(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外科手術マニピュレータをカバーする滅菌ドレープであって、滅菌ドレープは、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートと、
該滅菌シートに接着される実質的に剛性のフレームと、
該ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートをカバーする器具インタフェースであって、該駆動プレートは、取り付けられた外科手術器具のジンバルアセンブリの第１の表面を支える駆動表面を有し、該駆動プレートは、該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を備えている、滅菌ドレープ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、請求項１に記載の滅菌ドレープ。
【請求項３】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、請求項１に記載の滅菌ドレープ。
【請求項４】
前記フレームは、前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤフラムに実質的に垂直に延びる、請求項１に記載の滅菌ドレープ。
【請求項５】
前記フレームは、前記外科手術器具に回転動作を連結するために、前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、請求項１に記載の滅菌ドレープ。
【請求項６】
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するために尖った突出部を有する面を含む、請求項５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項７】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェースと前記フレームとの間の領域において回旋状である、請求項１に記載の滅菌ドレープ。
【請求項８】
近位インタフェースと遠位エンドエフェクタとを有する滅菌外科手術器具であって、該近位インタフェースは２つの交差する回転軸を有するジンバルアセンブリを含み、該遠位エンドエフェクタは該近位インタフェースに対して２つの動作度を有し、該遠位エンドエフェクタは該ジンバルアセンブリに連結される、滅菌外科手術器具と、
駆動表面付きの駆動プレートを有するロボット外科手術マニピュレータであって、該駆動表面は取り付けられた外科手術器具の該ジンバルアセンブリの第１の表面を支え、該駆動プレートは該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、ロボット外科手術マニピュレータと、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌ドレープであって、該滅菌ドレープは、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートと、
該滅菌シートに接着される実質的に剛性のフレームと、
該ロボット外科手術マニピュレータの該駆動プレートをカバーする器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を含む、滅菌ドレープと
を備えている、ロボット外科手術システム。
【請求項９】
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、請求項８に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１０】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、請求項８に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１１】
前記フレームは、前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤフラムに実質的に垂直に延びる、請求項８に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１２】
前記フレームは、前記外科手術器具に回転動作を連結するために、前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、請求項８に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１３】
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するための尖った突出部を有する面を含む、請求項１２に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１４】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェースと前記フレームとの間の領域において回旋状である、請求項８に記載のロボット外科手術システム。
【請求項１５】
ロボット外科手術マニピュレータと滅菌外科手術器具との間の滅菌バリアを含む滅菌ドレープであって、該滅菌バリアは、
該ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートを囲む実質的に剛性のフレームであって、該駆動プレートは、取り付けられた外科手術器具のジンバルアセンブリの第１の表面を支える駆動表面を有し、該駆動プレートは、該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、実質的に剛性のフレームと、
該駆動プレートをカバーする器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を備えている、滅菌ドレープ。
【請求項１６】
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、請求項１５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項１７】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、請求項１５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項１８】
前記フレームに接着される滅菌シートをさらに備え、該滅菌シートは、前記ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする、請求項１５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項１９】
前記フレームは、前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤラムに実質的に垂直に延びる、請求項１８に記載の滅菌ドレープ。
【請求項２０】
前記フレームは、前記外科手術器具に回転動作を連結するために前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、請求項１５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項２１】
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するために尖った突出部を有する面を含む、請求項２０に記載の滅菌ドレープ。
【請求項２２】
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェースと前記フレームとの間の領域において回旋状である、請求項１５に記載の滅菌ドレープ。
【請求項２３】
ロボット外科手術マニピュレータをカバーする滅菌ドレープを組み立てる方法であって、
滅菌シートに実質的に剛性のフレームを接着する動作と、
ダイヤフラムによって該フレームに器具インタフェースを接続する動作と
を包含する、方法。
【請求項２４】
前記フレームにおいて開口部内に回転カップリングを接続する動作をさらに包含し、
該回転カップリングは、前記外科手術マニピュレータにより支持される外科手術器具の対応する回転入力を係合するように構成された面を備えている、請求項２３に記載の滅菌ドレープを組み立てる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（分野）
本発明の実施形態は、外科手術用ドレープの分野に関し、より具体的には、取り付けられた外科手術器具に動作を転送する設備を有するロボットマニピュレータのための外科手術用ドレープに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
最小侵襲性医療技術は、診断処置または外科手術処置中に損傷され得る無関係な組織の量を減らし、それによって、患者の回復時間、不快、有害な副作用を減らすために用いられてきた。最小侵襲性外科手術の従来の形態は内視鏡検査法を含む。内視鏡検査法のより一般的な形態のうちの１つは、腹腔鏡検査法であり、腹腔鏡検査法は、腹腔内の最小侵襲性検査または外科手術である。従来の腹腔鏡外科手術において、患者の腹腔は気体によって通気され、カニューレスリーブは、患者の腹部の筋肉組織における小さな（約１／２インチの）切開に通され、入口ポートを提供し、その入口ポートを通って、腹腔鏡外科手術器具が密閉した方式で通され得る。
【０００３】
腹腔鏡外科手術器具は、概して、外科手術領域を見るための腹腔鏡と、エンドエフェクタを規定する作業ツールとを含む。典型的な外科手術エンドエフェクタは、例えば、クランプと、グラスパと、はさみと、ステープラと、針ホルダとを含む。作業ツールは、従来の（開放）外科手術において用いられるものと類似しているが、但し、手術者が、患者の体外から外科手術部位にエンドエフェクタを導入し、外科手術部位に対してエンドエフェクタの動きを制御することを可能にするように、各ツールの作業端部またはエンドエフェクタが、例えば１２インチの長さの延長チューブによってツールのハンドルから分離されるということを除く。
【０００４】
作業ツールの制御の向上を提供するために、ロボットマニピュレータを用いて器具を制御することが望ましい場合がある。外科医は、調整卓上のつまみを操作し、ロボットマニピュレータに接続されている器具を間接的に操作し得る。器具はロボットマニピュレータに分離可能に連結され、その結果、器具は、別個に滅菌され得、行なわれる外科手術処置に必要な器具として使用するために選択され得る。器具は、外科手術の進行中に交換され得る。
【０００５】
外科手術をロボットで行うことは、新しい課題を作り出す。そのような課題の１つは、電気機械式ロボット外科手術マニピュレータの一部分が、外科手術器具に直接接触しており、また手術部位に隣接して位置を決められるという事実に起因する。従って、ロボットマニピュレータは、外科手術中に汚染され、典型的には手術と手術の間に処分されるかまたは滅菌される。コストの視点から見ると、デバイスを滅菌することが好ましい。しかしながら、モータをロボットで制御するために必要である、サーボモータ、センサ、エンコーダおよび電気的接続回路は、典型的には例えば、蒸気、熱および圧力または薬品などの従来の方法を用いて滅菌することが可能ではない。なぜなら、それらは、滅菌処理中に損傷されるかまたは破壊されるからである。
【０００６】
ロボット外科手術システムに関する別の課題は、外科医が典型的には処置中に多数の異なる外科手術器具を用いることである。器具保持器の数はスペースの制約およびコストのために制限されるので、これらの外科手術器具の多くは、手術中に何回も同じ器具保持器に取り付けられ、そして取り外される。例えば、腹腔鏡処置において、患者の腹部の中へのエントリポートの数は、概して、スペースの制約ならびに患者における不要な切開を避ける願望のため、手術中に制限される。従って、典型的には多数の異なる外科手術器具が手術中に同じトロカールスリーブを通って導入される。同様に開放外科手術において、典型的には外科手術部位の辺りに２つまたは３つ以上の外科手術マニピュレータの位置を決める十分な余地はなく、それで外科医の助手は、しばしばロボットマニピュレータから器具を頻繁に取り外し、それらの器具を他の外科手術ツールと交換することが強いられる。
【０００７】
ロボットマニピュレータの汚染を防ぎ、滅菌領域を維持しながら、一連の外科手術器具を速やかにかつ信頼性をもって取り付けることを可能にする方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（概要）
ロボット外科手術システムは、滅菌外科手術器具と、ロボット外科手術マニピュレータと、ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌ドレープとを含む。外科手術器具は、近位インタフェースと、遠位エンドエフェクタとを有する。近位インタフェースは、遠位エンドエフェクタに連結される２つの交差する回転軸を有するジンバルアセンブリを含む。ロボット外科手術マニピュレータは、ジンバルアセンブリを支える駆動プレートを有する。駆動プレートは、ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する。滅菌ドレープは、ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートと、滅菌シートに接着されたフレームと、ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートをカバーする器具インタフェースと、器具インタフェースをフレームに接続するダイヤフラムとを含む。
【０００９】
本発明は例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ロボット外科手術マニピュレータをカバーする滅菌ドレープであって、滅菌ドレープは、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートと、
該滅菌シートに接着される実質的に剛性のフレームと、
該ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートをカバーする器具インタフェースであって、該駆動プレートは、取り付けられた外科手術器具のジンバルアセンブリの第１の表面を支える駆動表面を有し、該駆動プレートは、該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を備えている、滅菌ドレープ。
（項目２）
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、項目１に記載の滅菌ドレープ。
（項目３）
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、項目１に記載の滅菌ドレープ。
（項目４）
前記フレームは、前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤフラムに実質的に垂直に延びる、項目１に記載の滅菌ドレープ。
（項目５）
前記外科手術器具に回転動作を連結するために、前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、項目１に記載の滅菌ドレープ。
（項目６）
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するために尖った突出部を有する面を含む、項目５に記載の滅菌ドレープ。
（項目７）
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェースと前記フレームとの間の領域において回旋状である、項目１に記載の滅菌ドレープ。
（項目８）
近位インタフェースと遠位エンドエフェクタとを有する滅菌外科手術器具であって、該近位インタフェースは２つの交差する回転軸を有するジンバルアセンブリを含み、該遠位エンドエフェクタは該近位インタフェースに対して２つの動作度を有し、該遠位エンドエフェクタは該ジンバルアセンブリに連結される、滅菌外科手術器具と、
駆動表面付きの駆動プレートを有するロボット外科手術マニピュレータであって、該駆動表面は取り付けられた外科手術器具の該ジンバルアセンブリの第１の表面を支え、該駆動プレートは該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、ロボット外科手術マニピュレータと、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌ドレープであって、該滅菌ドレープは、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートと、
該滅菌シートに接着される実質的に剛性のフレームと、
該ロボット外科手術マニピュレータの該駆動プレートをカバーする器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を含む、滅菌ドレープと
を備えている、ロボット外科手術システム。
（項目９）
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、項目８に記載のロボット外科手術システム。
（項目１０）
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、項目８に記載のロボット外科手術システム。
（項目１１）
前記フレームは、前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤフラムに実質的に垂直に延びる、項目８に記載のロボット外科手術システム。
（項目１２）
前記外科手術器具に回転動作を連結するために、前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、項目８に記載のロボット外科手術システム。
（項目１３）
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するための尖った突出部を有する面を含む、項目１２に記載のロボット外科手術システム。
（項目１４）
前記ダイヤフラムは、器具インタフェースとフレームとの間の領域において回旋状である、項目８に記載のロボット外科手術システム。
（項目１５）
ロボット外科手術マニピュレータと滅菌外科手術器具との間の滅菌バリアであって、該滅菌バリアは、
該ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートを囲む実質的に剛性のフレームであって、該駆動プレートは、取り付けられた外科手術器具のジンバルアセンブリの第１の表面を支える駆動表面を有し、該駆動プレートは、該ジンバルアセンブリの軸の交点と一致する動作の中心の周りに２つの回転自由度を有する、実質的に剛性のフレームと、
該駆動プレートをカバーする器具インタフェースと、
該器具インタフェースを該フレームに接続するダイヤフラムと
を備えている、滅菌バリア。
（項目１６）
前記ダイヤフラムは、前記駆動プレートの動作の中心を越えて前記駆動表面から外側に延びる該駆動プレートの突き出た部分を受ける開口部をさらに含み、前記器具インタフェースは、該駆動プレートの該突き出た部分を受けるように形作られる、項目１５に記載の滅菌バリア。
（項目１７）
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェース上の複数の整列特徴を受ける複数の開口部をさらに含む、項目１５に記載の滅菌バリア。
（項目１８）
前記フレームに接着される滅菌シートをさらに備え、該滅菌シートは、前記ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする、項目１５に記載の滅菌バリア。
（項目１９）
前記滅菌シートが接着される取り付け構造をさらに含み、該取り付け構造は前記ダイヤラムに実質的に垂直に延びる、項目１８に記載の滅菌バリア。
（項目２０）
前記フレームは、前記外科手術器具に回転動作を連結するために前記器具インタフェースに隣接して円形の開口部に配置されるカップリングをさらに含み、該カップリングは、前記ダイヤフラムを係合してシールを提供する周辺溝を含む、項目１５に記載の滅菌バリア。
（項目２１）
前記カップリングは、前記外科手術器具を係合するために尖った突出部を有する面を含む、項目２０に記載の滅菌バリア。
（項目２２）
前記ダイヤフラムは、前記器具インタフェースと前記フレームとの間の領域において回旋状である、項目１５に記載の滅菌バリア。
（項目２３）
ロボット外科手術マニピュレータから、取り外し可能滅菌バリアを介して外科手術器具に制御器動作を伝える方法であって、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートに実質的に剛性のフレームを接着する動作と、
ダイヤフラムによって該フレームに器具インタフェースを接続する動作と
を包含し、
該器具インタフェースは、該ロボット外科手術マニピュレータの駆動プレートと該外科手術器具のジンバルアセンブリの被駆動表面との間に位置を決められ、
該器具インタフェースは、該ドライブプレートが該ジンバルアセンブリのジンバル軸において旋回することを可能にするように形作られる、方法。
（項目２４）
ロボット外科手術マニピュレータから、取り外し可能滅菌バリアを介して外科手術器具に制御器動作を伝える方法であって、
該ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする滅菌シートに実質的に剛性のフレームを接着する動作と、
該フレームにおいて開口部内に回転カップリングを接続する動作と
を包含し、
該回転カップリングは、該マニピュレータ上の回転要素と該器具上の回転要素との間に位置を決められ、
該回転カップリングは、該回転要素のうちの１つを係合する尖った突出部を有する面を備えている、方法。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面および下記の詳細な説明から明らかである。
【００１０】
本発明は、以下の説明、および例として限定することなく本発明の実施形態を例示するために用いられる添付の図面を参照することによって最も良く理解され得る。図面において、同様の参照数字は類似の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、患者の腹部における孔を通って挿入されたロボットで制御された外科手術器具を有するロボット外科手術システムの簡略斜視図である。
【図２】図２は、ロボットマニピュレータと共に使用する外科手術器具の平面図である。
【図３】図３は、図２に示される外科手術器具の斜視図である。
【図４】図４は、本発明を具体化するロボットマニピュレータのカプラ部分の斜視図である。
【図５】図５は、連結した状態における本発明を具体化するカプラシステムの斜視図である。
【図６】図６Ａは、連結されていない状態における図５のカプラシステムの斜視図である。図６Ｂは、反対側からの図６Ａのカプラシステムの斜視図である。
【図７】図７は、図５のカプラシステムの平面図である。
【図８】図８Ａは、第１の動作位置における線８−８についての図５のカプラシステムの断面である。図８Ｂは、第２の動作位置における線８−８についての図５のカプラシステムの断面である。図８Ｃは、第３の動作位置における線８−８についての図５のカプラシステムの断面である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態を示すブロックの斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示されるものの平面図である。
【図１１】図１１は、線１１−１１についての図１０の器具インタフェースの断面である。
【図１２】図１２は、図１０の器具インタフェースの底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（詳細な説明）
以下の説明において、多くの特定の詳細が述べられる。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの特定の詳細がなくても実施され得ることが理解される。他の場合において、この説明を理解しにくくしないために、周知の回路、構造および技術は、詳細には示されていない。
【００１３】
以下の説明において、添付の図面に参照がなされ、添付の図面は本発明のいくつかの実施形態を例示する。他の実施形態が利用され得、機械的構成的、構造的、電気的および動作的な変更が本開示の精神および範囲から逸脱することなく行われ得ることは理解される。以下の詳細な説明は限定する意味で取られるべきではなく、本発明の実施形態の範囲は、発行された特許の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００１４】
本明細書に用いられる専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみであり、本発明を限定することは意図されない。「下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「より下、下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、「より上、上部（ｕｐｐｅｒ）」などの空間的に相対的な用語は、説明を容易にし、図に例示されるように、一つの要素または特徴の別の要素または特徴に対する関係を説明するために本明細書において用いられ得る。空間的に相対的な用語が図に描かれる配向の他に使用時または動作時にデバイスの異なる配向を包含するように意図されることは理解される。例えば、図におけるデバイスがひっくり返った場合、他の要素または特徴の「下方に（ｂｅｌｏｗ）」または「下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」のように説明される要素は、次いで他の要素または特徴の「上方に（ａｂｏｖｅ）」配向される。従って、例示的用語「下方に（ｂｅｌｏｗ）」は、上方におよび下方にという配向の両方を包含し得る。デバイスは、別のやり方で配向され（例えば、９０度または他の配向に回転させられ）得、本明細書において用いられる空間的に相対的な記述語はそれに応じて解釈され得る。
【００１５】
本明細書において用いられるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈が別のことを示さない限り、複数形もまた含むことが意図される。用語「備える、包含する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている、包含している（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、かつ／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、かつ／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことはさらに理解される。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に従うロボット外科手術システム１００の簡略斜視図である。示されるロボット外科手術システム１００は、患者の体を支持する手術台に取り付けられるかまたは手術台の近くに取り付けられる支持アセンブリ１１０を含む。支持アセンブリ１１０は、１つ以上の外科手術器具１２０を患者の体内の外科手術部位に送出することを可能にする。
【００１７】
用語「器具」は、患者の体内に挿入されるように構成され、外科手術処置を実行するために用いられるように構成されるデバイスを説明するために本明細書において用いられる。器具は、針ドライバ、焼灼デバイス、または切断ツールなどの単一の外科手術ツール、撮像デバイス（例えば、内視鏡または超音波プローブ）、または２つ以上の様々なツールおよび撮像デバイスの組み合わせを含む組み合わせデバイスを備え得る。
【００１８】
システム１００の簡略斜視図は、本発明の局面がより明確に見られることを可能にするため、単一の器具１２０を支持する単一のロボットマニピュレータ１３０のみを示す。機能ロボット外科手術システムは、手術者が患者の体の外部から外科手術部位を見ることを可能にする視覚システムをさらに含む。視覚システムは、例えば、外科手術器具１２０のうちの１つの遠位端に備えつけられる光学デバイスによって受信される画像を表示する、ビデオモニタを備え得る。光学デバイスは、例えば、検出された画像を患者の体の外部の撮像センサ（例えばＣＣＤまたはＣＭＯｓセンサ）に伝える光ファイバに連結されたレンズを備え得る。あるいは、撮像センサは外科手術器具１２０の遠位端に備えつけられ得、センサによって生成された信号はモニタ上に表示するためにリード線を通ってかまたは無線で送信される。例示的モニタは、カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＩｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．によって製造されるｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍにおける外科医のカート上の立体ディスプレイである。
【００１９】
機能ロボット外科手術システムは、外科手術アセンブリ１１０および外科手術器具１２０の挿入および関節運動を制御する制御システムをさらに含む。この制御は、所望の制御の程度、外科手術アセンブリ１１０の大きさ、および他の要因に従い、様々な方法で達成され得る。いくつかの実施形態において、制御システムは、ジョイスティック、外骨格手袋（ｅｘｏｓｋｅｌｅｔａｌ  ｇｌｏｖｅ）、または類似のものなどの１つ以上の手動の入力デバイスを含み得る。これらの入力デバイスはサーボモータを制御し、サーボモータは同様に、外科手術アセンブリ１１０の関節運動を制御する。サーボモータによって生成された力は、ドライブトレイン（ｄｒｉｖｅｔｒａｉｎ）機構を介して転送され、ドライブトレイン機構は、患者の体外で生成された、サーボモータからの力を細長い外科手術器具１２０の中間部分を通ってサーボモータから遠位の、患者の体内の外科手術器具の一部分に伝える。ドライブトレイン機構は、例えば、引張状態のケーブル、または圧縮された状態かもしくはねじり力を受けているロッドもしくはチューブを備え得る。遠隔操作外科手術に精通している人は、ｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）Ｓｕｒｇｉｃａｌ  ＳｙｓｔｅｍおよびＣｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｏｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって最初に製造されたＺｅｕｓ（登録商標）システムなどのシステム、ならびにそのようなシステムの様々な例示的構成要素があることを知っている。
【００２０】
図１は、滅菌外科手術領域１２２を示し、その領域において、外科手術器具１２０は、例えば患者の腹部における単一のポートなどのエントリガイドカニューレ１２４を通って挿入される。機能ロボット外科手術システムは、エントリガイドマニピュレータおよび器具マニピュレータを提供する。エントリガイド１２４は、エントリガイドマニピュレータに取り付けられ、エントリガイドマニピュレータは、所望の目標外科手術部位にエントリガイド１２４の遠位端１２６の位置を決めるロボット位置決めシステムを含む。ロボット位置決めシステムは、例えば複数の自由度（例えば、６自由度）を有するシリアルリンクアームまたはベースに取り付けられたセットアップ継手によって位置を決められるリモートセンターアームなどの様々な形態で提供され得る。あるいは、エントリガイドマニピュレータは、所望の位置にエントリガイド１２４の位置を決めるように手動で操作され得る。いくつかの遠隔外科手術の実施形態において、マニピュレータを制御する入力デバイスは、患者から離れた位置（患者が置かれている室の外）に提供され得る。入力デバイスからの入力信号は次いで制御システムに送信され、制御システムは同様にそれらの信号に応じてマニピュレータ１３０を操作する。器具マニピュレータは、器具マニピュレータ１３０がエントリガイド１２４と関連して動くように、エントリガイドマニピュレータに連結される。
【００２１】
本発明の実施形態は、ロボットマニピュレータ１３０と、滅菌外科手術器具１２０と、ロボットマニピュレータを外科手術器具に連結し、ロボットマニピュレータと外科手術器具との間で動作を転送する機械的要素を含む中間滅菌ドレープ１０２とを含む３構成要素外科手術システム１００を提供する。それによって、ロボットマニピュレータ１３０は、滅菌外科領域１２２から保護される。外科手術器具１２０は、概して滅菌されており、滅菌可能でありかつ／または使用のために密閉されたパッケージ内に提供されるか、あるいは使い捨てであり得る。滅菌ドレープ１０２は、使い捨てである。対照的に、ロボットマニピュレータ１３０の複雑なサーボ機構は、処置と処置との間で十分に滅菌することが困難かつ／または不可能であり得る。代わりに、滅菌ドレープ１０２は、マニピュレータの少なくとも一部分をカバーし、患者の周りの滅菌環境を維持する。この方法で、ロボットマニピュレータ１３０は、外科手術処置の前に布で覆われ（ｄｒａｐｅｄ）得、滅菌処置においてロボットマニピュレータ内のモータまたは電気回路を損傷することなく、滅菌外科手術部位１２２を提供し得る。
【００２２】
滅菌ドレープ１０２は、マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする。図１における滅菌ドレープ１０２は、明確にするためにロボットマニピュレータ１３０のほんの小さな部分をカバーするように示されるが、滅菌ドレープが、ロボットマニピュレータの大部分またはロボットマニピュレータのすべてをカバーし得、ロボットマニピュレータの支持構造さえもカバーし得ることは理解される。他の実施形態において、滅菌ドレープは、追加の滅菌ドレープと協働し得、ロボットマニピュレータをカバーし得る。他の実施形態において、滅菌ドレープは、２つ以上のロボットマニピュレータをカバーし得、ロボットマニピュレータを複数の外科手術器具に連結する複数の機械的要素を含み得る。
【００２３】
外科手術器具１２０は、ロボットマニピュレータ１３０に分離可能に接続される。ロボットマニピュレータは、ロボットマニピュレータから外科手術器具１２０に制御器動作を転送するカプラ１３２を含む。遠位端エフェクタは、近位インタフェースに対して複数の動作度（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｍｏｔｉｏｎ）を有する。動作度はインタフェースの駆動要素に連結される。隣接して配置される。滅菌ドレープは、マニピュレータ１３０とインタフェース１３２との間に置かれる滅菌バリアを含む。滅菌バリアは、マニピュレータ１３０の駆動要素によって駆動される第１の表面を含み、第２の表面は器具１２０の被駆動要素を駆動する。
【００２４】
図２は、外科手術器具１２０の例示的実施形態の平面図であり、外科手術器具１２０は、細長い本体部分チューブ２１０と、遠位部分２５０と、近位制御機構２４０とを備えている。外科手術器具１２０の遠位部分２５０は、示されている鉗子、針ドライバ、焼灼デバイス、切断ツール、撮像デバイス（例えば、内視鏡または超音波プローブ）、または２つ以上の様々なツールおよび撮像デバイスの組み合わせを含む組み合わせデバイスなどの任意の様々な外科手術デバイスを提供し得る。
【００２５】
図３は、外科手術器具１２０の近位制御機構２４０をより詳細に示す斜視図である。この実施形態において、ジンバルアセンブリ２４４および回転入力２４２は、制御入力を受けるために提供される。ジンバルアセンブリ２４４は、近位制御機構２４０のハウジングによって旋回可能に支持される外側ジンバル３０２と、外側ジンバルによって旋回可能に支持される内側ジンバル３００とを含む。交差した内側ジンバルアセンブリの軸と外側ジンバルアセンブリの軸とは、内側ジンバルアセンブリが２つの回転自由度で、すなわちジンバルアセンブリの２つの軸の各々に対して１つの自由度で動くことを可能にする。
【００２６】
２自由度は、外科手術器具１２０の遠位部分に提供される外科手術ツール２５０の２つの関係する動作を制御し得るか、または２つの無関係の動作を制御し得る。例えば、ジンバルアセンブリ２４４の一方の軸の回転は鉗子ジョー２５２のうちの１つの角位置（ａｎｇｕｌａｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を制御し得、もう一方の軸の回転はもう一方のジョー２５４の角位置を制御し得る。別の例において、ジンバルアセンブリ２４４の一方の軸の回転は、鉗子ジョー２５２、２５４を開閉し得、もう一方の軸の回転は、鉗子２５０を回転させ得る。他の実施形態において、２つ以上のジンバルセンブリは、外科手術器具の遠位部分に提供されるツールのより多くの動きを制御するために提供され得る。さらなるジンバルアセンブリは、互いに隣接し得るか、または外科手術器具１２０の近位制御機構２４０の他の表面に提供され得る。回転入力２４２は、チューブ２１０を回転させ得るか、または外科手術器具１２０の別の動作を制御し得る。
【００２７】
図４は、ロボットマニピュレータ１３０のカプラ部分１３２の斜視図を示す。器具がロボットマニピュレータ１３０に接続されているとき、カプラ１３２は、外科手術器具１２０の近位制御機構２４０においてジンバルアセンブリ２４４の内側ジンバル３００を支えるプレート４００を含む。器具１２０がマニピュレータ１３０に接続されているとき、ピンは、器具のジンバル軸の交点に一致する点においてプレート４００を旋回するように支持する。従って、プレート４００とジンバルアセンブリ２４４の内側ジンバル３００とは共通の動作中心の周りに２自由度で回転し、プレートと内側ジンバルとの間に相対的な動作はない。カプラ１３２は、外科手術器具１２０の回転入力２４２を係合する回転出力４０２をさらに含み得る。
【００２８】
図５は、滅菌シートに接着され得、本発明を具体化する滅菌ドレープを形成し得る滅菌バリア５００の斜視図を示す。図６は、断面線６−６に沿った、滅菌バリア５００の断面である。図７は、滅菌バリア５００の分解組立図である。図８は、ロボットマニピュレータのカプラ部分１３２の斜視図を示し、３つの構成要素が互いに関係する仕方を例示する分解組立構成における滅菌ドレープ１０２および外科手術器具１２０を示す。外科手術器具１２０がロボットマニピュレータ１３０に動作可能に接続されているとき、滅菌バリア５００はマニピュレータと器具との間で接近して保持される。
【００２９】
滅菌ドレープ１０２は、滅菌シート８００を含み、ロボット外科手術マニピュレータの少なくとも一部分をカバーする。実質的に剛性のフレーム５０４は、滅菌シートに接着される。フレーム５０４は、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、または滅菌バリア５００のために安定したフレームを提供する他の類似の材料から作られ得る。滅菌シート８００は、ポリエチレン、エチレン−メチル−アクリラート（ＥＭＡ）、または、穿刺もしくは引き裂きに耐性のある柔軟で滅菌可能なバリアを提供する他のシート材料の、厚さ０．００８”以下のオーダーの非常に薄いシートから作られ得る。
【００３０】
器具インタフェース５０２は、ロボット外科手術マニピュレータ１３０の駆動プレート４００をカバーし、器具１２０の内側ジンバル３００にプレートの動作を伝えるために提供される。ダイヤフラム５０６は、器具インタフェース５０２をフレーム５０４に接続する。ダイヤフラム５０６は、マニピュレータ１３０と器具１２０との間にバリアを提供する。ダイヤフラム５０６は、器具インタフェース５０２とフレーム５０４との間の領域において回旋状であり（ｃｏｎｖｏｌｕｔｅｄ）得、プレート４００がフレーム５０４における開口部５１６内で動くことを可能にし得る。回旋状のダイヤフラム５０６は、回旋体（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）が器具インタフェース５０２の動作によって必要に応じて変形させられ、次いでその静止構成に戻ることを可能にするエラストマー材料から作られ得る。他の実施形態において、ダイヤフラムは、ダイヤフラムが器具インタフェースの動作によって必要に応じて伸び、次いでその静止構成に戻ることを可能にする平らなエラストマー材料から作られ得る。他の実施形態において、ダイヤフラムは、ダイヤフラムが器具インタフェースの動作によって必要に応じて変形させられ、従って使用によって回旋体を形成することを可能にする平らなプラスチック材料から作られ得る。
【００３１】
ダイヤフラム５０６は、駆動表面から外側に延び、駆動プレート４００の動作の中心を提供する、駆動プレート４００の突き出た部分４０４を受ける開口部５１８をさらに含み得る。器具インタフェース５０２は、駆動プレート４００の突き出た部分４０４を受けるように形作られ得る５２０。
【００３２】
ダイヤフラム５０６は、駆動プレート４００の駆動表面上の複数の整列特徴４０６を受ける複数の開口部５２２をさらに含み得、器具インタフェース５０２は、複数の整列特徴を受けるように形作られる５２４。
【００３３】
フレームは、器具インタフェースに隣接し、回転ドライバ４０２の回転動作を外科手術器具１２０の回転入力２４２に連結する、円形開口部５１０に配置されるカップリング５０８をさらに含み得る。カップリング５０８は、ダイヤフラム５０６を係合し、カップリングが回転することを可能にするシールを提供する周辺溝５１２を含み得る。カップリングは、外科手術器具１２０の回転入力２４２を係合する尖った突出部５１４を有するフェースを含み得る。突出部は、器具１２０がマニピュレータ１３０に取り付けられると、突出部が嵌合部に入り、嵌合部を整列させるようにする大きさでかつそのような形に作られ得る。器具インタフェース５０２およびカップリング５０８は、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、または、器具インタフェース５０２およびカップリング５０８が圧縮において力を伝え得るように低い圧縮性を有する他の類似の材料から作られ得る。
【００３４】
図９は、本発明を具体化する別の滅菌ドレープ９００の斜視図を示す。前述の実施形態におけるように、器具インタフェース９０２は、ダイヤフラム９０６によって実質的に剛性のフレーム９０４に接続される。フレーム９０４は取り付け構造９１４、９１６をさらに含み、滅菌シート９１０が取り付け構造９１４、９１６に接合される。取り付け構造は、ダイヤフラム９０６の平面に対して実質的に垂直に延びる。取り付け構造９１４、９１６は、フレームが滅菌シート９１０における単一の直線スリット９１２の中に挿入され、シートに取り付けられることを可能にし得る。
【００３５】
前述の実施形態におけるように、カプラ９０８は、マニピュレータからの回転動作を器具に連結するために提供され得る。器具インタフェース９０２は、プレートに動作の中心を提供するマニピュレータの駆動プレートの部分を受ける突き出た部分９２０を提供するように形作られ得る。
【００３６】
図１０は、器具インタフェース９０２の平面図である。図１１は、線１１−１１についての断面図である。図１２は、器具インタフェース９０２の底面図である。図１１および図１２に最も良く見られるように、器具インタフェース９０２は、円筒形の整列特徴９０５を含み得る。円筒９０５は、マニピュレータの駆動プレートにおいて対応する穴によって受けられ得る。円筒９０５は、駆動プレート上で器具インタフェース９０２を保持する「ばねはめあい」を提供するスリットを含み得る。円筒９０５の側面は、マニピュレータの駆動プレートにおける円筒の空間および対応する穴においていくらかのミスマッチを許容するために取り除かれ得る。
【００３７】
特定の例示的実施形態が、説明され、添付の図面に示されるが、そのような実施形態が、本広い発明の単なる例示であり、制限するものではないこと、およびこの発明が、示され、説明される特定の構造および配置に限定されないことは理解されるべきである。なぜなら、様々な他の修正が当業者に思いつき得るからである。従って、説明は、限定することの代わりに例示であると見なされるべきである。
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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