(57)【要約】ロボット外科用システムのロボットツールを制御するための方法は、ロボット外科用システムのユーザインターフェースのコントローラの第１の制御アームをコントローラのシャフトに対して枢動することと、ロボット外科用システムのロボットツールの第１の顎部をロボットツールによって画定されるツール軸に対して第１の方向で第１の距離を移動させることと、第１の制御アームの枢動に応答してロボットツールの第２の顎部を移動させることと、を含む。第２の顎部は、第１の方向と反対の第２の方向で第１の距離を移動する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット外科用システムのロボットツールを制御する方法であって、
前記ロボット外科用システムのユーザインターフェースのコントローラの第１の制御アームを前記コントローラのシャフトに対して枢動することと、
前記ロボット外科用システムのロボットツールの第１の顎部を前記ロボットツールによって画定されるツール軸に対して第１の方向で第１の距離を移動させ、前記第１の制御アームの前記枢動に応答して、前記ロボットツールの第２の顎部を前記第１の方向と反対の第２の方向で前記第１の距離を移動させることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の制御アームの枢動に応答して信号を伝送することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の制御アームの枢動を示す前記信号の受信に応答して処理装置内に制御信号を発生させることと、
ロボットシステムに前記制御信号を伝送して、前記第１の顎部を前記第１の方向で移動させ、前記第２の顎部を前記第２の方向で移動させることと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記コントローラの前記シャフトに対して前記第１の制御アームを枢動することが、前記シャフトに対する位置に前記コントローラの第２の制御アームを維持することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コントローラの前記シャフトに対して前記第１の制御アームを枢動することが、前記シャフトに対して前記コントローラの第２の制御アームを枢動することを含み、前記第１の制御アーム及び前記第２の制御アームがそれらの間のアーム角度を画定し、前記第１の顎部を前記第１の距離を移動させること、及び前記第２の顎部を前記第２の距離を移動させることが、前記第１及び第２の制御アームの移動に応答する前記アーム角度の変化に比例する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シャフトに対して前記第１の制御アームを枢動することが、スイッチを押圧して、前記ロボットツールの機能を作動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ロボットツールの機能を作動させることが、前記第１もしくは第２の顎部のうちの１つからステープルを射出すること、電気外科用エネルギーを前記ツールに送達すること、または前記ツールのナイフを前進させることのうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シャフトに対して前記第１の制御アームを枢動することが、前記スイッチを押圧して前記ツールの機能を作動させる前に、前記スイッチの当接に応答して触覚フィードバックを受信することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ロボット外科用システムであって、
処理装置と、
前記処理装置と通信しており、縦方向ツール軸を画定するシャフト上で支持されたロボットツールを含む、ロボットシステムであって、前記ロボットツールが、開構造と近接構造との間で互いに対して移動可能な第１及び第２の顎部を有し、前記第１の顎部が前記縦方向ツール軸に対する第１の顎部角度を画定し、前記第２の顎部が前記縦方向ツール軸に対する第２の顎部角度を画定する、ロボットシステムと、
コントローラを含み、前記処理装置と通信して、前記コントローラの操作に応答して前記ロボットシステムの前記ロボットツールを操作する、ユーザインターフェースであって、前記コントローラが、コントローラシャフト、第１の制御アーム、及び第２の制御アームを有し、前記第１及び第２の制御アームが前記シャフトの末端部に枢動連結され、前記第１の制御アームが前記コントローラシャフトとの第１のアーム角度を画定し、前記第２の制御アームが前記制御シャフトとの第２のアーム角度を画定し、前記第１及び第２の制御アームの各々が前記シャフトに対する開位置と近接位置との間で枢動可能であり、前記第１及び第２の顎部角度が互いに対して等しいままであるように、前記第１及び第２のアーム角度の合計が前記第１及び第２の顎部角度の合計と動作的に関連付けられる、ユーザインターフェースと、を備える、ロボット外科用システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の顎部の各々が、前記第１のアームの移動に応答して互いに対して枢動する、請求項９に記載のロボット外科用システム。
【請求項１１】
前記第１及び第２の顎部の各々が、前記第２のアームの移動に応答して互いに対して枢動する、請求項９に記載のロボット外科用システム。
【請求項１２】
前記第１及び第２の顎部が、前記第１のアーム角度の変化及び前記第２のアーム角度の変化に応答して静止したままである、請求項９に記載のロボット外科用システム。
【請求項１３】
前記第１のアーム角度の前記変化が前記第１のアーム角度の減少であり、前記第２のアーム角度の前記変化が前記第２のアーム角度の増加である、請求項１２に記載のロボット外科用システム。
【請求項１４】
前記第１のアーム角度の前記減少が、前記第２のアーム角度の前記増加と等しい、請求項１３に記載のロボット外科用システム。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記第１のアームと前記制御シャフトとの間に位置付けられる第１のボタンと、前記第２のアームと前記制御シャフトとの間に位置付けられる第２のボタンとを含み、前記第１及び第２のボタンが押圧されるとき、前記ロボットシステムが前記ロボットツールの機能を作動させるように構成される、請求項９に記載のロボット外科用システム。
【請求項１６】
前記第１及び第２のボタンが、前記制御シャフト上に配置される、請求項１５に記載のロボット外科用システム。
【請求項１７】
前記第１及び第２のボタンのうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２の制御アームがそれぞれ前記第１及び第２のボタンと係合するとき、触覚フィードバックを提供するように構成される、請求項１６に記載のロボット外科用システム。
【請求項１８】
前記第１のボタンが前記第１のアーム上に配置され、前記第２のボタンが前記第２のアーム上に配置される、請求項１５に記載のロボット外科用システム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のボタンのうちの少なくとも１つが、前記第１及び第２のボタンが前記制御シャフトと係合するとき、触覚フィードバックを提供するように構成される、請求項１８に記載のロボット外科用システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１０月２２日出願の米国仮特許出願第６２／２４４，７６２号の利益及びそれに対する優先権を主張するものであり、その開示の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
ロボット外科用システムは、最小侵襲医療手技において使用されている。そのような医療手技の間、ロボット外科用システムは、ユーザインターフェースとインターフェースを取っている外科医によって制御される。ユーザインターフェースは、外科医が、患者に作用するエンドエフェクタを操作することを可能にする。
【０００３】
エンドエフェクタは、エンドエフェクタを患者の身体内の作業箇所に位置付けるように、小さい切開内（カニューレを介して）または患者の生まれつきの開口部に挿入される。いくつかのロボット外科用システムは、ロボットアームと、外科用メス、鉗子、またはロボットアームに取り付けられる把持具等の少なくとも１つのエンドエフェクタとを支持するロボットコンソールを含む。
【０００４】
ケーブルは、ロボットアームを通してロボットコンソールから延出し、エンドエフェクタの手首及び／または顎アセンブリに接続してもよい。場合によっては、ケーブルは、ロボットアーム、手首アセンブリ、及び／または顎アセンブリを含むロボット外科用システムを制御可能にするための外科医または臨床医用のユーザインターフェースを含む処理システムによって制御されたモーターによって作動される。
【０００５】
一般的に、ユーザインターフェースは、ロボット外科用システムを制御するための、外科医によって移動可能な入力コントローラまたはハンドルを含む。入力コントローラ及びハンドルの移動は、外科手術室内のロボット器具の移動に変換される。
【０００６】
ロボット外科用システムとインターフェースを取っているユーザの生体力学的因子を説明する可変走査を有する入力デバイスが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は概して、ロボット外科用システム用の入力デバイス及びロボット外科用システムのロボットツールの移動を制御するための方法に関する。具体的には、本開示は、各制御アームが、それぞれの制御アームと関わる臨床医のそれぞれの指に対応する長さを有するような制御アームを有する入力デバイスを対象とする。制御アームの長さを変動することによって、入力デバイスは、ロボット外科用システムの入力デバイスとインターフェースを取っているユーザの生体力学的因子を説明し得る。加えて、本開示は、入力デバイスのシャフトに対して枢動するロボット外科用システムの入力デバイスの制御アームに応答してツールの移動を制御するための方法も対象とする。具体的には、本方法は、ツールの顎部間の角度を入力デバイスの制御アーム間の角度と関連付けることを含む。  
【０００８】
本開示の態様では、ロボット外科用システムのロボットツールを制御するための方法は、ロボット外科用システムのユーザインターフェースのコントローラの第１の制御アームをコントローラのシャフトに対して枢動することと、ロボット外科用システムのロボットツールの第１の顎部をロボットツールによって画定されるツール軸に対して第１の方向で第１の距離を移動させることと、第１の制御アームの枢動に応答してロボットツールの第２の顎部を移動させることと、を含む。第２の顎部は、第１の方向と反対の第２の方向で第１の距離を移動する。
【０００９】
態様では、ユーザインターフェースは、第１の制御アームの枢動に応答して信号を伝送する。ロボット外科用システムの処理装置は、ユーザインターフェースから第１の制御アームの枢動を示す信号を受信すると、制御信号を発生させ得る。処理装置は、ロボットシステムに制御信号を伝送して、第１の顎部を第１の方向で移動させ、第２の顎部を第２の方向で移動させることができる。
【００１０】
いくつかの態様では、コントローラのシャフトに対して第１の制御アームを枢動することは、シャフトに関する位置に制御の第２の制御アームを維持することを含む。あるいは、コントローラのシャフトに対して第１の制御アームを枢動することは、シャフトに対してコントローラの第２の制御アームを枢動することを含む。第１の制御アーム及び第２の制御アームは、それらの間のアーム角度を画定し得る。第１の顎部の第１の距離の移動及び第２の顎部の第２の距離の移動は、第１及び第２の制御アームの移動に応答するアーム角度の変化に比例し得る。
【００１１】
ある特定の態様では、シャフトに対して第１の制御アームを枢動することは、スイッチを押圧してロボットツールの機能を作動させることを含む。ロボットツールの機能を作動させることは、第１もしくは第２の顎部のうちの１つからステープルを射出すること、電気外科用エネルギーをツールに送達すること、またはツールのナイフを前進させることを含み得る。シャフトに対して第１の制御アームを枢動することが、スイッチを押圧してツールの機能を作動させる前に、スイッチの当接に応答して触覚フィードバックを受信することを含み得る。
【００１２】
本開示の別の態様では、ロボット外科用システムは、処理装置、ロボットシステム、及びユーザインターフェースを含む。ロボットシステムは、処理装置と通信している。ロボットシステムは、縦方向ツール軸を画定するシャフト上に支持されたロボットツールを含む。ロボットツールは、開構造と近接構造との間で互いに対して移動可能な第１及び第２の顎部を有する。第１の顎部は、縦方向ツール軸に対する第１の顎部角度を画定し、第２の顎部は、縦方向ツール軸に対する第２の顎部角度を画定する。ユーザインターフェースは、処理装置と通信して、コントローラの操作に応答してロボットツールを操作する制御を含む。コントローラは、コントローラシャフトならびに第１及び第２の制御アームを有する。第１及び第２の制御アームは、シャフトの末端部に枢動連結される。第１の制御アームは、コントローラシャフトとの第１のアーム角度を画定し、第２の制御アームは、制御シャフトとの第２のアーム角度を画定する。第１及び第２のアームの各々は、シャフトに対する開位置と近接位置との間で枢動可能である。第１及び第２の顎部角度が互いに対して等しいままであるように、第１及び第２のアーム角度の合計は、第１及び第２の顎部角度の合計と動作的に関連付けられる。
【００１３】
態様では、第１及び第２の顎部の各々は、第１のアームの移動に応答して互いに対して枢動する。さらに、またはあるいは、第１及び第２の顎部の各々は、第２のアームの移動に応答して互いに対して枢動する。
【００１４】
いくつかの態様では、第１及び第２の顎部は、第１のアーム角度の変化及び第２のアーム角度の変化に応答して静止したままである。第１のアーム角度の減少が第２のアーム角度の増加と等しいように、第１のアーム角度の変化は第１のアーム角度の減少であってもよく、第２のアーム角度の変化は第２のアーム角度の増加であってもよい。ロボットシステムは、第１及び第２のボタンが押圧されるとき、ロボットツールの機能を作動させるように構成され得る。
【００１５】
ある特定の態様では、コントローラは、第１のアームと制御シャフトとの間に位置付けられる第１のボタンと、第２のアームと制御シャフトとの間に位置付けられる第２のボタンとを含む。第１及び第２のボタンは、制御シャフト上に配置され得る。第１及び第２のボタンは、第１及び第２の制御アームがそれぞれ第１及び第２のボタンと係合するとき、触覚フィードバックを提供するように構成され得る。あるいは、第１のボタンは第１のアーム上に配置されてもよく、第２のボタンは第２のアーム上に配置されてもよい。第１及び第２のボタンは、第１及び第２のボタンが制御シャフトと係合するとき、触覚フィードバックを提供するように構成されてもよい。
【００１６】
本開示の例示的な実施形態の更なる詳細及び態様が、添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本開示の種々の態様は、図面を参照して本明細書において以下に説明され、該図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。
【００１８】
【図１】本開示に従うユーザインターフェース及びロボットシステムの概略図である。
【図２Ａ】図１のユーザインターフェースのコントローラとインターフェースを取っている手の側面図であり、コントローラは開位置で示されている。
【図２Ｂ】図２Ａのコントローラの開位置に対応する開構造にあるロボットシステムの連結部のうちの１つの遠位端に結合されたツールの側面図である。
【図３Ａ】第１の近接位置で示される図２Ａのユーザインターフェースのコントローラである。
【図３Ｂ】近接構造で示される図２Ｂのツールである。
【図４】第２の近接位置にある図２Ａのユーザインターフェースのコントローラである。
【図５】本開示に従って提供されるユーザインターフェースの別のコントローラとインターフェースを取っている手の側面図である。
【図６】本開示に従って図１のロボット外科用システムの移動を制御するための方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示の実施形態が、次に、図面を参照して詳細に説明され、図面中、同じ参照番号は、いくつかの図の各々における同一のまたは対応する要素を示す。本明細書に使用される際、用語「臨床医」は、医師、看護師、外科医、または任意の他の看護提供者のことを言い、支援要員を含み得る。この説明全体を通して、用語「近位」は、臨床医に最も近いデバイスまたはその構成要素の一部分のことを言い、用語「遠位」は、臨床医から最も遠いデバイスまたはその構成要素の一部分のことを言う。
【００２０】
図１を参照すると、本開示に従うロボット外科用システム１が、ロボットシステム１０、処理装置３０、及びユーザインターフェース４０として一般的に示されている。ロボットシステム１０は、一般的に、複数のアーム１２及びロボットベース１８を含む。アーム１２の各々の末端部１４は、組織に作用するように構成されたエンドエフェクタまたはツール２０を支持する。加えて、アーム１２の末端部１４は、外科部位「Ｓ」を画像化するための画像化デバイス１６を含んでもよい。ユーザインターフェース４０は、処理装置３０を通してロボットベース１８と通信する。
【００２１】
ユーザインターフェース４０は、３次元画像を表示するように構成された表示デバイス４４を含む。表示デバイス４４は、アーム１２の末端部１４上に位置付けられた画像化デバイス１６によって取り込まれるデータを含み得、及び／または外科手術室の中に位置付けられた画像化デバイス（例えば、外科部位「Ｓ」内に位置付けられた画像化デバイス、患者「Ｐ」に隣接して位置付けられた画像化デバイス、画像化アーム５２の遠位端に位置付けられた画像化デバイス５６）によって取り込まれるデータを含み得る、外科部位「Ｓ」の３次元画像を表示する。画像化デバイス（例えば、画像化デバイス１６、５６）は、外科部位「Ｓ」の視覚画像、赤外線画像、超音波画像、Ｘ線画像、熱画像、及び／または任意の他の既知の実時間画像を取り込んでもよい。画像化デバイスは、取り込まれた画像化データを処理装置３０に伝送し、処理装置３０は、画像化データから実時間に外科部位「Ｓ」の３次元画像を生成して、その３次元画像を表示のために表示デバイス４４に伝送する。
【００２２】
ユーザインターフェース４０はまた、臨床医が、ロボットシステム１０を操作すること（例えば、アーム１２、アーム１２の末端部１４、及び／またはツール２０を移動すること）を可能にする入力ハンドル４２を含む。入力ハンドル４２の各々は、処理装置３０と通信して、それに制御信号を伝送し、及びそこからフィードバック信号を受信する。それに加えてまたは代えて、入力ハンドル４２の各々は、外科医が、アーム１２の末端部１４に支持されたツール２０を操作すること（例えば、締める、把持する、発射する、開く、閉じる、回転する、突く、スライスすること等）を可能にする制御インターフェース（図示せず）を含んでもよい。
【００２３】
入力ハンドル４２の各々は、事前定義された３次元作業空間を通して移動可能であり、外科部位「Ｓ」内でアーム１２の末端部１４を移動させる。表示デバイス４４上の３次元画像は、入力ハンドル４２の移動が、表示デバイス４４上に見られるように、アーム１２の末端部１４を移動させるように配向される。表示デバイス上の３次元画像の配向は、患者「Ｐ」の上方からの見え方に対して鏡映を作ってもよいし、または回転されてもよいことが認識されるだろう。加えて、表示デバイス４４上の３次元画像のサイズが、外科部位の実際の構造よりも大きいまたは小さいようにスケーリングされてもよく、外科医が外科部位「Ｓ」内の構造をより良く見ることを可能にすることが、認識されるだろう。入力ハンドル４２が移動されると、ツール２０は、以下に詳述されるように、外科部位「Ｓ」内で移動される。本明細書に詳述されるように、ツール２０の移動はまた、ツール２０を支持するアーム１２の末端部１４の移動を含んでもよい。
【００２４】
ロボット外科用システム１の構造及び動作の詳述のために、米国特許第８，８２８，０２３号への参照がなされ得、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２５】
図２Ａを参照して、各入力ハンドル４２は、それぞれのツール２０及びそれぞれのアーム１２を操作するためのコントローラ５０を含む。コントローラ５０は、シャフト５２、母指用の輪５４、及び指用の輪５６を含む。シャフト５２は、入力ハンドル４２に選択的に連結される第１の末端部５２ａと、第２の末端部５２ｂとを有する。シャフト５２は、第１の末端部５２ａと第２の末端部５２ｂとの間の軸「Ｘ−Ｘ」を画定する。母指用の輪５４は、制御アーム５５によってシャフト５２の第２の末端部５２ｂに連結され、指用の輪５６は、制御アーム５７によって第２の末端部５３ｂに連結される。制御アーム５５、５７は、シャフト５２の軸「Ｘ−Ｘ」に対して直角の平面で枢動可能である。この平面は、軸「Ｘ−Ｘ」を通過してもよく、または軸「Ｘ−Ｘ」から相殺されてもよい。
【００２６】
母指用の輪５４を支持する制御アーム５５は、平面内の軸「Ｘ−Ｘ」と角度「θ１」を画定し、指用の輪５６を支持する制御アーム５６は、平面内の軸「Ｘ−Ｘ」と角度「θ２」を画定する。加えて、「θ１」と角度「θ２」との合計である角度「θ３」は、第１の制御アーム５５と第２の制御アーム５７との間で画定される。角度「θ１」、「θ２」、「θ３」は、輪５４、５６が軸「Ｘ−Ｘ」に対して及びそこから離れて平面内で移動するか、または押されると変化する。
【００２７】
図２Ｂをさらに参照して、コントローラ５０は、第１の顎部２２及び第２の顎部２４を有するツール２０と関連付けられ得る。第１の顎部２２及び第２の顎部２４は、開構造と閉構造との間で互いに対して移動可能である。開構造では、第１の顎部２２及び第２の顎部２４は互いから離間しており、閉構造では、第１の顎部２２及び第２の顎部２４は、互いに対して近接している。閉構造では、第１の顎部２２及び第２の顎部２４は協働して、それらの間の組織及び／またはツールを把持し得る。
【００２８】
ツール２０は、第１の顎部２２と第２の顎部２４との間を通る軸「Ｙ−Ｙ」を画定する。第１の顎部２２は、「Ｙ−Ｙ」との角度「θ４」を画定し、第２の顎部２４は、軸「Ｙ−Ｙ」との「角度θ５」を画定する。加えて、角度「θ４」と角度「θ５」との合計である角度「θ６」は、第１の顎部２２と第２の顎部２４との間で画定される。  
【００２９】
コントローラ５０は、ユーザインターフェース４０及び処理装置３０を通してツール２０と動作的に関連付けられる。軸「Ｘ−Ｘ」に対する制御アーム５５、５７の移動が軸「Ｙ−Ｙ」に対する第１の顎部２２及び第２の顎部２４の移動をもたらすように、第１の顎部２２及び第２の顎部２４は、第１の制御アーム５５及び第２の制御アーム５７と動作的に関連付けられる。
【００３０】
実施形態では、角度「θ１」の変化が角度「θ４」の変化をもたらすように、軸「Ｘ−Ｘ」との第１の制御アーム５５の角度「θ１」が軸「Ｙ−Ｙ」との第１の顎部２２の角度「θ４」と関連付けられるように第１の制御アーム５５は第１の顎部２２と関連付けられる。加えて、角度「θ２」の変化が角度「θ５」の変化をもたらすように、第２の制御アーム５７と軸「Ｘ−Ｘ」との間の角度「θ２」が第２の顎部２４と軸「Ｙ−Ｙ」との間の角度「θ５」と関連付けられるように、第２の制御アーム５７は第２の顎部２４と関連付けられる。
【００３１】
角度「θ１」の変化は、第１のスケーリング因子「ＳＦ１」によって角度「θ４」の変化にスケーリングされてもよく、角度「θ２」の変化は、第２のスケーリング因子「ＳＦ２」によって角度「θ５」の変化にスケーリングされてもよい。第１のスケーリング因子「ＳＦ１」及び第２のスケーリング因子「ＳＦ２」は、臨床医の解剖学的特徴によって決定され得る。
【００３２】
例えば、第１の制御アーム５５の移動は、臨床医の母指によって係合される母指用の輪５４の移動によってもたらされ、第１のスケーリング因子「ＳＦ１」は、閉位置からの臨床医の母指の移動に対してスケーリングされてもよく、母指は、母指がシャフト５２から離れて延出される完全な延出位置まで、シャフト５２と隣接しているか、または接触している。同様に、第２の制御アーム５７の移動は、臨床医の示指によって係合される指用の輪５６の移動によってもたらされ、第２のスケーリング因子「ＳＦ２」は、閉位置からの臨床医の示指の移動に対してスケーリングされてもよく、示指は、示指がシャフト５２から離れて延出される完全な延出位置まで、シャフト５２と隣接しているか、または接触している。かかる実施形態では、第１のスケーリング因子「ＳＦ１」及び第２のスケーリング因子「ＳＦ２」は、示指が閉位置と延出位置との間で移動するとき、閉位置と延出位置との間の臨床医の母指の移動が、第２の顎部５４の角度「θ５」の変化と等しい第１の顎部５２の角度「θ４」の変化をもたらすように較正される。かかる構造において、第１の顎部５２の移動が第２の顎部５４の移動とは無関係であることが認識されるだろう。第１のスケーリング因子「ＳＦ１」及び第２のスケーリング因子「ＳＦ２」は、コントローラ５０の操作中に設定され得るか、外科用システム１を使用している臨床医が存在する医療施設の中央処理系によって設定され得るか、または外科用システム１を使用している臨床医の移動を測定することによって、手技の開始前に較正ルーチンによって設定され得ることが企図される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、第１の制御アーム５５と第２の制御アーム５７との間で画定される角度「θ３」の変化が、第１の顎部２２と第２の顎部２４との間で画定される角度「θ６」の変化をもたらすように、第１の制御アーム５５は第１の顎部２２と関連付けられ、第２の制御アーム５７は第２の顎部２４と関連付けられる。
【００３４】
角度「θ３」の変化は、第３のスケーリング因子「ＳＦ３」によって角度「θ６」の変化にスケーリングされてもよい。例えば、制御アーム５５、５７の移動は、制御アーム５５と５７との間の角度「θ３」の３０°の変化が、第１の顎部２２と第２の顎部２４との間の角度「θ６」の１５°の変化をもたらし得るようにダウンスケーリングされ得る。制御アーム５５、５７の移動は、制御アーム５５と５７との間の角度「θ３」の１５°の変化が第１の顎部２２と第２の顎部２４との間の角度「θ６」の３０°の変化をもたらし得るようにアップスケーリングされ得ることも企図される。かかる実施形態では、第１の顎部２２及び第２の顎部２４の移動が互いに関連していることが認識されるだろう。制御アーム５５と５７との間の角度「θ３」の変化が、角度「θ３」の変化に基づいて第１の顎部２２または第２の顎部２４のうちの１つのみの移動をもたらすように、第１の顎部２２または第２の顎部２４のうちの１つが軸「Ｙ−Ｙ」に関連して固定され得ることは、本開示の範囲に含まれる。かかる実施形態は、ツール２０の一方の顎部（例えば、第２の顎部２４）が静止している顎部を有し、他方の顎部（例えば、第１の顎部）がその静止している顎部に対して移動可能であり、顎部を開構造と閉構造との間で移行させる場合、例えば、ツール２０がステープリング器具である場合に有利であってもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、制御軸（明示的には図示せず）は、シャフト５２の第２の末端部５２ｂを通過し、平面上で軸Ｘ−Ｘとの角度を画定し、制御アーム５５と５７との間を通る。かかる実施形態では、角度θ１は、制御アーム５５と制御軸との間で画定され、角度θ２は、制御アーム５７と制御軸との間で画定される。角度θ１及び角度θ２を制御軸に関連して画定することによって、制御アーム５５、５７の移動は、臨床医の解剖学的特徴に対応し得る。特定の実施形態では、制御アーム５５または５７のいずれかの移動が、静止していない顎部を静止している顎部に対して移動させるように、角度θ１及び角度θ２のうちのそれぞれ１つが、静止顎部を有するツール２０（例えば、ステープリング器具）を表すように実質的に０°であり得るように、制御軸は制御アーム５５及び５７のうちの１つと整列し得る。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ツール軸（明示的には図示せず）は、ツール２０の第１の顎部２２と第２の顎部２４との間の転心を通過し、軸Ｙ−Ｙとの角度を画定し、第１の顎部２２と第２の顎部２４との間を通る。かかる実施形態では、角度θ４は、第１の顎部２２とツール軸との間で画定され、角度θ５は、第２の顎部２４と制御軸との間で画定される。角度θ４及び角度θ５をツール軸に関連して画定することによって、第１の顎部２２及び第２の顎部２４の移動は、臨床医の解剖学的特徴に対応し得る。ツール軸は、制御軸と軸Ｘ−Ｘとの間で画定される角度と同様の、軸Ｙ−Ｙとの角度を画定し得ることが企図される。
【００３７】
再び図２Ａを参照して、コントローラ５０は、ツール２０の機能を有効化する１つ以上の有効化スイッチ（例えば、スイッチ６４、６５、６６、６７）を含む、有効化スイッチアセンブリを含む。かかる機能の例には、ツール２０の第１の顎部２２もしくは第２の顎部２４のうちの１つから留め具を発射すること、第１の顎部２２もしくは第２の顎部２４のうちの１つに位置付けられるナイフ（図示せず）を前進させること、ツール２０のある組織に電気外科用エネルギーを送達すること、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。有効化スイッチアセンブリは、シャフト５２と制御アーム５５との間のシャフト５２上に位置付けられるスイッチ６４、制御アーム５５上に位置付けられるスイッチ６５、シャフト５２と制御アーム５７との間のシャフト５２上に位置付けられるスイッチ６６、及び制御アーム５７上に位置付けられるスイッチ６７を含む。示されるように、有効化スイッチアセンブリは、二対のスイッチ、スイッチ６４及び６６ならびにスイッチ６５及び６７を含むが、しかしながら、有効化スイッチアセンブリは、一対のスイッチを含んでもよいことが企図される。
【００３８】
ここで図２Ａ〜４を参照すると、制御アーム５５、５７は、開位置（図２Ａ）、第１の近接位置（図３Ａ）、及び第２の近接位置（図４）の間で移動可能であり、ツール２０の第１の顎部２２及び第２の顎部２４は、制御アーム５５、５７の移動に応答して開構造（図２Ｂ）と近接構造（図３Ｂ）との間で移動可能である。
【００３９】
最初に、かつ図２Ａ及び２Ｂを具体的に参照すると、第１の顎部２２及び第２の顎部２４が互いに離間されるように、制御アーム５５、５７は開位置にあり、第１の顎部２２及び第２の顎部２４は開構造にあり、スイッチ６４〜６７は非作動位置にあり、ツール２０の第１の顎部２２及び第２の顎部２４は、開構造にある。
【００４０】
制御アーム５５、５７が第１の近接位置にあるとき、制御アーム５５、５７は、シャフト５２上に位置付けられるスイッチ６４、６６に当接し、制御アーム５５、５７上に位置付けられるスイッチ６５、６７はシャフト５２に当接し、ツール２０の第１の顎部２２及び第２の顎部２４は近接構造にある。スイッチ６４〜６７は、スイッチ６４〜６７がシャフト５２に当接するか、またはそれぞれ制御アーム５５、５７によって当接されるときに、スイッチ６４〜６７の各々が触覚フィードバックを提供するように、非作動位置に付勢される。スイッチ６４〜６７の触覚フィードバックは、スイッチ６４〜６７の注意深い作動を予防し得ることが認識されるだろう。
【００４１】
制御アーム５５、５７が第１の近接位置から第２の近接位置に移動するとき、制御アーム５５、５７はスイッチ６４、６６を作動位置に押圧し、スイッチ６５、６７はシャフト５２と係合して作動位置に押圧し、ツール２０の第１の顎部２２及び第２の顎部２４は近接構造に留まる。スイッチ６４〜６７を作動位置に移動させると、各スイッチ６４〜６７またはスイッチの各対（例えば、スイッチ６４及び６６またはスイッチ６５及び６７）と関連付けられる機能は、ツール２０が上述のような所望の機能を実施するように有効化される。
【００４２】
本開示の態様では、組織の所望の部分が第１の顎部２２と第２の顎部２４との間で把持されるまで、コントローラ５０を操作してツール２０の第１の顎部２２及び第２の顎部２４によって組織を把持及び解放する。次いで、ツール２０が所望の機能を組織の所望の部分に完成させるようにコントローラ５０が操作される。具体的には、母指用の輪５４及び指用の輪５６を操作して、制御シャフト５５、５７を開位置と第１の近接位置との間で移動させ、第１の顎部２２及び第２の顎部２４を開構造と近接構造との間で移動させて、組織を把持する、解放する、及び再位置決めする。第１の顎部２２及び第２の顎部２４がそれらの間の組織の所望の部分と近接構造にある場合、スイッチ６４〜６７が作動位置に押圧されるか、または移動されるように、母指用の輪５４及び指用の輪５６を操作して、制御シャフト５５、５７を第１の近接構造から第２の近接構造に移動させる。スイッチ６４〜６７が作動位置に達すると、電気外科用エネルギーがツール２０によって組織の所望の部分に送達される。
【００４３】
ここで図５を参照すると、本開示に従って別のコントローラ１５０が提供される。コントローラ１５０は上に詳述されたコントローラ５０と実質的に同様であり、したがって、簡略して、差異のみが本明細書において詳述されるだろう。コントローラ１５０は、シャフト１５２、母指用の輪１５４、及び指用の輪１５６を含む。母指用の輪１５４は、第１の長さを有する制御アーム１５５によってシャフト１５２の第２の末端部１５２ｂに連結され、指用の輪１５６は、第２の長さを有する制御アーム１５７によって第２の末端部１５２ｂに連結される。第２の長さは、臨床医の指（例えば、示指）及び臨床医の母指の長さの解剖学的な差を補うため、第１の長さよりも長い。第１の長さと第２の長さとの差は、指用の輪１５６が、角度「θ１」の同等の変化をもたらすようにシャフト１５２に向かってまたは離れて母指用の輪１５４によって描かれる弧よりも、シャフト１５２に向かってまたは離れてより大きい弧を描き、角度「θ２」の変化をもたらすことを必要とする。
【００４４】
ここで図６を参照すると、本開示に従ってロボット外科用システムのロボットツールを制御する方法２００が記載されている。最初に、ユーザインターフェース４０の第１の制御アーム（例えば、制御アーム５７、１５７）が、制御アームを枢動支持するシャフト（例えば、シャフト５２、１５２）に向かってもしくは離れて枢動されるか、または押される（ステップ２１０）。第１の制御アームが枢動される間、第２の制御アーム（例えば、制御アーム５５、１５５）は、第２の制御アームとシャフトとの間の角度が維持されるような位置に維持されるか（ステップ２１２）、または第２の制御アームもシャフトに向かってもしくは離れて枢動される（ステップ２１４）。第１の制御アーム及び／または第２の制御アームの枢動に応答して、ユーザインターフェース４０は、第１の制御アームと第２の制御アームとの間で画定される角度「θ３」の変化を示す信号を処理装置３０に伝送する（ステップ２３０）。
【００４５】
ユーザインターフェース４０からの信号に応答して、処理装置３０は制御信号を発生させる（ステップ２４０）。処理装置３０は、制御信号をロボットシステム１０に伝送する（ステップ２５０）。制御信号に応答して、ロボットシステム１０は、ロボットシステムの第１の顎部と第２の顎部との間で画定される角度「θ６」が角度「θ３」の変化に比例して変化するように、第１の顎部及び第２の顎部を互いに対して移動させる（ステップ２５２）。
【００４６】
第１の制御アームまたは第２の制御アームが枢動されると、制御アームはスイッチ（例えば、スイッチ６４〜６７）を当接し得（ステップ２２０）、輪（例えば、母指用の輪５４、１５４または指用の輪５６、１５６）を通して触覚フィードバックが受信されるようにする（ステップ２２２）。触覚フィードバックが受信された後、シャフトに対する制御アームのその後の枢動が、スイッチを押圧する（ステップ２２４）。かかる例では、ユーザインターフェースによって伝送される信号は（ステップ２３０）、ボタンが押圧されていることを示し、処理装置によって発生及び伝送された制御信号（ステップ２４０、２５０）が、ロボットシステムのロボットツールの機能を作動させるようにする（ステップ２５４）。第１の制御アームの枢動は、まず第１及び第２の顎部を角度「θ６」で移動させ、次いで、ロボットツールの機能を作動させ得ることが企図される。
【００４７】
ユーザインターフェース４０及び処理装置３０は、それぞれ信号及び制御信号を有線または無線様式で発生させ、伝送し得る。本明細書で詳述されるそのような無線接続（例えば、コントローラ６３と処理装置３０との間）は、無線周波数、光学、ＷＩＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（固定デバイス及び携帯デバイスから短距離にわたって（波長の短い無線を使用して）データを交換し、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を作製するための公開無線プロトコル）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）（無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）用のＩＥＥＥ  ８０２．１５．４−２００３規格に基づく小さい低出力のデジタル無線を使用する一連の高水準な通信プロトコル用の規格）等を介してもよい。
【００４８】
本開示のいくつかの実施形態が図面に示されているが、本開示は、当分野が認めるような広さの範囲にあること及び本明細書が同様に読み取られることが意図されるように、本開示をそれらの実施形態に限定することを意図するものではない。上記実施形態の任意の組み合わせもまた、想定され、添付の特許請求の範囲内にある。したがって、上記説明は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲内の他の修正を想定するだろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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