(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボット外科用システムのためのデュアルユーザコンソールを提供すること。【解決手段】デュアルユーザコンソールは、第１および第２のユーザコンソールを含む。第１のコンソール４０および第２のユーザコンソール１４０は各々、アーム４３、１４３、アクチュエータ、およびマニホールド２４０、２６０を含む。アクチュエータは、各々が関節を中心としてアームを作動させ、関節を中心としたアームの運動によって逆駆動されるように構成される、空気圧および油圧シリンダを含む。マニホールドは、空気圧および油圧シリンダに連結される。マニホールドは、互いに通信しており、それにより、第１のコンソールのアームの関節を中心とした運動が第２のユーザコンソール１４０のアームの関節を中心とした運動に反映され、第２のユーザコンソールのアームの関節を中心とした運動が第１のユーザコンソールのアームの関節を中心とした運動に反映される。【選択図】図１
2020142075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外科用システムのためのデュアルユーザコンソールであって、前記デュアルユーザコンソールが、
第１のユーザコンソールであって、
第１の関節を有する第１のアーム、
前記第１の関節に配設され、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含む第１のアクチュエータであって、前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダの各々が、前記第１の関節を中心として前記第１のアームを作動させ、前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第１のアクチュエータ、および
前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダに連結された第１のマニホールド、を含む、第１のユーザコンソールと、
第２のユーザコンソールであって、
第２の関節を有する第２のアーム、
前記第２の関節に配設され、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含む第２のアクチュエータであって、前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダの各々が、前記第２の関節を中心として前記第２のアームを作動させ、前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第２のアクチュエータ、および
前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダに連結された第２のマニホールド、を含む、第２のユーザコンソールと、を備え、
前記第１のマニホールドが、前記第２のマニホールドと通信しており、それにより、前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動が前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動に反映され、前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動が前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動に反映される、デュアルユーザコンソール。
【請求項２】
前記第１のユーザコンソールが、第１の空気圧ラインおよび第１の油圧ラインを含み、前記第１の空気圧ラインが、前記第１の空気圧シリンダに連結される第１の端部、および前記第１のマニホールドに連結される第２の端部、を有し、前記第１の油圧ラインが、前記第１の油圧シリンダに連結される第１の端部、および前記第１のマニホールドに連結される第２の端部、を有する、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項３】
前記第１のマニホールドが、前記第１のアーム上に配設されている、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項４】
前記第１のマニホールドが、第１のコンソールマニホールドおよび第１のアームマニホールドを含む、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項５】
前記第１のアームマニホールドが、前記第１のアーム上に配設されている、請求項４に記載のデュアルコンソール。
【請求項６】
前記第１のコンソールマニホールドと前記第１のアームマニホールドとの間に延在する空気圧マニホールド相互接続部と、前記第１のコンソールマニホールドと前記第１のアームマニホールドとの間に延在する油圧マニホールド相互接続部と、をさらに備える、請求項４に記載のデュアルコンソール。
【請求項７】
前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの間に延在する空気圧コンソール相互接続部と、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの間に延在する油圧コンソール相互接続部と、をさらに備え、前記空気圧コンソールが、前記第１および第２のマニホールドを空気圧で連結し、前記油圧コンソール相互接続部が、前記第１および第２のマニホールドを油圧で連結する、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項８】
前記第１のマニホールドが、前記第２のマニホールドと無線または無線通信しており、前記第１のマニホールドが、前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダの位置を前記第２のマニホールドに伝達するように構成されており、それにより、前記第２のマニホールドが、前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダの前記位置を反映するように、前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダを作動させる、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項９】
前記第２のマニホールドが、前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダの位置を前記第１のマニホールドに伝達するように構成されており、それにより、前記第１のマニホールドが、前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダの前記位置を反映するように、前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダを作動させる、請求項８に記載のデュアルコンソール。
【請求項１０】
前記第１のユーザコンソールが、第３の関節を有する第３のアーム、および前記第３の関節に配設される第３のアクチュエータ、を含み、前記第２のユーザコンソールが、第４の関節を有する第４のアーム、および前記第４の関節に配設される第４のアクチュエータ、を含み、前記第３のアクチュエータが前記第１のマニホールドに連結され、前記第４のアクチュエータが前記第２のマニホールドに連結され、前記第１のマニホールドが、前記第２のマニホールドと通信しており、それにより、前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動が前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動に反映され、前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動が前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動に反映される、請求項１に記載のデュアルコンソール。
【請求項１１】
ロボット外科用システムであって、
処理ユニットと、
第１のロボットアームを有する外科用ロボットと、
デュアルユーザコンソールと、を備え、前記デュアルユーザコンソールが、
前記処理ユニットと通信し、入力信号を前記処理ユニットに伝送するように構成された第１のユーザコンソールであって、前記処理ユニットが、前記入力信号に応答して、制御信号を前記外科用ロボットに伝送するように構成されており、それにより、前記外科用ロボットが、前記制御信号に応答して、前記第１のロボットアームを操作し、前記第１のユーザコンソールが、
第１の関節を有する第１のアーム、
前記第１の関節に配設され、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含む第１のアクチュエータであって、前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダの各々が、前記第１の関節を中心として前記第１のアームを作動させ、前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第１のアクチュエータ、および
前記第１の空気圧シリンダおよび前記第１の油圧シリンダに連結された第１のマニホールド、を含む、第１のユーザコンソールと、
第２のユーザコンソールであって、
第２の関節を有する第２のアーム、
前記第２の関節に配設され、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含む第２のアクチュエータであって、前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダの各々が、前記第２の関節を中心として前記第２のアームを作動させ、前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第２のアクチュエータ、および
前記第２の空気圧シリンダおよび前記第２の油圧シリンダに連結された第２のマニホールド、を含む、第２のユーザコンソールと、を含み、
前記第１のマニホールドが、前記第２のマニホールドと通信しており、それにより、前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動が前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動に反映され、前記第２の関節を中心とした前記第２のアームの運動が前記第１の関節を中心とした前記第１のアームの運動に反映される、ロボット外科用システム。
【請求項１２】
前記第１のユーザコンソールが、第３の関節を有する第３のアーム、および前記第３の関節に配設される第３のアクチュエータ、を含み、前記第２のユーザコンソールが、第４の関節を有する第４のアーム、および前記第４の関節に配設される第４のアクチュエータ、を含む、請求項１１に記載のロボット外科用システム。
【請求項１３】
前記第３のアクチュエータが前記第１のマニホールドに連結され、前記第４のアクチュエータが前記第２のマニホールドに連結され、前記第１のマニホールドが、前記第２のマニホールドと通信しており、それにより、前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動が前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動に反映され、前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動が前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動に反映される、請求項１２に記載のロボット外科用システム。
【請求項１４】
前記第１のユーザコンソールが、前記第３のアーム上に配設される第３のマニホールドを含み、前記第２のユーザコンソールが、前記第４のアーム上に配設される第４のマニホールドを含み、前記第３のマニホールドが、前記第４のマニホールドと通信しており、それにより、前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動が前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動に反映され、前記第４の関節を中心とした前記第４のアームの運動が前記第３の関節を中心とした前記第３のアームの運動に反映される、請求項１２に記載のロボット外科用システム。
【請求項１５】
前記第１のユーザコンソールが、前記第１および第３のマニホールドと直接通信している第１のコンソールマニホールドを含み、前記第２のユーザコンソールが、前記第２および第４のマニホールドと直接通信している第２のコンソールマニホールドを含み、前記第１および第２のコンソールマニホールドが、互いに直接通信しており、それにより、前記第１および第２のマニホールドと、第３および第４のマニホールドとが互いに通信している、請求項１４に記載のロボット外科用システム。
【請求項１６】
前記デュアルユーザコンソールが、空気圧コンソール相互接続部および油圧コンソール相互接続部を含み、前記空気圧コンソール相互接続部が、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の空気圧チャネルと、前記第３のアクチュエータと前記第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の空気圧チャネルと、を含み、前記油圧コンソール相互接続部が、前記第１のアクチュエータと前記第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の油圧チャネルと、前記第３のアクチュエータと前記第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の油圧チャネルと、を含む、請求項１５に記載のロボット外科用システム。
【請求項１７】
外科用ロボットまたは外科用シミュレータを制御するためのシステムであって、前記システムが、
第１のアームと第１のアクチュエータとを含む第１のユーザコンソールであって、前記第１のアームが、第１の関節を有する、第１のユーザコンソールと、
第２のアームと第２のアクチュエータとを含む第２のユーザコンソールであって、前記第２のアームが、第２の関節を有する、第２のユーザコンソールと
を備え、
前記第１のユーザコンソールの前記第１のアームが、前記第１の関節を中心として操作されるように構成され、それにより、前記第１の関節に関連付けられた前記第１のアクチュエータが、第１の空気圧および油圧信号を、前記第２のユーザコンソールの前記第２のアームの第２の関節に関連付けられた前記第２のアクチュエータに伝送して、前記第１のアームの前記操作を反映ように前記第２のアームを作動させ、
前記第２のユーザコンソールの前記第２のアームが、前記第２の関節を中心として操作されるように構成され、それにより、前記第２のアクチュエータが、第２の空気圧および油圧信号を、前記第１の関節に関連付けられた前記第１のアクチュエータに伝送して、前記第２のアームの前記操作を反映するように前記第１のアームを作動させる、システム。
【請求項１８】
前記第１のユーザコンソールが、第１のマニホールドをさらに含み、前記第２のユーザコンソールが、第２のマニホールドをさらに含み、
前記第１の空気圧および油圧信号が、前記第１のユーザコンソールの前記第１のマニホールドに伝送され、前記第１のマニホールドが、前記第１の空気圧および油圧信号を前記第２のユーザインターフェースの前記第２のマニホールドに伝送する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のマニホールドが、有線または無線で、前記第１の空気圧および油圧信号を前記第２のマニホールドに伝送する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
処理ユニットをさらに備え、
前記処理ユニットは、前記外科用ロボットまたは前記外科用シミュレータの前記処理ユニットが制御信号を前記第１のマニホールドに伝送するように、外科技術を用いて事前にプログラムされ、前記第１のマニホールドが、前記制御信号に応答して、空気圧および油圧信号を前記第１のアクチュエータに伝送し、それにより、前記第１のアクチュエータが、前記第１の関節を中心として前記第１のアームを作動させる、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年３月４日に出願された米国仮特許出願第６２／８１３，４１３号の利益および優先権を主張し、この米国仮特許出願の開示内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
ロボット外科用システムは、低侵襲医療手技で使用されている。医療手技中、ロボット外科用システムは、ユーザインターフェースとインターフェースする外科医によって制御される。ユーザインターフェースは、外科医が、患者に作用する外科用器具のエンドエフェクタを操作することを可能にする。ユーザインターフェースは、ロボット外科用システムを制御するために外科医によって移動可能な入力コントローラまたはハンドルを含む。
【０００３】
異なるロボット外科用システムが市場に存在し、各々が異なるコントロールおよびディスプレイを備えている。外科医が１つのロボット外科用システムから別のロボット外科用システムに移動するとき、外科医は特定のロボット外科用システムの制御およびディスプレイに精通していなければならない。加えて、外科手技中、各システムは、ロボット外科用システムまたは患者の状態を示唆するための異なる警報または注意喚起を有する場合があり、これは、特定のロボット外科用システムに精通していない外科医への警報の認識を遅延させ得る。
【０００４】
訓練外科医がロボット外科用システムを学習、習熟、または訓練する際、訓練外科医は、経験豊富な外科医と共にデュアルコンソールユーザインターフェースを使用して、外科用ロボットを制御することができる。概して、デュアルコンソールユーザインターフェースは、経験豊富なまたは教官の外科医と訓練外科医との間のハンドオフ制御を提供するように構成されている。従来のデュアルコンソールユーザインターフェースは、高価であり、２つのフルサイズのユーザインターフェースが必要なため、かなりの量の空間が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、概して、従来のデュアルコンソールユーザインターフェースよりも少ない空間を必要とし、かつ／または外科用ロボットの共有制御を可能にする、ロボット外科用システムもしくはロボット外科用シミュレータのためのデュアルコンソールユーザインターフェースに関する。共有制御は、経験豊富な外科医が外科手技中に感じているのと同じ感覚を訓練生が感じることができるため、外科医の訓練中に特に有用であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様では、ロボット外科用システムのためのデュアルユーザコンソールは、第１のユーザコンソールおよび第２のユーザコンソールを含む。第１のユーザコンソールは、第１のアーム、第１のアクチュエータ、および第１のマニホールドを含む。第１のアームは第１の関節を有し、第１のアクチュエータは第１の関節に配設される。第１のアクチュエータは、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含み、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダの各々は、第１の関節を中心として第１のアームを作動させ、第１の関節を中心とした第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている。第１のマニホールドは、第１の空気圧および油圧シリンダに連結される。第２のユーザコンソールは、第２のアーム、第２のアクチュエータ、および第２のマニホールドを含む。第２のアームは第２の関節を有し、第２のアクチュエータは第２の関節に配設される。第２のアクチュエータは、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含み、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダの各々は、第２の関節を中心として第２のアームを作動させ、第２の関節を中心とした第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている。第２のマニホールドは、第２の空気圧および油圧シリンダに連結される。第１のマニホールドは、第２のマニホールドと通信しており、それにより、第１の関節を中心とした第１のアームの運動は第２の関節を中心とした第２のアームの運動に反映され、第２の関節を中心とした第２のアームの運動は第１の関節を中心とした第１のアームの運動に反映される。
【０００７】
態様では、第１のユーザコンソールは、第１の空気圧ラインおよび第１の油圧ラインを含む。第１の空気圧ラインは、第１の空気圧シリンダに連結される第１の端部と、第１のマニホールドに連結される第２の端部と、を有し得る。第１の油圧ラインは、第１の油圧シリンダに連結される第１の端部と、第１のマニホールドに連結される第２の端部と、を有し得る。
【０００８】
いくつかの態様では、第１のマニホールドは、第１のアームに配設される。第１のマニホールドは、第１のコンソールマニホールドおよび第１のアームマニホールドを含み得る。第１のアームマニホールドは、第１のアーム上に配設され得る。デュアルコンソールは、第１のコンソールマニホールドと第１のアームマニホールドとの間に延在する空気圧マニホールド相互接続部を含み得る。デュアルコンソールは、第１のコンソールマニホールドと第１のアームマニホールドとの間に延在する油圧マニホールド相互接続部を含み得る。
【０００９】
ある特定の態様では、デュアルコンソールは、第１のマニホールドと第２のマニホールドとを空気圧で相互接続するために、第１のマニホールドと第２のマニホールドとの間に延在する空気圧コンソール相互接続部を含む。デュアルコンソールは、第１のマニホールドと第２のマニホールドとを油圧で連結するために、第１のマニホールドと第２のマニホールドとの間に延在する油圧コンソール相互接続部を含み得る。
【００１０】
特定の態様では、第１のマニホールドは、第２のマニホールドと有線または無線で通信している。第１のマニホールドは、第１の空気圧シリンダおよび油圧シリンダの位置を第２のマニホールドに伝達するように構成することができ、それにより、第２のマニホールドは、第１の空気圧シリンダおよび油圧シリンダの位置を反映するように、第２の空気圧シリンダおよび油圧シリンダを作動させる。第２のマニホールドは、第２の空気圧シリンダおよび油圧シリンダの位置を第１のマニホールドに伝達するように構成することができ、それにより、第１のマニホールドは、第２の空気圧シリンダおよび油圧シリンダの位置を反映するように、第１の空気圧シリンダおよび油圧シリンダを作動させる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１のユーザコンソールは、第３の関節を有する第３のアーム、および第３の関節に配設される第３のアクチュエータを含む。第２のユーザコンソールは、第４の関節を有する第４のアーム、および第１の関節に配設される第４のアクチュエータを含み得る。第３のアクチュエータは第１のマニホールドに連結され、第４のアクチュエータは第２のマニホールドに連結される。第１のマニホールドは、第２のマニホールドと通信することができ、それにより、第３の関節を中心とした第３のアームの運動は第４の関節を中心とした第４のアームの運動に反映され、第４の関節を中心とした第４のアームの運動は第３の関節を中心とした第３のアームの運動に反映される。
【００１２】
本開示の別の態様では、ロボット外科用システムは、処理ユニット、第１のロボットアームを有する外科用ロボット、ならびに第１および第２のユーザコンソールを有するデュアルユーザコンソールを含む。第１のユーザコンソールは、処理ユニットと通信しており、入力信号を処理ユニットに伝送するように構成されている。処理ユニットは、入力信号に応答して、制御信号を外科用ロボットに伝送するように構成されており、それにより、外科用ロボットは、制御信号に応答して、第１のロボットアームを操作する。第１のユーザコンソールは、第１のアーム、第１のアクチュエータ、および第１のマニホールドを含む。第１のアームは第１の関節を有し、第１のアクチュエータは第１の関節に配設される。第１のアクチュエータは、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含み、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダの各々は、第１の関節を中心として第１のアームを作動させ、第１の関節を中心とした第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている。第１のマニホールドは、第１の空気圧および油圧シリンダに連結される。第２のユーザコンソールは、第２のアーム、第２のアクチュエータ、および第２のマニホールドを含む。第２のアームは第２の関節を有し、第２のアクチュエータは第２の関節に配設される。第２のアクチュエータは、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含み、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダの各々は、第２の関節を中心として第２のアームを作動させ、第２の関節を中心とした第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている。第２のマニホールドは、第２の空気圧および油圧シリンダに連結される。第１のマニホールドは、第２のマニホールドと通信しており、それにより、第１の関節を中心とした第１のアームの運動は第２の関節を中心とした第２のアームの運動に反映され、第２の関節を中心とした第２のアームの運動は第１の関節を中心とした第１のアームの運動に反映される。
【００１３】
態様では、第１のユーザコンソールは、第３の関節を有する第３のアーム、および第３の関節に配設される第３のアクチュエータを含む。第２のユーザコンソールは、第４の関節を有する第４のアーム、および第４の関節に配設される第４のアクチュエータを含み得る。第１のユーザコンソールは、第３のアーム上に配設される第３のマニホールドを含むことができ、第２のユーザコンソールは、第４のアーム上に配設される第４のマニホールドを含むことができる。第３のマニホールドは、第４のマニホールドと通信しており、それにより、第３の関節を中心とした第３のアームの運動は第４の関節を中心とした第４のアームの運動に反映される。第４の関節を中心とした第４のアームの運動は、第３の関節を中心とした第３のアームの運動に反映され得る。
【００１４】
いくつかの態様では、第１のユーザコンソールは、第１および第３のマニホールドと直接通信している第１のコンソールマニホールドを含み、第２のユーザコンソールは、第２および第４のマニホールドと直接通信している第２のコンソールマニホールドを含む。第１および第２のコンソールマニホールドは、互いに直接通信することができ、それにより、第１および第２のマニホールドと、第３および第４のマニホールドとが互いに通信する。デュアルユーザコンソールは、空気圧コンソール相互接続部および油圧コンソール相互接続部を含み得る。空気圧コンソール相互接続部は、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の空気圧チャネルと、第３のアクチュエータと第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の空気圧チャネルと、を含む。油圧コンソール相互接続部は、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の油圧チャネルと、第３のアクチュエータと第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の油圧チャネルと、を含み得る。
【００１５】
本開示の別の態様では、外科用ロボットまたは外科用シミュレータを制御する方法は、第１の関節を中心として第１のユーザコンソールの第１のアームを操作し、それにより、第１の関節に関連付けられた第１のアクチュエータが、第１の空気圧および油圧信号を、第２のユーザコンソールの第２のアームの第２の関節に関連付けられた第２のアクチュエータに伝送して、第１の関節の操作を反映するように、第２のアームを作動させることと、第２の関節を中心として第２のユーザコンソールの第２のアームを操作し、それにより、第２のアクチュエータが、第２の空気圧および油圧信号を、第１の関節に関連付けられた第１の作用部に伝送して、第２のアームの操作を反映するように、第１のアームを作動させることと、を含む。
【００１６】
態様では、第１のアームを操作することは、第１の空気圧および油圧信号を第１のユーザコンソールの第１のマニホールドに伝送することを含み、これは、第１の空気圧および油圧信号を第２のユーザインターフェースの第２のマニホールドに伝送する。第１のマニホールドは、第１の空気圧および油圧信号を第２のマニホールドに伝送することができ、無線で第１の空気圧および油圧信号を伝送することを含む。
【００１７】
いくつかの態様では、本方法は、外科用ロボットまたは外科用シミュレータの処理ユニットが制御信号を第１のマニホールドに伝送するように、事前にプログラムされた外科技術を選択することを含む。第１のマニホールドは、制御信号に応答して、空気圧および油圧信号を第１のアクチュエータに伝送することができ、それにより、第１のアクチュエータは、第１の関節を中心として第１のアームを作動させる。
【００１８】
さらに、矛盾しない程度に、本明細書に記載される態様のいずれかは、本明細書に記載される他の態様のいずれかまたは全てと併せて使用されてもよい。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ロボット外科用システムのためのデュアルユーザコンソールであって、上記デュアルユーザコンソールが、
第１のユーザコンソールであって、
第１の関節を有する第１のアーム、
上記第１の関節に配設され、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含む第１のアクチュエータであって、上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダの各々が、上記第１の関節を中心として上記第１のアームを作動させ、上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第１のアクチュエータ、および
上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダに連結された第１のマニホールド、を含む、第１のユーザコンソールと、
第２のユーザコンソールであって、
第２の関節を有する第２のアーム、
上記第２の関節に配設され、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含む第２のアクチュエータであって、上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダの各々が、上記第２の関節を中心として上記第２のアームを作動させ、上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第２のアクチュエータ、および
上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダに連結された第２のマニホールド、を含む、第２のユーザコンソールと、を備え、
上記第１のマニホールドが、上記第２のマニホールドと通信しており、それにより、上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動が上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動に反映され、上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動が上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動に反映される、デュアルユーザコンソール。
（項目２）
上記第１のユーザコンソールが、第１の空気圧ラインおよび第１の油圧ラインを含み、上記第１の空気圧ラインが、上記第１の空気圧シリンダに連結される第１の端部、および上記第１のマニホールドに連結される第２の端部、を有し、上記第１の油圧ラインが、上記第１の油圧シリンダに連結される第１の端部、および上記第１のマニホールドに連結される第２の端部、を有する、上記項目に記載のデュアルコンソール。
（項目３）
上記第１のマニホールドが、上記第１のアーム上に配設されている、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目４）
上記第１のマニホールドが、第１のコンソールマニホールドおよび第１のアームマニホールドを含む、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目５）
上記第１のアームマニホールドが、上記第１のアーム上に配設されている、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目６）
上記第１のコンソールマニホールドと上記第１のアームマニホールドとの間に延在する空気圧マニホールド相互接続部と、上記第１のコンソールマニホールドと上記第１のアームマニホールドとの間に延在する油圧マニホールド相互接続部と、をさらに備える、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目７）
上記第１のマニホールドと上記第２のマニホールドとの間に延在する空気圧コンソール相互接続部と、上記第１のマニホールドと上記第２のマニホールドとの間に延在する油圧コンソール相互接続部と、をさらに備え、上記空気圧コンソールが、上記第１および第２のマニホールドを空気圧で連結し、上記油圧コンソール相互接続部が、上記第１および第２のマニホールドを油圧で連結する、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目８）
上記第１のマニホールドが、上記第２のマニホールドと無線または無線通信しており、上記第１のマニホールドが、上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダの位置を上記第２のマニホールドに伝達するように構成されており、それにより、上記第２のマニホールドが、上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダの上記位置を反映するように、上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダを作動させる、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目９）
上記第２のマニホールドが、上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダの位置を上記第１のマニホールドに伝達するように構成されており、それにより、上記第１のマニホールドが、上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダの上記位置を反映するように、上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダを作動させる、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目１０）
上記第１のユーザコンソールが、第３の関節を有する第３のアーム、および上記第３の関節に配設される第３のアクチュエータ、を含み、上記第２のユーザコンソールが、第４の関節を有する第４のアーム、および上記第４の関節に配設される第４のアクチュエータ、を含み、上記第３のアクチュエータが上記第１のマニホールドに連結され、上記第４のアクチュエータが上記第２のマニホールドに連結され、上記第１のマニホールドが、上記第２のマニホールドと通信しており、それにより、上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動が上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動に反映され、上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動が上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動に反映される、上記項目のいずれかに記載のデュアルコンソール。
（項目１１）
ロボット外科用システムであって、
処理ユニットと、
第１のロボットアームを有する外科用ロボットと、
デュアルユーザコンソールと、を備え、上記デュアルユーザコンソールが、
上記処理ユニットと通信し、入力信号を上記処理ユニットに伝送するように構成された第１のユーザコンソールであって、上記処理ユニットが、上記入力信号に応答して、制御信号を上記外科用ロボットに伝送するように構成されており、それにより、上記外科用ロボットが、上記制御信号に応答して、上記第１のロボットアームを操作し、上記第１のユーザコンソールが、
第１の関節を有する第１のアーム、
上記第１の関節に配設され、第１の空気圧シリンダおよび第１の油圧シリンダを含む第１のアクチュエータであって、上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダの各々が、上記第１の関節を中心として上記第１のアームを作動させ、上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第１のアクチュエータ、および
上記第１の空気圧シリンダおよび上記第１の油圧シリンダに連結された第１のマニホールド、を含む、第１のユーザコンソールと、
第２のユーザコンソールであって、
第２の関節を有する第２のアーム、
上記第２の関節に配設され、第２の空気圧シリンダおよび第２の油圧シリンダを含む第２のアクチュエータであって、上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダの各々が、上記第２の関節を中心として上記第２のアームを作動させ、上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、第２のアクチュエータ、および
上記第２の空気圧シリンダおよび上記第２の油圧シリンダに連結された第２のマニホールド、を含む、第２のユーザコンソールと、を含み、
上記第１のマニホールドが、上記第２のマニホールドと通信しており、それにより、上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動が上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動に反映され、上記第２の関節を中心とした上記第２のアームの運動が上記第１の関節を中心とした上記第１のアームの運動に反映される、ロボット外科用システム。
（項目１２）
上記第１のユーザコンソールが、第３の関節を有する第３のアーム、および上記第３の関節に配設される第３のアクチュエータ、を含み、上記第２のユーザコンソールが、第４の関節を有する第４のアーム、および上記第４の関節に配設される第４のアクチュエータ、を含む、上記項目のいずれかに記載のロボット外科用システム。
（項目１３）
上記第３のアクチュエータが上記第１のマニホールドに連結され、上記第４のアクチュエータが上記第２のマニホールドに連結され、上記第１のマニホールドが、上記第２のマニホールドと通信しており、それにより、上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動が上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動に反映され、上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動が上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動に反映される、上記項目のいずれかに記載のロボット外科用システム。
（項目１４）
上記第１のユーザコンソールが、上記第３のアーム上に配設される第３のマニホールドを含み、上記第２のユーザコンソールが、上記第４のアーム上に配設される第４のマニホールドを含み、上記第３のマニホールドが、上記第４のマニホールドと通信しており、それにより、上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動が上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動に反映され、上記第４の関節を中心とした上記第４のアームの運動が上記第３の関節を中心とした上記第３のアームの運動に反映される、上記項目のいずれかに記載のロボット外科用システム。
（項目１５）
上記第１のユーザコンソールが、上記第１および第３のマニホールドと直接通信している第１のコンソールマニホールドを含み、上記第２のユーザコンソールが、上記第２および第４のマニホールドと直接通信している第２のコンソールマニホールドを含み、上記第１および第２のコンソールマニホールドが、互いに直接通信しており、それにより、上記第１および第２のマニホールドと、第３および第４のマニホールドとが互いに通信している、上記項目のいずれかに記載のロボット外科用システム。
（項目１６）
上記デュアルユーザコンソールが、空気圧コンソール相互接続部および油圧コンソール相互接続部を含み、上記空気圧コンソール相互接続部が、上記第１のアクチュエータと上記第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の空気圧チャネルと、上記第３のアクチュエータと上記第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の空気圧チャネルと、を含み、上記油圧コンソール相互接続部が、上記第１のアクチュエータと上記第２のアクチュエータとを連結するように構成された第１の別個の油圧チャネルと、上記第３のアクチュエータと上記第４のアクチュエータとを連結するように構成された第２の別個の油圧チャネルと、を含む、上記項目のいずれかに記載のロボット外科用システム。
（項目１７）
外科用ロボットまたは外科用シミュレータを制御するためのシステムであって、上記システムが、
第１のアームと第１のアクチュエータとを含む第１のユーザコンソールであって、上記第１のアームが、第１の関節を有する、第１のユーザコンソールと、
第２のアームと第２のアクチュエータとを含む第２のユーザコンソールであって、上記第２のアームが、第２の関節を有する、第２のユーザコンソールと
を備え、
上記第１のユーザコンソールの上記第１のアームが、上記第１の関節を中心として操作されるように構成され、それにより、上記第１の関節に関連付けられた上記第１のアクチュエータが、第１の空気圧および油圧信号を、上記第２のユーザコンソールの上記第２のアームの第２の関節に関連付けられた上記第２のアクチュエータに伝送して、上記第１のアームの上記操作を反映ように上記第２のアームを作動させ、
上記第２のユーザコンソールの上記第２のアームが、上記第２の関節を中心として操作されるように構成され、それにより、上記第２のアクチュエータが、第２の空気圧および油圧信号を、上記第１の関節に関連付けられた上記第１のアクチュエータに伝送して、上記第２のアームの上記操作を反映するように上記第１のアームを作動させる、システム。
（項目１８）
上記第１のユーザコンソールが、第１のマニホールドをさらに含み、上記第２のユーザコンソールが、第２のマニホールドをさらに含み、
上記第１の空気圧および油圧信号が、上記第１のユーザコンソールの上記第１のマニホールドに伝送され、上記第１のマニホールドが、上記第１の空気圧および油圧信号を上記第２のユーザインターフェースの上記第２のマニホールドに伝送する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１９）
上記第１のマニホールドが、有線または無線で、上記第１の空気圧および油圧信号を上記第２のマニホールドに伝送する、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目２０）
処理ユニットをさらに備え、
上記処理ユニットは、上記外科用ロボットまたは上記外科用シミュレータの上記処理ユニットが制御信号を上記第１のマニホールドに伝送するように、外科技術を用いて事前にプログラムされ、上記第１のマニホールドが、上記制御信号に応答して、空気圧および油圧信号を上記第１のアクチュエータに伝送し、それにより、上記第１のアクチュエータが、上記第１の関節を中心として上記第１のアームを作動させる、上記項目のいずれかに記載のシステム。
（項目１７Ａ）
外科用ロボットまたは外科用シミュレータを制御する方法であって、上記方法が、
第１の関節を中心として第１のユーザコンソールの第１のアームを操作し、それにより、上記第１の関節に関連付けられた第１のアクチュエータが、第１の空気圧および油圧信号を、第２のユーザコンソールの第２のアームの第２の関節に関連付けられた第２のアクチュエータに伝送して、上記第１のアームの上記操作を反映するように、上記第２のアームを作動させることと、
上記第２の関節を中心として上記第２のユーザコンソールの上記第２のアームを操作し、それにより、上記第２のアクチュエータが、第２の空気圧および油圧信号を、上記第１の関節に関連付けられた上記第１のアクチュエータに伝送して、上記第２のアームの上記操作を反映するように、上記第１のアームを作動させることと、を含む、方法。
（項目１８Ａ）
上記第１のアームを操作することが、上記第１の空気圧および油圧信号を上記第１のユーザコンソールの第１のマニホールドに伝送し、これにより、上記第１の空気圧および油圧信号を上記第２のユーザインターフェースの第２のマニホールドに伝送することを含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目１９Ａ）
上記第１のマニホールドが上記第１の空気圧および油圧信号を上記第２のマニホールドに伝送することが、有線または無線で上記第１の空気圧および油圧信号を伝送することを含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２０Ａ）
上記外科用ロボットまたは上記外科用シミュレータの処理ユニットが制御信号を上記第１のマニホールドに伝送するように、事前にプログラムされた外科技術を選択することをさらに含み、上記第１のマニホールドが、上記制御信号に応答して、空気圧および油圧信号を上記第１のアクチュエータに伝送し、それにより、上記第１のアクチュエータが、上記第１の関節を中心として上記第１のアームを作動させる、上記項目のいずれかに記載の方法。
（摘要）
ロボット外科用システムのためのデュアルユーザコンソールは、第１および第２のユーザコンソールを含む。第１のコンソールおよびユーザコンソールは各々、アーム、アクチュエータ、およびマニホールドを含む。各アームは関節を有し、アクチュエータは関節に配設される。アクチュエータは、各々が関節を中心としてアームを作動させ、関節を中心としたアームの運動によって逆駆動されるように構成されている、空気圧シリンダおよび油圧シリンダを含む。マニホールドは、空気圧シリンダおよび油圧シリンダに連結される。マニホールドは、互いに通信しており、それにより、第１のコンソールのアームの関節を中心とした運動が第２のユーザコンソールのアームの関節を中心とした運動に反映され、第２のユーザコンソールのアームの関節を中心とした運動が第１のユーザコンソールのアームの関節を中心とした運動に反映される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本開示の様々な態様を、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する図面を参照して下で説明する。
【００２０】
【図１】本開示によるロボット外科用システムの概略図であり、デュアルユーザコンソール、外科用ロボット、および共有制御システムを含む。
【図２】図１のユーザコンソールのうちの１つのコントロールアームの斜視図である。
【図３】図２の制御アームのアクチュエータの上面図である。
【図４Ａ】（図４Ａおよび図４Ｂ）図２の切断線４−４に沿ってとられた断面図である。
【図４Ｂ】（図４Ａおよび図４Ｂ）図２の切断線４−４に沿ってとられた断面図である。
【図５】本開示に従って提供される別の共有制御システムを備えた図１のデュアルユーザコンソールの概略図である。
【図６】本開示に従って提供される別の共有制御システムを備えた図１のデュアルユーザコンソールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで本開示の実施形態が図面を参照して詳細に記載され、図面の中で同様の参照番号は、いくつかの図の各々において同一のまたは対応する要素を示す。本明細書に使用される際、「臨床医」という用語は、医師、外科医、看護師、または任意の他の医療提供者を指し、医療支援従事者を含み得る。この説明の全体を通して、「近位」という用語は、臨床医により近い装置またはその構成要素の一部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医からより遠い装置またはその構成要素の一部分を指す。
【００２２】
図１を参照すると、本開示によるロボット外科用システム１は、概して、外科用ロボット１０、処理ユニット３０、マスタユーザコンソール４０、およびスレーブユーザコンソール１４０として示されている。外科用ロボット１０は、概して、リンク機構１２と、ロボットベース１８と、を含む。リンク機構１２は、組織に作用するように構成されたエンドエフェクタまたはツール２０を移動可能に支持する。リンク機構１２は、各々が組織に作用するように構成されたエンドエフェクタまたはツール２０を支持する端部１４を有するアームの形態であり得る。加えて、リンク機構１２の端部１４は、手術部位「Ｓ」を撮像するための撮像装置１６を含み得る。マスタユーザコンソール４０は、処理ユニット３０を介してロボットベース１８と通信する。
【００２３】
マスタユーザコンソール４０は、三次元画像を表示するように構成された表示装置４４を含む。表示装置４４は、手術部位「Ｓ」の三次元画像を表示し、これは、リンク機構１２の端部１４上に位置決めされた撮像装置１６によって捕捉されたデータ、および／または手術室の周辺に位置決めされた撮像装置（例えば、手術部位「Ｓ」内に位置決めされた撮像装置、患者「Ｐ」に隣接して位置決めされた撮像装置、撮像アーム５２の遠位端に位置決めされた撮像装置５６）によって捕捉されたデータを含み得る。撮像装置（例えば、撮像装置１６、５６）は、手術部位「Ｓ」の視覚画像、赤外線画像、超音波画像、Ｘ線画像、熱画像、および／または任意の他の既知のリアルタイム画像を捕捉し得る。撮像装置は、捕捉した撮像データを処理ユニット３０に伝送し、処理ユニット３０は、撮像データからリアルタイムで手術部位「Ｓ」の三次元画像を作成し、その三次元画像を表示するために表示装置４４に伝送する。
【００２４】
マスタユーザコンソール４０はまた、臨床医が外科用ロボット１０を操作する（例えば、リンク機構１２、リンク機構１２の端部１４、および／または用具２０を移動する）ことを可能にする制御アーム４３、４３’上に支持される入力ハンドル４２、４２’を含む。入力ハンドル４２、４２’の各々は、処理ユニット３０と通信して、そこに制御信号を伝送し、また、そこからフィードバック信号を受信する。追加的または代替的に、入力ハンドル４２、４２’の各々は、外科医がリンク機構１２の端部１４で支持される用具２０を操作すること（例えば、クランプする、把持する、発射する、開放する、閉鎖する、回転させる、推進する、スライスすることなど）を可能にする入力装置（明示的には図示せず）を含み得る。
【００２５】
入力ハンドル４２、４２’の各々は、手術部位「Ｓ」内でリンク機構１２、例えば、用具２０の端部１４を移動させるように、所定の作業空間を通って移動可能である。表示装置４４上の三次元画像は、表示装置４４上で視認したときに、入力ハンドル４２、４２’の運動によりリンク機構１２の端部１４が移動するように向けられる。三次元画像は、入力ハンドル４２、４２’の運動が三次元画像内のリンク機構１２の端部１４の運動に合わせてスケーリングされている間、静止したままである。三次元画像の向きを維持するために、入力ハンドル４２、４２’の運動学的マッピングは、リンク機構１２の端部１４の向きに対するカメラの向きに基づく。表示装置４４上の三次元画像の向きは、撮像装置１６、５６によって捕捉された視界に対して反映または回転され得る。加えて、表示装置４４上の三次元画像のサイズを、手術部位の実際の構造よりも大きくまたは小さくスケーリングして、臨床医が手術部位「Ｓ」内の構造のよりよい視界を有することを可能にすることができる。以下に詳述されるように、入力ハンドル４２、４２’が移動されると、用具２０は手術部位「Ｓ」内で移動される。用具２０の運動はまた、用具２０を支持するリンク機構１２の端部１４の運動を含み得る。
【００２６】
ロボット外科用システム１の構成および動作の詳細な考察については、米国特許第８，８２８，０２３号を参照することができ、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２７】
マスタユーザコンソール４０は、ロボット外科用システム１の様々な態様を制御するために使用され得る１つ以上のフットペダル６０をさらに含む。例えば、フットペダル６０を、入力ハンドル、例えば、入力ハンドル４２に選択的に関連付けて、それぞれの入力ハンドルに関連付けられた用具２０を作動させることができる。追加的または代替的に、フットペダル６０をカメラ、例えば、カメラ５６に関連付けて、カメラを手術部位「Ｓ」の周りで移動させることができる。好適なフットペダルの詳細な考察については、２０１７年５月２４日に出願された「ＰＥＤＡＬ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題した米国仮特許出願第６２／５１０，５０２号、および２０１７年９月８日に提出された「ＨＩＧＨ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＭＯＤＥ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題した米国仮特許出願第６２／５６６，１００号を参照することができ、上記出願の各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２８】
スレーブユーザコンソール１４０は、上記で詳述したマスタユーザコンソール４０と同様であり、簡潔にするために、ここでは相違点のみを詳述する。スレーブユーザコンソール１４０は、共有制御システム２００を介してマスタユーザコンソール４０と通信しており、それにより、スレーブユーザコンソール１４０の制御は処理ユニット３０と直接通信しない。スレーブユーザコンソール１４０の制御は処理ユニット３０と直接通信していないが、スレーブユーザコンソール１４０のいくつかの要素、例えば、警告灯、インジケータ灯、および他の可聴または視覚フィードバック要素は処理ユニット３０と直接通信し得ることが企図される。加えて、スレーブユーザコンソール１４０のディスプレイ１４４は、処理ユニット３０から画像を受信し、処理ユニット３０に信号を送信するために、処理ユニット３０と直接通信し得る。
【００２９】
上に詳述され、図１に示されるように、マスタおよびスレーブインターフェース４０、１４０は、外科用ロボット１０と動作可能に通信して、患者「Ｐ」に対して外科手技を実施するが、マスタおよびスレーブインターフェース４０、１４０が、外科用シミュレータ（図示せず）と動作可能に通信して、シミュレートされた環境においてロボットシステムおよび／または用具を仮想的に作動させ得ることが想定される。例えば、ロボット外科用システム１は、マスタおよびスレーブユーザインターフェース４０、１４０を連結して、外科用ロボット１０を作動させる第１のモードと、マスタおよびスレーブユーザインターフェース４０、１４０を外科用シミュレータに連結して、外科用ロボットを仮想的に作動させる第２のモードと、を有し得る。外科用シミュレータは、スタンドアロンユニットであっても、処理ユニット３０内に組み込まれてもよい。外科用シミュレータは、マスタおよびスレーブユーザインターフェース４０、１４０を介して視覚的、可聴的、力的、および／または触覚的フィードバックを臨床医に提供することによって、マスタおよびスレーブユーザインターフェース４０、１４０とインターフェースする臨床医に仮想的に応答する。例えば、臨床医が入力装置のハンドル４２、１４２とインターフェースするとき、外科用シミュレータは、シミュレートされた手術部位の組織に仮想的に作用する代表的な用具を移動させる。外科用シミュレータは、臨床医が、患者に外科手技を実施する前に、外科手技を実践することを可能にすることが想定される。加えて、外科用シミュレータを使用して、外科手技に関して臨床医を訓練することができる。さらに、外科用シミュレータは、提案された外科手技中に、「複雑な状態」をシミュレートして、臨床医が外科手技を計画することを可能にすることができる。
【００３０】
ここで図１および２を参照すると、共有制御システム２００は、本開示に従って提供され、マスタユーザコンソール４０の制御とスレーブユーザコンソール１４０の制御とを同期させる。マスタおよびスレーブという用語は、ユーザコンソール４０、１４０が処理ユニット３０との接続にどのように関係するかに関して使用され、以下に詳述されるように、ユーザコンソール４０、１４０のいずれか一方の運動を他方のユーザコンソール４０、１４０に変えることができることを理解されたい。
【００３１】
図３をさらに参照すると、共有制御システム２００は、制御アーム４３の各関節、例えば、第４の回転軸Ａ４にアクチュエータ２０２を含む。アクチュエータ２０２は、スピンドル２０４、空気圧ライン２０６、および油圧ライン２０８を含むハイブリッドアクチュエータである。空気圧ライン２０６は、スピンドル２０４を回転させるための事前に装填されたバネおよび減衰システムとして機能する。油圧ライン２０８は、スピンドル２０４を回転させるためのトルクを提供する。アクチュエータ２０２のスピンドル２０４は、空気圧および油圧ライン２０６、２０８によって駆動することが可能であり、かつ逆駆動することが可能である。
【００３２】
空気圧ライン２０６は、シリンダ２１０に連結されて、スピンドル２０４を回転させる。シリンダ２１０は、ロッド２１４に連結されたダイヤフラム２１２を含む。ダイヤフラム２１２は、シリンダ内を前後に移動して、スピンドル２０４を回転させる。ロッド２１４は、ロッド２１４の線形作動をスピンドル２０４の回転に変換するギアシステム２３０に連結されている。
【００３３】
同様に、油圧ライン２０６は、シリンダ２２０に連結されて、スピンドル２０４を回転させる。シリンダ２２０は、ロッド２２４に連結されたダイヤフラム２２２を含む。ダイヤフラム２２２は、シリンダ内で前後に移動して、スピンドル２０４を回転させる。ロッド２２４は、ロッド２１４の線形作動をスピンドル２０４の回転に変換するギアシステム２３０に連結されている。
【００３４】
再び図２を参照すると、ハンドル４２は、ハンドル４２の制御インターフェース、例えば、レバーまたはトリガー４２ａに関連付けられた１つ以上のアクチュエータ２０２を含む。ハンドル４２のアクチュエータ２０２がそれぞれの制御インターフェースを回転させるスピンドル２０４を含み得るか、またはギアシステム２３０（図３）がそれぞれの制御インターフェース、例えば、トリガー４２ａを線形作動させ得る。ハンドル４２の各アクチュエータ２０２は、空気圧ラインおよび油圧ライン２０６、２０８と同様の空気圧ラインおよび油圧ラインを含むことを理解されたい。
【００３５】
引き続き図２を参照すると、各アクチュエータ２０２の空気圧ラインおよび油圧ライン２０６、２０８は、それぞれの関節または制御インターフェース、例えば、第４の回転軸Ａ４から、マスタユーザコンソール４０のマスタマニホールド２４０まで延在する。マスタマニホールド２４０は、マスタユーザコンソール４０から離れた空気圧ラインおよび油圧ライン２０６、２０８の各々に単一の接続点を提供するために、マスタユーザコンソール４０からの空気圧ラインおよび油圧ライン２０６、２０８の各々に対する接続部を含む。各アーム４３、４３’および／またはフットペダル６０は、それぞれのアーム４３、４３’またはフットペダル６０に単一の接続点を提供して、特定のアーム４３、４３’またはフットペダル６０とマスタマニホールド２４０との間に延在する緩いラインの数を低減する、アームまたはペダルマニホールド２４３、２４３’、２４６を含み得ることが企図される。各アームまたはペダルマニホールド２４３、２４３’、２４６は、空気圧マニホールド相互接続ライン２４８および油圧マニホールド相互接続ライン２４９によってマスタマニホールド２４０に連結されることが理解されよう。図４Ａおよび４Ｂに示されるように、空気圧および油圧マニホールド相互接続ライン２４８、２４９の各々は、それぞれのアームまたはペダルマニホールド２４３、２４３’、２４６に入る空気圧および油圧ライン、例えば、空気圧および油圧ライン２０６、２０８の各々のための別個の内部チャネルを含む。空気圧および油圧マニホールド相互接続ライン２４８、２４９は、マスタマニホールド２４０およびそれぞれのアームまたはペダルマニホールド２４３、２４３’、２４６への単一の接続部を備えた単一のラインとして示されているが、空気圧および油圧マニホールド相互接続ライン２４８、２４９は、ラインごとに個別のコネクタを備えた一束のラインであってもよい。
【００３６】
図１を一時的に戻って参照すると、マスタマニホールド２４０は、空気圧コンソール相互接続ライン２５６および油圧コンソール相互接続ライン２５８によってスレーブマニホールド２６０に連結される。空気圧および油圧コンソール相互接続ライン２５６、２５８は、マスタマニホールド２４０に連結される空気圧および油圧ライン、例えば、空気圧および油圧ライン２０６、２０８の各々のための別個のチャネルを含む。空気圧および油圧コンソール相互接続ライン２５６、２５８は、マスタおよびスレーブマニホールド２４０、２６０の各々への単一の接続部を備えた単一のラインとして示されているが、空気圧および油圧コンソール相互接続ライン２５６、２５８は、ラインまたは一群のラインごとに個別のコネクタ、例えば、一群のアームラインのための個別のコネクタを備えた一束のラインであってもよい。
【００３７】
スレーブユーザコンソール１４０は、マスタユーザコンソール４０のアクチュエータ２０２に対応する、第１および第２のアーム１４３、１４３’、ならびにペダル１６０の関節および制御インターフェースにアクチュエータ２０２を含む。共有制御システム２００は、マスタユーザコンソール４０のアクチュエータ２０２の各々からの空気圧および油圧ラインと、スレーブユーザコンソール１４０の対応するアクチュエータ２０２とを相互接続し、それにより、マスタユーザコンソール４０の関節または制御インターフェースが操作されると、共有制御システム２００は、同様の方法で、スレーブユーザコンソール１４０の対応する関節を操作する。具体的には、マスタユーザコンソール４０の関節または制御インターフェースが関連付けられたアクチュエータ２０２を逆駆動すると、スレーブユーザコンソール１４０の対応する関節または制御インターフェースは、スレーブユーザコンソール１４０の対応する関節または制御インターフェースがマスタユーザコンソール４０の関節または制御インターフェースの運動を反映するように、対応するアクチュエータ２０２を駆動する。同様の方法で、スレーブユーザコンソール１４０の関節または制御インターフェースの運動は、マスタユーザコンソール４０の関節または制御インターフェースに反映され得ることを理解されたい。
【００３８】
マスタユーザコンソール４０とスレーブユーザコンソール１４０との間で運動を反映することによって、外科用ロボット１０（図１）の運動を、マスタまたはスレーブユーザコンソール４０、１４０のいずれかによって同時に制御することができる。加えて、ユーザコンソールのうちの一方、例えば、マスタユーザコンソール４０の運動を指導臨床医によって制御することができ、それにより、学習臨床医は、ユーザコンソールのうちの他方、例えば、スレーブユーザコンソール１４０を介して運動を経験することができる。同様に、学習臨床医は、ユーザコンソールのうちの一方、例えば、スレーブユーザコンソール１４０を使用して、外科用ロボット１０で外科手技を実施することができ、指導臨床医は、他方のユーザコンソール、例えば、マスタユーザコンソール４０から外科手技を観察して、学習臨床医を支援するようにガイダンスおよび／または物理的入力を提供する。
【００３９】
上に詳述されるように、マスタおよびスレーブユーザコンソール４０、１４０は、外科用ロボットの代わりに外科用シミュレータと共に使用され得る。マスタおよびスレーブユーザコンソール４０、１４０が外科用シミュレータと共に使用される場合、指導臨床医および学習臨床医は、患者に作用することなく、スキルまたは外科手技全体を完成させることができる。
【００４０】
ここで図５を参照すると、本開示による別の共有制御システム３００が開示されている。共有制御システム３００は、アクチュエータ２０２（図２）と、マスタおよびスレーブユーザコンソール４０、１４０のアクチュエータ２０２の各々に関連付けられた空気圧および油圧ライン、例えば、空気圧および油圧ライン２０６、２０８を含む。共有制御システム３００は、マスタマニホールド３４０およびスレーブマニホールド３６０を含む。マスタマニホールド３４０およびスレーブマニホールド３６０は、上に詳述されるマスタおよびスレーブマニホールド２４０、２６０と同様の方法で、アクチュエータ２０２から空気圧および油圧ラインを受容する。
【００４１】
マスタマニホールド３４０およびスレーブマニホールド３６０は、各空気圧ライン、例えば、空気圧ライン２０６に関連付けられた空気圧流体アクチュエータ３０６と、各油圧ライン２０８に関連付けられた油圧流体アクチュエータ３０８と、を含む。空気圧および油圧流体アクチュエータ３０６、３０８の各々は、関連付けられたアクチュエータ２０２を遠隔で駆動し、関連付けられたアクチュエータ２０２によって逆駆動されるように構成されている。各空気圧および油圧流体アクチュエータ３０６、３０８は、関連付けられたアクチュエータ２０２のダイヤフラム２１２、２２２（図３）の位置を判定するように構成されたセンサ３１０を含む。
【００４２】
マスタマニホールド３４０は、マスタマニホールド３４０の空気圧および油圧流体アクチュエータ３０６、３０８の各々、ならびにセンサ３１０の各々と通信するマスタコントローラ３４２を含む。同様に、スレーブマニホールド３６０は、スレーブマニホールド３４０の空気圧および油圧流体アクチュエータ３０６、３０８の各々と通信するスレーブコントローラ３６２を含む。マスタコントローラ３４２は、スレーブコントローラ３６２と通信して、それぞれのマニホールド３４０、３６０の対応する空気圧および油圧流体アクチュエータ３０６、３０８を制御し、それにより、対応するアクチュエータ２０２がマスタユーザインターフェース４０とスレーブユーザインターフェース１４０との間で反映される。
【００４３】
マスタおよびスレーブコントローラ３４２、３６２は、互いに直接電気通信する、例えば、互いに直接有線接続されても、または互いに無線通信してもよい。追加的または代替的に、マスタおよびスレーブコントローラ３４２、３６２は、処理ユニット３０（図１）と直接または無線のいずれかで通信してもよい。コントローラ３４２、３６２の各々は、空気圧および油圧ライン２０６、２０８に関連付けられたダイヤフラム２１２、２２２の位置を電気信号に変換し、当該位置を、マニホールド間および／またはユーザコンソール間に延びる多数の空気圧および油圧相互接続ラインの必要性を低減し得る、対応するマニホールド３４０、３６０のコントローラ３４２、３６２に伝送する。相互接続ラインの低減は、ロボット外科用システムのコストを低減し得る。加えて、相互接続ラインの低減は、手術空間内でのラインの数を低減し、ロボット外科用システムの安全性および／または柔軟性を増加させ得る。
【００４４】
図６を参照すると、本開示による別の共有制御システム４００が開示されている。共有制御システム４００は、アクチュエータ２０２と、マスタおよびスレーブユーザコンソール４０、１４０のアクチュエータ２０２の各々に関連付けられた空気圧および油圧ライン、例えば、空気圧および油圧ライン２０６、２０８と、を含む。共有制御システム４００は、マスタアームマニホールド４４３、４４３’と、マスタフットマニホールド４４６と、スレーブアームマニホールド４６３、４６３’と、スレーブフットマニホールド４６６と、を含む。マスタマニホールド４４３、４４３’、４４６およびスレーブマニホールド４６３、４６３’、４６６は、マスタアームおよびフットマニホールド２４３、２４３’、２４６と同様の方法で、アクチュエータ２０２から空気圧および油圧ラインを受容し、スレーブマニホールド４６３、４６３’、４６６は、上に詳述されるスレーブアームおよびフットマニホールド２６３、２６３’、２６６と同様の方法で、アクチュエータ２０２から空気圧および油圧ラインを受容する。
【００４５】
マスタアームおよびフットマニホールド４４３、４４３’、４４６の各々は、上に詳述されるマスタマニホールド３４０と同様、空気圧および油圧ライン２０６、２０８の各々にそれぞれ関連付けられた空気圧および油圧流体アクチュエータ４０６、４０８を備える。加えて、スレーブアームおよびフットマニホールド４６３、４６３’、４６６の各々は、上に詳述されるスレーブマニホールド３６０と同様、空気圧および油圧ライン２０６、２０８の各々にそれぞれ関連付けられた空気圧および油圧流体アクチュエータ４０６、４０８を備える。
【００４６】
マスタおよびスレーブのアームおよびフットマニホールド４４３、４４３’、４４６、４６３、４６３’、４６６の各々は、それぞれのマニホールド４４３、４４３’、４４６、４６３、４６３’、４６６の空気圧および流体アクチュエータ４０６、４０８およびセンサ４１０の各々と通信するコントローラ４４２、４６２を含む。マスタアームマニホールド４４３のコントローラ４４２はスレーブアームマニホールド４６３のコントローラ４６２と通信し、マスタアームマニホールド４４３’のコントローラ４４２はスレーブアームマニホールド４６３’のコントローラ４６２と通信し、マスタフットマニホールド４４６のコントローラ４４２はスレーブフットマニホールド４６６のコントローラ４６２と通信しており、それにより、上に詳述されるように、スレーブユーザコンソール１４０のアクチュエータ２０２は、マスタユーザコンソール４０の対応するアクチュエータ２０２を反映し、逆もまた同様である。
【００４７】
コントローラ４４２、４６２は、互いに、および／または処理ユニット３０（図１）と有線でまたは無線通信することができる。コントローラ４４２、４６２の各々は、空気圧および油圧ライン２０６、２０８に関連付けられたダイヤフラム２１２、２２２の位置を電気信号に変換し、当該位置を、マニホールド間および／またはユーザコンソール間に延びる多数の空気圧および油圧相互接続ラインの必要性を低減し得る対応するマニホールド４４３、４４３’、４４６、４６３、４６３’、４６６のコントローラ４４２、４６２に伝送する。相互接続ラインの低減は、ロボット外科用システムのコストを低減し得る。加えて、相互接続ラインの低減は、手術空間内でのラインの数を低減し、ロボット外科用システムの安全性および／または柔軟性を増加させ得る。
【００４８】
共有制御システム３００および４００を、プログラムされた外科技術または手技で使用して、当該技術または手技を臨床医に指導することができる。処理ユニット３０を１つ以上の外科技術または手技で事前にプログラムすることができ、それにより、マスタまたはスレーブユーザコンソール４０、１４０のうちの一方とインターフェースする臨床医は、事前にプログラムされた技術または手技を選択することができる。次いで、処理ユニット３０は、当該技術または手技の運動をユーザコンソールのマニホールド（複数可）、例えば、マスタマニホールド３４０に伝送する一方で、シミュレートされた手技の画像をユーザコンソール、例えば、ディスプレイ４４、１４４（図１）に関連付けられたディスプレイに伝送する。
【００４９】
共有制御システム３００および４００を使用して、外科技術または手技をプログラムすることができ、それにより、上で詳述されるように、技術または生成物を臨床医に指導することができる。具体的には、シミュレートまたは実際の外科手技中に使用される場合、臨床医は、処理ユニット３０が、シミュレートまたは実際の外科手技中に、ディスプレイ、例えば、ディスプレイ４４からの画像、およびマニホールド（複数可）、例えば、マスタマニホールド３４０からのアクチュエータ２０２の位置を捕捉し、それにより、アクチュエータ２０２の画像および位置を、上で詳述されるような事前にプログラムされた技術または手技として伝送することができるように、記録オプションを選択することができる。
【００５０】
本開示のいくつかの実施形態が図面に示されているが、本開示は当該技術分野が許容する広い範囲として捉えられるべきであり、本明細書も同様に読み取られるべきと考えられるので、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではないことが意図される。上記の実施形態の任意の組み合わせもまた想定され、これらは、添付の特許請求の範囲内である。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる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内での他の修正を想定するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2020142075000001.pdf