(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外科手術システムの非無菌部分を覆うための無菌ドレープであって、該無菌ドレープが、以下：
外科手術手順を実施するための無菌場に隣接して配置されるように構成された、可撓性外側表面；
該ロボット外科手術システムの非無菌マニピュレータアームを受容するように構成されたキャビティーを形成する、可撓性内側表面であって、該マニピュレータアームがバネ装填入力を備える、可撓性内側表面；および
無菌アダプタであって、該マニピュレータアームのバネ装填入力を係合するように構成された第１の回転可能表面と該無菌場の外科手術器具を係合するように構成された第２の回転可能表面を備える無菌アダプタ、
を備える、無菌ドレープ。
【請求項２】
請求項１に記載の無菌ドレープであって、該ドレープの外側表面および内側表面が、ポリエチレン、ポリウレタン、およびポリカーボネートからなる群より選択される材料から構成されている、無菌ドレープ。
【請求項３】
請求項１に記載の無菌ドレープであって、該ドレープの外側表面および内側表面が、第２のドレープ部分に連結可能である、無菌ドレープ。
【請求項４】
請求項１に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタが、エンドエフェクターを備える関節作動ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、およびクリップアプライヤー）、および非関節作動ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引オリフィス）からなる群より選択される外科手術器具を係合するように構成されている、無菌ドレープ。
【請求項５】
請求項１に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタが、マニピュレータアーム上の電気的接触および外科手術器具上の電気的接触とのインターフェースを提供するための電気的接触を備える、無菌ドレープ。
【請求項６】
請求項５に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタの電気的接触が、該無菌アダプタのハウジング内にインサート成形されている、無菌ドレープ。
【請求項７】
請求項１に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアームおよび前記無菌器具と係合するための開口部および歯を備えるディスクを備える、無菌ドレープ。
【請求項８】
無菌場内で手順を行うためのロボット外科手術システムであって、該システムが、以下：
非無菌場のマニピュレータアームであって、該マニピュレータアームがバネ装填入力を備える、マニピュレータアーム；
該無菌場の外科手術器具；および
該マニピュレータアーム上の無菌ドレープであって、該無菌ドレープが、該マニピュレータアームのバネ装填入力および該外科手術器具の入力を係合するように構成された無菌アダプタを備える、無菌ドレープ、
を備える、ロボット外科手術システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記マニピュレータアームが、患者側のマニピュレータアームまたは内視鏡カメラマニピュレータアームである、システム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムであって、前記ドレープが、ポリエチレン、ポリウレタン、およびポリカーボネートからなる群より選択される材料から構成されている、システム。
【請求項１１】
請求項８に記載のシステムであって、前記外科手術器具が、エンドエフェクターを備える関節作動ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、およびクリップアプライヤー）、および非関節作動ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引オリフィス）からなる群より選択される、システム。
【請求項１２】
請求項８に記載のシステムであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアーム上の電気的接触および外科手術器具上の電気的接触とのインターフェースを提供するための電気的接触を備える、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、前記無菌アダプタの電気的接触が、該無菌アダプタのハウジング内にインサート成形されている、システム。
【請求項１４】
請求項８に記載のシステムであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアームおよび前記無菌器具と係合するための開口部および歯を備えるディスクを備える、システム。
【請求項１５】
請求項８に記載のシステムであって、前記マニピュレータアームが、前記アダプタを係合するための複数のバネ装填入力を有するアダプタ受容部分を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２００４年８月１９日に出願された係属中の米国特許出願番号１０／９２２，３４６号の一部継続出願であり、これは、２００１年１０月３０日に出願された米国特許出願番号１０／００４，３９９号の継続であり、これは、１９９９年９月２８日に出願された米国特許出願番号０９／４０６，３６０号の継続であり、これは、現在米国特許第６，３４６，０７２号であり、これは、１９９７年１１月２１日に出願された米国特許出願番号０８／９７５，６１７号の継続、これは、現在米国特許第６，１３２，３６８号であり、これは、１９９６年１２月１２日に出願された米国仮出願番号６０／０３３，３２１号に対する優先権を主張しており、これらの開示全体が、本明細書によって、全ての目的について参考として援用される。
【０００２】
本出願はまた、係属中の米国特許出願番号１１／２４０，０８７号および同第１１／２４０，１１３号の一部継続出願であり、これらはともに２００５年９月３０日に出願されおり、これらの開示は、全ての目的について参考として援用される。
【０００３】
本出願は、２００５年１２月２０日に出願された米国仮出願番号６０／７５２，４７２号（米国代理人文書整理番号Ｍ−１６３１４−Ｖ１  ＵＳ）に関連しており、これらの開示全体（参考として援用される全てを含む）は、全ての目的のために本明細書中で参考として援用される。
【０００４】
本出願はまた、２００５年１２月２０日に出願された米国仮出願番号  号（代理人文書整理番号Ｍ−１６３１５−Ｖ１  ＵＳ）に関連しており、これらの開示全体（参考として援用される全てを含む）は、全ての目的のために本明細書中で参考として援用される。
【０００５】
（技術分野）
本発明は、一般的に、外科出術ロボットシステムに関し、より詳細には、外科手術ロボットシステムの部分を覆うための無菌ドレープの使い捨て無菌アダプタに関する。
【背景技術】
【０００６】
（背景）
ロボット支援外科手術またはテレロボット外科手術において、外科医は、代表的に、患者から遠位であり得る位置（例えば、手術室を横切って、異なる部屋で、または患者とは完全に別の建物）から外科手術部位における外科手術器具の動きを遠隔で制御するためにマスターコントローラを操作する。マスターコントローラは、通常、１つ以上の手動入力デバイス（例えば、ジョイスティック、外骨格（ｅｘｏｓｋｅｌｔａｌ）グローブなど）を備え、これは、外科手術部位において器具を関節的に作動させるためのサーボモーターを備える外科手術器具に接続される。サーボモーターは、代表的に、開放外科手術（ｏｐｅｎ  ｓｕｒｇｅｒｙ）部位を直接、または体腔（例えば、患者の腹部）内にトロカールスリーブを通して導入されている外科手術器具を支持および制御する電気機械デバイスまたは外科手術マニピュレータ（「スレーブ」）の一部である。手術の間、外科手術マニピュレータは、種々の外科手術器具（例えば、組織グラスパー、針ドライバー、電気外科手術焼灼プローブなど）の機械的関節作動および制御を提供する（各々が外科医に対して種々の機能を実行する（例えば、針を保持または駆動する、血管を把持する、または組織を切開する、焼灼するもしくは凝固させる））。
【０００７】
遠隔操作を通してテレロボット外科手術を実行するこの新たな方法は、もちろん、多くの新たなチャレンジを作り出している。１つのこのようなチャレンジは、電気機械式外科手術マニピュレータの一部が外科手術器具と直接的接触し、また手術部位に隣接して位置付けられるという事実から生じる。従って、外科手術マニピュレータは、外科手術の間、汚染され得、代表的に、手術の間に捨てられるかまたは無菌される。コストに関して、デバイスを無菌することが好ましい。しかし、サーボモーター、センサー、エンコーダー、およびモーターをロボット的に制御するために必要な電気的接続は、代表的に、従来の方法（例えば、蒸気、熱および圧力、または化学物質）を使用して無菌され得ない。なぜなら、システム部品は、無菌プロセスで損傷するかまたは破壊されるからである。
【０００８】
無菌ドレープは、以前、外科手術マニピュレータを覆うために使用されており、アダプタ（例えば、リストユニットアダプタまたはカニューレアダプタ）が無菌場（ｓｔｅｒｉｌｅ  ｆｉｅｌｄ）に入る穴を備えていた。しかし、これは、各手順の後に、アダプタの取り外しおよび無菌を不利益なことに必要とし、また、ドレープ内の穴を通る汚染のより高い可能性を引き起こす。
【０００９】
テレロボット外科手術システムとのなお別のチャレンジは、外科医が代表的に手順の間、多くの異なる外科手術器具／ツールを使用することである。マニピュレータアームの数が空間的制限およびコストに起因して制限されるので、これらの外科手術器具の多くが、手術の間、多くの回数、同じマニピュレータアームに取り付けられ、取り外される。腹腔鏡検査手順において、例えば、患者の腹部への進入ポートの数は、一般的に、患者における不必要な切開を避けるために、空間的制限および希望に起因して、手術の間に制限される。従って、多くの異なる外科手術器具は、代表的に、手術の間に、同じトロカールスリーブを通して導入される。同様に、開放外科手術において、代表的に、１つより多くのまたは２つの外科手術マニピュレータを位置付けるための外科手術部位の周りの十分な余地がなく、外科医のアシスタントは、しばしばマニピュレータアームから器具をとりのぞき、他の外科手術ツールとこれを交換することが強いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、患者の外科手術部位において外科手術器具を遠隔で制御するための改善されたテレロボットシステムおよび方法が必要である。特に、これらのシステムおよび方法は、システムおよび外科手術患者を保護しながら、コスト効率を改善するために、無菌の必要性を最小化するように構成されるべきである。さらに、これらのシステムおよび方法は、外科手術手順の間の器具交換時間および困難性を最小化するように設計されるべきである。従って、改善された効率およびコスト効率を有するロボット手術のための無菌アダプタおよびシステムは、非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（要旨）
本発明は、機械的および電気的なエネルギーおよびシグナルを伝えるためのインターフェースを提供しながら、無菌外科手術場と非無菌ロボットシステムとの間に無菌バリアを維持するためのテレロボット外科手術システムの部分をドレープするための無菌ドレープを一体化した無菌アダプタを提供する。
【００１２】
本発明の実施形態に従って、ロボット外科手術システムの非無菌部分を覆うための無菌ドレープが提供され、無菌ドレープは、外科手術手順を実施するための無菌場に隣接した、外側表面；ロボット外科手術システムの非無菌部分を受容するためのキャビティーを形成する、内側表面；および無菌アダプタであって、ロボット外科手術システムの非無菌マニピュレータアームと無菌場の外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタ、を備える。
【００１３】
本発明の別の実施形態に従って、無菌場内で手順を実施するためのロボット外科手術システムが提供され、このシステムは、非無菌場のマニピュレータアーム；無菌場の外科手術器具；および無菌ドレープであって、無菌場からマニピュレータアームを遮蔽するためにマニピュレータアームを覆い、この無菌ドレープが、マニピュレータアームと外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタを備える、無菌ドレープを備える。
【００１４】
本発明のなお別の実施形態に従って、外科手術器具をロボット外科手術システムのマニピュレータアームに接続する方法が提供され、この方法は、外科手術手順を実行するための無菌場に隣接した外側表面、ロボット外科手術システムの非無菌部分を受容するためのキャビティーを形成する内側表面、および無菌アダプタであって、非無菌場のマニピュレータアームと無菌場の外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタを備える無菌ドレープを提供する工程；無菌ドレープをマニピュレータアーム上に位置付ける工程；アダプタをマニピュレータアームの受容部分に接続する工程；およびアダプタを外科手術器具に接続する工程を包含する。
【００１５】
有利なことに、本発明は、外科手術器具の設置および外科手術器具とマニピュレータアームとのインターフェースの提供における改善、無菌場の強さ（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）の改善、およびよりぴったりした（ｆｏｒｍ  ｆｉｔｔｉｎｇ）特徴でドレープのサイズを減少させることによる患者の視覚化の増加を提供する。使い捨てアダプタを提供することによって、コストは、あまり高価でない材料の使用により減少され、一方、同時に、装置の強さおよび信頼性が増加する。
【００１６】
本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、これは、参考としてこのセクションに組み込まれる。本発明の実施形態のより完全な理解、およびそのさらなる利点の理解は、１つ以上の実施形態についての以下の詳細な説明を考慮して、当業者に与えられる。まず手短に説明される添付の図面に対する参照がなされる。
【００１７】
本発明の実施形態およびそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最も理解される。類似の参照数字が、１つ以上の図面に示される類似の要素を同定するために使用されることが理解されるべきである。図面が必要に応じて、スケール通りに描かれなくても良いことがまた理解されるべきである。
【００１８】
本発明によると、以下が提供され、上記目的が達成される。
（項目１）  ロボット外科手術システムの非無菌部分を覆うための無菌ドレープであって、該無菌ドレープが、以下：
外科手術手順を実施するための無菌場に隣接した、外側表面；
該ロボット外科手術システムの非無菌部分を受容するためのキャビティーを形成する、内側表面；および
無菌アダプタであって、ロボット外科手術システムの非無菌マニピュレータアームと該無菌場の外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタ、を備える、無菌ドレープ。
（項目２）  項目１に記載の無菌ドレープであって、該ドレープが、ポリエチレン、ポリウレタン、およびポリカーボネートからなる群より選択される材料から構成されている、無菌ドレープ。
（項目３）  項目１に記載の無菌ドレープであって、該ドレープが、より大きなドレープの真空形成部分または別の成型部分である、無菌ドレープ。
（項目４）  項目１に記載の無菌ドレープであって、前記外科手術器具が、エンドエフェクターを備える関節作動ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、およびクリップアプライヤー）、および非関節作動ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引オリフィス）からなる群より選択される、無菌ドレープ。
（項目５）  項目１に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタが、マニピュレータアーム上の電気的接触および外科手術器具上の電気的接触とのインターフェースを提供するための電気的接触を備える、無菌ドレープ。
（項目６）  項目５に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタの電気的接触が、該無菌アダプタのハウジング内にインサート成形されている、無菌ドレープ。
（項目７）  項目１に記載の無菌ドレープであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアームおよび前記無菌器具と係合するための開口部および歯を備えるディスクを備える、無菌ドレープ。
（項目８）  項目１に記載の無菌ドレープであって、前記マニピュレータアームが、前記アダプタを係合するためのバネ装填入力を有するアダプタ受容部分を備える、無菌ドレープ。
（項目９）  無菌場内で手順を行うためのロボット外科手術システムであって、該システムが、以下：
非無菌場のマニピュレータアーム；
該無菌場の外科手術器具；および
無菌ドレープであって、該無菌場から該マニピュレータアームを遮蔽するために該マニピュレータアームを覆い、該無菌ドレープが、該マニピュレータアームと該外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタを備える、無菌ドレープ、
を備える、ロボット外科手術システム。
（項目１０）  項目９に記載のシステムであって、前記マニピュレータアームが、患者側のマニピュレータアームまたは内視鏡カメラマニピュレータアームである、システム。
（項目１１）  項目９に記載のシステムであって、前記ドレープが、ポリエチレン、ポリウレタン、およびポリカーボネートからなる群より選択される材料から構成されている、システム。
（項目１２）  項目９に記載のシステムであって、前記外科手術器具が、エンドエフェクターを備える関節作動ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、およびクリップアプライヤー）、および非関節作動ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引オリフィス）からなる群より選択される、システム。
（項目１３）  項目９に記載のシステムであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアーム上の電気的接触および外科手術器具上の電気的接触とのインターフェースを提供するための電気的接触を備える、システム。
（項目１４）  項目１３に記載のシステムであって、前記無菌アダプタの電気的接触が、該無菌アダプタのハウジング内にインサート成形されている、システム。
（項目１５）  項目９に記載のシステムであって、前記無菌アダプタが、前記マニピュレータアームおよび前記無菌器具と係合するための開口部および歯を備えるディスクを備える、システム。
（項目１６）  項目９に記載のシステムであって、前記マニピュレータアームが、前記アダプタを係合するためのバネ装填入力を有するアダプタ受容部分を備える、システム。
（項目１７）  ロボット外科手術システムのマニピュレータアームに外科手術器具を連結する方法であって、該方法が、以下：
無菌ドレープを提供する工程であって、該無菌ドレープが、以下：
外科手術手順を実行するための無菌場に隣接した外側表面；
該ロボット外科手術システムの非無菌部分を受容するためのキャビティーを形成する内側表面；および
無菌アダプタであって、非無菌場のマニピュレータアームと該無菌場の外科手術器具との間にインターフェースを提供するための無菌アダプタ、
を備える、工程；
該無菌ドレープを該マニピュレータアーム上に位置付ける工程；
該アダプタを該マニピュレータアームの受容部分に接続する工程；および
該アダプタを該外科手術器具に接続する工程、
を包含する、方法。
（項目１８）  項目１７に記載の方法であって、前記外科手術器具が、エンドエフェクターを備える関節作動ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、およびクリップアプライヤー）、および非関節作動ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および吸引オリフィス）からなる群より選択される、方法。
（項目１９）  項目１７に記載の方法であって、前記アダプタを前記マニピュレータアームの受容部分に連結する工程が、該マニピュレータアームの受容部分の上に該アダプタを設置する工程、および該アダプタのディスクを、該マニピュレータアームの受容部分のバネ装填入力と係合する工程、を包含する、方法。
（項目２０）  項目１７に記載の方法であって、前記アダプタを前記外科手術器具に連結する工程が、該器具を該アダプタ上に設置する工程、および該アダプタのディスクを該器具のピンと係合させる工程、を包含する、方法。
（項目２１）  項目１７に記載の方法であって、前記無菌ドレープを用いて、前記マニピュレータアームを完全に覆う工程をさらに包含する、方法。
【発明の効果】
【００１９】
患者の外科手術部位において外科手術器具を遠隔で制御するための改善されたテレロボットシステムおよび方法が提供される。改善された効率およびコスト効率を有するロボット手術のための無菌アダプタおよびシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従うテレロボット外科手術システムおよびテレロボット外科手術方法を説明する手術室の概略図である。
【図２】図２は、本発明に従う手術テーブルに連結された一対の取り付けジョイントを説明する図１の手術室の拡大図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態に従う無菌ドレープによって部分的に覆われたロボット外科手術マニピュレータの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、リストユニットおよび外科手術ツールを備える駆動アセンブリを連結する複数の自由度のアームを示すための、無菌ドレープの無い、図３Ａのロボット外科手術マニピュレータの斜視図である。
【図４】図４は、外科手術部位を見るためのカメラおよび内視鏡を組み込む、図３Ａ〜３Ｂのロボット外科手術マニピュレータを示す。
【図５】図５は、アームとリストユニットとの間の機械的および電気的連結を示す、図３Ａ〜３Ｂのロボットマニピュレータの部分図である。
【図６】図６は、図３Ａおよび３Ｂのマニピュレータの前アームおよび運び台（ｃａｒｒｉａｇｅ）の部分切断断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従うリストユニットの斜視図である。
【図８】図８は、アームおよび駆動アセンブリを示す、ロボットマニピュレータの一部の側面断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の１つの実施形態に従うロボット外科手術マニピュレータを完全に覆う器具無菌アダプタ上の設置された外科手術器具を備える無菌ドレープの斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、無菌ドレープ部分の無い、図９Ａの外科手術マニピュレータ、設置された外科手術器具、および一体化器具無菌アダプタの側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の別の実施形態に従う、外科手術器具および外科手術付属器の無い、図９Ａの無菌ドレープの斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、無菌ドレープの無い、図１０Ａの外科手術マニピュレータおよび付属品クランプの斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｈ】図１１Ｈは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｉ】図１１Ｉは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｊ】図１１Ｊは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｋ】図１１Ｋは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１１Ｌ】図１１Ｌは、本発明の実施形態に従う一体化した器具無菌アダプタを備えるＰＳＭドレープの図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施形態に従う、上面斜視図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施形態に従う、底面斜視図を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の実施形態に従う、断面図を示す。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に従うＩＳＡの電気的接触のクローズアップ断面図を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の実施形態に従う、ＩＳＡのディスクのクローズアップ斜視上面図を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の実施形態に従う、ＩＳＡのディスクのクローズアップ斜視底面図を示す。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態に従う、ＩＳＡのトップレトラクタープレートの上面斜視図および底面斜視図を示す。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に従うマニピュレータのアダプタ受容部分の斜視図を示す。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【図１７Ｆ】図１７Ｆは、本発明に従うＩＳＡのアダプタ受容部分への設置／係合、外科手術器具のＩＳＡへの設置／係合、およびＩＳＡからの外科手術器具の取り外しを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（詳細な説明）
本発明は、特に、開放外科手術手順、神経外科手順（例えば、定位脳手術）、および内視鏡手順（例えば、腹腔鏡検査、関節鏡検査、胸腔検査など）を含む、患者のロボット支援外科手順を実行するための多成分システムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、患者の遠隔位置からサーボ機構によって外科手術器具を外科医が操作し得るテレロボット外科手術システムの一部として特に有用である。このために、本発明のマニピュレータ装置またはスレーブは、通常、力屈曲部（ｆｏｒｃｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を備えるテレプレゼンス（ｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅ）システムを形成するために、運動学的に等価なマスターによって駆動される。適切なスレーブマスターシステムの説明は、１９９５年８月２１日に出願された米国特許出願番号０８／５１７，０５３号（この完全な開示が、全ての目的のために、本明細書中において援用される）に見出され得る。
【００２２】
図面を詳細に参照する。類似の数字が類似の要素を示す。テレロボット外科手術システム２は、本発明の実施形態に従って説明される。図１に示されるように、テレロボットシステム２は、一般的に、外科医Ｓが外科手術部位を見て、マニピュレータアセンブリ４を制御することを可能にするための、手術台Ｏに取り付けられるかまたは手術台Ｏの近くに取り付けられる１つ以上の外科手術マニピュレータアセンブリ４、およびコントロールアセンブリ６を備える。システム２はまた、マニピュレータアセンブリ４に遠隔的に連結されるように構成された１つ以上のビューイングスコープアセンブリ１９および複数の外科手術器具アセンブリ２０を備える（以下に詳細に考察される）。テレロボットシステム２は、通常、少なくとも２つのマニピュレータアセンブリ４、好ましくは、３つのマニピュレータアセンブリ４を備える。マニピュレータアセンブリ４の実際の数は、とりわけ、外科的手順および外科手術室内の空間的制限に依存する。以下に詳細に考察されるように、アセンブリ４のうちの１つは、代表的に、外科手術部位を見るために、ビューイングスコープアセンブリ１９を（例えば、内視鏡手順において）作動させ、一方他のマニピュレータアセンブリ４は、患者Ｐに種々の手順を実行するために、外科手術器具２０を作動させる。
【００２３】
制御アセンブリ６は、通常手術台Ｏと同じ部屋に配置される外科医のコンソールＣに配置され得、外科医は、アシスタントＡに話しかけ得、手術手順を直接モニターし得る。しかし、外科医Ｓが、患者Ｐとは異なる部屋または完全に異なる建物に配置され得ることが理解されるべきである。コントロールアセンブリ６は、一般的に、支持体８、外科医Ｓに外科手術部位の画像を示すためのモニター１０、およびマニピュレータアセンブリ４を制御するための１つ以上のコントローラ１２を備える。コントローラ１２は、種々の入力デバイス（例えば、ジョイスティック、グローブ、トリガー−ガン、手動操作コントローラ、音声認識デバイスなど）を備え得る。好ましくは、コントローラ１２は、関連する外科手術器具アセンブリ２０と同じ自由度を提供され、外科医にテレプレゼンス、または外科医が器具２０を直接制御する強い感覚を有するようにコントローラ１２が器具２０と一体であるという認識を与える。位置、力、および触覚フィードバックセンサー（図示せず）はまた、器具アセンブリ２０において使用されて、外科医がテレロボットシステムを作動させるとき、外科手術器具から外科医の手に戻るように位置、力および触覚の感覚を伝え得る。操作者にテレプレゼンスを提供するための１つの適切なシステムおよび方法は、１９９５年８月２１日に出願された米国特許出願番号０８／５１７，０５３号（これは、先に、本明細書中において参考として援用されている）に記載される。
【００２４】
モニター１０は、外科手術部位の画像が外科医のコンソールＣ上の外科医の手に隣接して提供されるように、ビューイングスコープアセンブリ１９に適切に連結される。好ましくは、モニター１０は、外科医が直接手術部位を実際に見下ろすと感じるように、方向付けられるディスプレイ１８上の反転画像を示す。このために、外科手術器具２０の画像は、観察点（すなわち、内視鏡またはビューイングカメラ）が画像の観察点由来でないかもしれないとしても、実質的に、操作者の手が配置される場所に配置されているように見える。さらに、リアルタイム画像は、好ましくは、実質的に真の存在で作業空間を見ているかのように、操作者がエンドエフェクターおよび手の制御を操作し得るように、斜視画像に変換される。真の存在によって、画像の提示が、外科手術器具２０を物理的に操作している操作者の観点をシミュレートする真の斜視画像である。従って、コントローラ（図示せず）は、斜視画像が、カメラまたは内視鏡が外科手術器具２０の直接後に配置されたかのように見える画像であるように、外科手術器具２０の座標を認識される位置に変換する。このバーチャルな画像を提供するための適切な座標変換システムは、１９９４年５月５日に出願された米国特許出願番号０８／２３９，０８６号（現在、米国特許第５，６３１，９７３号）（この開示は全ての目的について本明細書中において参考として援用される）に記載される。
【００２５】
図１に示されるように、コントローラ１２の機械的動きをマニピュレータアセンブリ４に移すためのサーボ機構１６が提供される。サーボ機構１６は、マニピュレータと別であり得るか、または一体であり得る。サーボ機構１６は、通常、外科手術器具２０から手動操作コントローラ１２へと力およびトルクのフィードバックを提供する。さらに、サーボ機構１６は、認識される状態（例えば、患者への過剰な力の発揮、マニピュレータアセンブリ４の「制御できない状態（「ｒｕｎｎｉｎｇ  ａｗａｙ」）など）に応答して、全てのロボットの動きを留め得るかまたは少なくとも抑制し得る安全モニタリングコントローラ（図示せず）を備える。サーボ機構は、好ましくは、システムが外科医によって使用される素早い手の動きに迅速かつ正確に応答し得るように、少なくとも１０ｈｚの３ｄＢカットオフ周波数を有するサーボバンド幅を有する。このシステムを効率的に作動させるために、マニピュレータアセンブリ４は、比較的低い慣性を有し、ドライブモーター１７０（図８を参照のこと）は、比較的低い比ギアまたはプーリ連結を有する。任意の適切な従来のサーボ機構または特別なサーボ機構が本発明の実施において使用され得、力およびトルクフィードバックを組み込むものが、特に、このシステムのテレプレゼンス作動のために好ましい。
【００２６】
図７を参照して、外科手術器具アセンブリ２０は、それぞれ、リストユニット２２およびリストユニット２２に遠隔的に取り付けられた外科手術ツール２４（図３Ａおよび３Ｂ）を備える。以下に詳細に考察されるように、各リストユニット２２は、一般的に、近位キャップ５８を有する細長シャフト５６および外科手術ツール２４に旋回可能に連結される遠位リスト６０を備える。各リストユニット２２は、実質的に同じであり、外科手術手順の要件に依存して、各リストユニットに取り付けられる、異なるまたは同じ外科手術ツール２４を有する。あるいは、リストユニット２２は、リストユニット２２が従来のツール２４とともに使用され得るように、個々の外科手術ツール２４のために設計された特別なリスト６０を有し得る。図１に示されるように、器具アセンブリ２０は、通常、台Ｔまたは手術台Ｏに隣接する他の適切な支持体上に組み立てられる。本発明の方法（以下に記載される）に従って、リストユニット２２およびそれらの関連する外科手術ツール２４は、マニピュレータアセンブリ４からリストユニットシャフト５６を連結および切り離しによって、外科手術手順の間に迅速に交換され得る。
【００２７】
図２を参照して、各マニピュレータアセンブリ４は、好ましくは、取り付けジョイント３０によって手術台Ｏに取り付けられる。取り付けジョイント３０は、アセンブリ４に対していくらかの自由度（好ましくは、少なくとも５）を提供し、これらは、アセンブリ４が患者に対して適切な位置および配向に固定され得るように、ブレーキ（図示せず）を備える。ジョイント３０は、ジョイント３０を手術台Ｏに取り付け、各マニピュレータアセンブリ４をサーボ機構１６に接続するためのレセプタクル３２に取り付けられる。さらに、レセプタクル３２は、ジョイント３０を他のシステム（例えば、ＲＦ電源、吸引−洗浄システムなど）に接続する。レセプタクル３２は、手術台Ｏの外側レール３６に沿ってスライド可能に配置される取り付けアーム３４を備える。マニピュレータアセンブリ４はまた、他の機構とともに手術台Ｏ上に位置付けられ得る。例えば、このシステムは、１つ以上のマニピュレータアセンブリ４を患者の上で移動させ、保持する支持システム（手術室の天井または壁に連結される）を組み込み得る。
【００２８】
ここで、図３〜８を参照して、マニピュレータアセンブリ４をさらに詳細に説明する。マニピュレータアセンブリ４は、非無菌駆動制御構成要素、無菌可能エンドエフェクターまたは外科手術ツール（すなわち、外科手術器具アセンブリ２０）、および中間コネクター構成要素を含む３つの構成要素の装置である。中間コネクターは、外科手術ツール２４を駆動制御構成要素に連結し、駆動構成要素から外科手術ツール２４に動きを伝えるための機械的要素を備える。図３Ｂに示されるように、駆動制御構成要素は、一般的に、駆動アセンブリ４０、および取り付けブラケット４４（取り付けジョイント３０（図２）上に取り付けるように構成されている）に連結された複数の自由度のロボットアーム４２を備える。好ましくは、駆動アセンブリ４０およびロボットアーム４２は、ブラケット４４にＸ軸の周りで旋回可能に連結される。Ｘ軸は、球形回転の遠隔中心（ａ  ｒｅｍｏｔｅ  ｃｅｎｔｅｒ  ｏｆ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）４５を通って延びる（図８を参照のこと、以下にさらに詳細に考察される）。マニピュレータアセンブリ４は、さらに、アーム４２の遠位端４８に固定される前アームアセンブリ４６、およびリストユニット２２および外科手術ツール２４をマニピュレータアセンブリ４に取り付けるための、前アームアセンブリ４６に連結されたリストユニットアダプタ５２を備える。
【００２９】
内視鏡手順について、マニピュレータアセンブリ４は、カニューレ６６をマニピュレータアセンブリ４に取り付けるための前アーム４６下側部分に取り付けられるカニューレアダプタ６４をさらに備える。あるいは、カニューレ６６は、前アームアセンブリ４６に組み入れられる一体カニューレ（図示しない）であり得る（すなわち、取り外し可能でない）。カニューレ６６は、カニューレ６６内の環状ベアリングに取り付けられた力検出要素（図示せず）（例えば、ひずみゲージまたは力検出抵抗器）を備え得る。力検出ベアリングは、外科手術の間、外科手術ツール２４を支持し、ツールが回転し、ベアリングの中心ボアを通って軸方向に移動することを可能にする。さらに、ベアリングは、外科手術ツール２４によって及ぼされる横力（ｌａｔｅｒａｌ  ｆｏｒｃｅ）を力検出要素に伝達し、この力検出要素は、これらの力をコントローラ１２に伝達するためにサーボ機構１６に連結される。この方法において、外科手術ツール２４に作用する力は、外科手術切開の周囲の組織のようなカニューレ６６に作用する力、またはマニピュレータアセンブリ４に作用する重量および慣性力による力からの妨害無しに検出され得る。これは、外科医が外科手術ツール２４に作用する力を直接検知するので、ロボットシステムにおけるマニピュレータアセンブリ４の使用を容易にする。
【００３０】
図３Ａに示されるように、マニピュレータアセンブリ４は、マニピュレータアセンブリ４全体を実質的に覆うような大きさである無菌ドレープ７０をさらに備える。ドレープ７０は、一対の穴７２、７４を備え、この一対の穴７２、７４は、リストユニットアダプタ５２およびカニューレアダプタ６４が穴７２、７４を通って延びて、リストユニット２２およびカニューレ６６をマニピュレータアセンブリ４に取り付けるような大きさおよび配置である。無菌ドレープ７０は、外科手術部位からマニピュレータアセンブリ４を効果的に遮蔽するように構成された材料を備えるので、アセンブリ４の構成要素のほとんど（すなわち、アーム４２、駆動アセンブリ４０および前アームアセンブリ４６）が外科手術手順の前または後に無菌される必要はない。
【００３１】
図３Ａに示されるように、リストユニットアダプタ５２およびカニューレアダプタ６４は、ドレープ７０のホール７２、７４を通って延び、前アームアセンブリ４６およびマニピュレータアセンブリ４の残る部分（ｒｅｍａｉｎｄｅｒ）は、この手順の間に患者から遮蔽されたままである。１つの実施形態において、リストユニットアダプタ５２およびカニューレアダプタ６４は、再使用可能な構成要素として製造され、これらの構成要素は、外科手術部位の無菌場の中へと延びるので、無菌される。リストユニット５２およびカニューレアダプタ６４は、通常の方法（すなわち、蒸気、熱および圧力、化学物質、など）により無菌され得る。再び図３Ｂを参照して、リストユニットアダプタ５２は、リストユニット２２のシャフト５６を受容するための開口部８０を備える。以下に詳細に考察されるように、シャフト５６は、開口８０を通って側方に押し進められ（ｕｒｇｅ）得、そして、アダプタ５２にスナップ止めされ得、リストユニットアダプタ５２の非露出部分は無菌されたままである（すなわち、その無菌場の反対側のドレープ７０の無菌側に残る）。リストユニットアダプタ５２はまた、リストユニット２２をその位置で固定するためのラッチ（示さず）を備え得る。同様に、カニューレアダプタ６４は、その位置にカニューレ６６をスナップ止めするために開口部８２を備え、アダプタ６４の非露出部分は外科手術手順の間に無菌されたままである。
【００３２】
図４に示されるように、リストユニットアダプタ５２はまた、外科手術部位を視認するためにビューイングスコープ１００を受容するように構成され得る。内視鏡手順に関して、ビューイングスコープ１００は、慣用的な内視鏡であり得、この内視鏡は代表的に、強固な細長チューブ１０２を備え、そのチューブ１０２の近位端にレンズシステム（示さず）およびカメラマウンタ１０４を備える。小さなビデオカメラ１０６は、好ましくは、カメラマウンタ１０４に取り付けられ得、そしてビデオモニタ１０に繋がれて、手順のビデオ画像を提供する。好ましくは、スコープ１００は、遠位端（示さず）が、チューブ１０２に対して側方または角度を付けた視認を可能にするように構成される。ビューイングスコープはまた、ガイド可能なチップを有し得、このチップは、チューブ１０２の近位端上でアクチュエータを操作することによって偏向し得るかまたは回転され得る。この型のスコープは、Ｂａｘｔｅｒ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｃｏｒｐ．（Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ，Ｉｌｌ．）またはＯｒｉｇｉｎ  Ｍｅｄｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．（Ｍｅｎｌｏ  Ｐａｒｋ，Ｃａｌｉｆ）より市販される。
【００３３】
図４に示されるように、ビューイングスコープ１００は、ビューイングスコープ１００とリストユニットアダプタ５２とを繋ぐためのスコープアダプタ１１０をさらに備える。スコープアダプタ１１０は、無菌可能（ＥＴＯおよびオートクレーブ可能）であり、そしてこれは、ドライブアセンブリ４０からスコープ１００へと動作を伝達するための複数の動作フィードスルー（ｍｏｔｉｏｎ  ｆｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ）を備える。好ましい構成において、この動作は上下左右の動作、Ｚ軸周りの回転、およびＺ軸に沿った移動を含む。
【００３４】
ここで図５および図６を参照して、前アームアセンブリ４６が、さらに詳細に説明される。図５に示されるように、前アームアセンブリ４６は、アーム４２に固定されたハウジング１２０およびこのハウジング１２０にスライド可能に繋がれた可動性運び台１２２を備える。運び台１２２は、Ｚ方向にリストユニットアダプタ５２およびリストユニット２０を移動させるために、ハウジング１２０に対してリストユニットアダプタ５２をスライド可能に取り付ける。さらに、運び台１２２は、前アームアセンブリ４６からリストユニットアダプタ５２へと動作および電気シグナルを伝達するために、いくつかの開口部１２３を規定する。図６に示されるように、複数の回転可能なシャフト１２４は、アーム４２から開口部１２３を通ってリストユニットアダプタ５２およびリストユニット２２へと動作を伝達するために、ハウジング１２０内に取り付けられる。シャフト１２４を回転することは、好ましくは、リストユニット２２に対して少なくとも自由度４（リストユニット２２のリスト６０の周りの外科手術ツール２４の左右上下の動作、Ｚ軸周りのリストユニット２２の回転、およびツール２４の作動、を含む）を提供する。このシステムはまた、所望の場合、より大きい自由度またはより小さな自由度を提供するように構成され得る。ツール２４の作動は、種々の動作、例えば顎、把持器具またははさみの開閉、クリップまたはステープルの適用、などを含む。リストユニット２２およびツール２４のＺ軸方向における動作は、前アームハウジング１２０のどちらかの末端における回転可能なプーリー１２８、１２９の間に延びる、１対の運び台ケーブルドライブ１２６によって提供される。ケーブルドライブ１２６は、運び台１２２およびリストユニット２２を前アームハウジング１２０に対してＺ軸方向に移動するように機能する。
【００３５】
図６に示されるように、アーム４２の遠位端４８は、アーム４２から前アームアセンブリ４６へ動作を伝達するために、複数の動作フィードスルー１３２を有する連結アセンブリ１３０を備える。さらに、連結アセンブリ１３０は、アーム４２からリストユニット２２へ電気シグナルを伝達するために、いくつかの電気コネクタ（示さず）を備える。同様に、リストユニットアダプタ５２は、リストユニット２２へ、およびリストユニット２２から、動作を伝達するため、および電気シグナルの送受信のため（例えば、外科手術部位からコントローラ１２へ力およびトルクのフィードバック信号を送受するため）、複数の動作フィードスルー（示さず）および電気コネクタ（示さず）を備える。連結アセンブリ１３０とリストユニットアダプタ５２のいずれかの側の要素は、有限範囲の動作を有する。通常、この動作範囲は、少なくとも１回転であり、そして好ましくは１回転より多い。これらの動作範囲は、前アームアセンブリ４６が連結アセンブリ１３０に機械的に繋がれる場合、およびリストユニットアダプタ５２が前アーム４６に機械的に繋がれる場合、互いと整列される。
【００３６】
図７を参照すると、ここで、リストユニット２２がさらに詳細に記載される。示されるように、リストユニット２２は、中空シャフト５６を備え、このシャフト５６は近位端にキャップ５８を取り付けられ、そして遠位端にリスト６０を取り付けられる。リスト６０は、種々の外科手術ツール２４をシャフト５６に可動性に連結するための連結（示さず）を備える。シャフト５６は、シャフト５６の長手軸（すなわち、Ｚ軸）周りのシャフト５６およびツール２４の回転を提供するため、キャップ５８に回転可能に連結される。キャップ５８は、リストユニットアダプタ５２からシャフト５６内のドライブケーブル（示さず）へと動作を伝達するための機構（図示せず）を収容する。このドライブケーブルは、シャフト５６内でドライブプーリーに適切に接続されて、リスト６０の周りにツール２４を旋回させ、そしてツール２４に対してエンドエフェクター１４０を作動させる。リスト６０はまた、例えば差動歯車、押棒などのような他の機構によって操作され得る。
【００３７】
ツール２４は、リストユニット２２のリスト６０に回転可能に連結される。ツール２４は、好ましくは、外科医に対して触覚フィードバックを提供するための触覚センサアレイ（示さず）を有する、エンドエフェクター６５を備える（図３Ａおよび図３Ｂ）。ツール２４としては、種々の製造されたツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー（ｔａｃｋｅｒ）、吸引洗浄ツール、クリップアプライヤー）が挙げられ得、これらは、ワイヤ連結、偏心カム、押棒または他の機構が挙げられる。さらに、ツール２４は、非関節型（ｎｏｎ−ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ）器具（例えば、切断刃、プローブ、イルリガートル、カテーテルまたは吸引オリフィス）を備え得る。あるいは、ツール２４は、組織を切除（ａｂｌａｔｉｎｇ）、切除（ｒｅｓｅｃｔｉｎｇ）、切断（ｃｕｔｔｉｎｇ）または凝結（ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ）するための電気外科手術プローブを備え得る。後者の実施形態において、リストユニット２２は、伝動性要素（例えば、リードワイヤに連結された近位バナナ型プラグまたはシャフト５６を通ってツール２４まで延びるロッド）を備える。
【００３８】
図４および図８を参照すると、本発明のドライブ成分および制御成分の特定の構成（すなわち、ロボットアーム４２およびドライブアセンブリ４０）が、さらに詳細に示される。上に説明されるように、アーム４２およびドライブアセンブリ４０は、取付ブラケット４４から延びる、１対のピン１５０の周りで回転可能に接続される。好ましくは、アーム４２は、前アームアセンブリ４８に繋がれた遠位端４８、および上下左右の周り（すなわちＸ軸およびＹ軸の周り）の回転のためドライブアセンブリ４０およびブラケット４４に旋回可能に繋がれた近位端１５４を有する、実質的に剛性の細長本体１５２を備える（Ｙ軸は紙面に対して垂直であり、点４５を通って延びることに注意すること。図８を参照のこと）。アーム４０は、他の構成（例えば、肘関節アーム（ヒトの腕と同様）、角柱（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ）アーム（真っ直ぐに伸長可能）など）を有し得る。据え置きヨーモーター１５６は、アーム４２およびドライブアセンブリ４０をＸ軸周りに回転させるための取り付けブラケット４４に取り付けられる。ドライブアセンブリ４０はまた、アームをＹ軸周りに回転させるための、アーム４２に接続されるピッチモーター１５８を備える。１対の実質的に剛性の連結要素１６０、１２４は、ブラケット４４からロボットアーム４２へと延び、ブラケット４４に対してＹ軸周りにアーム４２を旋回可能に連結する。一方の連結要素１６０は、アーム４２に旋回可能に連結され、そして他方の連結要素１２４は、アーム４２に対して並行に延びる第三の連結要素１６４に旋回可能に連結される。好ましくは、ロボットアーム４２は、チャネル型に形成された剛性要素であり、この第三の連結要素１６４を少なくとも部分的に収容する。連結要素１６０、１２４および１６４、ならびにアーム４２は、平行四辺形型の連結を形成する。これらの部材は、それらの部材によって形成される平面の中でのみ相対的な動作のため、平行四辺形型に一緒に繋がれる。
【００３９】
アーム４２の遠位端４８において保持されるリストユニット２２のＺ軸は、上記の平行四辺形連結のｘ軸を交差する（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ）。リストユニット２２は、図８における数４５によって示される位置の周りに、球面回転の離れた中心を有する。従って、回転の離れた中心４５が同じ位置のままに残りながら、リストユニット２２の遠位端は、それ自身の軸の周りまたはＸ軸およびＹ軸の周りに回転され得る。離れた中心の位置決めデバイスについてのより完全な説明は、現在は米国特許第５，９３１，８３２号である、１９９５年７月２０日に出願された米国特許出願第０８／５０４，３０１号（この開示の全体が、全ての目的について参照として本明細書中に援用される）に見出され得る。アーム４２およびドライブアセンブリ４０は、上記および図８に示されるもの以外の、広範な位置決めデバイス（例えば、定位的な位置決め具、固定されたジンバル、など）と共に使用され得ることが、注意されるべきである。
【００４０】
再び図８を参照して、ドライブアセンブリ４０は、アーム４２に連結されてこれを回転させるための複数のドライブモーター１７０をさらに備える。ピッチモーター１５６およびヨーモーター１５８は、アーム４２（およびドライブモーター１７０）のＸ軸およびＹ軸の周りの動作を制御し、そしてドライブモーター１７０は、リストユニット２２および外科手術ツール２４の動作を制御する。好ましくは、少なくとも５個のドライブモーター１７０が、リストユニット２２に少なくとも自由度５を提供するため、アーム４２に繋がれる。好ましくは、ドライブモーター１７０は、サーボ機構１６に応答するためのエンコーダー（示さず）、および伝達する力およびトルクを外科医Ｓにフィードバックするための力センサ（示さず）を備える。上記に考察されるように、自由度５は、好ましくは、運び台１２２およびリストユニット２２のＺ軸方向の動作、リストユニット２２のＺ軸周りの回転、リスト６０の周囲の外科手術ツール２４の上下左右の回転、およびツール２４の作動、を含む。
【００４１】
示されるように、ケーブル１７２は、各々モーター１７０から、アーム４２内のモータードライブプーリー１７４、アイドラープーリー１７６の周囲に、そして比較的大きなポットキャプスタン１７８に沿って延びて、ケーブル１７２に対する摩擦トルクの影響を最小にする。これらケーブル１７２は各々、アーム４２の遠位端４８における別のアイドラープーリー１８０の周囲に、連結ドライブプーリー１８２の周囲に、そしてモーター１７０に戻って延びる。好ましくは、これらケーブル１７２は、モータードライブプーリー１７４および連結ドライブプーリー１８２において、張力をかけられ、そしてそこで係留される。図８に示されるように、連結ドライブプーリー１８２は、連結アセンブリ１３０内で、複数のケーブル１８６を介して、複数のより小さなプーリー１８４に接続され、モーター１７０からリストユニットアダプタ５２への動作を伝達する。
【００４２】
本発明に従う、患者に対する外科手術を実施するための方法は、ここで図１〜８を参照して説明される。図２に示されるように、取り付けジョイント３０は、レセプタクル３２に取り付けられ、このレセプタクル３２は、レール３６に沿って取り付けアーム３４をスライドさせることによって手術台Ｏに取り付けられる。次いで、各々のマニピュレータアセンブリ４は、それぞれの取り付けジョイント３０に取り付けられ、そして患者Ｐに対して正確な位置および方向へと関節作動される（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）。次いで、レセプタクル３２は、サーボ機構１６、および外科手術の間に必要とされ得る他のシステム（例えば、ＲＦ電源、吸引／洗浄システム、など）に繋がれる。無菌ドレープ７０は、患者が麻酔されている前、その間、またはその後に、マニピュレータアセンブリ４を覆って配置される（図３Ａ）。外科手術を準備するため、マニピュレータアセンブリ４は、これらをドレープ７０で覆う前に化学的に消毒（ｃｌｅａｎ）されてもよいし、されなくてもよい。リストユニットアダプタ５２、カニューレアダプタ６４およびスコープアダプタ１１０は、マニピュレータアセンブリ４の前アームアセンブリ４６の上にスナップ止めされる（図３Ｂおよび図５を参照のこと）。スコープアダプタ１１０およびリストユニットアダプタ５２の数および相対位置は、無論、個々の外科手術に依存する（例えば、カニューレアダプタ６４は、開放外科手術（ｏｐｅｎ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）には必要とされなくてよい）。
【００４３】
外科手術の間、外科手術器具アセンブリ２０は、リストユニットアダプタ５２の開口部８０を通る各々個々のリストユニットシャフト５６を側方に押し進めることによって、それぞれのマニピュレータアセンブリ４に連結される。各々のリストユニット２２は、どの型のツール２４がリストユニット２２に接続されているかを迅速かつ容易に示すために、適切な識別手段（示さず）を有する。外科医が外科手術ツール２４の変更を望む場合、その外科医は、前アームアセンブリ４６に沿った移動のうちの最高位置または近位位置に運び台１２２が移動するように、コントローラ１２をマニピュレートする（図３Ｂを参照のこと）。この位置において、外科手術ツール２４は、カニューレ６６内にあるか、または開式手順の間に外科手術部位から取り外される。次いで、アシスタントＡは、リストキャップ５８に対して上向きに引いて、そのラッチ（示さず）を解放し、これによって、リストユニット２２を、カニューレ６６から上へそして外へとスライドさせる。次いで、アシスタントＡは、リストユニット２２を側方へと引いてこのリストユニット２２をリストユニットアダプタ５２から外す。リストユニット２２がもはやアダプタ５２に繋がれなくなると、この制御機構は、本システムが「ツール変更モード」にあることを理解し、そして未だ外科医によって近位位置に移動されていない場合、運び台１２２をその近位位置へと駆動する。
【００４４】
マニピュレータアセンブリ４に別の外科手術器具アセンブリ２０を繋ぐため、アシスタントＡは、別のアセンブリ２０を台Ｔから把持し、リストユニットアダプタ５２の開口部８０の中へとリストユニットシャフト５６を側方に進め、次いでリストユニット２２を下向きに移動させて、外科手術ツール２４がカニューレ６６内に存在する（図１および図３Ｂを参照のこと）。このリストユニット２２の下向きの移動は、リストキャップ５８およびリストユニットアダプタ５２の中で、電気的連結および動作フィードスルー（示さず）を自動的に合わせる。このシステムは、その連結が合わせられ、そしてリストユニット２２がそれ以上は下向きに移動されなくなるまで、最上位置または近位位置において運び台１２２の移動を（例えば、ブレーキ（示さず）を作動させることによって）固定するように構成される、制御機構を備え得る。この地点において、外科医Ｓは外科手術を継続し得る。
【００４５】
本発明のシステムおよび方法は、好ましくは、リストユニット２２がリストユニットアダプタ５２から外されそして繋がれる回数を計数するための機構を備える。この様式において、製造業者は、リストユニット２２が使用され得る回数を制限し得る。特定の実施形態において、集積回路チップ（示さず）は、リストキャップ５８内に収容される。この回路チップは、リストユニット２２がリストユニットアダプタ５２に接続された回数（例えば、２０回）を計数し、そして警告が外科医のコンソールＣに示される。次いで、制御システムは、送達し得る負荷を低減することまたは見かけのバックラッシュを増加させることによって、このシステムの能力を低下させる。
【００４６】
ここで、図９Ａ〜９Ｂおよび図１０Ａ〜１０Ｂを参照して、本発明の別の実施形態に従う、無菌ドレープ２７０によって完全に覆われたロボット外科手術マニピュレータ２０４を備えるロボット外科手術システム２００が示される。本発明は、テレロボット外科手術システムのドレープ部分が、無菌外科手術領域と非無菌ロボットシステムとの間の無菌バリアを維持する、無菌ドレープと一体化される無菌アダプタを提供し、一方、外科手術器具とそのロボットシステムとの間に機械的および電気的なエネルギーおよびシグナルを伝達するためのインターフェースも提供する。有利には、本発明は、無菌外科手術器具および非無菌ロボットシステムとの間の無菌バリアを維持しながら、使用者がこのシステムに外科手術器具を繰り返しかつ容易に取り付け、そして取り外すことを可能にする。
【００４７】
図９Ａは、本発明の実施形態に従う、無菌ドレープ２７０と一体化された器具無菌アダプタ（ＩＳＡ）３００に組み付けられた、外科手術器具２５０を示す。次に、ＩＳＡ３００は、マニピュレータ２０４のアダプタ受容部分５００と作動可能に（例えば、前アーム２４６上に）繋がれる。図９Ｂは、無菌ドレープ部分なし（ＩＳＡ３００が示されることを除く）の図９Ａのロボット外科手術マニピュレータの側面図であり、ドライブアセンブリとＩＳＡ３００とを連結するアームの複数の自由度、作動可能に連結された外科手術ツールまたは外科手術器具２５０、外科手術アクセサリクランプ２６４、および作動可能に連結された外科手術アクセサリ２６６、を例示する。図１０Ａおよび１０Ｂは、外科手術器具２５０なしかつ外科手術アクセサリ２６６なしの、（無菌ドレープ２７０と一体化した）ＩＳＡ３００およびアクセサリクランプ２６４を例示し、図１０Ｂはドレープ２７０なしを示す。１実施形態において、ＩＳＡ３００は、インパルスヒートシールされるフィルム接着物質によって、無菌ドレープと持続的に取り付けられ得、そして／または無菌ドレープに対する接着フィルムを使用して取り付けられ得る。
【００４８】
システム２００は、図１〜８について示されそして説明されたシステムと同様であるが、アダプタ（例えば、リストユニットアダプタまたはカニューレアダプタ）が、ホールを介してドレープ２７０中に延びて無菌場において外科手術器具をインターフェースを提供しない（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）。その代わり、ＩＳＡ３００は、無菌ドレープ２７０と一体化され、そしてドレープ２７０の一部が、外科手術の無菌場からアクセサリクランプ２６４を効果的に遮蔽して、その手順の間、マニピュレータ２０４はドレープ２７０によって実質的に完全に覆われる。１実施形態において、このドレープは、完全に使い捨て可能である。有利には、ＩＳＡ３００およびアクセサリクランプ２６４は、外科手術の前にも後にも、無菌される必要も交換される必要もなく、これによってコスト削減を可能にし、そしてこの無菌ドレープによる実質的に完全な覆いが存在するので、システム２００は、このシステム設備のより完全な（ｇｒｅａｔｅｒ）隔離（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）および患者に対するより完全な保護を可能にする無菌場を、よりよく遮蔽する。
【００４９】
同様または類似のマニピュレータアセンブリ４は、上記のドライブアセンブリ４０、アーム４２、前アームアセンブリ４６、リストユニットアダプタ５２、リストユニット２２およびツール２４（同様の機能性または類似の機能性を有する）を備え、システム２００内で使用され得、そしてＩＳＡ３００およびアクセサリクランプ２６４と共に使用され得、そして同じ部分または類似の部分についての繰り返しの記載は省略される。しかしながら、シャフト２５６およびエンドエフェクター２６５を用いてツール２２４を作動させるための、異なるドライブアセンブリ２４０、アーム２４２、前アームアセンブリ２４６およびインターフェース２５２が、図９Ａ〜９Ｂおよび図１０Ａ〜１０Ｂに例示される。ドライブアセンブリ２４０、アーム２４２、前アームアセンブリ２４６および他の適用可能な部分の実施形態は、例えば、米国特許第６，３３１，１８１号、同第６，４９１，７０１号および同第６，７７０，０８１号に記載される（これらの開示全体（これらにおいて参考として援用される開示を含む）は、あらゆる目的のために本明細書中に参考として援用される）。
【００５０】
適用可能な外科手術器具２５０、インターフェース２５２、アダプタ、ツールまたはアクサセリの実施形態はまた、例えば、米国特許第６，３３１，１８１号、同第６，４９１，７０１号および同第６，７７０，０８１号（これらの開示全体（これらにおいて参考として援用される開示を含む）は、あらゆる目的のために本明細書中に参考として援用される）に記載される。種々の外科手術器具（エンドエフェクターを備える関節型ツール（例えば、ジョー、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、洗浄吸引ツールおよびクリップアプライヤー）、および非関節型（ｎｏｎ−ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ）ツール（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテルおよび吸引オリフィス）が挙げられるが、これらに限定されない）は、本発明の実施形態に従って使用され得ることが注意される。このような外科手術器具は、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から市販される。
【００５１】
ここで、図１１Ａ〜１１Ｍを参照して、無菌ドレープ７０（図３Ａを参照して上記される）の一部である患者側マニピュレータ（ＰＳＭ）ドレープ４０４を備える、ＰＳＭドレープパッケージ４００が示される。ＰＳＭドレープ４０４は、無菌ドレープ７０と接続されたセクションであっても接続されないセクションであってもよい。図１１Ａは、ＰＳＭドレープ４０４が内側に折り畳まれた、ＰＳＭドレープポーチ４０２を備えるＰＳＭドレープパッケージ４００を示す。このＰＳＭドレープは、非無菌ＰＳＭアームと外科手術の無菌場との間の無菌バリアを確立するように設計される。ＰＳＭドレープ４０４は、このドレープ上に持続的に取り付けた一体化した器具無菌アダプタ（ＩＳＡ）４０６を備え、ＩＳＡを含む完全なアセンブリを有しており、このアダプタは外科手術ツールを係合するために使用される。有利には、ＰＳＭドレープの種々の特徴は、ドレーププロセスおよび組み付けプロセスを補助する。
【００５２】
図１１Ｂは、ＰＳＭドレープ４０４がポーチ４０２から取り外されることを示す。図１１Ｃは、ＩＳＡ４０６の１例が、ＰＳＭドレープ４０４の閉鎖末端の近位で、ＰＳＭドレープ４０４に持続的に取り付けられることを示す。図１１Ｄは、折り畳まれたＰＳＭドレープおよび折り畳まれたフラップ４１０において主要なホールを規定する、開封帯４０８を示す。図１１Ｅは、折り畳まれていないフラップ４１０を示し、そして図１１Ｆは完全に広げられた（ｕｎｆｏｌｄｅｄ）ＰＳＭドレープ４０４を示す。ＰＳＭドレープ４０４は最初に、折り畳まれたドレープがＰＳＭアームを覆って配置され得、次いで持続的に取り付けられたＩＳＡ４０６が、舌前部形状物（ｆｒｏｎｔ  ｔｏｎｇｕｅ  ｆｅａｔｕｒｅ）をＰＳＭアーム上のブラケット中に最初に位置付け、続いて無菌アダプタの他方をＰＳＭアーム上のラッチに係合するまで揺らす（ｓｗｉｎｇ）ことによってＰＳＭアームに取り付けられるように、包装される。ＰＳＭドレープ４０４は、必要な力で引っ張られる場合に裂かれることでドレープの制御された広がり（ｕｎｆｏｌｄｉｎｇ）を可能にするティアーストリップ４０８を使用することによって、最初の位置で維持される。使用者は、その使用者らの手を組込み（ｉｎｔｅｇｒａｌ）カフス４１２（図１１Ｇ）の中に配置させ、そしてＰＳＭアームに沿ってそのドレープを引くことによって、ＰＳＭアームの長さに沿ってドレープを引く。
【００５３】
図１１Ｇ１および図１１Ｇ２は、ＰＳＭドレープ４０４の開口端における組込みカフス４１２を示し、カフス４１２の末端は青色テープ４１１を備えている。無菌手術室看護師は、ＰＳＭアームに沿ってＰＳＭドレープを引く場合に、自分の手をカフス内に入れてよく、そしてこのカフスを使用することによって、その使用者は、ＰＳＭアームに沿った方向で作業する場合に、自分の手が非無菌である何かに接触しないこと保証される。青色テープ４１１は、無菌端および非無菌端を表示するための、ドレープに対する物理的なマーカーとして作用する。このマーカーを有することによって、非無菌者は、無菌手術室看護師を補助する場合に、非無菌側を引くことを分かり得る。
【００５４】
図１１Ｈは、ドレープを管理するのを助け、そしてこのドレープの見かけの大きさを低減すること（すなわち、広がったドレープにより占められる容積または空間を低減させること）を助ける、ドレープ上のストラップ４１４を示す。１つのストラップは、カニューレ取り付け領域の近位にあり、別のストラップはＰＳＭアームの「リンク３」の近位にあり、そして別のストラップは、ＰＳＭアームが取り付けられる「セットアップアーム」に沿って存在する（例えば、図４および図５のアーム４２）。
【００５５】
図１１Ｉは、挿入軸に沿ったストリップ４１６およびカニューレ取り付けポーチ４１８を示す。使用され得るカニューレ取り付けポーチは、同時係属中の、２００５年９月３０日に出願された、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号Ｍ−１５９３２  ＵＳ）（この内容は本明細書中に参考として先に援用されている）において開示される。ストリップ４１６は、挿入軸領域内でドレープに対して適応性の（ｍａｌｌｅａｂｌｅ）ストリップである。ストリップ４１６は、無菌アダプタとカニューレ取付領域との間のドレープに取り付けられる。一旦、ＰＳＭアーム上にドレープが設置されると、使用者は、適応性のストリップ４１６を変形させて、過剰なドレープ体を折り返す（ｆｏｌｄ  ｂａｃｋ）のを助け得る。過剰なドレープ体を折り返して固定し得ることによって、このドレープは、ＰＳＭアームの形状に密に合わせられ得る。有利には、このことは、システムの見かけのサイズを低減し、これによって外科医または他の使用者に対する、患者および周辺物についてのより大きな視認性を可能にする。ストリップ４１６はまた、このシステムがドレープを裂くことなく最大の動作範囲を達成するのを可能にするように開口するのを可能にするのに、十分に適応性である。
【００５６】
図１１Ｊは、使用者によってストリップ４１６が曲げ戻される前の位置における、ＰＳＭアーム４１７の一部および無菌アダプタ４０６を覆うＰＳＭドレープ４０４を示す。図１１Ｋは、使用者によって折り曲げられた後でＰＳＭドレープ４０４がＰＳＭアームの形状により密に合致し、これによってシステムのサイズを低減させるストリップ４１６を示す。図１１Ｌは、最大範囲の動作のために開口されるのに十分に可撓性であり（ｐｌｉａｂｌｅ）そして手順の間に使用者によって再形成され得る、ストリップ４１６の別の観点を示す。
【００５７】
好ましくは、上記のドレープ４００は、ＰＳＭアームを覆う適切な配置を可能にするため、そして種々の方向の周期的な負荷の適用の下でさえ断裂に抵抗するため、十分に剛性かつ強固である物質から構成される。しかし、好ましくは、マニピュレータアームの作動セクションでの移動を可能にするために十分に可撓性である物質から構成される。ドレープ４００は、種々の耐久性物質から構成され得、そして１例において、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、またはそれらの混合物から構成される。１実施形態において、ドレープ４００は、単一のドレープの一部としてか、または接着、熱、ＲＦ溶接または他の手段を介して主要な無菌ドレープ７０に取り付けられ得る別個のドレープとして、吸引形成され得る。別の実施形態において、ドレープ４００は、切断された（しかし、互いと隣接可能であるかまたは互いに重なり可能な）ドレープとして使用されて、外科手術ロボットシステムの異なる部分を覆い得る。
【００５８】
ＩＳＡ３００、アダプタ受容部５００、およびＩＳＡ３００とアダプタ受容部分５００との間の設置／係合、および外科手術器具２５０とＩＳＡ３００との間の組付け／係合は、ここで、より詳細に説明される。
【００５９】
図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃを参照して、本発明に従う、ＩＳＡ３００の上面斜視図、底面斜視図、および断面図がそれぞれ例示される。ＩＳＡ３００は、ハウジング３０２、ディスク３０４、上面レトラクタ（ｒｅｔｒａｃｔｏｒ）プレート３０６、ハウジング３０２の器具ストップ形状物３０８、ハウジング３０２のレール形状物３０１、接触物３１０、および底面レトラクタプレート３１２を備える。上面レトラクタプレート３０６および底面レトラクタプレート３１２は、ハウジング３０２に対して移動するレトラクタプレートアセンブリ３１３を形成する。ディスク３０４は、レトラクタプレートアセンブリ３１３の内側に保持され（ｃａｐｔｕｒｅｄ）そしてこのアセンブリに対して移動する。
【００６０】
図１３は、コンタクト３１０の詳細な断面図を例示し、これは１実施形態において、ハウジング内にインサート成形される。
【００６１】
図１４Ａおよび１４Ｂは、ディスク３０４の詳細な上面斜視図および底面斜視図をそれぞれ例示する。この図は、本発明の実施形態に従う、ディスク３０４の基部に歯３１４を含み、外科手術器具２５０のピン２５３を受容するためにディスク３０４の本体にホール３１６を含み（図１７Ｄおよび図１７Ｅを参照のこと）、バネ装填入力５０４のピン５０５を受容するためディスク３０４の下側にホール３１７を含み（図１６を参照のこと）、そして死角領域から外へディスク３０４を移動させるためのタブ３１５を含む。この実施形態において、ＩＳＡ３００は、４枚のディスク３０４を備え、各々のディスク３０４は４つの歯３１４および２つのホール３１６を備える。１実施形態において、これらの４つの歯３１４は９０度離れて配置される。他の実施形態において、より多くまたはより少ないディスク、歯、およびスロットが可能であるが、マニピュレータおよび外科手術器具に対するアダプタ受容部分と作動可能に繋ぐ必要があることに注意すること。
【００６２】
図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態に従う、上面レトラクタプレート３０６の上面斜視図および底面斜視図を例示する。上面レトラクタプレート３０６は、レトラクタプレートとレトラクタプレートアセンブリとを係合するためのバー３１８、ならびに相対位置に依存してディスク３０４の歯３１４と噛み合うための歯３１９を備える。示されるように、上面レトラクタプレート３０６は、４つのディスク３０４に対して４つのアパーチャー３０７を備える。
【００６３】
図１６は、本発明の実施形態に従う、マニピュレータ２０４のアダプタ受容部分５００（例えば、ＰＳＭ）の斜視図を例示する。アダプタ受容部分５００は、電気的接触物５１０を分離するための覆い（シュラウド：ｓｈｒｏｕｄ）５０２、ピン５０５を有するバネ装填入力５０４、バネプランジャー５０６、およびＩＳＡ３００を定位置に保持するためのブラケット５０８を備える。この実施形態において、アダプタ受容部分５００は、各々２つのピン５０５を有する４つのバネ装填入力５０４、および４つのバネプランジャー５０６を備える。
【００６４】
ここで図１７Ａ〜１７Ｆを参照して、本発明の実施形態に従う、アダプタ受容部分５００へのＩＳＡ３００の設置／係合、ＩＳＡ３００への外科手術器具２５０の設置／係合、およびＩＳＡ３００からの外科手術器具２５０の取り外しが例示される。
【００６５】
図１７Ａは、マニピュレータ２０４のアダプタ受容部分５００と設置されそして係合されたＩＳＡ３００を示す。ＩＳＡ接触物３１０は、マニピュレータ接触物５１０に繋がれ、ディスク３０４はバネ装填入力５０４と係合され、底面レトラクタプレート３１２はバネプランジャー５０６と係合され、そして器具ストップ形状物３０８はブラケット５０８と噛み合う。器具ストップ形状物３０８は、使用者がＩＳＡ上にこの器具を組み付ける際にレール３０１を間違える場合に、（患者の安全のため）器具の停止を可能にする。この器具は、設置された場合、上面レトラクタプレート３０６の上で、バー３１８によって完全に停止される。設置前に、バネ装填入力５０４およびバネプランジャー５０６は、それらが最も延びた位置にあり、そしてＩＳＡのディスク３０４は、レトラクタプレートアセンブリ内で任意の無作為な位置へと自由に回転する。１実施形態において、アダプタ受容部分５００上にＩＳＡ３００を組み付けるため、使用者は、ブラケットの中にＩＳＡハウジングの前面区画を配置し、そして背面末端を下へと動かし、これによってラッチ５１１と係合させる。
【００６６】
この取り付けられたが係合される前の位置において、ディスク３０４は、バネ装填入力５０４によって上面レトラクタプレート３０６に対して上向きに圧力をかけられ、そしてレトラクタプレートアセンブリ３１３は、バネ装填入力５０４およびバネプランジャー５０６によって上向きに圧力をかけられる。各々のディスク位置（レトラクタプレート３０６のアパーチャー３０７）において、１つの歯３１９が存在し、この歯は、ディスク３０４の歯３１４と係合する。歯の構成は複数の機能を有し、そのうち１つは「死角領域」から外へディスク３０４を押し出すことであり、これは、角度をなす向きであり、この向きでディスク３０４の底面におけるホール３１７は、それらのホールがバネ装填入力５０４のピン５０５と噛み合わなくてよい位置にある。なぜなら、これらは３６０度の完全な回転を通しては回転しないからである。歯の構成の別の機能は、無菌アダプタの係合シーケンスの間にディスク３０４が９０度より大きく回転することを防ぐことである。
【００６７】
係合シーケンスの間、ディスクの歯３１４は、バネ装填入力５０４が、ピン５０５とディスク３０４の底面との間の摩擦を介して、そしてタブ３１５との接触を介して、ディスク３０４の移動を付与するように作動される場合に、レトラクタプレート歯３１９と噛み合う。４つの歯３１４の存在は、ディスク３０４のこの回転動作を停止させ、そしてピン５０５は、バネ装填入力５０４がディスク３０４に対して回転する場合に、ディスク３０４のホール３１７と一列に並ばせ得る。ディスク３０４の底面のホール３１７およびバネ装填入力５０４のピン５０５が整列する場合、ディスク３０４はバネ装填入力５０４の上に下りる。この点において、上面レトラクタプレート３０６の歯３１９は、ディスク３０４が下ろされる場合にディスク３０４の歯３１４を清掃し、これによってディスク３０４がレトラクタプレート３０６に対して３６０度自由に移動するのを可能にする。ディスク３０４がバネ装填入力５０４の上に係合される場合、ＩＳＡ３００は、アダプタ受容部分５００と係合される。
【００６８】
１実施形態において、係合シーケンスは、アダプタ受容部分５００の上へのＩＳＡ３００の設置の後、ミリ秒内に生じる。ＩＳＡ３００が定位置へと下に動かされる場合、電気的接触物３１０は、電気的接触物５１０（例えば、ピン）に係合し、マニピュレータ２０４に対する２つの初期には開口した回路が閉じられ、このことがＩＳＡ係合シーケンスを作動させる。ハウジング３０２におけるインサート成形された接触物３１０は、複数の電気通路（バイアス）を有し得、この電気通路がアダプタ受容部分５００上で接触物と係合し、そしてこの電気通路はまた器具電気的接触物２５５を介した外科手術器具２５０との連絡を確立するために使用され得る（図１７Ｃ）ことに、注意すること。
【００６９】
図１７Ｂは、外科手術器具２５０が部分的に設置されることを示し、そして図１７Ｃは外科手術器具２５０がＩＳＡ３００と完全に組み付けられ、そしてＩＳＡ３００と係合することを示す。最初に、使用者がＩＳＡ３００上に外科手術器具２５０を設置する場合、器具２５０が中央バー３１８を係合することによって上面レトラクタプレート３０６が押し下げられるにつれて、レトラクタプレートアセンブリ３１３はアダプタ受容部分５００に向かって押し下げられる。器具２５０とＩＳＡ３００との間の電気的係合の前に、バー３１８における食いつき部（ｃｈａｍｆｅｒ）は、器具２５０の底面の食いつき部に係合する。そしてこれら２つの食いつき部は整列されると、この器具は、バネ装填入力のバネ力およびバネプランジャーによりその定位置へと引かれる。この器具がその定位置へと引かれるにつれて、レトラクタプレートアセンブリ３１３は外科手術器具の中へと起き始め、そして実質的に同じ動作で、器具２５０の電気的接触物２５５は、ＩＳＡ３００の電気的接触物３１０と接触するようになる。器具２５０がＩＳＡ３００上に設置される場合、上面レトラクタプレート３０６はこの器具の底面を押し、そしてバー３１８は、器具ハウジングの中のクリアランススロットの内側に存在する。器具の係合の前に、ディスク３０４およびバネ装填入力５０４は、押されて器具から離れる。なぜなら、器具に対するこの入力はディスク３０４の上面におけるホール３１６とは係合されないからである。
【００７０】
図１７Ｄおよび図１７Ｅは、ディスク３０４と器具２５０との係合シーケンスを例示する。図１７Ｄにおいて、ディスク３０４は、ディスク３０４が回転して最初は無作為な位置にある器具ディスク２５１と整列するまで器具２５０とは係合されない。ＩＳＡ３００とアダプタ受容部分５００との間の係合シーケンスに関して先に述べたように、器具の電気的接触物がＩＳＡ３００の接触物３１０に係合する場合、ＩＳＡにおける通常は開いた回路が閉じられ、このことが器具係合シーケンスを作動させる。バネ装填入力５０４およびディスク３０４は、ディスク３０４のホール３１６が器具ディスク２５１のピン２５３と係合するまで、１つのアセンブリとして一緒に回転する。これらのホールがピンと整列する場合、ディスク３０４およびバネ装填入力５０４は、上方へと移動し得る。図１７Ｅは、ＩＳＡディスク３０４のホール３１６と係合するピン２５３を有する器具ディスク２５１を示す。この点において、器具２５０は、ＩＳＡ３００と係合されるとみなされる。ＩＳＡ３００上での他の接触物は、外科手術システムと器具ＲＴＩボードとの間の電気シグナルを伝達し得ることが注意される。
【００７１】
この器具が完全に設置されると、この器具はそのハウジングに沿った３点で適所に保持される。２点は、器具の側方に沿ったレール形状物３０１に存在し、そして３つ目の点は、器具の前面中央に沿った中央の押し付けタブ（ｈｏｌｄ  ｄｏｗｎ  ｔａｂ）３０９に存在する。有利には、３つの位置において器具を押し付けることによって、この器具は過剰に抑えられず、そして取り付けおよび取り外しがより容易にされる。
【００７２】
図１７Ｆは、ＩＳＡ３００からの器具２５０（示さず）の取り外しを例示する。使用者は器具の取り外しを望む場合、いずれかの側のレバーを強く握って器具をＩＳＡから外へと押し戻す。この器具上のレバーは、レトラクタプレート上面の中央バー３１８において作動し、次いでこれはレトラクタプレートを押して器具から下方へ離す。レトラクタプレートが移動してさらに離れるにつれて、ディスク３０４は器具のピンから外され、この器具の取り外しを可能にする。
【００７３】
有利には、本発明のドレープは、より大きな形状適合特徴によりドレープのサイズを低減することによって、外科手術器具とマニピュレータアームとの改善された組み付けおよび接続、無菌場の改善された堅牢性、および向上した患者の視認性を提供する。
【００７４】
上記の実施形態は、本発明を例示するが、本発明を限定しない。本発明の原理に従い、多くの変更および改変が可能であることもまた理解されるべきである。例えば、ピン、スロット、ディスクおよび歯の数は変動し得るが、ＩＳＡ、マニピュレータアームおよび外科手術器具との間の作動可能な接続が可能でなければならない。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって規定される。
【００７５】
一体化無菌アダプタを備える無菌ドレープ、テレロボット外科手術システム、および使用方法が提供され、これは、テレロボット外科手術システムの部分を覆って、無菌外科手術場と非無菌ロボットシステムとの間に無菌バリアを維持し、一方でまた、機械的および電気的なエネルギーおよびシグナルを伝達するためのインターフェースを提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９Ａ】
0005386602.tif 000011
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
0005386602.tif 000022
【図１１Ｉ】
0005386602.tif 000023
【図１１Ｊ】
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【図１１Ｋ】
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【図１１Ｌ】
0005386602.tif 000026
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
0005386602.tif 000032
【図１５】
0005386602.tif 000033
【図１６】
0005386602.tif 000034
【図１７Ａ】
0005386602.tif 000035
【図１７Ｂ】
0005386602.tif 000036
【図１７Ｃ】
0005386602.tif 000037
【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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