(57)【要約】      （修正有）【課題】関節揺動可能で分離可能なカメラスタンドを有するロボット手術システムにより対象物の位置を検出する装置、システム及び方法を提供する。【解決手段】手術用ロボットシステムは、ロボットアームとロボットアームに連結されたエンドエフェクタとを具備したロボットベースを有するロボットを含むことができる。エンドエフェクタ、手術器具、患者、他の対象物、またはそれらの任意の組み合わせは、アクティブ及び／またはパッシブな追跡マーカにより追跡できる。例えば赤外線カメラ、二重焦点カメラまたはステレオ写真測量用赤外線カメラといったカメラは、分離可能なカメラスタンド１５００に取り付けられ、かつ使用の際に追跡マーカを検出できる。都合の良いときに、カメラベースは、例えばカメラベースをロボットの内部にスライドさせることにより、ロボットベース内に組み込むことができる。【選択図】図１６
2018029951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用ロボットシステムであって、
ロボットベース及び前記ロボットベースに連結されたロボットアームを有する手術用ロボットと、
カメラを取り付けるためのカメラスタンドであって、キャスタを有するベース、ハウジング、及びカメラ取り付け部を備える、カメラスタンドと、を備え、
前記ロボットは、前記カメラスタンドの少なくとも一部を前記ロボットベースの一部の中にドッキングするように適合されており、ドッキングされたときに、前記ドッキングされたカメラスタンドは前記ロボットベースによって高い位置に支持される、手術用ロボットシステム。
【請求項２】
前記カメラスタンドベースは勾配を有する傾斜部分を備え、前記カメラスタンドは、前記カメラスタンドベースの前記勾配を有する傾斜部分及び前記ロボットベースの内部の勾配を有する傾斜部分により前記ロボットベースに固定される、請求項１に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項３】
前記カメラスタンドは、前記カメラスタンドを前記ロボットに固定し、前記カメラスタンドを前記ロボットから解除するための枢動レバーに連結された少なくとも一つの制御ハンドルを備える、請求項１に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項４】
前記少なくとも一つの制御ハンドルは、前記カメラスタンドベースの脚部の展開及び退縮を助けるための第２のハンドルを更に備える、請求項３に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項５】
前記カメラスタンドの前記脚部は、左脚部枢軸を介して前記カメラスタンドの前記ベースに枢動可能に取り付けられた左脚部と、右脚部枢軸を介して前記カメラスタンドの前記ベースに枢動可能に取り付けられた右脚部とを備える、請求項４に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項６】
前記枢動レバーは、前記枢動レバーの遠位端にある爪を更に備え、前記爪は、前記爪を固定するように前記ロボットベースの空間内に嵌合し、かつ前記カメラスタンドを前記カメラベースに固定するように適合される、請求項３に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項７】
前記カメラスタンドは、前記第２のハンドルの動きにより、前記カメラスタンドの接続ロッドまたはスプリングの直線運動を前記カメラスタンドの前記脚部の回転運動に変換するように適合される、請求項４に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項８】
前記接続ロッドまたはスプリングに接続された枢動機構を更に備え、前記枢動機構は中央の枢軸、左側の枢軸及び右側の枢軸を備え、前記左側及び右側の枢軸は前記カメラスタンドの単一の脚部に接続され、前記接続ロッドまたはスプリングの直線運動は、前記左側及び右側の枢軸に対して前記中央の枢軸の枢動を生じさせる、請求項７に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項９】
前記接続ロッドまたはスプリングによる前記中央の枢軸の枢動は、前記中央の枢軸の上下方向の運動を生じさせ、かつ前記カメラスタンドの脚部の回転運動を生じさせる、請求項８に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１０】
前記左側及び右側の枢軸は、前記カメラスタンドの前記単一の脚部に対して前記左側及び右側の枢軸の異なるモーメントアームにより、前記カメラスタンドの前記単一の脚部に接続される、請求項８に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１１】
前記カメラスタンドの前記カメラ取り付け部分上に取り付けるように適合された少なくとも１台のカメラを更に備え、前記カメラは、前記ロボットアーム、前記ロボットアームのエンドエフェクタ、前記エンドエフェクタのツール及び患者のうちの少なくとも一つに取り付けられた複数の追跡マーカを検出するように適合され、前記ロボット及び前記少なくとも１台のカメラは、前記複数の追跡マーカのうちの１つ以上により、前記ロボットアーム、前記エンドエフェクタ、前記ツールまたは前記患者の３次元の位置を判定するように適合される、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項１２】
前記１つ以上の追跡マーカはアクティブ状態と非アクティブ状態を有するアクティブマーカであり、前記アクティブ状態は、前記少なくとも１台のカメラにより検出される赤外線信号を発し、前記非アクティブ状態は、前記１つ以上の追跡マーカが前記少なくとも１台のカメラにより検出されないように前記赤外線信号を発しない、請求項１に記載のロボット手術システム。
【請求項１３】
手術用ロボットシステムであって、
ロボットベースと前記ロボットベースに連結されたロボットアームとを有する手術用ロボットであって、前記ロボットベースが昇降機構を含む、手術用ロボットと、
カメラを取り付けるためのカメラスタンドであって、前記カメラスタンドはキャスタを有するベース、ハウジング及びカメラ取り付け部を備え、前記カメラスタンドは２つの脚部も含み、各脚部は前記ロボットベースの前記昇降機構を有する前記カメラスタンドを取り付けるように構成される、カメラスタンドと、を備え、
前記ロボットは、前記カメラスタンドの少なくとも一部を前記ロボットベースの一部の中にドッキングさせるように適合され、ドッキングしたときに、前記ドッキングしたカメラスタンドは、前記ロボットベースによって高い位置に支持される、手術用ロボットシステム。
【請求項１４】
前記カメラスタンドは、前記カメラスタンドを前記ロボットに固定するための枢動レバーに連結された第１の制御ハンドルと、前記カメラスタンドの前記２つの脚部を展開するための第２の制御ハンドルと、を備える、請求項１３に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１５】
前記枢動レバーは、前記枢動レバーの遠位端にある爪を更に備え、前記爪は、前記爪及び前記カメラスタンドを前記カメラベースに固定するために、前記ロボットベースの空間内に嵌合するように適合される、請求項１４に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１６】
前記カメラスタンドは、前記第２のハンドルの運動により、前記カメラスタンドの構成要素の直線運動を前記カメラスタンドの前記脚部の回転運動に変換するように適合される、請求項１３に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１７】
前記構成要素に接続された枢動機構を更に備え、前記枢動機構は中央の枢軸、左側の枢軸及び右側の枢軸を含み、前記左側及び右側の枢軸は前記カメラスタンドの単一の脚部に接続され、前記構成要素の直線運動が、前記左側及び右側の枢軸に対する前記中央の枢軸の枢動を生じさせる、請求項１６に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１８】
前記構成要素は、前記枢動機構に接続された接続ロッドまたはスプリングを備え、前記接続または前記スプリングは、前記カメラスタンドの前記２つの脚部の展開を助けるように適合される、請求項１７に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項１９】
前記構成要素による前記中央の枢軸の枢動は、前記中央の枢軸の上下運動を生じさせ、かつ前記左側及び右側の枢軸の水平方向の運動を生じさせる、請求項１７に記載の手術用ロボットシステム。
【請求項２０】
前記左側及び右側の枢軸は、前記カメラスタンドの前記右脚部の枢軸に対して前記左側及び右側の枢軸の異なるモーメントアームによって前記カメラスタンドの前記単一の脚部に接続される、請求項１７に記載の手術用ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、関節運動カメラスタンドに関し、特に、ロボット支援手術の間に単独で自立できる関節運動カメラスタンドであり、手術支援ロボットに組み付けるまたはその内部に入れ込むことができる関節運動カメラスタンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の対象物の３次元（３Ｄ）の位置を決定しかつ追跡するために位置認識システムが用いられている。ロボット支援手術において、例えば手術器具といったある種の対象物は、その器具が例えばロボットによって、または医師により配置されかつ動かされるので、高い精度で追跡する必要がある。
【０００３】
赤外線信号ベースの位置認識システムは、対象物を追跡するためのパッシブ及び／またはアクティブなセンサまたはマーカと共に、カメラを用いることができる。パッシブセンサまたはマーカにおいては、追跡される対象物は例えば反射する球形ボールといったパッシブセンサを含むことができ、それらは追跡する対象物上の有利な位置に配置される。赤外線送信器は信号を送信し、かつ反射する球形ボールはその信号を反射して対象物の３次元の位置の決定を助ける。アクティブセンサまたはマーカにおいて、追跡される対象物は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）といったアクティブな赤外線送信器を含み、したがって３次元検出のためにそれら自身が赤外線信号を発生させる。
【０００４】
アクティブまたはパッシブな追跡センサにより、システムは、赤外線カメラ、デジタル信号、アクティブまたはパッシブなセンサの周知の位置、距離、応答信号を受け取るために要した時間、他の周知の変数、またはそれらの組み合わせのうちの一つまたは複数からのまたはそれに関する情報に基づいて、アクティブ及び／またはパッシブなセンサの３次元の位置を幾何学的に分析する。
【０００５】
そのようなロボット手術システムは、有利には専用のカメラシステムと共に用いられる。専用のカメラシステムの一つの不利な点は、手術の手順の最適な視野角をカメラに与えるために、必然的にカメラをロボット手術システムから離さなければならないことである。物理的な分離は、分離した独立のカメラスタンドを用いることにより典型的に達成され、したがってカメラの位置決めを柔軟なものとすることができる。このことは、相対的に過密な領域、例えば手術室の内部に、かなりの量の空間を必要とする。カメラスタンドをメインシステムまたは手術用ロボットから切り離すことは、例えば空間が高価である病院内に資本的設備の追加の部品を保管するといった、物流的な挑戦に帰着し得る。他の挑戦は、処置室、例えば手術ロボットを用いる手術室または他の位置の間で、資本的設備の追加の部品を輸送することである。カメラシステムのために必要な空間の量を減少させる機能は、手術室内部の空間の限られた量を管理する際に有用となるであろう。
【発明の概要】
【０００６】
この及び他の必要性を満たすために、カメラスタンドを有する分離したカメラを、ロボット支援手術に用いる手術用ロボット内に保管しかつ展開するための装置、システム及び方法が開示される。
【０００７】
本開示の一実施形態は手術ロボットシステムである。この手術用ロボットシステムは、ロボットベースとそのロボットベースに連結されたロボットアームを有する手術用ロボットと、キャスタを有するベース、ハウジング及びカメラ取り付け部を含む、カメラを取り付けるためのカメラスタンドと、を備える。この実施形態において、ロボットは、カメラスタンドの少なくとも一部をロボットベースの一部の内側にドッキングするように適合され、ドッキングされたカメラはロボットによって高い位置に支持される。
【０００８】
他の実施形態は手術ロボットシステムである。このシステムは、ロボットベースとそのロボットベースに連結されたロボットアームを有する手術用ロボットを備え、ロボットベースは昇降機構（例えば、勾配を有する内側傾斜部分、リニアアクチュエータ、リンケージ等）とカメラを取り付けるためのカメラスタンドとを含み、カメラスタンドはキャスタを有するベース、ハウジング及びカメラ取り付け部を含み、カメラスタンドはまた２つの脚部を含み、各脚部はロボットベースの昇降機構によりカメラスタンドを取り付けるように構成される。このシステムにおいて、ロボットは、カメラスタンドの少なくとも一部をロボットベースの少なくとも一部の内側にドッキングするように適合されている。ドッキングされたカメラはロボットによって高い位置に支持される。
【０００９】
本明細書に含まれる開示の多くの他の実施形態がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】手術の手順の間におけるロボットシステム、患者、外科医及び他の医療関係者の位置の考え得る配置の俯瞰図である。
【図２】手術用ロボット及びカメラスタンドの患者に対する位置決めを含む、一実施形態のロボットシステムを図示している。
【図３Ａ】例示的な実施形態による分離可能かつドッキング可能なカメラスタンドを有する手術用ロボットシステムを図示している。
【図３Ｂ】カメラスタンドをドッキングさせるための手術用ロボットシステムの内部の部分図を描いている。
【図４】例示的な実施形態による、手術用ロボットに対するカメラスタンドのドッキングを図示している。
【図５】例示的な実施形態による、手術用ロボットに対するカメラスタンドのドッキングを図示している。
【図６】例示的な実施形態による、展開されたカメラスタンドと共に手術用ロボットを図示している。
【図７Ａ】本開示のカメラスタンドの他の例示的な実施形態の展開された構成における前側斜視図、上部平面図及び部分側面図をそれぞれ描いている。
【図７Ｂ】本開示のカメラスタンドの他の例示的な実施形態の展開された構成における前側斜視図、上部平面図及び部分側面図をそれぞれ描いている。
【図７Ｃ】本開示のカメラスタンドの他の例示的な実施形態の展開された構成における前側斜視図、上部平面図及び部分側面図をそれぞれ描いている。
【図８Ａ】ドッキングの配置における、かつロボットに対するドッキングの準備が完了した、図７Ａ〜図７Ｃのカメラスタンドの前側斜視図、上部平面図及び部分側面図を描いている。
【図８Ｂ】ドッキングの配置における、かつロボットに対するドッキングの準備が完了した、図７Ａ〜図７Ｃのカメラスタンドの前側斜視図、上部平面図及び部分側面図を描いている。
【図８Ｃ】ドッキングの配置における、かつロボットに対するドッキングの準備が完了した、図７Ａ〜図７Ｃのカメラスタンドの前側斜視図、上部平面図及び部分側面図を描いている。
【図９Ａ】展開されたカメラスタンドの代わりの実施形態を描いている。
【図９Ｂ】展開されたカメラスタンドの代わりの実施形態を描いている。
【００１１】
【図１０Ａ】本開示によるドッキング可能かつ展開可能なカメラスタンドの実施形態の内側部分をドッキング配置で描いている。
【図１０Ｂ】本開示によるドッキング可能かつ展開可能なカメラスタンドの実施形態の内側部分をドッキング配置で描いている。
【００１２】
【図１１】展開可能な配置に移動する際の図１０Ａ〜図１０Ｂのドッキング可能、展開可能なカメラスタンドを描いている。
【図１２Ａ】オペレータがカメラスタンドを移動させて展開するときの、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１のドッキング可能、展開可能なカメラスタンドの内部の詳細を描いている。
【図１２Ｂ】オペレータがカメラスタンドを移動させて展開するときの、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１のドッキング可能、展開可能なカメラスタンドの内部の詳細を描いている。
【図１３】オペレータが関節運動の脚部を動かして閉じカメラスタンドをドッキングさせるときの、図１２Ａ〜図１２Ｂのカメラスタンドの内部の詳細を描いている。
【図１４Ａ】カメラスタンドの関節運動の脚部の内部の詳細を描いて、展開及びドッキングの動きがどのようになされるかを描いている。
【図１４Ｂ】カメラスタンドの関節運動の脚部の内部の詳細を描いて、展開及びドッキングの動きがどのようになされるかを描いている。
【図１５】オペレータがカメラスタンドを展開する配置に移動させたときの、図１３、図１４Ａ及び図１４Ｂのカメラスタンドの要部破断斜視図を描いている。
【図１６】オペレータがドッキング配置に移動させたときの図１５のカメラスタンドを描いている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで理解されるべきことは、本開示が、本明細書の説明に記載されまたは図面に示されている部品の構造及び配置の詳細への適用に限定されないことである。本開示の教示は、他の実施形態に用いて実践できると共に、様々なやり方で実践しまたは実行できる。また、ここで理解されるべきことは、本明細書に用いる語法及び用語は説明を目的としたものであり、限定するものと考えられてはならないことである。「含む」「備える」「有する」及び本明細書におけるその変形の使用は、その後にリストされているアイテムとその等価物並びに追加のアイテムを包含することを意図している。特定されまたは限定されていない限り、「取り付けられ」「接続され」「支持され」「連結され」及びその変形は幅広く用いられ、かつ直接的及び間接的の両方の取り付け、接続、支持及び結合を含む。更に「接続された」「連結された」は物理的または機械的な接続または結合には限定されない。
【００１４】
以下の議論は、本開示の実施形態を当業者が製作しかつ使用できるようにするために提示されている。図解された実施形態に対する様々な変更は当業者にとって容易に明らかであり、かつ本明細書の原理は本開示の実施形態を逸脱しない範囲で他の実施形態及び用途に適用できる。したがって、それらの実施形態は図示された実施形態に限定されることは意図されず、本明細書に開示されている原理及び特徴に一致する最も広い範囲が与えられる。以下の詳細な説明は図面を参照して読まれるべきであり、異なる図面における類似の要素は類似の参照符号を有している。これらの図面は、必ずしも一定の比率であるというわけではなく、選択された実施形態を描いており、かつ実施形態の範囲を制限することを意図していない。当業者は、本明細書に与えられている実施例が多くの有益な代替物を有すると共に実施形態の範囲に含まれることを理解するであろう。
【００１５】
本開示は、輸送及び保管の間におけるシステムのフットプリントを減少させるために、メインシステム、例えば手術用ロボットにドッキングさせることができる関節運動カメラスタンドに関する。ドッキングした構造のシステム全体は、単一の人物によって動かすことができる。最小のフットプリントは、２つのフットプリントが重なり、それによって、手術用ロボットまたは他のメインシステムに追加されるフットプリントが減少するように、カメラスタンドを手術用ロボットまたは他のメインシステムにインターロックさせることにより達成される。ドッキングした位置においては、カメラスタンドの車輪またはキャスタは床または地面の上方に持ち上げられる。このことは、全ての車輪またはキャスタが地面の上にあるドッキングしたカメラスタンドとロボットの組み合わせに比較して改良された操作性をもたらす。キャスタをフロアから持ち上げることは、一様でない水平面（例えば、敷居）の上でキャスタを転動させることの容易さを改良する。実施形態において、カメラスタンドは、ツールなしに手術用ロボットにドッキングさせまたは手術用ロボットから展開させることができる。実施形態において、カメラスタンドのドッキングを解除すると、関節運動または回転運動可能な脚部は自動的に展開位置に進み、脚部は安定のために離間して広がる。このことは、手術室の全体にわたって所望の通りにカメラを配置するための安定性及び柔軟性をカメラスタンドに与える。ドッキングの際に、脚部は、手術用ロボットまたは他のメインシステムへの取り付けのために一体に組み合わされる。
【００１６】
ここで図面に戻ると、図１及び図２は例示的な実施形態による手術用ロボットシステム１００を図示している。手術用ロボットシステム１００は、例えば、手術用ロボット１０２と、一つまたは複数のロボットアーム１０４と、ベース１０６と、ディスプレイ１１０と、例えばガイドチューブ１１４及び一つまたは複数の追跡マーカ１１８を含むエンドエフェクタ１１２とを含むことができる。手術用ロボットシステム１００は、一つまたは複数の追跡マーカ１１８を含む患者装置１１６を含むことができるが、それらのマーカは患者２１０に、例えば患者２１０の骨に、または本明細書に記載する対象物に直接固定されるように適合されている。手術用ロボットシステム１００は、例えばカメラスタンド２０２上に配置されたカメラ２００を利用することもできる。カメラスタンド２０２は、カメラ２００を所望の位置に移動し、向きを定め、かつ支持するための任意の適切な構成を有することができる。カメラ２００は、例えばカメラ２００の視野から視認できる所与の測定空間内のアクティブかつパッシブな追跡マーカ１１８を特定可能な、一つまたは複数の赤外線カメラ（例えば、二焦点またはステレオ写真測量用カメラ）といった任意の適切なカメラを含むことができる。カメラ２００は、マーカ１１８の位置を３次元に特定しかつ決定するために、所与の測定空間をスキャンしてマーカ１１８からの光線を検出できる。例えば、アクティブマーカ１１８は、電気信号によって活性化される赤外線発光マーカ（例えば、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができ、かつパッシブマーカ１１８は、例えばカメラ２００または他の好適な装置上の照明装置により放射された赤外線を反射する（例えば、入射する赤外線放射の入射方向に反射する）逆反射マーカを含むことができる。
【００１７】
図１及び図２は、手術室の環境における手術用ロボットシステム１００の配置の考え得る構成を図示している。例えば、ロボット１０２は、患者２１０の近傍にまたは隣接して配置できる。患者２１０の頭部の近傍に描かれているが、手術を受ける患者２１０の領域に応じて、ロボット１０２を患者２１０の近傍の任意の適所に配置できることは理解されよう。カメラ２００は、ロボットシステム１００から切り離すことができ、かつ患者２１０の足元に配置できる。この位置は、術野２０８に対するダイレクトな見通しをカメラ２００が有することができるようにする。また、術野２０８に対する見通しを有する任意の適所にカメラ２００を配置できることも想定される。図示の構成において、外科医１２０はロボット１０２の向かいに位置できるが、それでもエンドエフェクタ１１２及びディスプレイ１１０を操作できる。手術の助手１２６は、エンドエフェクタ１１２及びディスプレイ１１０の両方にアクセスしつつ、外科医１２０の向かいに位置できる。必要に応じ、外科医１２０と助手１２６の位置は反転できる。麻酔医１２２及び看護婦または手術を補佐する者１２４のための従来通りの領域は、ロボット１０２及びカメラ２００の位置によって妨げられないままである。
【００１８】
ロボット１０２の他の構成部分に関して、ディスプレイ１１０は手術用ロボット１０２に取設され得、かつ他の例示的な実施形態において、ディスプレイ１１０は、手術室内において、手術用ロボット１０２と共に、またはまた遠隔位置へと、手術用ロボット１０２から分離できる。エンドエフェクタ１１２は、ロボットアーム１０４に連結することができ、かつ少なくとも一つのモータにより制御できる。例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２はホルダまたはガイドチューブ１１４を有することができ、それらは患者２１０に行う手術に用いる外科用器具（図示せず）を受容しかつ方向決めすることができる。例えば、外科用器具は、ガイドワイヤ、カニューレ、開創器、ドリル、リーマ、スクリュドライバ、挿入器具、除去器具、等のうちの一つまたは複数を含むことができる。本明細書において、用いる用語「エンドエフェクタ」は、用語「エンドエフェクチュエータ」及び「エフェクチュエータ要素」と取り替え可能に用いられる。「手術用器具」は全般的に患者と接触する装置を言い、その一方で「エンドエフェクタ」は「手術用器具」とロボットアームとの間の物理的なインタフェースを言う。全般的にガイドチューブ１１４と共に示されているが、いくつかの実施形態において、エンドエフェクタ１１２を、手術における使用に適している任意の適切な機器類に取り替え得ることは理解されよう。いくつかの実施形態において、エンドエフェクタ１１２は、手術用器具の動きを所望のやり方で生じさせるための任意の周知の構造を含むことができる。
【００１９】
手術用ロボット１０２は、エンドエフェクタ１１２の並進運動及び方向決めを制御できる。ロボット１０２は、例えばｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿ってエンドエフェクタ１１２を動かすことができる。エンドエフェクタ１１２は、（エンドエフェクタ１１２に関連付けられたオイラー角度（例えばロール、ピッチ、ヨー）のうちの一つまたは複数を選択的に制御できるように）ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のうちの一つまたは複数の回りの選択的な回転のために構成することができる。いくつかの例示的な実施形態において、エンドエフェクタ１１２の並進運動及び方向付けの選択的な制御は、例えば回転軸だけを含む６自由度のロボットアームを用いる従来のロボットに比較して、大幅に改善した精度での医学的な手順の実行を可能にする。例えば、手術用ロボットシステム１００は患者２１０を手術するために用いることができ、かつロボットアーム１０４は、患者２１０の身体に向かうｚ軸に対して選択的にある角度に曲げられたエンドエフェクタ１１２と共に、患者２１０の身体の上方に配置できる。
【００２０】
いくつかの例示的な実施形態において、手術器具の位置は、手順の間のあらゆる時点において、手術用ロボット１０２が手術器具の位置を認識できるように、ダイナミックに更新できる。その結果、いくつかの例示的な実施形態において、手術用ロボット１０２は、（医師がそのように望まない限り）医師からの如何なる更なる援助なしに手術器具を所望の位置に急速に移動させることができる。いくつかの更なる実施形態において、手術用ロボット１０２は、手術器具が選択されて事前に計画された軌道から外れる場合、手術器具の経路を補正するように構成できる。いくつかの例示的な実施形態において、手術用ロボット１０２は、エンドエフェクタ１１２及び手術器具の動きの停止、変更、及び手動での制御のうちの一つまたは複数を可能とするように構成できる。このようにして、使用の際に、例示的な実施形態において、医師または他の医療専門家は、システム１００を操作できると共に、エンドエフェクタ１１２及び手術器具の自律的な動きを停止させ、変更し、または手動で制御するオプションを有する。手術用ロボット１０２による手術器具の制御及び動きを含む手術用ロボットシステム１００に関する詳細は、係属中の米国特許出願第１３／９２４，５０５号に見出すことができる。なお、当該出願の全体がこの参照によって本明細書に援用されるものとする。
【００２１】
手術用ロボットシステム１００は、手術用ロボット１０２、ロボットアーム１０４、エンドエフェクタ１１２、患者２１０、及び／または手術器具の３次元の動きを追跡するように構成された、一つまたは複数の追跡マーカ１１８を備えることができる。例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８は、ロボット１０２の外側表面に、例えばそれには限定されないがロボット１０２のベース１０６上に、ロボットアーム１０４上に、またはエンドエフェクタ１１２上に取り付ける（または固定する）ことができる。例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８のうちの少なくとも一つの追跡マーカ１１８は、エンドエフェクタ１１２に取り付け、そうでなければ固定することができる。一つまたは複数の追跡マーカ１１８は、更に患者２１０に取り付け（または固定する）ことができる。例示的な実施形態において、複数の追跡マーカ１１８は、外科医、手術用器具またはロボット１０２の他の部分によって見えなくなる可能性を減らすために、術野２０８から離して患者２１０に配置できる。更に、一つまたは複数の追跡マーカ１１８は、更に手術用器具（例えば、スクリュドライバ、拡張器、インプラント挿入器、等）に取り付ける（または固定する）ことができる。このように、追跡マーカ１１８は、マーキングされた各対象物（例えば、エンドエフェクタ１１２、患者２１０、及び手術用器具）がロボット１０２により追跡されることを可能にする。例示的な実施形態において、システム１００は、例えばエンドエフェクタ１１２や（例えば、エンドエフェクタ１１２のチューブ１１４内に配置されている）手術器具の方向と位置、及び患者２１０の相対的な位置を計算するために、マーキングされた各対象物から収集された追跡情報を用いることができる。
【００２２】
例示的な実施形態において、一つまたは複数のマーカ１１８は光学マーカとすることができる。いくつかの実施形態において、エンドエフェクタ１１２上の一つまたは複数の追跡マーカ１１８の位置決めは、エンドエフェクタ１１２の位置を点検しまたは検証するための貢献により、位置測定値の精度を最大にすることができる。手術用ロボット１０２及び手術用器具の制御、動き及び追跡を含む手術用ロボットシステム１００の詳細は、係属中の米国特許出願第１３／９２４，５０５号に見出すことができる。なお当該出願の全体はこの参照により本明細書に援用されるものとする。
【００２３】
例示的な実施形態は、手術器具に連結された一つまたは複数のマーカ１１８を含む。例示的な実施形態において、例えば患者２１０や手術器具に連結されたこれらのマーカ１１８並びにロボット１０２のエンドエフェクタ１１２に連結されたマーカ１１８は、従来の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）、または例えばＯｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）のような市販されている赤外線光学追跡システムを用いて追跡できるＯｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）ダイオードから構成できる。Ｏｐｔｏｔｒａｋ（登録商標）は、カナダ、オンタリオ州、ワーテルローのＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｃ．の登録商標である。他の実施形態において、マーカ１１８は、Ｐｏｌａｒｉｓ  Ｓｐｅｃｔｒａのような市販の光学追跡システムを用いて追跡できる従来の反射球体から構成できる。Ｐｏｌａｒｉｓ  ＳｐｅｃｔｒａもまたＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ，  Ｉｎｃ．の登録商標である。例示的な実施例において、エンドエフェクタ１１２に連結されるマーカ１１８はオン／オフできる赤外線発光ダイオードから構成されるアクティブなマーカであり、かつ患者２１０及び手術器具に連結されるマーカ１１８はパッシブな反射球体から構成される。
【００２４】
例示的な実施形態において、マーカ１１８から放射された及び／またはマーカ１１８により反射された光線はカメラ２００によって検出できると共に、マーキングされた対象物の位置及び動きを監視するために用いることができる。代わりの実施形態において、マーカ１１８は高周波及び／または電磁気のリフレクタまたはトランシーバから構成することができ、かつカメラ２００は高周波及び／または電磁気のトランシーバを含みまたは置き換えることができる。
【００２５】
手術用ロボット１０２とドッキング可能かつ分離可能なカメラスタンド３００のより詳細な図面が図３Ａに描かれている。この側面図において、手術用ロボット１０２は、可動式で関節運動可能な第１の手術用アーム１０４と、第２の可動式で関節運動可能な手術用アーム１０８と、例えば手術器具を受け入れるように構成されたガイドチューブの形態のエンドエフェクタ１１２とを含んでいる。エンドエフェクタ１１２は、一つまたは複数の追跡マーカ１１８を含むことができる。手術用ロボット１０２はまた、上下柱２１２、キャビネット２１４と引き出し２１６、手術用ロボットのベース２１８、移動のためのキャスタまたは車輪２２０を含んでいる。
【００２６】
手術用ロボットのベース２１８は、カメラスタンド３００の一部と嵌合して受け入れるように構成された昇降機構を含んでいる。例えば、昇降機構は、一つまたは複数の傾斜部、一つまたは複数のリニアアクチュエータ、一つまたは複数のリンケージ等を含むことができる。昇降機構は、カメラスタンド３００がロボットのベース２１８の一部の内部にドッキングし、かつ昇降機構がドッキングしたカメラスタンドをロボット１０２によって、高い位置に支持された状態に維持するように、カメラスタンド３００の脚部３３６、３３８を受け入れることができる。図示の一実施形態によると、昇降機構は、点線で示されているが、内側傾斜面１３０である。内側傾斜面１３０のいくつかの実施形態が、手術用ロボット１０２が図３Ｂの下部に示されているような床または地面のレベルより高い位置にカメラスタンド３００を格納できるように、手術用ロボットのベースの両側に、傾斜部分と水平部分を含むことは理解される。
【００２７】
カメラスタンド３００は、カメラスタンド３００に取り付けられたカメラ３０２を含んでおり、更にベース３２０、後輪３２２（図３Ａに一つだけが見える）、前輪３２６（図３Ａに一つだけを見ることができる）、中央部分３２４、右側脚部３３８（図６の左側脚部３３６を参照）、及び傾斜部分３３０を含んでいる。傾斜部分３３０は、右側脚部上に傾斜する前側部分３３２を含んでおり、それに水平部分３３４が続いている。カメラスタンド３００はまた、上下柱部分３６０並びに制御ハンドル３７０を含んでいる。複数の実施形態において、制御ハンドル３７０は、上下柱３６０の一つまたは複数の鉛直方向延長部分、並びにカメラマウントの水平延長部分３８０の関節運動の角度を制御するために用いることができる。水平延長部分のより良好な概観については図７Ａ〜図７Ｃを参照されたい。
【００２８】
傾斜部分３３０を用いることにより、カメラスタンド３００は、カメラスタンドを収容するために適切な内部ドッキング傾斜部分１３０を有している手術用ロボット１０２にドッキングすることができる。傾斜部分の構成のより詳細な観察は、傾斜部分３３０として図３Ｂに示されている。この図においては、手術用ロボットの内側の傾斜部分３３０が、傾斜部分１３２及び水平部分の形態の複数のローラ１３６を含むことが示されている。図３Ｂにおいて、カメラスタンド３００は手術用ロボット１０２にドッキングされており、かつカメラスタンド３００の傾斜部分３３０は、前側の傾斜部分３３２と後側の水平部分３３４によって、カメラスタンド３００を手術用ロボット１０２に固定している。複数の実施形態において、カメラスタンド３００は、より高い安全対策のために以下に示すように手術用ロボット１０２にロックされる。図３Ｂにおいて、取り付けられまたはドッキングしたカメラスタンド３００の前輪３２６は、手術用ロボット１０２のベース１１８から突出することが示されている。
【００２９】
図４及び図５は、カメラスタンド３００の手術用ロボット１０２へのドッキングを描いている。図４において、カメラスタンド３００のハンドル３５０はほぼ水平な位置に押し下げられて、カメラスタンド３００（図６を見る）の脚部３３６、３３８を一体化する。ユーザは、カメラスタンド３００の脚部３３６、３３８を、図６に示されているようにロボットベースの後部にある開口１３８に位置合わせし、ロボット１０２に向けてカメラスタンド３００を押す。脚部はロボットベース内部のローラ１３６に係合し、かつカメラスタンド３００は、傾斜部分１３２及び水平部分１３４を含む傾斜部分１３０に押し上げられる。カメラスタンド３００が傾斜部分１３０と完全に係合したときに、図５に示すように、カメラスタンド３００の全ての車輪またはキャスタは床から引き上げられる。カメラスタンド３００の前側部分または脚部は手術用ロボット１０２の内部に動かされ、前側のキャスタ３２６は手術用ロボットベース２１８の下方に見ることができる。前側キャスタ３２６の高さ位置が手術用ロボット１０２のキャスタまたは車輪２２０より上方にあることに注目されたい。この状態では、カメラスタンド３００の前側キャスタ３２６は床より上方にあって、ドッキングした後ではフロアに接触しない。ドッキングが完了すると、後側キャスタ３２２及び前側キャスタ３２６はロボットベース２１８に支持されて床の上方にある。
【００３０】
この実施形態の後方斜視図が図６に描かれているが、カメラスタンド３００は展開状態にあり、ロボット１０２から分離して手術室または他の選択された現場に展開されている。ハンドル３５０は、上方を指す矢印に従って上方に角度が付けられ、脚部３３６、３３８の互いの分離を生じさせている。カメラスタンド３００の脚部３３６、３３８）は互いにある角度をなして展開されている。例えば、脚部３３６、３３８は、互いに約３０〜９０度、約３０〜６０度、約３０〜４５度、約４５〜６０度、またはスタンド３００の安定を維持する他の適切な角度に角度をなすことができる。カメラスタンド３００が安定しておりかつ手術室の人を邪魔しない限り、他の角度を用いることもできる。また、カメラスタンド３００の後部のロックハンドル３４５が、この実施形態においては、カメラスタンド３００の内部領域のフック（図示せず）により、カメラスタンドを手術用ロボット１０２のロック１４５に係合させるのに有用であることに注目されたい。この開示において、後に示す他の実施形態は、カメラスタンドを手術用ロボット１０２に対し積極的に係合させてロックするための異なる機構を有するハンドル３４５を用いる。図６は、医療専門家によって用いることができるので、カメラスタンド３００と手術用ロボット１０２の操作または展開のための構成と考えることもできる。
【００３１】
例示的な実施形態、カメラスタンド７００の他の包括的な図面が、展開された状態を描いている図７Ａ〜図７Ｃと、ドッキングされた状態を描いている図８Ａ〜図８Ｃとに描かれている。図７Ａ〜図７Ｃにおいて、カメラスタンド７００は、手術用ロボットにドッキングしていないか、または手術用ロボットから解除されている。図７Ａは、カメラスタンド７００と、カメラ７０２、カメラスタンドベース７２０、ハウジング７４０、ドッキングハンドル７５０、上下柱７６０、及びカメラ延長制御ハンドル７７０の前側斜視図を描いている。カメラ７０２は、手術用ロボットからの分離を達成できると共に、アーム７８０、７８２及びカメラ７０２の所望に応じた相対的に自由な回転と配置を可能にする、回転継手７８４で接続された関節揺動可能なアーム７８０、７８２によって、より有利に配置できる。この構成において、カメラスタンドベース７２０の脚部７３６、７３８は角度Ａで分離されているが、それは互いに約３０〜９０度、約３０〜６０度、約３０〜４５度、約４５〜６０度、または他の適切な角度とすることができる。脚部７３６、７３８は、図７Ｃ中の矢印Ｂのように引き上げられた上昇ハンドル７５０により、このように分離されまたは展開される。図７Ｂは、カメラスタンド７００の上面図または平面図であり、過密な手術室または他の現場において、利用可能な床スペースを最大限に利用することを望む医療専門家の計画にとって有益である。
【００３２】
手術または他のイベントが完了したときに、カメラスタンド７００は、図８Ａ〜図８Ｃに描くように、手術用ロボット１０２に対するドッキングの準備がなされる。図８Ａ、図８Ｂにおいては、カメラスタンド７００の脚部７３６、７３８が、矢印Ｃで示すように、脚部７３６、７３８の何らの分離なしにかつ脚部７３６、７３８の間の何らの角度なしに接続されていることに注目されたい。脚部７３６、７３８は互いに接触するように示されているが、各脚部７３６、７３８の形状、設計及び構成に応じて、脚部７３６、７３８を分離しまたは他の構成とし得ることは理解されよう。図８Ａにおいては、図８Ｃに下向きの矢印Ｄで示すように、ドッキングハンドル７５０は下げられている。カメラ７０２及びアーム７８０，７８２は、カメラスタンド７００を手術用ロボット１０２にドッキングする操作を妨げないように、ドッキングを促進すべく所望の通りに配置できる。
【００３３】
上述した実施形態のいくつかはハンドル３５０または７５０を用いるが、それらはカメラスタンドの脚部を広げまたは退縮するためにオペレータによる上下方向の動きを必要とする。他の実施形態においては、図９Ａに示すように、カメラスタンド９００は、カメラスタンド９００の脚部を広げまたは退縮するために、矢印Ｅで示すように、水平面内で回転するように適合されたハンドル９５０を含むことができる。図９Ａにおいては右脚部９３８だけを見ることができるが、左脚部はカメラスタンドのベース９２０及びキャビネット９４０により隠されている。カメラスタンド９００もまた、カメラ９０２、ベース９２０及びラッチハンドル９４５を含んでいる。展開ハンドル９５０のより詳細な図面は図９Ｂに見られる。この実施形態においては、上に記載した回転または関節運動の脚部は、カメラスタンドハウジングまたはキャビネットの上部のハンドル９５０を、押し下げるのではなく、水平面内で回転させることによって作動させる。ハンドルの機械的な効果を増幅するために、図示されない内蔵ギヤ装置を用いることができ、ユーザがドッキングのために脚部を閉じてカメラスタンド９００を準備することを可能にする。所望の回転運動は、一連のシャフト、自在継手及びギヤによって達成できる。脚部はスプリング作動のロックピンを介して適所に係止できる。一実施形態において、ロックピンはハンドル上のボタンにより解除されるが、そのボタンは例えばボーデンケーブルまたはその他の接続機構のようなケーブルを介してピンに連結されている。
【００３４】
図１０Ａ〜図１６は、本開示に記載するカメラスタンドに用いることができるハードウェア及び機構のより詳細な図面を描いている。上で注目したように、より単純な機構を用いることができる。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１は一つの実施形態を描いているが、そこにおいてはカメラスタンド１０００を手術用ロボット１０２に積極的に固定するためにロック爪が用いられている。これらの図面には、カメラスタンド１０００だけが描かれている。したがって、複数の実施形態において、カメラスタンド１０００が手術用ロボットにドッキングしてロックされたときに、カメラスタンド１０００はそれらのキャスタが床から離れるように懸架されることが理解される。ロック爪が、本明細書に記載するように、積極的な保持のために手術用ロボットの対応空間に嵌合することもまた理解される。ロック爪は、その一部を形成するレバーの向こう側の端部または遠位端にある。
【００３５】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、手術ロボットにドッキングしかつそれから展開されるカメラスタンド１０００を描いている。図１０Ａに見られるように、カメラスタンド１０００はキャビネット１０４０及びベース１０５０を含んでおり、ベース１０５０は脚部１０５２（１つの脚部だけを見ることができる）、後側キャスタ１０５４及び前側キャスタ１０５６を含んでいる。傾斜部分１０５８は、前述した傾斜部分の一実施形態であり、手術用ロボットまたは他のメインシステムにドッキングするときにカメラスタンドの上方への動きを可能にする。ハンドルは、展開ハンドル１０１０とパドルハンドル１０２０を含んでいる。追加の詳細は図１０Ｂに描かれている。展開ハンドル１０１０は展開機構１０１２に接続されており、かつ接続ロッド１０１４はカメラスタンドのベースの近傍の追加の機構に接続されている。パドルハンドル１０２０は、ハンドル枢軸１０２２によりキャビネット１０４０の内部に取り付けられている。ハンドル枢軸１０２２はレバー１０２４により保持スプリング１０２６に接続されているが、その保持スプリングはパドルハンドル１０２０の上方への動きに抵抗すると共に接続ロッド１０２８の下方への動きに抵抗する。接続ロッド１０２８はリンケージ１０３０に、続いて貫通ブラケット１０３２に接続している。ブラケット１０３２はレバー１０３６、爪枢軸１０３４及び爪１０３８に接続している。爪１０３８は、図１０Ｂにおいては上方位置に描かれている。爪１０３８は、カメラスタンドを手術用ロボットにロックするためのリテーナである。爪１０３８は直角部分１０４２を含んでいる。直角部分１０４２は、カメラスタンドの内側支持部１０４４から離間している。カメラスタンド１０００が手術用ロボットにドッキングするときに、爪１０３８の直角部分１０４２は、直角部分１０４２と内側支持部または壁１０４４との間の空間内において、手術用ロボットの一部（図示せず）を捕捉する。
【００３６】
手術用ロボットとカメラスタンドを用いるときは、図１１に示すように、カメラスタンド１０００は展開される。この状態においては、パドルハンドル１０２０はハンドルを引っ張ることにより引き上げられる。ハンドルを引き上げると、レバー１０２４はスプリング１０２６の力に打ち勝って枢軸１０２２上で回転運動し、接続ロッド１０２８、リンケージ１０３０及びブラケット１０３２を押し下げる。このことは枢軸１０３４上でのレバー１０３６の時計回りの回転運動を生じさせ、爪１０３８を押し下げてカメラスタンドを手術用ロボットから解除する。図１１においては、爪１０３８の直角部分１０４２をより容易に見ることができることに注目されたい。要するに、カメラスタンドは、ロックのためのラッチまたは爪１０３８を解除するためにパドルハンドルを引き上げることにより展開される。この時点において、カメラスタンドは、カメラの脚部が完全にロボットのベースの外側となるまでユーザによって、傾斜部分の下方に転動させることができる。脚部がロボットのベースによってもはや拘束されないときに、内部のガススプリング１２４０は、自動的に脚部を広げまたは展開するために下向きの力を発揮する。このことは、圧縮コイルまたは捩りスプリングによって達成することもできる。以下に説明するように、脚部は、下側枢動機構１２５０によって、自動的に開放位置にロックされる。このように、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１は、カメラスタンドが、如何にして手術用ロボットに積極的にロックされるか及び手術用ロボットから解除されるかの例示的な実施形態を示している。
【００３７】
脚部展開機構の一実施形態が図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３に描かれている。図１２Ａにおいて、カメラスタンドの脚部展開機構１２００は、展開ハンドル１２１０、上部枢動機構１２１２、上部リンケージ１２２０、接続ロッド１２３０、及び下部枢動機構１２５０を含んでいる。機構１２００の追加の詳細は図１２Ｂに描かれているが、そこには引き上げられた状態の展開ハンドル１２１０が描かれている。他の実施形態で議論したように、展開ハンドル１２１０は、カメラスタンドの脚部を分離させてカメラスタンドを展開するために引き上げられる。
【００３８】
ハンドル１２１０の近くの上向き矢印で示すように、展開ハンドル１２１０が引き上げられたときに、機構１２１２は、上側リンケージ１２２０の回転運動と、機構１２１２の近くの下向き矢印で示す接続ロッド１２３０の下降を生じさせる。接続ロッド１２３０が押し下げられるときに、下側枢動機構１２５０も押し下げられる。下側枢動機構は、カメラスタンドの単一の脚部の異なる部分との接続部分１２６０、１２７０を含んでいる。接続部分は、図示のように、レバー１２７４、１２７５によって、下側枢動機構１２５０に接続された枢軸１２６２、１２７２を含んでいる。下側枢動機構１２５０はマウント１２７６により接続ロッド１２３０に接続しており、またマウント１２７８によりガススプリング１２４０に接続している。マウント１２７６、１２７８は、ピンを、ねじ部品、または任意の便利で有益な機械接続により作ることができる。
【００３９】
ユーザがカメラスタンドを展開するためにハンドル１２１０を引き上げるときに、下側枢動機構１２５０を押し下げるためのマウントまたはコネクタ１２７６を介した接続ロッド１２３０の下向きの推力は、ガススプリング１２４０の近くの下向き矢印で示されるオプションのガススプリング１２４０によって、アシストすることができ、それはマウント１２７８を介して下側枢動機構１２５０を押し下げる。ガススプリングは、下側枢動機構を内側に移動させてカメラマウントの脚部を開放するための力をもたらす。ガスピストンによってもたらされる力は、脚部を開いておくための安定的で一定な力をもたらす。接続ロッド１２３０及びスプリング１２４０は、直線方向の動きであるそれらの下方への動きを、カメラスタンドの脚部を展開するための回転運動に変換する構成要素と考えることができる。その後、カメラスタンド１０００のドッキングを望むときには、ハンドル１２１０を下げることによって、接続ロッドを持ち上げることができ、このようにして接続ロッドの上方への直線運動を、カメラスタンドの脚部を閉じるための反対方向の回転運動に変換する。
【００４０】
図１２Ｂに示すように、カメラスタンドを展開するためにハンドル１２１０を引き上げることは、枢軸１２６２、１２７２を介してレバー１２７４、１２７５を回転運動させる効果を有し、したがってこれらのレバーを下向きかつ外側に押動する。カメラマウントの脚部１２３６、１２３８に対する効果は、図１２Ｂ及び図１３を参照して説明される。図１３中の矢印は動きの概要を示している。接続ロッド１２３０またはガススプリング１２４０によって、マウント１２７６、１２７８に対し下向きの力が負荷されるときに、下側枢動機構は、図１３中の矢印Ｆで示すように下向きかつ内側に移動しようとする。このことは、矢印Ｇで示すように扇形の歯車１２３９により、右脚部１２３８の軸受１２８３及び軸受中心１２８１の回りの時計方向の回転を生じさせる、左脚部１２３６上の噛み合っている扇形の歯車１２３７は、矢印Ｈで示すように反時計回りに回転し、矢印Ａで示すように脚部１２３６、１２３８をその遠位端において開放する。軸受１２８２、１２８３及びそれらの中心１２８０、１２８１は、脚部を回転運動させるための枢支点として作用し、図１３において、脚部を展開させる。反対方向の動きは、図１４Ｂに示すように脚部の閉鎖を生じさせる。扇形の歯車１２３７、１２３９のすぐ上方にある脚部のより広い部分は、脚部の閉鎖運動についての、また下側枢動機構の水平方向及び上下方向の動きについての、堅固なストッパとして作用する。
【００４１】
下側枢動機構１２５０に負荷される力は、接続部分１２６０、１２７０により右脚部１２３８にそれぞれ固定されている左側及び右側の枢軸１２６２、１２７２に伝達される。ここで、接続部分１２６０、左側の枢軸１２６２、レバー１２７４、１２７５、右側の枢軸１２７２及び接続部分１２７０を通って延びる想像線に沿って枢動機構１２５０を介して負荷される力により、右脚部１２３８に負荷される力を考慮する。この想像線に沿って、左側の枢軸１２６２は右脚部１２３８の軸受１２８３及び軸受中心１２８１に合わせて位置が調整されているが、右側の枢軸１２７２は右脚部の軸受１２８３及びその中心１２８１からかなり離れて配置されている。想像線に沿って、軸受中心１２８２と左側の枢軸１２６２との間にはごくわずかな距離しかないが、想像線に沿って軸受中心１２８２と右側の枢軸１２７２との間には非かなり大きな距離がある。下側枢動機構１２５０に力が負荷されるときに、左側の枢軸１２６２及び接続１２６０を介して脚部１２３８に負荷されるモーメントはごくわずかであるが、距離のために、右側の枢軸１２７２及び接続部分１２７０に負荷されるモーメント、力はかなり大きい。その結果、枢動機構１２５０は図１２Ｂに示すように下方に移動する。左側の枢軸１２６２及び右側の枢軸１２７２もまた下方に移動する。左側の枢軸１２６２は軸受中心１２８１に位置調整されているので、拘束されて軸受中心１２８１に関してほとんど回転しないが、右側の枢軸１２７２は想像線に沿ってより大きな距離において、作用するので、接続部分１２７０に力を負荷し、したがって右側の軸受１２８３及びその中心１２８１により右脚部１２３８を回転させる。
【００４２】
この実施例において、脚部１２３６、１２３８は、例えば図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１に示されるようにカメラスタンドのベースに取り付けられている。脚部１２３６、１２３８は、中心１２８０、１２８１の回りの回転のために、それぞれ軸受１２８２、１２８３により中心１２８０、１２８１に取り付けられている。下側枢動機構１２５０は、この実施形態においては、接続部分１２６０、１２７０、レバー１２７４、１２７５及び枢軸１２６２、１２７２により右脚部１２３８に接続されている。枢軸１２６２及び１２７２は、右脚部１２３８の軸受中心１２８１に関して非対称である。したがって、接続ロッド１２３０またはガススプリング１２４０によりマウント１２７６、１２７８に対し下向きに力が負荷されるときに、接続部分１２６０、１２７０を介して脚部１２３８に負荷される力は、距離によって、等しくないモーメントと力が、例えば点１２６０に対してはより小さいモーメントかつ点１２７０に対してはより大きいモーメントが負荷されるようにする。これらの等しくないモーメントは、右脚部１２３８の回転と下側枢動機構１２５０のわずかな内向きの移動を生じさせ、右脚部１２３８はその軸受１２８３及び軸受中心１２８１の回りで時計回りに回転する。このことは、右脚部１２３８を開放させる。右脚部１２３８は左脚部１２３６上のギヤセクター経由で接続されるギヤセクター１２３９を含む。そして、また、それは、等しいギヤで、等しい量を開放する。そして、反時計回りに回転する。左脚部は、軸受１２８２及び中心１２８０によりカメラスタンドベースに取り付けられている。脚部は動きが等しくなるように設計できる。一実施形態において、リンケージは、レバー１２７４、１２７５の間に１８０度を超える角度が形成されるように押し下げられる。したがって、このリンケージは通過中心機構（ｐａｓｔ−ｃｅｎｔｅｒ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と称することができる。この構成において、脚部１２３６、１２３８は適所にロックされ、ガススプリングまたはハンドルが作動して下側枢動機構を持ち上げるまで動くことはできない。
【００４３】
一実施形態において、上述した展開機構は、図１０Ａ〜図１０Ｂに関して上述したパドルハンドルロックまたは爪と組み合わされる。この実施形態において、カメラスタンドは、図１１に示すように、ロックラッチまたは爪１０３８を解除するために、カメラスタンドのハウジングまたはキャビネットの後部のパドルハンドル１０２０を引き上げることにより展開される。この時点において、カメラスタンドは、カメラの脚部が完全にロボットのベースの外側に来るまで、ユーザにより傾斜部分を転動して下ることができる。脚部がロボットベースによってもはや拘束されないときに、内部のガススプリング１２４０は、脚部を自動的に広げるまたは展開するために下向きの力を発揮する。以下に説明するように、脚部は、通過中心機構と称することができる下側枢動機構１２５０によって、開放位置に自動的にロックされる。このタイプの機構の利点は、ロックのためにユーザによる更なる動作を必要とせず、かつ脚部に力を負荷しても脚部自体は閉じることができないことにある。ハンドルを引き上げることだけが、通過中心機構または下側枢動機構１２５０を作動させてその動きを逆転させることができる。
【００４４】
脚部を閉じてカメラマウントのドッキングを準備するために、まさに説明したプロセスを逆転させるための、図１４Ａに示すような機構１２００が用いられる。下向き矢印で示すようにハンドル１２１０を下げると、２つの上向き矢印で示すように機構１２２０によって、接続ロッド１２３０が上昇する。この動きはガススプリング１２４０で対抗できる。接続ロッド１２３０が上昇するときには、下側枢動機構１２５０も上昇し、したがってレバー１２７１、１２７４が上昇して矢印Ｉの方向の外向きの動きを生じさせる。これは図１４Ｂにも示されているが、外向きの動きＩは扇形の歯車１２３９の反時計回りの動きと、右脚部１２３８の反時計回りの（閉じる）動きを生じさせる。左脚部１２３６はその扇形の歯車１２３７に接続されているが、それは時計回りの方向に等しい量だけ回転し、左脚部１２３６の時計回りの、閉じる動きに帰着する。脚部が閉じると、カメラマウントはドッキングの準備ができる。
【００４５】
カメラスタンドの全体図が図１５と図１６に開示されており、カメラスタンド１５００が展開した状態とカメラスタンドがドッキングした状態をそれぞれ開示している。図１５と図１６の両方がカメラスタンドの側部破断斜視図を示しており、内部の機構を部分的に明らかにしている。図１５において、カメラスタンド１５００は、第１のハンドル１５１０、第２のドッキングまたはパドルハンドル１５２０、キャビネットまたはハウジング１５４０、及び下側プラットフォーム１５８０を有するベース１５７０を含んでいる。ベース１５７０は、図示のように角度Ａで分離している、左側と右脚部１５７６、１５７８を含んでいる。ベース１５７０は、ロック１５８４を有する後側キャスタ１５８２、並びに（図１５に一つだけを見ることができる）前側キャスタ１５８６を含んでいる。傾斜部分１５７４は図示のように右脚部１５７８の右側面上の傾斜部分であり、図１５には見ることができない左脚部１５７６の左側面上の整合する傾斜部分と共に、カメラスタンドの手術用ロボットへのドッキングを助ける。
【００４６】
図１５のカメラスタンド１５００は、第１の展開／ドッキングハンドル１５１０を開示している。図１５においては、ハンドル１５１０の近くの矢印で示すように、ハンドル１５１０は引き上げられている。要部破断図に示すように、ハンドル１５２０を引き上げることは接続ロッド１５５０の下方への動きを生じさせ、選択的にガススプリング１５５２によって、アシストされる。これらのうちのいずれかまたは両方が、下側リンケージ１５６０のリニアな下方への動きに帰着する。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３に関連して説明したように、これは下側リンケージ１５６０の内側への動き及び脚部１５７６、１５７８の開放の動きに帰着する。図１６は逆転が当てはまり、同じカメラスタンド１５００及び同じ構成要素を用いつつ、動きは反転する。ハンドル１５１０の近くの下方を向く矢印で示すように、ハンドル１５１０は下げられる。このことは、接続ロッド１５５０を上昇させるが、ガススプリング１５５２を用いる場合は、ガススプリングの下側リンケージ１５６０への下向きの力に打ち勝つ。下側リンケージ１５６０もまた引き上げられて、図１４Ａ、図１４Ｂに関して述べたように、下側リンケージの外向きの動き及び脚部を閉じる動きに帰着する。
【００４７】
本明細書に開示するような関節揺動してドッキング可能なカメラスタンドには多くの利益及び効果がある。主な利益は、関節運動のカメラスタンドが、術野のより良好な視認及び観察を可能にすることにある。カメラの位置は、使用の際に、患者、手順及び特定の現場または手術室に合わせて選択できる。他の利益は、カメラスタンドのベースを、展開された構成またはドッキングした構成へと、容易にアレンジできることにある。展開された配置からドッキングした配置への変更は、例えば主要な操作ハンドルを押し下げるという、一つの動作だけを必要とする。カメラスタンドを手術用ロボットまたは他のメインシステムにドッキングさせる能力は、システム全体の最小のフットプリントを維持しつつ、輸送及び保管のために装置の両方の部品を同時に操作できるようにする。加えて、システムをドッキングさせたときにカメラスタンドとそのキャスタが床から持ち上げられ、輸送の間の改良された操作性を生み出す。
【００４８】
カメラスタンドのドッキング解除はユーザに一つだけの動作を求め、かつカメラスタンドが完全にドッキング解除されたときに、関節運動の脚部は、ユーザの更なる動作なしに自動的に展開して開放位置にロックされる。通過中心ロック機構は、脚部に負荷された力によって、脚部が反対方向に駆動されることを防止する。このことは、脚部の偶然の衝突により、またはそれらを押して閉じることにより脚部を閉じようとする意図的な試みにより、脚部が閉じることにならないことを意味する。脚部は、ハンドルを意図的に作動させることによって、例えば、説明したようにハンドルを引き上げることによって、のみ閉じることができる。このことは、カメラスタンドが展開されているときに、脚部が開いて安定した状態を維持することを保証する。
【００４９】
本開示には多くの他の実施形態がある。例えば、標準的な、動力なしの車輪及びキャスタだけを説明してきた。他の実施形態において、カメラスタンドは、車輪またはキャスタを床の上に維持しつつ、手術用ロボットにドッキングすることができる。カメラスタンドがロボットまたは他のメインシステムに一旦ロックされると、カメラスタンドのキャスタはリードスクリュによって、持ち上げることができる。このことは、例えばサーボモータまたはステップモータによって達成できる。本明細書に記載されているいくつかの実施形態において、手術用ロボットはドッキングを助けるローラを含んでいる。他の実施形態においては、ローラまたは転動体をカメラスタンドの脚部に組み込み、カメラスタンドをロボットまたはメインシステムの内部に転動させるために用いる。これらの実施形態において、ユーザは、ドッキングための傾斜部分の輪郭の上にカメラスタンドを手動で転動させることができる。他の実施形態においては、図６に部分的に示されるように、手術用ロボットまたは他のメインシステムの近くのドッキング位置に、カメラスタンドを転動させる。ロックハンドルによって、作動する内部ロック３４５は、カメラスタンドをメインシステムの上に持ち上げ、次いで所定の位置にロックされるようにすべく、レバーを作動させるために用いることができる。レバーは、カメラスタンドの重量のユーザによる簡単な持ち上げを可能にするために、充分な機械的な利点を有していなければならない。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を前述の明細書に開示してきたが、前述の説明及び関連する図面に示された教示の利益を有することにより、本発明が関連する当業者に、本発明の多くの変更及び他の実施形態が思い浮かぶであろうことは理解される。したがって、本発明が先に開示した特定の実施形態には限定されず、かつ多くの変更及び他の実施形態が添付の請求の範囲に含まれることが意図されていることが理解される。更に、一つの実施形態の特徴を、本明細書に記載されている異なる実施形態の特徴と、組み合わせまたは用いることができることも想定される。その上、本明細書、並びにそれに続く請求の範囲に特定の用語を用いているが、それらは単に一般的かつ説明的な意味において、用いられているのであり、説明した発明や後に続く請求の範囲を限定するために用いられているのではない。本明細書において、引用した各特許及び刊行物の開示の全体は、あたかもそのような特許または刊行物の各々が参照によって、本明細書に援用されるかのように、参照によって、本明細書に援用される。本発明の様々な特徴及び利点は後に続く請求の範囲に記載されている。
【図１】
2018029951.tif 000003
【図２】
2018029951.tif 000004
【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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
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