(57)【要約】【課題】手術器具の関節部の支持体を提供する。【解決手段】ロボット手術器具（４０６）は、シャフト（５０４）と、エンドエフェクタエレメント（５０２，５０３）と、エンドエフェクタエレメントをシャフトに連結する関節部（５０５）とを備える。関節部は、エンドエフェクタエレメントがシャフトの長手方向軸心に対して所定の範囲の向きに位置することを可能にするジョイントと、ジョイントを駆動するように構成された対の駆動エレメントと、傾斜面を有する支持体と、偏向プーリ（７１６，７１７）とを備える。偏向プーリは、前記傾斜面を横切る偏向プーリ軸心回りに回転するように前記傾斜面に取り付けられている。【選択図】図１１
2019505260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
エンドエフェクタエレメントと、
前記エンドエフェクタエレメントを前記シャフトに連結する関節部と、
を備え、
前記関節部が、
前記エンドエフェクタエレメントが前記シャフトの長手方向軸心に対して所定の範囲の向きに位置することを可能にするジョイントと、
当該ジョイントを駆動するように構成された対の駆動エレメントと、
傾斜面を有する支持体と、
偏向プーリであって、当該偏向プーリが前記傾斜面を横切る偏向プーリ軸心回りに回転するように前記傾斜面に取り付けられている偏向プーリと、
を備える、ロボット手術器具。
【請求項２】
請求項１に記載のロボット手術器具において、前記偏向プーリが、前記傾斜面に対向し且つ当該傾斜面と同一面上に配置されている取付面、および当該取付面とは反対側にある反対面を有する、ロボット手術器具。
【請求項３】
請求項１または２に記載のロボット手術器具において、前記偏向プーリが、前記傾斜面にスピンドルによって保持されている、ロボット手術器具。
【請求項４】
請求項３に記載のロボット手術器具において、前記スピンドルの本体が、前記支持体の、当該スピンドルの本体と遊嵌する穴部内で保持されている、ロボット手術器具。
【請求項５】
請求項３または４に記載のロボット手術器具において、前記スピンドルの本体が、前記偏向プーリにおける中央孔に遊嵌している、ロボット手術器具。
【請求項６】
請求項２を引用する請求項３から５のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記スピンドルのヘッドが、前記偏向プーリを前記傾斜面に対して保持するように前記反対面の少なくとも一部に接触している、ロボット手術器具。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記傾斜面が、前記支持体の長手方向軸心と平行でない、ロボット手術器具。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記支持体が、前記関節部の第１のジョイントと第２のジョイントとを接続する剛性の構造体である、ロボット手術器具。
【請求項９】
請求項８に記載のロボット手術器具において、前記第１のジョイントが、第１の対の駆動エレメントにより駆動可能であり、前記第１のジョイントは、前記エンドエフェクタエレメントが前記シャフトの長手方向軸心を横切る第１の軸心回りに回転することを可能にし、前記第２のジョイントが、第２の対の駆動エレメントにより駆動可能であり、当該第２の対の駆動エレメントの一方の駆動エレメントが前記偏向プーリの周りを移動するように拘束されている、ロボット手術器具。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボット手術器具において、さらに、
前記第１の軸心回りに回転可能な第１のセットのプーリ、
を備え、前記第２の対の駆動エレメントが、前記第１のセットのプーリの周りおよび前記偏向プーリの周りを移動するように拘束されており、前記偏向プーリ軸心は、前記偏向
プーリに前記第１のセットのプーリの第１のプーリの繰出し点から前記第２の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントを前記第２のジョイントの巻取り点へと偏向させるように、前記第１の軸心に対して傾いている、ロボット手術器具。
【請求項１１】
請求項１０に記載のロボット手術器具において、前記傾斜面が、前記第１のセットのプーリの前記第１のプーリの前記繰出し点と前記第２のジョイントの前記巻取り点と前記関節部の外形プロファイル上の点とによって画定される偏向プーリ平面と平行な平面上に位置しており、前記関節部の外形プロファイル上の当該点は、前記偏向プーリが前記偏向プーリ平面に位置したときに当該偏向プーリが前記関節部内に収まるような点である、ロボット手術器具。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記第２のジョイントは、前記エンドエフェクタエレメントが前記第１の軸心を横切る第２の軸心回りに回転することを可能にする、ロボット手術器具。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、さらに、
追加のエンドエフェクタエレメントと、
前記関節部内で一対の駆動エレメントを偏向するように構成された追加の偏向プーリと、
を備え、
前記支持体が、さらに、追加の傾斜面を有しており、前記追加の偏向プーリは、当該追加の偏向プーリが前記追加の傾斜面を横切る追加の偏向プーリ軸心回りに回転するように前記追加の傾斜面に取り付けられている、ロボット手術器具。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロボット手術器具において、前記追加の傾斜面が、前記傾斜面と平行でない、ロボット手術器具。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載のロボット手術器具において、前記偏向プーリが、前記追加の傾斜面に対向し且つ当該追加の傾斜面と同一面上に配置されている追加の取付面、および当該追加の取付面とは反対側にある追加の反対面を有する、ロボット手術器具。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記追加の偏向プーリが、前記追加の傾斜面へと追加のスピンドルで保持されている、ロボット手術器具。
【請求項１７】
請求項１６に記載のロボット手術器具において、前記追加のスピンドルの本体が、前記支持体の、当該追加のスピンドルの本体と遊嵌する追加の穴部内で保持されている、ロボット手術器具。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載のロボット手術器具において、前記追加のスピンドルの本体が、前記追加の偏向プーリにおける中央孔に遊嵌している、ロボット手術器具。
【請求項１９】
請求項１５を引用する請求項１６から１８のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記追加のスピンドルのヘッドが、前記追加の偏向プーリを前記追加の傾斜面に対して保持するように前記追加の反対面の少なくとも一部に接触している、ロボット手術器具。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記追加の傾斜面が、前記支持体の長手方向軸心と平行でない、ロボット手術器具。
【請求項２１】
請求項８を引用する請求項１３から２０のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記支持体が、さらに、第３のジョイントを前記関節部の前記第１および第２のジョイントに接続している、ロボット手術器具。
【請求項２２】
請求項９を引用する請求項２１に記載のロボット手術器具において、前記第３のジョイントが、第３の対の駆動エレメントにより駆動可能であり、当該第３の対の駆動エレメントの一方の駆動エレメントが前記追加の偏向プーリの周りを移動するように拘束されている、ロボット手術器具。
【請求項２３】
請求項１０を引用する請求項２２に記載のロボット手術器具において、前記第３の対の駆動エレメントが、前記第１のセットのプーリの周りおよび前記追加の偏向プーリの周りを移動するように拘束されており、前記追加の偏向プーリ軸心は、前記追加の偏向プーリに前記第１のセットのプーリの第２のプーリの繰出し点から前記第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントを前記第３のジョイントの巻取り点へと偏向させるように、前記第１の軸心に対して傾いている、ロボット手術器具。
【請求項２４】
請求項２３に記載のロボット手術器具において、前記追加の傾斜面が、前記第１のセットのプーリの前記第２のプーリの前記繰出し点と前記第３のジョイントの前記巻取り点と前記関節部の外形プロファイル上の点とにより画定される追加の偏向プーリ平面と平行な平面上に位置しており、前記関節部の外形プロファイル上の当該点は、前記追加の偏向プーリが前記追加の偏向プーリ平面に位置したときに当該追加の偏向プーリが前記関節部内に収まるような点である、ロボット手術器具。
【請求項２５】
請求項２１から２４のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記第３のジョイントは、前記追加のエンドエフェクタエレメントが前記第２の軸心回りに回転することを可能にする、ロボット手術器具。
【請求項２６】
請求項１３から２６のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記傾斜面と前記追加の傾斜面とが、前記支持体の長手方向軸心を基準として対称である、ロボット手術器具。
【請求項２７】
請求項２２から２４、ならびに請求項２２を引用する請求項２５および２６のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記支持体が、前記第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントを係合させる溝を前記傾斜面に隣接する箇所に有しており、当該溝は、前記第３の対の駆動エレメントの係合した前記第２の駆動エレメントが前記偏向プーリ内に部分的に取り囲まれるように配置されている、ロボット手術器具。
【請求項２８】
請求項２２から２４および２７、ならびに請求項２２を引用する請求項２５および２６のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記支持体が、前記第２の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントを係合させる追加の溝を前記追加の傾斜面に隣接する箇所に有しており、当該追加の溝は、前記第２の対の駆動エレメントの係合した前記第２の駆動エレメントが前記追加の偏向プーリ内に部分的に取り囲まれるように配置されている、ロボット手術器具。
【請求項２９】
請求項１３から２８のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記エンドエフェクタエレメントと前記追加のエンドエフェクタエレメントとが、エンドエフェクタの向かい合った第１及び第２のジョーである、ロボット手術器具。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記関節部のプロファイルの直径が５ｍｍ以下である、ロボット手術器具。
【請求項３１】
請求項１から３０のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記対の駆動エレメントが、細長く且つ可撓性である、ロボット手術器具。
【請求項３２】
請求項１から３１のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記対の駆動エレメントがケーブルである、ロボット手術器具。
【請求項３３】
請求項１から３２のいずれか一項に記載のロボット手術器具において、前記対の駆動エレメントが、圧縮力及び引張力に抵抗する、ロボット手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
手術を支援及び実行するためにロボットを使用することが知られている。図１には、基台１０８、アーム１０２及び器具１０５で構成される典型的な手術ロボット１００が示されている。上記基台は、当該ロボットを支持し、かつ、それ自体も例えば手術室の床、手術室の天井、トロリー等に強固に取り付けられる。上記アームは、上記基台と上記器具との間に延びている。上記アームは当該アームの長さに沿って、上記手術器具を患者に対する所望の位置に配置するように用いられる複数のフレキシブルジョイント１０３によって回動される。上記手術器具は、このロボットアームの遠位端部１０４に取り付けられている。上記手術器具は、ポート１０７で、手術部位にアクセスするように患者１０１の体内に進入する。上記器具は当該器具の遠位端部に、医療処置を行うためのエンドエフェクタ１０６を備えている。
【０００２】
図２には、ロボット腹腔鏡下手術を実行するための典型的な手術器具２００が示されている。この手術器具は、ベース２０１を備える。当該手術器具は、ベース２０１を介して上記ロボットアームに連結する。ベース２０１と関節部２０３との間には、シャフト２０２が延びている。関節部２０３は、エンドエフェクタ２０４で終端する。図２では、一対の凸凹状のジョーがエンドエフェクタ２０４として描かれている。関節部２０３は、エンドエフェクタ２０４がシャフト２０２に対して動くことを可能にする。当該関節部により、エンドエフェクタ２０４の運動に少なくとも２の自由度が付与されるのが望ましい。
【０００３】
図３には、エンドエフェクタ２０４がピッチジョイント３０１及び２つのヨージョイント３０２によってシャフト２０２に対して動くことが可能とされている既知の手術器具３００の一例が示されている。ジョイント３０１は、エンドエフェクタ２０４がピッチ軸３０３回りに回転することを可能にする。ジョイント３０２は、エンドエフェクタ２０４の各ジョーがヨー軸３０４回りに回転することを可能にする。これらのジョイントは、ケーブル３０６，３０７，３０８により駆動される。プーリ３０５が、ケーブル３０７，３０８を、当該ケーブル３０７，３０８の通路から上記ピッチジョイントを越えて上記ヨージョイントへと案内するために用いられている。プーリ３０５は、関節部２０３の中央軸心からオフセットしている。上記シャフトの外径は、上記関節部内の部品の数、寸法及び位置に対処するように８ｍｍとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
患者の皮膚の切開部を小さくして且つ患者の体内の離断部を少なくするために、上記器具の外径を減少させることが所望される。さらに、上記器具を支持するのに求められるロボットのベース及びアームの寸法や重量を抑えるために、当該手術器具の重量を減少させることが所望される。これによりロボットは、全体としてコンパクトになるので、手術室内で占める空間が少なくなり、手術室内で動くことのできる範囲を拡大することができる。
【０００５】
典型的な腹腔鏡下手術での手術医は、多数の器具を使用するので、器具を別の器具に何回も取り替えることになる。よって、ロボットアームから器具が取り外されて別の器具が取り付けられるのにかかる時間を短縮し、かつ、このような作業を出来る限り容易化することが所望される。さらに、器具がロボットアームに取り付けられてから当該器具を使用可能な状態にセットアップするのにかかる時間を短縮することが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様では、添付の特許請求の範囲に記載されているようなロボット手術器具が提供される。
【０００７】
以下では、本発明について、添付の図面を一例として参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】手術を実行している手術ロボットを示す図である。
【図２】既知の手術器具を示す図である。
【図３】手術器具の回動するエンドエフェクタの既知の配置構成を示す図である。
【図４】手術ロボットを示す図である。
【図５ａ】手術器具の遠位端部を示す図である。
【図５ｂ】手術器具の遠位端部を示す他の図である。
【図６ａ】図５ａ及び図５ｂの手術器具の遠位端部の、直線状態でのプーリ機構を示す図である。
【図６ｂ】図５ａ及び図５ｂの手術器具の遠位端部の、直線状態でのプーリ機構を示す他の図である。
【図７】図５ａ及び図５ｂの手術器具の遠位端部の、様々な非直線状態でのプーリ機構を示す図である。
【図８】図５ａ及び図５ｂに示すプーリ機構の、互いにオフセットしているプーリを示した図である。
【図９】手術器具の遠位端部の、非直線状態を示す図である。
【図１０】手術器具の関節部の支持体及び偏向プーリを示す図である。
【図１１】図１０の支持体及び偏向プーリを示す他の図である。
【図１２】図１０及び図１１の関節部のうち、支持体のみを示した図である。
【図１３】図１０及び図１１の関節部のうち、支持体のみを示した他の図である。
【図１４】図１２及び図１３の支持体に、スピンドルが装着された偏向プーリが取り付けられている様子を示す図である。
【図１５】図１２及び図１３の支持体の傾斜面及び溝を示す図である。
【図１６ａ】器具シャフト内での駆動エレメントの配置構成を示す図である。
【図１６ｂ】器具シャフト内での駆動エレメントの配置構成を示す図である。
【図１７ａ】手術器具を示す図である。
【図１７ｂ】手術器具を示す他の図である。
【図１８】器具シャフト内のスポークを示す図である。
【図１９ａ】器具インターフェースを示す図である。
【図１９ｂ】器具インターフェースを示す他の図である。
【図１９ｃ】器具インターフェースを示すさらなる他の図である。
【図２０ａ】張力付与機構を示す図である。
【図２０ｂ】張力付与機構を示す他の図である。
【図２１ａ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示す図である。
【図２１ｂ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示す他の図である。
【図２１ｃ】ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースを示すさらなる他の図である。
【図２２ａ】器具インターフェースエレメントの一構成を示す図である。
【図２２ｂ】器具インターフェースエレメントの他の構成を示す図である。
【図２２ｃ】器具インターフェースエレメントのさらなる他の構成を示す図である。
【図２３】駆動アセンブリインターフェースエレメントの一構成を示す図である。
【図２４】駆動アセンブリインターフェースに係合した器具インターフェースを示す図である。
【図２５】器具インターフェースを示すさらなる図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図４には、基台４０１から延びるアーム４００を備える手術ロボットが示されている。当該アームは、剛体のリム４０２を複数有している。これらのリムは、回転ジョイント４０３で連結されている。最も近位側のリム４０２ａは、ジョイント４０３ａによって前記基台に連結されている。当該リムと残りのリムとは、さらなるジョイント４０３によって次々と連結されている。好適には、リスト４０４が、４つの別個の回転ジョイントで構成されている。リスト４０４は、１つのリム（４０２ｂ）を前記アームの最も遠位側のリム（４０２ｃ）に連結している。最も遠位側のリム４０２ｃは、手術器具４０６のためのアタッチメント４０５を保持している。前記アームの各ジョイント４０３は、当該各ジョイントで回転運動を生じさせるように作動され得る１つ以上のモータ４０７と、当該ジョイントでの現在の形態および／または荷重に関する情報を提供する１つ以上の位置および／またはトルクセンサ４０８とを具備している。好適には、前記モータは、重量分布を良好にするために、当該モータによって動作が駆動される前記ジョイントの近傍に配置されている。図４では、分かり易くするために、これらのモータ及びセンサの一部しか描かれていない。前記アームは、一般的には、本願の出願人による同時継続中の国際出願PCT/GB2014/053523に記載されているものであり得る。
【００１０】
前記アームは、器具４０６とインターフェース連結するためのアタッチメント４０５で終端する。好適には、器具４０６は、図２に関して説明した構成のものである。当該器具の直径は、８ｍｍ未満である。好適には、当該器具の直径は、５ｍｍである。当該器具の直径は、５ｍｍ未満とされてもよい。当該器具の直径は、シャフトの直径であり得る。当該器具の直径は、関節部のプロファイルの直径であり得る。好適には、当該関節部のプロファイルの直径は、前記シャフトの直径と合致するか又は前記シャフトの直径よりも幅狭である。アタッチメント４０５は、前記器具の関節部を駆動する駆動アセンブリを具備している。駆動アセンブリインターフェースにおける可動なインターフェースエレメントは、前記ロボットアームからの駆動を前記器具へと伝達するために、器具インターフェースにおける対応する可動なインターフェースエレメントと機械的に係合する。典型的な手術時には、器具が別の器具に数回取り替えられる。よって、前記器具は、手術のあいだ前記ロボットアームへと取付け可能かつ前記ロボットアームから取外し可能である。前記駆動アセンブリインターフェースおよび前記器具インターフェースは、当該駆動アセンブリインターフェースと当該器具インターフェースとが互いとの係合状態に移行させられるときに当該駆動アセンブリインターフェースと当該器具インターフェースとの位置合わせを支援する構成を有しており、これにより、ユーザが行わなければならない当該駆動アセンブリインターフェースと当該器具インターフェースとの位置合わせの精度が低くてもよくなる。
【００１１】
器具４０６は、手術を実行するためのエンドエフェクタを備える。当該エンドエフェクタは、任意の適切な構成のものであれば、どのような構成のものであってもよい。例えば、当該エンドエフェクタは、平らなジョー、凸凹状のジョー、グリッパー、一対の鋏、縫合用の針、カメラ、レーザ、ナイフ、ステープラー、焼灼器、吸引器等であり得る。前記器具は、図２に関して説明したように前記器具シャフトと前記エンドエフェクタとの間に関節部を備える。当該関節部は、前記エンドエフェクタが前記器具の前記シャフトに対して動くことを可能にする複数のジョイントを含む。前記関節部内のこれらのジョイントは、ケーブルなどの駆動エレメントにより作動される。これらの駆動エレメントは、前記器具シャフトの反対側の端部において前記器具インターフェースの前記インターフェースエレメントへと固定されている。つまり、前記ロボットアームは、駆動を前記エンドエフェクタへと次のようにして伝達する：駆動アセンブリインターフェースエレメントの運動が器具インターフェースエレメントを動かし、当該器具インターフェースエレメントが駆動エレメントを動かし、当該駆動エレメントが前記関節部のジョイントを動かし、当該ジョ
イントが前記エンドエフェクタを動かす。
【００１２】
前記ロボットアームには、前記モータのコントローラ、トルクセンサのコントローラ及びエンコーダのコントローラが分散配置されている。これらのコントローラは、通信バスを介して制御部４０９に接続されている。接続部４０９は、プロセッサ４１０およびメモリ４１１を含む。メモリ４１１は、モータ４０７の動作を制御してアーム４００を本明細書で説明する様式で動作させるための、前記プロセッサにより実行可能なソフトウェアを、非過渡的に記憶する。具体的に述べると、当該ソフトウェアはプロセッサ４１０を制御して、センサ４０８からの及び手術医指令インターフェース４１２からの入力に応じて前記モータを（例えば、分散配置されたコントローラ等を介して）駆動させるものであり得る。制御部４０９はモータ４０７に接続されており、前記ソフトウェアの実行で生じる出力に従って当該モータ４０７を駆動する。制御部４０９はセンサ４０８に接続されており、当該センサからの検出入力を受信する。制御部４０９は指令インターフェース４１２に接続されており、当該指令インターフェース４１２からの入力を受信する。これらの各接続は、例えば、それぞれ電気ケーブル又は光ケーブルであってもよいし、あるいは、無線接続により提供されるものであってもよい。指令インターフェース４１２は少なくとも１つの入力装置を有しており、当該入力装置によりユーザは、前記エンドエフェクタの動作を所望に合わせて要求することができる。当該入力装置は、例えば、制御ハンドル、ジョイスティックなどの手動で作動可能な機械的入力装置、光学ジェスチャーセンサなどの非接触式の入力装置等であり得る。メモリ４１１に記憶された前記ソフトウェアは、それらの入力に応答して前記アームや器具のジョイントを、予め決められた制御方針に準じて相応に動かすように構成されている。当該制御方針は、指令入力に応答して前記アームや器具の動作を緩和するセーフティー機能を含み得る。つまり、まとめると、手術医が指令インターフェース４１２にて、所望の手術を行うように器具４０６の動きを制御することができる。制御部４０９および／または指令インターフェース４１２は、アーム４００から離れた場所にあってもよい。
【００１３】
図５ａ及び図５ｂは、手術器具の遠位端部の両側を示す図である。図５ａ及び図５ｂでは、エンドエフェクタ５０１が一対のエンドエフェクタエレメント５０２，５０３を含む。図５ａ及び図５ｂにおける一対のエンドエフェクタエレメント５０２，５０３は、一対の向かい合った凸凹状のジョーとして描かれている。これは、あくまでも例示に過ぎないことを理解されたい。前記エンドエフェクタは、任意の適切な構成のものであればどのような構成のものであってもよく、例えば、前述したような構成のものとされる。エンドエフェクタ５０１は、関節部５０５によってシャフト５０４に連結されている。関節部５０５は、エンドエフェクタ５０１がシャフト５０４に対して動くことを可能にするジョイントを含む。第１のジョイント５０６は、エンドエフェクタ５０１が第１の軸心５１０回りに回転することを可能にする。第１の軸心５１０は、前記シャフトの長手方向軸心５１１を横切る。第２のジョイント５０７は、第１のエンドエフェクタエレメント５０２が第２の軸心５１２回りに回転することを可能にする。第２の軸心５１２は、第１の軸心５１０を横切る。第３のジョイント５１３は、第２のエンドエフェクタエレメント５０３が第２の軸心５１２回りに回転することを可能にする。好適には、第１のエンドエフェクタエレメント５０２と第２のエンドエフェクタエレメント５０３とは、前記第２および第３のジョイントによって第２の軸心５１２回りに、互いに独立して回転可能とされている。これらのエンドエフェクタエレメントは、前記第２および第３のジョイントによって同じ方向にも相異なる方向にも回転され得る。第２のエンドエフェクタエレメント５０３を前記第２の軸心回りに回転させることなく、第１のエンドエフェクタエレメント５０２を当該第２の軸心回りに回転させるということも可能であり得る。第１のエンドエフェクタエレメント５０２を前記第２の軸心回りに回転させることなく、第２のエンドエフェクタエレメント５０３を当該第２の軸心回りに回転させるということも可能であり得る。
【００１４】
図５ａ及び図５ｂには、前記エンドエフェクタが前記シャフトと一直線状になる前記手術器具の直線状態が描かれている。この向きでは、前記シャフトの長手方向軸心５１１が、前記関節部の長手方向軸心および前記エンドエフェクタの長手方向軸心と一致する。前記第１、第２および第３のジョイントが回動することにより、前記エンドエフェクタは前記シャフトに対して所定の範囲の向きに位置することができる。図９には、前記第１、第２および第３のジョイントの全てが図５ａ及び図５ｂの直線状態から回動駆動された後の、前記器具の遠位端部の幾つかの形態が示されている。
【００１５】
図５ａ及び図５ｂを参照する。前記シャフトは、当該シャフトの遠位端部にて第１のジョイント５０６で終端している。関節部５０５は、支持体５０９を含む。支持体５０９は一方の端部にて、第１のジョイント５０６によってシャフト５０４に連結されている。支持体５０９は当該支持体５０９の他方の端部にて、第２のジョイント５０７及び第３のジョイント５１３によってエンドエフェクタ５０１に連結されている。つまり、第１のジョイント５０６は支持体５０９がシャフト５０４に対して第１の軸心５１０回りに回転することを可能にし、第２のジョイント５０７及び第３のジョイント５１３はエンドエフェクタエレメント５０２，５０３が支持体５０９に対して第２の軸心５１２回りに回転することを可能にする。
【００１６】
図面では、第２のジョイント５０７と第３のジョイント５１３との両方が、共通の軸心５１２回りの回転を可能にしている。しかし、変形例として、前記第２のジョイントと第３のジョイントとは、前記エンドエフェクタエレメントの、相異なる軸心回りの回転を可能にするものとされてもよい。一方の前記エンドエフェクタエレメントの回転軸心は、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸心からシャフト５０４の長手方向にオフセットしているものとされてもよい。一方の前記エンドエフェクタエレメントの回転軸心は、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸心からシャフト５０４の長手方向を横切る方向にオフセットしているものとされてもよい。一方の前記エンドエフェクタエレメントの回転軸心は、他方のエンドエフェクタエレメントの回転軸心と平行ではないものとされてもよい。エンドエフェクタエレメント５０２，５０３の回転軸心同士は、前記シャフトの長手方向にオフセットしているものとされ得て、かつ／あるいは、前記シャフトの長手方向に直交する方向にオフセットしているものとされ得て、かつ／あるいは、互いに傾いているものとされてもよい。これは、前記エンドエフェクタエレメント同士が非対称とされる場合に望ましいものであり得る。例えば、電気手術用のエレメントでは、第１のエンドエフェクタエレメントが通電され得て、かつ、第２のエンドエフェクタエレメントは通電されずに前記第１のエンドエフェクタエレメントから絶縁され得る。これを支援するために、２つの前記エンドエフェクタエレメントの回転軸心同士が、前記シャフトの長手方向に直交する方向にオフセットしているものとされ得る。他の例では、第１のエンドエフェクタエレメントが刃体とされ得て、かつ、第２のエンドエフェクタエレメントが平坦な切断面とされ得る。このような刃体の使用を支援するために、２つの前記エンドエフェクタエレメントの回転軸心同士が、互いに傾いたものとされ得る。
【００１７】
前記関節部の前記ジョイントは、駆動エレメントにより駆動される。当該駆動エレメントは、前記関節部内の前記ジョイントから前記シャフトを通って前記器具インターフェースへと延びる細長いエレメントである。好適には、それぞれの駆動エレメントは少なくとも、当該駆動エレメントが前記関節部内の及び前記器具インターフェース内の部品に係合する領域において、当該駆動エレメントの主要な延在部分（extent）を横切るように撓むことが可能である。すなわち、それぞれの駆動エレメントが、特定の領域において、当該駆動エレメントの長手方向軸心を横切るように撓むことが可能である。このような可撓性により、前記駆動エレメントは前記器具内の前記ジョイント、プーリなどの構造体に巻かれれることができる。前記駆動エレメントは全体的に、当該駆動エレメントの長手方向軸心を横切るように撓むことが可能なものとされてもよい。前記駆動エレメントは、当該駆
動エレメントの主要な延在部分に沿って撓むことはできない。前記駆動エレメントは、当該駆動エレメントの長さに沿って加わる圧縮力及び引張力に抵抗する。すなわち、前記駆動エレメントは、当該駆動エレメントの長手方向軸心の方向に働く圧縮力及び引張力に抵抗する。前記駆動エレメントは、高いモジュラスを有する。前記駆動エレメントは、動作のあいだ緊張状態に維持される。前記駆動エレメントは、緩むことができないようにされている。これにより、前記駆動エレメントは、前記器具インターフェースからの駆動を前記ジョイントへと伝達することができる。前記駆動エレメントは、ケーブルであり得る。
【００１８】
好適には、それぞれのジョイントは、一対の駆動エレメントにより駆動される。図５ａ及び図５ｂを参照すると、第１のジョイント５０６は、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２により駆動される。第２のジョイント５０７は、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２により駆動される。前記第３のジョイントは、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２により駆動される。好適には、それぞれのジョイントは、当該それぞれのジョイントごとの一対の駆動エレメントにより駆動される。すなわち、それぞれのジョイントは、専用の一対の駆動エレメントにより駆動される。好適には、前記ジョイントは、互いに独立して駆動される。一対の駆動エレメントは、図５ａ及び図５ｂで描かれている前記第３の対の駆動エレメントのように一体品として構築されたものであってもよい。この場合、このような一体品が、前記ジョイントへと一箇所で固定されている。例えば、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第３のジョイント５１３へと固定されたボール構造体５２０を有している。これにより、前記一対の駆動エレメントが駆動されたときにその駆動が、前記ジョイントの当該ジョイントの軸心回りの運動へと確実に伝えられる。変形例として、一対の駆動エレメントは、２つの部材として構築されたものであってもよい。この場合、別体であるそれぞれの部材が前記ジョイントに固定されている。
【００１９】
図５ａ及び図５ｂの手術器具は、さらに、周りを前記第２の対の駆動エレメント及び前記第３の対の駆動エレメントが動くように拘束されているプーリ機構を備える。図６ａ及び図６ｂに、当該プーリ機構がより分かり易く描かれている。図６ａ及び図６ｂでは、当該プーリ機構をより分かり易く示すために支持体５０９が省略されている。前記プーリ機構は、第１のセットのプーリ６０１を含む。第１のセットのプーリ６０１は、第１の軸心５１０回りに回転可能である。つまり、第１のセットのプーリ６０１は、第１のジョイント５０６と共通の軸心回りに回転する。前記プーリ機構は、さらに、第２のセットのプーリ６０２を含む。前記プーリ機構は、さらに、一対の偏向プーリ６０３を含む。
【００２０】
図７に、前記プーリ機構がより分かり易く描かれている。図７では、当該プーリ機構をより分かり易く示すために前記支持体、前記第１のジョイント及び前記第１の対の駆動エレメントが全て省略されている。前記第２のセットのプーリは、第１のプーリ７０１および第２のプーリ７０２を含む。第１のプーリ７０１は、第１の軸心５１０と平行な第３の軸心７０３回りに回転可能である。第３の軸心７０３は、第１の軸心５１０から、前記シャフトの長手方向にも前記シャフトの長手方向を横切る方向にもオフセットしている。第２のプーリ７０２は、第１の軸心５１０と平行な第４の軸心７０４回りに回転可能である。第４の軸心７０４は、第１の軸心５１０から、前記シャフトの長手方向にも前記シャフトの長手方向を横切る方向にもオフセットしている。前記第３の軸心と第４の軸心とは、互いに平行かつ互いにオフセットしている。第３の軸心７０３と第４の軸心７０４とは、前記シャフトの長手方向に直交する共通の平面に延在している。図８では、前記手術器具の別の図と同じ遠位端部が、前記第２のセットのプーリの第１のプーリ７０１の軸心と第２のプーリ７０２の軸心とがオフセットしている様子がより分かり易くなるようにして描かれている。各プーリに巻かれている前記駆動エレメントは、第１のプーリ７０１と第２のプーリ７０２とがオフセットしていることにより、当該プーリに巻き付いた後に前記シャフト内へと延びることができる。図６ａに示すように、第２のセットのプーリ６０２の第１のプーリ７０１及び第２のプーリ７０２は、シャフト５０４の長手方向に対して第１
のジョイント５０６の両側に配置されている。第１のプーリ７０１および第２のプーリ７０２は、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の両側に配置されている。
【００２１】
前記第２のセットのプーリは、前記第１のセットのプーリと前記シャフトの前記器具インターフェース側の端部との間に配置されている。好適には、前記第２のセットのプーリは、図面に示すように前記シャフト内に配置されている。変形例として、前記第２のセットのプーリは、前記関節部内において第１のジョイント５０６と第２のジョイント５０７との間に配置されていてもよい。しかしながら、前記第２のセットのプーリを前記シャフトの遠位端部５０８のほうに配置することにより、当該第２のセットのプーリが前記関節部内に配置される上記変形例の配置構成に比べて前記第１および第２のジョイント間の距離が短くなるので、エンドエフェクタ５０１の正確な位置を維持するのに支持体５０９に必要となる剛性が小さくて済む。
【００２２】
第１のセットのプーリ６０１は、第１のプーリ７０５および第２のプーリ７０６を含む。第１のプーリ７０５と第２のプーリ７０６とはいずれも、第１の軸心５１０回りに回転する。前記第１のセットのプーリの第１のプーリ７０５及び第２のプーリ７０６は、シャフト５０４の長手方向に対して第１のジョイント５０６の両側に配置されている。第１のプーリ７０５および第２のプーリ０６は、第１の軸心５１０の両側に配置されている。第１のプーリ７０５および第２のプーリ７０６は、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の両側に配置されている。
【００２３】
第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５の周りと第２のプーリ７０６の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第２のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０１の周りと第２のプーリ７０２の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。前記第２の対の駆動エレメントは、第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５の周りと第２のセットのプーリ６０２の第１のプーリ７０１の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。前記第２の対の駆動エレメントは、第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６の周りと第２のセットのプーリ６０２の第２のプーリ７０２の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。
【００２４】
第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５の周りと第２のプーリ７０６の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第２のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０１の周りと第２のプーリ７０２の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。前記第３の対の駆動エレメントは、第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５の周りと第２のセットのプーリ６０２の第１のプーリ７０１の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。前記第３の対の駆動エレメントは、第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６の周りと第２のセットのプーリ６０２の第２のプーリ７０２の周りとを、互いに反対側で動くように拘束されている。
【００２５】
前記第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントはそれぞれ、第１のジョイント５０６を越えて延びることで前記第２のジョイント、前記第３のジョイントにそれぞれ到達するように拘束されている。つまり、前記第２の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＢ１は第１のジョイント軸心５１０にある前記第１のセットのプーリの第１のプーリ７０５を一方の側で通過し、前記第２の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＢ２は第１のジョイント軸心５１０にある前記第１のセットのプーリの第２のプーリ７０６を反対側で通過しており、これにより、支持体５０９が第１のジョイント５０６を中心としてどのように回転したとしても、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の長さが同じままで維持される。同様に、前記第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメント
Ｃ１は第１のジョイント軸心５１０にある前記第１のセットのプーリの第２のプーリ７０６を一方の側で通過し、前記第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２は第１のジョイント軸心５１０にある前記第１のセットのプーリの第１のプーリ７０５を反対側で通過しており、これにより、支持体５０９が第１のジョイント５０６を中心としてどのように回転したとしても、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２の長さが同じままで維持される。よって、前記器具インターフェースにおける第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の配置構成と第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２の配置構成とが対称であれば、支持体５０９の第１のジョイント５０６を中心とするどのような回転角度においても、前記第２の対の駆動エレメントの長さが前記第３の対の駆動エレメントの長さと同一になる。前記手術器具のどのような状態においても、前記第２の対の駆動エレメント及び前記第３の対の駆動エレメントは緊張状態に維持される。これらは、決して緩まない。これにより、前記手術器具のどの前記ジョイントを回動させるときにもガタが生じない。したがって、前記手術器具のどのような状態においても、当該手術器具の運動の３の自由度の全てを自在に制御することができる。
【００２６】
好適には、第１のセットのプーリ６０１のそれぞれのプーリが、一対のプーリエレメントを有している。第１のプーリ７０５は、内側のプーリエレメント７０８および外側のプーリエレメント７０９を含む。内側のプーリエレメント７０８は、外側のプーリエレメント７０９と第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２との間に配置されている。好適には、内側のプーリエレメント７０８が、外側のプーリエレメント７０９に当接している。内側のプーリエレメント７０８は、外側のプーリエレメント７０９に固定されているものとされてもよい。内側のプーリエレメント７０８は、外側のプーリエレメント７０９と一体的に形成されたものとされてもよい。第２のプーリ７０６は、内側のプーリエレメント７１０および外側のプーリエレメント７１１を含む。内側のプーリエレメント７１０は、外側のプーリエレメント７１１と第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２との間に配置されている。好適には、内側のプーリエレメント７１０が、外側のプーリエレメント７１１に当接している。内側のプーリエレメント７１０は、外側のプーリエレメント７１１に固定されているものとされてもよい。内側のプーリエレメント７１０は、外側のプーリエレメント７１１と一体的に形成されたものとされてもよい。それぞれのプーリエレメントは、駆動エレメントを係合させる溝を有している。
【００２７】
好適には、第２のセットのプーリ６０２のそれぞれのプーリが、一対のプーリエレメントを有している。第１のプーリ７０１は、内側のプーリエレメント７１２および外側のプーリエレメント７１３を含む。内側のプーリエレメント７１２は、外側のプーリエレメント７１３と第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２との間に配置されている。好適には、内側のプーリエレメント７１２が、外側のプーリエレメント７１３に当接している。内側のプーリエレメント７１２は、外側のプーリエレメント７１３に固定されているものとされてもよい。内側のプーリエレメント７１２は、外側のプーリエレメント７１３と一体的に形成されたものとされてもよい。第２のプーリ７０２は、内側のプーリエレメント７１４および外側のプーリエレメント７１５を含む。内側のプーリエレメント７１４は、外側のプーリエレメント７１５と第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２との間に配置されている。好適には、内側のプーリエレメント７１４が、外側のプーリエレメント７１５に当接している。内側のプーリエレメント７１４は、外側のプーリエレメント７１５に固定されているものとされてもよい。内側のプーリエレメント７１４は、外側のプーリエレメント７１５と一体的に形成されたものとされてもよい。それぞれのプーリエレメントは、駆動エレメントを係合させる溝を有している。
【００２８】
第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、前記第２のセットのプーリの前記第１のプーリの内側のプーリエレメント７１２の周りと、前記第２のセットのプーリの前記第２のプーリの外側のプーリエレメント７１５の周りとを動くように拘束されている。第２の対の
駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、前記第１のセットのプーリの前記第１のプーリの内側のプーリエレメント７０８の周りと、前記第１のセットのプーリの前記第２のプーリの外側のプーリエレメント７１１の周りとを動くように拘束されている。
【００２９】
第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、前記第２のセットのプーリの前記第１のプーリの外側のプーリエレメント７１３の周りと、前記第２のセットのプーリの前記第２のプーリの内側のプーリエレメント７１４の周りとを動くように拘束されている。第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、前記第１のセットのプーリの前記第１のプーリの外側のプーリエレメント７０９の周りと、前記第１のセットのプーリの前記第２のプーリの内側のプーリエレメント７１０の周りとを動くように拘束されている。
【００３０】
したがって、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２と第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２とは、第１および第２のセットのプーリ６０１，６０２周りの経路が、互いに逆となる対称的な経路となっている。前記エンドエフェクタが前記シャフトと一直線状になる前記器具の直線状態において、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の、前記プーリ機構周りの経路が、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２の、当該プーリ機構周りの経路に対して、シャフト５１１の長手方向軸心を基準として回転対称となる。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２と第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２とは、第２のセットのプーリ６０２から前記シャフトの遠位端部内へと対称的な配置構成で進行する。図７で容易に見て取れるように、前記シャフトの一方の側では駆動エレメントＢ１と駆動エレメントＣ２とが互いに隣接して進行し、当該シャフトの反対側では駆動エレメントＣ１と駆動エレメントＢ２とが互いに隣接して進行する。前記シャフト内での駆動エレメントＢ１と駆動エレメントＣ２との配置構成は、当該シャフト内での駆動エレメントＣ１と駆動エレメントＢ２との配置構成に対して、当該シャフトの長手方向軸心５１１を基準として回転対称である。第２のセットのプーリ６０２が、第１のセットのプーリ６０１から前記第２の対の駆動エレメント及び前記第３の対の駆動エレメントを、このように前記シャフト内へと偏向する。
【００３１】
図７には、相異なる５つの形態での前記手術器具の遠位端部が示されている。形態（ｃ）は、前記エンドエフェクタが前記器具シャフトと一直線状になる前述した直線状態である。形態（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）では、形態（ｃ）から前記第１のジョイントを中心として回転が生じている。形態（ａ）、（ｂ）、（ｄ）及び（ｅ）では、形態（ｃ）から前記第２のジョイントを中心とした回転および前記第３のジョイントを中心とした回転がいずれも生じていない。形態（ｃ）を起点とすると、駆動エレメントＡ２（図示せず）が牽引されることにより、第１の軸心５１０回りの回転が発生し、形態（ｂ）の配置構成に移行する。駆動エレメントＡ２がさらに牽引されることにより、第１の軸心５１０回りにさらなる回転が発生し、形態（ａ）の配置構成に移行する。形態（ｃ）を起点とすると、駆動エレメントＡ１（図示せず）が牽引されることにより、第１の軸心５１０回りの回転が形態（ａ）及び（ｂ）での方向とは逆方向に発生し、これによって形態（ｄ）の配置構成に移行する。駆動エレメントＡ１がさらに牽引されることにより、第１の軸心５１０回りにさらなる回転が発生し、形態（ｅ）の配置構成に移行する。
【００３２】
第１の軸心５１０回りのエンドエフェクタ５０１の回転は、第１のジョイント５０６を中心とした第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の上限移動量により制限されている。形態（ａ）は、エンドエフェクタ５０１が第１の軸心５１０回りに一方の方向へと最大限まで回転した形態を示しており、形態（ｅ）は、エンドエフェクタ５０１が第１の軸心５１０回りに逆方向へと最大限まで回転した形態を示している。いずれの形態においても、前記シャフトの長手方向軸心５１１に対する最大回転角度は角度φとされる。第２のセットのプーリ６０２は、最大回転角度φにおいても前記第２の対の駆動エレメント及び前記第３の対の駆動エレメントが第１のセットのプーリ６０１と当該第２のセットのプーリ６０
２との接触状態に維持されることが確実になるように、第１のセットのプーリ６０１に対して相対配置されている。第１の軸心５１０回りのエンドエフェクタ５０１の回転角度がどのような回転角度であっても、当該エンドエフェクタ５０１は常に、前記第２のセットのプーリの第１のプーリ７０１と前記第１のセットのプーリの第１のプーリ７０５とを繋ぐ接線により画定される円錐内に位置している。当該接線は、前記駆動エレメントが取る経路である。ただし、エンドエフェクタ５０１が前記円錐内に位置するときには、図７の全ての形態で描かれているように前記第２のジョイントと第３のジョイントとが図５ａ及び図５ｂの直線状態に維持されているものとする。図７から見て取れるように、第２のセットのプーリ６０２がなければ、形態（ａ）で駆動エレメントＢ２及び駆動エレメントＣ１が第１のセットのプーリ６０１との接触を失うことになる。第２のセットのプーリ６０２がなければ、形態（ｅ）で駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＣ２が第１のセットのプーリ６０１との接触を失うことになる。
【００３３】
前記エンドエフェクタの前記シャフトの長手方向軸心に対するあらゆる回転角度に対して、前記第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントは、前記第１のセットのプーリと第２のセットのプーリとの接触状態に維持される。つまり、第１のジョイント５０６を中心とした回転に関係なく、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の長さは同じままで維持される。また、第１のジョイント５０６を中心とした回転に関係なく、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２の長さは同じままで維持される。つまり、前記第２のセットのプーリにより、第１のジョイント５０６が第１の軸心５１０回りにどの程度駆動されるのかにかかわらず、前記第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントの張力が維持されることができる。したがって、第１のジョイント５０６が第１の軸心５１０回りにどの程度駆動されるのかにかかわらず、前記第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントの制御を維持することができる。
【００３４】
前記プーリ機構は、さらに、一対の偏向プーリ７１６，７１７を含む。これらの偏向プーリは、関節部５０５内において第１のジョイント５０６と第２および第３のジョイント５０７，５１３との間に存在している。これらの偏向プーリは、第１のセットのプーリ６０１から第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２を第２のジョイント５０７へと、第１のセットのプーリ６０１から第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２を第３のジョイント５１３へと偏向するように配置されている。
【００３５】
第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第１の偏向プーリ７１６の周りを移動するように拘束されている。第１の偏向プーリ７１６は、第１の偏向プーリ軸心７１８回りに回転する。第１の偏向プーリ軸心７１８は、第１の軸心５１０に対して角度θをなす。角度θは、第２の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＢ１が第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５の繰出し点から第２のジョイント５０７上の巻取り点７２１へと偏向されるような角度に設定される。好適には、第１の偏向プーリ７１６は、駆動エレメントＢ１を係合させる溝を有している。第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第１の偏向プーリ７１６の周りを移動するように拘束されていない。むしろ、第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２が、第３のジョイント５１３の当該第２の駆動エレメントＣ２の繰出し点と第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５上での当該第２の駆動エレメントＣ２の巻取り点との間において第１の偏向プーリ７１６の傍を通る。駆動エレメントＣ２は、第１の偏向プーリ７１６によって部分的に取り囲まれているものであり得る。例えば、駆動エレメントＣ２は、第１の偏向プーリ７１６の前記溝における肩部と肩部との間を部分的に通過するものとされ得るが、当該第１の偏向プーリ７１６の当該溝には係合しない。
【００３６】
第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、第２の偏向プーリ７１７の周りを移動するように拘束されている。第２の偏向プーリ７１７は、第２の偏向プーリ軸心７１９回りに回
転する。第２の偏向プーリ軸心７１９は、第１の軸心５１０に対して角度ψをなす。角度ψは、第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＣ１が第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６の繰出し点７２０から第３のジョイント５１３上の巻取り点へと偏向されるような角度に設定される。好適には、第２の偏向プーリ７１７は、駆動エレメントＣ１を係合させる溝を有している。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第２の偏向プーリ７１７の周りを移動するように拘束されていない。むしろ、第２の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＢ２が、第２のジョイント５０７の当該第２の駆動エレメントＢ２の繰出し点７２０と第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６上での当該第２の駆動エレメントＢ２の巻取り点との間において第２の偏向プーリ７１７の傍を通る。駆動エレメントＢ２は、第２の偏向プーリ７１７によって部分的に取り囲まれているものであり得る。例えば、駆動エレメントＢ２は、第２の偏向プーリ７１７の前記溝における肩部と肩部との間を部分的に通過するものとされ得るが、当該第２の偏向プーリ７１７の当該溝には係合しない。
【００３７】
繰出し点とは、駆動エレメントがプーリとの接触を失う点である。巻取り点とは、駆動エレメントがプーリに最初に接触する点である。第１のプーリから第２のプーリへと直接渡されている駆動エレメントの場合には、当該第１のプーリからの駆動エレメントの繰出し点と当該第２のプーリ上での駆動エレメントの巻取り点とが、これら第１のプーリと第２のプーリとの両方に接する直線上の点であり、繰出し点はその接線が第１のプーリと交わる箇所であり、巻取り点はその接線が第２のプーリと交わる箇所である。これはあくまでも説明の便宜上のものであり、駆動エレメントの厚さについては無視可能な程度に過ぎないと見なしている。つまり、実際には、その接線は駆動エレメントの厚さに等しい厚さを有することになり、繰出し点は当該接線の一方の側が第１のプーリと合わさる箇所であり、巻取り点は当該接線の他方の側が第２のプーリと合わさる箇所である。
【００３８】
偏向プーリ７１６が設けられていることにより、当該偏向プーリ７１６が設けられていないときよりも、駆動エレメントＢ１が第２のジョイント５０７周りにより完全に巻かれることになるので、駆動エレメントＢ１と第２のジョイント５０７との係合部の長さが増えることになる。よって、第２のジョイント５０７周りでの駆動エレメントＢ１の運動域が増えるので、第２の軸心５１２回りのエンドエフェクタエレメント５０２の回転を、偏向プーリ７１６が設けられていないときよりも多く引き起こすことができる。偏向プーリ７１６が設けられていることにより、第２のジョイント５０７上での駆動エレメントＢ１の巻取り点は、当該偏向プーリ７１６が設けられていないときの当該巻取り点の箇所から変化する。
【００３９】
偏向プーリ７１７が設けられていることにより、当該偏向プーリ７１７が設けられていないときよりも、駆動エレメントＣ１が第３のジョイント５１３周りにより完全に巻かれることになるので、駆動エレメントＣ１と第３のジョイント５１３との係合部の長さが増えることになる。よって、第３のジョイント５１３周りでの駆動エレメントＣ１の運動域が増えるので、第２の軸心５１２回りのエンドエフェクタエレメント５０３の回転を、偏向プーリ７１７が設けられていないときよりも多く引き起こすことができる。偏向プーリ７１７が設けられていることにより、第３のジョイント５１３上での駆動エレメントＣ１の巻取り点は、当該偏向プーリ７１７が設けられていないときの当該巻取り点の箇所から変化する。
【００４０】
前記偏向プーリは、前記関節部の両側においてそれぞれ、当該関節部の外縁に向かって配置されている。これは、図５において容易に見て取れる。図６ａで見て取れるように、それぞれの偏向プーリは、前記関節部の両側において、当該関節部の長手方向軸心と当該関節部の外形プロファイルとの間に配置されている。好適には、それぞれの偏向プーリの直径は、利用可能な空間に対して最大限に大きいものとされている。すなわち、前記偏向
プーリは、ある駆動エレメントが当該プーリの一方の側で当該プーリと係合するのを可能にし、別の駆動エレメントが当該プーリの反対側でスナッギングを生じることなく当該プーリの傍を通るのを可能にしつつ、しかも当該プーリとこれら２つの駆動エレメントとが前記関節部のプロファイル内に収まるようにしながら出来る限り大きいものとされている。
【００４１】
第１の偏向プーリ７１６は、（ｉ）第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５からの駆動エレメントＢ１の所望の繰出し点と（ｉｉ）第２のジョイント５０７上での駆動エレメントＢ１の所望の巻取り点と（ｉｉｉ）前記関節部の境界上の点とにより画定される平面内に位置しており、（ｉｉｉ）の点は、第１の偏向プーリ７１６がその平面内に位置したときに当該第１の偏向プーリ７１６が前記関節部の境界の内側に収まるような点とされる。好適には、第１の偏向プーリ７１６は、この平面内に位置しつつ、前記関節部のプロファイル内に収まり、駆動エレメントＣ２の経路を妨げることなく駆動エレメントＢ１が当該第１の偏向プーリ７１６周りを自在に動くことを可能にしながら出来る限り大きいものとされている。
【００４２】
第２の偏向プーリ７１７は、（ｉ）第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６からの駆動エレメントＣ１の所望の繰出し点と（ｉｉ）第３のジョイント５１３上での駆動エレメントＣ１の所望の巻取り点と（ｉｉｉ）前記関節部の境界上の点とにより画定される平面内に位置しており、（ｉｉｉ）の点は、第２の偏向プーリ７１７がその平面内に位置したときに当該第２の偏向プーリ７１７が前記関節部の境界の内側に収まるような点とされる。好適には、第２の偏向プーリ７１７は、この平面内に位置しつつ、前記関節部のプロファイル内に収まり、駆動エレメントＢ２の経路を妨げることなく駆動エレメントＣ１が当該第２の偏向プーリ７１７周りを自在に動くことを可能にしながら出来る限り大きいものとされている。
【００４３】
前記所望の繰出し点及び前記所望の巻取り点は、前記第２のジョイント周りや前記第３の前記駆動エレメントの所望の運動域であって、前記エンドエフェクタエレメントに前記第２の軸心回りに所望の最大限の回転を行わせることができる所望の運動域を可能にするように決められる。
【００４４】
前記第１の偏向プーリと第２の偏向プーリとは、相異なる平面内に位置している。図６ａで見て取れるように、これらの平面は、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として対称であり得る。これらの平面は、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として回転対称であり得る。具体的に述べると、これらの平面は、第１の軸心５１０と直交する平面上の直線を基準として回転対称であり得る。これらの平面は、前記器具が図６ａに示す直線状態にあるときにシャフト５１１の長手方向軸心を基準として回転対称である。これは、２回の回転対称である。これらの平面は、第１の軸心５１０と直交する平面での互いの鏡像であり得る。図示の例では、エンドエフェクタエレメント５０２とエンドエフェクタエレメント５０３とが回転対称であり且つジョイント５０７周りの前記駆動エレメントの経路とジョイント５１３周りの前記駆動エレメントの経路とが回転対称である。変形例では、エンドエフェクタエレメント５０２の軸心とエンドエフェクタエレメント５０３の軸心とが回転非対称であり得て、かつ／あるいは、ジョイント５０７周りの前記駆動エレメントの経路とジョイント５１３周りの前記駆動エレメントの経路とが非対称であり得る。ジョイント５０７周りの前記駆動エレメントの経路とジョイント５１３周りの前記駆動エレメントの経路とは、これらのジョイントの直径が（張力比を相異なるものにできるように）相異なるものとされている結果および／またはこれらのジョイントが支持体５０９の中心線から相異なるオフセットの箇所に配置されている結果として非対称であり得る。これらの変形例のいずれにおいても、第１の偏向プーリ７１６と第２の偏向プーリ７１７とが回転非対称となる。その場合の第１の偏向プーリ７１６及び第２の偏向プーリ７１７の位
置および／または寸法は、前記駆動エレメントに前述したような所望の繰出し点及び所望の巻取り点を取らせるために上記とは異なるものとなる。
【００４５】
好適には、前記第１のセットのプーリ、前記第２のセットのプーリ及び前記偏向プーリを含む前記プーリ機構の全体が、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として対称である。具体的に述べると、前記第１のプーリのセットの第１のプーリ７０５、前記第２のセットのプーリの第１のプーリ７０１及び第１の偏向プーリ７１６を含む第１の部分配置構成が、前記第１のプーリのセットの第２のプーリ７０６、前記第２のセットのプーリの第２のプーリ７０２及び第２の偏向プーリ７１７を含む第２の部分配置構成に対して、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として回転対称である。好適には、前記第１の部分配置構成は、第１の軸心５１０と直交する前述した平面での前記第２の部分配置構成の鏡像である。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２が前記プーリ機構の周りを移動するように拘束されている様式とは逆となる回転対称の様式で、当該プーリ機構の周りを移動するように拘束されている。前記プーリ機構が上記のような対称性を有していることにより、当該プーリ機構の周りを対称的に動くように拘束されている前記第２の対の駆動エレメントと第３の対の駆動エレメントも同じ対称性を有している。これにより、前記プーリ機構周りの第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の経路が、当該プーリ機構周りの第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２の経路に対して回転対称となる。
【００４６】
例的な一応用例では、前記第１の偏向プーリと前記第２の偏向プーリとが、支持体５０９に取り付けられている。図１０には、支持体５０９とこれらの偏向プーリのみが示されている。それぞれの偏向プーリは、支持体５０９の表面へとスピンドルで取り付けられている。スピンドル１００１が、第１の偏向プーリ７１６を支持体５０９へと固定している。また、スピンドル１１０２が、第２の偏向プーリ７１７を支持体５０９へと固定している。
【００４７】
図１１に分かり易く描かれているように、支持体５０９は、第１の偏向プーリ７１６が取り付けられている傾斜面１１０１を有している。第１の偏向プーリ７１６は、支持体５０９の傾斜面１１０１に対向する取付面１１０４を有している。取付面１１０４は、傾斜面１１０１と同一面上に配置されている。前記第１の偏向プーリは、取付面１１０４とは反対側にある反対面１１０５を有している。反対面１１０５は、取付面１１０４と平行である。支持体５０９は、第２の偏向プーリ７１７がスピンドル１１０３で取り付けられているさらなる傾斜面を有している。第２の偏向プーリ７１７は、支持体５０９の傾斜面１１０２に対向する取付面１１０６を有している。取付面１１０６は、傾斜面１１０２と同一面上に配置されている。前記第２の偏向プーリは、取付面１１０２とは反対側にある反対面１１０７を有している。反対面１１０７は、取付面１１０２と平行である。
【００４８】
支持体５０９のそれらの傾斜面は、当該支持体の長手方向軸心と平行でない。支持体５０９の傾斜面１１０１は、第１の偏向プーリ７１６が位置している平面１１０９と平行な平面１１０８に位置している。すなわち、傾斜面１１０１は、（ｉ）第１のセットのプーリ６０１の第１のプーリ７０５からの駆動エレメントＢ１の所望の繰出し点と（ｉｉ）第２のジョイント５０７上での駆動エレメントＢ１の所望の巻取り点と（ｉｉｉ）前記関節部の境界上の点とにより画定される平面１１０９と平行な平面１１０８に位置しており、（ｉｉｉ）の点は、第１の偏向プーリ７１６がその平面１１０９に位置したときに当該第１の偏向プーリ７１６が前記関節部の境界の内側に収まるような点とされる。傾斜面１１０１の平面１１０８は、これらの点により画定される平面１１０９から、第１の偏向プーリ７１６の幅の（図１１に示すような）半分ｄ１だけオフセットしている。
【００４９】
支持体５０９の傾斜面１１０２は、第２の偏向プーリ７１７が位置している平面１１１
１と平行な平面１１１０に位置している。すなわち、傾斜面１１０２は、（ｉ）第１のセットのプーリ６０１の第２のプーリ７０６からの駆動エレメントＣ１の所望の繰出し点と（ｉｉ）第３のジョイント５１３上での駆動エレメントＣ１の所望の巻取り点と（ｉｉｉ）前記関節部の境界上の点とにより画定される平面１１１１と平行な平面１１１０に位置しており、（ｉｉｉ）の点は、第２の偏向プーリ７１７がその平面１１１１に位置したときに当該第２の偏向プーリ７１７が前記関節部の境界の内側に収まるような点とされる。傾斜面１１０１の平面１１１０は、これらの点により画定される平面１１１１から、第２の偏向プーリ７１７の幅の（図１１に示すような）半分ｄ２ぶんオフセットしている。好適には、第１の偏向プーリ７１６と第２の偏向プーリ７１７１とが同じ形状及び寸法である。この場合、ｄ１＝ｄ２である。
【００５０】
前述したように、それぞれの偏向プーリは、前記支持体の対応する前記傾斜面へとスピンドルで取り付けられている。当該スピンドルは、スピンドルの本体およびスピンドルのヘッドを有する。当該スピンドルの本体は、前記偏向プーリにおける中央開口に挿通されている。当該中央開口は、前記偏向プーリの前記取付面と前記反対面との間を垂直に延びる貫通孔である。前記スピンドルの本体は、前記偏向プーリにおける前記中央開口を通って前記支持体における穴部へと挿通されている。図１２及び図１３には、支持体５０９のみが示されている。これらの図には、前記支持体における前記穴部の例的な一応用例が描かれている。前記穴部は、前記支持体において一点に至るまで縮径する凹所である。前記スピンドルの本体は、前記穴部の最初の開口部分に挿通されて縮径部分へと固定的に押し込まれる。前記スピンドルのヘッドは、前記偏向プーリにおける前記中央開口よりも大きいので、当該偏向プーリにおける当該中央開口を通り抜けることができない。結果として、前記スピンドルのヘッドは、前記偏向プーリを前記支持体の前記傾斜面に対して同一平面上に固定する。前記スピンドルのヘッドが、前記偏向プーリの前記反対面の少なくとも一部に接触し、当該接触により、当該偏向プーリが前記傾斜面に対して保持される。
【００５１】
図１４を参照する。前記支持体における穴部１４０１の直径は、スピンドルの本体１４０３の直径よりも大きい。前記偏向プーリにおける中央開口１４０２の直径は、スピンドルの本体１４０３の直径よりも大きいものであり得る。これにより、前記スピンドルの本体は、前記偏向プーリにおける前記中央開口に遊嵌し得る。前記スピンドルの本体は前記支持体における前記穴部（上記の例では、前記縮径部分）内へと、当該スピンドルの本体が当該穴部に固定される領域を除いて遊嵌する。典型的には、前記支持体における前記穴部は、製造時に当該支持体の前記傾斜面を穿孔することによって形成される。前記傾斜面における前記穴部の前記開口部分の直径は前記スピンドルの本体よりも大きいので、当該穴部を形成するのに前記支持体が穿孔される角度の精度は重要ではなくなる。前記スピンドルは前記穴部内に、前記偏向プーリを前記傾斜面と同一平面上に係合させるための正確な角度で係合する。前記穴部内での前記スピンドルの本体の嵌め合いが締まり嵌めであって且つこれが前記偏向プーリを偏向プーリ軸心７１８，７１９回りに回転させるための手段である場合には、前記穴部の角度を極めて正確に穿孔することが重大となる。この場合には、前記プーリが前記スピンドルに緊密に取り付けられて且つ当該スピンドルが前記穴部へと緊密に取り付けられることにより、当該プーリが歳差運動するのを防ぐ。そのため、前記支持体に前記穴部が穿孔される角度の製造偏差に余裕がない。しかし、上記の応用例では、前記偏向プーリが支持体５０９の偏向プーリ軸心７１８，７１９と直交する傾斜面と同一平面上に保持されている結果として、当該偏向プーリが偏向プーリ軸心７１８，７１９回りに回転させられる。よって、上記の応用例では、前記支持体に前記穴部が穿孔される角度の精度の製造ばらつきが大きくても、これを許容することができる。
【００５２】
前記支持体の傾斜面１１０１と傾斜面１１０２とは、互いに平行でない。これら傾斜面同士は、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として対称であり得る。これら傾斜面同士は、第１の軸心５１０と直交する平面を基準として回転対称であり得る。具体的に述べ
ると、これら傾斜面同士は、第１の軸心５１０と直交する平面上の直線を基準として回転対称であり得る。これら傾斜面同士は、前記器具が図５ａに示す直線状態にあるときにシャフト５１１の長手方向軸心を基準として回転対称である。これは、２回の回転対称である。これら傾斜面同士は、第１の軸心５１０と直交する平面での互いの鏡像であり得る。
【００５３】
図１５を参照する。一例では、支持体５０９が、駆動エレメントを係合させる溝をそれぞれの傾斜面の傍に有している。前記支持体は、前記第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２を係合させる溝１５０１を傾斜面１１０１の傍に有している。駆動エレメントＣ２は、溝１５０１に係合されて且つ第１の偏向プーリ７１６によって部分的に取り囲まれる。前記支持体は、前記第２の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＢ２を係合させる溝１５０２を傾斜面１１０２の傍に有している。図１１に、溝１５０２が描かれている。駆動エレメントＢ２は、溝１５０２に係合されて且つ第２の偏向プーリ７１７によって部分的に取り囲まれる。
【００５４】
前記第１の対の駆動エレメント、第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントは、前記シャフトの前記関節部に連結された遠位端部から、当該器具シャフト内を通って、当該シャフトの前記器具インターフェースの駆動機構に連結された近位端部へと延びている。図１７ａ及び図１７ｂは、前述した関節部から前記第１の対の駆動エレメント、第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントが例的な器具インターフェース１７０１へと延びている様子を描いた図である。例的な一応用例では、前記第２の対の駆動エレメントと第３の対の駆動エレメントとが、前記シャフトの遠位端部での配置構成と異なる配置構成で当該シャフトの近位端部から進行するように当該シャフト内において重なっている。図１６には、前記シャフトの断面が、前記駆動エレメント同士の位置を示すように描かれている。
【００５５】
図１６の（ａ）には、前記シャフトの遠位端部での、当該シャフトの断面が描かれている。すなわち、図１６の（ａ）は、前記駆動エレメントが第２のセットのプーリ６０２から離れるときの当該駆動エレメントの位置を示したものである。駆動エレメントＡ１と駆動エレメントＡ２とは、第１のジョイント５０６を離れた後、前記シャフトの互いに反対側に存在している。駆動エレメントＣ１及び駆動エレメントＢ２は、前記シャフトの、互いに隣接している駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＣ２とは反対側で、同じく互いに隣接している。駆動エレメントＣ１及び駆動エレメントＢ２は、駆動エレメントＡ１と駆動エレメントＡ２とを繋ぐ軸心１６０２を横切る軸心１６０１を挟んで、駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＣ２からオフセットしている。これは、前記第２のセットのプーリの２つのプーリの軸心同士がオフセットしている結果である。
【００５６】
図１６の（ｂ）には、前記シャフトの近位端部での、当該シャフトの断面が描かれている。すなわち、図１６の（ｂ）は、前記駆動エレメントが前記シャフトから前記器具インターフェース内へと脱出するときの当該駆動エレメントの位置を示したものである。第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２同士は、図１６の（ａ）での当該第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の配置構成と同様に、前記シャフトの互いに反対側に存在している。前記第１の対の駆動エレメントは、前記シャフト内において当該第１の対の駆動エレメントの延在軌道にわたって若干互いに接近することによって互いに近付き得る。図１６の（ｂ）では駆動エレメントＢ１が、前記シャフトの、図１６の（ａ）での当該駆動エレメントＢ１の位置とは反対側に位置している。図１６の（ｂ）では駆動エレメントＣ１が、前記シャフトの、図１６の（ａ）での当該駆動エレメントＣ１の位置とは反対側に位置している。これを実現するために、駆動エレメントＢ１と駆動エレメントＣ１とは、前記シャフト内で当該シャフト５１１の長手方向軸心と平行に延びていない。むしろ、駆動エレメントＢ１と駆動エレメントＣ１とは、前記シャフト内での当該駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＣ１の延出中に重なっている。この重なりは、第２のセットのプーリ６０２のプ
ーリの軸心同士がオフセットしていることで図１６の（ａ）での駆動エレメントＢ１の位置と駆動エレメントＣ１の位置も互いにオフセットしているため、当該駆動エレメントＢ１と当該駆動エレメントＣ１とが衝突することなく行われる。駆動エレメントＢ２は、前記シャフト内で位置が若干動くものの、前記シャフトの図１６の（ａ）のときと同じ側に留まるので、当該シャフトの近位端部において駆動エレメントＢ１と隣接して進行する。駆動エレメントＣ２は、前記シャフト内で位置が若干動くものの、前記シャフトの図１６の（ａ）のときと同じ側に留まるので、当該シャフトの近位端部において駆動エレメントＣ１と隣接して進行する。
【００５７】
前記器具インターフェースは、周りを前記第１の対の駆動エレメント、第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントが動くように拘束されているさらなるプーリ機構を含む。駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は前記シャフトの近位端部において、当該駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２が前記器具インターフェースの部品へと直接係合することを可能にする配置構成で進行する。一応用例では、前記駆動エレメントが前記シャフトの近位端部において、前記器具インターフェースの後で詳述するような前記さらなるプーリ機構へと直接係合するように、図１６の（ｂ）に示す配置構成で進行する。好適には、前記第１の対の駆動エレメント、第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントが、前記シャフトの遠位端部における前記プーリ機構から前記器具インターフェースへと中間プーリに巻かれることなく延びている。好適には、周りを前記第１の対の駆動エレメントおよび／または第２の対の駆動エレメントおよび／または第３の対の駆動エレメントが動くように拘束されている中間プーリが、前記シャフト内に存在していない。
【００５８】
前記器具インターフェースは、図１７ａ及び図１７ｂで見て取れるように比較的扁平である。当該器具インターフェースは、図１７ａの真向かいにある中央平面上に大半が延在している。好適には、器具シャフト５０４は、器具インターフェース１７０１に強固に取り付けられている。器具シャフト５０４は、器具インターフェース１７０１に対して回転したり動いたりしない。好適には、エンドエフェクタエレメント５０２，５０３が回転する第２の軸心５１２は、前記器具インターフェースの中央平面と直交している。これは、前記器具が図１７ａ及び図１７ｂに示す直線状態であるときに当てはまる。つまり、前記器具の直線状態では、前記エンドエフェクタの前記ジョーが前記器具インターフェースの中央平面上で動くことができる。
【００５９】
駆動エレメントは、自身の長さに沿って同じ形状及び寸法を有し且つ自身の長さに沿って同一材料で構築されている一様な部品であり得る。変形例として、前記駆動エレメントは、複数の相異なる部位で構成されているものとされてもよい。一例では、前記駆動エレメントの前記器具インターフェースの部品（例えば、プーリ、インターフェースエレメント等）に係合する部位が、可撓性とされる。同様に、前記駆動エレメントの、前記手術器具の遠位端部の部品（例えば、前記関節部内の前記プーリ、ジョイント等）に係合する部位も、可撓性とされる。これら２つの可撓部の間には、図１７ａ及び図１７ｂに示すスポーク１７０２が存在している。つまり、各対の駆動エレメントは、２つのスポークと２つの可撓部とを有している。各対の駆動エレメントは、ループを形成している。当該ループは、スポークと可撓部とを交互に有している。前記２つのスポークは、大部分が又は完全に、前記器具シャフト内に収まっている。遠位側の可撓部は一方の端部にて、一方の前記スポークの遠位端部で終端しており、かつ、他方の端部にて、他方の前記スポークの遠位端部で終端している。当該遠位側の可撓部は、前記関節部の部品に係合している。近位側の可撓部は一方の端部にて、一方の前記スポークの近位端部で終端しており、かつ、他方の端部にて、他方の前記スポークの近位端部で終端している。当該近位側の可撓部は、前記器具インターフェースの部品に係合している。前記スポークは、前記可撓部よりも高剛性である。好適には、前記スポークが剛体である。前記スポークは、中空とされてもよい
。典型的には、前記スポークの直径は前記可撓部よりも大きい。よって、前記可撓部はケーブルとされ得て且つ前記スポークは中空チューブとされ得る。前記可撓部は、当該可撓部が前記スポークに合わさる箇所で終端し得る。変形例として、前記スポークは、前記可撓部の材料を包み込んでいてもよい。例えば、前記スポークは、可撓性のケーブルを覆う剛体のシースとされてもよい。
【００６０】
前記スポークは、前記可撓部よりも高剛性である。よって、一対の駆動エレメントをスポークと可撓部とで形成することにより、当該駆動エレメントが伸びる可能性が抑えられる。この理由により、各駆動エレメントのスポークである割合は、当該スポークが前記関節部の又は前記器具インターフェースの部品に触れないことを確実にすると共に隣接し合う駆動エレメント同士がぶつからないことを確実にしながら最大限に高められるのが好ましい。前記スポークは前記可撓部よりも強固なので、どの方向に加わった圧縮力及び引張力に対しても、前記可撓部よりも高い復元性を示す。つまり、前記スポークを組み込むことによって前記駆動エレメントは全体として、より高剛性に且つより伸び難くなる。これにより、再張力付与又は交換が必要となるまでの前記駆動エレメントの寿命が延びる。
【００６１】
図１８では、駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１の前記スポークが、それぞれＡ１ｓ，Ａ２ｓ，Ｂ１ｓ，Ｃ１ｓとして描かれている。図１８には、エンドエフェクタ５０１がシャフト５０４と一直線状になる前記手術器具の直線状態が描かれている。図１８で見て取れるように、駆動エレメントＡ１の遠位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１８０１にてスポークＡ１ｓで終端している。長手方向ｘは、前記シャフトの長手方向軸心５１１の方向である。駆動エレメントＡ２の遠位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１８０２にてスポークＡ２ｓで終端している。駆動エレメントＢ１の遠位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１８０３にてスポークＢ１ｓで終端している。駆動エレメントＣ１の遠位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１８０４にてスポークＣ１ｓで終端している。駆動エレメントＢ２の遠位側の可撓部と駆動エレメントＣ２の遠位側の可撓部とは、図１７ａで見て取れるように、前記シャフトのさらに近位端部側にてそれぞれのスポークで終端している。
【００６２】
図１８から見て取れるように、前記器具が図示の直線状態にあるとき、前記駆動エレメントの遠位側の可撓部が前記スポークの遠位端部で終端する長手方向位置１８０１，１８０２，１８０３，１８０４は一致しない。むしろ、長手方向位置１８０１，１８０２，１８０３，１８０４は互いにオフセットしている。すなわち、前記器具が直線状態にあるとき、前記駆動エレメントの前記スポークの遠位端部同士が前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。具体的に述べると、直線状態では、隣接し合うスポークの遠位端部同士が前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。互いに隣接しないスポークの遠位端部同士については、直線状態において前記シャフトの長手方向に沿って一致していてもよい。例えば、図１８では、隣接し合わないスポークＡ１ｓ，Ａ２ｓがいずれも、前記シャフトの長手方向に沿った同じ箇所１８０１，１８０２にて終端している。好適には、前記手術器具のどのような状態においても、前記駆動エレメントの前記スポークの遠位端部同士が、前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。具体的に述べると、好適には、前記手術器具のどのような状態においても、隣接し合うスポークの遠位端部同士が、前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。
【００６３】
図１６に関して既述したように、前記駆動エレメントが前記シャフトの遠位端部での前記プーリ機構から前記器具インターフェース内の前記プーリ機構へと中間プーリに巻かれることなく直接渡されている一応用例では、前記駆動エレメントが全て前記シャフト内で互いに平行に延びているのではない。前記第１の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＡ１は前記シャフト内において、前記第１の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＡ２と略平行に延びている。駆動エレメントＡ１と駆動エレメントＡ２とは、前記関
節部から前記器具インターフェースへの方向において、前記シャフトの長さにわたって若干互いに接近しているものであり得る。第２の対の駆動エレメントＢ１の第１の駆動エレメントＢ１は前記シャフト内において、前記第２の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＢ２に対して傾いて延びている。駆動エレメントＢ１は、さらに、前記シャフト内を駆動エレメントＡ１、駆動エレメントＡ２、駆動エレメントＣ１及び駆動エレメントＣ２に対して傾いて延びている。駆動エレメントＢ２は、前記シャフト内を駆動エレメントＡ１、駆動エレメントＡ２、駆動エレメントＣ１及び駆動エレメントＣ２に対して傾いて延びている。第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＣ１は前記シャフト内において、第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２に対して傾いて延びている。駆動エレメントＣ１は、さらに、前記シャフト内を駆動エレメントＡ１、駆動エレメントＡ２、駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＢ２に対して傾いて延びている。駆動エレメントＣ２は、前記シャフト内を駆動エレメントＡ１、駆動エレメントＡ２、駆動エレメントＢ１及び駆動エレメントＢ２に対して傾いて延びている。
【００６４】
前記スポークの遠位端部の長手方向位置は、前記器具が回動されたときに当該スポーク同士が衝突することのないように選択されている。前記スポークの直径は前記可撓部よりも大きいので、当該可撓部同士は前記シャフト内へと互いに衝突することなく延びることができても、前記スポーク同士については前記シャフト内において互いに衝突することなく延びることができない可能性がある。好適には、前記器具の直線状態での前記スポークの遠位端部の長手方向位置は、前記エンドエフェクタのどのような形態においても、いずれの駆動エレメントのどの部分も別の駆動エレメントのどの部分にも接触しないような長手方向位置に設定される。好適には、直線状態での前記スポークの近位端部の位置及び遠位端部の位置は、前記駆動エレメント同士が接触しないという条件を満足しながら当該スポークの長さを最大限に長くするように選択されている。前記スポークは、前記可撓部よりも高剛性である。よって、そのような構成により、前記駆動エレメントの剛性を、当該駆動エレメントが前記関節部内の及び器具インターフェース内の部品に巻かれることを可能にしつつ最大限に高めることができる。そのような構成により、前記駆動エレメントの強度を、当該駆動エレメントが前記関節部内の及び器具インターフェース内の部品に巻かれることを可能にしつつ最大限に強くすることができる。
【００６５】
図１９ａでは、駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１の前記スポークが、それぞれＡ１ｓ，Ａ２ｓ，Ｂ１ｓ，Ｃ１ｓとして描かれている。図１９ａには、エンドエフェクタ５０１がシャフト５０４と一直線状にならない前記手術器具の非直線状態が描かれている。図１９ａで見て取れるように、駆動エレメントＡ１の近位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１９０１にてスポークＡ１ｓで終端している。長手方向ｘは、前記シャフトの長手方向軸心５１１の方向である。駆動エレメントＡ２の近位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１９０４にてスポークＡ２ｓで終端している。駆動エレメントＢ１の近位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１９０２にてスポークＢ１ｓで終端している。駆動エレメントＣ１の近位側の可撓部は、前記シャフトの長手方向ｘに沿った箇所１９０３にてスポークＣ１ｓで終端している。駆動エレメントＢ２の近位側の可撓部と駆動エレメントＣ２の近位側の可撓部とは、図１７ａで見て取れるように、前記シャフトのさらに遠位端部側にてそれぞれのスポークで終端している。図示の例の駆動エレメントＢ２，Ｃ２のように、前記スポークは前記シャフト内にて近位側の可撓部で終端するものとされてもよい。図示の例の駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１のように、前記スポークは前記器具インターフェース内にて近位側の可撓部で終端するものとされてもよい。一部のスポークが前記シャフト内にて近位側の可撓部で終端して、かつ、一部のスポークが前記器具インターフェース内にて近位側の可撓部で終端するものとされてもよい。図１９ａに示す前記器具インターフェースの構造では、駆動エレメントＢ２及び駆動エレメントＣ２が、前記シャフトから前記器具インターフェースへと進入するや否やプーリに係合しているので、駆動エレメントＢ２の前記スポーク及び駆
動エレメントＣ２の前記スポークは、近位側の可撓部がそのようにプーリに係合できるように前記シャフト内にて当該近位側の可撓部で終端している（図示せず）。駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１はいずれも、前記器具インターフェース内へと幾らかの距離延びてから当該器具インターフェースの部品に係合しているので、駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１の前記スポークは、当該器具インターフェース内へと延出することが可能とされている。
【００６６】
図１９ａで見て取れるように、前記駆動エレメントの近位側の可撓部が前記スポークの近位端部で終端する長手方向位置１９０１，１９０２，１９０３，１９０４は一致しない。むしろ、長手方向位置１９０１，１９０２，１９０３，１９０４は互いにオフセットしている。すなわち、前記器具が図示の形態にあるとき、前記駆動エレメントの前記スポークの近位端部同士が前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。好適には、前記器具が直線状態であるとき、前記駆動エレメントの前記スポークの近位端部同士が前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。具体的に述べると、直線状態では、隣接し合うスポークの近位端部同士が前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。互いに隣接しないスポークの近位端部同士については、直線状態において前記シャフトの長手方向に沿って一致していてもよい。例えば、図１９ａでは、隣接し合わないスポークＢ１ｓ，Ｃ１ｓがいずれも、前記シャフトの長手方向に沿った同じ箇所１９０２，１９０３にて終端している。好適には、前記手術器具のどのような状態においても、前記駆動エレメントの前記スポークの近位端部同士が、前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。具体的に述べると、好適には、前記手術器具のどのような状態においても、隣接し合うスポークの遠位端部同士が、前記シャフトの長手方向に沿ってオフセットしている。
【００６７】
前記スポークの近位端部の長手方向位置は、前記器具が回動されたときに当該スポーク同士が衝突することのないように選択されている。好適には、前記器具の直線状態での前記スポークの近位端部の長手方向位置は、前記エンドエフェクタのどのような形態においても、いずれの駆動エレメントのどの部分も別の駆動エレメントのどの部分にも接触しないような長手方向位置に設定される。
【００６８】
各対の駆動エレメントは、前記器具インターフェース内において単一の器具インターフェースエレメントに係合する。それぞれの駆動エレメントが、前記器具インターフェース内において器具インターフェースエレメントに係合する。図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃに示す例では、それぞれの駆動エレメントが、当該それぞれの駆動エレメントごとの器具インターフェースエレメントに係合している。一つ一つの器具インターフェースエレメントが、一対の駆動エレメントを駆動している。それぞれの駆動エレメントは、単一の器具インターフェースによって互いに独立して駆動される。代替的な配置構成では、複数の器具インターフェースエレメントが一つの駆動エレメントを駆動する複合駆動動作、一つの器具インターフェースエレメントが複数対の駆動エレメントを駆動する複合駆動動作、あるいは、複数の器具インターフェースエレメントが協働して複数の駆動エレメントを駆動する複合駆動動作が設けられてもよい。
【００６９】
図１９ｂには、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２に係合する第１の器具インターフェースエレメント１９０５が描かれている。第２の器具インターフェースエレメント１９０６が、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２に係合する。第３の器具インターフェースエレメント１９０７が、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２に係合する。好適には、それぞれの駆動エレメントは、当該それぞれの駆動エレメントに対応付けられた器具インターフェースエレメントへと固定されている。すなわち、それぞれの駆動エレメントは、当該それぞれの駆動エレメントに対応付けられた器具インターフェースエレメントに固定されている。
【００７０】
器具インターフェース１７０１のプロファイルは、器具シャフト５０４よりも著しく大きい。典型的には、前記器具シャフトが５ｍｍ以下の直径の円状断面を有している一方で、前記器具インターフェースの対応する断面はこれよりも大きいものであり得る。前記器具インターフェースは、内側部位と外側部位とを有している。当該内側部位は、破線１９５０（図１９ａ及び図１９ｂに描かれている）により境界決めされている。前記外側部位は、前記器具インターフェースの前記内側部位に含まれない残りの部分である。前記内側部位は、前記シャフトの投影プロファイルの内側になる。すなわち、前記内側部位は、前記器具インターフェースの、前記シャフトのプロファイルが当該器具インターフェース内にまで続いていたとすれば含まれていたであろう部分である。前記外側部位は、前記シャフトの前記投影プロファイルの外側になる。図示の例では、前記シャフトが一定の円状断面を有しているので、前記内側部位は当該シャフトと同一の円状断面を有し且つ当該シャフトと同一の長手方向軸心５１１を有する円筒となる。すなわち、前記内側部位は、前記シャフトのそのような一定の断面を、前記器具インターフェース内にまで外挿したものである。内側部位１９５０は、図１９ａでは側方から、図１９ｂでは上方から描かれている。
【００７１】
器具インターフェースエレメント１９０５，１９０６，１９０７は、図１９ｂで示すように前記器具インターフェースの幅にわたって分散配置されている。図１９ｂに示す配置構成では、一つの器具インターフェースエレメント１９０５が、前記器具インターフェースの内側部位１９５０内に存在している。具体的に述べると、器具インターフェースエレメント１９０５の前記駆動エレメントと係合する部分が、前記器具インターフェースの内側部位１９５０内に存在している。器具インターフェースエレメント１９０５は全体として、図１９ｂに示すように、実質的に前記器具インターフェースの内側部位１９５０内に存在しているものであり得る。器具インターフェースエレメント１９０５は全体として、完全に前記器具インターフェースの内側部位１９５０内に存在しているものとされてもよい。好適には、器具インターフェースエレメント１９０５は、シャフト５０４の長手方向軸心５１１と整合している。例的な一配置構成では、前記器具インターフェースの前記内側部位内に、器具インターフェースエレメントが１つしか配置されていない。残りの器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７は、前記器具インターフェースの前記外側部位内に存在している。これら残りの器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７は、上記のように整合している器具インターフェースエレメント１９０５の両側に配置されている。具体的に述べると、これら残りの器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７は、上記のように整合している器具インターフェースエレメント１９０５の両側に、前記シャフトの長手方向軸心５１１と直交する方向で配置されている。器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７は、シャフト５０４の長手方向軸心５１１と整合していない。器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７は、それぞれレール１９２９、レール１９３０に沿って移動するように拘束されていることにより、シャフト５０４の長手方向軸心５１１と平行に移動するように拘束されている。
【００７２】
器具インターフェースエレメント１９０５は、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２と係合する。図１９ａで見て取れるように、前記シャフトの近位端部と前記器具インターフェース１９０５との間において対の駆動エレメントＡ１，Ａ２は、完全に内側部位１９５０内に位置している。前記シャフトの近位端部と器具インターフェースエレメント１９０５との間において対の駆動エレメントＡ１，Ａ２は、全体が当該シャフト５１１の長手方向軸心と平行に配されている。好適には、前記器具インターフェース内において前記シャフトの近位端部と器具インターフェースエレメント１９０５との間に、周りを対の駆動エレメントＡ１，Ａ２が動くように拘束されている中間プーリ又は他の構造体が存在していない。好適には、前記器具インターフェースの内側部位１９５０内で対の駆動エレメントＡ１，Ａ２と係合しているのは、一つの器具インターフェースエレメント１９０５のみで
ある。
【００７３】
器具インターフェースエレメント１９０６が、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２と係合する。器具インターフェースエレメント１９０６は、前記器具インターフェースの前記外側部位内において第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２と係合する。
【００７４】
器具インターフェースエレメント１９０７が、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２と係合する。器具インターフェースエレメント１９０７は、前記器具インターフェースの前記外側部位内において第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２と係合する。
【００７５】
前記駆動エレメントを、前記外側部位内にある前記器具インターフェースエレメントへと係合するようにシフトさせるのに、プーリ機構が用いられる。各対の駆動エレメントは、第１の対のプーリに係合することによって自身を、シャフト５０４の近位端部から当該各対の駆動エレメントのそれぞれの器具インターフェースエレメントへとシフトさせ、かつ、第２の対のプーリに係合することによって自身を、その器具インターフェースエレメントとの整合状態からシャフト５０４との整合状態へと再シフトさせる。
【００７６】
図示の配置構成では、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２が前記シャフトの近位端部から、当該シャフトと整合した方向に進行する。駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、図１６に関して説明した方向変化の結果として、シャフト５０４の長手方向軸心５１１と厳密には平行に延びていない。その後、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、プーリ対１９０８，１９０９の周りを移動するように拘束されており、これによって自身を、自身がシャフト５０４外に進行した箇所から第２の器具インターフェースエレメント１９０６との係合状態へとシフトさせる。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２はプーリ対１９０８，１９０９から、当該第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２が前記シャフトの近位端部から進行した方向と平行かつ当該方向からオフセットしている方向に進行する。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２は、プーリ対１９１０，１９１１の周りを移動するように拘束されており、これによって自身を、第２の器具インターフェースエレメント１９０６との整合状態からシャフト５０４との整合状態へとシフトさせる。
【００７７】
図示の配置構成では、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２が前記シャフトの近位端部から、当該シャフトと整合した方向に進行する。駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、図１６に関して説明した方向変化の結果として、シャフト５０４の長手方向軸心５１１と厳密には平行に延びていない。その後、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、プーリ対１９１２，１９１３の周りを移動するように拘束されており、これによって自身を、自身がシャフト５０４外に進行した箇所から第３の器具インターフェースエレメント１９０７との係合状態へとシフトさせる。第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２はプーリ対１９１２，１９１３から、当該第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２が前記シャフトの近位端部から進行した方向と平行かつ当該方向からオフセットしている方向に進行する。第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２は、プーリ対１９１４，１９１５の周りを移動するように拘束されており、これによって自身を、第３の器具インターフェースエレメント１９０７との整合状態からシャフト５０４との整合状態へとシフトさせる。
【００７８】
図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃに示す配置構成では、対の駆動エレメントＡ１，Ａ２が、前記内側部位内にある第１の器具インターフェースエレメント１９０５に係合する。対の駆動エレメントＡ１，Ａ２は、前記関節部（したがって、前記エンドエフェクタ）を第１の軸心５１０（図５ａを参照）回りに回転させる。第１のジョイント５０６を中心とした運動の範囲は、第２のジョイント５０７及び第３のジョイント５１３を中心とした運動の範囲よりも小さい。後述するように、第１の器具インターフェースエレメント１９０５は、最大距離ｄ１から当該第１の器具インターフェースエレメント１９０５の長さを引
いた距離だけ直線状変位可能である。この距離は、第２の器具インターフェースエレメント１９０６の最大変位ｄ２から当該第２の器具インターフェースエレメント１９０６の長さを引いたものよりも短く、かつ、第３の器具インターフェースエレメント１９０７の最大変位ｄ３から当該第３の器具インターフェースエレメント１９０７の長さを引いたものよりも短い。このように、第１のジョイント５０６を中心とした運動を制御する際の前記器具インターフェースエレメントの移動範囲は、前記第２および第３のジョイントを中心とした運動を制御する際の前記器具インターフェースエレメントの移動範囲よりも短いので、その移動の感度は高いほうが好ましい。ケーブルは、プーリ上で滑りおよび／または伸びを生じ得る。そのため、前記第１の器具インターフェースエレメントと第１のジョイント５０６との間で動きを伝達させるためのケーブル配設は、出来る限り単純であるのが好ましい。第１の器具インターフェースエレメント１９０５を前記内側部位内において前記シャフトの長手方向軸心５１１上に配置することにより、前記第１の対の駆動エレメントは、第１のジョイント５０６と第１の器具インターフェースエレメント１９０５との間において中間プーリの周りを経由するように拘束されずに済む。
【００７９】
それぞれの器具インターフェースエレメントは、前記器具インターフェース内で変位可能とされている。それぞれの器具インターフェースエレメントは、対応する対の駆動エレメントに固定されているので、当該器具インターフェースエレメントの変位は、その対の駆動エレメントの変位として伝達される。好適には、それぞれの器具インターフェースエレメントは、当該それぞれの器具インターフェースエレメントが固定されている前記対の駆動エレメントの直線と同じ直線に沿って変位可能とされている。それぞれの器具インターフェースエレメントは、前記ロボットアームの対応する駆動アセンブリインターフェースエレメントへと係合する。これにより、前記器具インターフェースエレメントの変位が、前記ロボットアームによって駆動される。このようにして、前記ロボットアームが、前記対の駆動エレメントを駆動させる。
【００８０】
各対の駆動エレメントは、前記器具インターフェース内において器具インターフェースエレメントに係合している。当該対の駆動エレメントは、さらに、張力付与機構及び位置合わせ機構に係合している。当該張力付与機構は、前記器具を製造するときに前記対の駆動エレメントの所望の張力を実現するのに用いられる。前記位置合わせ機構は、前記器具インターフェースエレメントを、前記エンドエフェクタが所定の形態に設定されているときの前記シャフトの長手方向における所定の位置合わせ位置に設定するのに用いられる。それぞれの器具インターフェースエレメントは、当該それぞれの器具インターフェースエレメントが変位可能である変位範囲を有している。前記所定の位置合わせ位置は、それぞれの器具インターフェースエレメントの前記変位範囲の中間点であり得る。前記エンドエフェクタの前記所定の形態は、前記エンドエフェクタエレメント同士が互いに閉じられて（例えば、前記ジョー同士が閉じられて）且つ前記関節部の長手方向軸心及び当該エンドエフェクタの長手方向軸心が前記シャフトの長手方向軸心５１１と揃っている直線状態であり得る。前記器具インターフェースエレメントを前記エンドエフェクタが所定の形態に設定されているときの所定の位置合わせ位置に設定することにより、手術中に器具を取り替えたときにこの新しい器具を使用可能な状態にセットアップするのにかかる時間が短縮され得る。実際に、ロボットアームアセンブリは、前記ロボットアームから器具が取り外されると、前記所定の位置合わせ位置に配された前記器具インターフェースエレメントを収容することができる配置形態へと移行するように構成されているものであり得る。例えば、前記ロボットアームアセンブリのインターフェースエレメントは、それぞれの前記器具インターフェースエレメントを当該それぞれの器具インターフェースエレメントの変位範囲の中間点で収容するように配置されることになる初期位置へと移行し得る。そして、前記器具が、手動で前記所定の形態に設定されてから前記ロボットアームへと装着される。例えば、助手が、前記関節部及びエンドエフェクタを直線状態へと動かしてから前記器具を前記ロボットアームへと装着する。前記器具が前記所定の形態にあるときには前記器
具インターフェースエレメントが前記所定の位置合わせ位置を取っていることが分かっているので、当該器具インターフェースエレメントは前記ロボットアームアセンブリのインターフェースエレメントに直接係合させられる。制御システムは、前記エンドエフェクタが前記所定の形態であることが分かっているので、当該エンドエフェクタの位置及び向きをマップするために追加のキャリブレーションやソフトウェアセットアップ手順を実行する必要がない。
【００８１】
以下では、互いに独立している張力付与機構及び位置合わせ機構について説明する。前記張力付与機構と前記位置合わせ機構とを別々にすることにより、所望の張力及び所望の位置合わせを実現するための手順を簡単にすることができる。これにより、製造時に所望の張力及び所望の位置合わせを実現するのにかかる時間を短縮することができる。
【００８２】
図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃには、プーリを利用した張力付与機構が描かれている。各対の駆動エレメントは、互いに独立して張力付与される。各対の駆動エレメントは、変位可能なプーリの周りを移動するように拘束されている。図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃには、前記対の駆動エレメントに張力付与するためのプーリ機構として、２種類の相異なる例的なプーリ機構が描かれている。いずれの例におけるプーリも、直線状変位可能とされている。
【００８３】
初めに、対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２及び対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２についての図示の張力付与機構に関して言及する。まず、対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２に注目すると、プーリ１９１１が、当該対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２に張力付与するために用いられる。プーリ１９１１は、前記シャフトの長手方向軸心５１１と平行な変位軸心１９２０に沿って直線状変位可能である。変位軸心１９２０は、前記シャフトの長手方向軸心５１１からオフセットしている。変位軸心１９２０は、図１９ｂに描かれている。張力付与プーリ１９１１は、レール１９１９に沿って摺動可能なブロック１９１８に取り付けられている。ブロック１９１８がレール１９１９に沿ってスライドすることにより、プーリ１９１１が変位軸心１９２０に沿って変位する。ブロック１９１８が前記シャフトから遠ざかるように動かされると、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の張力が増加する。ブロック１９１８が前記シャフトに向かって動かされると、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２の張力が減少する。当該ブロックを動かすのに、適切な機構であればどのような機構が用いられてもよい。例えば、ねじ調節機構が用いられてもよい。図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃには、ねじ１９２１がブロック１９１８に螺合したねじ調節機構が描かれている。これは、図１９ａで最も明確に見て取れる。ねじ１９２１は、当該ねじ１９２１が回ることはできるが直線状変位されることはできないように、前記器具インターフェースの部位１９２２により拘束されている。これにより、前記ねじが回されると、当該ねじのねじ部がブロック１９１８内のねじ部に係合していることから当該ブロック（したがって、プーリ１９１１）を直線状変位させる。ねじ１９２１が締められると、プーリ１９１１は一方の直線方向に動く。ねじ１９２１が緩められると、プーリ１９１１は反対の直線方向に動く。図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃに描かれている駆動エレメントＣ１，Ｃ２についての張力付与機構も、駆動エレメントＢ１，Ｂ２に関して説明したものと対応する様式で動作する。
【００８４】
次に、図１９ａに描かれている第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２についての張力付与機構に関して言及する。プーリ１９２３が、当該対の駆動エレメントＡ１，Ａ２に張力付与するために用いられる。プーリ１９２３は、変位軸心１９２４に沿って直線状変位可能である。変位軸心１９２４は、前記シャフトの長手方向軸心５１１に対して傾いている。好適には、変位軸心１９２４は、前記シャフトの長手方向軸心５１１に対して４５°の角度をなすものであり得る。張力付与プーリ１９２３は、前記器具インターフェースのソケット１９２６内に取り付けられているブロック１９２５に取り付けられている。ブロッ
ク１９２５及び張力付与プーリ１９２３は、ソケット１９２６内を摺動することができる。ブロック１９２５がソケット１９２６内を摺動することにより、前記プーリが変位軸心１９２４に沿って変位する。ブロック１９２５が前記ソケット内へとさらに摺動されると、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の張力が増加する。ブロック１９２５が前記ソケット外へと摺動されると、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２の張力が減少する。ブロック１９２５を動かすのに、適切な機構であればどのような機構が用いられてもよい。例えば、ブロック１９１８に関して前述したねじ調節機構が用いられてもよい。第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２は、当該第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２同士が互いにほぼ平行に延びるように張力付与プーリ１９２３の周りのほぼ全体に巻かれているため、前記第２の対の駆動エレメント及び第３の対の駆動エレメントに関して説明した張力付与機構と比べて、張力付与プーリの単位変位あたりに加わる張力が大きくなる。
【００８５】
図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃには、前記第１の対の駆動エレメントが斜めの張力付与機構を利用し、前記第２の対の駆動エレメントと第３の対の駆動エレメントとが直線の張力付与機構を利用している様子が描かれているが、いずれの対の駆動エレメントも、前記器具インターフェース内に収まる適切な機構であればどのような機構を用いて張力付与されるものであってもよい。
【００８６】
図２０ａには、代替的な張力付与機構が示されている。各対の駆動エレメントは、器具インターフェースエレメントのラグ１９２７（図１９ｃを参照）で終端している。図２０ａには、図１９ｃに描かれたラグ１９２７についての代替的な一配置構成が描かれている。図２０ａの配置構成では、当該ラグが前記張力付与機構に利用されている。図２０ａの当該ラグは、一対のラグエレメント２００１，２００２を有している。一対の駆動エレメントの一方の駆動エレメントが一方のラグエレメントで終端しており、当該一対の駆動エレメントの他方の駆動エレメントが他方のラグエレメントで終端している。同図では、第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＣ１がラグエレメント２００１で終端しており、第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２がラグエレメント２００２で終端している。前記一対のラグエレメント同士は、相対的に直線状変位可能であるように接続されている。好適には、前記一対のラグエレメントは、当該一対のラグエレメントが取り付けられている前記一対の駆動エレメントの方向ｙに沿って直線状変位可能である。好適には、前記一対のラグエレメントは、前記シャフトの長手方向軸心５１１と平行かつ当該長手方向軸心５１１からオフセットしている変位軸心に沿って変位可能である。ラグエレメント２００１とラグエレメント２００２とは、当該ラグエレメント同士を前記変位軸心に沿って相対的に移動させることが可能である適切な機構であれば、どのような機構により接続されているものであってもよい。例えば、前記ラグエレメント同士は、ねじ２００３によって互いに接続され得る。ねじ２００３は、第１のラグエレメント２００２に取り付けられており、かつ、当該ねじ２００３の当該第１のラグエレメント２００２に対する直線状変位が妨げられるように当該第１のラグエレメント２００２により拘束されている。例えば、前記ねじは図２０ａに描かれているように、前記第１のラグエレメントにおける孔へと当該ねじが回ることができるように挿通され得て、かつ、前記第１のラグエレメント内を直線状変位しないように前記第１のラグエレメントにおけるその孔よりも大径である２つの部位２００４，２００５によって拘束され得る。ねじ２００３は、第２のラグエレメント２００１に貫通螺合している。これにより、ラグエレメント２００１，２００２は、前記ねじが締められると互いに向かって直線状変位し、前記ねじが緩められると互いから離れるように直線状変位する。
【００８７】
図２０ｂには、さらなる代替的な張力付与機構が示されている。図２０ｂには、図１９ｃに描かれたラグ１９２７についてのさらなる代替的な配置構成が描かれている。図２０ｂの配置構成では、当該ラグが前記張力付与機構に利用されている。図２０ｂの当該ラグは、一対のラグエレメント２００６，２００７を有している。一対の駆動エレメントの一
方の駆動エレメントが一方のラグエレメントで終端しており、当該一対の駆動エレメントの他方の駆動エレメントが他方のラグエレメントで終端している。同図では、第３の対の駆動エレメントの第１の駆動エレメントＣ１がラグエレメント２００６で終端しており、第３の対の駆動エレメントの第２の駆動エレメントＣ２がラグエレメント２００７で終端している。前記一対のラグエレメント同士は、相対的に直線状変位可能であるように接続されている。好適には、前記一対のラグエレメントは、当該一対のラグエレメントが取り付けられている前記一対の駆動エレメントの方向ｙに沿って直線状変位可能である。好適には、前記一対のラグエレメントは、前記シャフトの長手方向軸心５１１と平行かつ当該長手方向軸心５１１からオフセットしている変位軸心に沿って変位可能である。ラグエレメント２００６とラグエレメント２００７とは、当該ラグエレメント同士を前記変位軸心に沿って相対的に移動させることが可能である適切な機構であれば、どのような機構により接続されているものであってもよい。例えば、前記ラグエレメント同士は、ねじ２００８によって互いに接続され得る。ねじ２００８は、第１のラグエレメント２００７に収容されており、かつ、当該ねじ２００８が当該第１のラグエレメント２００７に対して直線状変位しないように当該第１のラグエレメント２００７により拘束されている。例えば、前記ねじは図２０ｂに描かれているように、前記第１のラグエレメントにおける孔へと当該ねじが回ることができるように挿通され得て、かつ、前記第１のラグエレメント内を直線状変位しないように前記第１のラグエレメントにおけるその孔よりも大径である２つの部位２００９，２０１０によって拘束され得る。ねじ２００８は、第２のラグエレメント２００６に貫通螺合している。これにより、ラグエレメント２００６，２００７は、前記ねじが締められると互いに向かって直線状変位し、前記ねじが緩められると互いから離れるように直線状変位する。
【００８８】
図１９ｃを参照する。それぞれの器具インターフェースエレメント１９０５，１９０６，１９０７は、前記シャフトの長手方向軸心５１１と平行に直線状変位可能である。当該器具インターフェースエレメントは、直線レールに沿って摺動可能なものであり得る。例えば、第１の器具インターフェースエレメント１９０５がレール１９２８に沿って摺動可能であり、第２の器具インターフェースエレメント１９０６がレール１９２９に沿って摺動可能であり、第３の器具インターフェースエレメント１９０７がレール１９３０に沿って摺動可能である。それぞれの器具インターフェースエレメントは、最小変位位置と最大変位位置との間の変位範囲にわたって変位されることが可能である。例えば、前記最小変位位置及び最大変位位置は、前記器具インターフェースエレメントが前記シャフトの長手方向ｘにスライドする前記レールの端部により決まり得る。図１９ｂ及び図１９ｃでは、第２及び第３の器具インターフェースエレメント１９０６，１９０７についての前記最小変位位置と最大変位位置とに符号１９３１、１９３２が付されている。図１９ｂでは、第１の器具インターフェースエレメント１９０５についての前記最小変位位置と最大変位位置とに符号１９３１、１９４３が付されている。前記第１の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ１から前記方向ｘにおける当該第１の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離だけ直線状変位可能である。前記第２の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ２から前記方向ｘにおける当該第２の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離ぶん直線状変位可能である。前記第３の器具インターフェースエレメントは、最大距離ｄ３から前記方向ｘにおける当該第３の器具インターフェースエレメントの長さを引いた距離ぶん直線状変位可能である。好適には、ｄ１＜ｄ２かつｄ１＜ｄ３である。好適には、ｄ２＝ｄ３である。
【００８９】
好適には、前記エンドエフェクタが前記シャフトと一直線状になる前記器具の直線状態では、第１の器具インターフェースエレメント１９０５、第２の器具インターフェースエレメント１９０６及び第３の器具インターフェースエレメント１９０７がいずれも、前記シャフトの長手方向軸心に直交する共通の平面内に位置している。変形例として、前記器具の直線状態において第１の器具インターフェースエレメント１９０５の中央が位置する
平面が、第２の器具インターフェースエレメント１９０６及び第３の器具インターフェースエレメント１９０７の中央が位置する平面と異なる平面内に位置しているものとされてもよい。これは、ｄ１にわたる第１の器具インターフェースエレメント１９０５の移動の中間点が、ｄ２にわたる第２の器具インターフェースエレメント１９０６の移動の中間点及びｄ３にわたる第３の器具インターフェースエレメント１９０７の移動の中間点からオフセットしているからである。
【００９０】
好適には、それぞれの器具インターフェースエレメントは、ボディ１９３３，１９３４，１９３５およびラグ１９２７，１９３６，１９３７を有している。ボディ１９３３，１９３４，１９３５は、前記器具インターフェースエレメントの前記最小変位位置と前記最大変位位置との間で直線状変位可能である。前記器具インターフェースエレメントに係合する前記対の駆動エレメントは、当該器具インターフェースエレメントの前記ラグに固定されている。当該ラグは前記ボディ内で、当該ボディが変位可能である方向と平行に直線状変位可能である。好適には、前記ラグは、前記シャフトの長手方向ｘに沿って当該シャフトの長手方向軸心５１１と平行に直線状変位可能である。前記位置合わせ機構は前記ボディの変位位置を、前記ラグを変位させることなく調節する。例えば、前記位置合わせ機構は、前記ボディ及びラグに接続されて当該ボディが移動することを当該ラグを移動させることなく可能にするねじ調節機構を含み得る。図１９ｃに、このようなねじ調節機構が描かれている。ボディ１９３３，１９３５は、当該ボディが変位可能である方向と並んで配置されたスロット１９３８，１９３９を有している。ねじ１９４０，１９４１が、スロット１９３８，１９３９を通って前記ラグに螺合している。ねじ１９４０，１９４１は、当該スロットに沿って摺動するように拘束されている。例えば、前記ねじのヘッドは当該スロットを通り抜けるには大き過ぎるものとされ得て、かつ、前記ねじの本体は当該スロットに遊嵌し得る。これにより、前記ねじが緩いときには、前記本体が前記ラグに対して前記スロットの幅に沿って変位することができる。前記ねじが締まっているときには、前記本体が前記ラグに固定される。このようにして、前記ボディと前記ラグとの相対位置が前記スロットの幅分調節されることが可能となる。
【００９１】
以下では、製造時に前記器具を組み付けた後、前記駆動エレメントの張力および前記器具インターフェースエレメントの位置合わせを設定するために実行される過程について説明する。
【００９２】
初めに、前記駆動エレメントから前記器具インターフェースが緩められる。前記器具インターフェースエレメントが、前記位置合わせ位置に設定される。例えば、それぞれの器具インターフェースエレメントが当該それぞれの器具インターフェースエレメントの変位範囲にわたる当該それぞれの器具インターフェースエレメントの移動の中間点にあるときが前記位置合わせ位置である場合には、それら器具インターフェースエレメントがこれらの位置に位置合わせされる。この最初の過程は、前記器具インターフェースエレメントの、当該器具インターフェースエレメントの位置合わせ位置への粗位置合わせであってもよい。変形例として、この最初の過程は実行されなくてもよい。次に、前記エンドエフェクタが前記所定の形態に設定される。次に、前記対の駆動エレメントが張力付与される。これは、本明細書で説明するどの前記張力付与機構を用いて行われてもよく、例えば、張力付与プーリをレールに沿ってスライドさせる又はソケット内で摺動させること、一対のラグエレメント同士を変位させること等によって行われる。次に、前記位置合わせ機構を用いて、張力付与済みの前記器具インターフェースエレメントの変位位置が前記所定の位置合わせ位置に設定される。例えば図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃに示す応用例では、ねじ１９４０，１９４１が緩められて前記器具インターフェースエレメントのボディ１９３３，１９３５がレール１９３０，１９２９に沿って、当該器具インターフェースエレメントの当該ボディが前記所定の位置合わせ位置になるまでラグ１９３８，１９３７に対して変位される。前記対の駆動エレメントが張力付与されるあいだ、前記エンドエフェクタは
前記所定の形態に保持され得る。これに代えて、あるいは、これに加えて、前記対の駆動エレメントが張力付与された後に、前記エンドエフェクタが前記所定の形態に戻されるものとされてもよい。次に、前記ねじが締められる。
【００９３】
図２１ａ、図２１ｂ及び図２１ｃには、駆動アセンブリインターフェース２１００が示されている。当該駆動アセンブリインターフェースは、前記ロボットアームの末端リンクの末端部に存在している。その末端リンクはロールジョイントにより、当該末端リンクの隣りのリンクに連結されている。当該ロールジョイントは、当該末端リンクが当該末端リンクの長手方向軸心２１０４回りに回転することを可能にする。駆動アセンブリインターフェース２１００は、駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１，２１０２，２１０３を含む。当該駆動アセンブリインターフェースエレメントは、器具インターフェースエレメント１９０５，１９０６，１９０７を収容するように構成されている。第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２は、第１の器具インターフェースエレメント１９０５を収容するように構成されている。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１は、第２の器具インターフェースエレメント１９０６を収容するように構成されている。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２は、第３の器具インターフェースエレメント１９０７を収容するように構成されている。
【００９４】
それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントは、前記駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４と平行な方向に沿って変位可能である。それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントは、変位範囲にわたって変位可能である。図２４に示すように前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリに係合されると、それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントは、当該駆動アセンブリインターフェースエレメントが係合した前記器具インターフェースエレメントが変位することのできる方向と同じ方向に変位可能となる。
【００９５】
第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２は第１の器具インターフェースエレメント１９０５と、前記駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４上で係合する。これにより、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント１９０５は、第１の器具インターフェースエレメント１９０５を前記駆動アセンブリの長手方向軸心に沿って、したがって、前記ロボットアームの前記末端リンクの長手方向軸心に沿って駆動させる。好適には、前記駆動アセンブリ内の全ての前記駆動アセンブリインターフェースエレメントのうち、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２のみが、前記末端リンクの長手方向軸心２１０４に沿って変位可能とされる。第１の器具インターフェースエレメント１９０５は、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２を駆動させることによって、前記器具の遠位端部を器具シャフト軸心５１１と直交する第１の軸心５１０回りに回転させる。器具インターフェース１７０１が駆動アセンブリ２１００に係合されると、前記器具シャフトの長手方向軸心５１１が前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と平行になる。好適には、前記器具シャフトの長手方向軸心５１１が前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と一致する。
【００９６】
第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１は第２の器具インターフェースエレメント１９０６と、前記駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４と平行かつ当該長手方向軸心２１０４からオフセットしている軸心上で係合する。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１はこの軸心に沿って、第２の器具インターフェースエレメント１９０６をこの軸心に沿って駆動させるように変位可能とされる。第２の器具インターフェースエレメント１９０６は、第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２を駆動させることによって、エンドエフェクタエレメント５０２を第２のジョイント５０７を中心として回転させる。
【００９７】
第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３は第３の器具インターフェースエレメント１９０７と、前記駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４と平行かつ当該長手方向軸心２１０４からオフセットしている軸心上で係合する。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３はこの軸心に沿って、第３の器具インターフェースエレメント１９０７をこの軸心に沿って駆動させるように変位可能とされる。第３の器具インターフェースエレメント１９０７は、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２を駆動させることによって、エンドエフェクタエレメント５０３を第３のジョイント５１３を中心として回転させる。
【００９８】
好適には、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントは、対応する前記器具インターフェースエレメントと切離し可能に係合する。
【００９９】
図２１ａ、図２１ｂ及び図２１ｃには、前記駆動アセンブリ内での前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの直線状変位を駆動させる例的な機構が描かれている。それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１，２１０２，２１０３は、各々のねじ部付き駆動軸２１０５，２１０６，２１０７により駆動される。好適には、前記第１、第２および第３の駆動アセンブリインターフェースエレメントは、前記駆動軸によって互いに独立して駆動される。ガイド構造体がそれぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントを拘束していることにより、対応する駆動軸が回転されるときに当該駆動アセンブリインターフェースエレメントが回転することを防ぐ。例えば、ガイドレールがそれぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントを拘束していることにより、対応する駆動軸が回転されるときに当該駆動アセンブリインターフェースエレメントが回転することを防ぐ。当該ガイドレールは前記駆動アセンブリインターフェースエレメントを、当該駆動アセンブリインターフェースエレメントが行うことのできる運動がそのガイドレールと平行な直線運動のみになるように拘束する。前記駆動アセンブリインターフェースエレメントは、例えば、前記ガイドレールに沿ってスライドし得る。図示の応用例では、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２と第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１とがいずれも、同じガイドレール２１０８によって拘束されている。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３は、異なるガイドレール２１０９によって拘束されている。代替的な一配置構成では、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２と第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３とがいずれも、同じガイドレール２１０９によって拘束されている。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１は、ガイドレール２１０８によって拘束されている。代替的なさらなる配置構成では、それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントが、当該それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントごとのガイドレールによって拘束されている。他の例では、前記ガイド構造体がガイドスロットであり、当該ガイドスロットは前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの運動を、当該駆動アセンブリインターフェースエレメントがそのガイドスロットと平行に直線運動することしかできないように拘束する。前記ガイドレールと同様に、前記ガイドスロットは前記駆動アセンブリインターフェースの長手方向２１０４と平行である。第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２は、最大距離ｓ１にわたって直線状変位可能である。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１は、最大距離ｓ２にわたって直線状変位可能である。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３は、最大距離ｓ３にわたって直線状変位可能である。好適には、ｓ１＜ｓ２かつｓ１＜ｓ３である。好適には、ｓ２＝ｓ３である。
【０１００】
好適には、前記駆動アセンブリの或る形態では第１、第２および第３の駆動アセンブリインターフェース２１０１，２１０２，２１０３がいずれも、前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と直交する共通の平面内に位置している。この形態は、図２１ａ、図２１ｂ及び図２１ｃで描かれている形態である。全ての前記駆動アセンブリインターフェースエ
レメントの中央が、前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と直交する単一の断面上に位置している。好適には、この形態でのそれぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントは、当該それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントの変位範囲にわたる当該それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントの直線状変位の中間点に存在している。好適には、この形態は、前記ロボットアームから器具が取り外されたときに前記アセンブリインターフェースが取る初期形態である。前述したようにこの形態は、前記器具インターフェースエレメントを当該器具インターフェースエレメントの位置合わせ位置で収容する配置形態である。前記所定の位置合わせ位置は、それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントが当該それぞれの駆動アセンブリインターフェースエレメントの移動の中間点にあるときの位置であり得る。前記所定の位置合わせ位置は、全ての前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの中央点が共通の平面上に存在するときの位置であり得る。
【０１０１】
前記駆動アセンブリのどのような形態においても、第２の駆動アセンブリインターフェース２１０１及び第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３の中央はいずれも、図２１ａ、図２１ｂ及び図２１ｃに示す形態において第１、第２及び第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２，２１０２，２１０３の全ての中央が位置することになる平面と直交する第２の平面内に位置している。この第２の平面は、前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と交わらない。どのような形態においても第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２の中央は、前記第２の平面と平行かつ当該第２の平面からオフセットしている第３の平面内に位置している。
【０１０２】
図２１ａ、図２１ｂ及び図２１ｃに示す前記駆動アセンブリが図１９ａ、図１９ｂ及び図１９ｃに示す前記器具インターフェースを駆動し、当該器具インターフェースエレメントが図５ａ及び図５ｂに描かれた前記第１、第２及び第３のジョイントを駆動し得る。つまり、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２が第１のジョイント５０６を駆動させて、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１が第２のジョイント５０７を駆動させて、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３が第３のジョイント５１３を駆動させる。代替的な一配置構成では、これらの駆動アセンブリインターフェースエレメントが上記とは異なるジョイントを駆動させるものとされてもよい。例えば、第１の対の駆動エレメントＡ１，Ａ２が第２の器具インターフェースエレメント１９０６に接続された場合には、第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１が第１のジョイント５０６を駆動することになる。第２の対の駆動エレメントＢ１，Ｂ２が第１の器具インターフェースエレメント１９０５に接続された場合には、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２が第２のジョイント５０７を駆動することになる。この例では、第３の対の駆動エレメントＣ１，Ｃ２が第３の器具インターフェースエレメント１９０７に接続されて、第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３が第３のジョイント５１３を駆動することになる。この例では、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２が、最大距離ｓ１にわたって直線状変位可能である。第２の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１が、最大距離ｓ２にわたって直線状変位可能である。第３の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０３が、最大距離ｓ３にわたって直線状変位可能である。好適には、ｓ２＜ｓ１かつｓ２＜ｓ３である。好適には、ｓ１＝ｓ３である。
【０１０３】
それぞれの器具インターフェースエレメントは、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの対応するソケット内に収容可能であるボディを有している。これらボディの形状とソケットの形状とは、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントが変位されたときにこの変位が滑りを生じることなく前記器具インターフェースエレメントに伝えられるように互いに対応している。つまり、前記ボディは前記ソケットへと、変位方向における少なくとも１つの直線に沿って止まり嵌めする。好適には、前記器具インターフェー
スエレメントは、当該器具インターフェースエレメントに対応する駆動アセンブリインターフェースエレメントと同一の変位範囲にわたって変位可能である。
【０１０４】
図２２ａには、前記器具インターフェースエレメントの前記ボディの、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの前記ソケット内に取り付けられる部分の例的な一配置構成が示されている。この場合のボディは、変位方向ｘにおける当該ボディの長さだけ離間している下部側壁２２０１，２２０２を有している。これらの下部側壁は、前記ボディの変位方向ｘと直交している。上部側壁２２０３，２２０４は、前記下部側壁から一点２２０５に至るまで先細りとなる。好適には、当該上部側壁が一点に至るまで対称的に先細りとなる。前記器具インターフェースを前記駆動アセンブリインターフェースへと係合させるときには、まず点２２０５が前記駆動アセンブリインターフェースエレメント内へと挿入されて、次に上部側壁２２０３，２２０４の残りの部分が、最後に下部側壁２２０１，２２０２が挿入される。好ましくは、前記上部側壁同士が合わさる角度αは、８０°以下である。αを８０°以下に選択することにより、前記ボディと前記ソケットとが変位方向ｘに沿って完全に位置合わせされていなくても、前記点が前記ソケット内にあれば、方向Ｆに力が加わったときに前記ボディが前記ソケット内に滑り入る。方向Ｆは、変位方向ｘと直交している。すなわち、方向Ｆは、シャフト５０４の長手方向軸心と直交し且つ前記駆動アセンブリの長手方向軸心と直交している。
【０１０５】
図２２ｂには、前記器具インターフェースの前記ボディの、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの前記駆動アセンブリの前記ソケット内に取り付けられる部分の例的な他の配置構成が示されている。この場合のボディは、２つの前記上部側壁が合わさる点に配置されたローラ２２０６を具備している点を除き、図２２ａに関して説明したボディと同じである。ローラ２２０６は、変位方向ｘと直交する軸心回りに回転するように構成されている。前記上部側壁同士が合わさる角度βは、８０°超とされてもよい。これは、方向Ｆに力が加わったときに、前記ボディとソケットとが変位方向ｘに沿って完全に位置合わせされていなくても、ローラ２２０６が当該ソケット内への当該ボディの係合を支援するからである。
【０１０６】
図２２ｃには、前記器具インターフェースの前記ボディの、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの前記駆動アセンブリの前記ソケット内に取り付けられる部分の例的なさらなる他の配置構成が示されている。この場合のボディは、それぞれの上部側壁上に配置されたローラ２２０７，２２０８を具備している点を除き、図２２ａに関して説明したボディと同じである。ローラ２２０７，２２０８は、変位方向ｘと直交する軸心回りに回転するように構成されている。前記上部側壁同士が合わさる角度γは、８０°超とされてもよい。これは、方向Ｆに力が加わったときに、前記ボディとソケットとが変位方向ｘに沿って完全に位置合わせされていなくても、ローラ２２０７，２２０８が当該ソケット内への当該ボディの係合を支援するからである。
【０１０７】
図２３には、駆動アセンブリインターフェースエレメントのソケットの例的な一配置構成が示されている。前記ボディは、変位方向ｘにおける当該ボディの長さだけ離間している側壁２３０１，２３０２を有している。これらの側壁は、前記ボディの変位方向ｘと直交している。当該側壁はそれぞれ、ローラ２３０３，２３０４で終端している。ローラ２３０３，２３０４は、変位方向ｘと直交する軸心回りに回転するように構成されている。ローラ２３０３，２３０４は、前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリインターフェースに適用されたときに、前記ボディとソケットとが変位方向ｘに沿って完全に位置合わせされていなくても、当該ソケット内への当該ボディの係合を支援する。
【０１０８】
一例において、変位方向ｘにおける前記ボディの長さＡは、当該ボディが変位方向ｘにおける変位範囲にわたって移動することのできる最大距離よりも大きい。好適には、変位
方向ｘにおける前記ボディの長さＡは、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの前記ソケットが変位方向における当該ソケットの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離よりも大きい。これにより、前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリインターフェースとの係合状態に移行させられるときに、前記ボディの変位位置及び前記ソケットの変位位置がどこにあっても、当該ボディが当該ソケット内に係合することになる。よって、前記器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとを合体させるのに、前記器具インターフェースエレメントと前記駆動アセンブリインターフェースエレメントとを予め位置揃えする必要がなくなる。好適には、前記ボディが当該ボディの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離は、当該ボディの長さの半分Ａ／２である。Ａは、前記ボディの長さである。好適には、前記ソケットが当該ソケットの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離は、前記ボディの長さの半分Ａ／２である。
【０１０９】
一例において、変位方向ｘにおける前記ソケットの長さＢは、前記ボディが変位方向ｘにおける変位範囲にわたって移動することのできる最大距離よりも大きい。好適には、変位方向ｘにおける前記ソケットの長さＢは、前記駆動アセンブリインターフェースエレメントの当該ソケットが変位方向における当該ソケットの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離よりも大きい。これにより、前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリインターフェースとの係合状態に移行させられるときに、前記ボディの変位位置及び前記ソケットの変位位置がどこにあっても、当該ボディが当該ソケット内に係合することになる。よって、前記器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとを合体させるのに、前記器具インターフェースエレメントと前記駆動アセンブリインターフェースエレメントとを予め位置揃えする必要がなくなる。好適には、前記ボディが当該ボディの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離は、前記ソケットの長さの半分Ｂ／２である。Ｂは、前記ソケットの長さである。好適には、前記ソケットが当該ソケットの変位範囲にわたって移動することのできる最大距離は、当該ソケットの長さの半分Ｂ／２である。
【０１１０】
好適には、前記変位方向における前記ボディの長さＡは、前記変位方向における前記ソケットの長さＢに等しい。
【０１１１】
前記器具インターフェースは、当該器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとが係合状態に移行させられるときに当該駆動アセンブリインターフェース内への当該器具インターフェースの位置揃え及び係合を支援するガイドバーを具備しているものであり得る。当該ガイドバーは、前記器具インターフェースの、当該器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとが係合状態に移行させられるときに当該駆動アセンブリインターフェースに対向する外表面に配置されている。当該ガイドバーは、前記器具インターフェースエレメントよりも先に前記駆動アセンブリインターフェース内に収容される。好適には、当該ガイドバーは、前記器具インターフェースの、当該器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとが互いとの接触状態に移行させられるときに当該駆動アセンブリインターフェース内に収容される最初の部分である。当該ガイドバーは、前記駆動アセンブリインターフェース内に収容されると、前記器具インターフェースと当該駆動アセンブリインターフェースとが係合することのできる相対的な向きを、当該器具インターフェースの長手方向姿勢と当該駆動アセンブリインターフェースの長手方向姿勢とを揃えるように拘束する。好適には、当該ガイドバーは、前記器具シャフトの長手方向軸心５１１が前記ロボットアームの前記末端リンクの長手方向軸心２１０４と揃っている場合にのみ、前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリインターフェース内へと完全に係合することを可能にする。
【０１１２】
好適には、前記ガイドバーは、細長く、真直で、かつ、前記器具シャフトの長手方向軸
心５１１と平行である。前記ガイドバーは、前記器具インターフェースの全体にわたって延設されていてもよい。例えば、前記ガイドバーは、前記器具インターフェースの器具シャフト５０４に突き合わされる端部から当該器具インターフェースの反対側の端部にかけて長手方向ｘに延設されていてもよい。変形例として、前記ガイドバーは、器具インターフェースエレメント１９０５，１９０６，１９０７の最小変位位置１９３１と最大変位位置１９３２とにより境界決めされる長手方向範囲のみにわたって長手方向ｘに延設されたものであってもよい。前記駆動アセンブリインターフェース及び前記器具インターフェースが、当該駆動アセンブリインターフェース及び当該器具インターフェースの初期位置である所定の位置合わせ位置をいずれも取ってから互いとの係合状態に移行されるように構成されている場合には、前記ガイドバーが、それら所定の位置合わせ位置での前記器具インターフェースエレメントの変位域により境界決めされる長手方向範囲のみにわたって長手方向ｘに延設されたものとされ得る。前記所定の位置合わせ位置での全ての前記器具インターフェースエレメントが、前記器具シャフトの長手方向軸心５１１と直交する共通の平面上で整合している場合には、前記ガイドバーが、それら器具インターフェースエレメント自体の範囲のみにわたって長手方向ｘに延設されたものとされ得る。好適には、前記ガイドバーは、器具シャフト５０４の直径よりも幅狭である。前記駆動アセンブリは前記ガイドバーを、当該駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４と平行に収容する。
【０１１３】
前記ガイドバーは、図１９ａに示すガイドバー１９６０のように一つの部位で構成されるものであってもよい。図示のこのガイドバーは、前記器具インターフェースの全長にわたって延設されている。このガイドバーは、駆動エレメントＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｃ１を部分的に又は完全に覆い囲っている。このようにして、これらの駆動エレメントは、前記器具インターフェースが前記駆動アセンブリインターフェースとの係合状態へと移行させられるときに当該器具インターフェースの外部に曝されない。ガイドバー１９６０は、さらに、前記器具インターフェースの剛性を高める。
【０１１４】
変形例として、前記ガイドバーは、複数の部位を有するものとされてもよい。図２５は、前記器具インターフェースの、前記駆動アセンブリインターフェースへと最初に係合する表面を示す図である。同図には、２つのガイドバー部位２５０１，２５０２が描かれている。このガイドバーは、前記器具インターフェースエレメントの最小変位位置と最大変位位置とにより境界決めされる長手方向範囲の一部にわたって長手方向ｘに延設されている。
【０１１５】
当該ガイドバーと第１の器具インターフェースエレメント１９０５の両方とが、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０２内に収容される。この場合の第１の器具インターフェースエレメントは、前記ガイドバーの一方の側に位置するボディ部位と前記ガイドバーの反対の側に位置するボディ部位との２つのボディ部位１９０５ａ，１９０５ｂを有している。この場合の第１の駆動アセンブリインターフェースエレメントは、前記駆動アセンブリの長手方向軸心２１０４の両側に位置した２つのソケット部位２１０１ａ，２１０１ｂを有している。前記器具インターフェースと前記駆動アセンブリインターフェースとが互いとの係合状態へと移行されるときには、そのガイドバーが最初に前記第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント内に収容される。このときのガイドバーは、２つのソケット部位２１０１ａ，２１０１ｂ間において前記シャフトの長手方向軸心２１０４に沿って係合する。当該ガイドバーは、第１の駆動アセンブリインターフェースエレメント２１０１内に収容されると、前記器具インターフェースが当該駆動アセンブリインターフェース内へと配置される際に当該器具インターフェースがねじれを生じるのを防ぐ。前記ガイドバーは、前記駆動アセンブリインターフェースと前記器具インターフェースとが係合するときに当該駆動アセンブリインターフェースの姿勢と当該器具インターフェースの姿勢とを揃った状態で維持する。前記器具インターフェースがさらに前記駆動アセンブリインターフェース内へと下げられると、第１のボディ部位１９０５ａが前記
ガイドバーの一方の側で第１のソケット部位２１０１ａに係合すると同時に、第２のボディ部位１９０５ｂが当該ガイドバーの反対側で第２のソケット部位２１０１ｂに係合する。
【０１１６】
なお、本明細書で説明する駆動アセンブリインターフェースは、駆動をさらなる器具インターフェースエレメントへと伝達させるさらなる駆動アセンブリインターフェースエレメントを含むように変更されてもよい。本明細書で説明する器具インターフェースは、駆動を前記器具シャフトの遠位端部における前記関節部のさらなるジョイントへと伝達させるさらなる器具インターフェースエレメントを含むように変更されてもよい。前記関節部自体も、さらなるジョイントを含むように変更されてもよい。
【０１１７】
なお、前記エンドエフェクタは、エンドエフェクタエレメントを１つしか含まないものとされてもよい。この場合、前記関節部は第３のジョイント５１３を含まず、前記器具インターフェースは当該第３のジョイントを駆動する器具インターフェースエレメントを含まず、前記駆動アセンブリはこの器具インターフェースエレメントを駆動させる駆動アセンブリインターフェースエレメントを含まない。
【０１１８】
前記器具は、手術以外の目的に使用されるものであってもよい。例えば、前記器具は、美容処置に使用されるものであってもよい。
【０１１９】
本願の明細書には、本明細書で説明した個々の特徴及び２つ以上のそのような特徴の任意の組合せのそれぞれが、本願の明細書全体と当業者の一般常識とに基づいてこのような特徴又は組合せが実施可能である限り、このような特徴又は特徴の組合せが本明細書で開示した任意の課題を解決するか否かにかかわらず、特許請求の範囲に限定されることなく開示されているものとする。本発明の態様は、そのような個々の特徴又は特徴の組合せのいずれで構成されたものであってもよい。本発明の範疇で様々な変更が施されてもよいことは、前述の説明を参酌することにより当業者にとって明白である。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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