(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボット制御式手術器具のエンドエフェクタの把持力を制御する方法を提供する。【解決手段】方法は、エンドエフェクタのスレーブ把持力を制御するマスタ把持入力機構での高い把持レベル入力を示す第１の入力信号を受信するステップ、外科的処置を実行するために手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第２の入力信号を受信するステップ、及び外科的処置の間に第１のレベルから、第１のレベルより高い第２のレベルに、スレーブ把持力を増加させるように、第１の入力信号及び第２の入力信号を共に受信することに応じて作動信号を出力するステップ、を含む。【選択図】図８
2020039898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ把持入力機構と；
手術器具であって：
シャフト；
前記マスタ把持入力機構における把持入力に応じてスレーブ把持力を加えるように構成されるエンドエフェクタ；及び
前記エンドエフェクタを前記シャフトに結合する手首部；を有する、
手術器具と；
コントローラであって：
前記マスタ把持入力機構における把持入力に応じて第１の入力信号を受信し、前記マスタ把持入力機構は前記エンドエフェクタのスレーブ把持力を制御するように動作可能に結合され；
手術処置を実行するように前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第２の入力信号を受信し；
前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号を受信することに応じて、前記シャフト及び前記手首部の少なくとも１つのうちの１つ又は複数の運動の自由度をロック状態に置かれるようにする；ように構成される、
コントローラと；
を有する、
システム。
【請求項２】
前記シャフト及び前記手首部の少なくとも１つのうちの前記１つ又は複数の運動の自由度は、前記手術器具の前記シャフト及び／又は前記手首部の関節式動作、ロール、及び／又は並進のうちのいずれかを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラはさらに：
その後の手術処置を実行するように前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す追加の入力信号を受信し；
前記追加の入力信号を受信することに応じて、前記手術器具の前記シャフト及び前記手首部の少なくとも１つのうちの１つ又は複数の運動の自由度を、前記手術処置と前記その後の手術処置との間でロック解除状態に置かれるようにする；
ように構成される、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２の入力信号は、切断処置を実行するための前記ユーザの準備ができていることを示す準備入力信号を含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラはさらに、前記準備入力信号を受信した後に切断入力信号を受信するように構成され、前記切断入力信号は、前記切断処置が始まることになることを示す、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラはさらに：
前記第１の入力信号を受信することに応じて、前記エンドエフェクタに第１のレベルで把持力を加えさせ；
前記第１の入力信号を受信し続ける間に前記第２の入力信号を受信することに応じて、前記エンドエフェクタに前記第１のレベルより高い第２のレベルで把持力を加えさせる；
ように構成される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の入力信号は、握り力閾値を満たす前記マスタ把持入力機構における前記把持入力に基づいて生じる、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラはさらに、前記マスタ把持入力機構を通じて前記ユーザへの触覚フィードバックを提供するように構成される、
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラはさらに、前記マスタ把持入力機構において加えられる握り力の様々なレベルを示す前記触覚フィードバックを提供するように構成される、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記握り力閾値は、前記スレーブ把持力を作動させるための前記マスタ把持入力機構の完全に作動された位置の８０％以上である、
請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラはさらに：
前記第１の入力信号を受信することに応じて、前記エンドエフェクタの前記把持力を制御するように結合された駆動入力部のトルクを第１のレベルに増加させ；
前記第１の入力信号を受信し続ける間に前記第２の入力信号を受信することに応じて、前記駆動入力部の前記トルクを前記第１のレベルから、前記第１のレベルより高い第２のレベルに増加させる；
ように構成され、
前記第２の入力信号は、切断処置を実行するために前記手術器具を準備させる準備入力に応じた準備入力信号を含み、
前記駆動入力部の前記トルクの前記第２のレベルは、前記手術器具を準備さえることと前記切断処置の実行との間で維持される、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラはさらに：
前記手術処置の完了に続く追加の入力信号を受信し、前記追加の入力信号は、その後の手術処置を実行するように前記手術器具を作動させるためのユーザの準備ができていることを示し；
前記手術処置と前記その後の手術処置との間で前記エンドエフェクタによって加えられる前記把持力を減少させる；
ように構成される、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の入力信号は、マスタ入力装置における処置入力に応じて受信される、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記処置入力は、前記マスタ把持入力機構における前記把持入力とは異なる、
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記処置入力は、第１の手術処置を実行するように前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す、
請求項１３又は１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国仮特許出願第６１／５５０，３５６号（２０１１年１０月２１日出願；“ＧＲＩＰ  ＦＯＲＣＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ”と題する）の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、概して手術器具のエンドエフェクタを制御することを対象にする。より具体的には、本開示の態様は、ロボット制御式手術器具のためのエンドエフェクタの把持力を制御することに関する。
【背景技術】
【０００３】
低侵襲手術技法は、健康な組織への損傷を最小にしながら外科的処置を行うことを一般的に試みる。ロボット制御式手術器具は、様々な低侵襲手術を離れて行うために使用されることができる。このようなシステムでは、外科医は、外科医用コンソール（時々ここではマスターインプットと称される）で様々な入力デバイスを操作する。外科医用コンソールでの入力は、１又は複数のロボット制御式手術器具を持つ患者側カートに伝達され、手術器具の遠隔操作／遠隔ロボット操作が、患者に外科的及び／又は他の処置を行うために生じる。
【０００４】
低侵襲、ロボット制御式手術器具は、様々な手術で使われ得るとともに様々な構成を有し得る。多くのこのような器具は、患者内の離れた手術部位に到達するために、開口部（例えば、体壁切開部、自然開口部）を通って（例えば、腹腔鏡下で、胸腔鏡下で）挿入されるように構成される長いシャフトの遠位端部に取付けられる手術用エンドエフェクタを含む。幾つかの器具では、関節式手首機構が、エンドエフェクタを支持するために及びシャフトの長手方向軸に対するエンドエフェクタの向き（例えば、ピッチ及び／又はヨー）を変えるために、器具のシャフトの遠位端部に取付けられる。
【０００５】
遠隔ロボット制御式エンドエフェクタは、観血又は手動低侵襲手術のいずれかで伝統的に実行される様々な外科的処置のいずれかを含む、様々な機能を実行するように構成され得る。例は、限定されるものではないが、シーリング、切断、焼灼、切除、縫合、ステープリングを含む。エンドエフェクタは、処置が実行されるとき、例えば、シーリング（例えば、焼灼を通して）又は組織の切断の間等、組織が把持される又は保持される必要があり得る場合に備えて、ジョー又はブレード等の把持装置を含み得る。ある場合には、手術器具エンドエフェクタの把持装置の制御は、外科医用コンソールでの外科医からのマスタ把持入力を通じて生じる。エンドエフェクタの動きを制御するために、サーボアクチュエータ（例えば、サーボモータ）が、患者側マニピュレータとインターフェースで接続する伝達機構からシャフトを下ってエンドエフェクタに最終的に伝達する様々な構成要素に力又はトルクを伝達するために使用されることができる。
【０００６】
幾つかの場合には、把持装置を有するエンドエフェクタを含む手術器具を使用するとき、手術部位の組織及び／又は他の材料を把持装置で同組織及び／又は他の材料を把持することによって動かすために、把持装置を使用することが望ましい場合がある。このような方法で把持装置を使用するとき、例えば、シーリング及び／又は切断等、他の外科的処置を成し遂げるのに望ましくなり得る把持力に比べて、より少ない把持力を使用することが望ましい場合がある。例えば、より低い保持力は、把持装置を、組織及び／又は他の体の部分／材料を傷つけるリスクを最小化するために、組織及び／又は他の体の部分／材料をあちこち移動させるために使用するとき、望ましくなり得る。他方、より高い保持力は、保持装置を他の処置のために使用するとき、望ましくなり得る。例えば、把持力が切断等の処置の間に十分高くない場合、組織を横切って切断するために使用される平行移動ブレードは、組織を横切って切断する代わりに組織を遠位に押すことができる。同様に、シーリング（例えば、焼灼）等の処置の間に把持力が十分高くない場合、例えば、組織表面（例えば、反対側の血管の壁部分）のシーリングのための効果的な接触が達成されない場合がある。
【０００７】
ユーザは、より高い把持力が使用されることになることを、例えば、エンドエフェクタにおける把持力を制御する把持入力機構を握ることで、示し得る。ユーザは、不注意に把持入力機構をあまりに過度に握る可能性があり、より高い把持力が望まれないエンドエフェクタの操作中に、エンドエフェクタにおいてより高い把持力をもたらす。例えば、シーリング又は切断等、より高い把持力を必要とする処置を実行する前又は実行した後、ユーザは、エンドエフェクタでのより高い把持力を生じさせるのに十分過度に把持入力機構を握り得る。シーリング又は切断処置を行う前又は行った後にユーザが組織を操作する間等、より高い把持力を必要としない操作の間により高い把持力を使用することは、望ましくない及び／又は意図していない動きを引き起こし得る。例えば、エンドエフェクタがロールするとき、望ましくないピッチ又はヨー運動が生じ得る。加えて、エンドエフェクタの意図していない及び／又は不安定な運動が、手首によるピッチ／ヨー、シャフトのロール、及び／又はシャフトに沿った並進の１つの運動のために、高い把持力動作の間に生じ得る。エンドエフェクタのこのような運動の不安定性は、所望の外科的処置に悪影響を与え得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、このようなエンドエフェクタによる比較的高い把持力に頼るロボット制御式外科手術を実行するときに直面する様々な問題に対処するために、手術器具エンドエフェクタ把持装置の把持力制御を提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、上述の問題の１又は複数を解決する及び／又は上述の望ましい特徴の１又は複数を明示する。他の特徴及び／又は利点は、以下の説明から明らかになる。
【００１０】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、本教示は、ロボット制御式手術器具のエンドエフェクタの把持力を制御する方法を意図する。方法は、エンドエフェクタのスレーブ把持力を制御するマスタ把持入力機構での高い把持レベル入力を示す第１の入力信号を受信するステップ；外科的処置を実行するために手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第２の入力信号を受信するステップ；及び外科的処置の間に第１のレベルから、第１のレベルより高い第２のレベルに、スレーブ把持力を増加させるように、第１の入力信号及び第２の入力信号を共に受信することに応じて作動信号を出力するステップ、を含む。
【００１１】
更なる目的及び利点は、以下の説明の一部に記載され、一部は説明から明らかになる、あるいは、本開示及び／又は請求項の実施によって学ばれ得る。これらの目的及び利点の少なくとも幾つかは、特に添付の特許請求の範囲に指摘された要素及び組み合わせによって、実現され得るとともに達成され得る。
【００１２】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は、単なる例示及び説明であって、開示されるように、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。請求項は、均等物を含む、範囲の最大の広がりに権利を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示は、以下の詳細な説明からそれのみで又は添付の図面とともに理解され得る。図面は、本開示の更なる理解を提供するために含められ、本明細書の一部に組み込まれるとともに本明細書の一部を構成する。本明細書の一部に組み込まれるとともに本明細書の一部を構成する、図面は、本開示の１又は複数の実施形態を記載し、説明とともに、ある原理及び動作を説明するのに役立つ。
【図１Ａ】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図１Ｂ】他の例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図２】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図３】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図４】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図５】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具のための把持力制御方式を描く状態図である。
【図６】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具の斜視図である。
【図７】例示的な実施形態による図６の手術器具の一部に対応する例示的なエンドエフェクタの詳細図である。
【図８】少なくとも１つの例示的な実施形態によるロボット制御式手術器具を操作するように構成される例示的なロボット手術システムの概略図である。
【図９Ａ】例示的な実施形態による開位置のマスタ把持入力機構の側面図である。
【図９Ｂ】例示的な実施形態による閉位置のマスタ把持入力機構の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この記載及び添付の図面は例示的な実施形態を示し、均等物を含む、本開示の範囲を定める特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。様々な機械的、組成上の、構造的、電気的、及び操作上の変更が、この記載及び、均等物を含む、特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲から離れることなしに行われ得る。場合によっては、よく知られた構造、及び方法は、開示をあいまいにしないように、詳細に図示又は記載されていない。２つ以上の図における同様の番号は、同じ又は同様の要素を表す。さらに、１つの実施形態を参照して詳細に記載される要素及びそれらの関連する態様は、実際的な場合はいつでも、それらが具体的に図示又は記載されていない他の実施形態に含まれ得る。例えば、要素がある実施形態を参照して詳細に記載されているが第２の実施形態を参照して記載されていない場合、要素はそれでも第２の実施形態に含まれるものとしてクレームされ得る。さらに、本明細書の表現は、説明的な目的のみのためであり、システム又は電気手術器具の実際の形状、サイズ、又は寸法を必ずしも反映してない。
【００１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるように、単数形“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”及び任意の単語の任意の単数形の使用は、明示的に且つはっきりと１つの指示対象に限定されない限り、複数の指示対象を含む。本明細書で用いられるように、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及びその文法上の変形は、リストへの項目の列挙が列挙された項目と置き換えられ得る又は列挙された項目に追加され得る他の同様の項目の排除でないように、限定するものではないことが意図される。
【００１６】
様々な例示的な実施形態によれば、本開示は、外科医用コンソールで受信される入力によって示されるような関連する適用に応じて、比較的低い又は高い把持力が把持装置によって与えられるように、ロボット制御式手術器具のエンドエフェクタ把持装置を制御することを意図する。例えば、手術部位において組織及び／又は他の材料（例えば、体の構造）を把持する及び動かすような処置のために、エンドエフェクタ把持装置は、組織を不必要に傷つけることなしに組織が把持される及び動かされることを可能にするように、比較的低い把持力を働かせるように制御され得る。他方、例えば、シーリング又は切断等の処置のために、エンドエフェクタ把持装置は、比較的高い保持力で実行される所望の外科的処置を効率的に実行するために、組織を比較的しっかりと保持するのに十分なより高い把持力を働かせるように制御され得る。様々な例示的な実施形態は、したがって、適切な処置の間比較的高いレベルに把持力を上げるとともに保持するための、並びに高い把持力が必要でない及び望ましくない場合の他の処置の間にレベルを下げるための、エンドエフェクタ把持装置の自動制御技術を提供する。
【００１７】
加えて、ユーザがマスタ把持入力機構を把持力閾値を超えて握るときに発生する、より高い把持力に起因する手術器具エンドエフェクタの不安定性を避けるために、様々な例示的な実施形態は、より高い把持力を必要とする操作が実行されていないときより高い把持力が発生することを制限する。特に、様々な例示的な実施形態によれば、より高い把持力を必要とする処置のみにより高い把持力を制約するために、エンドエフェクタの把持力を制御する方法は、外科医からの２つの入力に基づいて、より高い把持力を提供する−第１の入力は、外科医マスタ把持入力でのユーザによるより高い把持レベル入力を示し、第２の入力は、エンドエフェクタの比較的高い把持力を利用する外科的処置を実行するために手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す。様々な例示的な実施形態によれば、エンドエフェクタの把持力（スレーブ把持力）は、手術器具に付随する伝達機構の駆動入力部とインターフェースで接続する患者側カートにおいて電気モータ（例えば、サーボモータ）のトルクを変更又は制限することによって制御される。
【００１８】
加えて、様々な例示的な実施形態は、外科的処置が実行されている間、より高いレベルの安定性を提供するために、ある外科的な処置の間、エンドエフェクタの１又は複数の自由度をロックする（すなわち、作動を妨げる）方法を提供する。
【００１９】
以下の例示的な実施形態及び記載は主に、シーリング及び切断処置の間の手術器具の把持力を制御することに注目しているが、例示的な実施形態の原理は、限定されるものではないが、血管又は他の中空の体の構造のクランプ、エンドエフェクタの回動ブレードを使用する組織切断、外科的な組織のステープリング、及び／又は比較的高い把持力が望ましい他の処置を含む、他の外科的処置に適用されることができる。これらの器具及び付随する処置の幾つかのために、比較的高いエンドエフェクタ把持力が、外科鋏、組織把持装置、持針器、及び同様のもの等、他の顎式器具を操作するために通常使用される最高モータトルクより高いサーボモータトルクによって発生する。
【００２０】
図６を参照すると、ロボット制御式手術器具６００の例示的な実施形態が描かれる。図６は、手術器具６００の斜視図であり、図７は、手術器具６００が含まれることができる図６に示された対応する部分の例示的な、限定されない実施形態の詳細図である。方向「近位」及び「遠位」は、ここでは図６に示されるような方向を定めるために使用され、遠位は概して、運動学的アームに沿ったさらに遠い又は器具６００の意図された操作上の使用における、例えば、使用において外科的処置を実行するための、手術作業部位に最も近い方向である。ここで使用されるような「近位」及び「遠位」方向は図６に標識される。図６に示されるように、器具６００は、概して、その近位端部において力／トルク駆動伝達機構６０２、伝達機構６０２に取付けられる器具シャフト６０４、及びシャフト６０４の遠位端部に配置されるエンドエフェクタ６０６、を含む。図６に示される例示的な実施形態では、その一部が図７により詳細に示される、手術器具６００はまた、エンドエフェクタ６０６を支持するために及びシャフト６０４の長手方向軸にたいする向きを変化させるために、シャフト６０４の遠位端部に取付けられる、オプションの関節式手首機構６０８を含む。
【００２１】
例示的な実施形態では、器具６００は、低侵襲ロボット手術システムに取付けられるように及び同システムで使われるように構成され、このシステムは例示的な実施形態では、図８の概略図に示されるように、患者側カート８００、外科医用コンソール８０２、及びエレクトロニクス／制御コンソール８０４を含む（図８のシステム構成要素は、如何なる特定の配置に示されるものではなく、患者側カートが患者に外科的処置を行うために患者に対して配置される、要望通に配置されることができることが留意される）。器具６００が利用されることができるロボット手術システムの限定されない例示的な実施形態は、カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＩｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ，  Ｉｎｃ．によって市販されているｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）Ｓｉ（モデル番号ＩＳ３０００）である。
【００２２】
ロボット手術システムは、当業者が一般的によく知っているような、多様な手術器具とインターフェース接続すること及び多様な手術器具を制御することによって、低侵襲ロボット手術を実行するために使用される。患者側カート８００は、様々なツールを保持する、位置決めする、及び操作するための様々なアーム８１０を含む。図８に示されるように、１つのアーム８１０は、エンドエフェクタ６０６を含む、ロボット制御式手術器具６００とインターフェース接続する及び制御するように構成される。一般的に、外科医用コンソール８０２は、限定されるものではないが、マスタ把持入力機構８０６の入力レバー９０９ａ、９０９ｂ及びフットペダル８０８等を含む様々な入力装置によって外科医からの入力を受信し、それによって患者側カート８００が、それにインターフェース接続された手術器具（例えば、器具６００）の所望の動作を実現するように、したがって、所望の外科的処置を実行するように、スレーブとして作動するマスタコントローラとして機能する。患者側カート８００は、限定されるものではないが、例えば、エンドエフェクタを持つ手術器具（例えば手術器具６００）、及び内視鏡（図示せず）を含む、様々なツールを保持するように構成される複数の関節式アーム８１０を含むことができる。処理装置を含み、外科医用コンソール８０２、エレクトロニクス／制御コンソール８０４及び患者側カート８００の１又は複数に設けられ得る、電子データ処理システムは、外科医用コンソール８０２からの入力を受信及び処理し得るとともに、外科医用コンソール８０２で受信された入力に基づいて患者側カート８００において手術器具６００の操作を制御し得る。しかし、本開示は、外科医用コンソール８０２において入力を受信することに限定されるものではなく、入力は、手術器具６００のエンドエフェクタの操作をもたらす任意の装置において受信され得る。手術器具６００は、ユーザ、例えば外科医からの受信された入力を受けて、患者側カート８００において操作され得る、又は代替的に、任意の他の種類の手術器具支持装置との組み合わせで、若しくは、完全に支持装置から独立して、操作され得る。
【００２３】
様々な実施形態では、外科医用コンソール８０２からの又は別の方法で外科医がアクセス可能である入力ユニットからの入力は、例えば、１又は複数のペダル８０８、及び１又は複数の手持ち式把持入力レバー９００ａ、９００ｂ等、マスタ入力装置を介してコントローラに提供され得る。ここに記載される様々な例示的な実施形態では、ペダル８０８は、ロボット制御式手術器具６００のシーリング及び／又は切断動作を実行するための信号を送るために使用され得るとともに、手持ち式把持入力レバー９００ａ、９００ｂは、手首６０８の運動（例えば、ピッチ／ヨー運動）、器具シャフト６０４（例えば、回転及び／又は並進）、及び／又はエンドエフェクタ把持装置（例えば、ジョー又はブレード）の開及び閉（把持）運動を制御するための信号を送るために使用され得る。当業者は、患者側カートとインターフェース接続する手術器具の動作を最終的に生じさせるために、外科医用コンソールにおいて外科医からの入力を提供するための、このような遠隔操作ロボット手術システムの一般的な使用に精通している。
【００２４】
外科医用コンソール８０２におけるマスタ入力に基づいて、患者側カート８００は、所望の医療処置を実行するために手術器具６００を位置決めするとともに作動させるように手術器具６００の伝達機構６０２とインターフェース接続することができる。例えば、外科医用コンソール８０２からのマスタ入力に基づいて、患者側カート８００に付随する遠隔操作式サーボアクチュエータ（例えば、モータ）を介して駆動されるように構成される様々なトルク／駆動入力機構（例えば、駆動ディスクの形態）を含む、伝達機構６０２は、入力を外科的処置を実行するために全体の器具６００を最終的に作動（駆動）するための様々な力及び／又はトルクに伝えることができる。例えば、外科医用コンソール８０２からのマスタ入力は、患者側カート８００において、伝達機構６０２を通じて、シャフト６０４を回転させるように、シャフトに対して手首６０８を曲げるように（例えば、ピッチ及び／又はヨーに）、及び／又は把持装置７００（図７参照）を開閉するように、変換されることができる。
【００２５】
例えば、電気手術処理ユニットを含み得る、エレクトロニクス／制御コンソール８０４は、患者側カート８００及び外科医用コンソール８０２へ及び患者側カート８００及び外科医用コンソール８０２から、様々な制御信号を送受信し、光を送ることができるとともに、例えば、外科医用コンソール８０２のディスプレイ８１２及び／又はエレクトロニクス／制御コンソール８０４に付随するディスプレイ８１４等での表示のために、（例えば、患者側カート８００の内視鏡からの）画像を処理することができる。当業者は一般的に、ロボット制御式手術システムのこのようなエレクトロニクス／制御コンソールに精通している。
【００２６】
患者側カート８００は患者の近くに位置決めされ、手術器具６００は、離れて作動されるエンドエフェクタ６０６の使用を通じて患者の体内の作業部位において様々な外科的処置を実行するために使用される。エンドエフェクタ６０６が実行することができる例示的な外科的処置は、限定されるものではないが、例えば、血管又は他の中空の体の構造のクランプ、エンドエフェクタの回動ブレードを使用する組織切断、外科的な組織のステープリング、及び／又は比較的高い把持力が望ましい他の処置を含む。
【００２７】
図７を参照すると、器具６００のエンドエフェクタ６０６の例示的な実施形態が示されるが、エンドエフェクタ６０６はそれに限定されるものではなく、把持力を利用する外科的処置を実行するために使用されるように構成された任意のエンドエフェクタであり得る。エンドエフェクタ６０６は、エンドエフェクタ６０６に設けられる、例えば、対向ジョー７０１ａ、７０１ｂ又は把持ブレード（例えば、鋏と類似している）等、把持装置７００を備え得る。ジョー７０１ａ、７０１ｂは、開位置及び閉位置へ及び開位置及び閉位置から動くように構成される。閉位置において、ジョー７０１ａ、７０１ｂは、組織及び同様のもの等、材料を把持することができる。例示的な実施形態では、ジョー７０１ａ、７０１ｂは、例えば、ジョー７０１ａ、７０１ｂの対向面に設けられた電極を介して、組織を合わせてシールする（例えば、焼灼する）のに十分な、電気手術エネルギを供給することができる。加えて、エンドエフェクタ６０６はまた、ケーブル７０４に取付けられた短い切断ブレード７０２の形態の切断要素を含み得る。切断ブレード７０２は、底部ジョー７０１ｂの溝７０６に受け入れられ得るとともに、切断動作を実行するために、ジョー７０１ａ、７０１ｂの長さに沿って近位及び遠位方向に行き来するように操作可能であり得る。図７は、把持力制御方法の動作の間に使用され得るエンドエフェクタの例を示すが、比較的高い把持力が、例えば、切断又はシーリング等、外科的処置の遂行の間に使用される、任意の種類のエンドエフェクタが使用され得ることが当業者によって理解されるべきである。本開示による把持力制御が実装され得る手術器具及びエンドエフェクタの例示的な実施形態に関するさらなる詳細については、米国仮特許出願第６１／４９１，６９８号（２０１１年５月３１日出願；ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  ｍｏｔｏｒと題する）が参照され、この全内容が本願に参照により援用される。
【００２８】
ここで図１Ａ−１Ｂ、及び２−４を参照すると、手術器具６００のエンドエフェクタ６０６の把持力を制御する例示的な方法を示す、事象ベースの状態図が示される。状態図は要素Ｓ０−Ｓｎ（ここでｎ＝１、２、３、．．．）を示す。要素Ｓ０−Ｓｎは、事象の発生を示すとともに、期間に対応することが意図される必要はない。要素Ｓ０−Ｓｎは、それぞれの状態図において同じ出来事に対応する必要はなく、個別の状態図に応じて、互いに独立して読まれるべきである。しかし、当業者は、要素Ｓ０−Ｓｎがそれぞれの事象が発生する時間に関連し得ると理解するかもしれない。Ｓ０において、ユーザ、例えば外科医が、外科医用コンソール８０２のマスタ把持入力機構８０６のマスタ把持入力レバー９００ａ、９００ｂに作動力をかける前に、マスタ把持入力信号１００は、「オフ」状態にある。また、把持装置７０１の把持力（例えば、スレーブ把持力１０２）はＳ０において「オフ」状態にある。上述のように、例示的な実施形態では、したがって、トルクは、ジョー７０１ａ、７０１ｂの開／閉（把持）を制御する遠隔操作式サーボモータによって提供されない。さらに、手術器具６００のエンドエフェクタ６０６において実行されることになる比較的高い把持力に依存する外科的処置（例えば、シーリング又は切断）を生じさせるユーザの命令を示す処置入力１０４は受信されず、したがって、シール又は切断処置入力１０４は、図１Ａの状態図においてオフ状態にあることが示される。
【００２９】
外科医用コンソール８０２のユーザが、把持装置、例えばジョー７０１ａ、７０１ｂを使用して処置を実行する準備できているとき、Ｓ１においてユーザは外科医用コンソール８０２においてマスタ把持入力機構８０６を操作する。例えば、外科医は、把持レバー９００ａ、９００ｂを一緒に握る。しかし、マスタ把持入力は、それに限定されるものではなく、ユーザがエンドエフェクタにおいて高いスレーブ把持力を望むというユーザ、例えば外科医からの指示を提供する、把持レバー９００ａ、９００ｂを一緒に握ること以外の入力であり得る。例示的な実施形態では、例えば、マスタ把持入力は、ペダル８０８の１又は複数のユーザの押し付けであり得る。
【００３０】
様々な例示的な実施形態では、図９Ａ及び９Ｂの概略図に描かれるように、いわゆる「バンパー」機構が、２つの把持レバー９００ａ、９００ｂが互いに近づけられるときユーザが経験する、レバー９００ａ、９００ｂを互いに握ることに対する抵抗力を増加させるために使用され得る。図９Ａ及び９Ｂに示されるように、把持レバー９００ａ、９００ｂがより近くで接触されるようになるとき、例えば、第１のコイルスプリング９０２（図９Ａ−９Ｂに示される）、磁石等、第１の付勢機構、及び例えば、第２のコイルスプリング９０４、磁石等、第２の付勢機構、を例えば含む、付勢移行機構が、第１のレベルの抵抗力に対する握りの指標を提供するように、ユーザに触覚フィードバックを提供する。第１の付勢機構９０２の圧縮は、低い把持入力範囲を示し得る一方、第２の付勢機構９０４の圧縮は、高い把持入力範囲を示し得る。例示的な実施形態では、第２の付勢機構、例えば、第２のコイルスプリング９０４（図９Ａ−９Ｂ参照）は、第１の付勢機構、例えば、第１のコイルスプリング９０２より大きい剛性を有し得る。代替の例示的な実施形態では、付勢システムは、図９Ａ及び９Ｂに示される２つの異なるスプリングではなく、可変レートスプリングの部分が、第１の付勢機構及び第２の付勢機構に対応する１つの可変レートスプリングに依存し得る。付勢機構の例に関して、米国特許第６、５９４、５５２号（２００３年７月１５日発行；“ＧＲＩＰ  ＳＴＲＥＮＧＴＨ  ＷＩＴＨ  ＴＡＣＴＩＬＥ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＥＲＹ”と題する）が参照され、この全内容が本願に参照により援用される。
【００３１】
付勢移行機構は、ユーザに、エンドエフェクタの把持装置が比較的低い把持力から比較的高い把持力に移行していることのフィードバックを提供することができる。マスタ把持入力１００がＳ１において開始され、マスタ把持入力信号が発生するとき、ジョー７０１ａ、７０１ｂ等、対応する把持装置７００の把持力（スレーブ把持力１０２）を最終的に制御するモータのトルクが、把持装置７００に把持力を提供するために増加し始める。他の実施形態では、モータはクラッチ機構を作動させ得る。このクラッチ機構は、エンドエフェクタの把持を作動させる。マスタ把持入力信号１００がＳ１とＳ２との間で増加するとき、スレーブ把持力１０２の対応する力が、Ｓ１におけるゼロ把持力からＳ２における低い把持力に増加する。
【００３２】
Ｓ２において、マスタ把持入力信号１００は、マスタ把持入力機構８０６における所定の高い把持レベルに対応する握り力閾値に到達する。様々な例示的な実施形態では、握り力閾値は、例えば、マスタ把持入力機構８０６の把持レバー９００ａ、９００ｂを、作動のある閾値レベルを超えて、例えば、互いに向かう把持レバー９００ａ、９００ｂの動作範囲閾値を超えて、作動させる等、より高いスレーブ把持力がエンドエフェクタ６０６で望まれることを示し得る、マスタ把持部での任意の入力に対応し得る。他の例示的な実施形態では、機構は、図９Ａ−９Ｂでのように、ユーザに触覚フィードバックを提供するために使用されるとき、圧縮量は、例えば、第２の付勢機構に加えられる約８０％圧縮又は第２の付勢機構に対応する可変レートスプリングの部分に加えられる８０％圧縮等、より高い把持力入力範囲になる圧縮量に対応し得る。すなわち、作動閾値は、例えば、ユーザの把持を別の場所に変える又は移すのではなく、より高い把持力を加えようとするユーザの意図を示すポイントへの、第２のスプリング９０４等、第２の付勢機構の圧縮によって示され得る。例えば、完全に閉じられた／作動された位置の８０％から１００％のポイントへの第２の付勢機構の圧縮は、ユーザによる意図的な圧縮を示し得る。作動閾値範囲は例示的であり、特定の範囲が、処置の種類、使用される把持部の種類、使用される付勢機構の種類、及び他の因子に基づいて選択され得ることが理解されるべきである。
【００３３】
当業者は、本開示が記載された付勢機構に限定されるものではなく、様々な付勢装置又は把持レベルインジケータの何れかが使用され得ることを認識する。付勢機構の構成にかかわらず、マスタ把持入力機構８０６が付勢機構を含むとき、把持レバー９００ａ、９００ｂ等のマスタ把持入力機構８０６は、低い把持入力レベル及び高い把持入力レベルを示すようにユーザにフィードバックを提供する。加えて、上述のように、システムは、マスタ把持入力機構８０６における握り力閾値に到達するとき、より高い把持入力レベルに到達し、このポイントにおいて、マスタ把持入力信号１００が比較的高い把持入力レベルにあることを認識する。
【００３４】
握り力閾値を第２の付勢機構の比較的高い量の圧縮に対応するように設定することは、例えば、ユーザにフィードバックを提供することによって、ユーザがマスタ把持入力機構８０６のより高いレベルの把持を提供することを意図していることを、保証するのに役立つ。これは、ユーザがそのレベルが使用されることになることを意図しないとき、あまりに高いレベルにユ−ザがマスタ把持力、したがってスレーブ把持力を増加させることを防ぐことを支援するための追加的な安全機能を提供することができる。
【００３５】
図１Ａに示されるように、マスタ把持入力機構８０６（例えば、把持レバー）をユーザが作動させることに応じて、幾つかの実施形態によれば、モータトルク（したがって、スレーブ把持力１０２）も増加し、したがって、Ｓ１においてゼロ把持力で示される、把持装置の把持力を、Ｓ２において低い把持力に増加させる。他の実施形態では、モータは、力／トルク駆動伝達機構６０２のクラッチ機構を作動させ、この力／トルク駆動伝達機構６０２はスレーブ把持力を生じさせる。Ｓ２において、比較的低いスレーブ把持力が出力される。様々な例示的な実施形態では、Ｓ２における比較的低いエンドエフェクタ把持作動トルク出力は、例えば、約０．３Ｎｍであり得る。
【００３６】
Ｓ０からＳ２まで、処置入力１０４、例えば、シーリング、切断又はステープリング処置、は受信されず、処置入力はオフ状態にある。Ｓ３において、比較的高い把持力に依存するエンドエフェクタ６０６が外科的処置を実行するというユーザの要望を示す入力が受信され、オフ状態からオン状態に移行する処置入力１０４として状態図に示される。実行されることになる外科的処置は、例えば、シーリング処置、切断処置等の１又は複数であり得る。しかし、これらの処置は、単に例示的であることを意味し、エンドエフェクタ装置により高い把持力を使用して実行されるであろう任意の他の種類の処置が、ペダル８０８等の入力装置の作動によって示され得ることが理解されるべきである。
【００３７】
Ｓ３において、マスタ把持入力信号１００が握り力閾値レベルに達するとともに、追加的な入力が、外科医用コンソール８０２において、１又は複数のペダル８０８等、高い把持力の処置が実行されるべきであることを示す処置入力装置で受信されている、ずなわち、処置入力１０４がオン状態にある、両方の場合、次に、モータトルク及び対応するスレーブ把持力１０２が、Ｓ２とＳ３との間に示される比較的低いレベルから、Ｓ３に描かれる比較的高いレベルに増加される。様々な例示的な実施形態では、比較的高い把持力をもたらす、エンドエフェクタ把持部の作動を最終的に生じさせるサーボモータの高いトルクレベルは、約１．５Ｎｍであり得る。モータの比較的高いトルクレベル及びエンドエフェクタ装置７００の比較的高い把持力は、処置、例えば、シーリング処置、切断処置等の少なくとも完了まで保持される。エンドエフェクタにおける０．３Ｎｍの低い把持力及びエンドエフェクタにおける１．３Ｎｍの高い把持力は、所望のスレーブ把持力に応じて、変更され得る。他の実施形態では、サーボモータは、力／トルク駆動伝達機構６０２に設けられるクラッチ機構を作動させ得る。この力／トルク駆動伝達機構６０２は、エンドエフェクタを作動させ、エンドエフェクタでの把持力を高い把持力に増加させる。
【００３８】
幾つかの例示的な実施形態では、把持力トルク制御機構が、エンドエフェクタを作動させるようにトルク力の供給を最終的に制御するためにサーボモータとインターフェース接続され得る。
【００３９】
エンドエフェクタに供給されるサーボモータからのトルクを伝達するとともに制御するために伝達装置後端のスプリング組立体を利用する血管シーリング及び切断器具の例示的な実施形態として、米国仮特許出願第６１／４９１，８０４号（２０１１年５月３１日出願；“ＧＲＩＰ  ＦＯＲＣＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  Ａ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ”と題する）が参照され、この全内容が本願に参照により援用される。当業者は、ここに記載された制御技術がこのような伝達システムと組み合わせて使用され得ることを理解する。
【００４０】
シーリング又は切断等、外科的処置は、１又は複数のペダル８０８の押し下げ等、追加的な入力が作動される及びマスタ把持入力レバー９００ａ、９００ｂにおける握り力が握り力閾値で又は握り力閾値より上に保たれる両方の間に、発生し得る。Ｓ４において、システムは、所望の処置の完了を感知し、そのようなものをユーザに外科医用コンソール８０２において、又はこのような表示をユーザに提供する任意の場所において、信号を送り、その後ユーザは、例えば、把持レバー９００ａ、９００ｂを離す（解放する）ことによって、マスタ把持入力を停止させることが促され得る。シーリング、切断又はステープリング等、外科的処置はしたがって、Ｓ４において終わり、状態図においてオフ状態によって示される。外科的処置は、シール、切断又はステープル入力装置（例えば、ペダル８０８の１つを離す（解放する）こと）の作動を終えること、例えば、組織が切断されたことを認識すること又は組織がシールされたことを認識すること（例えば、組織のコンダクタンスを分析すること）等で示され得る。
【００４１】
外科的処置は、ユーザ、例えば、外科医が、例えば、１又は複数のペダル８０８等、追加的な入力装置を離すとき、終わり得る。他の実施形態では、外科的処置は、例えばエレクトロニクス／制御コンソール８０４において、電気手術処理ユニット等、処理装置が、処置が組織から検出している情報に基づいて完了していることを感知するまで、実行される。例えば、処置は、組織が、例えばシーリング処置後に導電性が少なくなることが決定されるとき、完了していることが感知され得る。他の例では、切断要素位置が、切断処置等の処置が完了することを示すために使用され得る。当業者は、処置が、入力装置が作動している間だけ実行され得る、又は入力装置の作動と当時に実行され得るとともに処理装置が、例えば、把持された組織が完全に切断されたとき、所望の時間が外科的処置の開始から経過した後等、処置が終わるであろうことを決定してから終了され得ることを認識するであろう。
【００４２】
図１Ａに示される例示的な実施形態では、マスタ把持入力信号１００は、外科的処置がＳ４で終了した後、オン状態に維持される。マスタ把持入力信号１００は、例えば、解放閾値が、マスタ把持入力機構８０６のマスタ把持レバー９００ａ、９００ｂで検知されるまで、オン状態に維持されることができる。解放閾値は、特定の解放量を超えるマスタ把持レバー９００ａ、９００ｂの解放の解放量であり得るとともに、ユーザが、比較的高い把持力を使用する処置を停止しようとしていることを保証する安全機構を提供し得る。解放閾値は、マスタ把持入力機構８０６のマスタ把持レバー９００ａ、９００ｂの解放量の約２０％以上であり得る。例示的な実施形態では、解放閾値は、把持レバー９００ａ、９００ｂがＳ５において離されているとき、マスタ把持入力機構８０６の第２の付勢機構の約２０％の解放であり得る。すなわち、解放閾値は、例えば、ユーザの把持を別の場所に変える又は移すのではなく、図９Ａ−９Ｂに示される第２のスプリング９０４、バンパー等の第２の付勢機構の、把持部を解放しようとするユーザの意図を示すポイントへの解放によって示され得る。例えば、第２の付勢機構の、完全に閉じた／作動された位置から２０％乃至４０％離れるポイントへの解放は、ユーザによる意図的な解放を示し得る。解放範囲は例示であり、特定の範囲が処置の種類、使用される把持部の種類、使用される付勢機構の種類、及び他の要因に基づいて選択され得ることが理解されるべきである。ユーザ、例えば外科医が、外科医用コンソール８０２においてマスタ把持入力機構８０６のマスタ把持入力レバー９００ａ、９００ｂを離す場合、処理装置が、把持レバー９００ａ、９００ｂが解放閾値を超えて離されていることをＳ５において認識するとき、スレーブ把持力１０２は、Ｓ５において高い把持を示す高いトルクレベルから減少する。スレーブ把持力１０２は、高いトルクレベルから低いトルクレベルに減少し得る、又は、代替実施形態では、高い把持力を示す高いトルクレベルからゼロのトルクに減少し得る。
【００４３】
代替実施形態では、図１Ｂに示されるように、Ｓ４における外科的処置の終了の後に比較的高いレベルのままである代わりに、モータトルク及び対応するスレーブ把持力１０２は、外科的処置が完了するときだが、解放閾値に到達される前に、比較的低いレベルに自動的に低下することができる。
【００４４】
図１Ａ及び１Ｂはシーリング又は切断動作を示しているが、当業者は、シーリングと切断の組み合わさった動作が生じ得ることを理解するであろう。
【００４５】
図２は、他の実施形態による切断処置の後にシーリング処置を実行するロボット制御式手術器具エンドエフェクタの把持力を制御するための方法の状態図である。図２は、マスタ把持入力１００、スレーブ把持力１０２（これは、例えばモータトルクに基づき得る）、及び追加的なシール入力２００に関して、Ｓ０−Ｓ４において図１と同様である。しかし、この実施形態によれば、シーリング処置がＳ３−Ｓ４において実行された後、モータトルク及びスレーブ把持力１０２は、Ｓ５において生じる、切断処置を実行するユーザの準備ができていることに対応する準備動作等の次の動作まで、Ｓ４における比較的低いトルクレベルに戻る。図３に示される、代替実施形態では、スレーブ把持力１０２は、Ｓ４からＳ５に、比較的高いトルクレベルのままである。
【００４６】
外科医が切断処置を生じさせることを意図するまで、外科医が切断処置を意図せずに実行することを防ぐためのさらなる安全機能を提供するために、Ｓ５において、ユーザは、切断処置を実行するために手術器具６００を作動させる準備ができていること、すなわち、手術器具が「準備されている」ことを示すために、例えば、ペダル８０８の１又は複数（これは、例えば追加的なシール入力２００のために使われるペダルとは異なるペダルであり得る）等の入力装置の作動を通じて、第２の追加的な入力２０２を提供する。「準備」状態は、状態図に、準備／切断入力２０２がＳ４におけるオフ状態からＳ５におけるオン状態に切断処置を見越して移行していることとして示される。準備入力２０２がＳ５において受信されているとき、モータトルク及びスレーブ把持力１０２が、図２に示されるように、比較的低いレベルにある場合、それらは「準備」動作の間、Ｓ５において比較的高いレベルに増加する。ユーザによる準備入力に続いて、出力信号が、ユーザが手術器具６００を「準備」したことを示すユーザへのフィードバックを提供するために、出力されることができる。
【００４７】
代替実施形態では、モータトルク及びスレーブ把持力１０２がＳ３及びＳ５のシール及び準備段階の間でそれぞれ減少しない場合、比較的高いレベルが維持されることができる。高いモータトルク及び対応するスレーブ把持力１０２は、エンドエフェクタ６０６の準備がＳ５において生じた後、維持されることができる。状態図においてＳ５のオン状態からＳ６のオフ状態に移行する準備／切断入力２０２は、手術器具６００を「準備」するための入力が終了したことを示す。
【００４８】
手術器具６００を「準備」した後、例えば、外科医用コンソール８０８のペダル８０８の１又は複数等、第２の追加的な入力装置においてユーザは、Ｓ７において、切断処置を始めるための他の入力を提供する。この切断処置は、状態図に、準備／切断入力２０２がＳ６におけるオフ状態からＳ７におけるオン状態に移行することとして示される。準備／切断入力２０２がＳ８においてオフ状態にもどることによって示される、切断処置が終わった後、モータトルクは、図２に示されるように、Ｓ９において解放閾値に達するまで比較的高いトルクレベルに維持され得る、又はモータトルクは切断動作に続いて直ちに比較的低いトルクレベルに若しくはゼロトルクに低下し得る。
【００４９】
切断動作を実行する前の手術器具の準備に関するさらなる詳細については、米国仮特許出願第６１／４９１，６４７号（２０１１年５月３１日出願；“ＰＯＳＩＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ”と題する）が参照され、この全内容が本願に参照により援用される。
【００５０】
図２の例示的な実施形態は、モータトルク及びスレーブ把持力１０２が、Ｓ５における準備入力の開始からＳ７における切断動作の始まりまで比較的高いレベルに維持されることを示しているが、代替実施形態では、それらは、Ｓ６における準備入力の終わりとＳ７における切断動作の始まりとの間で高いトルクレベルから低いトルクレベルに減少し得る、ことが理解され得る。他の実施形態では、比較的低いトルク及び把持力レベルがＳ４におけるシーリング動作の終わりからＳ７における切断動作の始まりまで維持されることができる。さらに他の実施形態では、モータトルクが、Ｓ４におけるシーリング動作後に低いトルクレベルに低下され、Ｓ５における準備動作の間に高いトルクレベルに高められ、Ｓ６における準備動作の終わりの後に低いトルクレベルに低下され、その後Ｓ７における切断動作の間に高いトルクレベルに最終的に高められ得る。トルク及びスレーブ把持力レベルの任意の組み合わせが、より高い把持力、したがってより高いトルクレベルを、これらの処置の係属の間中に必要とするシーリング又は切断処置を除いて、加えられ得ることが当業者に理解される。
【００５１】
加えて、図３に示されるように、モータトルク及びスレーブ把持力１０２は、Ｓ３におけるシーリング動作の始まりから、Ｓ８における切断動作の少なくとも終わりまで及び任意選択でＳ９において開放閾値に到達するまで、比較的高いレベルに維持され得る。
【００５２】
図４に示されるように、例示的な実施形態では、シーリング処置は実行されないかもしれず、準備のみ及びそれに続く切断処置が実行され得る。例えば、モータトルクによって制御される、スレーブ把持力１０２は、Ｓ３における準備動作において比較的高いレベルに増加され、Ｓ６における切断動作の継続の間又はＳ７における開放閾値に到達するまで高いレベルで維持され得る。
【００５３】
上述のように、様々な実施形態では、様々な外科的処置を実施するとき、手術器具の、例えば手首及び／又はシャフトの自由度運動を制御することが望ましい。このような制御は、例えば、高い把持力を必要とする処置の間に手術器具の安定性及び／又は他の制御を提供するために望ましい。したがって、様々な例示的な実施形態は、手術器具の状態及び手術器具によって実行される特定の処置に依存して、手術器具の１又は複数の自由度運動をロック及びロック解除する（すなわち、許可する又は妨げる）ことを想定する。
【００５４】
ここで図５を見ると、手術器具の自由度運動の制御を含む、例示的な制御方法を描く状態図が描かれる。手首機構６０６によるピッチ及びヨー、シャフト６０４によるロール並びに器具６００のＸ、Ｙ及びＺ方向への移動等、患者側カート８００の関節アーム８１０によって制御される、手術器具の自由度（ＤＯＦ）は、例えば、関連する動作に依存して、ロック又はロック解除される。簡潔性のために、把持力１０２は、ＤＯＦ５００のロック解除及びロックがスレーブ把持力１０２の動作と独立して生じるので、省略されている。
【００５５】
Ｓ３において、シーリング入力が受信されるとともにマスタ把持入力が把持力閾値を上回るとき、ＤＯＦ５００はロックされ、Ｓ２におけるオフ状態からＳ３におけるオン状態への移行によって示される。シーリング処置がＳ４において終わるとき、ＤＯＦ５００は、例えば、外科医が、手術器具が組織又は同様のものを動かすために手術器具を操作することができることを可能にするように、ロック解除され得る。代替実施形態では、ＤＯＦ５００は、Ｓ４におけるシーリング処置に続いてロック状態に維持され得る。図５に戻ると、入力が、Ｓ５において、手術器具の準備された状態を示すように受信されるとき、ＤＯＦ５００がロック解除されている場合、ＤＯＦは準備動作の間ロックされる。ＤＯＦ５００は、Ｓ６における準備の終わりまで、Ｓ７における切断の始まりまで、Ｓ８における切断の終わりまで、及び解放閾値がＳ９において達成されるまで、ロックされ得る。
【００５６】
代替実施形態では、ＤＯＦ５００は、Ｓ４におけるシーリング処置の後からＳ７における切断処置の開示までロック解除されることができ、それからＤＯＦ５００はロックされる、すなわちＤＯＦ５００は準備処置の間ロック解除される。他の代替実施形態では、それぞれの処置の間、例えば、Ｓ４とＳ５との間、及びＳ６とＳ７との間にロック解除され得る。さらに、ＤＯＦ５００は、Ｓ８における切断処置の直後にロック解除され得る。さらに、１又は複数の自由度が、処置の間、例えば、シーリング又は切断処置、及び／又は動作の間、例えば、準備動作、又は処置又は動作の間、選択的にロック又はロック解除され得る。
【００５７】
ＤＯＦ５００のロック解除及びロックは、エンドエフェクタの高い及び低いスレーブ把持力と独立して生じるが、ＤＯＦ５００は典型的には、高い把持力がエンドエフェクタにおいて発生する間にロックされ、ＤＯＦ５００は典型的には、低い把持力又はゼロ把持力がエンドエフェクタにおいて発生する間にロック解除される。
【００５８】
シーリング及び切断等の処置が開示されたが、当業者は、本開示が記載されたシーリング及び切断処置に限定されず、手術器具を用いる任意の様々な処置、例えばステープリング等に利用され得ることを認識するであろう。
【００５９】
したがって、本開示による様々な例示的な実施形態は、把持レベルの増大及び外科的処置の始まりを示す２つの入力が両方受信されるとき、エンドエフェクタの把持力を高いレベルに増加させる把持力制御方式を提供することができる。さらに、本開示の様々な例示的な実施形態はまた、比較的高い把持力が使用されるときでさえ、手術器具の動作状態に依存して様々な器具のＤＯＦ運動をロック及びロック解除することによって、外科的処置の間の手術器具の安定性及び制御を高めることができる。
【００６０】
実施形態は、コンピューティングハードウェア（コンピューティング装置）及び／又はソフトウェア、例えば（限定されない例では）、データを記憶する、取得する、処理する及び／又は出力する並びに／又は他のコンピュータと通信する任意のコンピュータ等、に実装されることができる。生成される結果は、コンピューティングハードウェアのディスプレイに表示されることができる。様々な応答及び本開示の様々な例示的な実施形態による信号処理を生じさせるためのアルゴリズムを含む１又は複数のプログラム／ソフトウェアは、上述の電気手術処理ユニット等、エレクトロニクス／制御コンソール８０４のプロセッサ又は同エレクトロニクス／制御コンソール８０４と連動して実装されることができ、コンピュータ可読記録及び／又は記憶媒体を含むコンピュータ可読媒体に記録され得る。コンピュータ可読記録媒体の例は、磁気記録装置、光ディスク、光磁気ディスク、及び／又は半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を含む。磁気記録装置の例は、ハードディスク装置（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、及び磁気テープ（ＭＴ）を含む。光ディスクの例は、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク−リードオンリメモリ）、及びＣＤ−Ｒ（記録可能な）／ＲＷを含む。
【００６１】
上述のように、様々な例示的な実施形態による方法及びシステムが、手術器具の近位端における伝達機構を介して作動される構成要素を用いて多数の外科的処置を実行するように構成されたエンドエフェクタを有する手術器具とともに使用されることができる。さらに、実施形態の態様によれば、記載された特徴、機能及び／又は動作の任意の組み合わせが、提供されることができる。
【００６２】
本発明の他の実施形態は、明細書並びに本開示及び請求項の実施の検討から当業者に明らかになるであろう。明細書及び例は、単なる例示としてみなされ、本発明の真の範囲及び精神は以下の請求項によって示されることが意図される。
次の付記を記す。
（付記１）  ロボット制御式手術器具のエンドエフェクタの把持力を制御する方法であって：
前記エンドエフェクタのスレーブ把持力を制御するマスタ把持入力機構での高い把持レベル入力を示す第１の入力信号を受信するステップ；
第１の外科的処置を実行するために前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第２の入力信号を受信するステップ；及び
前記第１の外科的処置の間に第１のレベルから、前記第１のレベルより高い第２のレベルに、前記スレーブ把持力を増加させるように、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号を共に受信することに応じて第１の作動信号を出力するステップ；を有する、
方法。
（付記２）  前記第１の外科的処置の間に前記手術器具の１又は複数の自由度をロックするように、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号を共に受信することに応じてロック信号を出力するステップをさらに有する、
付記１に記載の方法。
（付記３）  前記高い把持レベルを示す前記第１の入力信号は、前記マスタ把持入力機構における入力が握り力閾値を超えるとき、出力される、
付記１に記載の方法。
（付記４）  前記握り力閾値は、前記マスタ把持入力機構における約８０％以上の圧縮量である、
付記１に記載の方法。
（付記５）  前記マスタ把持入力機構は、第１の付勢機構及び第２の付勢機構を有する付勢移行機構を有し、
前記第１の付勢機構は、低い把持力を示す第１のレベルの抵抗に対する握りを示すユーザへの触覚フィードバックを提供し、前記第２の付勢機構は、高い把持力を示す第２のレベルの抵抗に対する握りを示すユーザへの触覚フィードバックを提供する、
付記３に記載の方法。
（付記６）  前記握り力閾値は、前記第２の付勢機構の圧縮量の約８０％以上である、
付記５に記載の方法。
（付記７）  前記エンドエフェクタの前記スレーブ把持力を減少させるように第２の作動信号を出力するステップをさらに有する、
付記１に記載の方法。
（付記８）  前記第２の作動信号を出力する前記ステップは、解放閾値を変える前記マスタ把持入力機構の解放に応じて、前記スレーブ把持力を減少させるように前記第２の作動信号を出力するステップを有する、
付記７に記載の方法。
（付記９）  前記解放閾値は、前記マスタ把持入力機構における解放量の約２０％以上である、
付記８に記載の方法。
（付記１０）  前記マスタ把持入力機構は、第１の付勢機構及び第２の付勢機構を有する付勢移行機構を有し、
前記第１の付勢機構は、低い把持力を示す第１のレベルの抵抗に対する握りを示すユーザへの触覚フィードバックを提供し、前記第２の付勢機構は、高い把持力を示す第２のレベルの抵抗に対する握りを示すユーザへの触覚フィードバックを提供する、
付記８に記載の方法。
（付記１１）  前記解放閾値は、前記第２の付勢機構の解放量の約２０％以上である、
付記１０に記載の方法。
（付記１２）  前記第２の作動信号を出力する前記ステップは、前記解放閾値を超えるとき、前記第２の把持力レベルからゼロ把持力レベルに前記スレーブ把持力を減少させるように、前記第２の作動信号を出力するステップを有する、
付記８に記載の方法。
（付記１３）  前記第２の作動信号を出力する前記ステップは、前記外科的処置が終わることになる指標又は前記第１の外科的処置が終わったことの指標に応じて、前記スレーブ把持力を減少させるように前記第２の作動信号を出力するステップを有する、
付記７に記載の方法。
（付記１４）  前記スレーブ把持力を減少させるように前記第２の作動信号を出力する前記ステップは、第２の把持力レベルから第１の把持力レベルに前記スレーブ把持力を減少させるように前記第２の作動信号を出力するステップを有する、
付記１３に記載の方法。
（付記１５）  前記第２の入力信号の停止は、前記外科的処置が終わることになることを示す、
付記１３に記載の方法。
（付記１６）  前記第１の外科的処置が終わったことの前記指標は、組織から検出される情報、前記エンドエフェクタの要素の位置、及び前記外科的処置の始まりからの経過時間の１又は複数から決定される、
付記１３に記載の方法。
（付記１７）  前記第２の入力信号を受信するステップは、切断処置を実行するための前記ユーザの準備ができていることを示す準備動作を示す準備入力信号を受信するステップを有する、
付記１に記載の方法。
（付記１８）  前記切断処置が始まることになることを示す前記準備入力信号の後に切断入力信号を受信するステップをさらに有する、
付記１７に記載の方法。
（付記１９）  前記準備動作と前記切断動作との間で前記エンドエフェクタの前記スレーブ把持力を減少させるように第２の作動信号を出力するステップをさらに有する、
付記１８に記載の方法。
（付記２０）  前記第２の把持力レベルは、前記準備動作と前記切断動作との間で維持される、
付記１８に記載の方法。
（付記２１）  次の外科的処置を実行するために前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第３の入力信号を受信するステップをさらに有し、
前記第２の把持力レベルは、前記第１の外科的処置と前記次の外科的処置との間で維持される、
付記１に記載の方法。
（付記２２）  次の外科的処置を実行するために前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第３の入力信号を受信するステップ；及び
前記第１の外科的処置と前記次の外科的処置との間で前記エンドエフェクタの前記スレーブ把持力を減少させるように第２の作動信号を出力するステップ；をさらに有する、
付記１に記載の方法。
（付記２３）  ロボット制御式手術器具のエンドエフェクタを制御する方法であって：
前記エンドエフェクタのスレーブ把持力を制御するマスタ把持入力機構での高い把持レベル入力を示す第１の入力信号を受信するステップ；
第１の外科的処置を実行するために前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第２の入力信号を受信するステップ；及び
前記第１の外科的処置の間に前記手術器具の１又は複数の自由度をロックするように、前記第１の入力信号及び前記第２の入力信号を共に受信することに応じてロック信号を出力するステップ；を有する、
方法。
（付記２４）  次の外科的処置を実行するために前記手術器具を操作するためのユーザの準備ができていることを示す第３の入力信号を受信するステップ；及び
前記第１の外科的処置と前記次の外科的処置との間で前記手術器具の１又は複数の自由度をロック解除するようにロック解除信号を出力するステップ；をさらに有する、
付記２３に記載の方法。
（付記２５）  前記第２の入力信号を受信するステップは、切断処置を実行するための前記ユーザの準備ができていることを示す準備動作を示す準備入力信号を受信するステップを有する、
付記２４に記載の方法。
（付記２６）  前記切断処置が始まることになることを示す前記準備入力信号の後に切断入力信号を受信するステップをさらに有する、
付記２５に記載の方法。
（付記２７）  前記準備動作と前記切断動作との間で前記手術器具の１又は複数の自由度をロック解除するようにロック解除信号を出力するステップをさらに有する、
付記２６に記載の方法。
（付記２８）  前記手術器具の自由度は、前記準備動作と前記切断動作との間で維持される、
付記２６に記載の方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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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９Ｂ】
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【図９Ａ】
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【外国語明細書】
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