、前記第一および第二の駆動シャフトに結合され等しいまたは略等しい大きさのトルクを各駆動シャフトに加えるように構成された電気制御ユニットを随意に含む。

実施例１６では、実施例１４のシステムは、前記第一および第二の駆動トルクの正味を含む望まれる大きさの推進駆動トルクおよび前記第一および第二のアセンブリトルクの正味を含む推進可能装置の望まれる回転を協働的に制御する指示を含む入力をモータ制御回路またはモータ制御ソフトウエアに伝える回転制御入力機構を持つ電気制御ユニットを随意に含む。

実施例１７では、実施例１０から１６のいずれかのシステムにおいて、前記トルク調整機構は、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングを随意に含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成されている。

実施例１８では、方法は、第一の方向に第一の駆動シャフトを回転させそれによって第一の駆動トルクを駆動アセンブリの被駆動要素に加え第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに加えること、および、前記駆動アセンブリと動作可能に係合し前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達するように構成されたトルク調整機構によって、反対方向の第二のアセンブリトルクを加えることと、を含む。

実施例１９では、実施例１８の方法において、前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転し前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトと、前記被駆動要素に結合され前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成されこれによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車との使用を随意に含む。

実施例２０では、実施例１８の方法において、前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転し前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトの使用を随意に含み、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する。

実施例２１では、実施例１８から２０のいずれかの方法において、前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングの使用を随意に含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成されている。

実施例２２では、実施例１８から２０のいずれかの方法において、前記駆動アセンブリに伝えられる外部回転トルクが前記駆動アセンブリの位置を少なくとも部分的に制御するために使用されるように、前記トルク調整機構は前記第一および第二のアセンブリトルクによって前記駆動アセンブリに与えられる外部回転アセンブリトルクを制御するために随意に使用される。

図面はどれも、本書類で論じられる少なくとも一つの実施形態を限定目的でなく例示目的で示す。
推進可能装置と共に使うトルクキャンセリング駆動機構または他のトルク調整駆動機構であって、望まれる外部装置トルクを生じさせるように随意に構成可能な駆動機構の概略図の例を示す。 電気制御ユニットに接続された推進可能装置の例を示す。 推進可能装置と共に使うトルクキャンセリング駆動機構または他のトルク調整駆動機構であって、望まれる外部装置トルクを生じさせるように随意に構成可能な駆動機構の第二の可能な構成の例の概略図である。 装置に伝達された一つ以上の駆動トルクを制御するための独立した要素を含む電気制御ユニットに取り付けられた推進可能装置の例を示す。 装置に伝えられる反転駆動トルクの不均衡によって生じる外部装置トルクを使って部分的に操縦可能な推進可能装置の実施形態の例を示す。 曲げ応力を受けたときに、横方向撓みを示す構造の例を示す。 曲げ応力を受けたときに横方向撓みを全く示さないかそれに近い程度にしか示さない構造の例を示す。

＜詳細な説明＞
図１は、推進可能装置の開示を含む全体が参照によってそれぞれ本願に組み込まれる、共有にかかる米国特許番号６，９７１，９９０「ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＦＯＲ ＥＮＤＯＣＯＰＩＣ ＳＹＳＴＥＭＳ」、米国特許出願シリアル番号１１／２６０，３４２「ＳＥＬＦ−ＰＲＯＰＥＬＬＡＢＬＥ ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」、および米国特許出願番号１１／８２５，５２８「ＳＥＬＦ−ＰＲＯＰＥＬＬＡＢＬＥ ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」に記載される推進可能装置のうちの一つ以上のような推進可能装置に使用されるための、トルクキャンセリング駆動機構１００または、他のトルク調整駆動機構１００の例を示す。

変形例において、前述の特許文献に記載の推進可能装置は、人間または動物の体腔といった空洞内に適合しかつ空洞を占めるようにサイズと形状が決められた透過性のまたは不透過性の自己密閉型チューブを含むことが可能である。チューブは、密閉された領域を画定する内側面と、外向きに回転して空洞の壁を占め、かつ、内向きに回転して、同心円の長手方向の進路を画定する中央領域を取り囲む外側面を有し得る。装置は、チューブに近接して結合されたアタッチメントを更に含むことが可能である。アタッチメントは、例えば少なくとも部分的に中央領域にある場所におけるような荷重（例えば付属部品）を固定するように構成することが可能である。荷重を固定するにあたって、チューブは空洞に相対する動きを提供するために力を受けることが可能であり、それによって進路の長手方向に概ね沿った方向への前方または逆方向のうちのすくなくとも一方向へ荷重が空洞に相対的に動くことを簡単にする。

例えば図１に示されるようなある実施例において、推進可能装置のチューブに力を加えるように構成されたトルクキャンセリング駆動機構１００またはトルク調整駆動機構１００は、例えば人間の体腔といった空洞内に推進可能装置があるときに推進可能装置に外の場所から機械力を推進可能装置に提供するためのような、可撓性を持ち中実のワイヤ駆動シャフト１０２および１０４を含むことが可能である。ある実施例では、駆動シャフト１０２および１０４は、駆動トルクを伝えることもできる一つ以上の非中実で可撓性のある、例えば巻きケーブルといった、構成要素を含むことが可能である。駆動機構１００は、フレーム１２６と被駆動要素１１０を含む駆動アセンブリ１０５をも含む。駆動シャフト１０２および１０４は動作可能なように駆動アセンブリ１０５に結合されており、被駆動要素１１０に推進のための駆動トルクを加える。

図２は、電気制御ユニット２０４に接続された図１の駆動機構を含む推進可能装置２０２を示す。電気制御ユニット２０４は、駆動シャフト１０２および１０４に結合可能であり、かつ、等しいまたは略等しい大きさの駆動トルクをそれぞれの駆動シャフトに加えかつそれらのシャフトを互いに反対の方向に回転させるように構成することが可能である。駆動シャフト１０２および１０４を反対方向に回転させることによって、そうしなかった場合に駆動アセンブリ１０５および駆動される推進可能装置２０２が駆動シャフト１０２および１０４の軸に主として並行な軸１１２を中心として回転しようとする、結果として生じる外部の傾向を、キャンセル、最小化、または削減することができる。結果として、駆動アセンブリ１０５、推進可能装置２０２、および推進可能装置２０２内に置かれたまたは推進可能装置２０２に取り付けられたあらゆる荷重は、駆動に起因するトルクの効果に影響されずにすむことがあり得る。

示されている実施例において、および再び図１を参照するに、駆動シャフト１０２および１０４のうちの一方のシャフトは第一の方向に回転して第一の駆動トルクを被駆動要素１１０に伝達する。同時に、駆動シャフト１０２または１０４は第一のアセンブリトルクを駆動アセンブリ１０５に伝達する。駆動シャフト１０２および１０４のうちの他方のシャフトは、第一の方向とは反対の第二の方向に回転し、これによって第二の、反対方向へのアセンブリトルクを駆動アセンブリ１０５に伝達する。駆動シャフト１０２および１０４のうちの上記他方のシャフトの回転方向は、それに関連する駆動トルクが、推進可能装置を起動するように構成された例えば円柱状のウォーム歯車の形態をとることが可能な被駆動要素１１０に加えられる前に、（例えば推進可能装置にまたはその近傍に置かれた）遊び歯車１０８によって反転されることが可能である。従って、本実施例では、駆動シャフト１０２および１０４のうちの一方と遊び歯車１０８は、第二の駆動トルクを被駆動要素１１０に伝達しつつ第二の、反対方向へのアセンブリトルクを駆動アセンブリ１０５に加えるように構成されたトルク調整機構として機能する。

その結果、駆動シャフト１０２および１０４は両方とも、電気制御ユニット２０４と推進可能装置２０２の間の場所で反対方向に回転し、選択された正味のアセンブリトルクを駆動アセンブリ１０５に加えることが可能であり、かつ、例えば任意の回転速度および関連する駆動トルクにおいて被駆動要素１１０に伝えられることが可能な機械力の量を増加させる（例えば二倍にする）ためといった目的のために、推進可能装置２０２における単一方向の駆動トルクを被駆動要素１１０に加えるのに使用することも可能である。ある実施例では、駆動シャフト１０２および１０４は同じ回転率を有する必要はない。むしろ、駆動に起因するトルクによる、推進可能装置２０２のあるいは推進可能装置２０２の中に置かれるかこれに取り付けられた荷重のいかなる顕著な正味の回転効果をも妨げまたは防ぐために、これらのシャフトに加えられた駆動トルクを同一または実質的に同一にすることが可能である。

ある実施例では、回転する駆動シャフトを一つのみ有し、その回転する駆動シャフトを取り囲むケーシング１１６といった非回転要素を通して、駆動のバランスをとる非駆動トルクを加えることも可能であり得る。例えば、ケーシング１１６を機械フレーム１２６に取り付けることが可能であり、駆動シャフト１０２は省くことが可能であり、そして、駆動シャフト１０４は一方向に回転し被駆動要素１１０に単一の駆動トルクを加え、駆動アセンブリ１０５に単一のアセンブリトルクを加えることが可能である。この実施例では、反対方向のアセンブリトルクをケーシング１１６に加えて、駆動トルクによって引き起こされる駆動アセンブリ１０５と推進可能装置２０２のいかなる顕著な正味の回転をも無くすまたは最小化することが可能である。従って、この実施例では、ケーシング１１６は、駆動トルクとは反対方向への第二のトルクを駆動アセンブリ１０５に伝達するように構成されたトルク調整機構として機能する。

いくつかの例では、駆動シャフト１０２および１０４のうちの一方の回転方向は、被駆動要素１１０によって受け取られるときに、遊び歯車１０８を使用せずに効果的に反転することが可能である。

そのような実施例の一つが図３に示される。この実施例では、第一の方向に回転する第一の駆動シャフト１０２に結合された第一の被駆動歯車１１８は、第一の方向とは反対の第二の方向に回転する第二の駆動シャフト１０４に結合された第二の被駆動歯車１２０と係合することが可能である。第一の被駆動歯車１１８と第二の被駆動歯車１２０との係合部分からある距離離れた箇所で、第一の被駆動歯車１１８または第二の被駆動歯車１２０の部分は被駆動要素１１０（例えば円柱状のウォーム歯車）と係合することが可能である。

結果として、電気制御ユニット２０４（図２参照）と第一の被駆動歯車１１８および第二の被駆動歯車１２０との係合部分の間の場所で、駆動シャフト１０２および１０４は、両方ともに反対方向に回転可能であり、かつ、例えば任意の回転速度および関連する駆動トルクにおいて被駆動要素１１０に伝えられることが可能な機械力の量を増加させる（例えば二倍にする）べく、被駆動要素１１０ひいては推進可能装置２０２に単一方向の駆動トルクを加えるために使用することが可能である。

図１を再度参照するある実施例では、第一駆動シャフト１０２および第二駆動シャフト１０４の回転トルクから駆動アセンブリ１０５に生じる正味の外部装置トルクは、合わさってゼロまたは実質的にゼロにならないような方法で制御することが可能であり、その結果、駆動される推進可能装置２０２は、被駆動要素１１０に結合された状態で、駆動シャフト１０２および１０４と基本的に並行に軸１１２を中心に回転することになる。推進可能装置２０２の回転角度は、結果として生じる外部装置トルクを駆動シャフトケーシングアセンブリ１１４の回転剛性、推進可能装置２０２の荷重への結合構造で除算したものまたはこれら二つの和で除算したもののベクトル和を使って制御することが可能である。このように制御される回転角度は体腔内での推進可能装置の操縦に利用されることが可能である。

駆動シャフトアセンブリ１１４は、被駆動要素１１０を含む推進可能装置２０２を、例えば駆動シャフトケーシング１１６および駆動シャフト１０２および１０４を通して、駆動トルク発生電気制御ユニット２０４に接続するために使用することが可能である。望まれる配向を提供するためまたはそれを支援するために駆動シャフトの回転トルクを制御可能に調整するように構成された制御システムによって電気制御ユニット２０４が制御される場合、この技術は、駆動アセンブリ１０５（したがって、推進可能装置２０２）の配向の制御を提供することができる。

図４は、作業者がモータ制御回路またはモータ制御ソフトウエアに電気的な入力を行い推進可能装置２０２の望まれる回転を指定することを可能とする回転制御入力機構４０４を含む電気制御ユニット４０２を示す。

例えば、再び図１を参照すると、電気制御ユニット４０２は、第一の被駆動歯車１１８が第一の駆動シャフト１０２により提供された駆動トルクを遊び歯車１０８を介して被駆動要素１１０に加え、それによって推進可能装置２０２の機械フレーム１２６内で加えられている駆動トルクベクトルの符号を反対にし、駆動トルクベクトルが、第二の駆動シャフト１０４およびその第二の被駆動歯車１２０によって供給される駆動トルクの方向と一致するように構成することが可能である。このことは、被駆動要素１１０に加えられる駆動トルクを２倍にする。機械フレーム１２６の外の場所にある第一の駆動歯車１１８および第二の被駆動歯車１２０に到達される駆動トルクは、ある実施例において、大きさにおいて等しく方向において反対であることが可能である。したがって、そのような実施例では、フレーム１２６の正味の外部回転が結果として生じることはなく、それゆえ、推進可能装置２０２の正味の外部回転も結果として生じない。

電気制御ユニット４０２のユーザは、駆動シャフト１０２および１０４によって到達されるトルクを回転制御入力機構４０４を通して変えることができる。トルクが大きさにおいて等しくないように提供される場合、駆動アセンブリ１０５と推進可能装置２０２は、結果として生じる外部機械フレーム１２６と推進可能装置２０２のトルクが駆動シャフトケーシングアセンブリ１１４のねじり剛性によって除算されたものとして決定されることが可能な角度で、駆動シャフトの軸と実質的に並行な軸１１２を中心に回転することになる。

図５は、図４と関連して記載された電気制御機構４０２が役に立ち得る一つの可能な推進可能装置の応用を示す。この実施例で示される例としての推進可能装置５０２は、診断または治療のための要素のうちの一つまたは両方を、大腸あるいは小腸といった管腔内を進ませるための手段として使用されることが可能である。

この実施例では、推進可能装置５０２は、自己密閉型チューブ５０３の密閉された領域内に置かれた支持構造５２２と自己密閉型チューブ５０３の中央の開かれたエリア内に置かれた駆動構造５３２を含むアセンブリに推進されることが可能な環状な自己密閉型チューブ５０３を含む。駆動要素１１０は、駆動構造５３２のホイール５３０と係合しそれを回転させるねじ山を含む。支持構造５２２に置かれた滑材｛かつざい｝自己密閉型チューブ５０３これによってホイール５３０の回転は可撓材料を回転させ、推進可能装置５０２は望まれた通りに前方や後方に移動する。上記したように、駆動シャフト１０２および１０４の回転は駆動トルクを歯車１１８、１０８および１２０（図１を参照）に提供し、これら歯車は今度は駆動トルクを被駆動要素１１０に提供する。

すでに示されているように、推進可能装置５０２は、前方に向いているカメラと光源要素を含むモジュール５０４の上に搭載することが可能である。モジュール５０４の背部には、カメラと光源要素を作動させるためのワイヤを含む可撓性電気バンドル５０６とワーキングチャネル５１２が接続されることが可能である。さらに、モジュール５０４内を通る可撓チューブ５０８が存在可能であり、これによって、体腔の外に置かれた第一の端部からモジュール５０４の先端にある開口までかつその開口を通って他の装置が通過することが可能である。曲線状先端要素５１０は、その先端部分でモジュール５０４に取り付けられることも可能である。上記した異なる駆動トルクの方法を使って駆動シャフト１０２および１０４を通して異なる配向に先端がトルクを受け、駆動アセンブリ１０５と推進可能装置５０２にそのトルクを伝えることが可能なため、この曲線状先端要素５１０は装置５０２の操縦するために機能することが可能である。このようにして、曲線状先端要素５１０は、体腔に向かって進み、その体腔内を進むとき、体腔内の望まれる進路と一直線となるように操縦することが可能である。

図１は、２つの駆動シャフト１０２および１０４を含むトルクキャンセリング駆動機構１００またはトルク調整駆動機構１００として使用可能な例を示すが、本主題は限定これに限定されない。例えばある実施例では、駆動トルクにより生じ駆動アセンブリ１０５に加えられる外部トルクのベクトル和（大きさと方向）が実質的にゼロに等しくなるように、２つより多くの駆動シャフトを使用することも可能である。駆動アセンブリ１０５の外にあるこのような外部トルクの合計が実質的にゼロである場合、駆動される推進可能装置２０２の正味のトルク（したがって、正味の回転も）は実質的に存在しない。複数の駆動シャフトは、互い違いの方向に回転し、第一の駆動シャフトの方向と反対の第二の方向に回転し、および／または、第一の駆動シャフトと同一方向に回転する、ように構成することが可能である。追加の（例えば２つより多くの）駆動シャフトは、ある実施例では、（１）より多くの力を被駆動要素１１０に伝えること、（２）所与の力のレベルにとって、より小さい直径でより可撓性の高い駆動シャフトの使用を可能とすること、あるいは（３）多様な機能（例えば移動と切断）を協働的にまたは同時に実施することを可能とすること、の助けとなることが可能であると考えられる。

可撓性のある駆動シャフト１０２および１０４は、人間または動物の体腔の一つ以上の曲がり角といった体腔の一つ以上の曲がり角を横断するために、曲がることを常に余儀なくされる。このように曲がることは、駆動シャフト１０２および１０４の横方向への撓みを招き得、これが可能性として、人間または動物に不快感、あるいは損傷さえももたらすか、あるいは体腔を支える別の構造物に損害をもたらす場合がある。少なくともこの理由で、駆動シャフト１０２および１０４が体腔または別の曲がり角で曲がるときに発生する横方向の撓みを除去または少なくとも最小化することは有益であり得る。各種実施形態において、駆動機構１００の構成要素の配置を、平面主軸における横断面上の機械的剛性が均一になるように配分することにより駆動シャフトの横方向の撓みを除去または少なくとも最小化することが可能であることが分かっている。平面主軸における剛性が均一でない場合、図６に示されるように、構造物は曲げ応力６０４を受けると横方向撓み６０２を示す。それに対して、平面主軸における剛性が均一または実質的に均一な場合、図７に示されるように、構造物は曲げ応力７０４を受けても横方向撓みを全く示さないかそれに近い程度にしか示さないことがあり得る。

駆動機構の構成要素が異なる物理的特性を持つ２つ以上の駆動シャフト１０２および１０４を含む駆動機構１００の組立を考える場合、主軸における横断面上の機械的剛性が均一または実質的に均一となるように構成要素をどのように配分するかに関して注意深く考慮することが可能である。異なる物理的特性に少なくとも部分的に起因して、駆動機構１００の横断面における幾何学的対称性は、横断面における等しい剛性を必ずしも生じさせるわけではないと考えられる。いくつかの実施例では、駆動機構１００の構成要素の、主軸における均一なまたは実質的に均一な横断面剛性を有する分配は、弾性理論反復技法(elasticity theory iterative techniques)を用いて発見することが可能である。いくつかの実施例では、駆動機構１００の構成要素の、主軸における均一なまたは実質的に均一な横断面剛性を有する分配は、現代の三次元コンピュータ利用設計（ＣＡＤ）システムを使って発見することが可能である。

＜更なる留意点＞
上記詳細な説明は、この詳細な説明の一部を成す図面への参照が含まれる。図面は、例示によって、本発明を実施することが可能な具体的な実施形態を示す。これらの実施形態は本書類では「実施例」や「例」（Ｅｘａｍｐｌｅの訳語）とも呼ばれる。このような実施例または例は図示および記載された要素に加えて別の要素を含むことが可能である。しかし、本発明の発明者は、図示および記載された要素だけが提供される実施例をも考察する。

本書類で参照されている全ての刊行物、特許、および特許文献は、参照によって個々に組み込まれるかのように、その全体が参照によって本書類に組み込まれる。もし、本書類と上記のように参照によって組み込まれたこれら書類との間で用法における不一致があった場合は、組み込まれた参照資料の用法は、本書類の用法を補助するものと考えられるべきである。相容れない不一致に関しては、本書類の用法が優先される。

本書類において、「一つ」等（”ａ”または“ａｎ”の訳語）という語は、特許書類においては一般的なように、一つまたは一つより多い場合を含むものとして、他のあらゆる場合または「少なくとも一つ」（“Ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ”の訳語）あるいは「一つ以上」（“Ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ”の訳語）の用法とは独立して使用される。特記されている場合を除き、本書類において、「あるいは」、「もしくは」、「や」、「または」、「又は」、「か」等（”ｏｒ”の訳語）という語は、「ＡまたはＢ」は、「ＡでありＢでなない」、「ＢでありＡではない」および「ＡでありＢでもある」を含むというように、非排他的な意味で使われる。添付の特許請求の範囲において、「含む」等（Ｉｎｃｌｕｄｅの訳語）および「である」、等（Ｉｎ ｗｈｉｃｈの訳語）という語は、「含む」等（Ｃｏｍｐｒｉｓｅの訳語）および「である」等（Ｗｈｅｒｅｉｎの訳語）という語のそれぞれの平易な英語での相当物として使われている。また、以下の特許請求の範囲において、「含む」等（Ｉｎｃｌｕｄｅの訳語）および「含む」等（Ｃｏｍｐｒｉｓｅの訳語）という語は非限定であり、つまり、ある請求項の中でこれらの語のあとに書き連ねられた要素に加えて別の要素を含むシステム、装置、物品、あるいはプロセスは、その請求項の範囲内に入るものとみなされる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第一」、「第二」および「第三」等の語は、単にラベルとして使われており、それらの語が修飾するものに数字上の要件を課すことを意図していない。

本書類に記載された方法の実施例は少なくとも一部は機械によりまたはコンピュータにより実施することが可能である。いくつかの実施例は、電子装置を上記実施例で記載された方法を実施させるべく構成するように動作可能な命令を含んでエンコードされたコンピュータ読取り可能な媒体または機械読取り可能な媒体を含むことも可能である。そのような方法の実施は、マイクロコード、アセンブリ言語のコード、高水準言語のコード等といったコードを含むことが可能である。そのようなコードは様々な方法を実施するためのコンピュータ読取り可能な命令を含むことが可能である。コードはコンピュータプログラム製品の部分を構成し得る。さらに、コードは、実行の間またはその他のときに一つ以上の揮発性または不揮発性のコンピュータ読取り可能媒体に有体物的に保存され得る。これらのコンピュータ読取り可能媒体は、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、（例えばコンパクトディスクおよびディジタルビデディスクといった）取り外し可能な光ディスク、磁気カセット、メモリカードまたはメモリスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等を含むが、これらに限定されない。

上記記載は限定でなく説明を意図している。例えば、上記した実施例（またはそれら実施例の一つ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用され得る。他の実施形態は、例えばこの技術分野における通常の技術を有するものが上記記載を調べながら使用することが可能である。また、上記詳細な説明では、開示を効率的にするために様々な特徴がグループにまとめられ得る。これは、開示されたが請求項には記載されない特徴は任意の請求項に必須であるということを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、進歩性を持つ主題は、開示されたある特定の実施形態の全てを使わなくても存在し得る。従って、下記の請求項は、その一つ一つが個別の実施形態として独立するものとして、ここで発明な詳細に組み込まれる。発明の範囲は、請求項にとっての均等物の最大の範囲と共に、添付の請求項を参照して決定されるべきである。

Claims (22)

1. 被駆動要素を含む駆動アセンブリと、
   前記駆動アセンブリと係合し、第一の方向に回転して第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第一の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された、第一の駆動シャフト、および、
   前記駆動アセンブリに動作可能に係合し、前記第一のアセンブリトルクとは反対方向の第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達するように構成された、トルク調整機構と、
   を含み、
   前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転して前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトを有する、駆動機構。
2. 前記トルク調整機構は、前記被駆動要素に結合され、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成され、これによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車と、を含む、請求項１に記載の駆動機構。
3. 前記第一および第二の駆動シャフトのうちの一方のみから駆動トルクを伝達することと比べて、前記被駆動要素に伝達される力の量は、前記第一および第二の駆動シャフトからの駆動トルクを前記単一方向へ加えることによって増加される、請求項２に記載の駆動機構。
4. 前記第一の駆動シャフトおよび前記第二の駆動シャフトは、それぞれ、少なくとも部分的におのおのの前記駆動シャフトを取り囲む駆動シャフトケーシングを有し、かつ、
   前記駆動シャフトおよびおのおののケーシングは、前記駆動シャフトの長手方向軸からそれた一つ以上の軸において曲がるとき、組み合わさって実質的に等しい曲げ剛性を呈するように構成された、
   請求項２または３のいずれか一項に記載の駆動機構。
5. 前記トルク調整機構は、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し、前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動機構。
6. 前記第一の駆動トルクまたは前記第二の駆動トルクのうちの一方のみを伝達する場合と比べて、前記被駆動要素に伝達される力の量は前記第一および第二の駆動トルクを前記第一および第二の駆動シャフトから単一方向的に前記伝達することによって増加される、請求項５に記載の駆動機構。
7. 前記第一の駆動シャフトおよび前記第二の駆動シャフトは、それぞれ、少なくとも部分的におのおのの前記駆動シャフトを取り囲む駆動シャフトケーシングを有し、かつ、
   前記駆動シャフトおよびおのおののケーシングは、前記駆動シャフトの長手方向軸からそれた一つ以上の軸において曲がるとき、組み合わさって実質的に等しい曲げ剛性を呈するように構成された、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の駆動機構。
8. 前記トルク調整機構は、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み、前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングを含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように、前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の駆動機構。
9. 前記トルク調整機構は、前記駆動アセンブリと係合するように構成された複数の駆動シャフトを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の駆動機構。
10. 推進可能装置と、
    前記推進可能装置の前方または後方のうちの少なくとも一方への進行を提供するように構成された駆動機構であって、
    被駆動要素を含む駆動アセンブリと、
    前記駆動アセンブリと係合し、第一の方向に回転して第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第一の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第一の駆動シャフト、および、
    前記駆動アセンブリと動作可能に係合し、前記第一のアセンブリトルクと反対方向の第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達する、トルク調整機構、を含み、
    前記トルク調整機構は、前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に回転して前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達し、第二の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するように構成された第二の駆動シャフトを有する駆動機構と、
    を含む、システム。
11. 前記トルク調整機構は、前記被駆動要素に結合され、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成され、これによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車と、を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第一および第二の駆動シャフトに結合され、等しいまたは略等しい大きさのトルクを各駆動シャフトに加えるように構成された電気制御ユニットを更に含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第一および第二の駆動トルクの正味を含む望まれる大きさの推進駆動トルクおよび前記第一および第二のアセンブリトルクの正味を含む前記推進可能装置の望まれる回転を協働的に制御する指示を含む入力をモータ制御回路またはモータ制御ソフトウエアに伝える回転制御入力機構を持つ電気制御ユニットを更に含む、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記トルク調整機構は、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し、前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する、
    請求項１０から１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記第一および第二の駆動シャフトに結合され、等しいまたは略等しい大きさのトルクを各駆動シャフトに加えるように構成された電気制御ユニットを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第一および第二の駆動トルクの正味を含む望まれる大きさの推進駆動トルクおよび前記第一および第二のアセンブリトルクの正味を含む推進可能装置の望まれる回転を協働的に制御する指示を含む入力をモータ制御回路またはモータ制御ソフトウエアに伝える回転制御入力機構を持つ電気制御ユニットを更に含む、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記トルク調整機構は、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み、前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングを含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように、前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成された、請求項１０から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 電気制御ユニットが第一の方向に第一の駆動シャフトを回転させ、それによって第一の駆動トルクを駆動アセンブリの被駆動要素に加え、第一のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに加えること、および、
    前記駆動アセンブリと動作可能に係合し、前記第一のアセンブリトルクとは反対方向の第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに伝達するように構成されたトルク調整機構によって、反対方向の第二のアセンブリトルクを加えることと、
    を含み、
    前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記電気制御ユニットが前記第一の方向とは反対方向である第二の方向に第二の駆動シャフトを回転させ、それによって前記第二のアセンブリトルクを前記駆動アセンブリに加え、第二の駆動トルクを前記被駆動要素に加えることを含む、駆動機構の作動方法。
19. 前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記被駆動要素に結合され、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方とつながって前記駆動トルクの回転方向を反転させるように構成され、これによって単一方向の駆動トルクを前記被駆動要素に伝達するために提供された遊び歯車との使用を含む、請求項１８に記載の駆動機構の作動方法。
20. 前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記第一および第二の駆動シャフトとの間の係合部分からはなれた、前記第一の駆動シャフトまたは前記第二の駆動シャフトのうちの一方の部分は前記被駆動要素と係合し、前記被駆動要素に前記第一および第二の駆動トルクを一方向的に伝達する、
    請求項１８に記載の駆動機構の作動方法。
21. 前記トルク調整機構によって反対方向の前記第二のアセンブリトルクを加えることは、前記第一の駆動シャフトを少なくとも部分的に取り囲み、前記駆動アセンブリのフレームに取り付けられているケーシングの使用を含み、前記ケーシングは、前記第二のアセンブリトルクがケーシングによって前記駆動アセンブリに加えられる非駆動トルクを含むように、前記第一の駆動シャフトとの関係において回転しないように構成された、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の駆動機構の作動方法。
22. 前記駆動アセンブリに伝えられる外部回転トルクが前記駆動アセンブリの位置を少なくとも部分的に制御するために使用されるように、前記トルク調整機構は前記第一および第二のアセンブリトルクによって前記駆動アセンブリに与えられる外部回転アセンブリトルクを制御するために使用される、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の駆動機構の作動方法。

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