(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボット手術システムにおける使用など、手術器具のためのギア作動機構を提供する。【解決手段】手術器具に関し、より具体的には、例えばロボット手術システムにおける使用など、手術器具のためのギア作動機構に関する。本開示の態様に従って提供されるのは、手術器具のギアボックスアセンブリである。ギアボックスアセンブリは、ロボットアームから回転入力を受け取るように各々が適合された４つの回転入力ギアを含む。ギアボックスアセンブリは、４つの回転入力ギアによって受け取られた回転入力に基づいて、エンドエフェクタアセンブリ４０を第１軸の回りで関節運動させることと、エンドエフェクタアセンブリを第２軸の回りで関節運動させることと、ジョー部材４２、４４を他方と相対的に動かすことと、ナイフにジョー部材間を並進させることとを独立的に行うように構成されている。【選択図】図２Ａ
2020121115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット手術システムで使用するように構成された手術器具であって、
ハウジングと、
前記ハウジングから遠位側に延在するシャフトであって、関節部分を含むシャフトと、
前記シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含むエンドエフェクタアセンブリであって、少なくとも前記第１のジョー部材は、前記第２のジョー部材と相対的に離間位置から近接位置まで可動であって、それらの間の組織を把持する、エンドエフェクタアセンブリと、
前記ジョー部材間を並進して、それらの間に把持された組織を切断するように構成されたナイフと、
前記ハウジング内に配置され、前記シャフトの前記関節部分、前記エンドエフェクタアセンブリ、および前記ナイフに動作可能に連結されたギアボックスアセンブリであって、ロボットアームからの回転入力を受け取るように各々が適合された４つの回転入力ギアを含むギアボックスアセンブリと、を備え、前記ギアボックスアセンブリは、前記４つの回転入力ギアによって受け取られた前記回転入力に基づいて、前記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させることと、前記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させることと、前記第１のジョー部材または前記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすことと、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させることとを独立的に行うように構成されている、手術器具。
【請求項２】
前記ギアボックスアセンブリと前記シャフトの前記関節部分との間に動作可能に連結された複数の関節運動ケーブルをさらに備え、前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第１の軸の周りで第１の方向に関節運動させる第１の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１に記載の手術器具。
【請求項３】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第１の軸の周りで第２の反対の方向に関節運動させる第２の反対の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項２に記載の手術器具。
【請求項４】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第２の軸の周りで第３の方向に関節運動させる第３の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項３に記載の手術器具。
【請求項５】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第２の軸の周りで前記第３の方向とは反対の第４の方向に関節運動させる、前記第３の様式とは反対の第４の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項４に記載の手術器具。
【請求項６】
前記複数のケーブルのうちの少なくとも２本のケーブルは、前記第１のジョー部材に動作可能に連結され、前記ギアボックスアセンブリは、前記少なくとも２本のケーブルを、前記第１のジョー部材を前記第２のジョー部材と相対的に前記離間位置から前記近接位置まで動かす第５の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項２に記載の手術器具。
【請求項７】
前記ギアボックスアセンブリは、前記少なくとも２本のケーブルを、前記第１のジョー部材を前記第２のジョー部材と相対的に前記近接位置から前記離間位置まで動かして戻す、前記第５の様式とは反対の第６の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項６に記載の手術器具。
【請求項８】
前記ギアボックスアセンブリと前記ナイフとの間に動作可能に連結されたナイフケーブルをさらに備え、前記ギアボックスアセンブリは、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させるように、前記ナイフケーブルを選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項２に記載の手術器具。
【請求項９】
同様の回転入力が前記４つの回転入力ギアの各々によって受け取られたことに応答して、前記ギアボックスアセンブリは、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている、請求項１に記載の手術器具。
【請求項１０】
異なる回転入力が前記４つの回転入力ギアのうちの２つによって受け取られたことに応答して、前記ギアボックスアセンブリは、前記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させる、前記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させる、または、前記第１のジョー部材もしくは第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすように構成されている、請求項１に記載の手術器具。
【請求項１１】
手術システムであって、
４つの回転出力を有するロボットアームを含む手術ロボットと、
前記ロボットアームに連結し、そこから前記４つの回転出力を受け取るように構成された手術器具とを備え、前記手術器具は、
ハウジングと、
前記ハウジングから遠位側に延在するシャフトであって、関節部分を含むシャフトと、
前記シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含むエンドエフェクタアセンブリであって、少なくとも前記第１のジョー部材は、前記第２のジョー部材と相対的に離間位置から近接位置まで可動であって、それらの間の組織を把持する、エンドエフェクタアセンブリと、
前記ジョー部材間を並進して、それらの間に把持された組織を切断するように構成されたナイフと、
前記ハウジング内に配置され、前記シャフトの前記関節部分、前記エンドエフェクタアセンブリ、および前記ナイフに動作可能に連結されたギアボックスアセンブリであって、前記ギアボックスアセンブリは、前記ロボットアームの前記４つ回転出力のうちの１つに連結するように各々が適合された４つの回転入力ギアを含むギアボックスアセンブリと、を備え、
前記ギアボックスアセンブリは、前記ロボットアームによって提供され、前記ギアボックスアセンブリの前記回転入力ギアによって受け取られた前記回転出力に基づいて、前記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させることと、前記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させることと、前記第１のジョー部材または前記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすことと、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させることとを独立的に行うように構成されている、手術システム。
【請求項１２】
前記ギアボックスアセンブリと前記シャフトの前記関節部分との間に動作可能に連結された複数の関節運動ケーブルをさらに備え、前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第１の軸の周りで第１の方向に関節運動させる第１の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１１に記載の手術システム。
【請求項１３】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第１の軸の周りで第２の反対の方向に関節運動させる第２の反対の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１２に記載の手術システム。
【請求項１４】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第２の軸の周りで第３の方向に関節運動させる第３の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１３に記載の手術システム。
【請求項１５】
前記ギアボックスアセンブリは、前記複数の関節運動ケーブルの各々を、前記エンドエフェクタアセンブリを前記第２の軸の周りで前記第３の方向とは反対の第４の方向に関節運動させる、前記第３の様式とは反対の第４の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１４に記載の手術システム。
【請求項１６】
前記複数のケーブルのうちの少なくとも２本のケーブルは、前記第１のジョー部材に動作可能に連結され、前記ギアボックスアセンブリは、前記少なくとも２本のケーブルを、前記第１のジョー部材を前記第２のジョー部材と相対的に前記離間位置から前記近接位置まで動かす第５の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１２に記載の手術システム。
【請求項１７】
前記ギアボックスアセンブリは、前記少なくとも２本のケーブルを、前記第１のジョー部材を前記第２のジョー部材と相対的に前記近接位置から前記離間位置まで動かして戻す、前記第５の様式とは反対の第６の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１６に記載の手術システム。
【請求項１８】
前記ギアボックスアセンブリと前記ナイフとの間に動作可能に連結されたナイフケーブルをさらに備え、前記ギアボックスアセンブリは、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させるように、前記ナイフケーブルを選択的に押すかまたは引くように構成されている、請求項１２に記載の手術システム。
【請求項１９】
同様の回転出力が前記ロボットアームによって提供されかつ前記ギアボックスアセンブリの前記回転入力ギアによって受け取られたことに応答して、前記ギアボックスアセンブリは、前記ナイフに前記第１のジョー部材と前記第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている、請求項１１に記載の手術システム。
【請求項２０】
異なる回転出力が前記ロボットアームによって提供されかつ前記ギアボックスアセンブリの前記回転入力ギアによって受け取られたことに応答して、前記ギアボックスアセンブリは、前記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させる、前記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させる、または前記第１のジョー部材もしくは前記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすように構成されている、請求項１１に記載の手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本開示は、手術器具に関し、より具体的には、例えばロボット手術システムにおける使用など、手術器具のためのギア作動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット手術システムは、様々な異なる外科処置でますます利用されている。一部のロボット手術システムは、ロボットアームを支持するコンソールを含んだ。１つ以上の異なる手術器具が、ロボット手術システムで使用するように構成され、ロボットアームに選択的に取り付け可能であり得る。ロボットアームは、１つ以上の入力を、取り付けられた手術器具へ提供して、取り付けられた手術器具の操作を可能にする。
【０００３】
ロボット手術システムのロボットアームによって提供される入力の数、タイプ、および構成は、ロボット手術システムで使用するように構成される手術器具の設計において、制約事項である。すなわち、ロボット手術システムのロボットアームに取り付けて使用するのに適合した手術器具を設計する際、手術器具の所望の機能を達成するために、ロボットアームによって提供される入手可能な入力をどのように利用するか決定することおいて、考慮がなされるべきである。理解され得るように、入力の数、タイプ、および構成は一定のままで、追加機能が所望される場合、課題が発生する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で使用される「遠位」という用語は、外科医からより遠い、説明されている部分を指し、「近位」という用語は、外科医により近い、説明されている部分を指す。本明細書で使用される「約」、「実質的に」などの用語は、製造、材料、環境、使用、および／または測定の許容範囲および変動を説明することを意図している。さらに、矛盾しない程度に、本明細書に詳述される態様のいずれかは、本明細書に詳述される他の態様のいずれかと併せて使用されてもよい。
【０００５】
本開示の態様に従って提供されるのは、手術器具のギアボックスアセンブリである。ギアボックスアセンブリは、選択的に並進するように構成されたキャリッジと、入力を受け取るように構成された入力部分および出力を提供するように構成された出力部分を各々が含む、第１、第２、第３、および第４のギアシステムと、第１のギアシステムと第２のギアシステムとの間に動作可能に連結された第１の差動ギアアセンブリと、第３のギアシステムと第４のギアシステムとの間に動作可能に連結された第２の差動ギアアセンブリと、第１の差動ギアアセンブリと第２の差動ギアアセンブリとの間に動作可能に連結された第３の差動ギアアセンブリとを含む。第３の差動ギアアセンブリは、キャリッジに連結された出力を含む。第１、第２、第３、および第４のギアシステムのうちの２つのギアシステムが、第１、第２、第３、および第４のギアシステムのうちの他の２つのギアシステムとは異なる入力を受け取ったことに応答して、第３の差動ギアアセンブリはキャリッジに出力を提供しない。等しい入力が第１、第２、第３、および第４のギアシステムの各々に提供されたことに応答して、第３の差動ギアアセンブリの出力はキャリッジを並進させる。
【０００６】
本開示の一態様では、第１、第２、第３、および第４のギアシステムの各々は、回転入力を受け取り、並進出力を提供するように構成されている。
【０００７】
本開示の別の態様では、第１、第２、第３、および第４のギアシステムの各々は、入力ギアアセンブリと、入力ギアアセンブリに動作可能に連結された移行ギアアセンブリと、移行ギアアセンブリに動作可能に連結された出力ギアアセンブリとを含む。
【０００８】
本開示の別の態様では、出力ギアアセンブリは、送りねじアセンブリである。各送りねじアセンブリは、長手方向において固定されかつキャリッジに回転可能に連結された送りねじと、送りねじの周りに動作可能に係合されたハブとを含み得、送りねじの回転がハブを並進させる。態様では、ハブは、雌ねじナットである。さらに、態様では、等しい入力が第１、第２、第３、および第４のギアアセンブリの各々に提供されたことに応答して、キャリッジを並進させ、それによって、送りねじをハブとは反対側に並進させ、したがって、ハブは相対的に静止したままとなる。
【０００９】
本開示のさらに別の態様では、第１の差動ギアアセンブリは、第１および第２のギアシステムから入力を受け取り、第１および第２のギアシステムから受け取った入力の平均に等しい出力を提供するように構成され、第２の差動ギアアセンブリは、第３および第４のギアシステムから入力を受け取り、第３および第４のギアシステムから受け取った入力の平均に等しい出力を提供するように構成され、第３の差動ギアアセンブリは、第１および第２の差動ギアシステムから入力を受け取り、第１および第２の差動ギアシステムから受け取った入力の平均に等しい出力を提供するように構成されている。
【００１０】
本開示のさらに別の態様では、キャリッジ、第１、第２、第３、および第４のギアシステム、ならびに第１、第２、および第３の差動ギアアセンブリの周りに外側シェルが配置されている。そのような態様では、近位面プレートが、外側シェルと協働して、キャリッジ、第１、第２、第３、および第４のギアシステム、ならびに第１、第２、および第３の差動ギアアセンブリを少なくとも部分的にその中に包囲し得る。さらに、近位面プレートは、入力部分への外部入力の適用を可能にするために、第１、第２、第３、および第４のギアシステムの入力部分が貫いて延在する開口部を画定し得る。
【００１１】
本開示のさらに別の態様では、第１、第２、第３、および第４のギアシステムうちの２つのギアシステムが第１の入力を受け取り、第１、第２、第３、および第４のギアシステムのうちの他の２つのギアシステムが第２の反対の入力を受け取ったことに応答して、第３の差動ギアアセンブリはキャリッジに出力を提供しない。より具体的には、態様において、第１および第２のギアシステムが第１の入力を受け取り、第３および第４のギアシステムが第２の反対の入力を受け取ると、第３の差動ギアアセンブリはキャリッジに出力を提供せず、第１および第３のギアシステムが第１入力を受け取り、第２および第４のギアシステムが第２の反対の入力を受け取ると、第３の差動ギアアセンブリはキャリッジに出力を提供せず、および／または第１および第４のギアシステムが第１の入力を受け取り、第２および第３のギアシステムが第２の反対の入力を受け取ると、第３の差動ギアアセンブリはキャリッジに出力を提供しない。
【００１２】
キャリッジと、第１、第２、第３、および第４のギアシステムと、第１のギアシステムと第２のギアシステムとの間に動作可能に連結された第１の差動ギアアセンブリと、第３のギアシステムと第４のギアシステムとの間に動作可能に連結された第２の差動ギアアセンブリと、第１の差動ギアアセンブリと第２の差動ギアアセンブリとの間に動作可能に連結された第３の差動ギアアセンブリとを含む、手術器具のギアボックスアセンブリを動作させる方法も本開示の態様に従って提供される。方法は、第１、第２、第３、および第４のギアシステムのうちの２つのギアシステムに第１の入力を提供し、第１、第２、第３、および第４のギアシステムのうちの他の２つのギアシステムに第２の反対の入力を提供して、第１、第２、第３、および第４のギアシステムを作動させて第１の機能を実行することを含む。方法は、第１、第２、第３、および第４のギアシステムの各々に等しい入力を提供して、第１、第２、第３、および第４のギアシステムを作動させ、かつ第３の差動ギアアセンブリを作動させることをさらに含む。第３の差動ギアアセンブリの作動は、第２の機能を実行し、第１、第２、第３、および第４のギアシステムの作動を無効にして、第１の機能が実行されないようにする。
【００１３】
本開示の一態様では、第１の入力および第２の反対の入力を提供することは、第１の入力を第１および第２のギアシステムに提供し、第２の反対の入力を第３および第４のギアシステムに提供することを含む。代替的または追加的に、第１の入力および第２の反対の入力を提供することは、第１の入力を第１および第３のギアシステムに提供し、第２の反対の入力を第２および第４のギアシステムに提供することを含む。代替的または追加的に、第１の入力および第２の反対の入力を提供することは、第１の入力を第１および第４のギアシステムに提供し、第２の反対の入力を第２および第３のギアシステムに提供することを含む。回転運動入力がないことに関しては、その反対でも回転運動入力はない。
【００１４】
本開示の別の態様では、第１の機能が実行されるとき、第２の機能は実行されない。
【００１５】
本開示のさらに別の態様では、第１、第２、第３、および第４のギアアセンブリの各々の作動は、第１の機能を実行するための第１、第２、第３、および第４の並進出力を提供する。
【００１６】
本開示のさらに別の態様では、第３の差動ギアアセンブリの作動は、第２の機能を実行するための並進出力を提供する。第３の差動ギアアセンブリの並進出力は、第１、第２、第３、および第４の並進出力とは反対であって、第１、第２、第３、および第４の並進出力が無効にされ、第１の機能を実行しない。
【００１７】
本開示のさらに別の態様では、第１の入力、第２の反対の入力、および等しい入力は回転入力である。
【００１８】
ロボット手術システムで使用するように構成され、本開示に従って提供される別の手術器具は、ハウジングと、ハウジングから遠位側に延在するシャフトと、シャフトから遠位側に延在するエンドエフェクタアセンブリと、ナイフと、ハウジング内に配置されたギアボックスアセンブリとを含む。シャフトは、関節部分を含む。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含む。少なくとも第１のジョー部材は、第２のジョー部材と相対的に、離間位置から近接位置まで可動であって、その間にある組織を把持する。ナイフは、ジョー部材間を並進し、それらの間に把持された組織を切断するように構成されている。ギアボックスアセンブリは、シャフトの関節部分、エンドエフェクタアセンブリ、およびナイフに動作可能に連結されている。ギアボックスアセンブリは、ロボットアームから回転入力を受け取るように各々が適合された４つの回転入力ギアを含む。ギアボックスアセンブリは、４つの回転入力ギアによって受け取られた回転入力に基づいて、エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させることと、エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させることと、第１のジョー部材または第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすことと、ナイフに第１のジョー部材と第２のジョー部材との間を並進させることとを独立的に行うように構成されている。
【００１９】
本開示の一態様では、複数の関節運動ケーブルが、ギアボックスアセンブリとシャフトの関節部分との間に動作可能に連結されている。ギアボックスアセンブリは、複数の関節運動ケーブルの各々を、エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の周りで第１の方向に関節運動させる第１の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２０】
本開示の別の態様では、ギアボックスアセンブリは、複数の関節運動ケーブルの各々を、エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の周りで第２の反対の方向に関節運動させる第２の反対の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２１】
本開示の別の態様では、ギアボックスアセンブリは、複数の関節運動ケーブルの各々を、エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の周りで第３の方向に関節運動させる第３の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２２】
本開示のさらに別の態様では、ギアボックスアセンブリは、複数の関節運動ケーブルの各々を、エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の周りで第３の方向とは反対の第４の方向に関節運動させる、第３の様式とは反対の第４の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２３】
本開示のさらに別の態様では、複数のケーブルのうちの少なくとも２本のケーブルは、第１のジョー部材に動作可能に連結されている。そのような態様では、ギアボックスアセンブリは、少なくとも２本のケーブルを、第１のジョー部材を第２のジョー部材と相対的に離間位置から近接位置まで動かす第５の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２４】
本開示のさらに別の態様では、ギアボックスアセンブリは、少なくとも２本のケーブルを、第１のジョー部材を第２のジョー部材と相対的に近接位置から離間位置まで動かして戻す、第５の様式とは反対の第６の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている。
【００２５】
本開示の別の態様では、手術器具は、ギアボックスアセンブリとナイフとの間に動作可能に連結されたナイフケーブルをさらに含む。ギアボックスアセンブリは、ナイフケーブルを選択的に押すかまたは引いて、ナイフに第１のジョー部材と第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている。
【００２６】
本開示の一態様では、同様の回転入力が４つの回転入力ギアの各々によって受け取られたことに応答して、ギアボックスアセンブリは、ナイフに第１のジョー部材と第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている。追加的または代替的に、異なる回転入力が４つの回転入力ギアのうちの２つによって受け取られたことに応答して、ギアボックスアセンブリは、エンドエフェクタアセンブリを第１軸の回りで関節運動させる、エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させる、または第１のジョー部材もしくは第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすように構成されている。
【００２７】
本開示はまた、４つの回転出力を有するロボットアームを含む手術ロボットと、ロボットアームに連結し、そこから４つの回転出力を受け取るように構成された手術器具とを含む手術システムも提供する。手術器具は、上記でまたは本明細書の別のところで詳述された態様のいずれかに従って構成され得る。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
ロボット手術システムで使用するように構成された手術器具であって、
ハウジングと、
上記ハウジングから遠位側に延在するシャフトであって、関節部分を含むシャフトと、
上記シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含むエンドエフェクタアセンブリであって、少なくとも上記第１のジョー部材は、上記第２のジョー部材と相対的に離間位置から近接位置まで可動であって、それらの間の組織を把持する、エンドエフェクタアセンブリと、
上記ジョー部材間を並進して、それらの間に把持された組織を切断するように構成されたナイフと、
上記ハウジング内に配置され、上記シャフトの上記関節部分、上記エンドエフェクタアセンブリ、および上記ナイフに動作可能に連結されたギアボックスアセンブリであって、ロボットアームからの回転入力を受け取るように各々が適合された４つの回転入力ギアを含むギアボックスアセンブリと、を備え、上記ギアボックスアセンブリは、上記４つの回転入力ギアによって受け取られた上記回転入力に基づいて、上記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させることと、上記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させることと、上記第１のジョー部材または上記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすことと、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させることとを独立的に行うように構成されている、手術器具。
（項目２）
上記ギアボックスアセンブリと上記シャフトの上記関節部分との間に動作可能に連結された複数の関節運動ケーブルをさらに備え、上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第１の軸の周りで第１の方向に関節運動させる第１の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目に記載の手術器具。
（項目３）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第１の軸の周りで第２の反対の方向に関節運動させる第２の反対の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目４）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第２の軸の周りで第３の方向に関節運動させる第３の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目５）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第２の軸の周りで上記第３の方向とは反対の第４の方向に関節運動させる、上記第３の様式とは反対の第４の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目６）
上記複数のケーブルのうちの少なくとも２本のケーブルは、上記第１のジョー部材に動作可能に連結され、上記ギアボックスアセンブリは、上記少なくとも２本のケーブルを、上記第１のジョー部材を上記第２のジョー部材と相対的に上記離間位置から上記近接位置まで動かす第５の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目７）
上記ギアボックスアセンブリは、上記少なくとも２本のケーブルを、上記第１のジョー部材を上記第２のジョー部材と相対的に上記近接位置から上記離間位置まで動かして戻す、上記第５の様式とは反対の第６の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目８）
上記ギアボックスアセンブリと上記ナイフとの間に動作可能に連結されたナイフケーブルをさらに備え、上記ギアボックスアセンブリは、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させるように、上記ナイフケーブルを選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目９）
同様の回転入力が上記４つの回転入力ギアの各々によって受け取られたことに応答して、上記ギアボックスアセンブリは、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目１０）
異なる回転入力が上記４つの回転入力ギアのうちの２つによって受け取られたことに応答して、上記ギアボックスアセンブリは、上記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させる、上記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させる、または、上記第１のジョー部材もしくは第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術器具。
（項目１１）
手術システムであって、
４つの回転出力を有するロボットアームを含む手術ロボットと、
上記ロボットアームに連結し、そこから上記４つの回転出力を受け取るように構成された手術器具とを備え、上記手術器具は、
ハウジングと、
上記ハウジングから遠位側に延在するシャフトであって、関節部分を含むシャフトと、
上記シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含むエンドエフェクタアセンブリであって、少なくとも上記第１のジョー部材は、上記第２のジョー部材と相対的に離間位置から近接位置まで可動であって、それらの間の組織を把持する、エンドエフェクタアセンブリと、
上記ジョー部材間を並進して、それらの間に把持された組織を切断するように構成されたナイフと、
上記ハウジング内に配置され、上記シャフトの上記関節部分、上記エンドエフェクタアセンブリ、および上記ナイフに動作可能に連結されたギアボックスアセンブリであって、上記ギアボックスアセンブリは、上記ロボットアームの上記４つ回転出力のうちの１つに連結するように各々が適合された４つの回転入力ギアを含むギアボックスアセンブリと、を備え、
上記ギアボックスアセンブリは、上記ロボットアームによって提供され、上記ギアボックスアセンブリの上記回転入力ギアによって受け取られた上記回転出力に基づいて、上記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させることと、上記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させることと、上記第１のジョー部材または上記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすことと、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させることとを独立的に行うように構成されている、手術システム。
（項目１２）
上記ギアボックスアセンブリと上記シャフトの上記関節部分との間に動作可能に連結された複数の関節運動ケーブルをさらに備え、上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第１の軸の周りで第１の方向に関節運動させる第１の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目に記載の手術システム。
（項目１３）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第１の軸の周りで第２の反対の方向に関節運動させる第２の反対の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１４）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第２の軸の周りで第３の方向に関節運動させる第３の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１５）
上記ギアボックスアセンブリは、上記複数の関節運動ケーブルの各々を、上記エンドエフェクタアセンブリを上記第２の軸の周りで上記第３の方向とは反対の第４の方向に関節運動させる、上記第３の様式とは反対の第４の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１６）
上記複数のケーブルのうちの少なくとも２本のケーブルは、上記第１のジョー部材に動作可能に連結され、上記ギアボックスアセンブリは、上記少なくとも２本のケーブルを、上記第１のジョー部材を上記第２のジョー部材と相対的に上記離間位置から上記近接位置まで動かす第５の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１７）
上記ギアボックスアセンブリは、上記少なくとも２本のケーブルを、上記第１のジョー部材を上記第２のジョー部材と相対的に上記近接位置から上記離間位置まで動かして戻す、上記第５の様式とは反対の第６の様式で、選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１８）
上記ギアボックスアセンブリと上記ナイフとの間に動作可能に連結されたナイフケーブルをさらに備え、上記ギアボックスアセンブリは、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させるように、上記ナイフケーブルを選択的に押すかまたは引くように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目１９）
同様の回転出力が上記ロボットアームによって提供されかつ上記ギアボックスアセンブリの上記回転入力ギアによって受け取られたことに応答して、上記ギアボックスアセンブリは、上記ナイフに上記第１のジョー部材と上記第２のジョー部材との間を並進させるように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（項目２０）
異なる回転出力が上記ロボットアームによって提供されかつ上記ギアボックスアセンブリの上記回転入力ギアによって受け取られたことに応答して、上記ギアボックスアセンブリは、上記エンドエフェクタアセンブリを第１の軸の回りで関節運動させる、上記エンドエフェクタアセンブリを第２の軸の回りで関節運動させる、または上記第１のジョー部材もしくは上記第２のジョー部材の少なくとも一方を他方と相対的に動かすように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の手術システム。
（摘要）
ロボット手術システムで使用するように構成された手術器具は、ハウジングと、ハウジングから遠位側に延在し、関節部分を含むシャフトと、シャフトから遠位側に延在し、第１のジョー部材および第２のジョー部材を含むエンドエフェクタアセンブリと、ジョー部材間を並進するように構成されたナイフと、ハウジング内に配置され、シャフトの関節部分、エンドエフェクタアセンブリ、およびナイフに動作可能に連結されたギアボックスアセンブリとを含む。ギアボックスアセンブリは、ロボットアームから回転入力を受け取るように各々が適合された４つの回転入力ギアを含む。ギアボックスアセンブリは、４つの回転入力ギアによって受け取られた回転入力に基づいて、エンドエフェクタアセンブリを第１軸の回りで関節運動させることと、エンドエフェクタアセンブリを第２軸の回りで関節運動させることと、ジョー部材を他方と相対的に動かすことと、ナイフにジョー部材間を並進させることとを独立的に行うように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
以下、本開示の様々な態様および特徴を図面を参照して説明する。いくつかの図面の各々において、同様の参照番号は同一または対応する要素を示す。
【００２９】
【図１】ロボット手術システムのロボットアームに取り付けるように構成された、本開示に従って提供される手術器具の斜視図である。
【図２Ａ】図１の手術器具のエンドエフェクタアセンブリを示す、図１の「２Ａ」として示された細部領域の拡大斜視図である。
【図２Ｂ】ジョー部材のうちの一方が取り外された、図２Ａのエンドエフェクタアセンブリの拡大斜視図である。
【図３】図１の手術器具を解放可能に受容するように構成された例示的なロボット手術システムの概略図である。
【図４】図１の手術器具のギアボックスアセンブリの斜視図である。
【図５】外側シェルが取り外された、図４のギアボックスアセンブリの斜視図である。
【図６】図４の切断線６−６に沿った長手方向断面図である。
【図７】図６の切断線７−７に沿った長手方向断面図である。
【図８】図４のギアボックスアセンブリの内部ギアボックスコンポーネントの分解斜視図である。
【図９】図４のギアボックスアセンブリの１つの差動アセンブリの前面斜視図である。
【図１０】図９の差動アセンブリの背面斜視図である。
【図１１】ハウジング部分が取り外された、図９の差動アセンブリの背面斜視図である。
【図１２】図９の差動アセンブリの分解前面斜視図である。
【図１３】図９の切断線１３−１３に沿った横断方向断面図である。
【図１４】図９の切断線１４−１４線に沿った横断方向断断面図である。
【図１５】図４のギアボックスアセンブリの内部ギアボックスコンポーネントの概略図である。
【図１６】ギアボックスアセンブリのキャリッジを前進させるための差動駆動を示す、外側シェルが取り外された、図４のギアボックスアセンブリの斜視図である。
【図１７】ギアボックスアセンブリのキャリッジを前進させるための差動駆動を示す、図４のギアボックスアセンブリの長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１〜図２Ｂを参照すると、本開示に従って提供される手術器具１０は、概して、ハウジング２０と、ハウジング２０から遠位側に延在するシャフト３０と、シャフト３０から遠位側に延在するエンドエフェクタアセンブリ４０と、ハウジング２０内に配置され、エンドエフェクタアセンブリ４０と動作可能に関連付けられているギアボックスアセンブリ１００とを含む。器具１０は、本明細書では、ロボット手術システム、例えばロボット手術システム１０００（図３）で使用するように構成された関節式電気手術鉗子として詳述される。しかしながら、本開示に従って提供される器具１０のギア作動機構は、他の適切な手術器具とのおよび／または他の適切な手術システムでの使用に等しく適用可能である。
【００３１】
器具１０のシャフト３０は、遠位セグメント３２、近位セグメント３４、および遠位セグメント３２と近位セグメント３４との間に配置された関節セクション３６を含む。関節セクション３６は、１つ以上の関節コンポーネント３７、例えばリンク、ジョイントなどを含む。複数の関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄ、例えば４本の関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、または他の適切なアクチュエータが、関節セクション３６を通って延在する。より具体的には、関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄは、その遠位端でエンドエフェクタアセンブリ４０に動作可能に連結され、エンドエフェクタアセンブリ４０から近位側に延在し、シャフト３０の遠位セグメント３２、シャフト３０の関節セクション３６、およびシャフト３０の近位セグメント３４を通って、ハウジング２０内に至り、そこで、以下に詳述するように、関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄはギアボックスアセンブリ１００（図４）と動作可能に連結されて、遠位セグメント３２（したがってエンドエフェクタアセンブリ４０）を近位セグメント３４およびハウジング２０と相対的に、例えば少なくとも２つの関節運動軸の周りで選択的に関節運動させること（例えば、ヨー関節運動およびピッチ関節運動）を可能にし、かつジョー部材４２、４４を離間位置と近接位置との間で選択的に旋回させることを可能にする。関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄは、ほぼ長方形または他の適切な構成で配置されて、右上ケーブル３８ａ、左上ケーブル３８ｂ、左下ケーブル３８ｃ、および右下ケーブル３８ｄを画定する。
【００３２】
図１〜図２Ｂを引き続き参照すると、エンドエフェクタアセンブリ４０は、第１のジョー部材４２および第２のジョー部材４４を含む。各ジョー部材４２、４４は、近位フランジ部分４３ａ、４５ａおよび遠位本体部分４３ｂ、４５ｂをそれぞれ含む。遠位本体部分４３ｂ、４５ｂは、対向する組織接触面４６、４８をそれぞれ画定する。近位フランジ部分４３ａ、４５ａは、ピボット５０の周りで互いに旋回可能に連結され、ジョー部材４２、４４のうちの少なくとも一方の近位フランジ部分４３ａ、４５ａ内に画定されたカムスロット内に摺動可能に受容されたカムを含むカムスロットアセンブリ５２を介して、互いに動作可能に連結されて、組織接触面４６、４８間の組織を把持するために、ジョー部材４２をジョー部材４４およびシャフト３０の遠位セグメント３２と相対的に離間位置と近接位置との間で旋回させることを可能とする。この片側構成の代替として、両側構成を提供することができ、それによれば、両方のジョー部材４２、４４が互いにかつシャフト３０の遠位セグメント３２と相対的に旋回可能である。
【００３３】
第１の対をなす斜め向かいの関節運動ケーブル、例えば右上関節運動ケーブル３８ａおよび左下関節運動ケーブル３８ｃは、エンドエフェクタアセンブリ４０、例えば可動ジョー部材４２および／またはカムスロットアセンブリ５２に同様の様式で動作可能に連結され、第２の対をなす、他の斜め向かいの関節運動ケーブル、例えばそれぞれ左上関節運動ケーブル３８ｂおよび右下関節運動ケーブル３８ｄは、エンドエフェクタアセンブリ４０、例えば可動ジョー部材４２および／またはカムスロットアセンブリ５２に、互いに同様であるが、第１の対をなす斜め向かいの関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃが連結されている様式とは反対の様式で、連結されている。このように、第１の対をなす斜め向かいの関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃおよび第２の対をなす斜め向かいの関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｄを反対の様式で作動させると、ジョー部材４２をジョー部材４４と相対的に離間位置と近接位置との間で旋回させることになる。より具体的には、第１の対をなす関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃを近位側に促し、第２の対をなす関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｄを遠位側に促すと、ジョー部材４２をジョー部材４２と相対的に近接位置に向かって旋回させ、その一方、第１の対をなす関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃを遠位側に促し、第２の対をなす関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｄを近位側に促すと、ジョー部材４２をジョー部材４４と相対的に離間位置に向かって旋回させることになる。しかしながら、対をなす斜めの関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃおよび３８ｂ、３８ｄの選択的作動に応答して、ジョー部材４２をジョー部材４４と相対的に離間位置と近接位置との間で旋回させるための他の適切な機構および／または構成も考えられる。
【００３４】
シャフト３０の近位セグメント３４と相対的なエンドエフェクタ４０の関節運動に関して、作動は、対をなす関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄに再び行われる。より具体的には、エンドエフェクタ４０をピッチ運動させるためには、上方ケーブル、例えば右上ケーブル３８ａおよび左上ケーブル３８ｂを同様の様式で作動させ、その一方、下方ケーブル、例えば左下ケーブル３８ｃおよび右下ケーブル３８ｄを、互いに同様であるが、上方ケーブルに対してとは反対の様式で作動させる。ヨー関節運動に関しては、右側ケーブル、例えば右上ケーブル３８ａおよび右下ケーブル３８ｄを同様の様式で作動させ、その一方、左側ケーブル、例えば左上ケーブル３８ｂおよび左下ケーブル３８ｃを、互いに同様であるが、右側ケーブルに対してとは反対の様式で作動させる。
【００３５】
図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、ジョー部材４２、４４それぞれの組織接触面４６、４８は、少なくとも部分的に導電性材料から形成され、異なる電位に通電可能であって、それらの間に把持された組織を通る電気エネルギーの伝導を可能にするが、組織接触面４６、４８は、代替的に、エネルギーベースの組織治療のために、それらの間に把持された組織を通して、任意の適切なエネルギー、例えば熱、マイクロ波、光、ウルトラソニック、超音波などを供給するように構成され得る。器具１０（図１）は、リード線、接点、および／または導電性コンポーネントを含み得る、ハウジング２０およびシャフト３０を通ってエンドエフェクタアセンブリ４０に至る導電性経路（図示せず）を画定して、組織接触面４６、４８間に把持された組織を治療、例えば封止するためのエネルギーを組織接触面４６、４８に供給するための、エネルギー源（図示せず）、例えば電気手術発電機などへのジョー部材４２、４４それぞれの組織接触面４６、４８の電気接続を可能にする。
【００３６】
長手方向に延在するナイフチャネル４９（ジョー部材４４のナイフチャネル４９のみが示されており、ジョー部材４２のナイフチャネルは同様に構成されている）が、ジョー部材４２、４４の組織接触面４６、４８をそれぞれ貫いて画定されている。ハウジング２０からシャフト３０を通ってエンドエフェクタアセンブリ４０まで延在するナイフケーブル６２と、エンドエフェクタアセンブリ４０内のジョー部材４２、４４間に配置されたナイフブレード６４とを含むナイフアセンブリ６０が提供され、ジョー部材４２、４４それぞれの組織接触表面４６、４８間に把持された組織の切断を可能にする。ナイフケーブル６２は、以下に詳述するように、その近位端でギアボックス１００（図１および図４）に動作可能に連結され、その選択的作動を可能にし、ひいては、ナイフブレード６４にジョー部材４２、４４間を、そのナイフチャネル４９を通して往復運動させて、組織接触面４６、４８間に把持された組織を切断する。
【００３７】
図１をさらに参照すると、上記したように、および以下により詳細に説明するように、ギアボックスアセンブリ１００は、ハウジング２０内に配置され、関節運動ケーブル３８ａ〜３８ｄおよびナイフケーブル６２に動作可能に連結され、エンドエフェクタアセンブリ４０の選択的関節運動と、離間位置と近接位置との間での一方または両方のジョー部材４２、４４の旋回と、ジョー部材４２、４４間でのナイフブレード６４の往復運動とを可能にする。ギアボックスアセンブリ１００は、器具１０がロボット手術システム１０００（図３）に取り付けられたときロボット手術システム１０００（図３）と動作的にインターフェースをとって、ギアボックスアセンブリ１００のロボット操作を可能にして上記機能を提供するように構成されている。しかしながら、ギアボックスアセンブリ１００は、任意の他の適切な手術システム、例えば手動手術ハンドル、電動手術ハンドルなどとインターフェースするように構成されることも考えられる。本明細書のために、ロボット手術システム１０００（図３）を概略的に説明する。
【００３８】
図３を参照すると、ロボット手術システム１０００は、本開示に従って使用するように構成されている。本開示の理解に関係のないロボット手術システム１０００の態様および特徴は、不必要な詳細で本開示の態様および特徴を不明瞭にすることを避けるために省略されている。
【００３９】
ロボット手術システム１０００は、概して、複数のロボットアーム１００２、１００３と、制御デバイス１００４と、制御デバイス１００４に連結された操作コンソール１００５とを含む。操作コンソール１００５は、特に３次元画像を表示するようにセットアップされ得るディスプレイデバイス１００６と、人、例えば外科医がそれによって第１の操作モードでロボットアーム１００２、１００３を遠隔操作し得る手動入力デバイス１００７、１００８とを含み得る。ロボット手術システム１０００は、低侵襲的な方法で治療されるべく患者台１０１２に横たわっている患者１０１３に使用するように構成され得る。ロボット手術システム１０００は、特に制御デバイス１００４に連結されたデータベース１０１４をさらに含み得、そこには、例えば、患者１０１３由来の術前データおよび／または解剖図が格納されている。
【００４０】
ロボットアーム１００２、１００３の各々は、関節を介して接続される複数の部材と、例えば、手術ツール「ＳＴ」であり得る搭載デバイスとを含み得る。手術ツール「ＳＴ」の１つ以上は、器具１０（図１）であり得、したがって、ロボット手術システム１０００においてそのような機能を提供する。
【００４１】
ロボットアーム１００２、１００３は、制御デバイス１００４に接続された電動デバイス、例えばモータにより駆動され得る。制御デバイス１００４、例えばコンピュータは、特にコンピュータプログラムによって、ロボットアーム１００２、１００３、したがってそれらの搭載手術ツール「ＳＴ」が手動入力デバイス１００７、１００８それぞれからの対応する入力に応じた所望の動きおよび／または機能を実行するように、モータを作動させるように構成され得る。制御デバイス１００４は、ロボットアーム１００２、１００３および／またはモータの動きを調節するように構成することもできる。
【００４２】
ここで図４〜図１７を参照すると、ギアボックスアセンブリ１００が示されている。以下に詳述するギアボックス１００は、ロボット手術システム１０００（図３）に、より具体的には、エンドエフェクタアセンブリ４０をピッチ方向およびヨー方向に関節運動させることと、一方または両方のジョー部材４２、４４を離間位置と近似位置との間で旋回させることと、ナイフブレード６４にジョー部材４２、４４間を往復運動させることと（図２Ａおよび２Ｂを参照）を独立的に行うためのギアボックスアセンブリ１００の駆動を可能にする、ロボット手術システム１０００（図３）の４つの回転出力部（図示せず）に動作可能に接続するように構成されている。
【００４３】
図４〜図８を参照すると、ギアボックスアセンブリ１００は、概して、外側シェル１０２、近位面プレート１０４、４つの入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８、４つの移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８、４つの送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８、駆動キャリッジアセンブリ１７０、および３つの差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６を含む。外側シェル１０２および近位面プレート１０４は協働して、ギアボックスアセンブリ１００のコンポーネントをその中に包囲するハウジングを画定する。
【００４４】
ギアボックスアセンブリ１００の４つの入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８は、ほぼ長方形、例えば正方形のパターンで配置されるが、他の構成も考えられる。入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８は互いに同様であり、したがって、そのコンポーネントおよび特徴を、以下に単数形で集合的に詳述する。各入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８は、近位面プレート１０４内に画定された開口部１０６を通って延在する駆動ギア１２２を含む。駆動ギア１２２は、ロボット手術システム１０００（図３）の回転出力（図示せず）と係合するように構成されていて、回転出力部の回転駆動は駆動ギア１２２の同様の回転をもたらす。駆動ギア１２２は、入力駆動シャフト１２４に、その近位端の方へ取り付けられている。複合入力ギア１２６が、入力駆動シャフト１２４に、その遠位端の方へ取り付けられ、例えば、ロボット手術システム１０００（図３）の回転出力部（図示せず）を介して駆動ギア１２２に回転が与えられると、複合入力ギア１２６も同様に回転する。複合入力ギア１２６は、第１のギア部分１２７と第２のギア部分１２９とを含む。
【００４５】
各移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８は、それぞれ入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８のうちの１つと動作可能に関連付けられている。移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８は互いに同様であり、したがって、そのコンポーネントおよび特徴を、以下に単数形で集合的に詳述する。各移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８は、それぞれ対応する入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１６の複合入力ギア１２６の第１のギア部分１２７と噛合係合して配置された近位ギア１４２を含む。近位ギア１４２は、移行駆動シャフト１４４に、その近位端の方へ取り付けられている。長尺ギア１４６が、移行駆動シャフト１４４に、その遠位端の方へ取り付けられていて、近位ギア１４２に回転が与えられると、長尺ギア１４６も同様に回転する。
【００４６】
引き続き図４〜図８を参照すると、各送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８は、移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８のうちの１つと動作可能に関連付けられている。送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８は互いに同様であり、したがって、そのコンポーネントおよび特徴を、以下に単数形で集合的に詳述する。各送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８は、送りねじ１６２を含み、送りねじ１６２は、長手方向において固定されているが、その近位端で駆動キャリッジアセンブリ１７０に回転可能に連結されている。ハブ１６４が、送りねじ１６２の周りに螺合され、送りねじ１６２が回転すると、ハブ１６４は送りねじ１６２に沿って並進する。各送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８のハブ１６４は、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ（図２Ａ）のうちの１つの近位端をそれぞれ捕捉するように構成されたレセプタクル１６６を含む。このようにして、ハブ１６４が対応する送りねじ１６２に沿って遠位側へ並進すると、対応する関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ（図２Ａ）を遠位側に促すことになり、その一方、ハブ１６４が対応する送りねじ１６２に沿って近位側へ並進すると、対応する関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ（図２Ａ）を近位側に促すことになる。
【００４７】
送りねじギア１６８が、送りねじ１６２に、その近位端の方へ固定的に取り付けられている。送りねじギア１６８は、対応する移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８の長尺ギア１４６と噛合係合して配置されている。
【００４８】
駆動キャリッジアセンブリ１７０は、貫通する４つの細長い内腔１７４を画定するハウジング１７２を含み、各内腔１７４は、送りねじギア１６８を含む送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８のうちの１つの近位端部分を受容するように構成されている。ハウジング１７２はさらに、ハウジング１７２を貫いて内腔１７４への横断方向アクセスを提供する４つのスロット１７６を画定し、したがって、外側に配置された移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、１３８の長尺ギア１４６が、それぞれスロット１７６を介して、内側に配置された送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８の送りねじギア１６８と噛合係合できる。上述したように、送りねじ１６２の近位端部分は、ハウジング１７２内で長手方向において固定されているが、それと相対的に回転することが可能である。
【００４９】
駆動キャリッジアセンブリ１７０のハウジング１７２は、それを貫いて画定された中央管腔１７８をさらに含む。中央管腔１７８は、ねじ山が切られ、第３の差動ギアアセンブリ１８６のねじ込みドライブ２３８を螺合式に受容するように構成されて、ねじ込みドライブ２３８が回転駆動すると、ハウジング１７２が、ねじ込みドライブ２３８の周りで外側シェル１０２（図４）と相対的に長手方向に並進するよう促される。ハウジング１７２の長手方向並進は同様に、送りねじ１６２を同様の様式で並進させる。さらに、ナイフケーブル６２（図２Ｂ）の近位端は、ハウジング１７２に任意の適切な様式で係合されて、ハウジング１７２が並進すると同様に、ナイフケーブル６２（図２Ｂ）が並進するよう促され、それによって、ジョー部材４２、４４を通してのナイフブレード６４の往復運動（図２Ａおよび図２Ｂを参照）が可能となる。
【００５０】
３つの差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、第１および第２の差動ギアアセンブリ１８２、１８４が近位側に配置されて第１段差動装置として機能し、その一方で、第３の差動ギアアセンブリ１８６が遠位側に配置されて第２段作動装置として機能するように配置されている。差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、各々が２つの回転入力部１９２、１９４と単一の回転出力部１９６とを含むように構成されており、回転出力部１９６は回転入力部１９２、１９４の平均に等しい。差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、互いに同様であり、したがって、そのコンポーネントおよび特徴を、以下に単数形で集合的に詳述する。
【００５１】
図９〜図１４を参照すると、各差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、ねじ２０５を介して、または他の適切な様式で、互いに固定された第１および第２のハウジングコンポーネント２０２、２０４から形成されたハウジング２００を含む。回転出力部１９６が、第２のハウジングコンポーネント２０４と固定的に係合、例えばその一部としてモノリシックに形成されていて、ハウジング２００の回転が回転出力部１９６の回転をもたらす。各差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、内側シャフト２０８と外側スリーブ２１２とを含む中央ギアアセンブリ２０６をさらに含む。内側シャフト２０８は、その近位端と固定的に係合、例えばその一部としてモノリシックに形成された第１の回転入力部１９２と、その遠位端の方でその周りに固定的に係合された第１の内側ギア２１０とを含む。第１の回転入力部１９２は、第１の内側ギア２１０がハウジング２００内に配置されている間、ハウジング２００の第１のハウジングコンポーネント２０２から近位側に突出している。外側スリーブ２１２は、内側シャフト２０８の周りに回転可能に配置され、その近位端に固定的に係合、例えばその一部としてモノリシックに形成された第２の回転入力部１９４と、その遠位端の方でその周りで固定的に係合された第２の内側ギア２１４とを含む。第２の回転入力部１９４は、第２の内側ギア２１０がハウジング２００内に配置されている間、ハウジング２００の第１のハウジングコンポーネント２０２および第１の回転入力部１９４から近位側に突出している。
【００５２】
各差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、第１のセットをなす３つのラジアルスパーギア２１６、２１８、２２０と、第２のセットをなす３つのラジアルスパーギア２２２、２２４、２２６とをさらに含む。第１のセットの３つのラジアルスパーギア２１６、２１８、２２０は、ハウジング２００内に配置され、第１の内側ギア２１０の周りにかつそれと噛合係合して放射状に配置されている。第２のセットの３つのラジアルスパーギア２２２、２２４、２２６は、ハウジング２００内に配置され、第２の内側ギア２１４の周りにかつそれと噛合係合して放射状に配置されている。さらに、第１および第２のセットをなす３つのラジアルスパーギアは、互いに噛合係合して配置された、隣接スパーギア対２１６および２２２、２１８および２２４、ならびに２２０および２２６を画定する。
【００５３】
差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６の上記構成の結果、回転入力部１９２、１９４に提供された入力が大きさおよび方向において等しいとき、回転出力部１９６は、同じ大きさおよび方向で回転するように駆動される。その一方で、回転入力部１９２、１９４に提供された入力が、大きさは等しいが方向が反対であるとき、それらは相殺されて、回転出力部１９６は回転しない。
【００５４】
図５および図８をさらに参照すると、各差動ギアアセンブリ１８２、１８４、１８６は、その第１および第２の回転入力部１９２、１９４の周りにそれぞれ係合する第１および第２の差動入力ギア２３２、２３４を含む。第１の差動ギアアセンブリ１８２の第１の差動入力ギア２３２は、第１の入力ギアアセンブリ１１２の複合入力ギア１２６の第２のギア部分１２９と噛合係合して配置され、第１の差動ギアアセンブリ１８２の第２の差動入力ギア２３４は、第２の入力ギアアセンブリ１１４の複合入力ギア１２６の第２のギア部分１２９と噛合係合して配置され、第２の差動ギアアセンブリ１８４の第１の差動入力ギア２３２は、第３の入力ギアアセンブリ１１６の複合入力ギア１２６の第２のギア部分１２９と噛合係合して配置され、第２の差動ギアアセンブリ１８４の第２の差動入力ギア２３４は、第４の入力ギアアセンブリ１１８の複合入力ギア１２６の第２のギア部分１２９と噛合係合して配置されている。
【００５５】
第１および第２の差動ギアアセンブリ１８２、１８４の各々は、その回転出力部１９６の周りに係合された差動出力ギア２３６をさらに含む。第１の差動ギアアセンブリ１８２の差動出力ギア２３６は、第３の差動ギアアセンブリ１８６の第１の差動入力ギア２３２と噛合係合して配置され、その一方で、第２の差動ギアアセンブリ１８４の差動出力ギア２３６は、第３の差動ギアアセンブリ１８６の第２の差動入力ギア２３４と噛合係合して配置されている。第３の差動ギアアセンブリ１８６は、その回転出力部１９６の周りに係合されたねじ込みドライブ２３８を含む。ねじ込みドライブ２３８は、上記で詳述したように、ドライブキャリッジアセンブリ１７０のハウジング１７２の中央管腔１７８内に螺合される。
【００５６】
次に図１５を参照すると、ギアボックスアセンブリ１００の動作が詳細に示されている。上向きピッチ関節運動に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１４の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１６、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の反対の方向に駆動するように提供される。入力ギアアセンブリ１１２、１１４の駆動ギア１２２を同様に第１の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３２、１３４が駆動されて第２の反対の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５２、１５４を駆動して第１の方向に回転させ、そのハブ１６４を近位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂを近位側に引っ張る。入力ギアアセンブリ１１６、１１８の駆動ギア１２２を同様に第２の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３６、１３８が駆動されて第１の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５６、１５８を駆動して第２の方向に回転させ、そのハブ１６４を遠位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ｃ、３８ｄを遠位側に押出す。このようにして、エンドエフェクタアセンブリ４０（図１〜図２Ｂ）は上向きにピッチ運動する。
【００５７】
入力ギアアセンブリ１１２、１１４を同様に回転駆動すると、第１の差動ギアアセンブリ１８２に等しい入力が提供され、したがって、その入力に等しい出力が提供される。入力ギアアセンブリ１１６、１１８を同様に回転駆動すると、第２の差動ギアアセンブリ１８４に等しい入力が提供され、したがって、その入力に等しい出力が提供される。さらに、いずれも第３の差動ギアアセンブリ１８６への入力である第１の差動ギアアセンブリ１８２の出力および第２の差動ギアアセンブリ１８２の出力は、大きさは等しいが方向が反対であり、したがって、互いに相殺され、第３の差動ギアアセンブリ１８６から出力は提供されない。
【００５８】
下向きピッチ関節運動に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１４の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１６、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動するように提供される。結果は、上向きピッチ関節運動に関して上記で詳述したものと反対である。すなわち、送りねじアセンブリ１５２、１５４のハブ１６４は、遠位側に並進して、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂを遠位側に押出し、送りねじアセンブリ１５６、１５８のハブ１６４は、近位側に並進して、関節運動ケーブル３８ｃ、３８ｄを近位側に引張り、それによって、エンドエフェクタアセンブリ４０（図１〜図２Ｂ）を下向きにピッチ運動させる。上記と同様に、第３の差動ギアアセンブリ１８６から出力は提供されない。
【００５９】
右方ヨー関節運動に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１４、１１６の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の方向に駆動するように提供される。入力ギアアセンブリ１１２、１１８の駆動ギア１２２を同様に第１の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３２、１３８が駆動されて第２の反対の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５２、１５８を駆動して第１の方向に回転させ、そのハブ１６４を近位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｄを近位側に引っ張る。入力ギアアセンブリ１１４、１１６の駆動ギア１２２を同様に第２の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３４、１３６が駆動されて第１の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５４、１５６を駆動して第２の方向に回転させ、そのハブ１６４を遠位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｃを遠位側に押出す。このようにして、エンドエフェクタアセンブリ４０（図１〜２Ｂ）を右側にヨー運動させる。
【００６０】
入力ギアアセンブリ１１２、１１４の反対の回転駆動により、第１の差動ギアアセンブリ１８２に反対の入力が提供され、したがって、出力は提供されない。同様に、入力ギアアセンブリ１１６、１１８の反対の回転駆動により、第２の差動ギアアセンブリ１８４に反対の入力が提供され、したがって、出力は提供されない。第１の差動ギアアセンブリ１８２および第２の差動ギアアセンブリ１８４のどちらも出力を提供しないので、第３の差動ギアアセンブリ１８６は入力を受け取らず、したがって出力を提供しない。
【００６１】
左方ヨー関節運動に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１４、１１６の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動するように提供される。結果は、右方ジョー関節運動に関して上記で詳述したものと反対である。すなわち、送りねじアセンブリ１５２、１５８のハブ１６４は、遠位側に並進して関節運動ケーブル３８ａ、３８ｄを遠位側に押出し、送りねじアセンブリ１５４、１５６のハブ１６４は、近位側に並進して関節運動ケーブル３８ｃ、３８ｄを近位側に引張り、それによって、エンドエフェクタアセンブリ４０（図１〜図２Ｂ）を左側にヨー運動させる。上記と同様に、第３の差動ギアアセンブリ１８６から出力は提供されない。
【００６２】
エンドエフェクタアセンブリ４０のジョー部材４２、４４を近接させること（図１〜２Ｂを参照）に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１６の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１４、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の方向に駆動するように提供される入力ギアアセンブリ１１２、１１６の駆動ギア１２２を同様に第１の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３２、１３６が駆動されて第２の反対の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５２、１５６を駆動して第１の方向に回転させ、そのハブ１６４を近位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃを近位側に引っ張る。入力ギアアセンブリ１１４、１１８の駆動ギア１２２を同様に第２の方向に駆動した結果、移行ギアアセンブリ１３４、１３８が駆動されて第１の方向に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５４、１５８を駆動して第２の方向に回転させ、そのハブ１６４を遠位側に並進させ、したがって、関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｄを遠位側に押出す。このようにして、ジョー部材４２を、ジョー部材４４に対して近接させる（図１〜図２Ｂ）。
【００６３】
入力ギアアセンブリ１１２、１１４の反対の回転駆動により、第１の差動ギアアセンブリ１８２に反対の入力が提供され、したがって、出力は提供されない。同様に、入力ギアアセンブリ１１６、１１８の反対の回転駆動により、第２の差動ギアアセンブリ１８４に反対の入力が提供され、したがって、出力は提供されない。第１の差動ギアアセンブリ１８２および第２の差動ギアアセンブリ１８４のどちらも出力を提供しないので、第３の差動ギアアセンブリ１８６は入力を受け取らず、したがって出力を提供しない。
【００６４】
エンドエフェクタアセンブリ４０のジョー部材４２、４４を開くこと（図１〜２Ｂを参照）に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１６の駆動ギア１２２の回転を同様に第２の方向に駆動し、入力ギアアセンブリ１１４、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に第１の方向に駆動するように提供される。結果は、ジョー部材４２、４４（図１〜図２Ｂ）を近接させることに関して上記で詳述したものと反対である。すなわち、送りねじアセンブリ１５２、１５６のハブ１６４は近位側に並進し、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｃを近位側に引張り、送りねじアセンブリ１５６、１５８のハブ１６４は遠位側に並進し、関節運動ケーブル３８ｂ、３８ｄを遠位側に押出し、それによって、ジョー部材４２をジョー部材４４から遠ざけるよう旋回させる（図１−図２Ｂ）。上記と同様に、第３の差動ギアアセンブリ１８６から出力は提供されない。
【００６５】
図１６および図１７も参照すると、ナイフブレード６４にエンドエフェクタアセンブリ４０のジョー部材４２、４４間を遠位側に前進させること（図１〜図２Ｂを参照）に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８の駆動ギア１２２の回転を同様に駆動するように提供される。その結果、移行ギアアセンブリ１３２、１３４、１３６、および１３８がすべて駆動されて同様に回転し、ひいては送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８を駆動してすべて同様に回転させ、例えば、そのハブ１６４を近位側に並進させ（図１６および１７の矢印「Ｐ」を参照）、ひいては、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを近位側に引っ張る。
【００６６】
入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８の同様の回転駆動により、第１および第２の差動ギアアセンブリ１８２、１８４の各々に等しい入力が提供され、したがって、第１および第２の差動ギアアセンブリ１８２、１８４の各々は、第３の差動ギアアセンブリ１８６に等しい出力を提供し、その結果、同様に同じ出力を提供する。第３の差動ギアアセンブリ１８６によって提供されるこの出力は、ひいては、駆動キャリッジアセンブリ１７０のハウジング１７２を、例えば、遠位側に（図１６および図１７の矢印「Ｄ」を参照）、ハブ１６４の近位側並進（図１６および図１７の矢印「Ｐ」を参照）と同等にかつ反対に並進させる。
【００６７】
上記の結果として、駆動キャリッジアセンブリ１７０のハウジング１７２は遠位側に並進し、ナイフケーブル６２を遠位側に促し、したがって、ナイフブレード６４にエンドエフェクタアセンブリ４０のジョー部材４２、４４間を遠位側に促す（図１〜図２Ｂ参照）。さらに、ハブ１６４が送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８に沿って近位側に動いている間、送りねじアセンブリ１５２、１５４、１５６、１５８自体は反対方向の遠位側に同等に動いていて、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄに正味の影響はない。したがって、ナイフブレード６４（図２Ｂ）は、エンドエフェクタアセンブリ４０の関節運動および／またはジョー部材４２、４４の旋回に影響を与えることなく前進する（図１〜図２Ｂを参照）。
【００６８】
ナイフブレード６４をエンドエフェクタアセンブリ４０のジョー部材４２、４４間から近位側に格納すること（図１〜図２Ｂを参照）に関しては、ロボット手術システム１０００（図３）からの入力は、入力ギアアセンブリ１１２、１１４、１１６、１１８の駆動ギア１２２の回転を、上記で詳述したのと同様に、但し反対方向で駆動するように提供される。したがって、ナイフブレード６４を前進させることに関して上記で詳述したのと反対がなされる。より具体的には、ナイフブレード６４（図２Ｂ）は、エンドエフェクタアセンブリ４０の関節運動および／またはジョー部材４２、４４の旋回に影響を与えることなく格納される（図１〜図２Ｂを参照）。
【００６９】
ナイフブレード６４（図２Ｂ）を展開または格納するための駆動キャリッジアセンブリ１７０の動きは、送りねじギア１６８をそれぞれの長尺ギア１４６から係合解除することなく行われる。すなわち、長尺ギア１４６の長尺構成により、それぞれの長尺ギア１４６に沿った送りねじギア１６８の相対的動きは、それらの間の噛合係合を維持する。
【００７０】
本明細書に開示された実施形態に様々な変更が加えられてもよいことが理解されるであろう。したがって、上記の説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に様々な実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は本明細書に添付される特許請求の範囲および趣旨内での他の修正を想定するであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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