(57)【要約】  種々の本発明は、ロボット手術装置と、こうした手術装置を操作するためのコンソールと、種々の装置が使用され得る手術シアタと、手術装置を挿入及び使用するための挿入システムと、関連する方法とに関する。
2019516531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（ｉ）前側と、後側と、遠位端と、近位端とを備える装置本体と、
（ｉｉ）前記装置本体の前記遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、
（ｉｉｉ）前記第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、
（ｉｖ）前記第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームと
を備える、ロボット手術装置と、
（ｂ）可撓性セクションと遠位撮像器とを備えるカメラ構成要素と
を備え、
前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームは、前記装置本体の前記前側又は前記後側に位置するように構成され、配置される、ロボット手術システム。
【請求項２】
前記ロボット手術装置は、少なくとも１つのアクチュエータを備える、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項３】
前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームは、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームのそれぞれの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項４】
前記ロボット手術装置のリモートセンサを行うように構成された支持装置を更に備える、請求項３に記載のロボット手術システム。
【請求項５】
手術コンソールを更に備える、請求項４に記載のロボット手術システム。
【請求項６】
前記カメラは、前記ロボット手術装置内に画定されたルーメンを介して配置される、請求項５に記載のロボット手術システム。
【請求項７】
前記カメラは、高さ調節式カメラであるように構成される、請求項６に記載のロボット手術システム。
【請求項８】
前記カメラは、ピッチ及びヨーが可能であるように構成され、配置される、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項９】
遠位カメラ先端は、画定された作業スペースの方に向くように構成される、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項１０】
前記カメラは、照明を備える、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項１１】
前記ロボット手術装置は、第１のエンドエフェクタ及び第２のエンドエフェクタを更に備える、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項１２】
（ａ）（ｉ）（Ａ）遠位端と、（Ｂ）近位端と、（Ｃ）前側と、（Ｄ）後側とを備える装置本体と、
（ｉｉ）前記装置本体の前記遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、
（ｉｉｉ）前記第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、
（ｉｖ）前記第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームと
を備えるロボット手術装置と、
（ｂ）（Ａ）シャフトと、（Ｂ）撮像器と、（Ｃ）前記撮像器を前記シャフトに動作可能に連結する可撓性セクションとを備えるカメラ構成要素と
を備え、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームが、前記装置本体の前記前側又は前記後側に位置するように構成され、配置される、ロボット手術システム。
【請求項１３】
前記第１のロボットアームは、上腕と前腕とを更に備える、請求項１２に記載のロボット手術システム。
【請求項１４】
前記第１のロボットアームは、
（ａ）第１のアームの上腕と、
（ｂ）第１のアームの肘関節と、
（ｃ）第１のアームの下腕と
を更に備え、前記第１のアームの上腕は、前記第１の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、前記第１のアームの下腕は、前記第１のアームの肘関節により、前記第１のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、請求項１２に記載のロボット手術システム。
【請求項１５】
前記第１のロボットアームは、前記第１のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第１のアームアクチュエータを更に備える、請求項１４に記載のロボット手術システム。
【請求項１６】
前記第２のロボットアームは、
（ａ）第２のアームの上腕と、
（ｂ）第２のアームの肘関節と、
（ｃ）第２のアームの下腕と
を更に備え、前記第２のアームの上腕は、前記第２の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、前記第２のアームの下腕は、前記第２のアームの肘関節により、前記第２のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、請求項１４に記載のロボット手術システム。
【請求項１７】
前記第２のロボットアームは、前記第２のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第２のアームアクチュエータを更に備える、請求項１６に記載のロボット手術システム。
【請求項１８】
（ａ）（ｉ）装置本体であって、（Ａ）遠位端と、（Ｂ）近位端と、（Ｃ）前記装置本体の内部に画定されるカメラ用ルーメンとを備え、前記カメラ用ルーメンは、（１）前記装置本体の前記近位端における近位ルーメン開口部と、（２）前記近位ルーメン開口部から遠位側に画定され、かつ、第１の直径と第１のカップリング構成要素とを備えるソケット部と、（３）前記ソケット部から遠位側に画定され、かつ、第２の小直径を有する伸張部と、（４）前記装置本体の前記遠位端において前記伸張部の遠位端に画定された遠位側ルーメン開口部と、を備える、前記装置本体と、
（ｉｉ）前記装置本体の前記遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、
（ｉｉｉ）前記第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、
（ｉｖ）前記第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームと、
を備えるロボット手術装置と、
（ｂ）カメラ構成要素であって、ハンドルに動作可能に連結された長尺の管を備え、前記長尺の管は、前記伸張部を通して配置可能であるように構成されるとともに寸法設定されており、前記長尺の管は、（Ａ）シャフトと、（Ｂ）撮像器と、（Ｃ）光学セクションを剛性セクションに動作可能に連結する可撓性セクションとを備え、前記長尺の管は、前記カメラ構成要素が前記カメラ用ルーメンを介して配置されると、少なくとも前記光学セクションが前記遠位側ルーメン開口部から遠位側に延びるように構成されるような長さを有する、前記カメラ構成要素と
を備える、ロボット手術システム。
【請求項１９】
前記第１のロボットアーム及び前記第２のロボットアームは、各アームの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、請求項１８に記載のロボット手術システム。
【請求項２０】
前記第１のロボットアーム又は前記第２のロボットアームの少なくとも１つの内部に設けられており、かつ、前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームの少なくとも１つと操作可能に接続している少なくとも１つのＰＣＢを更に備え、前記ＰＣＢは、ヨー機能及びピッチ機能を実行するように構成される、請求項１８に記載のロボット手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に開示される実施形態は、ロボット及び／又は生体内医療装置並びに関連する構成要素を含む、種々の医療装置及び関連する構成要素に関する。ある実施形態は、体腔内に配置され、かつ、体腔の孔又は開口部を通して配置された支持構成要素を用いて位置決めされるロボット装置を含む、種々のロボット医療装置を含む。更なる実施形態は、上記装置を操作するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
侵襲性外科的処置は、様々な病態に対処するために必須である。可能な場合、腹腔鏡検査法などの低侵襲処置が好ましい。
しかしながら、腹腔鏡検査法などの既知の低侵襲技術は、適用範囲が限定されており、かつ、複雑であるが、これは、１）アクセスポートを通して挿入される剛性のツールを用いることにより生じる可動性制約と、２）不十分な視覚フィードバックに部分的に起因する。ｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）手術システム（カリフォルニア州サニーベールに所在のインテュイティブサージカル社（Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．）から入手可能）などの既知のロボットシステムも、アクセスポートによって制限されるのみならず、非常に大型で非常に高価であり、ほとんどの病院で利用できず、感覚性能及び可動性能が限定されるという更なる欠点を有する。
【発明の概要】
【０００３】
本技術分野では、改良された外科的方法、システム及び装置の必要性が存在する。
本明細書に記載されるのは、種々のカメラシステムを受け入れるように構成されたカメラ用ルーメンを有する所定のシステムを備える、種々のロボット手術システムである。更なる実施形態は、腔の送気を維持しながら患者の腔内に種々の手術装置を挿入するために使用されるように構成された外科用挿入装置に関する。
【０００４】
一例では、前側と、後側と、遠位端と、近位端とを備える装置本体と、装置本体の遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームとを備えるロボット手術装置と、可撓性セクションと遠位撮像器とを備えるカメラ構成要素とを備え、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、本体の前側又は後側に位置するように構成され、配置される、ロボット手術システムである。
【０００５】
具体例は、以下の特徴の１つ以上を備え得る。前記ロボット手術装置は、少なくとも１つのアクチュエータを備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームのそれぞれの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、ロボット手術システムである。前記ロボット手術装置のリモートセンサを行うように構成された支持装置を更に備える、ロボット手術システムである。手術コンソールを更に備える、ロボット手術システムである。前記カメラは、ロボット手術装置内に画定されたルーメンを介して配置されている、ロボット手術システムである。前記カメラは、高さ調節式カメラであるように構成される、ロボット手術システムである。前記カメラは、ピッチ及びヨーが可能であるように構成され、配置される、ロボット手術システムである。前記遠位カメラ先端は、画定された作業スペースの方に向くように構成される、ロボット手術システムである。前記カメラは、照明を備える、ロボット手術システムである。前記ロボット手術装置は、第１のエンドエフェクタ及び第２のエンドエフェクタを更に備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアームは、上腕と前腕とを更に備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアームは、第１のアームの上腕と、第１のアームの肘関節と、第１のアームの下腕とを更に備え、第１のアームの上腕は、第１の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、第１のアームの下腕は、第１のアームの肘関節により、第１のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアームは、第１のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第１のアームアクチュエータを更に備える、ロボット手術システムである。前記第２のロボットアームは、第２のアームの上腕と、第２のアームの肘関節と、第２のアームの下腕とを更に備え、第２のアームの上腕は、第２の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、第２のアームの下腕は、第２のアームの肘関節により、第２のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、ロボット手術システムである。前記第２のロボットアームは、第２のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第２のアームアクチュエータを更に備える、ロボット手術システムである。前記第１のアーム及び第２のアームは、各アームの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアーム又は第２のロボットアームの少なくとも１つの内部に配置されており、かつ、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも１つと操作可能に接続している少なくとも１つのＰＣＢを更に備え、ＰＣＢは、ヨー機能及びピッチ機能を実行するように構成される、ロボット手術システムである。
【０００６】
一例は、遠位端と、近位端と、前側と、後側とを備える装置本体と、装置本体の遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームとを備えるロボット手術装置と、カメラ構成要素であって、シャフトと、撮像器と、撮像器をシャフトに動作可能に連結する可撓性セクションとを備えるカメラ構成要素とを備え、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームは、本体の前側又は後側に位置するように構成され、配置される、ロボット手術システムを備える。具体例は、以下の特徴の１つ以上を備え得る。第１のロボットアームは、上腕と前腕とを更に備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアームは、第１のアームの上腕と、第１のアームの肘関節と、第１のアームの下腕とを更に備え、第１のアームの上腕は、第１の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、第１のアームの下腕は、第１のアームの肘関節により、第１のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアームは、第１のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第１のアームアクチュエータを更に備える、ロボット手術システムである。第２のロボットアームは、第２のアームの上腕と、第２のアームの肘関節と、第２のアームの下腕とを更に備え、第２のアームの上腕は、第２の肩関節に対して相対的にロール、ピッチ、及びヨーが可能であるように構成されるとともに、第２のアームの下腕は、第２のアームの肘関節により、第２のアームの上腕に対して相対的にヨーが可能であるように構成される、ロボット手術システムである。前記第２のロボットアームは、第２のロボットアームの内部に配置された少なくとも１つの第２のアームアクチュエータを更に備える、ロボット手術システムである。前記第１のアーム及び第２のアームは、各アームの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、ロボット手術システムである。前記第１のロボットアーム又は第２のロボットアームの少なくとも１つの内部に配置されており、かつ、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも１つと操作可能に接続している少なくとも１つのＰＣＢを更に備え、ＰＣＢは、ヨー機能及びピッチ機能を実行するように構成される、ロボット手術システムである。記載される技術の具体例は、ハードウェア、方法若しくはプロセス、又はコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアを備え得る。
【０００７】
別の例は、装置本体であって、遠位端と、近位端と、前記装置本体内に画定されたカメラ用ルーメンとを備え、該カメラ用ルーメンは、装置本体の近位端における近位ルーメン開口部と、近位ルーメン開口部から遠位側に画定され、かつ、第１の直径と第１のカップリング構成要素とを備えるソケット部と、ソケット部から遠位側に画定され、かつ、第２の小直径を有する伸張部と、前記装置本体の前記遠位端において伸張部の遠位端に画定された遠位側ルーメン開口部とを備えるカメラ用ルーメンと、を備える、前記装置本体と、装置本体の遠位端に動作可能に連結された第１の肩関節及び第２の肩関節と、第１の肩関節に動作可能に連結された第１のロボットアームと、第２の肩関節に動作可能に連結された第２のロボットアームとを備えるロボット手術装置と、ハンドルに動作可能に連結された長尺の管を備えるカメラ構成要素であって、長尺の管は、伸張部を通して配置可能であるように構成されるとともに寸法設定されており、長尺の管は、シャフトと、撮像器と、光学セクションを剛性セクションに動作可能に連結する可撓性セクションであって、長尺の管は、カメラ構成要素がカメラ用ルーメンを介して配置されると、少なくとも光学セクションが遠位側ルーメン開口部から遠位側に延びるように構成されるような長さを有する、可撓性セクションとを備える、カメラ構成要素とを備えるロボット手術システムを備える。
【０００８】
具体例は、以下の特徴の１つ以上を備え得る。第１のアーム及び第２のアームは、各アームの内部に配置された少なくとも１つのモータを備える、ロボット手術システムである。第１のロボットアーム又は第２のロボットアームの少なくとも１つの内部に配置されており、かつ、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも１つと操作可能に接続している少なくとも１つのＰＣＢを更に備え、ＰＣＢは、ヨー機能及びピッチ機能を実行するように構成される、ロボット手術システムである。
【０００９】
複数の実施形態が開示されているが、本発明の例証的な実施形態を示しかつ、記載する以下の詳細な説明から本発明の更なる他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。実現されるように、本発明は、全て本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく種々の自明の態様の修正が可能である。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に例示であり、限定ではないと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】一実施形態による手術装置の正面図。
【図１Ｂ】体腔に挿入された図１Ａの装置の正面図。
【図２】一実施形態による手術装置の正面図。
【図３】カメラのない、図２の具体例のロボットの斜視図。
【図４】ロボットのない、図２の具体例のカメラの斜視図。
【図５Ａ】一実施形態による手術装置の拡大斜視図。
【図５Ｂ】アーム及びカメラが「挿入」位置にある、図５Ａの実施形態の正面図。
【図６Ａ】一実施形態による、アームの種々の作業スペースを示す、手術装置の斜視図。
【図６Ｂ】１つのアームの作業スペースを示す、図６Ａの手術装置の更なる斜視図。
【図７Ａ】一実施形態によるアームの運動の領域及び対応する作業スペースを示す、一実施形態によるロボットの側面図。
【図７Ｂ】アームの運動の領域及び対応する作業スペースを示す、図７Ａの具体例の上面図。
【図７Ｃ】アームの運動の領域及び対応する作業スペースを示す、図７Ａの具体例の斜視図。
【図８Ａ】一実施形態による、装置の前方及び後方へのアームの位置決めを示す、手術装置の一具体例の後部斜視図。
【図８Ｂ】いくつかの可能なアーム位置を示す、図８Ａの装置の背面図。
【図８Ｃ】図８Ｂのアーム位置を示す装置の下部斜視正面図。
【図９】中央の「下がった」作業位置に向けられたカメラ及びアームを示す、一実施形態による手術装置の斜視図。
【図１０】中央の「上がった」位置にあるアームを示す図９の装置の正面図。
【図１１】「下がった」位置にあるアームを示す、一実施形態による手術装置の斜視図。
【図１２Ａ】一具体例による手術装置の上面図。
【図１２Ｂ】別の具体例による手術装置の上面図。
【図１２Ｃ】一具体例による手術装置の正面図。
【図１２Ｄ】別の具体例による手術装置の正面図。
【図１２Ｅ】一具体例による手術装置の側面図。
【図１２Ｆ】別の具体例による手術装置の側面図。
【図１３】一実施形態による手術装置の斜視図であって、図１３Ａは、第１の関節の運動を示し、図１３Ｂは、第２の関節の運動を示し、図１３Ｃは、第３の関節の運動を示し、図１３Ｄは、４の関節の運動を示す。
【図１４】一具体例による、内部構成要素を示す手術ロボット装置の斜視図。
【図１５】一実施形態による、本体及び肩部の内部構成要素を示す正面図。
【図１６】一実施形態による、本体の内部構成要素を示す斜視図。
【図１７】一実施形態による、肩部の内部構成要素を示す斜視図。
【図１８】一実施形態による、肩部の内部構成要素を示す側面図。
【図１９】一実施形態による、本体及び肩部の内部構成要素を示す反転斜視図。
【図２０】一実施形態による、上腕の内部構成要素を示す斜視図。
【図２１】一実施形態による、上腕の更なる内部構成要素を示す斜視図。
【図２２】一実施形態による、上腕の更なる内部構成要素を示す正面図。
【図２３】一実施形態による、上腕の更なる内部構成要素を示す斜視図。
【図２４】一実施形態による、下腕の内部構成要素を示す斜視図。
【図２５】一実施形態による、上腕の更なる内部構成要素を示す斜視図。
【図２６】一実施形態による、上腕の更なる内部構成要素を示す斜視図。
【図２７】一実施形態による、上腕の更に別の内部構成要素を示す斜視図。
【図２８Ａ】一実施形態による、関節式カメラを有する手術装置の前部斜視図。
【図２８Ｂ】種々の可能な運動を示す、図２８Ａのカメラの拡大斜視図。
【図２８Ｃ】一実施形態による、調節可能な深さを有するロボット装置及びカメラの正面図。
【図２８Ｄ】「上」位置にあるカメラを示す、一具体例による、調節可能な深さ機構を示す装置ルーメン及びカメラシャフトの拡大図。
【図２８Ｅ】図２８Ｃ及び図２８Ｄの具体例による、ロボット及びカメラの正面図。
【図２８Ｆ】一実施形態による、調節可能な深さを有するロボット装置及びカメラの正面図。
【図２８Ｇ】「下」位置にあるカメラを示す、一具体例による、調節可能な深さ機構を示す装置ルーメン及びカメラシャフトの拡大図。
【図２８Ｈ】図２８Ｆ及び図２８Ｇの具体例による、ロボット及びカメラの正面図。
【図２８Ｉ】一実施形態による本体ルーメンの断面図。
【図２９Ａ】例示的な具体例による、手術装置の作業スペース及び視野を示す。
【図２９Ｂ】例示的な具体例による、手術装置の作業スペース及び視野を示す。
【図３０Ａ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３０Ｂ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３０Ｃ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３０Ｄ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３０Ｅ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３０Ｆ】一具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及びゼロ度カメラを示す図。
【図３１Ａ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３１Ｂ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３１Ｃ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３１Ｄ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３１Ｅ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３１Ｆ】別の具体例による、様々な可能な位置における、手術装置及び３０度カメラを示す図。
【図３２Ａ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３２Ｂ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３２Ｃ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３２Ｄ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３２Ｅ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３２Ｆ】一具体例による、様々な可能な位置における手術装置及び６０度カメラを示す図。
【図３３Ａ】一具体例による、「Ｓスコープ」構成を有する、様々な可能な位置における手術装置及びカメラを示す図。
【図３３Ｂ】一具体例による、「Ｓスコープ」構成を有する、様々な可能な位置における手術装置及びカメラを示す図。
【図３３Ｃ】一具体例による、「Ｓスコープ」構成を有する、様々な可能な位置における手術装置及びカメラを示す図。
【図３４Ａ】関節式カメラ先端の一具体例の図。
【図３４Ｂ】関節式カメラ先端の別の具体例の図。
【図３４Ｃ】関節式カメラ先端の更に別の具体例の図。
【図３５】図３５Ａ〜図３５Ｃは、いくつかの実施形態による、種々の位置間におけるカメラの運動を示す、手術装置及びカメラの側面図。
【図３６Ａ】一具体例による手術装置のエンドエフェクタの側面図。
【図３６Ｂ】一具体例による手術装置のエンドエフェクタの側面図。
【図３６Ｃ】一具体例による手術装置のエンドエフェクタの側面図。
【図３７】一具体例による、支持構造体上の手術装置の正面図。
【図３８】一具体例による、支持構造体上の手術装置の斜視図。
【図３９】一具体例による、挿入点における手術装置の断面図。
【図４０Ａ】一具体例による、支持構造体上の手術装置の斜視図。
【図４０Ｂ】一具体例による、支持構造体上の手術装置の側面図。
【図４１Ａ】一具体例による、支持構造体上の手術装置の斜視図。
【図４１Ｂ】図４１Ａの具体例による、支持構造体上の手術装置の更なる斜視図。
【図４２Ａ】一具体例による、別の支持構造体上の手術装置の斜視図。
【図４２Ｂ】図４２Ａの具体例による、支持構造体上の手術装置の更なる斜視図。
【図４２Ｃ】図４２Ａの具体例による、支持構造体上の手術装置の更に別の斜視図。
【図４３】一具体例による、更に別の支持構造体上の手術装置の側面図。
【図４４】別の具体例による、支持構造体上の手術装置の更に別の斜視図。
【図４５】別の具体例による、支持ロボット上の手術装置の斜視図。
【図４６】別の具体例による、支持ロボット上の手術装置の斜視図。
【図４７】別の具体例による、ボールジョイント式支持構造体上の手術装置の斜視図。
【図４８Ａ】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の斜視図。
【図４８Ｂ−１】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の側面図。
【図４８Ｂ−２】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の上面図。
【図４８Ｃ−１】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の側面図。
【図４８Ｃ−２】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の上面図。
【図４８Ｄ−１】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の側面図。
【図４８Ｄ−２】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の上面図。
【図４９】一具体例による、手術装置を位置決めしている支持構造体の斜視図。
【図５０Ａ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５０Ｂ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の側面図。
【図５０Ｃ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の側面図。
【図５０Ｄ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の側面図。
【図５１】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５２Ａ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の側面図。
【図５２Ｂ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５２Ｃ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５２Ｄ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５２Ｅ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５２Ｆ】一具体例による、手術装置を位置決めしている別の支持構造体の斜視図。
【図５３】一具体例による手術コンソールの斜視図。
【図５４】一具体例による手術システムの概略図。
【図５５】一具体例による手術システムの別の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書中に開示される種々のシステム及び装置は、医療処置及びシステムで使用するための装置に関する。より具体的には、種々の実施形態は、ロボット装置並びに関連する方法及びシステムを含む種々の医療装置に関する。
【００１２】
本明細書中に開示されるロボット装置並びに関連する方法及びシステムの種々の実施形態は、いずれかの他の周知の医療装置、システム、及び方法に組み込むことができるか、又はいずれかの他の周知の医療装置、システム、及び方法とともに使用することができると理解される。
【００１３】
本明細書中に開示されるロボット装置並びに関連する方法及びシステムの種々の実施形態は、いずれかの他の周知の医療装置、システム、及び方法に組み込むことができるか、又はいずれかの他の周知の医療装置、システム、及び方法とともに使用することができると理解される。例えば、本明細書中に開示される種々の実施形態は、同時係属中の米国特許出願第１１／７６６，６８３号明細書（２００７年６月２１日に出願され、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１１／７６６，７２０号明細書（２００７年６月２１日に出願され、「Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅａｂｌｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１１／９６６，７４１号明細書（２００７年１２月２８日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」という名称である）、米国特許出願第６１／０３０，５８８号明細書（２００８年２月２２日に出願）、米国特許出願第１２／１７１，４１３号明細書（２００８年７月１１日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｏｆ  Ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称である）、米国特許出願第１２／１９２，６６３号明細書（２００８年８月１５日に出願され、「Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｎｆｌａｔｉｏｎ，Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ，ａｎｄ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１２／１９２，７７９号明細書（２００８年８月１５日に出願され、「Ｍｏｄｕｌａｒ  ａｎｄ  Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１２／３２４，３６４号明細書（２００８年１１月２６日に出願され、「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称である）、米国特許出願第６１／６４０，８７９号明細書（２０１２年５月１日に出願）、米国特許出願第１３／４９３，７２５号明細書（２０１２年６月１１日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｒｅｌａｔｉｎｇ  ｔｏ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」という名称である）、米国特許出願第１３／５４６，８３１（２０１２年７月１１日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第６１／６８０，８０９号明細書（２０１２年８月８日に出願）、米国特許出願第１３／５７３，８４９号明細書（２０１２年１０月９日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特���出願第１３／７３８，７０６号明細書（２０１３年１月１０日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｃｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」という名称である）、米国特許出願第１３／８３３，６０５号明細書（２０１３年３月１５日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１３／８３９，４２２号明細書（２０１３年３月１５日に出願され、「Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｔｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１３／８３４，７９２号明細書（２０１３年３月１５日に出願され、「Ｌｏｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１４／２０８，５１５号明細書（２０１４年３月１３日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｒｅｌａｔｉｎｇ  ｔｏ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ，ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ」という名称である）、米国特許出願第１４／２１０，９３４号明細書（２０１４年３月１４日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｒｅｌａｔｉｎｇ  ｔｏ  Ｆｏｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称である）、米国特許出願公開第１４／２１２，６８６号明細書（２０１４年３月１４日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、及び米国特許出願第１４／３３４，３８３号明細書（２０１４年７月１７日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、及び米国特許第７，４９２，１１６号明細書（２００７年１０月３１日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」という名称である）、米国特許第７，７７２，７９６号明細書（２００７年４月３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」という名称である）、及び米国特許第８，１７９，０７３号明細書（２０１１年５月１５日に発行済みの、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｗｉｔｈ  Ａｇｅｎｔ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願公開第２０１６／００７４１２０号明細書（２０１５年９月１４日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ−Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願公開第２０１６／０１３５８９８号明細書（２０１５年１１月１１日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｊｏｉｎｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ���ｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国特許出願第１５／２２７，８１３号明細書（２０１６年８月３日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国仮特許出願第６２／３７９，３４４号明細書（２０１６年８月２５日に出願され、「Ｑｕｉｃｋ−Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒ  Ｔｏｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国仮特許出願第６２／４２５，１４９号明細書（２０１６年１１月２２日に出願され、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｇｒｏｓｓ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国仮特許出願第６２／４２７，３５７号明細書（２０１６年１１月２９日に出願され、「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｕｓｅｒ  Ｐｒｅｓｅｎｃｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、米国仮特許出願第６２／４３３，８３７号明細書（２０１６年１２月１４日に出願され、「Ｒｅｌｅａｓａｂｌｅ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｔｏ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）、及び米国仮特許出願第６２／３８１，２９９号明細書（２０１６年８月３０日に出願され、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｊｏｉｎｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ａｎ  Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｅｄｏｍ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称である）に開示される医療装置及びシステムのいずれにも組み込むことができるか、又はそれらとともに使用可能であり、これらは、全て参照により全体が本明細書中に援用される。
【００１４】
上掲の上記出願に開示される所定の装置と、システムを具現したものとは、本明細書中に開示されるものと同等の支持構成要素と組合せて、患者の体腔内に配置し得る。本明細書で使用する場合、「生体内装置」は、患者の体腔内に配置されている間、ユーザが少なくとも部分的に位置決め、操作、又は制御することができるあらゆる装置を意味し、「生体内装置」は、体腔の開口部又は孔を通して配置されたロッド、或いは、そうでなければこうした構成要素などの支持構成要素に結合されたいずれかの装置を含み、実質的に患者の体腔の壁に対して又は患者の体腔の壁に隣接して配置されるあらゆる装置も含み、内部作動式の（原動力の外部源を有しない）あらゆる装置を更に含み、外科的処置中、腹腔鏡的に又は内視鏡的に使用され得るあらゆる装置を更に含む。本明細書で使用する場合、「ロボット」及び「ロボット装置」という用語は、自動的に又はコマンドに応答してのいずれかでタスクを実行することができるいずれかの装置を意味する。
【００１５】
ある実施形態は、腔の十分な送気を維持しながら腔への本発明の挿入を提供する。更なる実施形態は、挿入プロセス中、外科医又は外科ユーザの本発明との物理的接触を最小にする。他の具体例は、患者及び本発明にとって挿入プロセスの安全性を高める。例えば、いくつかの実施形態は、本発明が患者の腔に挿入されている際の本発明の可視化を提供し、システム／装置と患者との間に有害な接触が起こらないようにする。加えて、ある実施形態は、切開サイズ／長さの最小化を可能にする。更なる具現化は、処置に必要なアクセス／挿入手順及び／又は工程の複雑さを低減する。他の実施形態は、取り扱い及び使用の容易さを高めるために、最小の輪郭を有するか、最小サイズを有するか、又は機能及び外観が概ね最小である装置に関する。
【００１６】
本明細書中に開示されるある具体的態様は、種々の構成に組み立てることができる「コンビネーション」医療装置又は「モジュール」医療装置に関する。本出願の目的では、「コンビネーション装置」及び「モジュール装置」の双方は、種々の異なる構成にアレンジすることができるモジュール構成要素又は交換可能な構成要素を有するあらゆる医療装置を意味する。本明細書中に開示されるモジュール構成要素及びコンビネーション装置は、セグメント化された三角形又は四角形のコンビネーション装置も含む。接続されて三角形又は四角形構成を作成するモジュール構成要素（本明細書では「セグメント」とも称される）で構成されたこれらの装置は、使用時にレバレッジ及び／又は安定性を与えることができる一方、装置内において、より大きい構成要素又はより多くの動作構成要素のために使用可能な大きいペイロード用スペースも提供する。上で開示及び記載した種々のコンビネーション装置と同様に、一実施形態によれば、これらの三角形又は四角形装置は、上で記載及び開示した装置と同様の手法で患者の体腔内に位置決めし得る。
【００１７】
本明細書中に開示又は想定されるある実施形態は、憩室炎、クローン病、炎症性腸疾患、及び結腸癌などの下部消化管疾患を有する患者を処置するために実施される外科的処置である結腸切除術に使用し得る。既知の結腸切除処置の約３分の２は、８〜１２インチ（２０．３２〜３０．４８センチメートル）の切開及び最長６週間の回復時間を伴う完全開腹外科的処置によって実施されている。処置の複雑な性質のため、結腸切除手術では既存のロボット支援式手術装置はめったに使用されず、手動腹腔鏡下アプローチは、３分の１の症例でのみ使用されている。これに対し、本明細書中に開示される種々の具体的態様は、通常、既知の技術により「開腹」で実施される種々の処置に対して低侵襲アプローチで使用可能であり、臨床的成果及び医療費を改善する潜在性がある。更に、本明細書中に開示される種々の具体的態様は、患者の外部から体内に延びる既知のメインフレーム状の腹腔鏡手術ロボットに取って代わって使用し得る。すなわち、本明細書中に開示される低侵襲性のロボットシステム、方法、及び装置は、患者の腹部の単一の切開を通して全体が挿入される小型の自己内蔵型手術装置を提供する。本明細書中に開示される装置は、外科医にとってなじみのある既存のツール及び技術を用いるように設計されつつ、専用手術室又は特殊なインフラを必要とせず、その大幅に小さいサイズにより、腹腔鏡手術用の既存のロボット代替形態に比べて大幅に安価になることが予想される。これらの技術的前進により、本明細書の種々の実施形態は、今日切開手術で実施されている処置の低侵襲アプローチを可能にし得る。
【００１８】
種々の実施形態は、いくつかの記述を含む添付の図に更に詳細に開示される。
本明細書中に記載される種々のシステム実施形態は、ロボット手術を実施するために使用される。このシステムは、結腸切除術を含む腹腔における全般的な手術用途に使用される。ある具体例において、本明細書中に記載される種々のシステムは、腹腔の送気及び腹腔にツールを挿入するためのポートの使用を含む、手動腹腔鏡下手術で使用される技術に基づき、及び／又はこのような技術を用いる。
【００１９】
種々のシステム実施形態の主要構成要素は、ロボット及び外科医用制御コンソールを含む。ロボットの具体的態様は、送気された腹腔に挿入されるように構成されている。あるロボットの実施形態は、手術目標の画像を撮る一体型のカメラシステムを有する。外科医は、次いで、ディスプレイ上のその画像を使用してロボットの運動の制御を補助し得る。ある具体例において、カメラは、取り外すことができるように設計されているため、洗浄し、他の用途で使用し得る。
【００２０】
外科医用コンソールは、いくつかの実施形態によれば、カメラからのフィードバックを見るためのディスプレイを有する。このディスプレイは、ロボットの状態及び他の情報を含む何らかの付加的な情報を外科医に提供するためのオーバレイも有し得る。コンソールは、種々のシステムの機能を制御するために使用されるタッチスクリーンも有し得る。加えて、種々のコンソール実施形態は、外科医が使用可能である、ロボットのアームの運動及び他の運動を制御するためのユーザ入力装置（例えば、触覚ジョイスティック）も有し得る。更に、コンソールは、種々のロボットのコントロール及び機能を制御するために使用される１つ以上のペダルも有し得る。
【００２１】
本明細書中に更に詳細に記載される他の実施形態において、システムは、使い捨て又は永久スリーブ、電気外科焼灼ジェネレータ、挿入ポート、支持アーム／構造体、カメラ、リモート手術ディスプレイ、エンドエフェクタ（ツール）、インターフェイスポッド、光源、及び他の支持構成要素を含み得る。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂは、カメラ１２を含むロボット又はロボット装置１０を有するシステム１の一実施形態を示す。図１Ａに示すように、ロボット装置１０は、ロボット装置１０に動作可能に連結された２つのロボットアーム１４、１６と、２つのアーム１４、１６間に配置され、２つのアーム１４、１６間で位置決め可能なカメラ構成要素、すなわち「カメラ」１２とを有する。つまり、装置１０は、第１の（すなわち「右の」）アーム１４と、第２の（すなわち「左の」）アーム１６とを有し、両アーム１４，１６は、以下で更に詳細に記載するように装置１０に動作可能に連結されている。装置１０は、図示のように、ケーシング（「カバー」又は「筐体」とも呼称される）１１を有する。装置１０は、「装置本体」１０Ａとも呼称され、２つの回転可能な円筒状構成要素（「肩部」又は「タレット」とも呼称される）、つまり第１の（すなわち「右の」）肩部１４Ａと、第２の（すなわち「左の」）肩部１６Ａとを有する。各アーム１４、１６はまた、上腕（本明細書では「内アーム」、「内アームアセンブリ」、「内リンク」、「内リンクアセンブリ」、「上腕アセンブリ」、「第１のリンク」、又は「第１のリンクアセンブリ」とも称される）１４Ｂ、１６Ｂと、前腕（本明細書では、「外アーム」、「外アームアセンブリ」、「外リンク」、「外リンクアセンブリ」、「前腕アセンブリ」、「第２のリンク」、又は「第２のリンクアセンブリ」とも称される）１４Ｃ、１６Ｃとを有する。右上腕１４Ｂは、右肩関節１４Ｄにおいて本体１０Ａの右肩部１４Ａに動作可能に連結されており、左上腕１６Ｂは、左肩関節１６Ｄにおいて本体１０の左肩部１６Ａに動作可能に連結されている。更に、各アーム１４、１６について、前腕１４Ｃ、１６Ｃは、肘関節１４Ｅ、１６Ｅで上腕１４Ｂ、１６Ｂに回転可能に結合されている。
【００２３】
図１Ｂに示すように、ロボット装置１０は、患者の腹腔６に挿入されるのと同様の手法でゲルポート７を通って腹腔６の模型に挿入される。ゲルポート７は、不規則な形状のロボット装置１０を、気腹圧を維持しながら挿入することを可能にする。この具体例では、ロボット１０に加えて標準的な手動腹腔鏡ポート７が使用される。代替的に、２つ以上のこのようなポートが使用され得る（図示せず）。更なる代替形態では、標準的な手動腹腔鏡ポートは使用されない。
【００２４】
図１Ｂには、長手方向の体軸（参照矢印Ａで示されるような）が吻側尾側／前後方向軸と中外側軸（それぞれ参照矢印Ｂ及びＣ）とに対して略直角となるように、腹腔内に腹側−後側方向に挿入された装置本体１０Ａが示される。以下で図６Ａ〜図８Ｃと関連して詳細に記載するように、装置本体１０Ａは、挿入後、装置の作業スペースを変更して腔の様々な領域にアクセスするために腔６に対して回転するか、傾斜するか、又は角度を成すように様々に位置決めすることができると理解される。
【００２５】
図２は、一実施形態による、一体型のカメラシステムを有するロボットを示す。図２のロボットは、２つのアーム１４、１６と、遠位端１０Ｂ及び近位端１０Ｃを有する本体１０Ａ（又は胴部）とを有する。アーム１４、１６は、それぞれが、能動自由度と、エンドエフェクタすなわちツール１８、２０を駆動するための更なる能動関節１４Ｆ、１６Ｆとを有する。これより大きい自由度又は小さい自由度が含まれ得ると理解される。この実施形態の装置は、電力信号、電気焼灼信号、及び情報／通信信号を含む接続線８（「ピグテールケーブル」とも呼称される）（一部が図示されている）を有する。ある具体例において、装置は、装置１０の制御に役立つ制御電子機器及びソフトウェアに分散している。腹腔への装置の挿入及び腹腔からの装置の抜去を補助するためにいくつかのボタンが含まれ得る。この実施形態において、装置本体１０Ａに挿入された一体型のカメラ１２も示されている。本体１０Ａに挿入される場合、カメラ１２は、近位本体端部１０Ｃから近位に延びるハンドル又は本体１２Ａと、遠位本体端部１０Ｂから延びる可撓性カメラ撮像器１２Ｂとを有する。
【００２６】
図３及び図４は、一実施形態による、カメラアセンブリ１２を取り外したロボット装置１０を示す。これらの実施形態において図２及び図３〜図４に示すように、カメラ撮像器１２Ｂは、２つのアーム１４、１６間に配置され、２つのアーム１４、１６間の画像を撮るように設計されている。これらの具体例において、カメラ１２は、カメラ撮像器１２Ｂが本体とロボットアーム（「肩部」関節１４Ａ、１６Ａ）との間の関節の近傍に出るようにロボット本体１０Ａ内に延びる。カメラ１２は、ユーザが観察方向を調節することを可能にするための可撓性の操作可能な先端１２Ｃを有する。アーム１４、１６の遠位端にあるエンドエフェクタ１８、２０は、種々のツール１８、２０（鋏、グラスパ、持針器等）を含み得る。ある実施形態において、ツール１８、２０は、エンドエフェクタをアーム１４、１６に結合しているツールのつまみをわずかに回すことにより取り外しできるように設計されている。
【００２７】
図３〜図４に示されるように、カメラアセンブリ１２は、ハンドル１２Ａと、遠位側先端１２Ｃにカメラ撮像器１２Ｂを有する長いシャフト１２Ｄとを有する。種々の具体例において、可撓性先端１２Ｃ、したがってカメラ撮像器１２Ｂは、観察方向を変えるために、可撓性セクション１２Ｅ（シャフト上の黒色のセクション）でシャフト１２Ｄに対して操作可能であり、或いは、そうでなければ２つの独立した方向に動作し得る。ある具体例において、図示のように、カメラ１２は、いくつかの制御ボタン１２Ｆを有する。いくつかの実施形態において、図４に示すように、カメラアセンブリ１２は、ロボット装置１０とは独立して使用し得る。
【００２８】
代替的に、図示のように、アセンブリは、ロボット装置１０の本体１０Ａ内に画定されたルーメン１０Ｄを通してロボット１０に挿入し得る。ある実施形態において、ルーメン１０Ｄは、（図１Ｂと関連して示されるように）患者の腔が送気された状態に維持されるようにするためのシール／ポート１０Ｅを含む。一実施形態によれば、ロボット装置１０は、装置１０のカメラ用ルーメン１０Ｄ内にカメラが配置されているかを決定するためのセンサを有し得る。
【００２９】
図５は、一実施形態によるロボット装置１０を示しており、該ロボット装置１０は、その構成において、ツール１８、２０がカメラ先端１２Ｃと並んで位置決めされるように位置決め可能なアーム１４、１６が位置決めされる。すなわち、この実施形態において、アーム１４、１６は、カメラ撮像器１２Ｂの視野（基準線「Ｖ１」及び「Ｖ２」によって示される）内にあるように作業スペース内に配置されている。図５の具体例において、装置１０は、患者の腔内において、傾斜して、すなわち、装置本体１０Ａの長手方向の軸（基準線Ａによって示される）が患者の体に直角（例えば、図１Ｂに示されるように）でないように位置決めされている。
【００３０】
図５Ａの具体例において、装置本体１０Ａは、したがって、「上」、「上方」、「前」側２２と、「下がった」、「下方」、「後」側２４とを有するように指向されている。更なる構成が可能であり、本明細書で詳細に記載されるように、カメラ１２及びアーム１４、１６は、いずれの面２２、２４にも延びることができ、装置本体１０Ａを回転させる必要なく広い作業スペースを与えると理解される。
【００３１】
図５Ｂに示される具体例において、ロボット装置１０のアーム１４、１６は、「挿入」位置に配置されている。示されるように、挿入位置において、アーム１４、１６及びカメラ１２の全ては、ポート（例えば、図１Ｂに参照番号７で示されるような）を通して挿入するために、各構成要素の長手方向の軸が（参照矢印Ｉによって示されるように）互いに実質的に平行となるように、主としてロボット装置本体１０Ａと同芯になっている。挿入位置は、装置１０の全体的な「フットプリント」を最小にし、可能な限り最小の切開を可能にすると理解される。ある具体例において、２０１６年８月３日に出願され、その全体が参照により本明細書に援用される「ロボット式手術装置、システム及び関連する方法（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書で上述したように、挿入時、装置１０は、挿入中に種々の位置を通過し得る。
【００３２】
ある具体例におけるシステム１の原理的な利点は、アームの広い作業スペース範囲であり、アームが装置の「後ろ」に配置される実施形態を含む。使用時、各アームの作業スペース範囲が増すことで装置を再位置決めする必要性を低下することができるため、効率が高まり、総手術時間が短くなり、回復が早くなる。アーム範囲の増加を示すいくつかの具体例が本明細書中に記載されている。
【００３３】
図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、所定の実施形態による作業スペース３０全体を、ロボット装置１０の各アーム１４、１６の個々の到達可能な作業スペース３０Ａ、３０Ｂと同様に概略的に示している。これらの実施形態において、「作業スペース」３０は、アーム及び／又はエンドエフェクタ１８、２０のいずれかが中で移動し、アクセスし、かつ、その機能を奏することができるロボット装置１０の周囲のスペース３０を意味する。
【００３４】
より具体的には、図６Ａは、装置本体１０Ａの斜視図を示し、作業スペース３０全体を、第１のアーム１４及び第２のアーム１６のそれぞれの個別の作業スペース３０Ａ、３０Ｂと同様に、装置本体１０Ａを更に概略的に示す。各アーム１４、１６は、運動の領域と、装置の前側２２から装置１０の後側２４へと延びる、該運動の領域に対応する作業スペース３０Ａ、３０Ｂとを有することに留意されたい。このように、各アーム１４、１６に関する装置本体１０Ａに対し、１８０°周りの空間を介して、第１のアーム１４は、等しく前側２２と後側２４とにアクセスする。この作業スペース３０は、本体１０Ａを再位置決めする必要なくロボット装置が適切に等しく前側２２と後側２４とで作業することを可能にする。
【００３５】
（図６Ａにも示されるように）図６Ｂに最も良く示されるように、これらの具体例における個々のアームの運動の領域の重複は、交差する作業スペース３０Ｃをも可能にする。これらの具体例における交差する作業スペース３０Ｃは、いずれかの個々の装置１０の位置において、両アーム１４、１６及びエンドエフェクタ１８、２０が到達可能な作業スペース３０Ｃを含むと理解される。また、これらの具体例において、交差する作業スペース３０Ｃは、装置本体１０Ａの軸に対して約１８０°のスペースの範囲を含む。
【００３６】
図７Ａは、装置本体１０Ａの側面図を示し、第１のアーム１４の作業スペース３０Ａを更に概略的に示す。第１のアーム１４は、装置の前側２２から装置１０の後側２４へと延びる運動の領域を有することに留意されたい。したがって、第１のアーム１４は、前側２２と後側２４とに等しくアクセスする。これは、本体１０Ａを再位置決めする必要なくロボット装置が適切に等しく前側２２と後側２４とで作業することを可能にする。アーム１４、１６の実際の位置に関し、図７Ａは、第２のアーム１６が後側２４から延出している一方、装置の前側２２から延出している第１のアーム１４を示す。
【００３７】
同様に、図７Ｂ及び図７Ｃは、図７Ａの装置本体１０Ａ及びアーム１４、１６の異なる図を示す。例えば、図７Ｂは、本体１０Ａ及びアーム１４、１６の上面図を示す。この実施形態において、第１のアーム１４の作業スペース３０Ａ及び第２のアーム１６の作業スペース３０Ｂの双方が上面図で示されている。更に、図７Ｃは、本体１０Ａ及びアーム１４、１６を、作業スペース３０Ａ、３０Ｂの別の角度を示す斜視図で示す。
【００３８】
図７Ａ〜図７Ｃのそれぞれにおいて、同一構成の本体１０Ａ並びにアーム１４、１６が示されており、（図７Ａに最も良く示されるように）第１のアーム１４が装置の前側２２から延出し、第２のアーム１６が後側２４から延出する。アーム１４、１６の双方の作業スペース３０Ａ、３０Ｂによって示される広い運動の領域は、当該アーム１４、１６の長さに比べて比較的大きい作業スペースをロボット装置１０に与える。
【００３９】
図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、一実施形態による広い運動の領域を更に示しており、該運動の領域は、この所定の装置１０のアームにより実現し得る。図８Ａは、装置１０の後部の斜視図を示しており、当該装置のアーム１４、１６は、双方とも図７Ａ〜図７Ｃに示したものと概ね同等の１つの位置、すなわち、第１のアーム１４が装置本体１０Ａの前側２２から離れる方に延び、第２のアーム１６が装置本体１０Ａの後側２４から離れる方に延びる位置に示されたものである。
【００４０】
図８Ｂは、装置１０の側面図を示しており、同図において、当該第１のアーム１４は、複数の異なる位置、すなわち、第１の位置１４−１、第２の位置１４−２、第３の位置１４−３、及び第４の位置１４−４を含む複数の異なる位置に示されており、それによって、アーム（この場合、第１のアーム１４）が動作可能な運動の領域のいくつかの例を示している。
【００４１】
図８Ｃの具体例は、装置１０の斜視正面図を示しており、同図においては、第１のアーム１４が図８Ｂに示すものと同じ位置、すなわち、作業スペース３０Ａ内の第１の位置１４−１、第２の位置１４−２、第３の位置１４−３、及び第４の位置１４−４を含む同じ位置に再度示される。当業者であれば、図示される位置の間に更に多くの位置を設けることも可能であり、第１のアーム１４のこれらの位置は、第２のアーム１６にも適用可能であることを理解するであろう。
【００４２】
図９は、装置１０の具体例の斜視正面図であり、装置１０は、装置本体１０Ａの遠位端１０Ｂから延びる関節式又は可撓性カメラ１２を有する。これらの具体例において、カメラ１２は、可撓性セクション１２Ｅを封緘する可撓性シース１５と同様に、頂部１２Ｃにある遠位レンズ１２Ｂを有する。図９において、カメラ１２及びアームは、わずかに「下がった」作業位置に概ね指向されており、頂部１２Ｃは、本体１０Ａの前側２２から離れる方に指向されている。また、これらの具体例において、したがって、カメラ１２は、エンドエフェクタ又はツール１８、２０が最も良く見えるように配置することができると理解される。更に、これらの具体例において、ロボット１０は、前方表面２２を上にして体を出ると理解される。
【００４３】
図１０は、装置１０の更なる具体例を示し、同図において、アームは、「上がった」位置、すなわち「通常」位置にあり、カメラは、本体１０Ａの前側２２に向かってわずかに傾斜している。更に、図１０の装置は、肩部１４Ａ、１６Ａと装置本体１０Ａとの間に近位スリーブアタッチメント３２、３４を有する。スリーブアタッチメント３２、３４は、２つのフランジ３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂが各肩部シャフト３６、３８の周りに配置されてできる「溝」であり得る。フランジ３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂは、繰り返し使用及び／又は使い捨てスリーブ（図示しないが、援用した参考文献に記載されているような）が各フランジ３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ間の所定の位置に取り付け可能であり、かつ、保持され得るように、構成されているか、或いは、そうでなければ、組み立てられて、配置されていると理解される。各スリーブ（図示せず）の対応する遠位側相手領域４０、４２は、前腕１４Ｃ、１６Ｃの遠位端及び各ツール１８、２０の基部に配置されている。
【００４４】
図１１は、図９及び図１０の位置に比べて実質的に「下」に位置決めされたアーム１４、１６を有するロボット１０の更なる具体例を示す。すなわち、図１１において、カメラ先端１２Ｃは、作業スペース３０の領域内において、長手方向の軸（参照矢印Ａ）からロボット本体１０Ａの後側２４（前側２２の反対側の）へ直角に指向されるとともに、カメラ１２は、アーム１４、１６、より具体的にはツール、すなわちエンドエフェクタ１８、２０が視野（参照矢印Ｖで概ね示される）内にあるように配置されている。この具体例において、装置本体１０Ａ及びカメラ１２に接続された種々の動作ケーブル４５も示されている。
【００４５】
図１２Ａ〜図１２Ｆは、ロボット１０−１又はロボット１０−２の代替的な具体例を示す。第１の具体例において、図１２Ａ、図１２Ｃ、及び図１２Ｅに示すように、ロボット１０−１は、一部に内部からカメラ１２が延びる傾斜付き遠位本体１０Ｂ−１を有する。第２の具体例において、図１２Ｂ、図１２Ｄ、及び図１２Ｆに示すように、ロボット１０−２のカメラ１２は、遠位本体端部１０Ｂ−２から延びる。これらの具体例において、アーム１４、１６は、略円筒状の上部リンク、すなわち肩部１４Ａ、１６Ａを有しており、該肩部１４Ａ、１６Ａは、「間隙」又は開口部４６が当該肩部１４Ａ、１６Ａの間にあるように、遠位本体端部１０Ｂに並列に、すなわち横向きかつ離反して配置される。これらの具体例において、カメラ１２は、該カメラ１２が略円筒状の肩部１４Ａ、１６Ａの間に直かにあり、前側２２と後側２４との間が等距離にあるように、装置本体１０Ｂの開口４６内にある遠位端から延びる。これらの具体例において、例えば、図６Ａ〜図８Ｃと関連して示されるように、カメラ１２は、前方及び後方を等しく見るために湾曲させることができる。
【００４６】
図１３〜図３０は、本体１０Ａの内部構成要素を示しており、これらの図では、そのケーシング、すなわちハウジング１１は、省略されている。使用時、これらの具体例は、図１Ａと関連して示されるように、覆われていると理解される。図１３〜図３０は、本体１０Ａの内部構造又は支持構成要素を含む。これらの構成要素は、本体１２の構造を維持するとともに、本体１２内に配置された構成要素を構造的に支持する。
【００４７】
使用時、ロボット１０及びその関連構成要素、すなわち、ＤＣモータ、ＡＣモータ、永久磁石ＤＣモータ、ブラシレスモータ、空気圧機器、リモートモータのケーブル、油圧機器等々の関連構成要素を駆動するための多くの手法がある。１つの可能なシステムのより詳細な説明が図１３〜図３０と関連して記載されている。理解されるように、以前に出願され、援用される出願及び特許に記載されている他の技術も種々の構成要素を駆動するために実装され得る。
【００４８】
図１３は、ロボット１０と１つのアーム−ここでは左アーム１６−の各関節の具体例を示す。この具体例の右アーム１４は、左アーム１６の鏡写しであると理解される。左アーム１６を動作／制御／駆動する左アーム１６の内部構成要素は、本明細書中に示し記載するものと実質的に同じであり、以下に記載する説明は、それらの構成要素にも等しく当てはまるものと理解される。
【００４９】
図１４の具体例において、肩部ヨー関節１００は、ロボット肩部１４Ａ、１６Ａのヨー関節１００を駆動する。この具体例において、ロボット１０は、肩部ピッチ関節１０２、すなわちロボット肩部１４Ａ、１６Ａにあるピッチ関節１０２も有する。これらの具体例において、以下で表１と関連して記載される領域での運動を可能にする、上腕ロール関節１０４、肘関節１０６、及びツールロール関節１０８も設けられている。種々の具体例において、既述のように、ツールドライブ関節（図示せず）は、ツール（図示せず）を中継し、ツールの開閉を駆動する。
【００５０】
種々の具体例において、これらの関節１００、１０２、１０４、１０６は、実用的に規定された運動の領域を有しており、該運動の領域は、ロボットの幾何学的形状とともに、ロボット１０の最終作業スペースを定める。本明細書中に記載する例において、上述のように、関節の限界範囲は、重要なロボット作業スペースとなる。この作業スペースは、ロボットの種々の具体例がアーム及びハンドの双方を患者の体腔内のいくつかの位置で効果的に使用することを可能にする。図１３Ａ〜図２７の具体例で定義される関節の運動の領域を表１に記載する。更なる運動の領域が可能であり、この運動の領域のセットは、限定ではなく、むしろ所定の実施形態を表すと理解される。更に別の実施形態が可能である。
【００５１】
図１３Ａ〜図１３Ｄに回転の方向及びゼロ位置が示されている。図１３Ａ〜図１３Ｄにおいて、ロボット１０は、ゼロ位置における最初の４つの角度のそれぞれとともに示されている。これらの具体例において、各関節（肩部ヨー関節１００、肩部ロール関節１０２、上腕ロール関節１０４、及び肘関節１０６）は、回転軸（点線）及びゼロ位置とともに示されている。次いで、矢印は、回転軸を中心とした正の関節角度の方向を示すために使用される。ツールロール関節１０８及びツールドライブ関節１０９が連続回転を可能にするため、ゼロ位置は任意であり、図示されない。
【００５２】
【表１】
2019516531.tif 000003
図１４の具体例において、本体１０Ａ及び各リンク（上腕１６Ｂ及び前腕１６Ｃを意味する）は、センサ、増幅電子機器、及び制御電子機器を埋め込んだプリント回路基板（「ＰＣＢ」：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）１１０、１１２、１１４を含む。１つのＰＣＢが前腕及び上腕のそれぞれにあり、２つのＰＣＢが本体にある。各ＰＣＢはまた、全６軸加速度計ベースの慣性測定ユニットと、モータの温度を監視するために使用され得る温度センサとを有する。各関節は、絶対位置センサ若しくはインクリメンタル位置センサのいずれか一方を、又は双方をも有し得る。ある具体例において、いくつかの関節は、絶対位置センサ（磁気エンコーダ）とインクリメンタルセンサ（ホール効果）の双方を含む。他の具体例において、ある関節は、インクリメンタルセンサのみを有する。これらのセンサは、モータ制御に使用される。関節は、多くの他の種類のセンサも含み得る。ここでは、１つの可能な方法のより詳細な説明が含まれる。
【００５３】
この具体例において、より大きいＰＣＢ１１０が本体１０Ａの後方面に取り付けられている。この本体のＰＣＢ１１０は、基部リンク又は本体１０Ａ内のモータ１１６（それぞれ左アームの肩部ヨー関節１００及び右アームの肩部ピッチ関節１０２）を制御する。各上腕は、上腕ロール関節１０４及び肘関節１０６を制御するためのＰＣＢ１１２を有する。各前腕は、ツールロール関節１０８及びツールドライブ関節（図示せず）を制御するためのＰＣＢ１１４を有する。図１４の具体例において、各ＰＣＢ１１０、１１２、１１４はまた、全６軸加速度計ベース慣性測定ユニットと、本明細書中に記載される種々のモータの温度を監視するために使用され得るいくつかの温度センサとを有する。
【００５４】
これらの実施形態において、全体が参照により本明細書中に援用される２０１２年８月８日に出願された米国仮特許出願第６１，６８０，８０９号明細書に記載、或いは、そうでなければ、開示されるように、各関節１００、１０２、１０４、１０６、１０８は、絶対位置センサ若しくはインクリメンタル位置センサのいずれか一方を、又は双方をも有し得る。一具体例において、図１５及び別の箇所に示すように、本明細書中に記載される種々のアクチュエータ又はモータ１１６、１３０、１５４、１７８は、以下に記載するように、温度センサ（図２２に参照番号１０１で示すような）が各アクチュエータから温度情報を収集して制御ユニットに送信することができるように、例えば、感温エポキシによってモータの表面に配置された少なくとも１つの温度センサ１０１を有する。一実施形態において、本明細書中に記載され、示されるモータのいずれも、ブラシモータ又はブラシレスモータであり得る。更に、モータは、例えば、直径が６ｍｍ、８ｍｍ、又は１０ｍｍのモータであり得る。代替的に、医療装置に組み込むことができるいずれかの既知の寸法が使用され得る。更なる代替形態では、アクチュエータは、構成要素の運動又は動作を奏するために医療装置で使用されるいずれかの既知のアクチュエータであり得る。本明細書中に記載されるモータに使用され得るモータの例としては、ＥＣ１０  ＢＬＤＣ＋ＧＰ１ＯＡプラネタリギアヘッド（ＧＰ１ＯＡ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）、ＥＣ８  ＢＬＤＣ＋ＧＰ８Ａプラネタリギアヘッド（ＧＰ８Ａ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）、又はＥＣ６  ＢＬＤＣ＋ＧＰ６Ａプラネタリギアヘッド（ＧＰ６Ａ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）が挙げられ、これらは、全てマサチューセッツ州フォールリバーに所在のマクソンモータ（Ｍａｘｏｎ  Ｍｏｔｏｒｓ）により市販されている。これらの動作を奏するには、ＤＣモータ、ＡＣモータ、永久磁石ＤＣモータ、ブラシレスモータ、空気圧、リモートモータのケーブル、油圧等などによる多くの手法がある。更なる具体例は、その全体が参照により援用される２０１６年８月３日に出願された「ロボット式手術装置、システム及び関連する方法（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書に開示されている種々のシステム、方法、及び装置とともに使用され得る。
【００５５】
この具体例において、第１〜第４の関節は、絶対位置センサ（磁気エンコーダ）及びインクリメンタルセンサ（ホール効果）の双方を有する。第５の関節及び第６の関節は、インクリメンタルセンサのみを有する。これらのセンサは、モータ制御のために使用される。関節は、援用した出願及び参考文献に詳細に記載されているように、多くの他の種類のセンサも含むことができると理解される。
【００５６】
一具体例によれば、図１５〜図１６の具体例に示される他の所定の内部構成要素は、図１４に示すように、軸１を中心とした本体１０Ａの肩部ヨー関節１００の回転を駆動するように構成されている。記載した各構成要素の２つが各アームに１つずつ使用されるが、ある表示及び記載では、説明を容易にするために１つのみが使用されると理解される。
【００５７】
図１５に最も良く示されるように、肩部ヨー関節１００のモータ１１６とギアヘッドとのコンビネーションにより、図１６に最も良く示されるモータギア１１７の第１の平歯車セット１１８が駆動される。第１の平歯車セット１１８は、軸受１２０によって支持されたシャフトを駆動して、第２の平歯車セット１２２を駆動する。更に、この第２の平歯車セット１２２は、軸受１２６によって支持された出力シャフト１２４も駆動する。この出力シャフト１２４は、図１４に最も良く示されるように、肩部１６Ａが軸１を中心に回転するようにタレット１４Ａ、１６Ａ（ロボット１０の肩部に相当する）を駆動する。
【００５８】
一具体例によれば、図１７〜図１９の具体例に示される所定の内部構成要素は、図１４に示されるように、本体１０Ａ及び／又は肩部１４Ａ、１６Ａの肩部ピッチ関節１０２を、軸２を中心に駆動するように構成されている。これらの具体例において、ピッチ関節１０２は、出力リンク１４０を揺動させて上腕（図示せず）を肩部１４Ａ、１６Ａに対して動かすように構成され、配置されている。
【００５９】
この具体例において、モータ１３０とギアヘッドとのコンビネーションは、モータギア１３１と平歯車１３２とを駆動し、該歯車は、第１のシャフト１３４を駆動する。このシャフト１３４は、その後、肩部タレット（図１９に示される）内のかさ（すなわちマイタ）歯車対１３６、１３７を駆動する。かさ（すなわちマイタ）歯車対１３６、１３７は、したがって、図１４に最も良く示されるように、上腕１６Ｂが軸２を中心に回転するように、肩部ピッチ関節１０２の出力リンク１４０に直接接続されたはすば平歯車セット１３８、１３９を駆動する。この具体例において、肩部ヨー関節１００と肩部ピッチ関節１０２は、したがって、連携した動きを有する。これらの具体例において、複数の軸受１４１は、既述のように種々のギア及び他の構成要素を支持する。
【００６０】
図２０〜図２３は、アーム１６の運動と動作のために構成され、配置されている上腕１６Ｂの種々の内部構成要素を示す。種々の具体例において、前腕１６Ｃのハウジング（図示せず）内には、複数のアクチュエータ又はモータ１４２、１５４が配置されている。図２４〜図２７は、エンドエフェクタの運動及び動作用に構成され、配置されている前腕１６Ｃの種々の内部構成要素を示す。種々の具体例において、複数のアクチュエータ又はモータ１７５、１７８が前腕１６Ｃのハウジング（図示せず）内に配置されている。
【００６１】
一具体例において、図２２及び別の図に示すように、本明細書中に記載される種々のアクチュエータ又はモータ１１６、１３０、１５４、１７８は、以下に記載するように、温度センサが各アクチュエータから温度情報を収集して制御ユニットに送信することができるように、例えば、感温エポキシによってモータの表面に配置された少なくとも１つの温度センサ１０１を有する。一実施形態において、本明細書中に記載され、図示示されるモータのいずれも、ブラシモータ又はブラシレスモータであり得る。更に、モータは、例えば、直径が６ｍｍ、８ｍｍ、又は１０ｍｍのモータであり得る。代替的に、医療装置に組み込むことができるあらゆる既知の寸法が使用され得る。更なる代替形態では、アクチュエータは、構成要素の運動又は動作を奏するために医療装置で使用されるあらゆる既知のアクチュエータであり得る。本明細書中に記載されるモータに使用され得るモータの例としては、ＥＣ１０  ＢＬＤＣ＋ＧＰ１ＯＡプラネタリギアヘッド（ＧＰ１ＯＡ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）、ＥＣ８  ＢＬＤＣ＋ＧＰ８Ａプラネタリギアヘッド（ＧＰ８Ａ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）、又はＥＣ６  ＢＬＤＣ＋ＧＰ６Ａプラネタリギアヘッド（ＧＰ６Ａ  Ｐｌａｎｅｔａｒｙ  Ｇｅａｒｈｅａｄ）が挙げられ、これらは、全てマサチューセッツ州フォールリバーに所在のマクソンモータ（Ｍａｘｏｎ  Ｍｏｔｏｒｓ）により市販されている。これらの動作を奏するには、ＤＣモータ、ＡＣモータ、永久磁石ＤＣモータ、ブラシレスモータ、空気圧、リモートモータのケーブル、油圧等などによる多くの手法がある。
【００６２】
上腕ロール関節１０４を駆動するように構成され、配置されている上腕１６Ｂの内部構成要素の一具体例が図２０及び図２１に示されている。この具体例において、出力平歯車１４４がシャフト１４８と軸受１５０とによって支持されている場合、ＰＣＢ１１２によって制御されるモータ１４２とギアヘッドとのコンビネーションは、モータギア１４３と、対応する平歯車１４４とを駆動する。出力シャフト１５２及び出力平歯車１４４は、肩部ピッチ関節１０２の出力リンク１４０（図１７に示される）に嵌合する相手特徴部１４６を有し得る。
【００６３】
肘関節１０６を動作するように構成される上腕１６Ｂの内部構成要素の一具体例が図２２及び図２３に示される。この具体例において、ベースモータ１５４は、３つのギア１５６、１５８、１６０を含む従動平歯車セットを直接駆動する。この平歯車セット１５６、１５８、１６０は、回転軸をモータ１５４の軸からウォームギア１６６の軸に移動させる。
【００６４】
図２３に最も良く示されるように、このセットの出力平歯車１６０は、モータギアヘッド１６２を駆動し、モータギアヘッド１６２は、ウォームギア１６６が取り付けられているウォームシャフト１６４を駆動する。このウォームギア１６６は、したがって、関節４の出力シャフト１７０に接続されたウォームホイール１６８を駆動する。上腕ユニット（図２２に示すような）は、右側において、湾曲した凹領域１７２を示すことにも留意されたい。この領域１７２は、関節４のより大きい動きを可能にするように構成されており、前腕が領域１７２を通過することを可能にすると理解される。
【００６５】
前腕１６Ｃの内部構成要素の一具体例が図２４〜図２５に示されており、該内部構成要素は、ツールロール関節１０８を動作するように構成されているか、或いは、そうでなければ、組み立てられて配置されている。これらの具体例において、ツールロール関節１０８は、ツール（例えば、図１Ａ〜図１Ｂに参照番号１８、２０で示される）を保持するツールルーメン１７４を駆動する。ツールルーメン１７４は、ツール上のロール特徴部と噛合し、ツールを、図１４に軸５として示されるようなツールの軸を中心に回転させるように設計されている。この具体例において、モータギア１７６と２つのギア１７７Ａ、１７７Ｂとを有する平歯車チェーンを駆動するために、ギアヘッドを有するツールロールモータ１７５が使用されている。このチェーンの最後のギア１７７Ｂは、ツールルーメンの内部表面１７４Ａ、及び同様に挿入されたいずれかのエンドエフェクタを回転させるために、ツールルーメン１７４に強固に取り付けられている。
【００６６】
ツールドライブ関節１０９の一具体例が図２６〜図２７に示されている。この具体例において、関節６のモータ１７８は、ロボットを明確に動かさない。代わり、このツールドライブ関節１０９は、ツール（例えば、図１Ａ〜図１Ｂに参照番号１４Ｆ、１６Ｆで示される）と接続し、エンドエフェクタを作動させて開閉するように構成されている雌スプライン１８４を駆動する。エンドエフェクタが開閉するようなエンドエフェクタアームのこの回転は、「ツールドライブ」とも呼称される。作動は、一態様では、以下のように引き起こされる。アクチュエータ１７８、すなわち、この具体例におけるモータアセンブリ１７８が設けられている。モータアセンブリ１７８は、この実施形態において平歯車であるモータギア１８０に対し動作可能に噛合されている。モータギア１８０の回転によって従動ギア１８２、１８３の回転が生じるように、モータギア１８０は、第１の従動ギア１８２及び第２の従動ギア１８３に噛合されている。従動ギア１８２、１８３は、軸受対１８６によって支持された雌ツールスプライン１８４に固定的に連結されている。雌ツールスプライン１８４は、エンドエフェクタ上の雄ツールスプライン機構と連結し、指示どおりにツールを開閉するように構成されている。
【００６７】
一具体例によれば、エンドエフェクタ（図１Ａ〜図１Ｂに参照番号１８、２０で示される）は、以下の手法で前腕１６Ｃに迅速、かつ、容易に取り付けし得るとともに、前腕１６Ｃから迅速、かつ、容易に取り外し得る。ロール軸及び駆動軸の双方が所定の位置に固定又は保持された状態で、エンドエフェクタ１８、２０は回転され得、それによってねじ（図示せず）が取り付けられ又は取り外される。すなわち、エンドエフェクタが１つの方向に回転すれば、エンドエフェクタは、前腕１６Ｂに取り付けられ、エンドエフェクタが他の方向に回転すれば、エンドエフェクタは、前腕１６Ｂから取り外される。
【００６８】
システム１０の種々の具体例は、手術中、エンドエフェクタにエネルギを供給して組織を切除及び凝固させるようにも設計されている。これは、しばしば焼灼と呼称され、熱エネルギ、超音波エネルギ、及びＲＦエネルギといった全てロボット用に想定されるものと同様に、多くの電気的形態で利用可能である。
【００６９】
システム１及び種々の装置１０の例示的な具体例において、カメラ１２は、作業スペース３０内におけるピッチ（「上」及び「下」を意味する）運動及びヨー（「左右の」運動を意味する）の双方を可能にするように構成されているか、或いは、そうでなければ、組み立てられて配置されており、例示的な具体例において、ヨー機能、すなわち「パン」機能は、これまで行われていたようにカメラシャフト１２Ｄ及び／又はハンドル１２Ａを回転させるのではなく、むしろ遠位側先端１２Ｃにおける機械的な関節運動によって実施される。したがって、この具体例のカメラ構成要素１２の種々の具体的態様は、２つの機械的自由度、すなわちヨー（左／右を見る）及びチルト（上／下を見る）を有する。米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書に既に記載されているように、使用時、カメラ構成要素１２は、ハンドル１２Ａ内のアクチュエータ及び電子機器によって駆動及び制御されるパン及びチルト機能を有する。システムのこれらの具体例において、カメラ１２は、したがって、ユーザが装置アーム及びエンドエフェクタを、拡張された作業スペースの全体にわたり観察することを可能にし得る。この向上した視野及びカメラの運動を可能にするいくつかの装置、システム、及び方法が本明細書中に記載される。
【００７０】
カメラの種々の具体例及び構成要素が図２８Ａ〜図３６Ｃ及び別の箇所に示されている。上記のように、所定の具体例のカメラ１２は、図２に示されるように、ロボット１０とともに機能するように設計されている。図４に示されるように、ロボットカメラ１２は、ロボットから独立して使用することもできる。種々の具体例において、カメラ１２は、ロボット本体１０Ａの近位端１０Ｃに挿入されており、図２８Ａに示されるように、カメラ先端１２Ｃは、図６と関連して上述したように、本体とアームとの間の取付位置の近傍の、ロボット本体１０Ａの遠位端１０Ｂを通って出る。ある具体例において、図３と関連して記載したように、カメラ１２がロボット１０から取り外されたときに送気を失わないようにするために、ロボット本体１０Ａにはシール１０Ｅが含まれている。いくつかの直径が可能であるが、一具体例は、図２８Ａに示されるように、ロボットの６ｍｍのルーメン１０Ｄに挿入された５ｍｍのカメラを有する。
【００７１】
図２８Ａ及び図２８Ｂの具体例において、カメラ１２は、遠位端１２Ｃにおいて２つの独立自由度で曲がるように設計されている。これは、図２８Ｂに参照符号ｌ°〜Ｖ°で示されるように、ロボットの作業スペース内のあらゆる位置にあるロボットツールをユーザが撮像器１２Ｂによって可視化することを可能にする。これらの具体例において、ロボットのルーメン１０Ｄは、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、ロボットアームに対する対称な視点を可能にするためにロボット本体１０Ａに対して中央に配置されてもよく、又は図１Ａの具体例に示すようにより前方にあってもよく、又は後方若しくは他の位置にあってもよい。
【００７２】
加えて、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、カメラ１２の先端１２Ｃは、観察目標を照明するための１つ以上の照明構成要素１２Ｆ（図１に関して記載したような）を含む。これらの具体例において、照明構成要素１２Ｆは、カメラハンドル内の独立ライトボックス若しくは他のいくつかの既知の光源（図示しないが、１つの非限定的な例は高輝度ＬＥＤである）、又は形態の光源によって照明され得る。例えば、参照により援用される、２０１６年８月３日に出願された「ロボット式手術装置、システム及び関連する方法（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書と関連して既述したように、光は、その後、カメラシャフト１２内に光ファイバケーブルを介して案内され得る。
【００７３】
所定の具体例の更なる機能は、カメラ１２が本体１０Ａに様々な深さで挿入されることを可能にする。そのような具体例は、様々な活動中におけるより良好な可視化を可能にする。例えば、図２８Ｃ〜図２８Ｅ、図２８Ｆ〜図２８Ｈ、及び図２８Ｉは、いくつかの深さに挿入され得るカメラ１２のいくつかの具体例を示しており、該深さは、カメラ本体１２Ａの外部表面に配置されたスプリングボール７０といった１つ以上の突起７０と、本体ルーメン１０Ｄの内部の様々な深さに配置され、該突起７０に対応する固定式輪状移動止め７２（図２８Ｉに最も良く示されている）とを使用してカメラ１２を保持するための固定位置を含むことが可能である。使用時、移動止め７２は、種々な挿入深さの程度（参照矢印Ｈ）でボール７０に係合する。これは、カメラがロボットアームに対してより近位側（図２８Ｃ〜図２８Ｅ）にあること、又はロボットアームに対してより遠位側（図２８Ｆ〜図２８Ｈ）にあることを可能にする。代替的な具体例において、様々な作動及び制御機構によって作動される連続運動及び他のシステムを含む、カメラ１２の他の配置方法が可能であると理解される。
【００７４】
カメラハンドル１２の種々の具体例において、ユーザの快適性のためにオーバーモールドが設けられ得る。種々のコネクタ及びボタン及びピグテールのコンビネーションが可能である。ある具体例において、カメラハンドル１２Ａは、可撓性先端１２Ｃを作動させるための少なくとも１つのモータを保持する。１つのバージョンでは、これらのモータは、外科医用コンソール（以下に記載されるような）又はカメラ１２の動きを制御するための他の入力装置によって制御し得る。この制御には、ズーム、明るさ、コントラスト、光強度、及び他の多くの特徴などの他のカメラ機能も含み得る。
【００７５】
図２９Ａ〜図２９Ｂに示すように、カメラシステムの可撓性関節式先端１２Ｃは、カメラ１２がロボットの作業スペース３０の実質的に全視野（参照矢印Ｖ）を実現することを可能にする。これらの具体例において、可能な１つの作業スペースの矢状面における断面が示される。図２９Ａ〜図２９Ｂは、ロボットアーム１４、１６の運動が、広い作業スペース３０を動くことができ、カメラシステム１２は、ロボットツール１８、２０を常時可視化可能でなければならないことを示す。
【００７６】
図３０Ａ〜図３３Ｃは、手術シアタの全体にわたる一様なツールの可視化を可能にするようにカメラ１２が交互に指向される装置１０のいくつかの実施形態を示す。この可視化要件は、種々の具体例において満たすことができ、多くの撮像器構成が可能であると理解される。
【００７７】
図３０Ａ〜図３０Ｆの具体例の撮像器１２Ｂ−１は、「ゼロ度スコープ」撮像器１２Ｂ−１と呼称され、これは、視野の線（参照領域Ｖで示される）が、カメラ１２の遠位側先端１２Ｃと正規に整合していることを意味する。図３０Ａ〜図３０Ｆは、ロボット１０の「背後」（−９０°）（図３０Ａ）からロボットの「下方」（０°）（図３０Ｄ）に、及びロボット１０の「前」（９０°）（図３０Ｆ）へとロボット１０の動きに追従するゼロ度撮像器１２Ｂ−１を有するカメラ１２Ｃを含むロボット１０設計の矢状面を示す。図３０Ｂ、図３０Ｃ及び図３０Ｅは、それぞれ−６０°、−４５°、及び４５°にある装置１０を示す。図３０Ａ〜図３０Ｆの具体例において、カメラ先端１２Ｃは、各位置においてエンドエフェクタ２０を視野Ｖ内に配置するように指向されると理解される。
【００７８】
図３１Ａ〜図３１Ｆの具体例の撮像器１２Ｂ−２は、「３０度スコープ」撮像器１２Ｂ−２と呼称され、これは、当業者に理解されるように、視野の線（参照領域Ｖで示される）がカメラ１２の遠位側先端１２Ｃから３０°に整合していることを意味する。図３１Ａ〜図３１Ｆは、ロボット１０の「後ろ」（−９０°）（図３１Ａ）からロボットの「下方」（０°）（図３１Ｄ）に、及びロボット６０２の「前」（９０°）（図３１Ｆ）へとロボット１０の動きに追従するゼロ度撮像器１２Ｂを有するカメラ１２Ｃを含むロボット１０設計の矢状面を示す。図３１Ｂ，図３１Ｃ及び図３１Ｅは、それぞれ−６０°、−４５°、及び４５°にある装置１０を示す。図３１Ａ〜図３１Ｆの具体例において、カメラ先端１２Ｃは、各位置においてエンドエフェクタ２０を視野Ｖ内に配置するように指向すると理解される。
【００７９】
図３２Ａ〜図３２Ｆの具体例の撮像器１２Ｂ−３は、「６０度スコープ」撮像器１２Ｂ−３と呼称され、これは、当業者に理解されるように、視野の線（参照領域Ｖで示される）がカメラ１２の遠位側先端１２Ｃから６０°に整合していることを意味する。図３２Ａ〜図３２Ｆは、ロボット１０の「後ろ」（−９０°）（図３２Ａ）からロボットの「下方」（０°）（図３２Ｄ）に、及びロボット１０の「前」（９０°）（図３２Ｆ）へとロボット１０の動きに追従するゼロ度撮像器１２Ｂを有するカメラ１２Ｃを含むロボット１０設計の矢状面を示す。図３２Ｂ、図３２Ｃ及び図３２Ｅは、それぞれ−６０°、−４５°、及び４５°にある装置１０を示す。図３２Ａ〜図３２Ｆの具体例において、カメラ先端１２Ｃは、各位置においてエンドエフェクタ２０を視野Ｖ内に配置するように指向されると理解される。
【００８０】
図３３Ａ及び図３３Ｂは、遠位カメラ撮像器１２Ｂと先端１２Ｃとが「Ｓ字カーブ」形状になり得るロボット１０の代替的な具体例を示す。ある具体例において、この具体例は、際立った作動自由度を必要とし得るが、カメラ１２Ｂがロボットアーム１６及びエンドエフェクタ２０の平面から移動すること（或いは、そうでなければ、ロボットアーム１６及びエンドエフェクタ２０と同軸であること）を許容することにより、改善された視野（参照領域Ｖで示される）を提供する機能を有すると理解される。手術シアタ内で様々な内部組織、臓器等を見るといったことのためにカメラ先端１２Ｃの軸をいずれかの個々のアーム１４、１６又はエンドエフェクタの軸から偏倚することに種々の利点があると理解される。
【００８１】
カメラ先端１２Ｃの関節運動に関して、図３４Ａ〜図３４Ｃは、図３１Ａ及び図３３Ｂ及び別の箇所に示されるカメラ１２の運動を実現するために使用される種々の内部構成要素及び装置を示す。再度、所定の具体例（例えば、図６Ａ〜図６Ｂの参照番号３０と関連して記載したような）において、可能な広い作業スペースにより、カメラ１２の例示的な具体例は、作業スペース３０内におけるピッチ（「上」及び「下」を意味する）運動及びパン又はヨー（「左右の」運動を意味する）の双方を可能にするように構成されているか、或いは、そうでなければ、組み立てられて、配置されている。システムのこれらの具体例において、カメラは、ユーザが装置アーム及びエンドエフェクタを拡張された作業スペースの全体にわたり観察することを可能にし得る。この向上した視野及びカメラの運動を可能にするいくつかの装置、システム、及び方法が本明細書中に記載される。当業者に理解されるように、本例は、非限定的であり、説明のために保護シース（例えば、図９Ａに参照番号１５で示される）なしで示されている。
【００８２】
図３４Ａ〜図３４Ｃに示すように、カメラ先端１２Ｃのピッチ関節運動及びヨー関節運動は、種々の具体例によって実現され得る。図３４Ａ及び図３４Ｂは、連続機構を示す。図３４Ａの具体例において、カメラは、先端１２Ｃにおいて関節運動をし得る。この具体例において、カメラ先端１２Ｃは、関節運動部分２０２を経由しており、該関節運動部分２０２は、カメラ用ルーメン２０４を画定し、かつ、装置が参照矢印Ａ及びＢによって示されるように、可能な方向に撓むことができるように、一方の側にも他方の側にも設けられた複数の開口部２０６Ａ、２０６Ｂを備える。これらの具体例において、関節運動部分２０２は、カメラ用ルーメン２０４内に配置されたケーブル２０８Ａ、２０８Ｂによっていずれの方向（Ａ又はＢ）にも動かすことができ、又は関節運動させることができるとともに、カメラハンドル１２Ａ内に配置されたモータによって作動させることができると理解される。更に、ワイヤ、光ファイバ等などの更なる構成要素もこのルーメン２０４内に配置することができると理解される。
【００８３】
図３４Ｂの具体例において、関節運動部分は、カメラ用ルーメン２０４を画定する内部管２１４を囲むいくつかのスペーサ２１２を有する。これらの具体例において、複数のケーブル２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ、２０８Ｄがスペーサ２１２の開口部２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ、２１６Ｄを通って配置されている。当業者に認識されるように、これらの具体例において、ケーブル２０８の近位の運動が部分２０２の関節運動をもたらすように、ケーブルは、最遠位スペーサ２１２に固定的に取り付けられているとともに、より近位スペーサに通すことができる。ケーブル２０８を近位に付勢するための種々の方法については、例えば、参照により援用される２０１６年８月３日に出願された「ロボット式手術装置、システム及び関連する方法（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書と関連して既述されている。
【００８４】
図３４Ｃの具体例は、部分２０２内に配置された連動リンケージ２２０の「スタック」を有する。当業者に理解及び玩味されるように、これらの具体例において、リンケージ２２０は、垂直関節式リンク２２２Ａと水平関節式リンク２２２Ｂとを対応させて、隣接するリンク２２０Ａ、２２０Ｂに有しており、これらリンク２２２Ａ，２２２Ｂは、適切な自由度を可能にするように構成されている。これらの具体例において、既述のように、ケーブル（図示せず）は、リンク２２２の開口部２２４内に通すことができる。関節運動部分のこれらの種々の具体例は、種々の自由度におけるカメラのピッチ及びヨーの調整を可能にし、カメラ本体又は装置を再位置決めすることなくカメラが作業スペース内のいくつかの視野を見ることを可能にすると理解される。
【００８５】
更に、カメラ１２が装置１０に挿入される深さは、可変であり得る。図３５Ａ〜図３５Ｃは、視点（参照矢印Ｖ）を変更するためにカメラ１２の深さをどのように変えることができるかを示す。例えば、図３５Ａに示すように、挿入中、挿入プロセスを「自身の撮像」するために、カメラ１２は、撮像器１２Ｂがルーメン１０Ｄと同軸にある状態でロボット１０Ａ内に完全に挿入し得る。使用時、自身の撮像により、ユーザは、挿入中にツールの先端を見ることが可能になる。この「挿入」位置にあるとき、撮像器１２Ｂは、「プランジライン」２３０から最大距離（参照矢印Ａで示される）に達する。
【００８６】
図３５Ｂ及び図３５Ｃに示すように、視野（参照領域Ｖ）を対応して調整した前方作業位置（図３５Ｂ）及び後方作業位置（図３５Ｃ）もあり得る。図示される具体例において、カメラ１２の動きは、手動でされ得るか又は電動制御され得る。また、図３５Ｂ及び図３５Ｃに示されるように、カメラが装置の前側の一部分から延びる（図１Ａに示すような）装置１０の所定の具体例において、参照矢印Ｂで示されるように、カメラ先端深さは、前方観察位置と後方観察位置との間で異なる。ある具体例において、かつ、また図２８Ａ〜図２８Ｉと関連して記載されているように、作業スペース内におけるカメラ１２の高さも、この差を補正するために調整し得る。
【００８７】
システムの種々の具体例は、アームの遠位端に配置された種々のツール又はエンドエフェクタ１８、２０を有する。例示的な具体例は、交換可能なエンドエフェクタ、すなわち「ハンド」を含む。これらの具体例において、ロボット「ハンド」は、鋏、グラスパ、持針器等などの種々のツールを含み得る。種々の具体例において、ツールは、１／４回転のバイオネット接続などのツールのつまみ２５０をわずかに回す機構によって取り外し可能に設計されている。ツールは、概して、前腕に対して２つの作動及び制御自由度を有する。種々の具体例において、ツールはまた、自由度を有し得ないか又は１つ以上の自由度を有し得ると理解される。種々の具体例において、ツールは、既述のように、制御コンソール上のユーザ入力装置を介して制御される。第１の自由度は、ツールが自らの軸を中心にロールする（参照矢印Ｒで示される）ことを可能にする。このロボットで使用されるツールの１つの種類は、１つの自由度を有する。図３６Ａ〜図３６Ｂに示されるこのツール１８、２０は、手動腹腔鏡ツールのフック焼灼器に基づき、ロールインターフェイス２５２及びモノポーラスリップリング２５４を有する。ツール１８、２０の所定の具体例は、ロール（参照矢印Ｒ）することができるが、開閉機能を有しない。いくつかの援用した参考文献に記載されているように、本明細書では多くの更なるエンドエフェクタ具体例が想定される。
【００８８】
使用時、所定の具体例によれば、装置本体１０Ａの遠位端１０Ｂ及びアーム１４、１６は、以下に記載するように、ユーザがコンソールを介して遠隔的に操作するために患者の体腔内に配置される。ユーザ（通常、外科医）は、装置１０本体を腔内の固定初期開始位置に位置決めし、いくつかの具体例において、その後、装置を必要に応じて再位置決めし得る。ある具体例において、本明細書に記載するように、本明細書中に記載される種々の支持システムは、遠隔点及び／又は切開点若しくは挿入点などの再位置決めについての所定の諸点に対し、ロボットの所望の位置及び向きを維持するために、「リモートセンサ」アプローチ又は「ポイントトレーシング」アプローチを利用する。所定のポイントトレーシングの具体例においては、支持構造体に更なる運動を課してその位置を維持する一方、ある具体例において、リモートセンサは、支持構造体がいくつかの自由度にわたって動く際に支持構造体の運動を拘束することによって維持される。所定の具体例は、これら及び他の手法のコンビネーションを伴う場合があると理解される。装置１０を固定し、位置決めし、及び再位置決めするためのいくつかの例示的なシステム及び方法が本明細書中に記載されている。
【００８９】
図３７に示すように、種々の具体例において、ロボット１０は、所定の位置に支持可能であり、図３７は、手術室の台３０３に取り付けられた既知のクランプ／支持システム３０２によってロボット１０を支持するための１つの方法又は装置を示す。クランプシステム３０２は、ロボット本体が取り得る全６自由度において、ロボットの大幅な位置調整を可能にする。本明細書中に開示又は想定されるあらゆるロボット装置実施形態（例えば、ロボット１０など）を保持するために他の既知の市販の支持システムを使用することができると理解される。このような既知の装置は、通常、スコープ、ツール、及びリトラクタなどの手動腹腔鏡器具を保持し、同様に、ロボット１０、或いは、そうでなければこのようなロボット装置実施形態をクランプするか、或いは、そうでなければ、支持するために使用され得る。
【００９０】
図３８及び図３９は、ロボット１０を支持するために使用され得る「ポイントトレーシング機構」又は「位置決めシステム」と呼称されることのあるリモートセンサ機構３０４の一実施形態を示す。一具体例によるリモートセンサ機構３０４の利点の１つは、図３８に最も良く示されるように、ロボット１０アセンブリの単一点が同一の位置、すなわち該機構３０４のリモートセンサ３１８に留まりつつ、該機構３０４は、装置１０を動かすために使用できることである。使用時、機構３０４は、通常、図３９に最も良く示されるように、患者内の挿入点３１５にリモートセンサ３１８が位置決めされるように通常、配置されている。リモートセンサ３１８が挿入点３１５にある状態で、ロボット１０は、この挿入点３１８を中心としたものと、挿入点３１５を中心としたものと、ポート３０１を通る１つの入／出並進との３自由度を有する。これらの具体例において、挿入点３１５は、手術室のベッドレールに対して機構３０４を移動し、リモートセンサ３１８を患者の挿入点３１５と整合させる、といったいくつかの手法で調整し得る。リモートセンサ３１８は、一実施形態において、このリモートセンサ３１８と交差するように設計された機構３０４の全関節（図３８に第１〜第４の関節で示されている）により生じる。図３８に示すように、一具体例によれば、第１〜第３の関節は、回転関節（第２の関節は、特別な平行四辺形機構である）であり、第４の関節は、腹腔へのロボットの挿入深さを制御する並進関節である。本明細書中に開示又は想定されるいずれかのリモートセンサ機構の具体例によれば、リモートセンサ３１８は、ロボット１０が移動する際に生じる可能性のあるロボット１０と腹壁３１６との間の機械的な干渉を排除することができるか又は低減し得る。
【００９１】
図４０Ａ及び図４０Ｂは、ある具体例による、腹壁３１６に対するロボット１０の位置決めを示す。これらの具体例において、リモートセンサ位置決め装置３０４（及び本明細書中に開示又は想定されるいずれかの他の位置決め装置実施形態）は、ロボット装置１０が腔３１６内の作業スペース３０の全範囲にアクセスすることを可能にする。これらの具体例において、位置決め装置３０４は、装置１０と機械的に連結している支持リンク３１０を含むいくつかのリンケージ及びリンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９と、支持リンク３１０と機械的に連結している支持関節３１４を含む関節３１１、３１２、３１３とを有する。これらの具体例において、リンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０と関節３１１、３１２、３１３、３１４とは、互いに機械的に連結しているとともに、支持ピボット３１９と機械的に連結しており、少なくとも３自由度で運動可能であるとともに、装置１０の回転により、第４の自由度で運動可能である。
【００９２】
すなわち、位置決め装置３０４のリンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０と関節３１１、３１２、３１３、３１４とは、挿入点３１５などの単一点でロボット装置２２の全運動がリモートセンサ３１８を通過するように、切開３１５を装置本体１０Ａが貫通するリモートセンサ３１８を形成するように機能する一方、位置決め装置３０４は、ロボット装置１０を患者の腔３１６内で位置決めすることを可能にし、ロボット装置１０のアーム１４、１６に取り付けられたエンドエフェクタ１８、２０が作業スペース３０内のあらゆる所望の位置に到達できるように、装置１０の本体１０Ａは、切開３１５（又は切開３１５内に配置されたポート）を通って位置決めされる。換言すると、リンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０と関節３１１、３１２、３１３、３１４の位置決めに拘らず、さらには、患者の腔３１６内へのロボット装置１０の結果的な位置決めに拘らず、位置決め装置３０４により、切開３１５（リモートセンサ３１８）における装置本体１０Ａの一部は、（切開３１５を通る）全３軸において同一位置に留まる。これは、装置１０全体が、切開３１５の単一点（リモートセンサ３１８）を通過し、該単一点から決して動かない装置本体１０Ａを介して位置決め装置３０４に接続されている一方、エンドエフェクタ（エンドエフェクタ１８、２０など）が腔内のあらゆる所望の位置に到達できるように腔（腔３１６など）内におけるロボット装置（ロボット装置１０など）の操作を可能にし、もって、単一の切開（切開３１５など）を介して装置１０を操作及び位置決めすることを可能にする。別の利点は、患者の腔から延び、それによって患者の体外のかなりの作業スペースを取る既知のダヴィンチ（Ｄａ  Ｖｉｎｃｉ）（商標）システムの複数のアームの代わりに、位置決め装置３０４は、患者の腔内で単一の生体内ロボット装置の使用を可能にすることである。
【００９３】
図４１Ａ及び図４１Ｂは、ロボット１０を支持するために使用され得る支持装置３０４の更なる具体例を示す。これらの具体例において、１つ以上のモータ３０１Ａ、３０１Ｂは、リンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０及び関節３１１、３１２、３１３、３１４等の支持機構３０４に対し動作可能に一体化され得る。これらの具体例において、モータ３０１Ａ、３０１Ｂは、リンケージを、３つ又は４つの（装置のロールを含む）自由度にわたって、種々の制御された位置、すなわち切開点３１８上の「ポイントトレース」に駆動することができると理解される。すなわち、アクチュエータ、すなわちモータ３０１Ａ、３０１Ｂは、遠隔点３１８に対するロボット１０の位置を維持するように、リンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０と関節３１１、３１２、３１３、３１４とを、ヨー、ピッチ、及び回転自由度にわたって連係した状態で駆動するように構成し得る。
【００９４】
ある具体例によれば、図４２Ａ〜図４２Ｃの支持構造体３０４は、遠隔点３１８に対する装置１０の位置を維持するために１つ以上のモータ３０１Ａ、３０１Ｂをも用いる。再度、これらの具体例において、支持構造体３０４は、リンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０と、トラック開口部３２４を有するピッチトラック３２２と動作可能に連結しているトラック付き関節３２６を含む関節３１１、３１２、３１３、３１４とを有する。これらの具体例において、遠隔点３１８でポイントトレーシングする間にリンク３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０の運動により支持関節３２６をトラック開口部３２４の種々の位置にわたって付勢し、装置１０を再位置決めすると理解される。リンケージ及び／又は関節の多くの具体例があり得ると理解される。
【００９５】
図４３及び図４４の具体例は、「机上ランプ」３０４と呼称される位置決め及び支持構造体実施形態を示す。この具体例は、以下の点、すなわち、これらの具体例においては、挿入点３１８に対して一定の位置を維持しつつ、ロボット１０のピッチ、すなわち別の位置への調整が可能となるように、リンク３３０、３３２、３３４、３３６、３３８、３４０、３４２、３４４、３４６が、ハンドル１２Ａ及び／又はロボット１０に対して制御された状態で作動するという点で、机上ランプと類似する運動学を有すると理解される。ある具体例においては、ロボット１０の重量と逆向きに釣り合わせるために、ばねが使用され得る。図４４に示すように、これらの支持装置３０４のうちの所定のものでは、作動スピンドル３６０又は別の装置などを介してリンケージを駆動するために複数のケーブル３５０、３５２、３５４が使用され得る。すなわち、種々の具体例において、リンク３３０、３３２、３３４、３３６、３３８、３４０、３４２、３４４、３４６のこれらの動作を奏するために、アクチュエータ３０１Ａ、３０１Ｂがケーブル３５０、３５２、３５４に対し動作可能に接続され得る。
【００９６】
当然のことながら、本明細書中に記載される全ての支持機構は、電動機又は別のアクチュエータによって作動し得る。各関節又は関節のあらゆるコンビネーションは、電動機によって駆動し得る。関節のいくつか又は全てにおいて、制御システムを設けるためにセンサも使用し得る。この制御システムは、その後、コンソール上又は別個の制御システムのロボットコントロール（又は別のコントロール）を介して、支持機構コントロールとロボットコントロールとが連係し、両システムがともに動作することを可能にし、ロボット装置の作業スペースを拡張できるようにロボット制御システムに接続し得る。
【００９７】
図４５に示すように、更に別の具体例において、ロボット装置１０は、外部ロボット３６０によって支持し得る。ここで、ロボット装置１０は、外部ロボットアーム３６２によって支持されており、該外部ロボットアーム３６２は、それぞれ１つ以上の自由度を有するいくつかのリンク３６２、３６４、３６６を有し、外科的処置中、ロボットのリモートセンサ又はポイントトレースのために使用され得る。種々の具体例において、アームは、本明細書中に記載されるものなどのモータ、センサ、及び制御システムによって能動的に制御される。ある具体例において、この外部ロボット３６０は、別の手術ロボット３６０、産業用ロボット、又は特別仕様のロボットであり得ると理解される。このシステム１の外部ロボット３６０は、腹腔鏡３６５又は別の既知の外科用ツール及び装置などの他の手術装置及びロボット手術システムとともに使用することができると更に理解される。外部ロボット支持ロボット３６０の別のバージョンは、図４６の具体例に示されるような平行リンケージ外部ロボット３７０であり得る。
【００９８】
図４６の平行リンケージ外部ロボット３７０は、ある具体例において、手術シアタ上方の天井に取り付けられている上方取付式のロボット３７０を有する。種々の具体例において、駆動関節３７１を介してロボット３７０により作動される、複数の半径方向に配置された近位リンク３７２である。これらの近位リンク３７２は、支持アーム３７６を更に支持するか、或いは、そうでなければ、位置決めする、対応する関節３７４と機械的に連結している。これらの具体例において、ロボット１０を種々の更なる位置に付勢するべく、駆動関節３７１の運動が、支持関節を側方、回転可能、及び／又は直角に、付勢するほど十分であるように、支持アームは、支持関節３７８を介して手術ロボット１０と機械的に及び／又は動作可能に連結している。
【００９９】
図４７は、挿入点３１８の近傍でロボット１０に適切な自由度を与えるための、支持バー３８２によって支持されたボール状関節３８０を使用する更に別の実施形態を示す。当業者に理解されるように、この具体例において、ボール状関節は、ロボット１０の３つの回転及び１つの並進（入／出）を調整するために使用し得る。ある具体例において、ボールをクランプ解除し、全４つの自由度が動くことを可能にするためにレバーロックを使用することができると更に理解される。
【０１００】
図４８Ａ〜図４８Ｄ−２に示すように、更に別の具体例において、ロボット１０を支持するために「ハングマン」支持構造体４００が使用される。この具体例においては、湾曲した旋回支持棒４０２が手術室の台３０３に取り付けられており、患者の腔３１６から上に延びる。この具体例において、支持棒４０４は、患者の上に延びる懸架関節式「Ｊフック」４０４と動作可能に連結している。この具体例において、Ｊフックは、両端部にボールジョイント４０８、４１０を有する更なる伸縮式リンク４０６を有し、ロボット１０を支持し、位置決めするために使用される。種々の具体例において、図４８Ｂ−１〜図４８Ｄ−２に示すように、支持棒の回転運動は、ハングマン４００と更には装置１０とを、中心位置３１８を中心に「揺動する」ように、Ｊフック４０４と、対応するリンク４０６及び関節４０８、４１０との対応する運動を生じさせる。多くの別の構造があり得ると理解される。
【０１０１】
図４９は、ロボット用の回転支持体（「レイジースーザン（Ｌａｚｙ  Ｓｕｓａｎ）支持体」とも呼称される）４２０を示す更に別の具体例を示す。これらの具体例において、ロボット（図示せず）は、患者の挿入点４２４に対する支持体４２０の位置決め又は調整を可能にする（例えば、図３７と同等の）支持アーム４２２によって支持されている。すなわち、支持リング４２５は、支持アーム４２２の遠位端に結合されており、患者の挿入点４２４に隣接して又は患者の挿入点４２４上に配置され得る。当該技術分野において理解されるように、挿入点４２４は、切開又は患者の自然孔であり得る。支持体４２０は、挿入点４２４の周りで支持リング４２５に対して回転可能な回転輪４２６の形態の「ヨー」自由度を有する。更に、支持体４２０は、回転可能な輪４２６の軸を横断する軸の周りで回転可能なクロスリンク４２８による「ピッチ」自由度を有する。カップリング板４３０がクロスリンク４２８に回転可能に取り付けられており、ロボット装置（例えば、装置１０など）の側面に結合するように構成されている。一具体例によれば、カップリング板４３０は、ロボット装置に結合することが可能ないずれかのカップリング構成要素であり得る。ロボット（図示せず）は、腹壁の厚みの変化により導入される、挿入点４２４周囲における動作の誤差を可能にする受動関節を含むクロスリンク４２８に取り付けられた板４３０を用いて異なる深さに挿入し得る。より具体的には、クロスリンク４２８のそれぞれは、一端が回転輪４２６に回転可能に結合されており、他端が板４３０に回転可能に結合されており、もって、ロボット（ロボット１０など）があらゆる未知の腹壁の厚みに対応するように動くことができるようにする。一実施形態において、クロスリンク４２８は、回転輪４２６とカップリング板４３０とに回転可能に結合され得るあらゆる長尺状の部材であり得る。
【０１０２】
図５０Ａ〜図５０Ｄに、装置（装置１０など）用の代替的な回転支持体４４０の具体例が示されている。ここで、２つの支持アーム４４８によって支持された支持リング４４４と、前記支持リング４４４に対し移動可能に連結された開弧ピッチトラック（本明細書では「ピッチフレーム」とも称される）４４６とは、図５０Ａに示すように、ヨー（ｙ）とピッチ（ｐ）の双方の自由度をもたらす。より具体的には、図５０Ｂ〜図５０Ｄに最も良く示されるように、ピッチトラック４４６は、支持リング４４４に沿って支持リング４４４の周囲の異なる位置に摺動することができるように、支持リング４４４に摺動可能に連結されたカップリング構成要素４４７を有しており、もって、装置１０が図示のように回転可能なヨー（ｙ）自由度をもたらす。カップリング構成要素４４７は、本明細書中に記載されるように、支持リング４４４に摺動可能に連結可能であり、ピッチトラック４４６が支持リング４４４に沿って連結可能に摺動することを可能にするあらゆる機構又は装置であり得ると理解される。
【０１０３】
ピッチフレーム４４６は、支持リング４４４上に摺動可能に配置することができるとともに、支持リング４４４上の所望の位置又は場所に選択的にロックし得る。更に、キャリッジ４５２が設けられており、該キャリッジ４５２は、ピッチトラック４４６に摺動可能に連結されるとともに、ロボット装置１０を受け入れている。すなわち、ロボット装置１０は、キャリッジ４５２に摺動可能に連結され得る。キャリッジ４５２は、ピッチトラック４４６に沿って参照文字Ｐで示される方向に摺動することができるとともに、トラック４４６上の所望の位置又は場所に選択的にロック可能であり、もって、装置１０が連結されたときに当該装置１０のピッチ自由度をもたらす。更に、装置１０は、キャリッジ４５２内に摺動可能に配置することができるとともに、キャリッジの所望の位置に選択的にロックすることができるようにキャリッジ４５２に連結されていることから、キャリッジ４５２は、装置１０の並進自由度をもたらす。一実施形態によれば、ピッチトラック４４６は、ピッチ自由度をもたらすようにキャリッジ４５２又はロボット装置１０が摺動可能に連結することができるあらゆる機構又は装置であり得る。この具体例において、キャリッジ４５２が第１のアーム４４６Ａ及び第２のアーム４４６Ｂに摺動可能に連結することができるとともに、トラックスペース４４９に沿って摺動することができるように、ピッチトラック４４６は、第１のアーム４４６Ａと、第２のアーム４４６Ｂとを有し、第１のアーム４４６Ａ及び第２のアーム４４６Ｂは、それらの間にトラックスペース４４９を画定するように配置されている。種々の実施形態において、キャリッジ４５２が弧に沿って移動し、もって、装置１０にピッチ自由度を伝達するように、２つのアーム４４６Ａ、４４６Ｂは、図示のように、ピッチ自由度を提供するために円弧を描いて湾曲している。
【０１０４】
ある別の実施形態において、支持リング４４４は、１つの支持アーム又は３つ以上の支持アームによって支持され得る。この具体例において、２つの支持アーム４４８は、支持リング４４４を挿入点４５０（他の実施形態と同様に、切開又は自然孔であり得る）と整合するように配置されている。
【０１０５】
図５１にロボット装置支持体４６０の別の具体例を見ることができる。この実施形態において、装置支持体４６０は、２つのフレーム、すなわち第１のフレーム（「第１のトラック」、「ピッチフレーム」又は「ピッチトラック」）４６２と、第２のフレーム（「第２のトラック」、「ロールフレーム」又は「ロールトラック」）４６４とを有する。第１のトラック４６２は、２つのアーム４６２Ａ、４６２Ｂで構成されており、第２のトラック４６４が第１のアーム４６２Ａ及び第２のアーム４６２Ｂに移動可能に連結可能であるとともにトラックスペース４６３に沿って移動可能でとなるように、アーム４６２Ａ、４６２Ｂは、両者間にトラックスペース４６３を画定するように配置されている。種々の実施形態において、２つのアーム４６２Ａ、４６２Ｂは、図示のように、第２のトラック４６４が円弧に沿って移動するように円弧を描いて湾曲している。この具体例において、２つのアーム４６２Ａ、４６２Ｂのそれぞれは、ギアトラック４６５Ａ、４６５Ｂを有しており、図示のように、第２のトラック４６４が、各端部においてギアトラック４６５Ａ、４６５Ｂに連結できることによって２つのアーム４６２Ａ、４６２Ｂに沿って移動することができるように、該ギアトラック４６５A，４６５Ｂは、当該アーム４６２Ａ、４６２Ｂに結合される。
【０１０６】
第２のトラック４６４は、キャリッジ４６６が第１のアーム４６４Ａ及び第２のアーム４６４Ｂに移動可能に連結することができるとともに、トラックスペース４６７に沿って移動することができるように、２つのアーム４６４Ａ、４６４Ｂで構成されており、アーム４６４Ａ、４６４Ｂは、それらの間にトラックスペース４６７を画定するように配置されている。種々の実施形態において、キャリッジ４６６が円弧に沿って移動するように、２つのアーム４６４Ａ、４６４Ｂは、図示のように、円弧を描いて湾曲している。この具体例において、キャリッジ４６６は、ギアトラック４６９Ａ、４６９Ｂを有しており、図示のように、２つのアーム４６４Ａ、４６４Ｂのそれぞれが、ギアトラック４６９Ａ、４６９Ｂに連結できることによって２つのアーム４６４Ａ、４６４Ｂに沿って移動することができるように、該ギアトラック４６９Ａ、４６９Ｂは、当該アーム４６４Ａ、４６４Ｂに結合される。２つのアーム４６４Ａ、４６４Ｂは、その各端部にカップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂを有し、該カップリング要素４６８Ａ、４６８Ｂは、第１のフレーム４６２のアーム４６２Ａ、４６２Ｂ（及び関連するギアトラック４６５Ａ、４６５Ｂ）に結合するように構成されている。より具体的には、この実施形態において、カップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂは、当該カップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂがギアトラック４６５Ａ、４６５Ｂに沿って移動することを可能にするモータ及びギア（図示せず）を有する。すなわち、カップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂのギア（図示せず）は、それぞれギアトラック４６５Ａ、４６５Ｂに噛合しており、モータ（図示せず）は、これらのギアが適切な方向に回転し、第２のトラック４６４を第１のトラック４６２の２つのアーム４６２Ａ、４６２Ｂに沿って移動させるように駆動し得る。
【０１０７】
キャリッジ４６６は、図５０Ａ〜図５０Ｄと関連して説明したキャリッジ４５２と同様の手法でロボット装置１０を受け入れるように構成されている。すなわち、キャリッジ４６６は、第２のトラック４６４に移動可能に連結されており、ロボット装置１０がキャリッジ４６６に摺動可能に連結することができるようにロボット装置１０を受け入れる。この実施形態のキャリッジ４６６は、モータ及びギア（図示せず）を有しており、該モータおよびギアは、上述のカップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂと同様の手法でキャリッジ４６６が第２のトラック４６４のギアトラック４６９Ａ、４６９Ｂに沿って移動することを可能にする。代替的に、第１のトラック４６２及び第２のトラック４６４は、それぞれ第２のトラック４６４又はキャリッジ４６６が摺動可能に連結することができるいずれかの機構又は装置であり得る。
【０１０８】
一具体例によれば、２つのフレーム４６２、４６４は、３自由度を提供し得る。すなわち、第２のフレーム４６４は、第１のアーム４６２Ａ及び第２のアーム４６２Ｂに沿って移動するカップリング構成要素４６８Ａ、４６８Ｂによって第１のトラックスペース４６３に沿って移動可能であり、もって、矢印Ｐで示されるような装置１０のピッチ自由度をもたらす。更に、キャリッジ４６６は、第１のアーム４６４Ａ及び第２のアーム４６４Ｂに沿って移動することにより第２のトラックスペース４６７に沿って移動可能であり、もって、矢印Ｒで示されるような装置１０のロール自由度をもたらす。加えて、装置１０は、手術スペースに向かう方向と手術スペースから離れる方向に並進的に移動することができるようにキャリッジ４６６内に摺動可能に配置されており、それによって装置１０の並進自由度をもたらす。この支持体４６０を回転可能な支持リング（上述の支持リング４４４など）に結合することによって第４の自由度をもたらし、ヨー自由度を実現可能であり、もって、並進自由度とともに、回転中心４７０を中心とした３つの自由度（本明細書中に記載されるようにピッチ、ロール、及びヨー）におけるロボット１０の位置決めをすることも理解される。
【０１０９】
図５２は、トラック５０２を有し、該トラック５０２に沿ってロボット装置１０が上述のキャリッジ実施形態と同様の手法で移動することができる別の支持体５００の実施形態を示す。トラック５０２は、他のトラックの実施形態と関連して上述した特徴のいずれかを有することができると理解される。トラック５０２の一端にはハンドル５０４が結合されており、トラック５０２を並進的に摺動させることができるか又はトラック５０２を回転させることができる。より具体的には、ハンドル５０４は、内側構成要素５０４Ｂと、内側構成要素５０４Ｂに対して摺動可能な外側構成要素５０４Ａとを有する。更に、ハンドル５０４は、当該外側構成要素５０４Ａが内側構成要素５０４Ｂに対して摺動すると外側構成要素５０４Ａがトラック５０２を矢印Ｔで示すように同じ並進方向に動かすように、トラック５０２に結合されている。例えば、外側構成要素５０４Ａが手術スペース（球体Ｓで示される）に向かって遠位側に付勢されると、トラック５０２も手術スペースに向かって矢印Ｔで示される方向に付勢され、外側構成要素５０４Ａが離れる方に付勢されると、トラック５０２も離れる方に付勢される。加えて、ハンドル５０４全体も、自らの長手方向の軸を中心に回転可能であり、それによってトラック５０２を付勢して矢印Ｐと同じ方向に回転させ、それによってピッチ自由度を生じさせる。更に、装置１０は、手術スペースに向かって又は手術スペースから離れる方に並進的に付勢され得るとともに、自らの長手方向の軸を中心に回転することができるように、トラック５０２に摺動可能に、或いは、そうでなければ、移動可能に連結し得る。
【０１１０】
図５２Ｂに更なる支持体５２０の実施形態が示されている。この実施形態において、支持体５２０は、連結された又は「並列の」２つのトラック５２２、５２４を有する。すなわち、支持体５２０は、単一のキャリッジ５２６を有し、該キャリッジ５２６は、第１のトラック５２２と第２のトラック５２４の双方に連結されており、もって、２つのトラック５２２、５２４と関連して複合した結果となる、キャリッジ５２６の運動を生じさせる。２つのトラック５２２、５２４は、上述した先のトラック実施形態と同様の手法で構成することができるとともに、上述した先のトラックの実施形態と同様の機構を有することができると理解される。更に、本キャリッジ５２６が図示のようにトラック５２２、５２４の双方に直接的に連結されている、という事実を除き、キャリッジ５２６は、既述のキャリッジの実施形態に同様であり得る。すなわち、この具体例において、キャリッジ５２６は、２つの部分（すなわち区分）、つまり、第２のトラック５２４に移動可能に連結された上部又は第１部分５２６Ａと、第１のトラック５２２に移動可能に連結された下部又は第２部分５２６Ｂとを有する。
【０１１１】
キャリッジ５２６が第１のトラック５２２に沿って摺動すると、第２のトラック５２４及びロボット１０は、矢印Ａで示されるように回転する。キャリッジ５２６が第２のトラック５２４に沿って摺動すると、第１のトラック５２２及びロボット１０は、矢印Ｂで示されるように回転する。更に、上述の他のキャリッジ実施形態と同様に、ロボット装置１０は、キャリッジ５２６に摺動可能に連結可能であり、もって、装置１０の並進自由度をもたらすように、キャリッジ５２６は、ロボット装置１０を受け入れる。加えて、ある実施形態によれば、２つのトラック５２２、５２４は、上述の回転リングの実施形態と同様の手法により、両トラック５２２、５２４が（キャリッジ５２６及び装置１０とともに）リング５２８と一緒に、すなわちリング５２８に連携して回転可能なように、回転支持リング５２８に連結され得る。
【０１１２】
図５２Ｃは、支持体５４０の更なる具体例を示す。この具体例において、支持体５４０は、輪支持体５４４上に回転可能に配置された単一トラック５４２を有する。キャリッジ５４６がトラック５４２に移動可能に連結されている。トラック５４２は、上述した先のトラックの実施形態と同様の手法で構成可能であるとともに、上述した先のトラックの実施形態と同様の機構を有することができると理解される。更に、キャリッジ５４６は、既述のキャリッジの実施形態と同様であり得る。
【０１１３】
キャリッジ５４６がトラック５４２に沿って摺動すると、ロボット１０は、矢印Ａで示されるように回転する。トラック５４２が支持リング５４４に対して回転する（又は代替的に輪５４４が回転する）と、キャリッジ５４６及びロボット１０は、矢印Ｂで示すように回転する。更に、上述の他のキャリッジ実施形態と同様に、ロボット装置１０がキャリッジ５４６に摺動可能に連結可能であり、それによって装置１０の並進自由度を提供するように、キャリッジ５４６は、ロボット装置１０を受け入れる。
【０１１４】
図５２Ｄにロボット装置支持体５６０の別の実施形態を見ることができる。この実施形態において、装置支持体５６０は、２つのフレーム、つまり、第１のフレームすなわちトラック５６２と、第２のフレームすなわちトラック５６４とを有する。２つのフレーム５６２、５６４は、上で詳述した支持体４６０のフレーム４６２、４６４と同等の手法で互いに連結されている。すなわち、第２のトラック５６４は、第１のトラック５６２に移動可能に連結可能であるとともに、第１のトラック５６２に沿って移動し得る。トラック５６２、５６４のいずれか一方又は双方は、上述のようにギアトラックを有し得る。代替的に、トラック５６２、５６４は、トラックと関連して本明細書中に開示又は想定されるいずれかの形態を有し得る。ある具体例において、第２のトラック５６４は、各端部において、第１のフレーム５６２に移動可能に連結するように構成されているカップリング構成要素（図示せず）を有する。代替的に、第２のトラック５４６は、いずれかの手法で第１のトラック５６２に移動可能に連結し得る。
【０１１５】
一実施形態によれば、装置１０は、本明細書中に開示又は想定されるいずれかのキャリッジ実施形態により構成され得るキャリッジ（図示せず）を介して支持体５６０に結合し得る。代替的に、装置１０がトラック５６４に移動可能に連結され得るように、装置１０は、トラック５６４に直接的に連結され得る。つまり、装置１０は、矢印Ａで示されるようにトラック５６４に沿って移動可能であり、手術スペースに向かって又は手術スペースから離れる方に移動可能であり、その結果、矢印Ｔで示されるような並進自由度をもたらし、かつ、矢印Ｒで示されるように自らの長手方向の軸を中心に回転し得る。加えて、第２のトラック５６４は、矢印Ｂで示されるように第１のトラック５６２に沿って移動し得る。この支持体５６０を回転可能な支持リング（上述の支持リング実施形態のいずれかなど）に連結することによって更なる自由度を実現し得ることも理解される。
【０１１６】
図５２Ｅは、支持体５８０の別の実施形態を示す。この具体例において、支持体５８０は、ボールジョイントを用いる。すなわち、支持体は、３つのアーム５８６Ａ、５８６Ｂ、５８６Ｃによって結合された第１のリング、すなわち上リング５８２と、第２のリング、すなわち下リング５８４とを有する。３つのアーム５８６Ａ、５８６Ｂ、５８６Ｃは、それぞれ各端部にボールジョイント５８８を有しており、３つのアーム５８６Ａ、５８６Ｂ、５８６Ｃは、一端がボールジョイント５８８を介して第１のリング５８２に結合され、他端がボールジョイント５８８を介して第２のリング５８４に結合されるようになっている。図示のようにロボット１０は、第２のリング５８４に取り付けられている。一実施形態において、ロボット１０が手術スペースに向かって又は手術スペースから離れる方に摺動可能であり、それによって並進自由度をもたらすように、ロボット１０は、上述のキャリッジ実施形態と同等の手法で第２のリング５８４に摺動可能に連結されている。
【０１１７】
ボールジョイントを介して２つのリング５８２、５８４に結合された３つのアーム５８６Ａ−Ｃの構成は、第２のリング５８４より下のある箇所にロボット装置１０の１つの回転中心を生じさせることができると理解される。したがって、支持体５８０が患者の上方に配置されていれば、回転中心は、上記支持体の実施形態と同等の手法で手術挿入点（切開など）と整合させることができる。
【０１１８】
図５２Ｆにロボット装置支持体６００の更なる具体例が示されている。この実施形態において、装置支持体６００は、２つのフレーム、すなわち第１のフレーム又はトラック６０２と、第２のフレーム又はトラック６０４とを有する。２つのフレーム６０２、６０４は、支持体４６０のフレーム４６２、４６４、又は、支持体５６０のフレーム５６２、５６４（この双方については上で詳述した）と同様の手法で互いに連結されている。すなわち、第２のトラック６０４は、第１のトラック６０２に移動可能に連結することができるとともに、第１のトラック６０２に沿って移動し得る。キャリッジ６０６が第２のトラック６０４に移動可能に連結されており、第２のトラック６０４に沿って移動する。トラック６０２、６０４のいずれか又は双方は、上述のようなギアトラックを有し得る。代替的に、フレーム６０２、６０４は、フレームと関連して本明細書中に開示又は想定されるいずれかの構成を有し得る。ある具体例において、第２のトラック６０４は、各端部において、第１のフレーム６０２に移動可能に連結するように構成されているカップリング構成要素６０８Ａ、６０８Ｂを有する。代替的に、第２のトラック６０４は、いずれかの手法で第１のトラック６０２に移動可能に連結し得る。
【０１１９】
キャリッジ６０６（したがって装置１０）は、矢印Ａで示されるように第２のフレーム６０４に沿って移動可能であり、キャリッジ６０６に関連する手術スペースに向かって又は手術スペースから離れる方に移動可能であり、矢印Ｔで示されるような並進自由度をもたらし、矢印Ｒで示されるように自らの長手方向の軸を中心に回転し得る。加えて、第２のトラック６０４は、矢印Ｂで示されるように第１のトラック６０２に沿って移動し得る。更なる自由度が、この支持体６００を回転可能な支持リング（上述の支持リング実施形態のいずれかなど）に結合することによって提供され得ることも理解される。
【０１２０】
図５３に、ロボットカメラ（ロボット装置１０など）からの像を示すメインディスプレイ７２２を有する１つの制御コンソール７２０具体例が示されている。メインディスプレイの下にある第２タッチスクリーン７２４は、ロボット、カメラ、及びシステムの種々の機能と接続するために使用される。この実施形態において、ユーザ入力装置として、２つの触覚ハンドコントローラ７２６、７２８が使用される。これらの触覚ハンドコントローラ７２６、７２８は、コントローラ７２６、７２８にあてがわれた外科医の手の動きを測定し、これらの手に力及びトルクを加え、この触覚フィードバックを通して外科医に種々の情報を示すことができる。コンソール７２０は、ロボットの種々の機能を制御するためのペダル７３０も有する。外科医用コンソール７２０の高さは、外科医の着席又は起立を可能にするように変更し得る。触覚フィードバックの操作の更なる説明は、参照により本明細書中に援用される米国特許出願公開第１５／２２７，８１３号明細書及び他の出願と関連して見つけることができる。
【０１２１】
図５４は、システム１の様々な相互運用性及び配線の可能性を示す。多くの概念があり得るが、ここでは、図５４の状況で３つの例示的実施形態が記載される。１つの配線例において、外科医用コンソール７２０（又は本明細書中に開示若しくは想定されるいずれかの他のコンソール）は、電気外科用ジェネレータ７４０と接続する。その後、「モンスタケーブル」７４２によって外科医用コンソール７２０を手術環境の近傍のブレイクアウトコネクタ７４４に接続する。カメラ７４６及びロボット１０は、その後、ブレイクアウトコネクタ７４４に接続される。この場合、電気外科用ユニット７４０のエネルギは、ロボット１０に送られる前に外科医用コンソール７２０を経由する。この具体例において、リターンパッドは設けられない。
【０１２２】
代替的に、別の配線概念によれば、モノポーラ電気外科エネルギが電気外科用ジェネレータ７４０に戻る前に、ブレイクアウトコネクタ７４４とモンスタケーブル７４２とコンソール７２０とを経由するように、ブレイクアウトコネクタ７４４に結合されたリターンパッド７４８が設けられている。
【０１２３】
更なる配線代替形態では、モノポーラ電気外科エネルギが電気外科用ジェネレータ７４０に直接戻されることで電気外科用ユニットのエネルギがロボット１０に送られる前に外科医用コンソール７２０を経由するように、リターンパッド７４８は、電気外科用ジェネレータ７４０に結合されている。
【０１２４】
他の実施形態において、システム１は、システム１のいくつかの可能な場所の１つに配置されたインターフェイスボックスを有するケーブルコネクタ筐体又はクラスタを有し得る。例えば、図５５は、手術台７６２の台レールに吊されたインターフェイスボックス（本明細書では「ポッド」とも称される）７６０を有するシステム１を示す。この実施形態において、システム１は、焼灼器、照明、及びインターフェイスボックス７６０に結合された他の機能７６４などの補助電子機器及び設備を有する。コンソール７２０もインターフェイスボックス７６０に結合されている。ポッド７６０は、手術領域内のロボット１の接続を簡略化する。ポッド７６０は、滅菌、又は非滅菌、かつ、滅菌ドレープによる被覆、又は完全に非滅菌とし得る。ポッド７６０の機能は、手術スペースに必要なケーブル布線を簡略化することと、外科医用コンソール７２０に対するロボット及びカメラ１の接続を簡略化することとである。インターフェイスボックス７６０は、滅菌野内又はその外の手術台７６２に吊すことができる。いくつかの実施形態において、ボックス７６０は、適切な接続が行われたことをユーザに知らせ、他の形態のフィードバックをユーザに与える照明又はスクリーン（図示せず）などのインジケータを有する。ポッド７６０は、ボタン、タッチスクリーン、又はユーザから入力を受信するための他のインターフェイス機構の形態のインターフェイスも有し得る。
【０１２５】
ある別の実施形態において、ポッド７６０は、手術台７６２の隣又は手術台７６２からいくらかの距離にある床に配置し得る。代替的に、ポッド７６０は、他の場所に吊す若しくは接続することができるか、又は滅菌野の外の床に配置し得る。
【０１２６】
この用途の１つは、ポッドをベッドレールに取り付けること、次いで後に滅菌ロボット及びカメラを持ち込むことであり得る。ロボットのピグテール及びカメラのピグテールは、その後、ポッドへの接続のために非滅菌者に渡すことができる。これは、滅菌野と非滅菌野との間の清潔な接続を可能にする。ポッド端部は、滅菌野に入ることができるように無菌布で覆うこともでき、ロボット及びカメラの接続部は、後に完全に機能的かつ、滅菌された状態でベッド横の外科医に届けることができるように滅菌台で組み立てることができる。
【０１２７】
インターフェイスボックスは、焼灼器、照明、及び他の機能などの他の補助電子機器及び設備に接続することもでき、インターフェイスボックスは、補助電子機器とともに、床又は滅菌野外の別の箇所にあるように設計し得る。
【０１２８】
本開示は、好適な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、開示される装置、システム、及び方法の趣旨及び範囲から逸脱することなく形態及び細部に対する変更形態がなされ得ることを認識するであろう。
【図１Ａ】
2019516531.tif 000004
【図１Ｂ】
2019516531.tif 000005
【図２】
2019516531.tif 000006
【図３】
2019516531.tif 000007
【図４】
2019516531.tif 000008
【図５Ａ】
2019516531.tif 000009
【図５Ｂ】
2019516531.tif 000010
【図６Ａ】
2019516531.tif 000011
【図６Ｂ】
2019516531.tif 000012
【図７Ａ】
2019516531.tif 000013
【図７Ｂ】
2019516531.tif 000014
【図７Ｃ】
2019516531.tif 000015
【図８Ａ】
2019516531.tif 000016
【図８Ｂ】
2019516531.tif 000017
【図８Ｃ】
2019516531.tif 000018
【図９】
2019516531.tif 000019
【図１０】
2019516531.tif 000020
【図１１】
2019516531.tif 000021
【図１２Ａ】
2019516531.tif 000022
【図１２Ｂ】
2019516531.tif 000023
【図１２Ｃ】
2019516531.tif 000024
【図１２Ｄ】
2019516531.tif 000025
【図１２Ｅ】
2019516531.tif 000026
【図１２Ｆ】
2019516531.tif 000027
【図１３】
2019516531.tif 000028
【図１４】
2019516531.tif 000029
【図１５】
2019516531.tif 000030
【図１６】
2019516531.tif 000031
【図１７】
2019516531.tif 000032
【図１８】
2019516531.tif 000033
【図１９】
2019516531.tif 000034
【図２０】
2019516531.tif 000035
【図２１】
2019516531.tif 000036
【図２２】
2019516531.tif 000037
【図２３】
2019516531.tif 000038
【図２４】
2019516531.tif 000039
2019516531.tif 000040
【図２６】
2019516531.tif 000041
【図２７】
2019516531.tif 000042
【図２８Ａ】
2019516531.tif 000043
【図２８Ｂ】
2019516531.tif 000044
【図２８Ｃ】
2019516531.tif 000045
【図２８Ｄ】
2019516531.tif 000046
【図２８Ｅ】
2019516531.tif 000047
【図２８Ｆ−２８Ｈ】
2019516531.tif 000048
【図２８Ｉ】
2019516531.tif 000049
【図２９Ａ】
2019516531.tif 000050
【図２９Ｂ】
2019516531.tif 000051
【図３０Ａ−３０Ｆ】
2019516531.tif 000052
【図３１Ａ−３１Ｆ】
2019516531.tif 000053
【図３２Ａ−３２Ｆ】
2019516531.tif 000054
【図３３Ａ−３３Ｃ】
2019516531.tif 000055
【図３４Ａ】
2019516531.tif 000056
【図３４Ｂ】
2019516531.tif 000057
【図３４Ｃ】
2019516531.tif 000058
【図３５】
2019516531.tif 000059
2019516531.tif 000060
【図３６Ａ】
2019516531.tif 000061
【図３６Ｂ】
2019516531.tif 000062
【図３６Ｃ】
2019516531.tif 000063
【図３７】
2019516531.tif 000064
【図３８】
2019516531.tif 000065
【図３９】
2019516531.tif 000066
【図４０Ａ】
2019516531.tif 000067
【図４０Ｂ】
2019516531.tif 000068
【図４１Ｂ】
2019516531.tif 000069
2019516531.tif 000070
【図４２Ａ】
2019516531.tif 000071
【図４２Ｂ】
2019516531.tif 000072
【図４２Ｃ】
2019516531.tif 000073
【図４３】
2019516531.tif 000074
【図４４】
2019516531.tif 000075
【図４５】
2019516531.tif 000076
【図４６】
2019516531.tif 000077
【図４７】
2019516531.tif 000078
【図４８Ａ−４８Ｄ−２】
2019516531.tif 000079
【図４９】
2019516531.tif 000080
【図５０Ａ】
2019516531.tif 000081
【図５０Ｂ】
2019516531.tif 000082
【図５０Ｃ】
2019516531.tif 000083
【図５０Ｄ】
2019516531.tif 000084
【図５１】
2019516531.tif 000085
【図５２Ａ】
2019516531.tif 000086
【図５２Ｂ】
2019516531.tif 000087
【図５２Ｃ】
2019516531.tif 000088
【図５２Ｄ】
2019516531.tif 000089
【図５２Ｅ】
2019516531.tif 000090
【図５２Ｆ】
2019516531.tif 000091
【図５３】
2019516531.tif 000092
【図５４】
2019516531.tif 000093
【図５５】
2019516531.tif 000094
【国際調査報告】
2019516531.tif 000095