(57)【要約】      （修正有）【課題】一層更に改良された遠隔手術システム及びデバイスを提供する。【解決手段】遠隔手術システムは、モータと、手術器具とを備える、手術アセンブリ７０を有する。手術アセンブリ７０は、モータによって駆動させられる少なくとも１つの駆動機構を有する。センサアセンブリが、不揮発性メモリに連結され、少なくとも１つの回転可能な機構の位置を不揮発性メモリに記録する。コントローラが、センサアセンブリに通信的に連結される。コントローラは、方法を実行するように構成されるプロセッサを含む。駆動機構の回転位置は、手術アセンブリ７０の使用中に不揮発性メモリに記録される。次に、手術アセンブリ７０の処置中停止が始められる。次に、手術アセンブリ７０の処置中再開を始める要求が受け取られる。次に、処置中再開が完了するのを可能にするために、駆動機構の停止後位置が停止前位置に対する受け入れられる許容差内にあるか否かが決定される。【選択図】図６
2019177199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの駆動機構を含む遠隔操作アセンブリと、
センサアセンブリと、
該センサアセンブリに通信的に連結されるコントローラとを含み、
該コントローラは、方法を実行するように構成される少なくとも１つのプロセッサを有し、前記方法は、
前記遠隔操作アセンブリの使用中に前記少なくとも１つの駆動機構の位置を不揮発性メモリに記録するスこと、
前記遠隔操作アセンブリの処置中停止後に前記遠隔操作アセンブリの処置中再開を開始する要求を受信すること、
前記少なくとも１つの駆動機構の停止後位置が前記少なくとも１つの駆動機構の停止前位置に対して受け入れられる許容差内にあるか否かを決定すること、及び
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止前位置に対して前記受け入れられる許容差内にないという決定に応答して前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することを含む、
遠隔操作システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にないという決定に応答して前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することは、前記遠隔操作アセンブリの前記処置中再開を無効にすることを含む、請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、前記停止後位置の信頼性を検証することを含む、請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
前記遠隔操作アセンブリは、遠隔操作器具をその上に取り付けさせるように構成され、前記信頼性を検証することは、前記遠隔操作器具の同一性を確認することを含む、請求項３に記載の遠隔操作システム。
【請求項５】
前記受け入れられる許容差は、＋／−９０度である、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の遠隔操作システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの駆動機構は、モータと、ギアボックスとを更に含み、前記モータは、前記ギアボックスを駆動させるように構成され、前記センサアセンブリは、前記ギアボックスの第１の側にある場所で前記少なくとも１つの駆動機構の第１の回転位置を記録するように構成される第１のセンサと、前記ギアボックスの第２の側にある場所で前記少なくとも１つの駆動機構の第２の回転位置を記録するように構成される第２のセンサとを含む、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の遠隔操作システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、前記第１の回転位置から前記第２の回転位置までの回転の比率を比較することを含む、請求項６に記載の遠隔操作システム。
【請求項８】
前記遠隔操作アセンブリは、遠隔操作器具を更に含み、前記少なくとも１つの駆動機構は、前記遠隔操作器具の回転可能な器具シャフトに連結される、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の遠隔操作システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にないという決定に応答して前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することは、遠隔操作器具が取り外されて、前記遠隔操作アセンブリに再度取り付けられるまで、或いは前記遠隔操作器具が取り外されて、交換遠隔操作器具が前記遠隔操作アセンブリに取り付けられるまで、前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することを含む、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の遠隔操作システム。
【請求項１０】
遠隔操作システムを制御する方法であって、
前記遠隔操作システムは、センサアセンブリを含み、前記遠隔操作システムは、前記センサアセンブリに通信的に連結されるコントローラを更に含み、前記コントローラは、
遠隔操作アセンブリの少なくとも１つの駆動機構の位置を不揮発性メモリに記録し、
前記遠隔操作アセンブリの処置中停止後に前記遠隔操作アセンブリの処置中再開を開始する要求を受信し、
前記少なくとも１つの駆動機構の停止後位置が前記少なくとも１つの駆動機構の停止前位置に対して受け入れられる許容差内にあるか否かを決定し、且つ
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止前位置に対して前記受け入れられる許容差内にないという決定に応答して前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することによって
当該方法を実行するように構成され、
前記遠隔操作アセンブリは、器具と、前記少なくとも１つの駆動機構を駆動させるように動作可能なモータとを含む、
方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、前記停止後位置の信頼性を検証することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記信頼性は、前記遠隔操作アセンブリの前記器具の同一性を確認することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、前記少なくとも１つの駆動機構のギアボックスへの入力から前記少なくとも１つの駆動機構の前記ギアボックスの出力までの回転の比率を比較することを含む、請求項１０乃至１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
記少なくとも１つの駆動機構の前記停止後位置が前記受け入れられる許容差内にないという決定に応答して前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することは、前記器具が取り外されて、前記遠隔操作アセンブリに再度取り付けられるまで、或いは前記器具が取り外されて、交換器具が前記遠隔操作アセンブリに取り付けられるまで、前記遠隔操作アセンブリの更なる使用を阻止することを含む、請求項１０乃至１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
複数の機械可読指令を含む不揮発性機械可読媒体であって、
前記複数の機械可読指令は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサによって実行されるときに、前記１つ又はそれよりも多くのプロセッサに請求項１０乃至１４のうちのいずれか１項に記載の方法を実行させる、
不揮発性機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の参照）
この出願は、ここに参照として援用する２０１４年３月１７日に出願された米国仮出願第６１／９５４，５６１号の利益を主張する。
【０００２】
最小侵襲的な医療技法は、診断処置又は外科処置の間に損傷させられる無関係な組織(extraneous  tissue)の量を減少させ、それにより、患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を減少させることを意図する。最小侵襲術の１つの効果は、例えば、術後の病院回復時間の減少である。標準的な手術についての平均的な病院滞在は、典型的には、類似の最小侵襲術についての平均的な病院滞在よりも有意に長いので、最小侵襲技法の使用の増大は、毎年の病院費用を数百ドル節約し得る。米国内で毎年執り行われる手術の多くは、潜在的には、最小侵襲的な方法において行われ得るが、最小侵襲的な手術器具における制約及びそれらを習得することに含まれる追加的な手術訓練の故に、目下の手術の一部のみがこれらの有利な技法を用いている。
【０００３】
外科医の器用さを増大させ、従来的な最小侵襲的な技法に関する制約の一部を回避するために、最小侵襲的なロボット手術又は遠隔手術システムが開発されている。遠隔手術において、外科医は、手で器具を直接的に保持して動かすよりもむしろ、何らかの形態の遠隔制御装置（例えば、サーボ機構又は類似物）を用いて、手術器具の動きを操縦する(manipulate)。遠隔手術システムにおいて、外科医は、手術ワークステーションで、手術部位の画像を提供され得る。外科医は、手術部位の二次元又は三次元画像をディスプレイで見ながら、マスタ制御デバイスを操縦することによって、患者に対して外科処置を行い、次に、マスタ制御デバイスは、サーボ機械的に操作される器具の動きを制御する。
【０００４】
遠隔手術のために用いられるサーボ機構は、しばしば、２つのマスタコントローラ（外科医の両手の各々について１つ）からの入力を受信し、２つ又はそれよりも多くのロボットアームを含むことがあり、それらの各々には手術器具が取り付けられる。マスタコントローラと関連するロボットアーム及び器具アセンブリとの間の動作的な通信は、典型的には、制御システムを通じて達成される。制御システムは、典型的には、例えば、力フィードバック又は同等のことの場合において、マスタコントローラからの入力命令を、関連するロボットアーム及び器具アセンブリに中継し、器具及びアームアセンブリからマスタコントローラに戻す、少なくとも１つのプロセッサを含む。ロボットアームシステムの一例は、Sunnyvale,  Calif.のIntuitive  Surgical,  Inc.から入手可能なDA  VINCI（登録商標）システムである。
【０００５】
ロボット手術中に手術部位で手術器具を支持するために、様々な器具構成を用い得る。被駆動リンケージ（リンク装置）又は「スレーブ」(“slave”)は、しばしば、ロボット手術マニピュレータと呼ばれ、最小侵襲的なロボット手術中のロボット手術マニピュレータとしての使用のための例示的なリンケージ構成は、米国特許第７，５９４，９１２号、第６，７５８，８４３号、及び第５，８００，４２３号に記載されており、それらの全開示をここに参照として援用する。これらのリンケージは、しばしば、平行四辺形構成を利用して、シャフトを有する器具を保持する。そのようなマニピュレータ構造は、器具が剛性シャフトの長さに沿う空間内に位置付けられる操縦(manipulation)の遠隔中心について旋回するよう、器具の動きを拘束し得る。操縦の遠隔中心を内部手術部位への切開地点と（例えば、腹腔鏡手術中に腹壁にあるトロカール又はカニューレと）整列させることによって、腹壁に対して潜在的に危険な力を加えずに、マニピュレータリンケージを用いてシャフトの近位端を動かすことにより、手術器具のエンドエフェクタを安全に位置付け得る。代替的なマニピュレータ構造は、例えば、米国特許第６，７０２，８０５号、第６，６７６，６６９号、第５，８５５，５８３号、第５，８０８，６６５号、第５，４４５，１６６号、及び第５，１８４，６０１号に記載されており、それらの全開示をここに参照として援用する。
【０００６】
ロボット手術中に手術部位でロボット手術マニピュレータ及び手術器具を支持し且つ位置付けるために、様々な器具構成を用い得る。各マニピュレータを患者の体内のそれぞれの切開地点と位置付け且つ整列させるために、セットアップ関節(set-up  joint)又はセットアップ関節アームと呼ぶことがある、支持リンケージ機構がしばしば用いられる。支持リンケージ機構は、所望の手術切開地点及び標的解剖学的構造との手術マニピュレータの整列を容易化する。例示的な支持リンケージ機構は、米国特許第６，２４６，２００号及び６，７８８，０１８号に記載されており、それらの全開示をここに参照として援用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
新しい遠隔手術システム及びデバイスは、極めて効果的であり且つ有利であることが証明されているが、一層更なる改良が望ましい。一般的には、改良された最小侵襲的なロボット手術システムが望ましい。幾つかの場合に、遠隔手術デバイスの使用は処置中に停止させられ、再始動後にデバイスがホーム位置に戻ること(rehoming)を必要とする。そのようなシステムが効率的な方法において処置中再始動を安全に実行するように構成されるならば、特に有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
多くの実施態様は、モータと、手術器具とを含む、手術アセンブリを含む、遠隔手術システムに関する。手術アセンブリは、モータによって駆動させられる少なくとも１つの駆動機構を有し得る。センサアセンブリを不揮発性メモリに連結させ得る。少なくとも１つの回転可能な機構の位置を不揮発性メモリに記録するためにセンサアセンブリを用い得る。コントローラをセンサアセンブリに通信的に連結させ得る。コントローラは、少なくとも１つのプロセッサを有し得る。多くの実施態様は、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な方法にも関する。方法において、少なくとも１つの駆動機構の回転位置は、手術アセンブリの使用中に不揮発性メモリに記録される。次に、手術アセンブリの使用が阻止されるように、手術アセンブリの処置中停止が始められる。次に、手術アセンブリの処置中再開を始める要求が受け取られる。次に、処置中再開が完了するのを可能にするために、少なくとも１つの駆動機構の停止後位置が少なくとも１つの駆動機構の停止前位置に対する受け入れ可能な許容差 (許容度)(tolerance)内にあるか否かが決定される。少なくとも１つの駆動機構の停止後位置が少なくとも１つの駆動機構の停止前位置に対する受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することに基づき、手術アセンブリの使用が可能にされ或いは阻止される。
【０００９】
多くの実施態様において、少なくとも１つの駆動機構の停止後回転位置が受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、停止後回転位置の信頼性を検証することを含む。
【００１０】
多くの実施態様において、停止前回転位置を検証することは、手術器具の同一性を確認することを含む。
【００１１】
多くの実施態様において、受け入れられる許容差は、＋／−９０度である。
【００１２】
多くの実施態様において、モータは、ギアボックスを駆動させ、センサアセンブリは、ギアボックスの前の場所でモータアセンブリの第１の回転位置を記録するように構成される第１のセンサと、ギアボックスの後の場所でモータアセンブリの第２の回転位置を記録するように構成される第２のセンサとを含む。少なくとも１つの駆動機構の停止後回転位置が受け入れられる許容差内にあるか否かを決定することは、第１の回転位置から第２の回転位置までの回転の比率を比較することを含む。
【００１３】
多くの実施態様において、少なくとも１つの回転可能な機構は、回転可能な器具シャフトに連結される。
【００１４】
多くの実施態様では、少なくとも１つの駆動機構の停止後回転位置が受け入れられる許容差内にないことが決定され、結果的に、コントローラは、手術アセンブリの更なる使用を阻止する。
【００１５】
多くの実施態様において、コントローラは、手術器具が手術アセンブリから取り外され且つ手術アセンブリに再度取り付けられるまで或いは手術器具が取り外され且つ交換手術器具が手術アセンブリに取り付けられるまで、手術アセンブリの更なる使用を阻止する。
【００１６】
本発明の本質及び利点の更なる理解のために、確保的な詳細化記述及び添付の図面が参照されるべきである。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、後続の詳細な記述及び図面から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】多くの実施態様に従った手術を行うために用いられる最小侵襲ロボット手術システムの平面図である。
【００１８】
【図２】多くの実施態様に従ったロボット手術システムのための外科医制御コンソールの斜視図である。
【００１９】
【図３】多くの実施態様に従ったロボット手術システム電子機器カートの斜視図である。
【００２０】
【図４】多くの実施態様に従ったロボット手術システムを概略的に例示している。
【００２１】
【図５Ａ】多くの実施態様に従ったロボット手術システムの患者側カート（手術ロボット）の部分図である。
【００２２】
【図５Ｂ】多くの実施態様に従ったロボット手術ツールの正面図である。
【００２３】
【図６】キャリッジアセンブリに取り付けられる手術器具の挿入軸に沿う選択的な並進のために器具ホルダベース部材にスライド可能に取り付けられるキャリッジアセンブリを含む、多くの実施態様に従ったロボットアセンブリを示している。
【００２４】
【図７】キャリッジアセンブリが器具ホルダベース部材から取り外されて示された、図６のロボットアセンブリを示している。
【００２５】
【図８】図８乃至図１８は、図６のキャリッジアセンブリの構成部品を例示する一連の図である。
【００２６】
【図８】図６のキャリッジアセンブリの駆動モータの装着された配置を示している。
【００２７】
【図９】図８の駆動モータに取り付けられた遊星ギアボックスを示している。
【００２８】
【図１０】図９の遊星ギアボックスの出力ギアに連結されたセンサシャフトを示している。
【００２９】
【図１１】図１０の構成部品を支持するモータハウジングを示している。
【００３０】
【図１２】図６のキャリッジアセンブリの駆動モータの回転向きをモニタリングするリゾルバ(resolver)アセンブリを例示する分解図である。
【００３１】
【図１３】図１２の装着されたリゾルバアセンブリを示している。
【００３２】
【図１４】図１０のセンサシャフトの回転向きをモニタリングする向きセンサアセンブリを例示する分解図である。
【００３３】
【図１５】図１４の装着された向きセンサアセンブリを示している。
【００３４】
【図１６】電子制御アセンブリ、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）アンテナ、及び図６のキャリッジアセンブリのための接点アセンブリを示している。
【００３５】
【図１７】図６のキャリッジアセンブリの外側ハウジング構成部品を示している。
【図１８】図６のキャリッジアセンブリの外側ハウジング構成部品を示している。
【００３６】
【図１９】図９の遊星ギアボックスのうちの１つを示している。
【００３７】
【図２０】図１９の遊星ギアボックスの断面を示している。
【００３８】
【図２１】図８の駆動モータのうちの１つを示している。
【００３９】
【図２２】図２１の駆動モータの分解図であり、磁束シールドとしての機能を果たす鉄の端リングを例示している。
【００４０】
【図２３】図２１の駆動モータの断面を示している。
【００４１】
【図２４】キャリッジアセンブリに取り付けられる手術器具の挿入軸に沿う選択的な並進のために器具ホルダベース部材にスライド可能に取り付けられるキャリッジアセンブリを含む、多くの実施態様に従ったロボットアセンブリを示している。
【００４２】
【図２５】図２４のキャリッジアセンブリの駆動アセンブリを示している。
【００４３】
【図２６】多くの実施態様に従った処置中再開のための方法のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下の記述では、本発明の様々な実施態様を記載する。説明の目的のために、具体的な構成及び詳細が実施態様の網羅的な理解をもたらすために示される。しかしながら、特定の詳細がなくて本発明が実施されてよいことも当業者に明らかであろう。更に、記載する実施態様を曖昧にしないよう、周知の構成は省略され或いは簡略化されることがある。
【００４５】
最小侵襲的なロボット手術
【００４６】
幾つかの図を通じて同等の参照番号が同等の部品を示す、図面を今や参照すると、図１は、典型的には、手術台１４の上に横たわる患者１２に対して最小侵襲的な診断処置又は外科処置を行うために用いられる、最小侵襲ロボット手術（ＭＩＲＳ）システム１０の平面図である。システムは、処置中に外科医１８が使用するための、外科医コンソール１６を含み得る。１人又はそれよりも多くの助手２０が処置に参加してもよい。ＭＩＲＳシステム１０は、患者側カート２２（手術ロボット）及び電子機器カート２４を更に含み得る。患者側カート２２は、外科医１８がコンソール１６を通じて手術部位を見る間に、患者１２の体にある最小侵襲的な切開部を通じて少なくとも１つの取り外し可能に連結されるツールアセンブリ２６（以下単に「ツール」と呼ぶ）を操縦(manipulate)し得る。患者側カート２２によって操縦して内視鏡２８を方向付け得る、立体視内視鏡のような内視鏡２８によって、手術部位の画像を得ることができる。外科医コンソール１６を通じた外科医１８への引き続きの表示のために、電子機器カート２４を用いて手術部位の画像を処理し得る。一度に用いられる手術ツール２６の数は、その他の要因の中でもとりわけ、診断処置又は外科処置及び手術室内の空間制約に概ね依存する。処置中に用いられるツール２６のうちの１つ又はそれよりも多くを交換することが必要であるならば、助手２０が患者側カート２２からツール２６を取り外し、それを手術室内のトレイ３０からの他のツール２６と交換してよい。
【００４７】
図２は、外科医コンソール１６の斜視図である。外科医コンソール１６は、深さ知覚を可能にする手術部位の協調立体像(coordinated  stereo  view)を外科医１８に提示するための左目ディスプレイ３２及び右眼ディスプレイ３４を含む。コンソール１６は、１つ又はそれよりも多くの入力制御デバイス３６を更に含み、入力制御デバイス３６は（図１に示す）患者側カート２２に１つ又はそれよりも多くのツールを操縦させる。テレプレゼンス又は外科医がツール２６を直接的に制御しているという強い感覚を有するよう入力デバイス３６がツール２６と一体的であるという知覚を外科医にもたらすために、入力制御デバイス３６は、（図１に示す）それらの関連付けられるツール２６と同じ自由度を提供し得る。この目的を達成するために、位置センサ、力センサ、及び触覚フィードバックセンサ（図示せず）を利用して、ツール２６からの位置、力、及び触覚感覚(tactile  sensations)を、入力制御デバイス３６を通じて外科医の両手に戻してよい。
【００４８】
外科医が処置を直接的にモニタリング（監視）し、必要であれば物理的に存在し、且つ電話又は他の通信媒体を通じてよりもむしろ直接的に助手と話すことがあるように、外科医コンソール１６は、患者と同じ部屋内に配置されるのが普通である。しかしながら、外科医は、遠隔手術処置を可能にするよう、異なる部屋、完全に異なる建物、又は患者から離れた他の場所に配置され得る。
【００４９】
図３は、電子機器カート２４の斜視図である。電子機器カート２４は、内視鏡２８に連結され得るし、例えば、外科医コンソールでの或いは局部的に及び／又は遠隔に配置される他の適切なディスプレイ上での外科医への、引き続きの表示のために、キャプチャ画像（取込み画像）を処理するプロセッサを含み得る。例えば、立体視内視鏡が用いられるとき、電子機器カート２４は、手術部位の協調立体画像を外科医に提示するよう、キャプチャ画像を処理し得る。そのような協調(coordination)は、対向する画像の間の整列を含み得るし、立体視内視鏡の立体作業距離(stereo  working  distance)を調節することを含み得る。他の例として、画像処理は、光学収差のような、画像キャプチャデバイス（画像取込みデバイス）の撮像誤差を補償するための、従前に決定されたカメラ較正パラメータの使用を含み得る。
【００５０】
図４は、（図１のＭＩＲＳシステム１０のような）ロボット手術システム５０を図式的に例示している。上で議論したように、（図１の外科医コンソール１６のような）外科医コンソール５２は、最小侵襲的な処置中に（図１の患者側カート２２のような）患者側カート（手術ロボット）５４を制御するために、外科医によって用いられ得る。患者側カート５４は、処置部位の画像をキャプチャし且つキャプチャ画像を（図１の電子機器カート２４のような）電子機器カート５６に出力するために、立体視内視鏡のような撮像デバイスを用い得る。上で議論したように、電子機器カート５６は、あらゆる後続の表示に先立ち、キャプチャ画像を様々な方法において処理し得る。例えば、電子機器カート５６は、外科医コンソール５２を介して組み合わせ画像を外科医に表示するに先立ち、キャプチャ画像を仮想の制御インターフェースでオーバーレイし得る。患者側カート５４は、電子機器カート５６の外側での処理のために、キャプチャ画像を出力し得る。例えば、患者側カート５４は、キャプチャ画像をプロセッサ５８に出力することができ、キャプチャ画像を処理するためにプロセッサ５８を用いることができる。画像を電子機器カート５６及びプロセッサ５８の組み合わせによっても処理することができ、電子機器カート５６及びプロセッサ５８を連結して、キャプチャ画像を合同で、順次的に、及び／又はそれらの組み合わせで処理することができる。処置部位の画像又は他の関連画像のような画像の局部的な及び／又は遠隔の表示のために、１つ又はそれよりも多くの別個のディスプレイ６０もプロセッサ５８及び／又は電子機器カート５６に連結し得る。
【００５１】
図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、患者側カート５４及び手術ツール６２を示している。手術ツール６２は、手術ツール２６の一例である。図示の患者側カート２２は、３つの手術ツール２６及び処置部位の画像のキャプチャのために用いられる立体視内視鏡のような撮像デバイス２８の操縦(manipulation)をもたらす。操縦は多数のロボット関節を有するロボット機構によってもたらされる。切開部の大きさを最小にするために、遠隔運動中心が切開部に維持されるように、撮像デバイス２８及び手術ツール２６を患者にある切開部を通じて位置付け且つ操縦し得る。手術ツール２６が撮像デバイス２８の視野内に位置付けられるとき、手術部位の画像は手術ツール２６の遠位端の場像を含み得る。
【００５２】
器具キャリッジアセンブリ
【００５３】
図６及び７は、キャリッジアセンブリ７２と器具ホルダアセンブリ７４とを含む、多くの実施態様に従った、ロボットアセンブリ７０を示している。器具ホルダアセンブリ７４は、器具ホルダベース部材７６と、器具ホルダベース部材７６にスライド可能に取り付けられるスパー取付部品７８(spar  fitting)とを含む。キャリッジアセンブリ７２は、スパー取付部品７８に取付け可能である。器具ホルダアセンブリ７４は、器具ホルダベース部材７６に沿ってスパー取付部品７８を選択的に並進させ、それにより、キャリッジアセンブリ７２に取り付けられる手術器具（図示せず）の挿入軸に沿って器具ホルダベース部材７６に沿ってキャリッジアセンブリ７２を並進させるように動作可能である、キャリッジ駆動機構（図示せず）を含む。
【００５４】
キャリッジアセンブリ７２は、５つの出力駆動継手８０(output  drive  couplings)を含む。出力駆動継手８０の各々は、手術器具がキャリッジアセンブリ７２に取り付けられるときに、手術器具の対応する入力駆動継手と駆動的に連結するように構成される。５つの出力駆動継手８０の各々を独立して作動させて、取り付けられる手術器具の対応する機構を作動させ得る。例えば、出力駆動継手８０のうちの１つは、手術器具の細長いシャフトを回転させるために用いられ得るし、１つは、取り付けられる手術器具のエンドエフェクタを第１の軸（例えば、ピッチ軸）の周りで関節作動させるために用いられ得るし、１つは、エンドエフェクタを第１の軸に対して垂直な第２の軸（例えば、ヨー軸）の周りで関節作動させるために用いられ得るし、１つはエンドエフェクタの締付けジョーを関節作動させるために用いられ得るし、１つはエンドエフェクタのステープル留め及び切断カートリッジを関節作動させるために用いられ得る。好適実施態様において、５つの出力駆動継手の各々の出力駆動継手の回転軸は、手術器具の細長いシャフトと実質的に平行である。キャリッジアセンブリ７２は、５つの出力駆動継手８０を含むが、キャリッジアセンブリは、あらゆる適切な数の出力駆動継手と共に構成され得る。
【００５５】
多くの実施態様において、出力駆動継手のうちの２つは、それぞれ、二本指手術器具(two-finger  surgical  instrument)の単一の指を駆動させるように構成され得る。２つの指の相対的な動きは結合して、手術エンドエフェクタの把持動作及びヨー動作の両方をもたらす。多くの実施態様において、手術器具シャフトから最も遠い２つの出力駆動継手は、これらの把持／ヨー動作を駆動させるために用いられる。
【００５６】
また、好適実施態様において、出力駆動継手は、キャリッジの幅を最小にするよう、アレイ（配列）において配置される。例えば、最大で２つの出力駆動継手が、キャリッジの幅方向において互いに隣接して配置され得る（例えば、図６の向きに対して５つの駆動継手８０のアレイの右側にある２つの駆動継手が、キャリッジの幅方向において互いに隣接し、同様に、図６の向きに対して５つの駆動継手８０のアレイの左側にある２つの駆動継手が、キャリッジの幅方向において互いに隣接する、図６の駆動継手８０の配置を参照）。
【００５７】
キャリッジアセンブリ７２は、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）アンテナモジュール８２や、接点アセンブリ８４も含む。ＲＦＩＤアンテナモジュール８２は、例えば、取り付けられる手術器具を識別するために並びに／或いは取り付けられる手術器具の存在を検出するために、手術器具又は無菌アダプタ構成部品にあるＲＦＩＤタグに呼び掛けるために用いられ得る。接点アセンブリ８４は、例えば、取り付けられる手術器具を識別するために並びに／或いは取り付けられる手術器具又は無菌アダプタの存在を検出するために、取り付けられる手術器具のＩＣチップに繋がり得る。好適実施態様において、ＲＦＩＤアンテナモジュール８２は、近距離で、例えば、０ｍｍ〜約２０ｍｍの間の分離距離で、ＲＦＩＤタグを読み取るように設計される。その場合、ＲＦＩＤタグ信号は、キャリッジからの器具の接近、存在、及び／又は取外しを決定するのを助ける１つの（冗長）情報として用いられ得る。
【００５８】
図８は、出力駆動継手８０を関節作動させるために用いられる駆動モータ８６の装着配置を示している。多くの実施態様において、駆動モータ８６は、関連付けられる電子整流系によって制御される、電子整流モータ（ＥＳＭｓ）である。ＥＣＭは、回転する永久磁石と、固定される電機子とを有し、それにより、動いている電機子に電流を結合する必要を排除する。電子コントローラがブラシ付き直流（ＤＣ）モータのブラシ／整流子アセンブリに取って代わる。各々の駆動モータ８６についてのロータの向きは、センサアセンブリによってモニタリング（監視）され、駆動モータのために電子コントローラに供給される。駆動モータ向きは、駆動モータの巻線の位相を制御して駆動モータの回転を制御するために、電子コントローラによって用いられる。駆動モータ８６は、４つの隅部駆動モータと４つの隅部駆動モータの間に配置される中央駆動モータとを備えるパターンにおいて配置される。例示の配置において、４つの隅部駆動モータの各々は、隣接する隅部駆動モータ及び中央駆動モータに直ぐ隣接して（例えば、５ミリメートル未満だけ隔てられて、２ミリメートル未満だけ隔てられて）配置される。そして、中央駆動モータは、４つの隅部駆動モータの各々に直ぐ隣接して配置される。その配置は、隅部駆動モータのうちの２つの間に中央駆動モータの両側に開放空間をもたらす。好適実施態様において、駆動モータは、ステータ及びロータが個別の構成部品であり、キャリッジハウジング内に装着された後にだけ完全且つ機能的なモータを形成する、「構成部品セット」(“component  set”)である。
【００５９】
図９は、駆動モータ８６に連結された出力アセンブリ８８，９０を示している。出力アセンブリ（出力アセンブリ８８）のうちの４つの各々は、バネ荷重出力駆動継手８０と、二段遊星ギアボックス９２とを含む。出力アセンブリ９０は、バネ荷重出力駆動継手８０と、一段遊星ギアボックス９４とを含む。遊星ギアボックス９２，９４の各々は、バネ荷重出力駆動継手８０のうちの１つを駆動モータ８６のうちの対応する１つに駆動的に連結する。多くの実施態様において、出力アセンブリギアボックスの歯車比は、好ましくは、高効率バックドライバビリティ(back-drivability)をもたらすために、４０：１である。高効率バックドライバビリティは、高性能手術動作を可能にする重要な構成である。好適実施態様において、二段遊星ギアボックス９２の各々は、約２８対１のギア減速比をもたらす。一段遊星ギアボックス９４は、約５．３対１のギア減速比をもたらす。遊星ギアボックス９２，９４の各々は、スロット付き孔９６（それらの殆どは図９の眺望方向に対して隠されている）を有する外側ハウジングを含み、スロット付き孔９６は、スロット付き孔９６を通じて延びるピニオンギアを駆動させるように構成されるギア外歯を有するキャリアギア(carrier  gear)と整列させられる。外向きに噛み合わせられる(externally-geared)キャリアギアの各々は、遊星ギアボックス９２，９４のための出力リンクであり、従って、対応する出力駆動継手８０と一致して回転する。
【００６０】
図１０は、遊星ギアボックス９２，９４の外向きに噛み合わせられるキャリアギアに駆動的に連結される、５つのセンサアセンブリ９８を示している。センサアセンブリ９８の各々は、ピニオンギア１００と、ピニオンギア１００に連結されるシャフトアセンブリ１０２と、センサ標的１０４とを含み、センサ標的の向きは、アブソリュートオリエンテーション(absolute  orientation)センサアセンブリ（図示せず）によってモニタリングされる。各ピニオンギア１００は、スロット付き孔９６のうちの１つを通じて延びて、対応する遊星ギアボックスの外向きに噛み合わせられるキャリアギアと係合し且つそれによって駆動させられる。５つの駆動モータ８６及び関連付けられる遊星ギアボックス９２，９４は、２つの開放容積１０６，１０８をもたらすパターンにおいて配置され、２つの開放容積１０６，１０８は、中央駆動モータの両側に位置する。遊星ギアボックス９２，９４の各々は、そのスロット付き孔９６が開放容積１０６，１０８のうちの１つに面するように向けられる。センサアセンブリ９８のうちの２つは、開放容積１０６の近い側(near-side)に配置される。そして、センサアセンブリ９８のうちの３つは、遠い側(far-side)の開放容積１０８内に配置される。隅部遊星ギアボックスと係合するセンサアセンブリ９８のためのピニオンギア１００は、近い側の開放容積１０８内の２つのピニオンギアのために図示されるように同じ幾何学的平面内に配置される。中央遊星ギアボックスと係合するセンサアセンブリ９８のためのピニオンギア１００は、遠い側の開放容積１０８内に配置される他の２つのピニオンギアから偏心（オフセット）して配置され且つそれらと重なり合う。多くの実施態様において、スロット付き孔９６は、遠い側の開放容積１０８内に配置されるピニオンギア１００の間の重なり合いと関連付けられるピニオンギア１００の可能な位置に順応するよう、増大させられた幅を有する。同様に、多くの実施態様において、外向きに噛み合わせられるキャリアギアのギア歯は、遠い側の開放容積１０８内に配置されるピニオンギア１００の間の重なり合いと関連付けられるピニオンギア１００の可能な位置に順応するよう、増大させられた幅を有する。
【００６１】
各シャフトアセンブリ１０２は、駆動シャフト１１０と、底端軸受１１２と、頂端軸受１１４と、圧縮バネ１１６とを含む。頂端軸受１１４を駆動シャフト１１０に沿って並進させることができ、それにより、圧縮バネ１１６を圧縮して、（図１１に示す）モータハウジング内へのセンサアセンブリ９８の横方向装着のために頂端軸受１１４を位置付ける。ひとたびモータハウジング内に装着されると、圧縮バネ１１６の伸張は、頂端軸受１１４を再配置して、モータハウジング内の対応する軸受レセプタクルと係合させる。
【００６２】
図１１は、駆動モータ８６、遊星ギアボックス９２，９４、及びセンサアセンブリ９８がモータハウジング１１８に取り付けられた状態の、モータハウジング１１８を示している。多くの実施態様において、モータハウジング１１８は、駆動モータ８６、センサアセンブリ９８、及びキャリッジアセンブリ７２の他の構成部品を収容し且つ／或いは支持するように構成される、モノリシックに(一体式に)(monolithically)機械加工される構成部品である。好適実施態様において、モノリシックに機械加工されるハウジング１１８は、７０Ｗ／ｍ−Ｋよりも大きい熱伝導率を有する材料（例えば、マグネシウム又はアルミニウム）で作られる。
【００６３】
図１２は、取付フレーム１２２と、取付フレーム１２２に取り付けられる５つのホール効果センサ１２４とを含む、ホール効果センサアセンブリ１２０を示す、分解図である。ホール効果センサ１２４の各々は、モータロータの交互する磁南極及び磁北極が通り過ぎると変化する出力信号を提供することによって、対応する駆動モータ８６のロータの向きをモニタリングする。各々のホール効果センサ１２４からの出力信号は、対応する駆動モータのために電子コントローラに入力される。電子コントローラの各々は、向き信号を用いて、対応する駆動モータの巻線の位相を制御して、駆動モータの回転を制御する。取付フレーム１２２は、５つのセンサアセンブリ９８の底端軸受を受け且つ支持するレセプタクル１２６も含む。図１３は、モータハウジング１１８に取り付けられたホール効果アセンブリ１２０を示している。
【００６４】
図１４は、取付フレーム１３０と、取付フレームに取り付けられる１０個の向きセンサ１３２とを含む、アブソリュートオリエンテーションセンサアセンブリ１２８を示す、分解図である。向きセンサ１３２のうちの５つは、センサアセンブリ９８の対応するものの向きをモニタリングし、それにより、対応する出力駆動継手８０の向きをモニタリングする。加えて、向きセンサのうちの５つは、駆動モータのロータ構成部品の向きをモニタリングする。これらの５つの向きセンサは、ホール効果センサアセンブリに加えて、モータ回転感知の第２の手段を提供する。多くの実施態様において、向きセンサ１３２は、対応するセンサアセンブリ９８のセンサ標的１０４上の光学的に読み取り可能なパターンの角向きを感知し、それにより、センサ標的１０４の向きを感知する、光学センサを含む。図１５は、その装着位置において取り付けられた向きセンサアセンブリ１２８を示している。
【００６５】
図１６乃至１８は、キャリッジアセンブリ７２の追加的な構成部品を示している。図１６は、電子制御アセンブリ１３４、無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）アンテナモジュール８２、及び接点アセンブリ８４の取付位置を示している。図１７は、下方ハウジング１３６及び側方カバー１３８の取付位置を示している。そして、図１８は、外側ハウジング１４０の取付位置を示している。
【００６６】
図１９は、二段遊星ギアボックス９２のうちの１つと出力駆動継手８０のうちの関連付けられる１つとを示している。出力駆動継手８０は、噛み合い継手(mating  coupling)において対応する駆動拡張構成を受け且つそれらと駆動的に連結される、対向して配置される駆動レセプタクル１４２，１４４を含む。駆動レセプタクル１４２，１４４は、異なる径方向位置に配置され、それにより、出力駆動継手８０と対応する噛合継手との間の係合の１つだけの可能な角向きを保証する。
【００６７】
図２０は、二段遊星ギアボックス９２のうちの１つの断面図を示している。遊星ギアボックス９２は、外側ハウジング１４６と、第１の遊星ステージ１４８と、第２の遊星ステージ１５０と、二列軸受１５２とを含む。第１の遊星ステージ１４８は、対応する駆動モータ８６のロータに取り付けられる太陽ギア（図示せず）とインターフェース接続し且つそれによって駆動させられる第１ステージの遊星ギア１５４を含む。第１ステージの遊星ギア１５４は、第１ステージの出力太陽ギア１５８に固定的に取り付けられる第１ステージのキャリア１５６に回転的に取り付けられる。第１ステージの遊星ギア１５４は、外側ハウジング１４６と一体的な内部リングギア１６０とインターフェース接続する。第２の遊星ステージ１５０は、第１ステージの出力太陽ギア１５８とインターフェース接続し且つそれによって駆動させられる第２ステージの遊星ギア１６１を含む。第２ステージの遊星ギア１６１は、第２ステージのキャリア１６２に回転的に取り付けられる。第２ステージの遊星ギア１６１は、外側ハウジング１４６と一体的な内部リングギア１６０とインターフェース接続する。第２ステージのキャリア１６２は、対応するセンサアセンブリ９８のピニオンギア１００とインターフェース接続し且つそれを駆動させるギア外歯１６４を有する。第２ステージのキャリアのギア外歯１６４及び外側ハウジング１４６にある孔９６は、ここにおいて記載するようなピニオンギア１００の重なり合いと関連付けられる対応するピニオンギア１００の異なる可能な位置に順応するような大きさとされる、遊星ギアボックス９２の軸方向における幅を有する。
【００６８】
第２ステージのキャリア１６２は、二列軸受１５２の内側レースとインターフェース接続し且つそれによって支持される内側中空シャフト１６６に固定的に連結される。保持リング１６８が、内側中空シャフト１６６にある孔とインターフェース接続し、第２ステージのキャリア１６２及び内側中空シャフト１６６のアセンブリを二列軸受１５２の内側レースに対して保持する。二列軸受１５２は、二列のロール運動する要素を含み、それらは第２ステージのキャリア１６２を外側ハウジング１４６に対して同心に回転させる働きをする。二列軸受１５２によってもたらされる追加的な回転拘束で、二列軸受１５２は、２つ又はそれよりも多くの別個の軸受の代わりに用いられ、それにより、遊星ギアボックス９２が、２つ又はそれよりも多くの別個の軸受を有する従来的な遊星ギアボックスと比べて、遊星ギアボックス９２の軸方向に沿ってより小さい長さを有するのを可能にする。
【００６９】
第２ステージのキャリア１６２は、外部スプラインを介して出力駆動継手８０と駆動的に連結される。圧縮バネ１７０が、出力駆動継手８０を拡張位置に付勢する。第２ステージのキャリア１６２、出力駆動継手８０、及び圧縮バネ１７０は、駆動レセプタクル１４２，１４４が噛合継手における対応する駆動拡張構成と適切に整列させられるまで、出力駆動継手８０が回転させられる係合プロセスの間に、出力駆動継手８０を遊星ギアボックス９２に向かって移動させ得るように構成される。一段遊星ギアボックス９４は、二段遊星ギアボックス９２と同様に構成されるが、第１の遊星ステージ１４８を具備しない。
【００７０】
図２１は、駆動モータ８６のうちの１つの駆動モータの側面図を示している。駆動モータ８６の各々は、駆動モータの両端に配置される磁束シールド１７２を含む。図２２は、駆動モータ８６の残部から移動させられた磁束シールド１７２を示す分解図である。多くの実施態様において、磁束シールド１７２の各々は、適切に高い透磁率を有する適切な磁気的に柔らかい材料（例えば、鉄、コバルト、及び／又はニッケル）で作られる。例示する実施態様において、各磁束シールド１７２は、駆動モータ８６の軸方向の長さに対して例示する軸方向の長さを有する薄い中空シリンダとして構成される。磁束シールド１７２は、駆動モータ８６の両端に配置されて、磁化モータロータから発散する磁束線を引っ張る(entrain)ので、それらの磁束線は、駆動モータ８６に隣接して延びて隣接する駆動モータと干渉せず、且つ／或いは隣接するモータセンサを干渉しない。
【００７１】
図２３は、駆動モータ８６のうちの１つの駆動モータの断面図を示している。駆動モータ８６は、永久磁石１７６を有するロータ１７４と、頂端軸受１７８と、底端軸受１８０と、出力ギア１８２と、向きセンサ標的１８４（これは図１４に示す光学エンコーダのための標的であり、図１２に示すホール効果センサでないことに留意）と、モータ巻線１８８を配置する外側モータハウジング１８６と、磁束シールド１７２と、エンドキャップ１９０とを含む。磁束シールド１７２の各々は、モータ巻線１８８の対応する端と重なり合うよう、駆動モータ８６の両端に配置される。磁束シールド１７２の場所及び構成は、磁化モータロータから発散する磁束線が隣接する駆動モータと並びに／或いは１つ又はそれよりも多くの隣接するモータ向きセンサと相互作用するのを抑止し且つ／或いは防止するように選択される。磁束シールドは、ロータにある永久磁石から来る磁場が隣接するモータ及び／又はセンサと相互作用するのを防止する。ステータ巻線から来る磁場は、一般的に、ロータの回転する永久磁石よりも弱く、一般的に、有害な干渉の主要源でない。しかしながら、磁束シールドは、両方の効果を減衰させる働きをする。
【００７２】
図２４は、多くの実施態様に従った、ロボットアセンブリ２００を示している。ロボットアセンブリ２００は、挿入軸ベース２０２と、挿入軸アセンブリ２０４と、キャリッジアセンブリ２０６と、無菌アダプタ２０８とを含む。挿入軸アセンブリ２０４は、入れ子式であり、上流リンケージ（図示せず）を介して選択的に位置付け且つ方向付け得る挿入軸ベース２０２に取り付けられる。キャリッジアセンブリ２０６は、挿入軸アセンブリ２０４に取り付けられ、挿入軸アセンブリ２０４に沿って選択的に並進可能である。キャリッジアセンブリ２０６は、キャリッジアセンブリ２０６に取り付けられる手術器具（図示せず）の最大で８つの対応する入力と連結し且つそれらを作動させるように構成される、８つの回転駆動アセンブリを含む。無菌アダプタ２０８は、無菌アダプタ２０８の迅速離脱をもたらす嵌込みインターフェース設計によってキャリッジアセンブリ２０６に載るように構成される。無菌アダプタ２０８は、キャリッジアセンブリの８つの回転駆動アセンブリの出力をキャリッジアセンブリ２０６に取り付けられる手術器具（図示せず）の回転駆動入力に駆動的に連結する、８つの回転継手を含む。多くの実施態様において、８つの回転駆動アセンブリは、手術器具の最大で６つの回転駆動入力を作動させるために用いられる６つの駆動アセンブリと、最新手術器具（例えば、ステープラ、血管シーラ(vessel  sealer)）の追加的な回転駆動入力を駆動させるために用いられる２つの追加的な回転駆動アセンブリとを含む。
【００７３】
図２５は、キャリッジアセンブリ２０６の駆動アセンブリ２１２を示している。駆動アセンブリ２１２は、８つの駆動アセンブリ２１４を含む。駆動アセンブリ２１４の各々は、駆動モータ８６と、一次角向きセンサ２１６と、二次角向きセンサ２１８と、遊星ギアボックス２２０とを含む。駆動アセンブリ２１２の８つの駆動モータ８６は、２つの幅×４つの深さのアレイ（配列）において配置される。駆動アセンブリ２１２は、駆動モータ８６、一次角向きセンサ２１６、二次角向きセンサ２１８、及び遊星ギアボックス２２０を収容し且つ／或いは支持するように構成される、モータハウジング２２２を含む。
【００７４】
駆動モータ８６は、ここにおいて議論するキャリッジアセンブリ７２の駆動モータ８６と同様に構成される。よって、キャリッジアセンブリ７２の駆動モータ８６の記述は、駆動アセンブリ２１２の駆動モータ８６に当て嵌まり、従って、ここでは反復されない。
【００７５】
あらゆる適切な角向きセンサを一次及び二次角向きセンサ２１６，２１８のために用い得る。例えば、多くの実施態様において、一次角向きセンサ２１６の各々は、対応する駆動モータ８６のロータに取り付けられる磁石２２４のアブソリュートオリエンテーション（絶対的な向き）を追跡する磁気センサを含む絶対磁気エンコーダ(absolute  magnetic  encoder)である。そして、多くの実施態様において、二次角向きセンサ２１８は、コンパクトなホール効果センサである。駆動アセンブリ２１４の各々における駆動モータ８６の角向きは、一次及び二次角向きセンサ２１６，２１８によって重複して追跡され、それにより、駆動モータ８６の角向きの追跡に対する信頼水準の増大をもたらす。
【００７６】
８つの遊星ギアボックス２２０は、ここにおいて議論するキャリッジアセンブリ７２の出力アセンブリ８８，９０と同様に構成される。顕著な相違は、遊星ギアボックス２２０が、ギアボックスの中心線に沿って分散させられる追加的な軸受アセンブリを含み、よって、出力アセンブリ８８，９０よりも幾分長いことである。８つの遊星ギアボックス２２０は、比較的頑丈(heavy-duty)であり、高度に後方駆動可能 (バックドライバブル)(back-drivable)であり、効率的であり、低いバックラッシュ（例えば、０．０５度）を有する。２つの遊星ステージは、標準的な低速駆動アセンブリ２１４（例えば、８つの駆動アセンブリ２１４のうちの７つ）について２８対１のギア減速比を生むために用いられる。そして、１つの遊星ステージは、低速駆動アセンブリ２１４（例えば、８つの駆動アセンブリのうちの１つ）について５．３対１のギア減速比を生むために用いられる。
【００７７】
ここにおいて議論するように、駆動モータ８６の端に配置される駆動モータ８６の各々は、磁束シールド１７２を含む。磁束シールド１７２は、磁化モータロータから発散する磁束線を引っ張る働きをするので、それらの磁束線は、駆動モータ８６に隣接して延びて隣接する駆動モータと干渉せず、且つ／或いは隣接する一次及び／又は二次角向きセンサ２１６，２１８と干渉しない。
【００７８】
図２６は、例えば、ここに開示するモータのうちの何れかのような、及び、例えば、器具マニピュレータを開示する参照として援用する「COMPACT  NEEDLE  MANIPULATOR  FOR  TARGETED  INTERVENTIONS」という名称の米国特許出願公開第２０１３／０２０９２０８（代理人整理番号ＩＳＲＧ０３６４０／ＵＳ）に開示するモータのうちの何れかのような、モータによって駆動させられる手術デバイスの処置中再開のための方法２６０を例示している。適用可能な手術デバイスの例を、国際公開第ＷＯ２０１１／０６０３１８号（代理人整理番号：ＩＳＲＧ０２３６０／ＰＣＴ）、米国特許出願公開第２０１１／１１８７７８号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２３３０／ＵＳ）、「MINIMALLY  INVASIVE  SURGICAL  INSTRUMENT  TO  PROVIDE  NEEDLE-BASED  THERAPY」という名称の米国特許出願公開第２０１３／０２１１４０１号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０３６３０／ＵＳ）、及び「SCISSOR  BIAS  FOR  DIRECT  PULL  SURGICAL  INSTRUMENT」という名称の米国特許出願公開第２０１１／０３１３４４９号（代理人整理番号ＩＳＲＧ０２７６０）に見出すことができ、先行する文献の各々を参照として援用する。
【００７９】
方法２６００の工程２６０２で、コントローラが、処置中に遠隔手術制御される手術器具のための駆動機構の回転位置を不揮発性メモリに継続的に記録する。例えば、向きセンサアセンブリ１２８の向きセンサのような、上で議論した向きセンサのうちの何れかが、センサ向きを不揮発性メモリに継続的に記録し得る。データは、ツールが急速に動くときに、ツールが再開後にどこにあるべきかを推定する、依然として十分な解像度(resolution)があるような速度で、格納される。
【００８０】
方法２６００の工程２６０４で、処置中停止がコントローラによって始められる。故に、手術デバイスは、停止が起こる直ぐ前に手術デバイスがあった場所において保持される。希に、手術デバイスについての故障状態が患者処置中に起こる。これが起こるとき、システムは、手術デバイスの継続的な使用がコントローラによって中止させられるように、自動安全停止を行う。加えて、デバイスの停止は、初期設定状態に起因しない何れかの理由のために任意的に起こることがある。いずれの場合においても、手術デバイスの継続的な使用は、再開手順を開始することによって起こり得る。
【００８１】
方法２６００の工程２６０６で、コントローラは、手術デバイスの処置中再開を開始する要求を受け取る。手術デバイスの使用を安全に再開するために、例えば、１つ又はそれよりも多くのエフェクタ機構及び／又は回転可能なシャフトの、停止後位置が、停止前と有意に逸脱していない、ことが保証されなければならない。例えば、回転シャフトを備える手術デバイスは、停止時に（組織上で）締付けモードにあることがある。故に、回転シャフトが有意に回転しているならばデバイスを再開するのは望ましくない。何故ならば、停止は組織を締め付けたまま起こったからである。
【００８２】
多くの特徴は、デバイスが停止前位置からドリフトするデバイスに寄与し得る。例えば、上述したバネ荷重出力駆動継手８０のような、モータアセンブリ内の巻回バネからの力は、モータ及び／又は伝動装置を後方駆動させ得る。動きは、技術者が手術デバイスの部分を操作して、初期設定状態を解消する結果としても起こり得る。加えて、締め付けられた且つ／或いは捩られた組織は、手術デバイス内の力適用機構に反力をもたらし得る。
【００８３】
遠隔手術システムのための手術デバイスは、しばしば、取り外し不能であり、よって、本質的にモジュール式であり、上で介した出力アセンブリ８８のような、ディスク状の駆動体(drivers)によって駆動させられる入力を含む。代替的に、センサを手術器具内に配置することもできる。手術器具と干渉する駆動体機構の１つ又はそれよりも多くの場所の回転位置を記録し且つ既知の関係に基づき記録位置に数式を適用することによって手術器具の特徴の回転位置を補間し得る。よって、（ギアボックス前の）一次センサを（ギアボックス後の）二次センサと比較することによって、処置中関節位置の回復のためにバーニアのような(vernier-like)較正を幾つかの機構に適用し得る。２つの間の歯車比は既知であるので、コントローラは、ディスクが（例えば０〜３６０度の間の）どの角度にあったかのみならず、どの回転を機構が用いていたかさえも決定し得る。幾つかの実施態様において、コントローラは、最大で３回の回転の差を区別し得る。これは、角度許容差のみは開始手順を安全に始める基礎として受け入れられない、多回転入力を用いる手術デバイスにとって有用である。
【００８４】
処置中停止後の手術デバイスの継続的な使用を可能にするために、コントローラは、停止前のセンサの最後の既知の記録位置を、再開要求を受け取る時の又は受け取り後の目下の場所と比較することによって、センサが有意に動いたか否かを決定する。位置が同じであるか或いは受け入れ可能な許容差、例えば、９０度内にあるならば、コントローラは、手術デバイスの継続的な使用を許可し得る。受け入れ可能な許容差は、用いられる手術デバイスの種類に依存する。何故ならば、幾つかのデバイスは、再開位置に関して他のデバイスよりも柔軟であることがあるからである。
【００８５】
位置が受け入れ可能な許容差の外にあるならば、コントローラは手術デバイスの更なる使用を阻止し得る。手術デバイスが手術システムから完全に取り除かれてホーム位置に物理的に再設定される、ホーム位置戻り手順(rehoming  procedure)を始めることに基づき、後続の再開要求を許可し得る。代替的に、コントローラは、古い手術デバイスの代わりに完全に新しいデバイスが装着されることを要求してよい。
【００８６】
幾つかの実施態様において、コントローラは、処置の再開を許容する前に手術デバイスの同一性を検証する、検証手順を含み得る。これは、停止前にＲＦＩＤタグを介して手術デバイスを識別し、次に、再開が開始するのを許容する前に、ＲＦＩＤタグが同じであることを検証することを必要とし得る。
【００８７】
他の変形が本発明の精神内にある。よって、本発明は様々な変形及び代替的な構造の余地があるが、それらの特定の例示される実施態様が図面に示され、上で詳細に記載された。しかしながら、本発明を開示の特定の形態又は複数の形態に限定する意図はなく、逆に、本発明は、付属の請求項に定められるような、本発明の精神及び範囲内に入る、全ての変形、代替的な構造、及び均等物をカバーすることを意図することが理解されなければならない。
【００８８】
不定冠詞及び定冠詞の使用並びに本発明を記載する文脈における（特に後続の請求項の文脈における）類似の言及は、ここにおいてその他のことが示されない限り或いは文脈が明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方をカバーすることを意図する。「含む」(“comprising”)、「有する」(“having”)、「含む」(“including”)及び「包含する」(“containing”)という用語は、特段の断りのない限り、開放端の用語（即ち、「〜を含むが、〜に限定されない」を意味するもの）と解釈されるべきである。「接続され」(“connected”)という用語は、何か介在するものがあるとしても、部分的に又は全体的に、〜に収容され、〜に取り付けられ、或いは結合されるものと解釈されるべきである。ここにおける値の範囲の引用は、ここにおいてその他のことが示されない限り、その範囲内に入る各別個の値を個別に言及する略記的な方法としての機能を果たすことを意図するに過ぎず、各別個の値は、恰もそれがここで個別に引用されているかのように、本明細書中に組み込まれる。ここにおいてその他のことがしめされない限り或いは文脈が明らかに矛盾しない限り、ここに記載する全ての方法を任意の適切な順序で行い得る。ここにおいて提供される、ありとあらゆる実施例又は例示的な言葉（例えば、「のような」）の使用は、本発明の実施態様をより良好に例示することを意図するに過ぎず、その他のことが請求されない限り、本発明の範囲に対する限定を提示しない。本明細書中の如何なる言葉も、何れかの請求されない要素が本発明の実施にとって本質的であることを示すように解釈されてならない。
【００８９】
本発明者が知る本発明を実施するための最良態様（ベストモード）を含む本発明の好適実施態様をここに記載する。前述の記述を判読した後に、それらの好適実施態様の変形が当業者に明らかになることがある。本発明者は当業者がそのような変形を適宜利用することを期待し、本発明者は本発明がここに具体的に記載する以外に実施されることを意図する。従って、この発明は、準拠法によって許容されるような、ここに添付する請求項中に引用される主題の全ての変形及び均等物を含む。その上、ここにおいてその他のことが示されない限り或いは文脈が明らかに矛盾しない限り、本発明は上述の要素のあらゆる組み合わせをその全ての可能な変形において包含する。
【００９０】
ここに引用する刊行物、特許出願、及び特許を含む、全ての参考文献は、あたかも各参考文献が参照として援用されることが個別に且つ具体的に示され且つその全文がここに示されているのかのように同じ程度に、ここに参照として援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図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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【外国語明細書】
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