(57)【要約】      （修正有）【課題】ケーブルの押込および引張に対応し、単純な組立が可能な多関節器具位置決め装置の提供。【解決手段】第１の結合ガイド３０がベース部材２２と中間部材間２４、第２の結合ガイド３６が中間部材と先端部材間２６、第３の結合ガイド４２が先端部材と器具ホルダ間に配置される。ベース部材、中間部材、先端部材、第２器具ホルダ、第１、第２、第３の結合ガイドは、中心開口部と、可撓性制御リンクをベース部材にまたは別の物体に固定するガイド開口部または固定点を有する。第１の制御リンクの押込か引張により、ベース部材、第１、第２の結合ガイド、中間、先端部材が、連続曲線を画定する。他の可撓性制御リンクの押込か引張のとき、第２の制御リンクが、先端部材がベース部材と同じ向きを維持する。第３の制御リンクの押込か引張により、器具ホルダが任意の向きに移動し、第３の結合ガイドが、先端部材、器具ホルダ間の連続曲線を画定する構成とする。【選択図】図１
2018075432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節器具位置決め装置であって、
連続して配置されたベース部材、中間部材、先端部材および第１器具ホルダであって、前記ベース部材、前記中間部材、前記先端部材および前記器具ホルダの各々がそれぞれの中心開口部を有している、ベース部材、中間部材、先端部材および第１器具ホルダと、
前記ベース部材と前記中間部材との間の第１の複数の結合ガイドであって、前記第１の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記ベース部材に結合され、前記第１の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記中間部材に結合され、前記第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドがそれぞれの中心開口部を有している、第１の複数の結合ガイドと、
前記中間部材と前記先端部材との間の第２の複数の結合ガイドであって、前記第２の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記中間部材に結合され、前記第２の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記先端部材に結合され、前記第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドがそれぞれの中心開口部を有している、第２の複数の結合ガイドと、
前記先端部材と前記器具ホルダとの間の第３の複数の結合ガイドであって、前記第３の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記先端部材に結合され、前記第３の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つが前記器具ホルダに結合され、前記第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドがそれぞれの中心開口部を有している、第３の複数の結合ガイドと、
前記ベース部材の第１ガイド開口部、および前記第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドの対応する概して位置合せされた第１ガイド開口部と、
平行な間隔を空けた関係で配置され、前記ベース部材の前記第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通ってかつ前記第１の複数の結合ガイドの前記対応する第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通って延在する第１の複数の可撓性制御リンクであって、前記第１の複数の可撓性制御リンクの各々が、前記中間部材に接続されたそれぞれの第１端部と、前記ベース部材から離れるように延在するそれぞれの第２端部とを有する、第１の複数の可撓性制御リンクと、
前記中間部材の第２ガイド開口部、および前記第１の複数の結合ガイドおよび前記第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドの対応する概して位置合せされた第２ガイド開口部と、
平行な間隔を空けた関係で配置された第２の複数の可撓性制御リンクであって、各々が、前記先端部材に接続された第１端と、前記ベース部材および前記基部から間隔を空けて配置された物体のうちの少なくとも１つに接続された第２端とを有し、かつ前記第１端と前記第２端との間に中間部を有し、前記中間部の各々が、前記中間部材のそれぞれの第２ガイド開口部を通って、かつ前記第１の複数の結合ガイドおよび前記第２の複数の結合ガイドの各ガイドのそれぞれの第２ガイド開口部を通って延在する、第２の複数の可撓性制御リンクと、
前記ベース部材の、前記第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドの、前記中間部材の、前記第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドの、前記先端部材の、かつ前記第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドの第３ガイド開口部と、
平行な間隔を空けた関係で配置され、前記ベース部材のそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って、前記第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って、前記中間部材のそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って、前記第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って、前記先端部材のそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って、かつ前記第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれの前記第３ガイド開口部を通って延在する、第３の複数の可撓性制御リンクであって、前記第３の複数の可撓性制御リンクの前記可撓性制御リンクの各々が、前記器具ホルダに接続された第１端と前記ベース部材から離れる方向に延在する第２端とを有する、第３の複数の可撓性制御リンクと、
を備え、
前記第１の複数の制御リンクの制御リンクを押し込むかまたは引っ張ることにより、前記部材、前記第１の複数の結合ガイド、前記中間部材、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記先端部材が、連続曲線を選択的に画定する位置を呈し、
前記第１可撓性制御リンクおよび前記第３可撓性制御リンクのいずれかが押し込まれるかまたは引っ張られたときに、前記第２の複数の制御リンクが、前記先端部材が前記ベース部材と概して同じ向きを維持するようにし、
前記第３の複数の制御リンクの制御リンクを押し込むかまたは引っ張ることにより、前記器具ホルダが複数の向きのうちの任意の向きに選択的に移動し、それにより、前記先端部材と前記器具ホルダとの間の前記第３の複数の結合ガイドが、前記先端部材から前記器具ホルダまで連続曲線を画定する、装置。
【請求項２】
前記第１の複数の可撓性制御リンク、前記第２の複数の可撓性制御リンクおよび前記第３の複数の可撓性制御リンクが、降伏なしに約２００Ｎの引張および圧縮ならびに最大約２％から４％の歪みを受けることができるワイヤを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ワイヤのうちの少なくとも１本が、形状記憶および超弾性を有するニッケルおよびチタンの金属合金から構成されている、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の複数の制御リンクが、共通の剛性を有するワイヤを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記ベース部材、前記中間部材、前記先端部材、前記器具ホルダ、ならびに前記第１の複数の結合ガイド、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記第３の複数の結合ガイドの前記結合ガイドが各々、略円形円筒状外面部を有し、前記略円形円筒状外面部の各々が共通の直径を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記ベース部材、前記中間部材、前記先端部材、前記器具ホルダ、ならびに前記第１の複数の結合ガイド、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記第３の複数の結合ガイドの前記結合ガイドが各々、略環状セグメントを有し、
前記ベース部材の少なくとも１つの環状セグメントと、前記第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントとが、前記第１ガイド開口部を有し、
前記第１の複数の結合ガイドおよび前記第２の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントと、前記中間部材の少なくとも１つの環状セグメントとが、前記第２ガイド開口部を有し、
前記ベース部材、前記中間部材、前記先端部材、ならびに前記第１の複数の結合ガイド、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントが、前記第３ガイド開口部を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の複数の結合ガイドの前記結合ガイドの前記環状セグメントの各々が、前記結合ガイドの前記中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の複数の結合ガイドの前記環状セグメントの各々が、前記結合ガイドの前記中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第３の複数の結合ガイドの前記環状セグメントの各々が、前記結合ガイドの前記中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の複数の結合ガイドおよび前記第２の複数の結合ガイドの前記結合ガイドの環状セグメントの前記対向面が、前記軸に対して第１鋭角に配置され、前記第３の複数の前記結合ガイドの前記結合ガイドの環状セグメントの前記対向面が、前記軸に対して第２鋭角に配置され、前記第２鋭角が前記第１鋭角とは異なる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２鋭角が前記第１鋭角より大きい、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の複数の結合ガイド、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記第３の複数の結合ガイドの隣接する結合ガイドの対が、前記対の一方のガイドにおける少なくとも１つの突起と前記対の他方のガイドにおける突起を受け入れる受け部とによって結合される、請求項６〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の複数の結合ガイド、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記第３の複数の結合ガイドの前記結合ガイドの各々が、切頭球状部を有する軸方向に延在する突起を有し、隣接する結合ガイドを互いに対して球状に枢動するのを可能にするように、隣接する結合ガイドの軸方向に延在する突起を受け入れるように軸方向に位置合せされたソケットを有し、前記結合ガイドの前記中心開口部が、前記突起の第１境界と前記ソケットの第２境界とを有し、それにより、隣接する結合ガイドの中心開口部が、前記器具ホルダによって保持される器具の一部を受け入れるように動作可能な中心チャネルを画定するように、互いに連通している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
第１開放端および第２開放端を有する第１支持導管をさらに備え、前記基部が、前記基部を支持するように前記支持導管の前記第１開放端に接続され、前記第１制御リンクおよび前記第３制御リンクの前記第２端部が、前記第１支持導管の前記第２開放端から延出するように前記第１支持導管を通って延在している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置を備え、第１エンドエフェクタ、前記第１エンドエフェクタを前記器具ホルダに結合する第１カプラ、前記ベース部材と前記器具ホルダとの間に画定された長さとおよそ同じ長さを有する第１可撓性シャフト部、前記第１支持導管の長さとおよそ等しい長さを有する第１剛性シャフト部、ならびに前記第１エンドエフェクタに接続された第１端および前記第１剛性シャフト部から延在する第２端を有する第１器具制御リンクを備える第１器具をさらに備え、前記第１剛性シャフト部が、前記第１器具ホルダの前記中心開口部に受け入れられ、かつ、前記第３の複数の結合ガイドの前記中心開口部、前記先端部材の前記中心開口部、前記第２の複数の結合ガイドの前記中心開口部、前記中間部材の前記中心開口部、前記第１の複数の結合ガイドの前記中心開口部、前記ベース部材の前記中心開口部、および第１支持導管を通って延在し、それにより、前記第１可撓性シャフト部が前記器具位置決め装置と同軸状であり、前記第１剛性シャフト部が前記第１支持導管と概して同軸状であり、前記第１器具制御リンクの前記第２端部が、前記第１支持導管の前記第２端部から延在する、器具アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の器具アセンブリを備え、第１制御取付具をさらに備える器具コントローラアセンブリであって、前記器具位置決め装置の前記第１支持導管が前記第１制御取付具に、前記第１制御取付具が前記第１支持導管の第１長手方向軸の第１側にあるように接続され、前記第１制御取付具が、前記ベース部材、前記第１の複数の結合ガイド、前記中間部材、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記先端部材に対して、連続曲線を選択的に画定させ、前記器具ホルダに対して複数の向きのうちの任意の向きに選択的に移動させ、それにより、前記先端部材と前記第１器具ホルダ装置との間の前記第３の複数の結合ガイドが、前記先端部材から前記第１の器具ホルダまで連続曲線を画定するように、前記それぞれの可撓性制御リンクの前記第２端部を選択的に押し込みかつ引っ張る、前記第１の器具位置決め装置の前記第１の複数の前記可撓性制御リンクおよび前記第３の複数の前記可撓性制御リンクのそれぞれの可撓性制御リンクに接続された第１の複数のアクチュエータを有し、
前記第１制御取付具が、前記エンドエフェクタの動作をもたらすように前記第１器具制御リンクの前記第２端部を選択的に押し込みかつ引っ張る、前記第１器具の前記第１器具制御リンクに接続された第１器具アクチュエータを含む、器具コントローラアセンブリ。
【請求項１７】
前記第１の複数のアクチュエータおよび前記第１の器具アクチュエータの各アクチュエータが、
それぞれの回転可能スプール部であって、それぞれの制御リンクが接続されて、前記スプール部の対応する回転に応じて前記それぞれの制御リンクの一部分が前記スプール部に巻き取られるかまたはそこから繰り出されるのを可能にするスプール部と、
第１方向および反対の第２方向に前記スプール部を選択的に回転させるそれぞれの駆動装置であって、前記それぞれの制御リンクの前記部分を巻き取るように前記スプール部が前記第１方向に回転するとき、前記それぞれの制御リンクが引っ張られ、前記それぞれの制御リンクの前記部分を繰り出すように前記スプール部が前記第２方向に回転するとき、前記それぞれの制御リンクが押し込まれる、駆動装置と、
を備える、請求項１６に記載の器具コントローラアセンブリ。
【請求項１８】
前記駆動装置の各々が歯車セグメントを含む、請求項１７に記載の器具コントローラアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１制御取付具が第１取付面を有し、前記歯車セグメントの各々が、第１器具コントローラ取付具の対応する駆動歯車と係合するように前記第１取付面を越えて突出する部分を有する、請求項１８に記載の器具コントローラアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の第１器具コントローラアセンブリを保持する第１器具コントローラ取付インタフェースを備え、前記第１器具コントローラアセンブリのそれぞれの歯車セグメントと係合する第１の複数の駆動歯車をさらに備える器具コントローラ取付具。
【請求項２１】
前記第１の複数の駆動歯車の前記駆動歯車が、平行な間隔が空けられた関係で直線状に摺動するように動作可能に構成されたそれぞれのリニアギアラックを含む、請求項２０に記載の器具コントローラ取付具。
【請求項２２】
前記第２の複数の駆動歯車のうちの対応する歯車に対する移動を与えるように前記リニアギアラックを直線状に摺動させる、それぞれの前記リニアギアラックに接続された第１の複数のリニアアクチュエータをさらに含む、請求項２１に記載の器具コントローラ取付具。
【請求項２３】
請求項１９に記載の第２器具コントローラアセンブリにおけるそれぞれの歯車セグメントと係合する第２の複数の駆動歯車を備えた第２器具コントローラ取付インタフェースをさらに備える、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の器具コントローラ取付具。
【請求項２４】
前記第２の複数の駆動歯車の前記駆動歯車が、平行な間隔が空けられた関係で直線状に摺動するように動作可能に構成されたそれぞれのリニアギアラックを含む、請求項２３に記載の器具コントローラ取付具。
【請求項２５】
前記第２の複数の駆動歯車のうちの対応する駆動歯車に移動を与えるように前記リニアギアラックを直線状に摺動させる、それぞれの前記リニアギアラックに接続された第２の複数のアクチュエータをさらに含む、請求項２４に記載の器具コントローラ取付具。
【請求項２６】
器具監視装置であって、
請求項１９に記載の器具コントローラアセンブリの少なくとも１つの支持導管を受け入れるように位置決めされた位置決めチューブであって、前記少なくとも１つの支持導管によって支持される器具ホルダが前記位置決めチューブの遠位端から延在するように、前記少なくとも１つの支持導管の長さとおよそ同じかまたはそれより短い長さを有する位置決めチューブと、
前記位置決めチューブの軸から外れた位置にあるカメラホルダであって、それにより、前記カメラが、前記少なくとも１つの器具ホルダによって保持される器具のエンドエフェクタに向かって向けられて、前記エンドエフェクタの動きの視覚的監視を容易にする、カメラホルダと、
を備える器具監視装置。
【請求項２７】
前記カメラホルダが、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の器具ホルダを含み、前記カメラホルダの前記支持導管が前記位置決めチューブの内部に延在し、前記カメラホルダの器具位置決め装置が、前記位置決めチューブの前記遠位端から延在し、かつ前記第２軸から外れた前記位置において前記カメラを保持しかつ位置決めするように動作可能に構成され、前記第２軸が、前記支持導管の前記長手方向軸に対して概して垂直である、請求項２６に記載の器具監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットマニピュレータ、特に、腹腔鏡手術に対して使用する例での多関節器具位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡手術用の関節式外科手術システムが受け入れられている。Ｍａｌｋｏｗｓｋｉらの２０１２年１０月４日に公開された米国特許出願公開第２０１２／０２５３１３１Ａ１号明細書に記載されているシステムを含む、さまざまなシステムが存在する。
【０００３】
Ｍａｌｋｏｗｓｋｉらは、内部を通して通路を画定している１本または複数本のアームを含む外科手術システムについて記載している。アームは、患者の身体の外側に位置決めするように構成された近位部と、体内腔内に位置決めするように構成された遠位部とを含む。遠位部は、第１関節運動可能セグメントおよび第２関節運動可能セグメントを含み、それらは、互いに間隔を開けて配置され、実質的に直線状の形態と関節運動形態との間で独立した関節運動が可能である。１本のアームの近位部に第１関節運動アセンブリが結合され、第１関節運動可能セグメントを実質的に直線状の形態と関節運動形態との間で関節運動させるように、第１状態と第２状態との間で遷移可能である。アームの近位部に第２関節運動アセンブリが結合され、第２関節運動可能セグメントを実質的に直線状の形態と関節運動形態との間で関節運動させるように、複数の位置の間で移動するように構成されている。関節運動アセンブリの関節運動可能セグメントを形成するリンクは、ばねによって実質的に直線状の位置に付勢され、第１関節運動アセンブリおよび第２関節運動アセンブリの部品を選択的に引っ張るように、ケーブルが引っ張られかつ緩められ、それにより、対向する内部ケーブルの間の張力の中立が失われ、これにより、アームが複数の位置の間で移動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｍａｌｋｏｗｓｋｉらによって記載された構成は、リンクにばねがあることにより組立が複雑である可能性があり、関節運動可能セグメントが望ましくないように直線状になるのを回避するために、ばねが作用する付勢を抑制することに留意しなければならない術者による、注意深い操作が必要である可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、関節式リンクの間で終端部材を接続する引張および圧縮が可能なケーブルを使用することにより、多関節セグメントを直線位置にばね付勢する必要をなくし、それにより、ケーブルの押込および引張の両方に対応しかつより単純な組立てを可能にする、代替的な多関節器具位置決め装置を提供する。
【０００６】
本発明の一態様によれば、多関節器具位置決め装置が提供される。本装置は、連続して配置されたベース部材、中間部材、先端部材および第１器具ホルダを含み、ベース部材、中間部材、先端部材および器具ホルダの各々は、それぞれの中心開口部を有している。本装置は、ベース部材と中間部材との間の第１の複数の結合ガイドをさらに含む。第１の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、ベース部材に結合され、第１の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、中間部材に結合されている。第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドは、それぞれの中心開口部を有している。本装置は、中間部材と先端部材との間の第２の複数の結合ガイドをさらに含む。第２の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、中間部材に結合され、第２の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、先端部材に結合されている。第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドもまたそれぞれの中心開口部を有している。本装置は、先端部材と器具ホルダとの間の第３の複数の結合ガイドをさらに含む。第３の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、先端部材に結合され、第３の複数の結合ガイドのうちの少なくとも１つは、器具ホルダに結合されている。第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドもまたそれぞれの中心開口部を有している。本装置は、ベース部材の第１ガイド開口部、および第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドの対応する概して位置合せされた第１ガイド開口部をさらに含む。平行な間隔を空けた関係で配置された第１の複数の可撓性制御リンクが、ベース部材の第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通って、かつ第１の複数の結合ガイドの対応する第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通って延在する。第１の複数の可撓性制御リンクの各々は、中間部材に接続されたそれぞれの第１端部と、ベース部材から離れるように延在するそれぞれの第２端部とを有している。
【０００７】
本装置は、中間部材の第２ガイド開口部、および第１の複数の結合ガイドおよび第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドの対応する第２ガイド開口部をさらに含む。本装置は、平行な間隔を空けた関係で配置された第２の複数の可撓性制御リンクをさらに含み、その各々は、先端部材に接続された第１端と、ベース部材および基礎部材から間隔を空けて配置された物体のうちの少なくとも１つに接続された第２端とを有している。第２可撓性制御リンクの各々は、第１端と前記第２端との間に中間部を含む。各中間部は、中間部材のそれぞれの第２ガイド開口部を通って、かつ第１の複数の結合ガイドおよび第２の複数の結合ガイドの各ガイドのそれぞれの第２ガイド開口部を通って延在する。
【０００８】
本装置は、ベース部材に、第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドに、中間部材に、第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドに、先端部材に、かつ第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドに第３ガイド開口部をさらに含む。
【０００９】
本装置は、平行な間隔を空けた関係で配置され、ベース部材のそれぞれの第３ガイド開口部を通って、第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれにおいて、中間部材のそれぞれの第３ガイド開口部を通って、第２の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれの第３ガイド開口部を通って、先端部材のそれぞれの第３ガイド開口部を通って、かつ第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドのそれぞれの第３ガイド開口部を通って延在する、第３の複数の可撓性制御リンクをさらに含む。第３の複数の可撓性制御リンクの各可撓性制御リンクは、器具ホルダに接続された第１端とベース部材から離れる方向に延在する第２端とを有している。
【００１０】
第１の複数の制御リンクの制御リンクを押し込むかまたは引っ張ることにより、ベース部材、第１の複数の結合ガイド、中間部材、第２の複数の結合ガイドおよび先端部材が、連続曲線を選択的に画定する。第１可撓性制御リンクおよび第３可撓性制御リンクのいずれか押し込まれるかまたは引っ張られたときに、第２の複数の制御リンクが、先端部材がベース部材と概して同じ向きを維持するようにする。第３の複数の制御リンクの制御リンクを押し込むかまたは引っ張ることにより、器具ホルダが複数の向きのうちの任意の向きに選択的に移動し、それにより、先端部材と器具ホルダとの間の第３の複数の結合ガイドが先端部材から器具ホルダまで連続曲線を画定する。
【００１１】
第１の複数の可撓性制御リンク、第２の複数の可撓性制御リンクおよび第３の複数の可撓性制御リンクは、降伏なしに約２００Ｎの引張および圧縮ならびに最大約２％から４％の歪みを受けることができるワイヤを含むことができる。
【００１２】
ワイヤは、形状記憶および超弾性を有するニッケルおよびチタンの金属合金から構成することができる。
【００１３】
第２の複数の制御リンクは、共通の剛性を有するワイヤを含むことができる。
【００１４】
ベース部材、中間部材、先端部材、第１器具ホルダ、ならびに第１の複数の結合ガイド、第２の複数の結合ガイドおよび第３の複数の結合ガイドの結合ガイドは各々、略円形円筒状外面部を有することができ、各略円形円筒状外面部は、共通の直径を有することができる。
【００１５】
ベース部材、中間部材、先端部材、第１器具ホルダ、ならびに第１の複数の結合ガイド、第２の複数の結合ガイドおよび第３の複数の結合ガイドの結合ガイドは各々、略環状セグメントを有することができる。ベース部材の少なくとも１つの環状セグメントと、第１の複数の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントとは、第１ガイド開口部を有することができる。第１の複数の結合ガイドおよび第２の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントと、中間部材の少なくとも１つの環状セグメントとは、第２ガイド開口部を有することができ、ベース部材、中間部材、先端部材、ならびに第１の複数の結合ガイド、第２の複数の結合ガイドおよび第３の複数の結合ガイドの各結合ガイドの少なくとも１つの環状セグメントは、第３ガイド開口部を有することができる。
【００１６】
第１の複数の結合ガイドの結合ガイドの環状セグメントの各々は、その結合ガイドの中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有することができる。
【００１７】
第２の複数の結合ガイドの環状セグメントの各々は、その結合ガイドの中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有することができる。
【００１８】
第３の複数の結合ガイドの環状セグメントの各々は、その結合ガイドの中心開口部の軸に対して鋭角に配置された対向面を有することができる。
【００１９】
第１の複数の結合ガイドおよび第２の複数の結合ガイドの結合ガイドの環状セグメントの対向面は、軸に対して第１鋭角に配置することができ、第３の複数の結合ガイドの結合ガイドの環状セグメントの対向面は、軸に対して第２鋭角に配置することができ、第２鋭角は第１鋭角とは異なり得る。
【００２０】
第２鋭角を第１鋭角より大きいものとすることができる。
【００２１】
第１の複数の結合ガイド、第２の複数の結合ガイドおよび第３の複数の結合ガイドの隣接する結合ガイドの対が、対の一方のガイドにおける少なくとも１つの突起と対の他方のガイドにおける突起を受け入れる受け部とによって結合され得る。
【００２２】
第１の複数の結合ガイド、第２の複数の結合ガイドおよび第３の複数の結合ガイドの結合ガイドの各々は、切頭球状部を有する軸方向に延在する突起と、隣接する結合ガイドを互いに対して球状に枢動するのを可能にするように、隣接する結合ガイドの軸方向に延在する突起を受け入れるように軸方向に位置合せされたソケットとを有することができる。結合ガイドの中心開口部は、突起の第１境界とソケットの第２境界とを有し、それにより、隣接する結合ガイドの中心開口部が、器具ホルダによって保持される器具の一部を受け入れるように動作可能な中心チャネルを画定するように、互いに連通している。
【００２３】
本装置は、第１開放端および第２開放端を有する第１支持導管をさらに含むことができ、基部は、基部を支持するように支持導管の第１開放端に接続することができ、第１制御リンクおよび第３制御リンクの第２端部は、第１支持導管の第２開放端から延出するように第１支持導管を通って延在することができる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、上述したような装置を備え、第１器具をさらに含む器具アセンブリが提供される。第１器具は、第１エンドエフェクタ、第１エンドエフェクタを器具ホルダに結合する第１カプラを含むことができ、器具は、ベース部材と器具ホルダとの間に画定された長さとおよそ同じ長さを有する第１可撓性シャフト部と、第１支持導管の長さとおよそ等しい長さを有する第１剛性シャフト部とをさらに含むことができる。器具は、第１エンドエフェクタに接続された第１端および第１剛性シャフト部から延在する第２端を有する第１器具制御リンクをさらに含むことができる。第１剛性シャフト部は、第１器具ホルダの中心開口部に受け入れられることが可能であり、かつ、第３の複数の結合ガイドの中心開口部を通って、先端部材の中心開口部を通って、第２の複数の結合ガイドの中心開口部を通って、中間部材の中心開口部を通って、第１の複数の結合ガイドの中心開口部を通って、ベース部材の中心開口部および第１支持導管を通って延在することができ、それにより、第１可撓性シャフト部は器具位置決め装置と同軸状であり、第１剛性シャフト部は第１支持導管と概して同軸状であり、第１器具制御リンクの第２端部は第１支持導管の第２端部から延在する。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、上述した器具アセンブリを含み、第１制御取付具をさらに含む器具コントローラアセンブリが提供される。器具位置決め装置の第１支持導管は、第１制御取付具に、第１制御取付具が第１支持導管の第１長手方向軸の第１側にあるように接続され得る。第１制御取付具は、ベース部材、第１の複数の結合ガイド、中間部材、第２の複数の結合ガイドおよび先端部材に対して、連続曲線を選択的に画定させ、器具ホルダに対して複数の向きのうちの任意の向きに選択的に移動させ、それにより、先端部材と第１器具ホルダ装置との間の第３の複数の結合ガイドが、先端部材から第１の器具ホルダまで連続曲線を画定することができるように、それぞれの可撓性制御リンクの第２端部を選択的に押し込みかつ引っ張る、第１の器具位置決め装置の第１の複数の可撓性制御リンクおよび第３の複数の可撓性制御リンクのそれぞれの可撓性制御リンクに接続された第１の複数のアクチュエータを有することができる。第１制御取付具は、エンドエフェクタの動作をもたらすように第１器具制御リンクの第２端部を選択的に押し込みかつ引っ張る、第１器具の第１器具制御リンクに接続された第１器具アクチュエータを含むことができる。
【００２６】
第１の複数のアクチュエータおよび第１の器具アクチュエータの各アクチュエータは、それぞれの回転可能スプール部であって、それぞれの制御リンクが接続されて、スプール部の対応する回転に応じてそれぞれの制御リンクの一部分がスプール部に巻き取られるかまたはそこから繰り出されるのを可能にするスプール部と、反対の第１方向および第２方向にスプール部を選択的に回転させるそれぞれの駆動装置とを含むことができる。それぞれの制御リンクの上記部分を巻き取るようにスプール部が第１方向に回転するとき、それぞれの制御リンクが引っ張ることができ、それぞれの制御リンクの上記部分を繰り出すようにスプール部が第２方向に回転するとき、それぞれの制御リンクを押し込むことができる。
【００２７】
各駆動装置は歯車セグメントを含むことができる。
【００２８】
第１制御取付具は第１取付面を有することができ、各歯車セグメントは、第１器具コントローラ取付具の対応する駆動歯車と係合するように第１取付面を越えて突出する部分を有することができる。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、上述したような第１器具コントローラアセンブリ取付インタフェースを含む器具コントローラ取付具が提供され、第１器具コントローラアセンブリのそれぞれの歯車セグメントと係合する第１の複数の駆動歯車をさらに含むことができる。
【００３０】
第１の複数の駆動歯車の駆動歯車は、平行な間隔が空けられた関係で直線状に摺動するように動作可能に構成されたそれぞれのリニアギアラックを含むことができる。
【００３１】
本装置は、第２の複数の駆動歯車のうちの対応する歯車に対する移動を与えるようにリニアギアラックを直線状に摺動させる、それぞれのリニアギアラックに接続された第１の複数のリニアアクチュエータをさらに含むことができる。
【００３２】
本装置は、上述した第１器具コントローラに類似する第２器具コントローラにおけるそれぞれの歯車セグメントと係合する第２の複数の駆動歯車を備えた第２器具コントローラ取付インタフェースをさらに含むことができる。
【００３３】
第２の複数の駆動歯車の駆動歯車は、平行な間隔が空けられた関係で直線状に摺動するように動作可能に構成されたそれぞれのリニアギアラックを含むことができる。
【００３４】
本装置は、第２の複数の駆動歯車のうちの対応する駆動歯車に移動を与えるようにリニアギアラックを直線状に摺動させる、それぞれのリニアギアラックに接続された第２の複数のアクチュエータをさらに含むことができる。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、上述したような器具コントローラアセンブリの少なくとも１つの支持導管を受け入れるように位置決めされた位置決めチューブを含む器具監視装置が提供される。位置決めチューブは、支持導管によって支持される器具ホルダが位置決めチューブの遠位端から延在するように、支持導管の長さとおよそ同じかまたはそれより短い長さを有することができる。器具監視装置は、カメラホルダをさらに含み、それは、位置決めチューブの軸から外れた位置にあって、それにより、カメラを少なくとも１つの器具ホルダによって保持される器具のエンドエフェクタに向かって向けて、エンドエフェクタの動きの視覚的監視を容易にすることができる。
【００３６】
カメラホルダは、器具ホルダを含むことができる。カメラホルダの支持導管は、位置決めチューブの内部に延在することができ、カメラホルダの器具位置決め装置は、位置決めチューブの遠位端から延在することができ、かつ第２軸から外れた位置においてカメラを保持しかつ位置決めするように動作可能に構成され得る。第２軸は、支持導管の長手方向軸に対して概して垂直であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態による多関節器具位置決め装置の斜視図である。
【図２】図１に示す装置のベース部材の遠位端の斜視図である。
【図３】図２に示すベース部材の遠位端面図である。
【図４】図１に示す装置の結合ガイドの近位側の斜視図である。
【図５】図１に示す結合ガイドの上面図である。
【図６】図４および図５に示す結合ガイドを含む、図１に示す装置の２つの結合ガイドの組立分解図である。
【図７】係合して示されている図６の結合ガイドの側面図である。
【図８】図１に示す器具位置決め装置の曲げられた形態を示す図１に示す装置の斜視図である。
【図９】図１に示す装置の中間部材の近位面の斜視図である。
【図１０】図９に示す中間部材の遠位面の斜視図である。
【図１１】図１に示す装置の先端部材の近位側の斜視図である。
【図１２】図１１に示す側部部材の遠位側の斜視図である。
【図１３】図１に示す装置の器具ホルダの近位側の斜視図である。
【図１４】図１３に示す器具ホルダの遠位側の斜視図である。
【図１５】図１に示す器具位置決め装置と使用される器具装置の側面図である。
【図１６】図１５に示す器具装置が接続されている図１に示す装置から構成された器具アセンブリの斜視図である。
【図１７】図１６に示す器具アセンブリに接続されて示されている器具コントローラの斜視図である。
【図１８】図１７に示すデバイスを採用する腹腔鏡手術装置の斜視図である。
【図１９】図１８に示す装置のヘッドおよびヘッドに結合されるように動作可能なカプラの側面図である。
【図２０】カプラがヘッドに接続されている図１９のヘッドおよびカプラの側面図である。
【図２１】カプラに接続された滅菌カバーがヘッドおよび近くの構成部材の上にたらされている、図１９および図２０のヘッドに接続されたカプラの側面図である。
【図２２】図１９〜図２１のヘッドおよびカプラならびにカプラに結合されるように動作可能なカメラ／送達チューブアセンブリの側面図である。
【図２３】図２２に示すカメラ／送達チューブアセンブリの詳細図である。
【図２４】図１９〜図２２に示すカプラに結合された図２３に示すカメラ／送達チューブアセンブリの側面図である。
【図２５】カプラに結合されたカメラ／送達チューブアセンブリならびにそれに係合されている図１７に示すタイプの器具位置決めデバイスの側面図である。
【図２６】器具位置決めデバイスに関連するチューブが図２３に示す送達チューブに挿入されている、図１９〜図２２のカプラに接続された図１７の器具コントローラの下からの斜視図である。
【図２７】図１の器具位置決め装置を支持する第１チューブが内部を通して延在している、図２３の送達チューブの側面図である。
【図２８】図２３の送達チューブを通して延在している第２器具位置決め装置を支持する第２器具支持チューブをさらに含む、図２７の装置の側面図である。
【図２９】図１〜図２８に記載した装置を採用する腹腔鏡手術装置の側面図である。
【図３０】図２９に示す装置を制御する外科医のワークステーションの斜視図である。
【図３１】本発明の代替実施形態によるカプラにおける図１７に示すタイプの２つの器具コントローラの下からの斜視図である。
【図３２】図３１に示すカプラの送達チューブの端部から異なる距離に延在している第１多関節器具位置決め装置および第２多関節器具位置決め装置の、それらの上の第１器具コントローラおよび第２器具コントローラが送達チューブから異なる直線距離に配置された場合の断片化された側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１を参照すると、本発明の第１実施形態による多関節器具位置決め装置が全体として２０で示されている。この実施形態では、装置２０は、図１に示すように連続して配置された、ベース部材２２、中間部材２４、先端部材２６および第１器具ホルダ２８を含む。ベース部材２２は、近位位置にあるものとみなすことができ、器具ホルダは、遠位位置にあるものとみなすことができる。したがって、ベース部材２２、中間部材２４、先端部材２６および第１器具ホルダ２８は、近位位置から遠位位置まで連続して配置されている。
【００３９】
装置２０は、ベース部材２２と中間部材２４との間に配置された第１の複数の結合ガイド３０をさらに含む。第１の複数の結合ガイド３０の少なくとも１つ（３２）は、ベース部材２２に結合され、第１の複数の結合ガイド３０のうちの別の１つ（３４）は、中間部材２４に結合されている。第１の複数の結合ガイド３０の各々は、隣接するガイドにまたはベース部材２２あるいは中間部材２４に結合されている。
【００４０】
器具位置決め装置２０は、中間部材２４と先端部材２６との間に第２の複数の結合ガイド３６をさらに含む。第２の複数の結合ガイド３６のうちの少なくとも１つ（３８）は、中間部材２４に結合され、第２の複数の結合ガイド３６のうちの別の１つ（４０）は、先端部材２６に結合されている。したがって、第２の複数の結合ガイド３６のうちの結合ガイドの各々は、第２の複数の隣接するガイドにまたは中間部材２４あるいは先端部材２６に接続されている。
【００４１】
装置２０は、先端部材２６と器具ホルダ２８との間に第３の複数の結合ガイド４２をさらに含む。第３の複数の結合ガイド４２のうちの少なくとも１つ（４４）は、先端部材２６に結合され、第３の複数の結合ガイド４２のうちの別の１つ（４６）は、器具ホルダ２８に結合されている。したがって、第３の複数の結合ガイド４２の各々は、第３の複数の隣接する結合ガイドにまたは先端部材２６あるいは器具ホルダ２８に接続されている。
【００４２】
図２を参照すると、ベース部材２２は、第１直径を有する略円形円筒状の第１外面部５０と、第１直径より小さい第２直径を有する第２の同軸状の略円形円筒状の表面部５２とを有している。直径が小さい方の表面部５２は、後述するように、隣接する支持導管への接続を容易にする。
【００４３】
再び図１を参照すると、中間部材２４もまた、略円形円筒状の外面部５４を有し、先端部材２６は同様の外面部５６を有し、器具ホルダ２８は同様の外面部５８を有し、それらはすべて、ベース部材２２の第１外面部５０の直径と同じ直径を有している。さらに、第１の複数の結合ガイド３０、第２の複数の結合ガイド３６および第３の複数の結合ガイド４２の各結合ガイドは、外側円形円筒状表面部を有し、そのうちの例示的なものがそれぞれ６０、６２および６４に示されている。したがって、器具位置決め装置２０は複数の概して同軸状に位置合せされた構成部材を有し、それらはすべて、同じ共通の外径の外面を有している。
【００４４】
図２および図３を参照すると、ベース部材２２は、遠位向き端面６６を有する略円筒状本体を有し、端面６６は、中心開口部７２が形成されている切頭（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ）球状部７０を備えた、軸方向に延在する突起６８を有している。中心開口部７２は、ベース部材２２全体を通して軸方向に延在している。遠位向き端面６６はまた、受け部７４および７６を有し、それらは互いに１８０度反対側に配置され、図１に示す結合ガイド３２の対応する突起を受け入れるように外面部５０内に延在している。
【００４５】
図１および図２を参照すると、後に説明するように、切頭球状部７０ならびに受け部７４および７６は、ベース部材２２を第１の複数の結合ガイド３０のうちの結合ガイド３２に結合する役割を果たす。
【００４６】
再び図２および図３を参照すると、遠位向き端面６６は、第１の複数のガイド開口部８０、８２、８４、８６をさらに有しており、そこを通って、中間部材２４に接続された第１の複数の可撓性制御リンク８８、９０、９２、９４がベース部材２２を通して延在する。
【００４７】
図示する実施形態では、遠位向き端面６６はまた、複数の受け部９６、９８、１００および１０２を有し、そこに、ベース部材２２と先端部材２６との間に延在する第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０のそれぞれの端部が接続される。代替実施形態では、複数の受け部９６、９８、１００および１０２は、代りに、ベース部材２２を通って延在する複数の開口部とすることができ、それにより、第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０がベース部材２２を通りかつそこから離れるように延在することができる。この代替実施形態では、第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０のそれぞれの端部は、ベース部材２２から間隔を空けて配置された、固定された物体（図示せず）に接続されている。固定された物体は、図１７において６０２で記載されているタイプの器具コントローラとすることができ、それは、第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０のそれぞれの端部がたとえばそのベースプレート６１２に接続されるように好適に変更されている。
【００４８】
遠位向き端面６６はまた、第３の複数のガイド開口部１１２、１１４、１１６、１１８を有し、それらを通して、器具ホルダ２８に接続された第３の複数の可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４、１２６のそれぞれがベース部材２２を通って延在している。
【００４９】
第１の可撓性制御リンク、第２の可撓性制御リンクおよび第３の可撓性制御リンクの各リンクは、永久的な変形なしに引張および圧縮において約２００Ｎが可能でありかつ最大約４％の歪みを受けることができる、１本のニチノールワイヤであり得る。ニチノールは、形状記憶および超弾性を有するニッケルおよびチタンの合金であり、それが引張および圧縮の両方に対応することができることにより、永久的な変形なしにリンクを同様の力で選択的に押し込むかまたは引っ張ることができ、それにより、可撓性制御リンクの精密な制御、作動冗長性および構造的剛性の向上が可能になる。したがって、ベース部材２２対して器具ホルダの全範囲の移動を達成するために、第１の複数の可撓性制御リンク、第２の複数の可撓性制御リンクおよび第３の複数の可撓性制御リンクの各々において、２つの可撓性制御リンクのみが必要である。
【００５０】
再び図１を参照すると、第１の複数の結合ガイド３０は、器具位置決め装置２０が、可撓性部分を有し、同時に、第１可撓性制御リンク８８、９０、９２、９４、第２可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０および第３可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４、１２６を互いに対して事前に定義された間隔が空けられた関係で維持するように、構成されている。概して、複数の可撓性制御リンクの各々における個別の可撓性制御リンクは、所与の複数の可撓性制御リンクが可能な限り遠くに互いに間隔を空けて配置されるように、円の上で角度的に間隔を空けて配置される。これにより、作動負荷が低減しかつ平衡化し、可撓性部分の剛性が向上し、可撓性制御リンクを押し込みかつ引っ張ることに応じて可撓性制御リンクに対する力の方向が変化する際に、バックラッシュ効果が低減する。
【００５１】
図示する実施形態では、第１の複数の結合ガイド３０は、１４の結合ガイドを含む。結合ガイド３２は、第１の複数の結合ガイド３０のうちの例示的な結合ガイドであり、図４により詳細に示す。
【００５２】
図４を参照すると、結合ガイド３２は、近位向き側１３０および遠位向き側１３２と第１環状セグメント１３４および第２環状セグメント１３６とを有する本体を有している。
【００５３】
近位向き側１３０は、互いに１８０度反対側に配置された第１突起１３８および第２突起１４０を有し、環状セグメント１３４および１３６は、突起１３８と突起１４０との間に画定されている。突起１３８および１４０は、ベース部材２２の受け部７４および７６に受け入れられるように動作可能に成形されている。環状セグメント１３４および１３６は受け部１４２および１４４を有し、それらは、互いに１８０度反対側に配置され、かつ第１突起１３８および第２突起１４０から９０度角度的にずれた位置に配置されている。
【００５４】
近位向き側１３０はまた、ベース部材２２の突起６８を受け入れるようにその突起の切頭球形状に対して相補的な形状を有するソケット１４６も有している。ベース部材２２の突起６８および結合ガイド３２のソケット１４６により、結合ガイドは突起６８を中心に枢動することができ、こうした枢動は、ベース部材２２の遠位向き端面６６の受け部７４および７６に受け入れられた突起１３８および１４０により、垂直方向またはピッチ方向（たとえば、図７の図面の平面において上下）に制約される。
【００５５】
ソケット１４６は、遠位向き側１３２から延在する図５に示す切頭球状突起１５０に配置された円筒状壁１４８で終端している。円筒状壁１４８は、結合ガイド３２の本体に中心開口部１５２を画定している。
【００５６】
再び図４を参照すると、環状セグメント１３４および１３６は、第１の複数のガイド開口部１６０、１６２、１６４および１６６を有し、それらは、第１の複数の可撓性制御リンク（８８、９０、９２および９４）を、結合ガイド３２を通して案内するように、ベース部材２２の第１ガイド開口部８０、８２、８４および８６と概して位置合せされる。
【００５７】
環状セグメント１３４および１３６はまた、第２の複数のガイド開口部１６８、１７０、１７２および１７４も有し、それらは、第２の複数の可撓性制御リンク（図２および図３に示す１０４、１０６、１０８および１１０）を、結合ガイド３２を通して案内するように、ベース部材２２の第２受け部９６、９８、１００および１０２（図２および図３に示す）と概して位置合せされる。
【００５８】
環状セグメント１３４および１３６はまた、第３の複数のガイド開口部１７６、１７８、１８０および１８２も有し、それらは、第３の複数の可撓性制御リンク（１２０、１２２、１２４、１２６）を、結合ガイド３２を通して案内するように、ベース部材２２の第３の複数のガイド開口部１１２、１１４、１１６および１１８と概して位置合せされる。
【００５９】
図５を参照すると、結合ガイド３２は、図１における矢印１８９の方向に見て上方から示されている。環状セグメント１３４および１３６は、結合ガイド３２の軸２００と交差する水平面において鈍角を形成する角度付き面１９４および１９６をそれぞれ有する部分１９０および１９２を有している。これらの面１９４および１９６は、結合ガイド３２の軸２００に対して垂直な第１平面１９８に対して約６度の角度で対称的に延在している。
【００６０】
再び図４を参照すると、結合ガイド３２はまた、受け部１４２と受け部１４４との間に画定された近位向き面２０２および２０４も有し、それらは、結合ガイド３２の軸２００と交差する垂直平面において鈍角を形成している。これは、図５において近位向き面２０２におけるわずかな傾斜として見ることができ、それは、結合ガイド３２の軸２００に対して垂直な第２平面１９９と約６度の角度を形成し、ベース部材２２に対して、ピッチ方向に最大６度の回転を可能にする。
【００６１】
図６を参照すると、結合ガイド３２の遠位向き側１３２が、直接遠位側に隣接する結合ガイド６０とともに示されている。直接遠位側に隣接する結合ガイド６０は、同じ第１の複数のガイド開口部１６０、１６２、１６４および１６６、同じ第２の複数のガイド開口部１６８、１７０、１７２および１７４ならびに同じ第３の複数のガイド開口部１７６、１７８、１８０および１８２を有する環状セグメントを含むという点で、結合ガイド３２と同様である。それはまた、ボア２０９を有する切頭球状突起２０７も有している。それはまた、その近位向き側に、結合ガイド３２のソケット１４６と同様のソケット（図示せず）も有している。
【００６２】
直接隣接する結合ガイド６０は、結合ガイド３２の突起１３８および１４０が配置される受け部２１０および２１２を有し、結合ガイド３２の受け部１４２および１４４が配置される突起（そのうちの１つのみが２１４に示されている）を有するという点で、結合ガイド３２とは異なる。
【００６３】
さらに、図７を参照すると、直接隣接する結合ガイド６０は、受け部２１０と受け部２１２との間に延在する環状セグメント２１６および２１８を有し、それらは、直接遠位側に隣接する結合ガイド６０の軸と交差する垂直面において鈍角を形成する遠位向き面２２４および２２６と、軸２３０と交差する水平面において鈍角を形成する、受け部２１０と受け部２１２との間に延在する近位向き面（そのうちの１つのみが図７において２２７に示されている）とを有している。遠位向き面２２４および２２６は、軸２３０と交差しかつそれに対して垂直な第１垂直面２２８に対して約６度の角度で配置されており、近位向き面（そのうちの１つのみが２２７に示されている）は、軸２３０と交差する第２垂直面２２９に対して約６度の角度で配置されている。
【００６４】
引続き図７を参照すると、結合ガイド３２および直接遠位側に隣接する結合ガイド６０は、直接遠位側に隣接する結合ガイド６０のソケット（図示せず）に結合ガイド３２の突起１５０を受け入れ、直接遠位側に隣接する結合ガイド６０の近位向き突起（そのうちの１つのみが２１４に示されている）を、対応する受け部（そのうちの１つのみが結合ガイド３２の１４４に示されている）に受け入れることにより、合わせて結合されて、一対の結合ガイドを形成する。突起１５０およびソケット配置により、あらゆる方向における枢動が可能になり、対応する受け部１４４に受け入れられた近位向き突起２１４が、結合ガイド３２に対する直接遠位に隣接する結合ガイド６０の軸２３０を中心とするねじり運動を防止し、水平方向またはヨー方向として示されているものに対する、すなわちページの平面に入りかつそこから出る相対的な回転運動を制限する。直接遠位側に隣接する結合ガイド６０の角度付き面２２７は、結合ガイド３２の角度付き面１９６に面し、これにより、ヨー方向における最大合計１２度の切頭球状突起１５０を中心とする相対運動枢動に対する隙間が提供される。
【００６５】
同様に、直接遠位側に隣接する結合ガイド６０における角度付き遠位向き面２２４および２２６は、次の遠位側に隣接する結合ガイド２０５における面２０２および２０４と同様の近位向き面に面し、これにより、直接隣接する結合ガイド６０と次の遠位側に隣接する結合ガイド２０５との間のピッチ方向における最大１２度の相対的な回転運動が可能になる。したがって、結合ガイドの各対は、ピッチ方向およびヨー方向において、制限された、定義された移動を可能にする。より全体的には、すべての奇数が付された結合ガイドは、垂直面（ピッチ方向）において回転するように動作可能であり、すべての偶数が付された結合ガイドは、水平面（ヨー方向）において回転するように動作可能である。
【００６６】
再び図１を参照すると、図示する実施形態では、第１の複数の結合ガイド３０は、結合ガイドの７つの対を含み、それにより、第１の複数の結合ガイドは、最大９０度を通して延在する連続弧を画定するのに十分なピッチ曲げ成分およびヨー曲げ成分を有することができる。したがって、図８に示すようなベース部材の軸から外れた最大約９０度の角度、ベース部材２２の軸に対する任意の方向の向きで、中間部材２４を配置することができる。
【００６７】
図９を参照すると、中間部材２４は、近位向き側２５０および遠位向き側２５２を有する本体を有している。近位向き側２５０は、第１の複数の結合ガイド３０に向かって近位側に突出する第１の突起２５８と第２の突起２６０との間に配置された第１環状セグメント２５４および第２環状セグメント２５６を有している。これらの突起２５８および２６０は、図１に示すような第１の複数の結合ガイド３０の直接隣接する結合ガイド３４における、図６において２１０および２１２に示すものと同様の受け部に受け入れられる。再び図９を参照すると、近位向き側２５０は、本体を通して中心開口部２６６を画定する環状壁２６４で終端するソケット２６２を有している。第１の複数の結合ガイド３０の直接隣接する結合ガイド３２の図６の２０７に示すものと同様の突起が、ソケット２６２内に受け入れられるように動作可能であり、突起２５８および２６０は、直接隣接する結合ガイド３４の図６において２１０および２１２に示すものに類似する受け部に受け入れられる。これにより、直接隣接する結合ガイド３４は、ピッチ方向において突起２０７を中心に枢動することができる。
【００６８】
中間部材２４は、第１受け部２７０、第２受け部２７２、第３受け部２７４および第４受け部２７６をさらに含み、それらは、直接隣接する結合ガイド３４の第１組のガイド開口部１６０、１６２、１６４および１６６を通って延在する、第１の複数の可撓性制御リンク８８、９０、９２および９４それぞれの端部を受け入れかつ保持するように、直接隣接する結合ガイド３４における第１組のガイド開口部１６０、１６２、１６４および１６６のそれぞれに位置合せされた位置に配置される。
【００６９】
近位向き側２５０は、内部を通して第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８および１１０を案内するように、中間部材２４を完全に通って延在する第２の複数の開口部２８０、２８２、２８４および２８８をさらに含む。さらに、近位向き側２５０は、内部を通して第３の複数の可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４および１２６を案内するように中間部材２４全体を通して延在する第３の複数のガイド開口部２９０、２９２、２９４および２９６を含む。
【００７０】
図１０を参照すると、中間部材２４は、遠位向き側２５２から突出する突起３００をさらに含み、外面部５４において１８０度反対側に配置され、遠位向き側２５２の端面３０６で終端する、第１受け部３０２および第２受け部３０４を有している。再び図１を参照すると、受け部３０２および３０４は、第２の複数の結合ガイド３６の直接隣接する結合ガイド３８における対応する突起を受け入れる。第２の複数の結合ガイドは、図４〜図７に関連して上述した第１の複数の結合ガイドと同じである。
【００７１】
図１１を参照すると、先端部材２６は、近位向き側３５０および遠位向き側３５２を有する本体を有している。近位向き側３５０は、第２の複数の結合ガイド３６に向かって近位側に突出する第１突起３５８と第２突起３６０との間に配置された第１環状セグメント３５４および第２環状セグメント３５６を有している。これらの突起３５８および３６０は、図１に示すような第２の複数の結合ガイド３６の直接隣接する結合ガイド４０における、図６において２１０および２１２に示すものと同様の受け部に受け入れられる。
【００７２】
再び図１１を参照すると、近位向き側３５０は、本体を通して中心開口部３６６を画定する環状壁３６４で終端するソケット３６２を有している。第２の複数の結合ガイド３６の隣接する結合ガイド４０の図６において２０７に示すものと同様の突起が、ソケット３６２に受け入れられるように動作可能であり、突起３５８および３６０は、直接隣接する結合ガイド４０の図６において２１０および２１２に示すものに類似する受け部に受け入れられる。これにより、直接隣接する結合ガイド４０がピッチ方向において突起（２０７）を中心に枢動することができる。
【００７３】
先端部材２６は、第１受け部３７０、第２受け部３７２、第３受け部３７４および第４受け部３７６をさらに含み、それらは、直接隣接する結合ガイド４０の第２ガイド開口部１６８、１７０、１７２および１７４を通って延在する、第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８および１１０それぞれの端部を受け入れかつ保持するように、隣接する結合ガイド４０における第２組のガイド開口部１６８、１７０、１７２および１７４のそれぞれに位置合せされた位置に配置されている。
【００７４】
近位向き側３５０は、内部を通して第３の複数の可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４および１２６を案内するように、先端部材２６を完全に通って延在する第３の複数の開口部３８０、３８２、３８４および３８６をさらに含む。
【００７５】
図１２を参照すると、先端部材２６は、遠位向き側３５２から突出する突起４００をさらに含み、外面部５６に配置されかつ遠位向き側３５２の平坦な感情端面４０６で終端する、第１受け部４０２および第２受け部４０４を有している。再び図１を参照すると、受け部４０２および４０４は、第３の複数の結合ガイドの直接隣接する結合ガイド４４の対応する突起を受け入れる。
【００７６】
第３の複数の結合ガイド４２は、以下を除き図４〜図７に示すものと同じ結合ガイドを含み、すなわち、表面１９４および１９６は、結合ガイドの軸に対して垂直な第１平面１９８に対して約８．５度の角度で対称的に延在し、近位向き面２０２および２０４は、結合ガイドの軸に対して垂直な第２平面１９９と約８．５度の角度を形成する。第３の結合ガイドの示された表面の角度が、第１の複数の結合ガイドおよび第２の複数の結合ガイドにおける角度よりわずかに大きいことにより、第３の複数の結合ガイドは、約１０個の結合ガイドしかないこの実施形態で示すもののようなより少ない要素を含むことができ、先端部材２６から延在する部分を、第１の複数の結合ガイド３０および第２の複数の結合ガイド３６を図８に示すように曲げることができるより、狭い半径で曲げることができるようにすることができる。
【００７７】
図１３および図１４を参照すると、器具ホルダ２８は、近位向き側４５０および遠位向き側４５２を有する本体を有している。近位向き側４５０は、第３の複数の結合ガイド４２に向かって近位側に突出する第１突起４５８と第２突起４６０との間に配置された第１環状セグメント４５４および第２環状セグメント４５６を有している。これらの突起４５８および４６０は、図１に示すような第３の複数の結合ガイド４２の直接隣接する結合ガイド４６における、図６において２１０および２１２に示すものと同様の受け部に受け入れられる。再び図１３を参照すると、近位向き側４５０は、本体を通して中心ボア４６６を画定する環状壁４６４で終端するソケット４６２を有している。第３の複数の結合ガイド４２の隣接する結合ガイド４６の図６において２０７に示すものと同様の突起が、ソケット４６２内に受け入れられるように動作可能であり、突起４５８および４６０は、直接隣接する結合ガイド４６の図６において２１０および２１２に示すものに類似する受け部に受け入れられる。これにより、直接隣接する結合ガイド４６は、ピッチ方向において突起２０７を中心に枢動することができる。
【００７８】
器具ホルダ２８は、第１受け部４７０、第２受け部４７２、第３受け部４７４および第４受け部４７６をさらに含み、それらは、直接隣接する結合ガイド４６の第２組のガイド開口部１７６、１７８、１８０および１８２を通って延在する、第３の複数の可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４および１２６それぞれの端部を受け入れかつ保持するように、隣接する結合ガイド４６において第３組のガイド開口部１７６、１７８、１８０および１８２のそれぞれに位置合せされた位置に配置されている。
【００７９】
図１４を参照すると、器具ホルダ２８は、遠位向き側４５２に平坦な環状端面５００を有し、ボア４６６は、環状端面５００と境界を共有している。位置合せされた開口部５０２および５０４が、壁４６４を通して延在する弦において位置合せされ、たとえば、器具が器具ホルダにおいて軸方向に回転することができるように、器具を器具ホルダ２８内に固定するために、ねじ切り締結具を受け入れるように動作可能である。
【００８０】
図１５を参照すると、図１３および図１４に示す器具ホルダで使用される例示的な器具が、全体として５５０に示されている。図示する実施形態では、器具５５０は、エンドエフェクタ５５２を含み、それは、図示する実施形態では、基部５５８から延在する、対向する固定ジョー５５４および枢支ジョー５５６を有するグリッパを含む。別法として他の器具構成を採用することができる。たとえば、器具は、別法として、焼灼デバイス、吸引デバイス、引込みデバイスまたは把持デバイスであり得る。図示する実施形態では、可撓性器具制御リンク５６０が、枢支ジョー５５６に接続され、基部５５８の軸方向開口部を通して延在して、可撓性制御リンク５６０の直線運動に応じて固定ジョー５５６の上で枢支ジョー５５４を開閉する。
【００８１】
器具５５０は、間隔を空けて配置された第１シリンダ５６２および第２シリンダ５６４から構成されたカプラをさらに含み、第１シリンダ５６２および第２シリンダ５６４は、基部５５８に堅固に接続され、器具５５０を器具ホルダ２８内でぴったりと保持することができるように、器具ホルダ２８のボア４６６の直径よりわずかに小さい円筒状外面５６３および５６５を有している。器具ホルダ２８とベース部材２２との間の距離とおよそ等しい長さを有する可撓性導管５６６が、シリンダ５６４に接続された第１端５６８と、圧着コネクタ５７６によって剛性導管５７４の第１端部５７２に接続された第２端５７０とを有している。可撓性器具制御リンク５６０は、シリンダ５６２および５６４を通って、可撓性導管５６６を通ってかつ剛性導管５７４を通って延在し、剛性導管５７４の近位端５８０から外側に延在する第２端５７８を有している。したがって、剛性導管５７４の近位端５８０に対する可撓性器具制御リンク５６０の第２端５７８の直線運動により、枢支ジョー５５６が開閉する。
【００８２】
図１５および図１６を参照すると、器具５５０は器具ホルダ２８に設置されているように示されており、それにより、基部５５８ならびにジョー５５４および５５６のみが、器具ホルダから遠位側に突出し、可撓性導管５６６は、第３の複数の結合ガイド４２の中心開口部１５２と、先端部材２６の中心開口部２６６と、第２の複数の結合ガイド３６の中心開口部１５２と、中間部材２４の中心開口部２６６と、第１の複数の結合ガイド３０の中心開口部（１５２）とを通って延在する。圧着コネクタ５７６は、ベース部材２２の中心開口部７２内に配置され、ベース部材と約同じ長さであり、剛性導管５７４は、ベース部材から近位方向に外側に延在する。したがって、器具ホルダに設置された器具５５０は、器具５５０と器具位置決め装置２０とから構成された器具アセンブリ６００を形成する。
【００８３】
図１７を参照すると、器具アセンブリ６００は、ベース部材２２の低減した直径の外面部５２に堅固に接続された第１端６０６と、駆動機構６１０に接続された第２端６０８とを有する第２剛性導管６０４を備える器具コントローラ６０２に接続されている。駆動機構６１０はベースプレート６１２を含み、それは、第２剛性導管６０４をベースプレート６１２に堅固に接続する導管継手６１４を有している。さらに、駆動機構は、剛性導管５７４の近位端５８０に接続された回転継手６１６を含み、そこで、回転継手６１６の回転により、剛性導管５７４のその軸を中心とする対応する回転運動がもたらされる。回転可撓性制御リンク６１８が、回転継手６１６に接続され、歯車セグメント６２２に接続された回転スプール６２０まで通され、それにより、歯車セグメントが回転すると、剛性導管５７４が対応する量だけ回転する。剛性導管５７４のこうした回転により、対応する量だけ器具５５０が回転する。
【００８４】
第１可撓性制御リンク８８、９０、９２および９４、第３可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４および１２６ならびに器具可撓性制御リンク５６０は、第２剛性導管６０４の内部を通って延在し、第２剛性導管６０４の第２端６０８から出る。駆動機構６１０は、器具歯車セグメント６２８に接続された器具スプール６２６まで器具制御リンク５６０を案内する、全体として６２４に示すリンクガイドを有している。第１方向における器具歯車の回転により器具５５０のエンドエフェクタ５５２が開放し、反対の第２方向における器具スプール６２６の回転によりエンドエフェクタが閉鎖するように、器具制御リンク５６０は器具スプール６２６に巻回されている。
【００８５】
リンク１２０および１２６またはリンク１２２および１２４等、器具ホルダ２８の水平面における第３可撓性制御リンクのうちの２つは、水平器具制御歯車６３２に接続された水平器具制御スプール６３０において反対方向に巻回され、それにより、第１方向における水平器具制御歯車６３２の回転により、たとえば左側リンク１２０または１２２が引っ張られ、一方で、対応する右側リンク１２６または１２４が押し込まれ、第１方向とは反対側の第２方向における水平器具制御歯車６３２の回転により、左側リンク１２０または１２２が押し込まれ、一方で、対応する右側リンク１２６または１２４が引っ張られる。これには、器具ホルダ２８を左右に移動させるという効果がある。
【００８６】
リンク１２０および１２２またはリンク１２４および１２６等、器具ホルダ２８の垂直面における第３可撓性制御リンクのうちの２つは、これらのリンクのうちのいずれが水平器具制御スプール６３０にすでに接続されていないかに応じて、垂直器具制御歯車６３６に接続された垂直器具制御スプール６３４に反対方向に巻回され、それにより、第１方向における垂直器具制御歯車６３６の回転により、たとえば上方リンク１２０または１２６が引っ張られ、一方で、対応する下方リンク１２２または１２４が押し込まれ、第１方向とは反対側の第２方向における垂直制御歯車６３６の回転により、上方リンク１２０または１２２が押し込まれ、一方で、対応する下方リンク１２２または１２４が引っ張られる。これには、器具ホルダ２８を上下に移動させるという効果がある。
【００８７】
リンク８８および９４またはリンク９０および９２等、中間部材２４の水平面における第１可撓性制御リンクのうちの２つは、水平Ｓ字曲線歯車６４０に接続された水平Ｓ字曲線制御スプール６３８において反対方向に巻回され、それにより、第１方向における水平Ｓ字曲線制御歯車６４０の回転により、たとえば左側リンク８８または９０が引っ張られ、一方で、対応する右側リンク９２または９４が押し込まれ、第１方向とは反対側の第２方向における水平Ｓ字曲線制御歯車６４０の回転により、左側リンク８８または９０が押し込まれ、一方で、対応する右側リンク９２または９４が引っ張られる。これには、中間部材２４を左右に移動させるという効果がある。
【００８８】
リンク８８および９０またはリンク９２または９４等、中間部材２４の垂直面における第１可撓性制御リンクのうちの２つは、これらのリンクのうちのいずれが水平Ｓ字曲線制御スプール６３８にすでに接続されていないかに応じて、垂直Ｓ字曲線制御歯車６４４に接続された垂直Ｓ字曲線制御スプール６４２において反対方向に巻回され、それにより、第１方向における垂直Ｓ字曲線制御歯車６４４の回転により、たとえば上方リンク８８または９４が引っ張られ、一方で、対応する下方リンク９０または９２が押し込まれ、第１方向とは反対側の第２方向における垂直Ｓ字曲線制御歯車６４４の回転により、上方リンク８８または９４が押し込まれ、一方で、対応する下方リンク９０または９２が引っ張られる。これには、中間部材２４を上下に移動させるという効果がある。
【００８９】
スプール６２６、６２０、６３０、６３４、６３８および６４２ならびに対応する歯車セグメント６２８、６２２、６３２、６３６、６４０および６４４は、図１７に示すように特定の順序で配置されているが、順序は重要ではない。したがって、たとえば、スプール６２６および対応する歯車セグメント６２８を、スプール６２０と対応する歯車セグメント６２２との間、およびスプール６３０と対応する歯車セグメント６３２との間に位置決めされるように配置することができる。
【００９０】
ベース部材２２と先端部材２６との間に接続されている第２可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８および１１０は、２つの方向においてある種の平行四辺形として作用して、先端部材２６をベース部材２２と同じ向きで維持する傾向がある。第１の複数の可撓性制御リンク８８、９０、９２および９４は、中間部材２４を移動させるが、第２の複数の制御リンクの平行四辺形効果は、先端部材２６をベース部材２２と同じ向きに維持する傾向がある。同様に、第３の複数の制御リンク１２０、１２２、１２４および１２６は、器具ホルダ２８を移動させるが、この場合もまた、先端部材２６は、第２の複数の可撓性制御リンクによって形成された平方四辺形の制約の下で保持され、ベース部材２２と同じ向きを維持する。
【００９１】
第２の複数の可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８および１１０は、ベース部材２２と先端部材２６との間に接続されているように示されていたが、第２の複数の可撓性制御リンクの近位端が何らかの基準点に固定されることのみが必要である。したがって、たとえば、それらは、ベース部材２２に接続される必要はなく、別法として、ベース部材２２から離れて近位方向に位置する何らかの他の固定構造に接続することができる。
【００９２】
したがって、歯車セグメント６２２、６２８、６３２、６３６、６４０および６４４を回転させることにより、エンドエフェクタを５自由度移動させることができ、ジョーを開閉することができる。後述するように、エンドエフェクタ５５０を、動作を行うように空間において操作するように、歯車セグメント６２２、６２８、６３２、６３６、６４０および６４４を駆動するように、好適な歯車駆動機構を使用することができる。こうした動作は、たとえば医療動作であり得る。
【００９３】
たとえば、本明細書に記載する装置は、図１８に示すもの等の腹腔鏡手術を行う際に使用することができる。これを行うために、イーサネットネットワーク等のコンピュータネットワークに有線でまたは無線で接続されたコンピュータ７０４を収容するキャビネット７０２が固定される、可動プラットフォーム７００が提供される。全体として７０６に示す全体位置決め機構が、キャビネット７０２に接続され、図１７に示す器具コントローラ６０２が最終的に固定されるヘッド７０８を有している。全体位置決め機構７０６および可動プラットフォーム７００により、所望の腹腔鏡手術が行われるのを可能にする位置で、器具位置決め装置２０を患者の体内に配置することができるように、ヘッド７０８を空間における位置に配置することができる。
【００９４】
図１９を参照すると、滅菌環境を維持しながら器具コントローラ（６０２）のヘッド７０８への接続を容易にするために、ヘッドには、機械的コネクタの第１部７１２と、間隔を空けて配置された同軸状の第１の複数の駆動歯車セグメントおよび第２の複数の駆動歯車セグメント（各複数の歯車セグメントのうちの１つの歯車セグメントのみが図１９において７１０および７１１に示されている）とが設けられている。後述するように、第１の複数の駆動歯車セグメントはカメラの位置を制御し、第２の複数の駆動歯車セグメントは器具コントローラ（６０２）を制御する。この実施形態では、図１８に示すコンピュータ７０４から受け取られる制御信号に応じた方向で、速度で、かつ時間、各駆動歯車を独立して駆動するように、それぞれの別個のモータ（それらのうちの２つのみが７１４および７１５に示されている）が設けられる。
【００９５】
コンピュータ７０４は、モータを制御するようにネットワークからコマンドを受け取ることができ、外科手術を行っている外科医によって制御される入力デバイスに接続された別個のコンピュータ（図３０に示す）が、コマンドを生成し、外科手術を行っている外科医のたとえば手、指および腕の動きに応じて、コマンドをネットワークで送信する。外科手術を行っている外科医は、手術室において患者の近くに位置することができ、または世界中の任意の場所で遠隔に位置することができる。
【００９６】
ハウジング７２２を備えかつ機械的コネクタの第２コネクタ部７２４を有するカプラ７２０が、機械的コネクタの第２コネクタ部７２４の真下のハウジング７２２の外周部に接続されたプラスチックカバー７２６を有している。機械的コネクタの第２部７２４は第１コネクタ部７１２に接続されているため、プラスチックカバー７２６は、プラスチックカバー７２６の開放端部７２８が下方に面するように下方にたれるように配置される。そして、カプラ７２０は、図２０に示すように第２コネクタ部７２４が第１コネクタ部７１２と嵌合するように、適所まで移動する。そして、図２１を参照すると、プラスチックカバー７２６は、ヘッド７０８にわたってかつ全体位置決めアーム７０６の一部の上に引き上げられ、プラスチックカバー７２６がハウジング７２２に取り付けられる外周線の下方のカプラ７２０の部分のみが、患者に露出されたままになる。
【００９７】
図２２を参照すると、カプラ７２０は、カメラ／送達チューブアセンブリ７３０をヘッド７０８に結合する役割を果たし、図１７において６０２に示すタイプの１つまたは複数の器具コントローラをヘッド７０８に接続する役割をさらに果たす。
【００９８】
カメラ／送達チューブアセンブリは、カプラ７２０の対応するコネクタ部７３６と嵌合するコネクタ部７３４を有する基部７３２を備えている。およそ約１インチ（２．５ｃｍ）の直径、約２０インチ（５１ｃｍ）の長さであり、壁厚さが約０．０３５インチ（０．１ｃｍ）である、透明なプラスチック送達チューブ７３８が、基部７３２に接続された近位端部７４０を有し、遠位第２端部７４２を有している。カメラ７５０およびカメラ位置決め装置７５２を備えるカメラアセンブリ７４８が、送達チューブの遠位端に位置し、剛性カメラ位置決め装置支持チューブ７５４が、カメラ位置決め装置７５２から、送達チューブ７３８の遠位第２端部７４２から送達チューブ７３８を上って延在し、基部７３２に堅固に接続されている。
【００９９】
図２３を参照すると、カメラ位置決め装置７５２は、器具位置決め装置２０と同じであり、カメラ７５０が送達チューブ７３８の軸７６２上にまたは軸７６２から外れて位置決めされるのを可能にする、図１７において６０２に示す器具コントローラと同様のカメラコントローラ７６０に結合され得る。カメラ７５０は、上述した器具位置決め装置２０と同じ動きの範囲を有する必要はなく、したがって、カメラ位置決め装置７５２において使用される可撓性制御リンクはより少なくすることができる。たとえば、送達チューブ７３８の軸外の垂直方向にカメラ位置決め装置７５２を移動させるために必要なのは、第１可撓性制御リンクのうちの２つのみとすることができ、器具を回転させるための可撓性制御リンクを不要とすることができる。これにより、スプールおよび歯車セグメントが少なくなるという点で、カメラコントローラ７６０が簡略化する。図２３には、１つの歯車セグメントのみが７６１に示されているが、カメラ位置を制御する可撓性制御リンクがあるのと同程度の数の歯車セグメントがある。再び図１９を参照すると、各歯車セグメントは、カプラの対応するリニアギアラック７６３と係合する。カプラ７２０のリニアギアラック７６３は、ヘッド７０８の歯車セグメント７１１と係合するように上方に面する歯車部を有し、かつカメラ／送達チューブアセンブリ７３０の図２３に示す歯車セグメント７６１と係合するように下方に面する歯車部を有している。
【０１００】
再び図１９を参照すると、カプラ７２０はまた、ヘッド７０８の対応する歯車セグメント７１０と係合する上方に面する歯車部７６５を有する複数のリニアギアラックも有し、かつ後述するように、図１７における６０２等の少なくとも１つの器具コントローラの対応する歯車セグメントと係合するように下方に面する歯車部７６７を有している。
【０１０１】
再び図２３を参照すると、基部７３２は、基部７３２から近位方向に突出する光コネクタ７７０および電気コネクタ７２２をさらに有し、それにより、基部が図２２に示す継手７２０に結合されると、それらは、ヘッド７０８の対応する光コネクタ７７４および電気コネクタ７７６と嵌合する。ヘッド７０８の光コネクタ７７４は、光ファイバ７７８によって光を提供し、基部７３２の光コネクタ７７０に接続された対応する光ファイバ７８０は、カメラ位置決め装置に通され、カメラ７５０によって撮影された画像の対象を照明するようにカメラ７５０のレンズ７８１の上方の位置で終端する。基部の電気コネクタ７７２は、画像信号を受け取るようにカメラ７５０に接続され、ヘッド７０８の電気コネクタ７７６にこれらの画像信号を渡し、電気コネクタ７７６は、それらを図１８に示すコンピュータ７０４に通信する。カメラ７５０は、２つのレンズを有するか、または他の方法で、たとえば３次元画像信号を生成するように構成することができる。コンピュータ７０４は、必要に応じて画像信号をフォーマットし、外科医によって操作されている入力デバイスにまたはその近くに配置することができるディスプレイを含む、ネットワークに接続されたデバイスによって画像信号の取込みを可能にするように、ネットワークに画像信号を送信する。
【０１０２】
再び図２３を参照すると、送達チューブ７３８は、基部７３２の後方に延在する近位端部７８２を有している。
【０１０３】
図２４を参照すると、基部７３２は、カプラ７２０に結合されて示されており、そこでは、カメラ位置決め装置７５２を制御する歯車セグメント（そのうちの１つが７１１に示されている）が、カプラ７２０のリニアギアラック７６３と係合する。さらに、器具位置決め装置に関連する歯車セグメント７１０は、カプラ７２０の対応するリニアギアラック７６５と係合する。歯車セグメント（器具コントローラ６０２の６２８、６２２、６３２、６３６、６４０および６４４）が対応するリニアギアラック（そのうちの１つのみが図２４において７６５に示されている）と係合するように、少なくとも１つの器具コントローラが取り付けられるのを可能にする空間が、リニアギアラック７６５に隣接して設けられている。また図２４に示す位置では、光コネクタ（７７０）および（７７４）ならびに電気コネクタ（７７２）および（７７６）は、光がカメラヘッドに送信されるのを可能にするように、かつカメラが図１８のコンピュータ７０４に画像信号を送信するのを可能にするように接続されている。また、カメラ／送達チューブアセンブリ７３０がカプラ７２０に接続されたとき、送達チューブの近位端部７８２は、リニアギアラック７６５に隣接する空間に隣接して配置される。
【０１０４】
図２５を参照すると、カメラ／送達チューブアセンブリ７３０がカプラ７２０に接続された状態で、器具コントローラ６０２を設置することができる。図２６を参照すると、器具コントローラ６０２を設置するために、器具５５０が送達チューブ（７３８）の近位端部７８２内に挿入され、かつ図２７に示すように、器具５５０および器具位置決め装置２０が送達チューブの遠位第２端部７４２から外側に延在するまで、送達チューブを通して押されるように、器具コントローラは位置決めされる。したがって、第２剛性導管６０６は、カメラ位置決め装置支持チューブ７５４に対して平行に送達チューブの内部に延在し、器具位置決め装置２０は、送達チューブの遠位第２端部７４２に隣接する空間内で自由に移動することができる。図２６および図２７を参照すると、歯車セグメント６２８、６２２、６３２、６３６、６４０および６４４がそれらの対応するリニアギアラック（６２９、６２３、６３３、６３７、６４２および６４５）と係合したときに、器具位置決め装置２０が送達チューブ７３８の完全に外側にあるように、第２剛性導管６０６の長さを事前に構成することができる。
【０１０５】
図２６を参照すると、図示する実施形態では、カプラ７２０は、第１器具コントローラおよび第２器具コントローラをそれぞれ受け入れるように動作可能な第１リニアギアラックアセンブリ８００および第２リニアギアラックアセンブリ８０２を有している。第１器具コントローラが６０２に示されており、第２器具コントローラが８０４で破線の輪郭に示されている。第１器具コントローラ６０２の上述した設計では、各歯車セグメント６２８、６２２、６３２、６３６、６４０および６４４は、同じハブに対称的に反対側の歯車セグメント９２８、９２２、９３２、９３６、９４０および９４４を有している。これらの歯車セグメント９２８、９２２、９３２、９３６、９４０および９４４は、ベースプレート６１２が位置する平行面から事前定義された距離でそれぞれの平行面に位置し、ベースプレート６１２の縁９５０を越えて、それらの対応する反対側の歯車セグメントがベースプレート６１２の反対側の縁９５２を越えて突出するのと同じ量だけ、突出する。図示する実施形態では、第１器具コントローラ６０２は、第１リニアギアラックアセンブリ８００と協働するようにカプラ７２０に設置され、この協働を行うように設置されるとき、第１器具コントローラ６０２の縁９５２は、第１リニアギアラックアセンブリ８００に面している。
【０１０６】
第２器具コントローラ８０４は、第１器具コントローラ６０２と同じであるが、図２６において破線の輪郭で示すように、第１器具コントローラ６０２に対して鏡像の向きで設置される。この向きでは、第１器具コントローラ６０２の縁９５０に対応する第２器具コントローラ８０４の縁９５４が、第２リニアギアラックアセンブリ８０２に面し、第２器具コントローラ８０４の歯車セグメント（第１器具コントローラ６０２の９２８、９２２、９３２、９３６、９４０および９４４と等価）が、第２リニアギアラックアセンブリ８０２の対応するリニアギアラックと係合する。したがって、第２器具コントローラ８０４に接続された第２器具位置決め装置８１２を、図２８に示すように送達チューブの外側に延在するように、送達チューブ７３８を通して送ることができる。
【０１０７】
図２９を参照すると、上述した構成要素が上述したように合わせて接続された状態で、図１８に示す腹腔鏡手術装置がさらに記載されている。可動プラットフォーム７００を用いて、ヘッド７０８を図示するような位置まで移動させることができ、そこでは、器具５５０および８１０ならびにカメラ７５０が、単一の相対的に小さい切開部から患者（図示せず）の体内に配置される。最初に、カメラ７５０ならびに第１器具位置決め装置および第２器具位置決め装置は、送達チューブ７３８の直径内で互いに密に隣接するように位置決めされ、それにより、カメラと第１器具位置決め装置２０および第２器具位置決め装置８１２ならびにそれらの上の器具５５０および８１０とを、小さい切開部を通して患者の体内に挿入するのが容易になる。そして、従来の方法で、患者をＣＯ２で膨張させることができ、その後、カメラを、送達チューブの軸外に、たとえば上方に位置決めし、たとえば器具５５０および８１０の位置を囲む視野を有するように位置決めすることができる。カメラ７５０はまた、器具５５０および８１０の付近で患者の体内の特定の対象となる任意の領域にズームインするズーム機能も有することができる。そして、器具の動作がカメラ７５０によって見られている間に、手術を行うように、器具５５０および８１０を位置決めし操作することができる。
【０１０８】
器具５５０および８１０の位置決めおよび操作は、図３０において８６０に示すようなワークステーションを操作する外科医によって指示され、ワークステーションは、カメラ７５０によって画面上に生成された３次元画像を見るための、たとえば３Ｄポータル８６２を有し、可動プラットフォーム８７２に取り付けられた、左入力デバイス８６４および右入力デバイス８６６、ハンドレスト８６８ならびに支持キャビネット８７０を有している。可動プラットフォームは、第１フットスイッチ８７４および第２フットスイッチ８７６を有することができる。支持キャビネット８７０はコンピュータ８７８を含むことができ、コンピュータ８７８は、左入力デバイス８６４および８６６からかつ第１フットスイッチ８７４および第２フットスイッチ８７６から信号を受け取り、コマンド信号を生成してネットワークで図２９に示す腹腔鏡手術装置８５０に送信して、リニアギアラックを、器具の所望の動きをもたらす方向および距離で移動させるように、動作可能に構成されている。
【０１０９】
リニアギアラックアセンブリのうちの対応するものを移動させることにより、第１可撓性制御リンク８８、９０、９２、９４、第２可撓性制御リンク１０４、１０６、１０８、１１０および／または第３可撓性制御リンク１２０、１２２、１２４、１２６のさまざまなリンクを引っ張るかまたは押すことによって、エンドエフェクタまたは器具を５自由度で移動させることができることを上述した。器具アセンブリ６００および器具コントローラ６０２を、第２剛性導管６０４の軸に沿った方向に移動させることにより、移動の第６自由度が提供される。こうした動きは、たとえば、送達チューブ７３８と一致する線に沿って直線方向にヘッド７０８を移動させることによって提供することができる。
【０１１０】
別法として、図２６および図３１を参照すると、カプラ７２０の代替実施形態では、第１リニアギアラックアセンブリ８００および第２リニアギアラックアセンブリ８０２を別個の基部９００および９０２に形成することができ、協働するギアラック（カプラ７２０の上の７６５）を、第１リニアギアラック８００および第２リニアギアラック８０２がカプラ７２０の基部９０４に対して直線状に移動して送達チューブ７３８の軸の方向に移動の第６自由度を提供することができるように十分長くすることができる。この移動をもたらすために、基部９０４に、第１基部９００および第２基部９０２の下側の対応するリニア歯車セグメント（図示せず）と係合する第１ギアラック９０６および第２ギアラック９０８を設けることができる。第１リニアギアラックアセンブリ８００および第２リニアギアラックアセンブリ８０２の個々のラックが駆動される方法に関して上述したものと同様の方法で、ヘッド（７０８）の対応する嵌合するギアラック（図示せず）により、第１ギアラックおよび第２ギアラックを作動させることができる。
【０１１１】
図３１に示すカプラ７２０の代替実施形態では、図３２を参照すると、第１器具コントローラ６０２および第２器具コントローラ８０４が送達チューブの近位端部７８２から異なる距離に配置されたとき、それぞれの器具位置決め装置２０および８１２は送達チューブの遠位端部７４２から異なる距離に配置され、それにより、それぞれの器具５５０および８１０が、送達チューブの遠位端部から異なる距離に位置決めされる。
【０１１２】
有利には、本明細書に記載する装置は、種々のタイプの器具が、器具動作機能から器具位置決め機能を分離する同じタイプの器具位置決め装置によって保持されるようにする。したがって、単一タイプの器具位置決め装置を提供することができ、要求に応じて、その器具位置決め装置において、異なるタイプの器具を選択的に使用することができる。さらに、装置は、左手術器具および右手術器具が患者の同じ切開部を通して受け入れられるようにし、これらの器具が送達チューブによって画定される軸の両側に位置決めされ得るようにする。これにより、外科手術が行われている領域にいずれの側からもアクセスすることができ、外科医に対して、従来のように外科手術を直接行っているように感じさせる。さらに、エンドエフェクタの機能を行うために使用されている同じ器具は、それらの長手方向軸を中心に回転可能であり、それにより、エンドエフェクタのより好都合なかつ独立した位置決めが可能になる。
【０１１３】
本発明の具体的な実施形態について記載し例示したが、こうした実施形態は、添付の特許請求の範囲に従って解釈されるように、単に本発明を例示するものであって本発明を限定するものとしてみなされるべきではない。
【０１１４】
排他的所有権または特権が請求される本発明の実施形態は以下のように定義される。
【図１】
2018075432.tif 000003
【図２】
2018075432.tif 000004
【図３】
2018075432.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018075432.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018075432.tif 000011
【図１０】
2018075432.tif 000012
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月4日(2018.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに結合された遠位端を有する制御リンクと、
前記エンドエフェクタに結合された遠位端を有する導管と、
中心開口部を有する器具位置決め装置と、
を備え、
前記制御リンクが、前記導管を通して延在し、前記エンドエフェクタの少なくとも第１移動を作動させるように動作可能であり、前記導管が、前記器具位置決め装置の前記中心開口部に受け入れられるように構成され、前記エンドエフェクタの第２移動を作動させるように移動可能であり、前記器具位置決め装置が、外科手術中に前記エンドエフェクタを位置決めするように移動するように動作可能である、手術器具装置。
【請求項２】
前記導管が、前記導管の回転により前記エンドエフェクタの回転がもたらされるように、前記エンドエフェクタに結合され、前記制御リンクが、前記第２移動を作動させるように前記導管に沿って移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御リンクが、前記エンドエフェクタの枢動可能なジョーに結合されて、前記制御リンクが前記導管内部で移動する際に前記ジョーの移動をもたらす、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御リンクが、圧縮力及び引張力の両方を伝達することができる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記エンドエフェクタが基部を備え、
前記制御リンクが、前記基部を通って軸方向に延在し、前記第１移動に関連する前記エンドエフェクタの可動部分に結合され、
前記導管が前記基部に結合され、前記エンドエフェクタの前記第２移動が、前記器具位置決め装置の前記中心開口部内での前記導管の回転によって駆動される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記基部が、前記器具位置決め装置の遠位端に配置された器具ホルダ内に受け入れられるように動作可能なカプラをさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記制御リンクが、前記導管に対して長手方向に移動するように構成され、前記導管が、前記エンドエフェクタの回転移動をもたらすように前記器具位置決め装置の前記中心開口部内で回転可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記導管が、前記器具位置決め装置の前記中心開口部内に受け入れられると、前記中心開口部を通って延在し、前記中心開口部を越えて延在する近位端を有し、前記近位端が、前記導管の前記回転をもたらすように、器具コントローラ内で回転カプラに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導管が、可撓性部分および剛性部分を備え、前記可撓性部分が、前記器具位置決め装置の移動に応じて前記導管の横方向曲げ移動を促進する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御リンクが、前記導管の少なくとも前記可撓性部分を通って延在する可撓性部分を備え、前記制御リンクの前記可撓性部分が、圧縮力および引張力の両方を伝達するように動作可能に構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記導管の前記可撓性部分と前記制御リンクの前記可撓性部分とが、前記導管および前記制御リンクのそれぞれの遠位端に配置されている、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記エンドエフェクタが一対の対向するジョーを備え、そのうちの一方が、前記導管内の前記制御リンクの長手方向移動に応じて前記第１移動を提供するように、ピボットを中心に移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記器具位置決め装置が、各々が前記器具位置決め装置の前記中心開口部を提供する中心開口部を有する、複数の結合ガイドを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の結合ガイドが、前記結合ガイドのそれぞれの開口部を通って延在する複数の可撓性制御リンクによって移動するように作動可能である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の可撓性制御リンクが、前記中心開口部の両側に配置された対応する制御リンクを含み、前記複数の制御リンクの１つの制御リンクを押すと同時に対応する制御リンクを引っ張ることにより、前記複数の結合ガイドが前記引っ張られた制御リンクに向かって曲がる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御リンクおよび前記導管が、前記第１移動および前記第２移動が独立した移動を含むように、各々、独立して移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記エンドエフェクタが一対の対向するジョーを備え、そのうちの少なくとも一方が、前記導管内の前記制御リンクの長手方向移動に応じて前記第１移動を提供するように、ピボットを中心に移動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記導管が、前記導管内での前記制御リンクの自由な移動を可能にするように選択された直径を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
多関節器具位置決め装置であって、
各々がそれぞれの中心開口部を有する先端部材および器具ホルダであって、前記先端部材が、前記中心開口部を中心に配置されかつ前記先端部材を通って延在する複数のガイド開口部を有する、先端部材および器具ホルダと、
前記先端部材と前記器具ホルダとの間の複数の結合ガイドであって、各々が、中心開口部と前記先端部材の前記ガイド開口部に概して位置合せされたガイド開口部とを有する、複数の結合ガイドと、
各々が第１端部および第２端部を有する複数の可撓性制御リンクであって、前記先端部材の前記ガイド開口部のそれぞれの開口部を通り、かつ前記複数の結合ガイドの対応するガイド開口部のそれぞれの開口部を通って延在し、前記それぞれの第１端部が前記器具ホルダに接続されている、複数の可撓性制御リンクと、
を備え、
前記複数の可撓性制御リンクが、前記中心開口部の両側に配置された対応する制御リンクを含み、前記複数の制御リンクの１つの制御リンクの前記第２端部を押すと同時に対応する制御リンクの第２端部を引っ張ることにより、前記複数の結合ガイド及び前記器具ホルダ部材が前記引っ張られた制御リンクに向かって湾曲する、装置。
【請求項２０】
各々がそれぞれの中心開口部を有するベース部材および中間部材であって、前記ベース部材が、前記中心開口部を中心に配置されかつ前記ベース部材を通って延在する第１ガイド開口部を有する、ベース部材および中間部材と、
前記ベース部材と前記中間部材との間の第１の複数の結合ガイドであって、各々が、中心開口部と、前記第１ガイド開口部と概して位置合せされたガイド開口部とを有する、第１の複数の結合ガイドと、
前記中間部材と前記先端部材との間の第２の複数の結合ガイドであって、前記中間部材が、前記中心開口部を中心に配置されかつ前記中間部材を通って延在する第２ガイド開口部を有し、前記結合ガイドが、各々、中心開口部と、前記第２ガイド開口部と概して位置合せされた複数のガイド開口部とを有する、第２の複数の結合ガイドと、
前記ベース部材の前記第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通って、かつ前記第１の複数の結合ガイドの対応するガイド開口部のそれぞれの開口部を通って延在して配置された第１の複数の可撓性制御リンクであって、各々が第１端部および第２端部を有し、前記それぞれの第１端部が前記中間部材に接続されている、第１の複数の可撓性制御リンクと、
各々が第１端部および第２端部を有する第２の複数の可撓性制御リンクであって、前記ベース部材の前記第１ガイド開口部のそれぞれの開口部を通って、前記第１の複数の結合ガイドの対応するガイド開口部のそれぞれの開口部を通って、前記中間部材の対応する第２ガイド開口部を通って、かつ前記第２の複数の結合ガイドの対応するガイド開口部のそれぞれの開口部を通って延在し、前記それぞれの第１端部が前記先端部材に接続され、前記それぞれの第１端部が、前記ベース部材に対して固定基準点に接続されている、第２の複数の可撓性制御リンクと、
を備え、
前記第１の複数の可撓性制御リンクが、前記中心開口部の両側に配置された対応する制御リンクを含み、前記第１の複数の制御リンクの１つの制御リンクを押すと同時に対応する制御リンクを引っ張ることにより、前記第１の複数の結合ガイドおよび前記中間部材が前記引っ張られた制御リンクに向かって湾曲し、前記第２の複数の制御リンクが、前記先端部材が前記ベース部材に対して実質的に同様の向きのままであるように、前記第２の複数の結合ガイドおよび前記先端部材の移動をもたらす、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記器具ホルダが、外科手術を行うエンドエフェクタを備える器具を受け入れるように動作可能に構成されている、請求項１９に記載の装置。
【外国語明細書】
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