(57)【要約】【課題】  多種多様な手術において単一の入口ポートを使用する外科用システムを提供すること。【解決手段】  単一の入口ポートを通して患者の体内に複数の外科用器具を挿入するために、外科用器具のうちの少なくとも１つ（２６０Ａ１）のシャフト（２６２Ａ１）が、外科用器具（２６０Ａ１）のベースと、シャフトが入口ガイド（２７０Ａ）のチャネルに接触する点と、の間で湾曲することを必要とする。各外科用器具（２６０Ａ１、２６０Ａ２）は、シャフトが入口ガイド（２７０Ａ）のチャネルに挿入される際に、シャフトの湾曲が外科用器具に損傷を与えず、かつ外科用器具の適切な動作を阻害しないように、器具マニピュレータ位置決めシステム（２３１Ａ）によって位置決めされる。【選択図】  図３Ａ
2019198670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療機器装置であって、当該医療機器装置は、
入口ガイド、横方向運動機構、及び該横方向運動機構に結合された器具マニピュレータを有しており、
前記入口ガイドは、近位端、遠位端、前記入口ガイドの前記近位端及び前記遠位端を通って規定される長手方向軸線、及び前記入口ガイドの前記近位端から前記入口ガイドの前記遠位端まで前記長手方向軸線に対して平行に延びるチャネルを含み、
前記横方向運動機構は、前記長手方向軸線に対して垂直な面内の軌道に沿って前記器具マニピュレータを横方向に動かすように構成され、前記軌道は、前記入口ガイドの前記長手方向軸線の周りの前記器具マニピュレータの回転とは異なる、
医療機器装置。
【請求項２】
前記横方向運動機構は、前記軌道に沿って前記器具マニピュレータを第１の位置から第２の位置まで動かすように構成され、
前記第１の位置では、前記器具マニピュレータに取り付けられた器具の端部は、前記入口ガイドの前記チャネルと位置合わせされておらず、
前記第２の位置では、前記器具マニピュレータに取り付けられた前記器具の端部は、前記入口ガイドの前記チャネルと位置合わせされる、請求項１に記載の医療機器装置。
【請求項３】
当該医療機器装置は、前記横方向運動機構に結合された第２の器具マニピュレータをさらに有しており、
前記横方向運動機構は、前記長手方向軸線に垂直な面内の第２の軌道に沿って前記第２の器具マニピュレータを横方向に動かすように構成され、前記第２の軌道は、前記入口ガイドの前記長手方向軸線の周りの前記器具マニピュレータの回転とは異なり、且つ第１の器具マニピュレータの前記軌道とは異なる、請求項１又は２に記載の医療機器装置。
【請求項４】
前記入口ガイドは、該入口ガイドの前記近位端から前記入口ガイドの前記遠位端まで前記長手方向軸線に対して平行に延びる第２のチャネルを含み、
前記横方向運動機構は、前記第２の軌道に沿って前記第２の器具マニピュレータを第３の位置から第４の位置に動かすように構成され、
前記第３の位置では、前記第２の器具マニピュレータに取り付けられた第２の器具の端部は、前記入口ガイドの前記第２のチャネルと位置合わせされておらず、
前記第４の位置では、前記第２の器具マニピュレータに取り付けられた前記第２の器具の端部は、前記入口ガイドの前記第２のチャネルと位置合わせされる、請求項３に記載の医療機器装置。
【請求項５】
前記横方向運動機構は、ギヤボックスを含み、
前記器具マニピュレータは、前記ギヤボックスに結合される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の医療機器装置。
【請求項６】
前記ギヤボックスは、ギヤとピンとを含み、
前記ギヤは、側面を含み、
前記ピンは、前記ギヤの前記側面に結合され、且つ前記ピンの動きによって前記器具マニピュレータが動かされるように前記器具マニピュレータに移動可能に結合される、請求項５に記載の医療機器装置。
【請求項７】
前記ギヤの前記側面は、カムを含み、
前記ピンは、前記カムの上に載っており、
前記ピンは、２つの自由度で動く、請求項６に記載の医療機器装置。
【請求項８】
前記器具マニピュレータは、可動プラットフォームを含み、
当該医療機器装置は、ディスク及びロックをさらに有しており、
前記ディスクは、複数の貫通孔又は調整経路を含み、
前記ロックは、前記可動プラットフォームを、複数の貫通孔のいずれか１つに、又は前記調整経路に沿った位置にロックするように構成される、請求項１乃至３又は５のいずれか一項に記載の医療機器装置。
【請求項９】
前記入口ガイドは、第１の識別情報を含み、
当該医療機器装置は、前記第１の識別情報を受信し、且つ第２の識別情報を受信するように構成された制御システムをさらに有しており、
該制御システムは、前記第１の識別情報に基づいて前記軌道に沿って動くように前記横方向運動機構に命令する、請求項１乃至３、５、又は８のいずれか一項に記載の医療機器装置。
【請求項１０】
前記器具マニピュレータに取り付けられた器具は、第２の識別情報をさらに含み、
前記制御システムは、前記第２の識別情報を受信するように構成され、
前記制御システムは、前記第２の識別情報に基づいて前記軌道に沿って動くように前記横方向運動機構に命令する、請求項９に記載の医療機器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、以下の優先権およびその利益を主張する。
米国特許出願第６２／０３８，０９６号（２０１４年８月１５日出願のＡｎｔｈｏｎｙ  Ｋ．ＭｃＧｒｏｇａｎ他による「Ａ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｅｎｔｒｙ  Ｇｕｉｄｅ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ」）、および、
米国特許出願第６２／０３８，１０６号（２０１４年８月１５日出願のＡｎｔｈｏｎｙ  Ｋ．ＭｃＧｒｏｇａｎ他による「Ａｎ  Ｅｎｔｒｙ  Ｇｕｉｄｅ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ｗｉｔｈ  Ａ  Ｒｏｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ａｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」）であって、上記の各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般的には外科用器具に関し、より具体的には外科用器具の位置決めに関する。
【背景技術】
【０００３】
低侵襲性医療処置に使用されるような外科用システムは、比較的小さいツールまたは器具を精密に制御および駆動するための大規模で複雑な機器を含む可能性がある。図１Ａは、公知の遠隔操作制御システム１００の一例を示す。システム１００は、たとえば、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ社によって商業化されたｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍの一部であってもよく、複数のアーム１３０を有する患者側カート１１０を含む。各アーム１３０は、器具１５０を装着し、動作させるための機械的動力を提供する機械的インターフェースを備えた駆動システムを一般的に含むドッキングポート１４０を有する。アーム１３０は、処置のためのそれぞれの医療器具１５０を移動させ位置決めするために、医療処置中に使用することができる。
【０００４】
図１Ｂは、公知の器具１５０の底面図を示す。器具１５０は、一般に、伝達又はバックエンド機構１５２、バックエンド機構１５２から延在する主チューブ１５４、および主チューブ１５４の遠位端にある機能性先端部１５６を含む。先端部１５６は、一般に、はさみ、鉗子、または医療処置中に使用することができる焼灼器具などの医療ツールを含む。駆動ケーブルまたはテンドン１５５は、先端部１５６に接続され、主チューブ１５４を通ってバックエンド機構１５２まで延在する。バックエンド機構１５２は、通常、器具１５０の駆動テンドン１５５とドッキングポート１４０の機械的インターフェースの電動軸との間の機械的結合を提供する。具体的には、ギヤまたはディスク１５３がドッキングポート１４０の機械的インターフェース上の機構と係合する。システム１００の器具１５０は、駆動システム１４０から１つの器具１５０を取り外して、取り外した器具の代わりに別の器具１５０を取り付けることにより、交換することができる。
【発明の概要】
【０００５】
外科用システムは、多様な種々の外科的処置に使用することができる単一の入口ポートを含む。多様な外科的処置は、単一の入口ポートを通して患者に侵入する器具の様々な組合せを用いる。器具は、一態様では、器具のシャフト特性に基づいて器具の複数の組、たとえば標準的な外科用器具（把持器、開創器、はさみ、焼灼器など）、標準的な外科用器具よりも大きな断面または固有の断面を有し得る高度な外科用器具（ステープラ、血管封止器など）、および標準的な外科用器具よりも大きな断面または固有の断面を有し得るカメラ器具（可視光、赤外線、超音波など）に分類される。これらの器具は、手動で制御することができ、あるいはコンピュータ支援（完全または協調制御）により制御することができ、あるいは遠隔操作制御することができる。
【０００６】
少なくとも１つの入口ポートを用いて行うことができる種々の手術は、体の種々の領域に対して行うことができる。たとえば、１つの手術は患者の口を通して行うことができ、別の手術は患者の肋骨の間で行うことができ、他の手術は患者の他の自然のまたは切開したオリフィスを通して行うことができる。外科用システムは様々な器具を用いるように構成されるだけではなく、外科用システムはまた、手術部位に向かって患者内に器具を導く様々な異なる入口ガイドを使用するように構成される。各器具の少なくとも一部は、入口ガイドの対応するチャネルを通して挿入される。通常、異なるタイプの手術ごとに、異なる入口ガイドが用いられる。特定の外科的処置のために選択された入口ガイドは、必要に応じて、吹送シールを維持することができ、入口ガイドは、患者の体内への入口点において器具のシャフトを支持する。
【０００７】
単一の入口ポートを通して患者内に複数の器具を挿入するためには、器具のシャフトのうちの１つまたは複数が、シャフトが器具の筐体に接続されているところとシャフトが入口ガイドのチャネルに接触する点との間で湾曲することが必要とされる場合がある。この湾曲は、カメラ器具などの剛性の器具では恒久的に予め形成してもよいし、あるいは器具のシャフトを入口ガイドのチャネルに挿入する際に非恒久的に生じてもよい。器具のシャフトが過度に湾曲すると、器具のシャフトが破損するおそれがあり、および／または器具が手術中に適切に機能しないおそれがある。
【０００８】
入口ガイドマニピュレータは、入口ガイドの位置および向きを制御する。入口ガイドは、２つ以上のチャネルを含む。各チャネルは、外科用器具を受け取り、手術部位に向かって外科用器具を誘導する。このように、２つ以上の器具が体内の単一の開口（ポート）を介して手術部位に向かって誘導される。入口ガイドチャネルは、楕円形の断面を有するカメラなどの個々の器具タイプを受け取るように構成することができる。あるいは、入口ガイドチャネルは、丸い断面を有する治療器具などの多くの機器タイプを受け取るように構成することができる。入口ガイドチャネル構成の様々な組合せを用いることができる。入口ガイドマニピュレータはまた、入口ガイドチャネルを通って延在する器具の位置および向きを制御する。したがって、一態様では、器具のシャフトが入口ガイドのチャネルに挿入される際に、シャフトの湾曲が恒久的なものではなく、挿入／抜去またはロールなど（該当する場合）の器具の適切な動作を阻害しないように、各器具全体が入口ガイドマニピュレータにより位置決めされる。この位置決めは、湾曲によって器具が損傷しないこと、および湾曲によって器具の正しい動作が影響を受けないことを保証する。様々な入口ガイドチャネル配置を用いることができ、各配置は患者の異なる単一の入口ポート領域に関連する。たとえば、入口ガイドは、断面内にほぼ等間隔に離間して配置されたチャネルを有する円形の断面を有することができる。第２の例として、入口ガイドは、ほぼ一列に配置されたチャネルを有する長円形の断面を有することができる。したがって、一態様では、異なるチャネル構成を有する各入口ガイドについて、シャフトの湾曲によって生じる応力が個々の器具の所定の応力プロファイル内に留まるように、各機器が位置決めされる、すなわちシャフトが降伏して形状が恒久的に変化しないようにシャフトの応力が制御される。さらに、シャフトが入口ガイドにおいてロールし、または入口ガイドを通して挿入および抜去される際に、反復応力がシャフトを疲労させ破壊しないように、応力が維持される。この反復応力負荷は、器具の寿命に関連する考慮事項である。また、個々の器具タイプは、第１の入口ガイド構成の対応するチャネルに入るための第１の位置に配置され、個々の器具タイプは、第２の入口ガイド構成の対応するチャネルに入るための異なる第２の位置に配置される。
【０００９】
一態様では、入口ガイドマニピュレータは、器具のシャフトが入口ガイドのチャネルに挿入される際に、器具シャフトの湾曲によって器具を損傷させず、かつ器具の動作を阻害しないように、入口ガイドのチャネルに対して器具のための器具装着インターフェースを同時に位置決めする。器具シャフトが、入口ガイドから抜き出された時にシャフトが元の形状に戻らない程度にまで湾曲している場合には、器具が損傷していると考えられる。入口ガイドマニピュレータは、入口ガイドのファミリの入口ガイドごとにこれらの位置調整を行うように構成されており、一態様では、器具全体の位置調整は、ユーザ入力がほとんどまたは全くなしに行われる。
【００１０】
加えて、器具マニピュレータ位置決めシステムは、外科的処置に特有の器具の必要性を排除する。換言すれば、器具マニピュレータ位置決めシステムは、入口ガイドの各々の使用に適するように器具のシャフトを移動させることにより、様々な入口ガイドを有する器具の共通セットを使用することを可能にする。
【００１１】
外科用システムは、入口ガイドを含む。一態様では、入口ガイドは、第１のチャネルおよび第２のチャネルを有する。外科用システムはまた、第１のシャフトを有する第１の器具および第２のシャフトを有する第２の器具を含む。システム内のマニピュレータは、第１および第２の器具に結合される。
【００１２】
マニピュレータは、器具マニピュレータ位置決めシステムを含む。器具マニピュレータ位置決めシステムは、第１の器具の第１のシャフトが入口ガイドの第１のチャネルへの挿入のために位置決めされるように、かつ、第２の器具の第２のシャフトが入口ガイドの第２のチャネルへの挿入のために位置決めされるように、第１の器具の第１の器具装着インターフェースを移動させ、かつ、第２の器具の第２の器具装着インターフェースを移動させるように構成される。このように、器具マニピュレータ位置決めシステムによる２つのインターフェースの移動は、２つのシャフトを入口ガイドの対応するチャネルに効果的に位置合わせする。一態様では、第１および第２の器具がそれぞれのインターフェースに装着される前に、第１および第２の器具装着インターフェースが移動する。２つの器具が一例として用いられているが、一態様では、器具のシャフトが入口ガイドの対応するチャネルに挿入され得るように、器具マニピュレータ位置決めシステムは、所望の数の器具の任意の組合せを位置決めすることができる。
【００１３】
本明細書で用いられる「位置合わせ」は、チャネルの長さ方向軸線およびシャフトの長さ方向軸線が一致することを要しない。そうではなく、「位置合わせ」とは、シャフトが損傷なしにチャネルに入るための位置にあること、および挿入がシャフトの非恒久的湾曲を必要とする場合があることを意味する。しかし、いくつかの例では、１つもしくは複数の器具のシャフトおよび１つまたは複数の対応する入口ガイドチャネルの長さ方向軸線が真に一致しており、シャフトの湾曲は生じない。このように、２つ以上の器具の第１の位置決め状態では、シャフトが、湾曲せずに、第１の構成で配置された第１の入口ガイドの対応するチャネルにそれぞれ入るように、器具が位置決めされ、２つ以上の器具の第２の位置決め状態では、シャフトが、湾曲せずに、第２の構成で配置された第２の入口ガイドの対応するチャネルにそれぞれ入るように、器具が位置決めされる。必要に応じて、２つ以上の器具の第２の位置決め状態では、シャフトが第２の構成で配置された第２の入口ガイドの対応するチャネルに入る際に、器具のシャフトのうちの１つまたは複数が湾曲するように器具が位置決めされる。このように、対応する入口ガイド構成に関する器具の様々な位置決め状態について、器具シャフトおよび入口ガイドチャネル構成に基づいて、必要に応じて、シャフトの湾曲または非湾曲の様々な組合せが成される。
【００１４】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステムは、第１の器具のための第１の器具装着インターフェースおよび第２の器具のための第２の器具装着インターフェースの各々に結合された調整ギヤを含む。一態様では、調整ギヤの移動は、第１および第２の器具装着インターフェースを、器具を損傷せずに第１および第２のチャネルにシャフトを挿入することが可能な位置に同時に移動させる、たとえば、第１および第２の器具がそれぞれ第１および第２の器具装着インターフェースに装着される際に、第１および第２の器具のシャフトは、それぞれ第１および第２のチャネルに十分に位置合わせされる。さらなる態様では、器具マニピュレータ位置決めシステムはまた、調整ギヤに結合された手動操作ノブを含む。ユーザがノブを回すと、調整ギヤが回転して、調整ギヤに結合された器具を移動させる。また、２つの器具装着インターフェースの使用は一例であり、限定することを意図するものではない。一般に、調整ギヤは、対象とする入口ガイドで使用する適切な位置に器具を移動させるために必要ないくつかの器具装着インターフェース、たとえば４つの器具装着インターフェースに結合することができる。
【００１５】
さらに別の態様では、ユーザが、必要に応じて、複数の器具装着インターフェースのうちの各器具装着インターフェースを、入口ガイドの長さ方向軸線に垂直な方向に適切な位置まで手動で移動させる。各器具装着インターフェースを所望の位置に固定するために、ピンを使用することができる。状況によっては、複数の器具装着インターフェースのすべてを移動させる必要はなくてもよい。特定の器具装着インターフェースのための適切な位置は、たとえば、器具マニピュレータ位置決めシステムのディスクの貫通孔の位置によって決定することができる。あるいは、入口ガイドの長さ方向軸線が垂直である入口ガイドにシャフトが挿入された後に、器具装着インターフェースに装着された器具のシャフトの湾曲を最小にする位置に器具装着インターフェースが移動することを可能にすることにより、適切な位置を決定することができる。
【００１６】
さらに別の態様では、器具マニピュレータ位置決めシステムは、第１の複数のモータおよび第２の複数のモータを含む。各複数のモータは、異なる器具装着インターフェースに結合される。器具が器具装着インターフェースに装着される際に、器具のシャフトが入口ガイドのチャネルに位置合わせされるように、各複数のモータが器具の対応する器具装着インターフェースを位置決めする、たとえば、シャフトがチャネルに位置決めされ得る。
【００１７】
さらに別の態様では、器具マニピュレータ位置決めシステムは、第１の器具に結合された第１のギヤボックスと、第２の器具に結合された第２のギヤボックスと、をさらに含む。ギヤが第１および第２のギヤボックスに結合されている。ギヤが移動すると、ギヤの移動によって第１および第２のギヤボックスが第１および第２の器具装着インターフェースを、器具を損傷させずにシャフトを第１および第２のチャネルに挿入することが可能な位置に同時に移動させる。一態様では、ギヤはロールギヤであり、別の態様では、ギヤは調整ギヤである。
【００１８】
一態様では、第１のギヤボックスは、側面を有するギヤを含む。ピンがギヤの側面に結合されている。一態様では、ピンは１つの自由度を有する。ピンが器具装着インターフェースに結合されているので、ピンが移動すると、第１の器具装着インターフェースが移動し、その結果、シャフトの遠位端がピンと同じ円弧状に効率的に移動する。ここで、「効率的に移動する」とは、器具装着インターフェースが移動する際に器具全体が器具装着インターフェースに装着されていない場合であっても、器具全体が器具装着インターフェースに装着されている場合に、器具装着インターフェースが移動する前に器具が装着されていた入口ガイドに対するシャフトの位置と比較して、入口ガイドに対するシャフトの位置が移動したことを意味する。
【００１９】
別の態様では、第２のギヤボックスは、側面を有するギヤを含む。ピンがギヤの側面に結合されている。第２のギヤボックスのギヤの側面は、カムを含む。ピンはカムの上に載っている。一態様では、ピンは１つの自由度を有し、別の態様では、ピンは２つの自由度を有する。ピンが第２の器具装着インターフェースに結合されているので、ピンが移動すると、第２の器具装着インターフェースが移動し、その結果、第２の器具のシャフトの遠位端がピンと同じ動きで効率的に移動する。
【００２０】
さらに別の態様では、入口ガイドは第１の識別情報を含み、第１の器具は第２の識別情報を含む。装置は、第１の識別情報を受け取り、かつ第２の識別情報を受け取るように構成された制御システムを含む。制御システムは、一態様では、第１の識別情報に基づいて装置を構成する。
【００２１】
装置は、第１のチャネル構成を有する第１の入口ガイドと、第２のチャネル構成を有する第２の入口ガイドと、を含む。第１のチャネル構成は、第２のチャネル構成とは異なる。
【００２２】
装置はまた、外科用システムを含む。第１の入口ガイドおよび第２の入口ガイドの一方のみが、外科的処置の間に外科用システムに装着される。
【００２３】
外科用システムは、シャフトを有する器具を含む。器具マニピュレータ位置決めシステムが、器具に結合されている。外科用システムに装着された入口ガイドのチャネル構成に基づいて、器具マニピュレータ位置決めシステムは、シャフトを入口ガイドのチャネルに位置合わせするために所定の位置へ器具を移動させる、たとえば、入口ガイドのチャネルにシャフトを挿入できるようにシャフトを位置決めする。所定の位置は、一態様では、シャフトの曲げ応力を所定の応力プロファイル内に維持する。
【００２４】
異なるチャネル構成を有する複数の入口ガイドを外科用システムで使用することができるので、入口ガイドマニピュレータの器具マニピュレータ位置決めシステムは、第１のチャネル構成を有する第１の入口ガイドに第１の複数の器具のシャフトを挿入できるように、複数の器具装着インターフェースを移動するように構成される。器具マニピュレータ位置決めシステムはまた、第２のチャネル構成を有する第２の入口ガイドに第２の複数の器具のシャフトを挿入できるように、複数の器具装着インターフェースを移動するように構成される。第２のチャネル構成は、第１のチャネル構成とは異なる。第１の複数の器具は、第２の複数の器具と同一であってもよいし、あるいは異なっていてもよい。
【００２５】
一態様では、方法は、第１の器具マニピュレータおよび第２の器具マニピュレータを同時に移動させる器具マニピュレータ位置決めシステムを含み、そのようにして、第１の器具が第１の器具マニピュレータに装着された場合に、第１の器具のシャフトが第１の入口ガイドの第１のチャネルに位置合わせされ、かつ、第２の器具が第２の器具マニピュレータに装着された場合に、第２の器具のシャフトが第１の入口ガイドの第２のチャネルに位置合わせされる。本方法はまた、第１の器具マニピュレータおよび第２の器具マニピュレータを同時に移動させる器具マニピュレータ位置決めシステムを含み、そのようにして、第３の器具が第１の器具マニピュレータに装着された場合に、第３の外科用器具のシャフトが第２の入口ガイドの第１のチャネルに位置合わせされ、かつ、第４の器具が第２の器具マニピュレータに装着された場合に、第４の器具のシャフトが第２の入口ガイドの第２のチャネルに位置合わせされる。第１の入口ガイドのチャネル構成は第２の入口ガイドのチャネル構成とは異なり、第１の入口ガイドおよび第２の単一のガイドは異なる時間に使用される。
【００２６】
別の態様では、方法は、長さ方向軸線を有する入口ガイドを、長さ方向軸線が垂直になるように移動させるステップを含む。次に、外科用装置アセンブリのシャフトが入口ガイドのチャネルに挿入され、外科用装置アセンブリの全体が最小エネルギーの位置に移動することができる。最後に、外科用装置アセンブリがディスクに固定される。
【００２７】
一態様では、第１の入口ガイドは円形の断面を有し、第２の入口ガイドは非円形の断面を有する。第１および第２の入口ガイドの一方または両方は、手動器具チャネルを含むことができる。
【００２８】
装置はまた、第１の位置に第１の湾曲のある第１のシャフトを有する第１のカメラ器具を含む。第１の入口ガイドが外科用システムに装着された場合に、第１のカメラ器具が外科用システムに装着される。第２のカメラ器具は、第２の位置に第２の湾曲のある第２のシャフトを有する。第２の入口ガイドが外科用システムに装着された場合に、第２のカメラ器具が外科用システムに装着される。第１の位置は、第２の位置とは異なる。
【００２９】
一態様では、入口ガイドのキットは、複数の入口ガイドを含む。各入口ガイドは、複数のチャネルを含む。各入口ガイドのチャネル構成は、複数の入口ガイドのうちの他の入口ガイドの各々のチャネル構成とは異なる。複数のうちの各入口ガイドは、同じ外科用システムに別々に装着可能である。
【００３０】
一態様では、複数のうちの第１のガイドは、カメラチャネルおよび複数の外科用器具チャネルを含む。複数のうちの第２の入口ガイドは、カメラチャネルおよび手動器具チャネルを含む。
【００３１】
別の態様では、複数のうちの第１の入口ガイドは、カメラチャネルおよび複数の外科用器具チャネルを含む。複数のうちの第２の入口ガイドは、カメラチャネルおよび高度な外科用器具チャネルを含む。
【００３２】
さらに別の態様では、第１の入口ガイドは、円形の断面を含む。第２の入口ガイドは、非円形の断面を含む。
【００３３】
またさらに別の態様では、複数のうちの第１の入口ガイドは、カメラチャネルおよび複数の外科用器具チャネルを含む。複数のうちの第２の入口ガイドは、長円形の断面を有する。長円形の形状は、長軸を有する。第２の入口ガイドは、第１の長さ方向軸線を有するカメラチャネル、第２の長さ方向軸線を有する第１の外科用器具チャネル、および第３の長さ方向軸線を含む第２の外科用器具チャネルを含む。長さ方向軸線は、チャネルの近位端からチャネルの遠位端まで延びる。第１、第２、および第３の長さ方向軸線は、第２の入口ガイドの長円断面の長軸と交差する。
【００３４】
またさらなる態様では、複数のうちの第１の入口ガイドは、カメラチャネルおよび複数の外科用器具チャネルを含む。複数のうちの第２の入口ガイドは、カメラチャネルを含む。カメラチャネルは、長円形の断面を有する。長円形の断面は、長軸および短軸を有する。第２の入口ガイドはまた、第１の長さ方向軸線を有する第１の外科用器具チャネル、第２の長さ方向軸線を有する第２の外科用器具チャネル、および第３の長さ方向軸線を有する第３の外科用器具チャネルを含む。第１の長さ方向軸線および第２の長さ方向軸線は、長軸から延びる第１のラインと交差する。第１のラインは長軸を含む。第３の長さ方向軸線は、短軸から延びる第２のラインと交差する。第２のラインは短軸を含む。長軸が短軸に垂直であるから、第１のラインは第２のラインに垂直である。
【００３５】
外科用システムは、マニピュレータシステムを含む。マニピュレータシステムは、第１および第２の外科用装置アセンブリに結合可能なロールシステムを含む。ロールシステムは、第１および第２の外科用装置アセンブリを１つのグループとしてロールするように構成される。マニピュレータシステムはまた、ロールシステムに結合され、かつ第１および第２の外科用装置アセンブリに結合可能な器具マニピュレータ位置決めシステムを含む。器具マニピュレータ位置決めシステムは、入口ガイドの異なるチャネルに第１および第２の外科用装置アセンブリのシャフトを挿入できるように、第１および第２の外科用装置アセンブリのための第１および第２の器具インターフェースアセンブリを位置決めするように構成される。
【００３６】
器具マニピュレータ位置決めシステムは調整ギヤを含み、ロールシステムはロールリング(rollring)ギヤを含む。マニピュレータシステムはまた、駆動アセンブリを含む。駆動アセンブリは、ロールリングギヤに結合され、かつ調整リングギヤに結合される。駆動アセンブリは、入口ガイドのそれぞれのチャネルに外科用装置アセンブリのシャフトを挿入できるように、調整ギヤおよびロールリングギヤを差動的に回転させて、器具マニピュレータ位置決めシステムが外科用装置アセンブリの第１および第２の器具インターフェースマウントを移動させるように構成される。
【００３７】
一態様では、駆動アセンブリは、ロールリングギヤを静止状態に保持するように構成され、ロールリングギヤが静止状態に保持されている間に調整ギヤを回転させるように構成される。別の態様では、駆動アセンブリは、調整ギヤを静止状態に保持するように構成され、調整ギヤが静止状態に保持されている間にロールリングギヤを回転させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】従来技術の外科用システムの一部を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術の外科用装置アセンブリを示す図である。
【図２Ａ】器具マニピュレータ位置決めシステムおよび器具マニピュレータ位置決めシステムに結合された複数の外科用装置アセンブリの概略図である。
【図２Ｂ】器具が複数の器具マニピュレータに結合される前の、器具マニピュレータ位置決めシステムおよび複数の器具マニピュレータの概略図である。
【図２Ｃ】器具マニピュレータ位置決めシステムを有する入口ガイドマニピュレータを含む外科用システムの態様を示す概略側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの器具マニピュレータ位置決めシステムにおいて実施される軌道を示す図である。
【図２Ｅ】器具のシャフトが入口ガイドに入る際にシャフトの湾曲によって器具が損傷しないように器具を位置決めするように構成された入口ガイドマニピュレータを含む外科用システムを示す図である。
【図３Ａ】図２Ｅの外科用装置アセンブリの構成のより詳細な図である。
【図３Ｂ】図２Ｅの外科用装置アセンブリの構成のより詳細な図である。
【図４Ａ】挿入アセンブリに固定され、次にベースアセンブリに取り付けられたマニピュレータアセンブリを示す図である。
【図４Ｂ】図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｅ、図３Ａ、および図３Ｂの器具のより詳細な図である。
【図５Ａ】入口ガイドマニピュレータに装着された４つのベースアセンブリの概略図である。
【図５Ｂ】標準入口ガイドと呼ばれる第１の入口ガイドの断面図である。
【図５Ｃ】第２の入口ガイドの断面図である。
【図５Ｄ】第２の入口ガイド上に重ねられた第１の入口ガイドを示す図である。
【図５Ｅ】外科用器具に結合された位置決め要素を移動させる入口ガイドマニピュレータにおける器具マニピュレータ位置決めシステムの結果を示す図である。
【図５Ｆ】入口ガイドマニピュレータに装着され、入口ガイドマニピュレータによって移動することができる、六角形状を有する複数のベースアセンブリを示す図である。
【図６Ａ】入口ガイドマニピュレータにおける器具マニピュレータ位置決めシステムの一実施態様を示す図である。
【図６Ｂ】少なくとも１つの傾斜チャネルを有する入口ガイドの断面図である。
【図６Ｃ】入口ガイドマニピュレータにおける器具マニピュレータ位置決めシステムの別の実施態様を示す図である。
【図７Ａ】浮動プラットフォームを含むベースアセンブリの一部の一態様の上面図である。
【図７Ｂ】浮動プラットフォームを含むベースアセンブリの一部の一態様の底面図である。
【図７Ｃ】浮動プラットフォームを含むベースアセンブリの一部の一態様の斜視図である。
【図７Ｄ】位置決め要素レセプタクルアセンブリの一態様の破断図である。
【図８Ａ】図２Ｃの入口ガイドマニピュレータおよび図２Ｅの入口ガイドマニピュレータに含めることができる、図２Ａおよび図２Ｂの器具マニピュレータ位置決めシステムの他の実施例を示す図である。
【図８Ｂ】図２Ｃの入口ガイドマニピュレータおよび図２Ｅの入口ガイドマニピュレータに含めることができる、図２Ａおよび図２Ｂの器具マニピュレータ位置決めシステムの他の実施例を示す図である。
【図８Ｃ】図２Ｃの入口ガイドマニピュレータおよび図２Ｅの入口ガイドマニピュレータに含めることができる、図２Ａおよび図２Ｂの器具マニピュレータ位置決めシステムの他の実施例を示す図である。
【図８Ｄ】図２Ｃの入口ガイドマニピュレータおよび図２Ｅの入口ガイドマニピュレータに含めることができる、図２Ａおよび図２Ｂの器具マニピュレータ位置決めシステムのさらに別の実施例を示す図である。
【図８Ｅ】図２Ｃの入口ガイドマニピュレータおよび図２Ｅの入口ガイドマニピュレータに含めることができる、図２Ａおよび図２Ｂの器具マニピュレータ位置決めシステムのまたさらに別の実施例を示す図である。
【図９】器具マニピュレータ位置決めシステムのさらに別の実施例を示す図である。
【図１０Ａ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第１のセットにおける円運動ギヤボックスの近位端側の図である。
【図１０Ｂ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第１のセットにおける円運動ギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１０Ｃ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第１のセットにおける直線運動ギヤボックスの近位端側の図である。
【図１０Ｄ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第１のセットにおける直線運動ギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１１Ａ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第１のギヤボックスの近位端側の図である。
【図１１Ｂ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第１のギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１１Ｃ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第２のギヤボックスの近位端側の図である。
【図１１Ｄ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第２のギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１１Ｅ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第３のギヤボックスの近位端側の図である。
【図１１Ｆ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第３のギヤボックスの近位端側の図である。
【図１１Ｇ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第３のギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１１Ｈ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第３のギヤボックスの断面図である。
【図１１Ｉ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第４のギヤボックスの近位端側の図である。
【図１１Ｊ】図９の器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤボックスの第２のセットにおける第４のギヤボックスの遠位端側の図である。
【図１１Ｋ】図１１Ｊのカムギヤのより詳細な図である。
【図１２Ａ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの一態様を示す図である。
【図１２Ｂ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの一態様を示す図である。
【図１２Ｃ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの一態様を示す図である。
【図１２Ｄ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの一態様を示す図である。
【図１３Ａ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの代替的な態様を示す図である。
【図１３Ｂ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの代替的な態様を示す図である。
【図１３Ｃ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの代替的な態様を示す図である。
【図１３Ｄ】器具マニピュレータ位置決めシステムを含む入口ガイドマニピュレータの代替的な態様を示す図である。
【図１４Ａ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｂ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｃ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｄ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｅ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｆ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｇ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｈ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｉ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１４Ｊ】図２Ａ、図２Ｃ、および図２Ｅのシステムで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。
【図１５】図１４Ａ〜図１４Ｊの入口ガイドのファミリのための図９の４つのギヤボックスの各々において、必要な移動範囲および実施される軌道を決定するために使用される方法の処理流れ図である。
【図１６Ａ】入口ガイドマニピュレータに装着されたベースアセンブリ、および器具マニピュレータ位置決めシステムにより使用される座標系の概略図である。
【図１６Ｂ】カニューレに装着された入口ガイドに入っているシャフトを有する外科用器具の概略図であり、シャフトは、入口ガイドに対して湾曲している。
【図１６Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂに示すように装着された３つの外科用器具の概略上面図である。
【図１７】各位置決め要素に許容される応力領域および理想的な（最小応力）器具シャフト位置からの許容可能なオフセットを示す関連する入口ガイドチャネルを示す図である。
【図１８Ａ】図１４Ａ〜図１４Ｊの入口ガイドのファミリのための、外科用器具およびカメラ器具の軌道、ならびに図９のギヤボックスの移動範囲を示す図である。
【図１８Ｂ】図１１Ａおよび図１１Ｂのギヤボックスに関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す図である。
【図１８Ｃ】図１１Ｂのスロットにおける出力ピンの７つの位置を示す図である。
【図１８Ｄ】図１１Ｃおよび図１１Ｄのギヤボックスに関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す図である。
【図１８Ｅ】図１１Ｄのスロットにおける出力ピンの７つの位置を示す図である。
【図１８Ｆ】図１１Ｅ〜図１１Ｈのギヤボックスに関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す図である。
【図１８Ｇ】図１１Ｇのスロットにおける出力ピンの７つの位置を示す図である。
【図１８Ｈ】図１１Ｉ〜図１１Ｊのギヤボックスに関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す図である。
【図１８Ｉ】図１１Ｊのスロットにおける出力ピンの７つの位置を示す図である。
【図１９Ａ】予め湾曲したシャフトを有するカメラ器具の概略図である。
【図１９Ｂ】予め湾曲したシャフトを有するカメラ器具の概略図である。
【図２０Ａ】図２Ｅの外科用システムの制御システムの一態様の概略図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの器具マニピュレータ位置決めシステムの適合性モジュールによって実行される方法の一態様の処理流れ図である。
【図２１Ａ】入口ガイドマニピュレータの一部にベースアセンブリを取り付ける方法の第１の実施例を示す側面図である。
【図２１Ｂ】入口ガイドマニピュレータの一部にベースアセンブリを取り付ける方法の第１の実施例を示す側面図である。
【図２２Ａ】入口ガイドマニピュレータの一部にベースアセンブリを取り付ける方法の第２の実施例を示す側面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの第２の実施例の上面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ａの第２の実施例の上面図である。
【図２３Ａ】入口ガイドマニピュレータの一部にベースアセンブリを取り付ける方法の第３の実施例を示す側面図である。
【図２３Ｂ】入口ガイドマニピュレータの一部にベースアセンブリを取り付ける方法の第３の実施例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面では、一桁の図面番号については、要素の参照符号の最初の桁はその要素が最初に現れる図面の番号である。二桁の図面番号については、要素の参照符号の最初の二桁はその要素が最初に現れる図面の番号である。
【００４０】
単一入口ポートを備えた外科用システム、たとえば遠隔操作のコンピュータ支援外科用システムは、多種多様な手術で使用されている。多様な外科的処置は、単一の入口ポートを通して患者に侵入する器具の様々な組合せを用いる。器具は、一態様では、器具のシャフト特性に基づいて器具の複数の組、たとえば標準的外科用器具、高度な外科用器具、およびカメラ器具に分類される。これらの器具は、手動で制御することができ、あるいはコンピュータ支援（完全または協調制御）により制御することができ、あるいは遠隔操作制御することができる。
【００４１】
単一の入口ポートを用いて行うことができる種々の手術は、体の種々の領域に対して行うことができる。たとえば、１つの手術は患者の口を通して行うことができ、別の手術は患者の肋骨の間で行うことができ、他の手術は、患者の他のオリフィスを通して、または患者の切開部を通して行うことができる。外科用システムは様々な器具を用いるように構成されるだけではなく、外科用システムはまた、様々な異なる入口ガイドを使用するように構成される。通常、異なるタイプの手術ごとに、異なる入口ガイドが用いられる。特定の外科的処置のために選択された入口ガイドは、必要に応じて、吹送シールを維持することができ、入口ガイドは、患者の体内への入口点において器具のシャフトを支持する。
【００４２】
単一の入口ポートとは、患者の単一の切開部または患者の単一の身体オリフィスが外科的処置を行うために使用されることを意味する。単一の入口ポート外科用システムを実施例として用いているが、この実施例は、後述する態様を単一の入口ポートを利用する外科用システムに限定するものではない。後述する態様は、単一の入口ガイドを通して患者の体内に複数の器具を挿入する任意の外科用システムで使用することができる。たとえば、外科用システムが患者の体内への２つ以上の入口ポートを利用し、複数のチャネルを有する入口ガイドが２つ以上の入口ポートのいずれかまたはすべてで使用される場合には、後述する態様はこのような外科用システムに直接適用可能である。
【００４３】
図２Ａは、外科用システムの複数の外科用装置アセンブリの概略図である。第１の外科用装置アセンブリは、第１の器具マニピュレータ２４０Ａ１および第１の器具２６０Ａ１を含む。第１の器具２６０Ａ１は、第１の器具マニピュレータ２４０Ａ１に装着されている。第１の器具２６０Ａ１は、第１の器具２６０Ａ１の本体から遠位方向に延在するシャフト２６２Ａ１を含む。第１の器具２６０Ａ１を含む外科用装置アセンブリは、第１の長手方向運動機構２３３Ａ１によって器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａに結合される。長手方向運動機構２３３Ａ１は、第１の外科用装置アセンブリを近位方向および遠位方向に移動させる。第２の外科用装置アセンブリは、第２の器具マニピュレータ２４０Ａ２および第２の器具２６０Ａ２を含む。第２の器具２６０Ａ２は、第２の器具マニピュレータ２４０Ａ２に装着されている。第２の器具２６０Ａ２は、第２の器具２６０Ａ２の本体から遠位方向に延在するシャフト２６２Ａ２を含む。第２の器具２６０Ａ２を含む第２の外科用装置アセンブリは、第２の長手方向運動機構２３３Ａ２によって器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａ２に結合される。長手方向運動機構２３３Ａ２は、第２の外科用装置アセンブリを近位方向および遠位方向に移動させる。
【００４４】
単一の入口ポートを通して患者に複数の器具２６０Ａ１、２６０Ａ２を挿入するためには、器具２６０Ａ１、２６０Ａ２のシャフト２６２Ａ１、２６２Ａ２のうちの１つまたは複数が、シャフトが器具の本体に接続されているところとシャフトが入口ガイド２７０Ａのチャネルに接触する点との間で湾曲することが必要とされる場合がある。器具のシャフトが過度に湾曲すると、器具のシャフトが破損するおそれがあり、および／または器具が手術中に適切に機能しないおそれがある。
【００４５】
このように、一態様では、各器具２６０Ａ１、２６０Ａ２（図２Ａ）の全体が、態様によっては入口ガイドマニピュレータの一部である、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａによって位置決めされるので、各シャフト２６２Ａ１、２６２Ａ２が入口ガイド２７０Ａの対応するチャネルに挿入される際に、シャフトの湾曲は恒久的ではなく、器具の適切な動作を阻害しない。これは、湾曲によって器具が損傷しないこと、および湾曲によって器具の正しい動作に影響を与えないことを保証する。
【００４６】
一態様では、異なるチャネル構成を有する各入口ガイドについて、シャフト２６２Ａ１の湾曲により生じる応力が所定の応力プロファイル内に留まるように、たとえば、シャフト２６２Ａ１が降伏して形状が恒久的に変化しないようにシャフト２６２Ａ１の応力を制御するように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、器具２６０Ａ１の少なくとも１つの器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩを移動させる。さらに、シャフト２６２Ａ１が入口ガイド２７０Ａ内でロールする際に、反復応力がシャフト２６２Ａ１を疲労させ破壊しないように、応力が維持される。この反復応力負荷は、器具の寿命に関連する考慮事項であり得る。
【００４７】
一態様では、各器具装着インターフェースは、器具を器具マニピュレータに結合し、結合されている間にその器具を支持するように構成される。たとえば、第１の器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩは、器具２６０Ａ１を支持して、器具２６０Ａ１を器具マニピュレータ２４０Ａ１に結合し、第２の器具装着インターフェース２４０Ａ２＿ＩＭＩは、器具２６０Ａ２を支持して、器具２６０Ａ２を器具マニピュレータ２４０Ａ２に結合する。
【００４８】
第１のチャネル構成を有する第１の入口ガイドについては、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは第１の状態を有し、第２のチャネル構成を有する第２の入口ガイドについては、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは第２の状態を有する。第１のチャネル構成は、第２のチャネル構成とは異なる。
【００４９】
第１の状態では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、長手方向運動機構２３３Ａ１および結果的に器具マニピュレータ２４０Ａ１を移動させることにより、器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩを移動させ、そのようにして、器具２６０Ａ１が器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩに装着される際に、シャフト２６２Ａ１の遠位端２６３Ａ１が第１のチャネル構成に対応するチャネルに位置合わせされる。
【００５０】
第２の状態では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩを移動させ、そのようにして、器具２６０Ａ１が器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩに装着される際に、シャフト２６２Ａ１の遠位端２６３Ａ１が第２のチャネル構成に対応するチャネルに位置合わせされる。第１の状態または第２の状態のいずれにおいても、シャフトが入口ガイド２７０Ａを通過する時に湾曲すれば、シャフトが入口ガイド２７０Ａを通過する前に入口ガイドの対応するチャネルに位置合わせされるので、いかなる湾曲も器具を損傷せず、かつ器具の適切な動作を阻害することがない。ここで、チャネル構成における対応するチャネルは、シャフトが通過するチャネルである。
【００５１】
これにより、第１の状態では、器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩの少なくとも一部は、平面２８６Ｂ内の第１の位置にある（図２Ｂ）。平面２８６Ｂは、入口ガイド２７０Ａの長手方向軸線２８５Ａに対して垂直である。第２の状態では、器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩの一部が平面２８６Ｂ内の第２の位置に移動し、ここで第２の位置は第１の位置とは異なっている。器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩの一部が、平面２８６Ｂ内で移動すると、器具マニピュレータ２４０Ａ１の一部もまた、平面２８６Ｂに平行な平面内で移動することに留意されたい。
【００５２】
入口ガイドの長手方向軸線に垂直な平面内で１つまたは複数の器具装着インターフェースを移動させる、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａの態様の多くの実施例を以下に提示する。移動は、一態様では、平面２８６Ｂ内の１つの次元であり、他の態様では、移動は平面２８６Ｂ内の２次元である。器具マニピュレータ位置決めシステムの後述する各態様は、ここで説明した２つの状態の少なくとも一方を有し、各態様は２つの状態の一方または各々を実施するための異なる方法を示している。加えて、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、器具装着インターフェースの移動の手動制御を有するように、または器具装着インターフェースの移動の自動制御を有するように、実施することができる。
【００５３】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａが、必要に応じて、入口ガイド２７０Ａのチャネルに対して器具２６０Ａ１、２６０Ａ２の器具インターフェースマウント２４０Ａ１＿ＩＭＩ、２４０Ａ２＿ＩＭＩを同時に移動させ、そのようにして、器具２６０Ａ１、２６０Ａ２のシャフト２６２Ａ１、２６２Ａ２が入口ガイド２７０のチャネルを通過する際に、器具のシャフト２６２Ａ１、２６２Ａ２のいかなる湾曲も、器具を損傷せず、かつ器具２６０Ａ１、２６０Ａ２の動作を阻害することがない。以上説明したように、いくつかの例では、器具のシャフトは、いかなる湾曲も伴わずに入口ガイドのチャネルを通過することができる。器具シャフトが、入口ガイド２７０から抜き出された時にシャフトが元の形状に戻らない程度にまで湾曲している場合には、器具が損傷していると考えられる。この態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、入口ガイドのファミリの各入口ガイドに必要とされるように各器具装着インターフェースを移動するように構成され、一態様では、調整はユーザ入力がほとんどまたは全くなしに行われる。
【００５４】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、器具２６０Ａ１、２６０Ａ２が器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａに装着される前に、必要に応じて、器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩ、２４０Ａ２＿ＩＭＩを移動させる。一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、１つの一体型システムである。別の態様では、器具ごとに個々の器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａがある。システム２３１Ａの実施態様にかかわらず、その動作は本明細書で説明した通りである。
【００５５】
以上説明したように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、平面２８６Ｂ内で、第１の器具２６０Ａ１のための第１の器具装着インターフェース２４０Ａ１＿ＩＭＩを移動させ、かつ第２の器具２６０Ａ２のための第２の器具装着インターフェース２４０Ａ２＿ＩＭＩを移動させるように構成されており、そのようにして、第１のシャフト２６２Ａ１が入口ガイド２７０Ａの第１のチャネルに挿入するように位置決めされ、第２のシャフト２６２Ａ２が入口ガイド２７０Ａの第２のチャネルに挿入するように位置決めされる。第１および第２のチャネルは、異なるチャネルである。このように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａによる２つのインターフェースの移動は、入口ガイド２７０Ａの対応するチャネルに２つのシャフトを効果的に位置合わせする、たとえば２つのシャフトの遠位端部を位置合わせする。
【００５６】
本明細書で用いられる「位置合わせ」は、チャネルの長さ方向軸線およびシャフトの長さ方向軸線が一致することを要しない。そうではなく、「位置合わせ」とは、シャフトが損傷なしにチャネルに入るための位置にあること、および挿入がシャフトの非恒久的湾曲を必要とする場合があることを意味する。しかし、いくつかの例では、１つまたは複数の器具のシャフトおよび１つまたは複数の対応する入口ガイドチャネルの長さ方向軸線が真に一致しており、シャフトの湾曲は生じない。このように、２つ以上の器具の第１の位置決め状態では、シャフトが、湾曲せずに、第１の構成で配置された第１の入口ガイドの対応するチャネルにそれぞれ入るように、器具が位置決めされ、２つ以上の器具の第２の位置決め状態では、シャフトが、湾曲せずに、第２の構成で配置された第２の入口ガイドの対応するチャネルにそれぞれ入るように、器具が位置決めされる。必要に応じて、２つ以上の器具の第２の位置決め状態では、シャフトが第２の構成で配置された第２の入口ガイドの対応するチャネルに入る際に、器具のシャフトのうちの１つまたは複数が湾曲するように器具が位置決めされる。このように、対応する入口ガイド構成に関する器具の様々な位置決め状態について、器具シャフトおよび入口ガイドチャネルの構成に基づいて、必要に応じて、シャフトの湾曲または非湾曲の様々な組み合わせが成される。
【００５７】
後述する一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、第１の器具のための第１の器具装着インターフェースおよび第２の器具のための第２の装着インターフェースの各々に結合された調整ギヤを含む。一態様では、調整ギヤの移動は、第１および第２の器具装着インターフェースを、器具を損傷せずに第１および第２のチャネルにシャフトを挿入することが可能な位置に同時に移動させる、たとえば、第１および第２の器具がそれぞれ第１および第２の器具装着インターフェースに装着される際に、第１および第２の器具のシャフトは、それぞれ第１および第２のチャネルに位置合わせされる。さらなる態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａはまた、調整ギヤに結合された手動操作ノブを含む。ユーザがノブを回すと、調整ギヤが回転して、調整ギヤに結合された外科用器具を移動させる。あるいは、ユーザが各器具装着インターフェースを適切な位置に手動で移動させ、ピンを用いて器具装着インターフェースをその位置に固定する、たとえば器具マニピュレータは器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａのディスクに固定される。
【００５８】
一態様では、システム２３１Ａと呼ばれることもある、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、複数の可動プラットフォーム、すなわちシステム２３１Ａに結合された複数の器具の各々に対して１つの可動プラットフォームを含む。一態様では、各可動プラットフォームは、長手方向運動機構に接続される、たとえば、第１の可動プラットフォームは長手方向運動機構２３３Ａ１に結合され、第２の可動プラットフォームは、長手方向運動機構２３３Ａ２に接続されている。可動プラットフォームの様々な例を以下に示す。
【００５９】
各長手方向運動機構は、器具マニピュレータアセンブリに接続される、たとえば、長手方向運動機構２３３Ａ１は器具マニピュレータアセンブリ２４０Ａ１に接続され、長手方向運動機構２３３Ａ２は器具マニピュレータアセンブリ２４０Ａ２に接続される。各長手方向運動機構は、接続された器具マニピュレータアセンブリを近位方向および遠位方向に、たとえば入口ガイド２７０Ａの延長された長さ方向軸線２８５Ａに沿って第１の方向および第２の方向に移動させる。
【００６０】
各器具マニピュレータアセンブリは、一態様では、器具マニピュレータアセンブリの遠位面に器具マニピュレータインターフェースを含む。各器具マニピュレータアセンブリはまた、器具マニピュレータインターフェースに取り付けられた器具の要素を駆動する複数のモータを含む。
【００６１】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ａは、横方向運動機構を含む。横方向運動機構は、可動プラットフォームの各々に結合され、すなわち複数の器具マニピュレータアセンブリ、たとえば器具マニピュレータアセンブリ２４０Ａ１および器具マニピュレータアセンブリ２４０Ａ２の各々に結合される。横方向運動機構は、平面２８６Ｂ内で複数の器具マニピュレータアセンブリを移動させる、すなわち横方向運動機構は、矢印２９０で示すように、長手方向運動機構により提供される運動の方向に垂直な平面内で器具マニピュレータアセンブリを移動させる。横方向運動機構の種々の実施例について以下で説明する。横方向運動機構は、器具装着インターフェースを横方向に移動させる、すなわち、入口ガイド２７０Ａの、長さ方向軸線２８５Ａと呼ばれることもある、延長された長さ方向軸線２８５Ａに垂直な方向に移動させる。一態様では、横方向の動きは、延長された長さ方向軸線２８５Ａに垂直な平面内における動きである。
【００６２】
図２Ｃは、本明細書で開示する器具、外科用装置アセンブリ、ならびにマニピュレータおよび制御システムの態様を用いる外科用システム２００Ｃの態様を示す概略側面図である。３つの主要な構成要素は、内視鏡撮像システム２９２、外科医の操作盤２９４（マスタ）、および患者側支援システム２１０Ｃ（スレーブ）であって、すべて有線（電気的または光学的）または無線接続２９６で接続されている。１つまたは複数の電子データプロセッサは、システム機能を提供するために、これらの主要な構成要素に様々に配置することができる。実施例が米国特許出願第１１／７６２，１６５号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００６３】
患者側支援システム２１０Ｃは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃを含む。少なくとも１つの外科用装置アセンブリが入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃに結合される。各外科用装置アセンブリは、外科用器具またはカメラ器具のいずれかを含む。たとえば、図２Ｃでは、１つの外科用装置アセンブリは、外科的処置の間に入口ガイド２７０Ｃを通って延在するシャフト２６２Ｃ２を有する器具２６０Ｃ１を含む。
【００６４】
入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃは、以下でより完全に説明するように、位置決めシステム２３１Ｃまたはシステム２３１Ｃと呼ばれることもある、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃを含む。位置決めシステム２３１Ｃは平面内で器具装着インターフェースの各々の一部を移動させて、それにより、器具装着インターフェースを使用して器具の各々が入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃに結合される際に、器具のシャフトの各々が入口ガイド２７０Ｃのチャネルのうちの１つに挿入されるように位置合わせされる。通常、入口ガイド２７０Ｃは複数のチャネルを含む。このように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃは、必要に応じて、複数の器具での各器具を移動させることにより、器具のシャフトを効果的に移動させて、特定の入口ガイドチャネル構成のチャネルに入るように、シャフトの各々を位置合わせする。
【００６５】
このように、一態様では、器具がその器具装着インターフェースに取り付けられる際に、器具のシャフトが外科的処置に用いられる入口ガイドのチャネルと適切に位置合わせされるように、器具装着インターフェースを移動させる。別の態様では、器具が器具装着インターフェースに装着され、次いで器具装着インターフェースが移動する。器具装着インターフェースの移動は、器具のシャフトが外科的処置に用いられる入口ガイドのチャネルに適切に位置合わせされるように、器具全体を移動させる。したがって、器具装着インターフェースの移動は、器具が器具装着インターフェースの移動の前に装着されるか、移動の後に装着されるかによらず同じである。
【００６６】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃの位置決め要素、たとえばシステム２３１Ｃの横方向運動機構の位置決め要素が平面内で移動して、器具装着インターフェースを同時に移動させ、結果的に各器具をその器具のシャフトが入口ガイド２７０Ｃに入るように適切な位置に移動させる。軌道と呼ばれることもある、平面内の移動の経路は、たとえば、円弧、直線、円弧の曲がりくねった組み合わせ、あるいは曲がった経路およびラインの何らかの組合せであってもよい。このように、軌道は１つの自由度または２つの自由度を有することができる。平面は、一態様では、入口ガイド２７０Ｃの長さ方向軸線に垂直である。このように、この態様では、軌道の各々は、長手方向軸線とも呼ばれる、入口ガイド２７０Ｃの長さ方向軸線に垂直な平面内にあり、典型的な軌道２２６、２２７、２２８、および２２９の例については図２Ｄを参照されたい。
【００６７】
位置決め要素が軌道に沿って移動すると、器具装着インターフェースが同一の軌道に沿って移動し、効果的に、器具装着インターフェースに結合された器具のシャフトの遠位先端部が同一の軌道に沿って移動する。このように、位置決め要素の移動によって、シャフトは、シャフトが入口ガイド２７０Ｃのチャネルと位置合わせされる位置に移動する。この位置で、シャフトは、器具を損傷することなく、かつ機器の動作を妨げることなく、入口ガイド２７０Ｃのチャネルに入り、入口ガイド２７０Ｃを通過することができる。器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃで実施される特定の経路は、システム２３１Ｃに装着することができる外科用装置アセンブリのタイプおよび／または入口ガイド２７０Ｃのチャネルの構成に少なくとも部分的に依存する。
【００６８】
以下でより完全に説明するように、異なる外科的処置では異なる入口ガイドが使用される。肋骨を通して体内に入る入口ガイドは、通常、腹部の切開部を通して体内に入る入口ガイドとは異なる形状を有する。入口ガイドの異なる形状は、入口ガイドを通して延在するチャネルの異なる配置、すなわち異なるチャネル構成を必要とする。
【００６９】
また、異なる器具については、器具のシャフトの形状および／または大きさが異なる場合があり得る。特定の外科的処置で用いられる器具のシャフトの形状および大きさに適応する入口ガイドが使用される。図２Ｄに示すような軌道は、患者側支援システム２１０Ｃで使用することができる入口ガイドのセットに適応するように設計される。
【００７０】
入口ガイド２７０Ｃなどの入口ガイドが入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃに装着され、かつ、器具、たとえば器具２６０Ｃ１が入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃに装着されている場合に、制御システムは、器具２６０Ｃ１のシャフト２６２Ｃ１が、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃによって、入口ガイド２７０Ｃのチャネルに位置合わせされ得る、または位置合わせされているか否かを判断する。器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃがシャフト２６２Ｃ１を適切に位置決めすることができない場合には、アラームが作動し、システムは器具２６０Ｃ１を拒否する。
【００７１】
器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃは、システム２３１Ｃが器具装着インターフェースを移動させ、結果的に外科用装置アセンブリ全体をある位置に移動させることができる場合には、シャフト２６２Ｃ１を適切に位置合わせすることができるので、シャフト２６２Ｃ１が入口ガイド２７０Ｃの対応するチャネルを通過する際に、器具２６０Ｃ１は損傷を受けない。通常、器具２６０Ｃ１が損傷を受けないということは、シャフトが損傷する程度まで、たとえば恒久的に湾曲する程度までシャフト２６２Ｃ１が湾曲していないこと、および／またはシャフト２６２Ｃ１を通過する要素の動作が器具２６０Ｃ１の動作中に妨げられないことを意味する。
【００７２】
一態様では、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃのうちの外科用装置アセンブリの少なくとも１つは、剛性のある部分を有する軸を含むが、この剛性部分は、入口ガイド２７０Ｃとシャフトの近位端との間で弾性的に湾曲することができる。矢印２９０は、遠位方向および近位方向を定義する。一態様では、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃの各外科用装置アセンブリは、器具のシャフトの曲げ応力を所定の応力プロファイル内に維持するように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃによって位置決めされる。これによって、器具のシャフト、したがって器具が湾曲によって損傷を受けないこと、たとえば、シャフトが降伏することなく、形状が恒久的に変化しないように、シャフトの応力が制御されることを保証する。さらに、シャフトが入口ガイド２７０Ｃ内でロールする際に、反復応力によってシャフトが疲労し破壊させないように、応力が維持される。
【００７３】
器具装着インターフェースを移動させることにより、器具を、したがってシャフトを入口ガイドのチャネルに対して個々に位置決めする能力は、患者側支援システム２１０Ｃに融通性を提供する。たとえば、この能力は、異なるチャネル構成を有する入口ガイドをシステム２１０Ｃで使用することを可能にする。加えて、器具マニピュレータ位置決めシステムは、外科的処置に特有の器具の必要性を排除する。換言すれば、器具マニピュレータ位置決めシステムは、本明細書に記載するように、器具のシャフトを移動させることにより、様々な入口ガイドを有する器具の共通セットを使用することを可能にする。
【００７４】
器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃを有する入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃについてさらに詳細に考慮する前に、システム２００Ｃの他の態様について説明する。撮像システム２９２は、たとえば手術部位の取り込まれた内視鏡撮像データおよび／または患者の外部の他の撮像システムからの手術前もしくはリアルタイムの画像データに対する画像処理機能を実行する。撮像システム２９２は、処理された画像データ（たとえば、手術部位の画像、ならびに関連する制御および患者情報）を外科医の操作盤２９４の外科医に対して出力する。いくつかの態様では、処理された画像データは、他の手術室のスタッフが見ることができるオプションの外部モニタ、あるいは、手術室から離れた１つまたは複数の場所に出力される（たとえば、別の場所の外科医がビデオをモニタすることができる、ライブで供給されるビデオをトレーニングのために使用することができる、など）。
【００７５】
外科医の操作盤２９４は、複数の自由度（「ＤＯＦ」）の機械的入力装置（「マスタ」）を含み、それによって、外科医が、総称してスレーブと呼ばれる、器具、入口ガイド、および撮像システム装置を操作することができる。これらの入力装置は、いくつかの態様では、器具および外科用装置アセンブリの構成要素から外科医へ触覚フィードバックを提供することができる。操作盤２９４はまた、ディスプレイ上の画像が、ディスプレイ画面の後方／下方で働く外科医の手に対応する距離でほぼ焦点を結ぶように位置決めされた立体ビデオ出力ディスプレイを含む。これらの態様は、米国特許第６，６７１，５８１号により完全に説明されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
器具を挿入する際の制御は、たとえば、一方または両方のマスタの画像に示された器具を外科医が移動させることによって達成され、外科医は、マスタを用いて、画像内の器具を左右に移動させ、器具を外科医の方に引く。マスタの動きは、撮像システムおよび関連する外科用装置アセンブリに対して、出力ディスプレイ上の固定された中心点に向かってステアリングし、患者の内側に前進するように命令する。一態様では、マスタが画像に固定されているという印象を与えるようにカメラ制御が設計されているので、マスタハンドルが移動するのと同じ方向に画像が移動する。この設計は、外科医がカメラ制御から出た場合に器具を制御するための正しい位置にマスタがあるようにし、したがって、この設計は、器具制御を開始または再開する前に、マスタのクラッチを切り（係合解除し）、動かし、そしてクラッチをつなぐ（係合する）必要をなくす。いくつかの態様では、マスタの位置は、大きなマスタ作業スペースの使用を回避するために、挿入速度に比例させることができる。あるいは、外科医は、マスタのクラッチを切り、そしてクラッチをつないで、挿入のためのラチェット動作を使用することができる。いくつかの態様では、挿入は手動で制御することができ（たとえば、手動輪により）、外科用装置アセンブリの遠位端が手術部位付近にある場合には、自動挿入（たとえば、サーボモータ駆動ローラ）が行われる。患者の解剖学的構造および挿入軌道のために利用可能な空間の手術前またはリアルタイム画像データ（たとえば、ＭＲＩ、Ｘ線）は、挿入を補助するために使用することができる。
【００７７】
患者側支援システム２１０Ｃは、床に装着されたベース２０１Ｃ、あるいは天井に装着されたベース（図示せず）を含む。ベース２０１Ｃは、移動可能であってもよいし、または（たとえば、床、天井、壁、または手術台などの他の機器に）固定されてもよい。
【００７８】
ベース２０１Ｃは、受動的で制御されていないセットアップ・アーム・アセンブリ２２０Ｃおよび能動的に制御されたマニピュレータ・アーム・アセンブリ２３０Ｃを含むアームアセンブリを支持する。能動的に制御されたマニピュレータ・アーム・アセンブリ２３０Ｃは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃと呼ばれる。
【００７９】
一実施例では、セットアップ部は、第１のセットアップリンク２０２Ｃおよび２つの受動回転セットアップ関節２０３Ｃ、２０５Ｃを含む。セットアップ関節２０３Ｃ、２０５Ｃの関節ブレーキが解放された場合には、回転セットアップ関節２０３Ｃ、２０５Ｃは、結合されたセットアップリンク２０４Ｃ、２０６Ｃの手動による位置決めを可能にする。あるいは、これらのセットアップ関節のいくつかは、能動的に制御することができ、より多くのまたはより少ないセットアップ関節を様々な構成で使用することができる。セットアップ関節２０３Ｃ、２０５Ｃおよびセットアップリンク２０４Ｃ、２０６Ｃは、人が入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃを直交ｘ，ｙ，ｚ空間内で様々な位置および向きに配置することを可能にする。アームアセンブリ２２０Ｃのリンク２０２Ｃとベース２０１Ｃとの間の受動直動(prismatic)セットアップ関節（図示せず）を、大きな垂直調整２１２Ｃのために用いることができる。
【００８０】
遠隔の運動中心２４６Ｃは、ヨー、ピッチ、およびロール軸が交差する位置（すなわち、関節が移動範囲を通って移動する間に運動連鎖が実際上静止したままである位置）である。以下により詳細に説明するように、これらの能動的に制御された関節のいくつかは、個々の器具のＤＯＦの制御に関連するマニピュレータであり、これらの能動的に制御された関節の他のものは、これらのマニピュレータの単一のアセンブリのＤＯＦの制御に関連するマニピュレータである。能動関節およびリンクは、モータまたは他のアクチュエータによって移動可能であり、外科医の操作盤２９４におけるマスタアームの移動に関連する移動制御信号を受け取る。
【００８１】
図２Ｃに示すように、マニピュレータ・アセンブリ・ヨー関節２１１Ｃが、セットアップリンク２０６Ｃの端部と、第１のマニピュレータリンク２１３Ｃの第１の端部、たとえば近位端と、の間に結合される。ヨー関節２１１Ｃにより、第１のマニピュレータリンク２１３Ｃがマニピュレータ・アセンブリ・ヨー軸２２３Ｃの周りで「ヨー」として適宜定義することができる動きでリンク２０６Ｃに対して移動することができる。図示するように、ヨー関節２１１Ｃの回転軸は、遠隔の運動中心２４６Ｃに位置合わせされ、遠隔中心は一般に器具が患者に入る位置（たとえば、腹部手術では臍）を示す。
【００８２】
一実施形態では、セットアップリンク２０６Ｃは、水平またはｘ，ｙ平面内で回転可能であり、ヨー関節２１１Ｃは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃの第１のマニピュレータリンク２１３Ｃがヨー軸２２３Ｃの周りで回転できるように構成される。セットアップリンク２０６Ｃ、ヨー関節２１１Ｃ、および第１のマニピュレータリンク２１３Ｃは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃに対して常に垂直なヨー軸２２３を提供し、ヨー軸２２３は、ヨー関節２１１Ｃを通り、遠隔の運動中心２４６Ｃに対して垂直な線で示す。
【００８３】
第１のマニピュレータリンク２１３Ｃの遠位端は、第１の能動的に制御された回転関節２１４Ｃにより第２のマニピュレータリンク２１５Ｃの近位端に結合される。第２のマニピュレータリンク２１５Ｃの遠位端は、第２の能動的に制御された回転関節２１６Ｃにより第３のマニピュレータリンク２１７Ｃの近位端に結合される。第３のマニピュレータリンク２１７Ｃの遠位端は、第３の能動的に制御された回転関節２１８Ｃにより第４のマニピュレータリンク２１９Ｃの遠位部分に結合される。
【００８４】
一実施形態では、リンク２１５Ｃ、２１７Ｃ、２１９Ｃは、互いに結合され、結合された運動機構として動作する。結合された運動機構は、周知である（たとえば、このような機構は、入力リンクおよび出力リンクの動きが互いに平行に保持されている場合に平行移動リンク機構として知られている）。たとえば、回転関節２１４Ｃが能動的に回転すると、関節２１６Ｃ、２１８Ｃもまた、リンク２１９Ｃがリンク２１５Ｃに一定の関係をもって移動するように回転する。したがって、関節２１４Ｃ、２１６Ｃ、２１８Ｃの回転軸は平行であることがわかる。これらの軸が関節２１１Ｃの回転軸２２３に垂直である場合には、リンク２１５Ｃ、２１７Ｃ、２１９Ｃは、マニピュレータアセンブリのピッチ軸の周りの「ピッチ」として適宜定義することができる動きでリンク２１３Ｃに対して移動する。マニピュレータピッチ軸は、この態様では、遠隔の運動中心２４６Ｃにおいて図２Ｃの紙面の手前から奥に延びる。マニピュレータアセンブリのピッチ軸の周りの動きを矢印２２１Ｃで示す。この実施形態では、リンク２１５Ｃ、２１７Ｃ、２１９Ｃが単一のアセンブリとして移動するので、第１のマニピュレータリンク２１３Ｃは、能動的な近位マニピュレータリンクと考えることができ、第２〜第４のマニピュレータリンク２１５Ｃ、２１７Ｃ、２１９Ｃは、一括して能動的な遠位マニピュレータリンクと考えることができる。
【００８５】
プラットフォーム２３２Ｃと呼ばれることもある、入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ・プラットフォーム２３２Ｃは、第４のマニピュレータリンク２１９Ｃの遠位端に結合される。入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃが、プラットフォーム２３２Ｃに回転可能に装着される。入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃは、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃを有する。
【００８６】
複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃの各々は、挿入アセンブリ２３５Ｃにより入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃに結合される。入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃは、軸２２５Ｃの周りで複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃを１つのグループとして回転させる。具体的には、入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃは、入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリのロール軸２２５Ｃの周りで「ロール」として適宜定義することができる動きでプラットフォーム２３２Ｃに対して一体となって回転する。
【００８７】
低侵襲性手術では、不必要な組織損傷を回避するために、切開部または自然のオリフィスのいずれであっても、器具が患者の体内に入る位置に対して、器具は実質的に静止したままでなければならない。したがって、器具のヨーおよびピッチ運動は、空間内で相対的に静止したままであるマニピュレータアセンブリのロール軸２２５Ｃ上の単一位置を中心とすべきである。この位置は、遠隔の運動中心２４６Ｃと呼ばれる。
【００８８】
単一ポート手術では、すべての器具（カメラ器具を含む）が単一の小さな切開部（たとえば、臍）または自然のオリフィスを介して入らなければならないので、すべての器具がそのようなほぼ静止した遠隔の運動中心２４６Ｃに対して移動しなければならない。したがって、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃの遠隔の運動中心２４６Ｃは、マニピュレータアセンブリのヨー軸２２３Ｃとマニピュレータアセンブリのピッチ軸２２１Ｃとの交点によって定義される。リンク２１５Ｃ、２１７Ｃ、２１９Ｃの構成および関節２１４Ｃ、２１６Ｃ、２１８Ｃの構成は、入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃが患者に対して自由に移動することを可能にするのに十分な距離をもって、遠隔の運動中心２４６Ｃが入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃの遠位に位置するようになっている。マニピュレータアセンブリのロール軸２２５Ｃはまた、遠隔の運動中心２４６Ｃと交差する。
【００８９】
カニューレ２７５Ｃは、カニューレマウントに取り外し可能に結合され、カニューレマウントは、一実施形態では、第４のマニピュレータリンク２１９Ｃの遠位端２１９Ｃ＿Ｐに結合される。一実施態様では、カニューレマウントは、遠隔の運動中心２４６Ｃがカニューレに沿って位置するように、収容された位置の隣接するリンク２１９Ｃとカニューレを正しい位置に保持する操作位置との間でマウントが移動することを可能にする回転関節により、リンク２１９Ｃに結合される。動作中に、カニューレマウントは、一態様によるリンク２１９Ｃに対して所定の位置に固定されている。
【００９０】
この説明では、カニューレは、通常、器具または入口ガイドが患者の組織を擦傷することを防止するために用いられる。カニューレは、切開部および自然のオリフィスの両方について用いることができる。器具または入口ガイドが挿入（長手方向）軸に対して頻繁に並進または回転しない状況では、カニューレを使用しなくてもよい。吹送を必要とする状況では、カニューレは、器具または入口ガイドを通って過剰な吹送ガスが漏出するのを防止するためのシールを含むことができる。手術部位で吹送および吹送ガスを必要とする処置をサポートするカニューレアセンブリの例は、米国特許出願第１２／７０５，４３９号（２０１０年２月１２日出願、「Ｅｎｔｒｙ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ」を開示）に見出すことができ、この完全な開示は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。吹送を必要としない胸部手術では、カニューレシールは省略してもよく、器具または入口ガイドの挿入軸の移動が最小である場合には、カニューレ自体を省略してもよい。剛性の入口ガイドは、入口ガイドに対して挿入される器具のいくつかの構成では、カニューレとして機能することができる。カニューレおよび入口ガイドは、たとえば、鋼または押し出し加工されたプラスチックであってもよい。プラスチックは鋼よりも安価であり、使い捨てに適する場合がある。
【００９１】
様々な受動セットアップ関節／リンクおよび能動関節／リンクは、患者が可動テーブル上の様々な位置に置かれた場合に、器具マニピュレータの位置決めによって広い移動範囲で器具および撮像システムを移動させることを可能にする。いくつかの実施形態では、カニューレマウントは、近位リンクまたは第１のマニピュレータリンク２１３Ｃに結合することができる。
【００９２】
マニピュレータアームの特定のセットアップおよび能動関節並びにリンクは、外科用システムの大きさおよび形状を小さくするために省略してもよいし、あるいは自由度を増やすために関節およびリンクを追加してもよい。マニピュレータアームは、手術に必要な姿勢の範囲を達成するために、リンク、受動関節、および能動関節の様々な組合せ（冗長なＤＯＦが提供され得る）を含むことができることを理解されたい。さらに、種々の器具単独、あるいは入口ガイド、複数の器具、および／または複数の入口ガイドを含む外科用装置アセンブリ、ならびに様々な構成（たとえば、器具伝達手段または器具マニピュレータの近位面もしくは遠位面上）を介して器具マニピュレータ（たとえば、アクチュエータアセンブリ）に結合された器具が、本開示の態様に適用可能である。
【００９３】
複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃの各々は、器具マニピュレータアセンブリならびに外科用器具およびカメラアセンブリの一方を含む。図２Ｃでは、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃのうちの２つを見ることができ、２つの見える外科用装置アセンブリの各々は、器具マニピュレータアセンブリおよび器具を含む。器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２は、一態様では、遠隔操作され、それで各々は遠隔操作器具マニピュレータアセンブリと呼ばれることもある。器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２の各々は、異なる挿入アセンブリによって入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３３Ｃに結合される、たとえば器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１は、挿入アセンブリ２３５Ｃにより入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリに結合される。
【００９４】
一態様では、挿入アセンブリ２３５Ｃは、対応する外科用装置アセンブリを、入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３５Ｃから離れ、また入口ガイド・マニピュレータ・アセンブリ２３５Ｃに近づくように移動させる伸縮するアセンブリである。図２Ｃでは、挿入アセンブリ２３５Ｃは、完全に収縮した位置にある。
【００９５】
各器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２は、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ１の出力インターフェースの複数の出力を駆動する複数のモータを含む。器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の各々は、伝達部を収容する本体を含む。伝達部は、複数の入力を含む入力インターフェースを含む。器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の各々はまた、本体から遠位方向に延在する、主チューブと呼ばれることもあるシャフト２６２Ｃ１、２６２Ｃ２を含む。エンドエフェクタ２６３Ｃは、シャフトの遠位端に結合される。器具マニピュレータアセンブリおよび外科用器具の一例については、米国特許出願第６１／８６６，１１５号  （２０１３年８月１５日出願）を参照されたい、またこれは参照により組み込まれる。
【００９６】
器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の各々は、対応する器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２の器具装着インターフェースに結合されているので、器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の伝達部の入力インターフェースの複数の入力が、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２の器具装着インターフェースの複数の出力によって駆動される。米国特許出願第６１／８６６，１１５号（２０１３年８月１５日出願）を参照されたい。
【００９７】
一態様では、無菌の外科用ドレープの一部である膜インターフェースを、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃの器具装着インターフェースと器具２６０Ｃの伝達部の入力インターフェースとの間に配置することができる。膜インターフェースおよび無菌の外科用ドレープの一例については、たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２７７７７６号を参照されたい。別の態様では、無菌の外科用ドレープの一部である無菌アダプタを、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃの器具装着インターフェースと器具２６０Ｃの伝達部の入力インターフェースとの間に配置することができる。無菌アダプタおよび無菌の外科用ドレープの一例については、たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２７７７７５号を参照されたい。
【００９８】
一態様では、１つまたは複数の器具マニピュレータアセンブリは、カメラ器具などの特定のタイプの器具を支持し、作動させるように構成することができる。図２Ｃに示すように、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃのシャフトは、器具の本体から遠位方向に延在する。シャフトは、入口ポートに配置された共通カニューレ２７５Ｃを通って（たとえば、体壁または自然の開口部を通して）患者内へ延在する。一態様では、入口ガイド２７０Ｃがカニューレ２７５Ｃ内に位置決めされ、各器具シャフトが入口ガイド２７０Ｃのチャネルを通って延在し、器具シャフトにさらなる支持を提供する。
【００９９】
外科用システム２００Ｃを用いて実行することができる手術は、体の種々の領域に対して行うことができる。たとえば、１つの手術は、患者の口を通して行うことができる。別の手術は、患者の肋骨の間で行うことができる。他の手術は、患者の他のオリフィスを通して、または患者の切開部を通して行うことができる。患者内への各異なる入口は、入口ガイドの異なる形状および／または大きさを必要とする場合がある。したがって、特定の手術のために、適切なガイド２７０Ｃが選択される。
【０１００】
腹部手術に適した入口ガイドは、口を通した手術または肋骨の間の手術には適さない場合がある。入口ガイドの大きさおよび形状は、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃのシャフト２６２Ｃ１、２６２Ｃ２の入口ガイドを通してチャネルの位置を制限する。このように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃは、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２および対応する器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の各々を移動させ、それによってシャフト２６２Ｃ１、２６２Ｃ２の各々が入口ガイド２７０Ｃの異なるチャネルに入るように適切に位置合わせされる。一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃは、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｃ１、２４０Ｃ２および対応する器具２６０Ｃ１、２６０Ｃ２の各々を移動させて、シャフト２６２Ｃ１、２６２Ｃ２を位置合わせすることで、シャフトが入口ガイド２７０Ｃを通過する際に、シャフトの近位端と、シャフトが入口ガイド２７０Ｃと接触する点と、の間のシャフト２６２Ｃ１、２６２Ｃ２のいかなる湾曲も器具を損傷させず、かつ器具の動作を阻害しないようになる。このように、システム２００Ｃは様々な器具を用いるように構成されるだけではなく、システム２００Ｃはまた、様々な異なる入口ガイドを使用するように構成される。これらの異なる入口ガイドの様々な組合せは、キット内に提供される。
【０１０１】
図２Ｄは、複数の外科用装置アセンブリ２８０Ｃのうちの異なる１つが器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃによって移動することができる例示的な経路２２６〜２２９を示す。この例では、経路のうちの３つ２２７〜２２９が曲がった経路であり、経路のうちの１つ２２６が直線経路である。一態様では、直線経路２２６はカメラ器具に使用され、３つの曲がった経路２２７〜２２９は外科用器具に使用される。システム２００Ｃで使用することができる各入口ガイドは、４つの経路のうちの１つに位置決めされた外科用装置アセンブリが、そのチャネルを通してその外科用装置アセンブリのシャフトを通過し、その器具の意図された目的のために正しく動作することができるように、位置決めされたチャネルを有する。一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｃは、外科用装置アセンブリ全体の各々を、システム２００Ｃで使用されている入口ガイドの経路上の適切な位置へ自動的に移動させる。別の態様では、外科用装置アセンブリ全体の各々は、システム２００Ｃで使用されている入口ガイドの経路上の適切な位置へ手動で移動される。
【０１０２】
図２Ｅは、患者側支援システム２１０Ｃの一実施態様２１０Ｅを示す。この態様では、患者側支援システム２１０Ｅは、受動セットアップアーム２２０Ｅおよび入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅを有する患者側カート２１０Ｅとして実現される。入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅは、複数の外科用装置アセンブリを支持する。
【０１０３】
一態様では、複数の外科用装置アセンブリのうちの少なくとも１つは、器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｅ、無菌アダプタアセンブリ２５０Ｅ、および器具２６０Ｅを含む。器具２６０Ｅの、シャフトと呼ばれることもある主チューブは、外科的処置の間、入口ガイド２７０Ｅのチャネルを通って延在する。
【０１０４】
入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに器具２６０Ｅを結合させるために器具マニピュレータアセンブリ２４０Ｅおよび無菌アダプタアセンブリ２５０Ｅを使用することは、単なる例示にすぎず、限定することを意図するものではない。器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅが、シャフト２６２Ｅをそのチャネルへ入れるための入口ガイド２７０Ｅの対応するチャネルにシャフト２６２Ｅを位置合わせことができるように、器具２６０Ｅは他の方法で入口ガイドマニピュレータに結合されてもよい。
【０１０５】
入口ガイド２７０Ｅは、カニューレ２７５Ｅに移動可能に装着される。入口ガイド２７０Ｅは、必要に応じて、吹送シールを維持することができ、入口ガイド２７０Ｅは、患者２９９の体内への入口において器具のシャフトを支持する。以下でより完全に説明するように、複数の異なる入口ガイドは、患者側支援システム２１０Ｅに装着して使用することができる。通常、異なるタイプの手術ごとに、異なる入口ガイドが用いられる。
【０１０６】
患者側支援システム２１０Ｅを用いて行うことができる種々の手術は、体の種々の領域に対して行うことができる。たとえば、１つの手術は、患者２９９の口を通して行うことができる。別の手術は、患者２９９の肋骨の間で行うことができる。他の手術は、患者２９９の他のオリフィスを通して行うことができる。腹部手術に適した入口ガイド２７０Ｅは、口を通した手術または肋骨の間の手術には適さない場合がある。口を通した手術または肋骨の間の手術には、異なる形状の入口ガイドが必要となり得る。
【０１０７】
患者側支援システム２１０Ｅは様々な器具を用いるように構成されるだけではなく、システム２１０Ｅはまた、様々な異なる入口ガイドを使用するように構成される。これらの異なる入口ガイドの様々な組合せは、キット内に提供される。
【０１０８】
入口ガイド２７０Ｅが肋骨の間の手術のための肋骨入口ガイドに置き換えられると、肋骨入口ガイドのチャネル構成は入口ガイド２７０Ｅのチャネル構成とは異なり、たとえば、相対的なチャネルの配置が２つの入口ガイドで異なっている。また、入口ガイド２７０Ｅを使用した手術が完了し、かつ肋骨入口ガイドが患者側システム２０１Ｅに装着された後に、１つまたは複数の異なる外科用装置アセンブリが入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着されてもよい。外科用装置アセンブリのシャフトの位置は、肋骨入口ガイドに挿入するために適切に位置合わせされる可能性が低い。この問題を修正するために、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅは、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅを含む。器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、肋骨入口ガイドのチャネルに対して外科用装置アセンブリのための器具装着インターフェースを同時に位置決めして、それによって、外科用装置アセンブリが器具装着インターフェースの各々に装着された場合に、シャフトが肋骨入口ガイドの対応するチャネルを通過する際に各器具シャフトが損傷を受けないようにする。これは、いくつかの態様では、ユーザ入力がほとんどまたは全くなしに行われる。
【０１０９】
図２Ｅに示す構成に戻り、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着された複数の外科用装置アセンブリは、互いに近接して配置される。この密充填(close packing)配置を可能にするために、かつ入口ガイド２７０Ｅのチャネルを互いに近づけることを可能にするために、一態様では、器具のシャフトが、器具の筐体（図４Ｂ参照）から傾斜し、いくつかの態様では、シャフトがカニューレ２７５Ｅを通過する際に入口ガイド２７０Ｅに対して湾曲する。以上説明したように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、必要に応じて、入口ガイド２７０Ｅの対応するチャネルに対して外科用装置アセンブリ全体の各々を同時に位置決めすることで、シャフトが入口ガイド２７０Ｅの対応するチャネルを通過する際に各器具シャフトが損傷を受けないようにする。繰り返しになるが、これは、一態様では、ユーザ入力がほとんどまたは全くなしに行われる。
【０１１０】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、必要なアクチュエータおよびセンサの数を制限する。器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅのロールシステムに同期する。ロールシステムは、外科用装置アセンブリを１つのグループとしてロール運動する。一態様では、入口ガイド２７０Ｅに挿入するために外科用装置アセンブリのシャフトを位置合わせし、かつ同期を維持するために、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅにおいてギヤが使用される。
【０１１１】
器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅの設計および大きさを簡素化するために、一態様では、入口ガイド２７０Ｅの対応するチャネルに対して複数の器具シャフトの各々を位置合わせするのに使用される器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅの動きは、一態様では１つの自由度に制限されるが、別の態様では２つの自由度に制限される。自由度の数にかかわらず、動きは平面内にある。さらに、複数の外科用装置アセンブリの移動範囲は、複数の外科用装置アセンブリの移動範囲が、ドレープ管理、電子機器、およびシステム２１０Ｅの全体の大きさの小型化のために使用することができるかもしれない空間と競合しないように、可能な範囲に制限される。
【０１１２】
したがって、以下でより完全に説明するように、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅが外科用装置アセンブリ全体の各々を位置決めすることで、外科用装置アセンブリのシャフトが、その特定の外科用装置アセンブリの入口ガイド２７０Ｅの対応するチャネルに入るように位置合わせされる。シャフトが入口ガイド２７０Ｅを通過する際に湾曲する場合には、いかなる湾曲によっても器具が損傷されず、かつ器具の動作を阻害しないように、シャフトが位置合わせされる。器具シャフトのこの同時自動位置合わせは、システム２１０Ｅで使用される入口ガイドごとに行われる。
【０１１３】
一態様では、制御システムは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着された外科用装置アセンブリの、入口ガイド２７０Ｅのチャネル位置との互換性を自動的に確認する。いくつかの例では、シャフトを入口ガイド２７０Ｅの適切なチャネルに挿入するために、器具のシャフトを屈曲させる、たとえばわずかに湾曲させることが必要である。この屈曲によって器具が損傷されることになる場合には、器具がシステム２１０Ｅに装着された時に制御システムにより警告が発せられて、システムはその器具の使用を拒否する。器具のシャフトが、結果として生じる応力が許容可能な応力プロファイルの外側にあるように屈曲された場合には、シャフトが損傷を受け、たとえば恒久的に湾曲され、結果的にシャフトを通るテンドンが適正に動作しないおそれがある。
【０１１４】
器具が入口ガイドと互換性がある場合には、制御システムは、入口ガイドとの互換性について外科用システムの他の要素、たとえば、ドレープ、カメラ、フットペダル制御アセンブリ、マスタ制御アセンブリなどを確認する。最後に、制御システムは、入口ガイド構成に基づいて、外科医および患者側補助者の両方のために、ユーザインターフェース要素、許容可能な制御モード、制御モードのタイプおよび挙動などで必要な調整を行う。たとえば、入口ガイドが耳、喉、および鼻の手術で使用される場合には、様々な器具の構成および許容可能な移動範囲が腹部手術に用いられる入口ガイド２７０Ｅとは異なるので、制御システムは、処置で使用する入口ガイドに基づいて必要な変更を自動的に行う。
【０１１５】
以下でより完全に説明するように、一態様では、各器具２６０Ｅは、器具シャフトの曲げ応力を所定の応力プロファイル内に維持するように、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅにより位置決めされる。これは、湾曲によって器具が損傷しないこと、および湾曲によって器具の正しい動作に影響を与えないことを保証する。異なるチャネル構成を有する入口ガイドごとに、器具シャフトの曲げ応力が所定の応力プロファイル内に留まるように、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅが各器具を位置決めする。
【０１１６】
図２Ｅでは、受動セットアップアーム２２０Ｅの要素２０２Ｅ、２０３Ｅ、２０４Ｅ、２０５Ｅ、２０６Ｅ、２１１Ｅは、受動セットアップアーム２２０Ｃの要素２０２Ｃ、２０３Ｃ、２０４Ｃ、２０５Ｃ、２０６Ｃ、２１１Ｃと同等である。したがって、受動セットアップアーム２２０Ｃの説明は受動セットアップ２２０Ｅにも当てはまるので、ここでは繰り返さない。入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの要素２１３Ｅ、２１４Ｅ、２１５Ｅ、２１６Ｅ、２１７Ｅ、２１８Ｅ、２１９Ｅは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃの要素２１３Ｃ、２１４Ｃ、２１５Ｃ、２１６Ｃ、２１７Ｃ、２１８Ｃ、２１９Ｃと同等である。したがって、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｃの要素２１３Ｃ、２１４Ｃ、２１５Ｃ、２１６Ｃ、２１７Ｃ、２１８Ｃ、２１９Ｃの説明は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの要素２１３Ｅ、２１４Ｅ、２１５Ｅ、２１６Ｅ、２１７Ｅ、２１８Ｅ、２１９Ｅにも当てはまるので、ここでは繰り返さない。同様に、ベース２０１Ｅは、ベース２０１Ｃと同等である。
【０１１７】
入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅは、１つのグループとしての複数の外科用装置アセンブリの軸２２１Ｅの周りでピッチを変化させる。入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅは、１つのグループとしての複数の外科用装置アセンブリの軸２２３Ｅの周りでヨーを変化させる。一態様では、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅはまた、ロール軸２２５Ｅの周りで複数の外科用装置アセンブリを１つのグループとしてロール運動させる。ロール軸２２５Ｅは、この態様では、カニューレ２７５Ｅの長手方向軸線と一致している。ピッチ軸２２１Ｅ、ヨー軸２２３Ｅ、およびロール軸２２５Ｅは、遠隔の運動中心２４６Ｅで交差する。遠隔の運動中心２４６Ｅは、カニューレ２７５Ｅに沿って位置している。
【０１１８】
図２Ｅには示していないが、外科用システムはまた、図２Ｃに関して説明したものと同等の制御システムおよびマスタ制御操作盤を含む。図２Ｅでは、手術は、患者２９９の腹部で行われている。しかし、患者側支援システム２１０Ｅを含む外科用システムは、多種多様な手術に使用される。様々な外科的処置は、器具の様々な組合せを使用する。
【０１１９】
便宜のために、器具は、一態様では、以下でより完全に説明されるように、器具のシャフト特性に基づいて器具の複数の組、たとえば標準的な外科用器具、高度な外科用器具、およびカメラ器具に分類される。簡単に説明すると、高度な外科用器具のシャフトは、標準的な外科用器具の直径よりも大きな直径を有する。器具の分類は説明を容易にするためであって、グループの名前は器具を特定の外科用器具に限定するものではない。いくつかの手術では、手動の器具を遠隔操作の外科用器具と併せて使用することができる。手動の器具は、人が器具自体のハンドルまたはグリップを用いて制御する器具である。
【０１２０】
カメラ器具のシャフトは、固定された屈曲部を有する。一態様では、２つの異なるカメラ器具が設けられる。カメラ器具のうちの一方は、カメラ器具のシャフトの第１の位置に固定された屈曲部を有し、カメラ器具のうちの他方は、カメラ器具のシャフトの第２の位置に固定された屈曲部を有する。第１のおよび第２の位置は、異なる位置である。
【０１２１】
図３Ａおよび図３Ｂは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着された複数の外科用装置アセンブリ３００を示す。上述したように、複数の外科用装置アセンブリ３００の各々は、器具マニピュレータアセンブリ２４０＿１、無菌アダプタアセンブリ２５０＿１、および器具２６０＿１を含む。図３Ａでは、複数の外科用装置アセンブリ３００の各々は、挿入アセンブリ３３１の初期位置に位置決めされている。挿入アセンブリ３３１は、長手方向運動機構の一例である。図３Ｂでは、４つの外科用装置アセンブリのうちの３つは、挿入アセンブリ上で遠位方向に移動している。矢印３９０は、遠位方向および近位方向を定義する。ここで、遠位方向は患者２９９に向かう方向である。近位方向は患者２９９から離れる方向である。
【０１２２】
図３Ａおよび図３Ｂの各挿入アセンブリの近位端は、フローティング状態で示してある。以下でより完全に説明するように、一態様では、各挿入アセンブリの近位端は、可動プラットフォームに装着されている。可動プラットフォームは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅに結合される。可動プラットフォームは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの横方向運動機構が入口ガイド２７０の長手方向軸線に垂直な平面内で可動プラットフォームを移動させ、結果的に外科用装置アセンブリ全体を移動させることを可能にし、そのようにして、可動プラットフォームに取り付けられた器具のシャフトを、シャフトを損傷することなく、たとえば曲げ応力の限界を超えることなく、入口ガイド２７０の対応するチャネルに挿入することができる。器具が器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅにより適切に位置決めされると、可動プラットフォームが所定位置に固定される。
【０１２３】
図３Ａおよび図３Ｂは、以下の説明で一例として使用する構成を示す。器具２６０＿０はカメラ器具である。器具２６０＿１〜２６０＿３は、標準的なまたは高度な外科用器具である。器具２６０＿１を第１の外科用器具と呼び、器具２６０＿２を第２の外科用器具と呼び、器具２６０＿３を第３の外科用器具と呼ぶ。このように、カメラ器具は時計のおよそ１２時の位置に装着され、第１の外科用器具はおよそ３時の位置に装着され、以下同様である。第１、第２、および第３の外科用器具は、同一タイプの器具、または異なるタイプの機器であってもよい。外科用器具のタイプは、以下でより完全に説明するように、入口ガイドのチャネルサイズと互換性を有するように選択される。
【０１２４】
図３Ｂに示すように、各挿入アセンブリは３つの構成要素を含む。一例として挿入アセンブリ３３１＿１を用いると、挿入アセンブリ３３１＿１は、フレーム３３１Ａ＿１、中間キャリッジ３３１Ｂ＿１、および遠位キャリッジ３３１Ｃ＿１を含む。中間キャリッジ３３１Ｂ＿１は、フレーム３３１Ａ＿１のボールねじ上に載っている。一態様では、ボールねじは６ｍｍピッチであり、ボールねじは逆駆動可能である。中間キャリッジ３３１Ｂ＿１は、遠位キャリッジ３３１Ｃ＿１を駆動する金属ベルトを含む。遠位キャリッジ３３１Ｃ＿１は、外科用器具２６０＿１を含む外科用装置アセンブリ３００に取り付けられている。
【０１２５】
このように、以下でより完全に説明するように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅの位置決め要素がフレーム３３１Ａ＿１の近位端に固定された可動プラットフォームを移動させると、挿入アセンブリ３３１＿１ならびに、外科用器具２６０＿１およびそのシャフトを含む複数の外科用装置アセンブリ３００の外科用装置アセンブリは、すべて一体となって移動する。このように、器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅの位置決め要素の移動は、挿入アセンブリ３３１＿１ならびに、外科用器具２６０＿１およびそのシャフトを含む外科用装置アセンブリ３００全体を、位置決め要素が追従する同じ軌道に沿って移動させる。
【０１２６】
複数の外科用装置アセンブリ３００の器具の位置決めをさらに詳細に考える前に、外科用装置アセンブリの一態様について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、複数の外科用装置アセンブリ３００のうちの外科用装置アセンブリの一態様をより詳細に示す。
【０１２７】
ベースアセンブリ４３２（図４Ａ）は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの回転可能なベースに接続される。挿入アセンブリ３３１は、ベースアセンブリ４３２の浮動(floating)プラットフォーム（図示せず）に接続される。ベースアセンブリ４３２の遠位端には、以下でより完全に説明するように、挿入アセンブリ３３１が移動可能な開口部４３３がある。
【０１２８】
この実施例では、ベースアセンブリ４３２の筐体は、アセンブリ４３２が図２Ｅに示したものと同様の筐体に近接して位置合わせされ得るように、およそ楔形（扇形）である。４つの外科用装置アセンブリのベースアセンブリの各々の楔形の頂点は、カニューレ２７５Ｅの延長された長手方向軸線の周りに配置されている。
【０１２９】
器具マニピュレータアセンブリ２４０は、挿入アセンブリ３３１に固定されている。器具マニピュレータアセンブリ２４０は、図２Ａ〜図２Ｃ、図２Ｅ、図３Ａ、および図３Ｂに示す器具マニピュレータアセンブリの一例である。器具マニピュレータアセンブリ２４０は、複数の駆動部を含む。
【０１３０】
無菌アダプタアセンブリ２５０は、器具マニピュレータアセンブリ２４０に装着されている。無菌アダプタアセンブリ２５０は、図２Ｅ、図３Ａ、および図３Ｂに示す無菌アダプタアセンブリの一例である。無菌アダプタアセンブリ２５０は、複数の中間ディスクを含む。各中間ディスクは、器具マニピュレータアセンブリ２４０の駆動部の駆動ディスクに結合される。したがって、この実施例では、器具装着インターフェースは、器具マニピュレータアセンブリ２４０と無菌アダプタアセンブリ２５０との組合せによって提供される。しかし、器具装着インターフェースは、代わりに、器具マニピュレータアセンブリ２４０に装着された無菌アダプタアセンブリ２５０の遠位面として定義することもできる。
【０１３１】
無菌アダプタアセンブリ２５０は、無菌ドレープ（図示せず）を含む。無菌ドレープは公知であるから、さらなる詳細な説明を省略する。たとえば、米国特許第７，６６６，１９１号、米国特許第７，６９９，８５５号、米国特許出願公開第２０１１／０２７７７７５号、および米国特許出願公開第２０１１／０２７７７７６号を参照されたい。上記のすべては、参照により本明細書に組み込まれる。無菌ドレープは、システム２１０Ｅの少なくとも一部を覆って、無菌アダプタアセンブリ２５０Ｅが効率的かつ単純な器具交換を容易にしつつ、外科的処置中に無菌領域を維持する。
【０１３２】
図４Ｂは、外科用器具２６０の一例をより詳細に示す。外科用器具２６０は、図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｅ、図３Ａ、および図３Ｂに示す外科用器具の一例である。この態様では、外科用器具２６０は、被駆動インターフェースアセンブリ４６１、伝達部４６５、主チューブ４６７、平行運動機構４６８、リスト(wrist)４６９、およびエンドエフェクタ４７０を含む。リスト４６９については、たとえば、米国特許出願公開第２００３／００３６４７８号（「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｔｏｏｌ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｂｌｅ  Ｔｅｎｄｏｎ−Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｄｉｓｋ  Ｗｒｉｓｔ  Ｊｏｉｎｔ」を開示）に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。平行運動機構８６８については、たとえば、米国特許第７，９４２，８６８号（「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｗｉｔｈ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」を開示）に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０１３３】
被駆動インターフェースアセンブリ４６１は、複数の被駆動ディスクを含む。図２Ｄ、図３Ａ、および図３Ｂに示すように、外科用器具２６０が無菌アダプタ２５０に装着されている場合には、各被駆動ディスクは、無菌アダプタアセンブリ２５０の対応する中間ディスクに結合される。
【０１３４】
伝達部４６５の機械的構成要素（たとえば、ギヤ、レバー、ジンバル、ケーブルなど）は被駆動ディスクからの力をケーブル、ワイヤ、および主チューブ４６７を通るハイポチューブの組合せに伝達して、平行運動機構４６８、リスト４６９、およびエンドエフェクタ４７０の動きを制御する。主チューブ４６７は、主チューブ４６７の近位端に軸受４７１を有する。
【０１３５】
主チューブ４６７は実質的に剛性であり、主チューブ４６７は、伝達部４６５と入口ガイド２７０Ｅとの間でわずかに湾曲させることができることを意味する。この湾曲により、入口ガイド２７０Ｅのチャネルを、ベースアセンブリのサイズで可能であるよりも、互いにより近接して配置することができる。外科用器具２６０Ｅが入口ガイド２７０Ｅから引き出された場合に主チューブ４６７が直線状に戻るように湾曲は弾性的である（主チューブは、カメラ器具のように恒久的な屈曲部を有して形成されてもよい）。許容可能な応力プロファイルは、上述したように、湾曲が弾性的なままであり、かつ主チューブ４６７が曲げ応力により恒久的に変形しないような、応力プロファイルである。
【０１３６】
器具マニピュレータアセンブリ２４０（図４Ａ）は、器具マニピュレータアセンブリ２４０の遠位端に無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダ４４５を含む。外科用器具２６０は、器具２６０の近位端表面に装着されたＲＦＩＤタグ４５５を有する。外科用器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に装着されている場合には、ＲＦＩＤタグ４５５はＲＦＩＤリーダ４４５の下に配置される。外科用器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に装着された後に、制御システムは、ＲＦＩＤリーダ４４５から情報を受け取り、外科用器具２６０の入口ガイド２７０Ｅとの互換性を判断するために、外科用器具２６０を識別する際にその情報を使用する。
【０１３７】
図５Ａは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着された４つのベースアセンブリ４３２＿０、４３２＿１、４３２＿２、および４３２＿３の概略図である。図５Ａは、４つの楔形アセンブリ４３２＿０、４３２＿１、４３２＿２、および４３２＿３が円５０１を形成することを示す。円５０１の中心５０１Ｃは、カニューレ２７５Ｅの延長された長手方向軸線上にある。
【０１３８】
楔形のベースアセンブリの使用は単なる例示であって、限定することを意図するものではない。ベースアセンブリが入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着され、次いで入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅによって１つのグループとしてロール、ピッチ、およびヨーの動きができるものであれば、ベースアセンブリは、正方形、長方形、または他の形状を有してもよい。たとえば、図５Ｆでは、構成５９０に示すように、六角形の形状を有するベースアセンブリが入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに装着され、それにより移動することができる。
【０１３９】
図５Ｂは、標準入口ガイド５７０Ｓと呼ばれる第１の入口ガイド５７０Ｓの断面図である。入口ガイド５７０Ｓは移動可能であり、たとえば、カニューレ５８０に回転可能に装着される。入口ガイド５７０Ｓは、チャネルと呼ばれる４つの管腔を有する。チャネルは入口ガイド５７０Ｓの近位端から入口ガイド５７０Ｓの遠位端まで延在し、たとえば、チャネルは入口ガイドの第１の端部から第２の端部まで延在する。これは、本明細書で説明する入口ガイドのチャネルの各々についても同様である。一態様では、入口ガイド５７０Ｓは入口ガイド２７０Ｅであり、カニューレ５８０はカニューレ２７５Ｅである。
【０１４０】
この態様では、外科用装置アセンブリのうちの１つは、内視鏡およびカメラを含む。この器具は、カメラ器具と呼ばれる。カメラ器具は、予め屈曲したシャフトを有する。シャフトの屈曲部は伝達部４６５の遠位部分と入口ガイド２７０Ｅの近位端との間に残っており、たとえば、屈曲部は入口ガイド２７０Ｅには入らない。入口ガイド２７０Ｅおよびカニューレ２７５Ｅを通るカメラシャフトの一部の断面は、一態様では、長円形である。あるいは、入口ガイド２７０Ｅおよびカニューレ２７５Ｅを通るカメラシャフトの一部の断面は、円形形状を有してもよい。
【０１４１】
このように、標準入口ガイドは、長円形の断面を有するカメラチャネル５７１Ｓ、および断面が円形である３つの外科用器具チャネル５７２Ｓ１、５７２Ｓ２、５７２Ｓ３を有する。この態様では、３つの外科用器具チャネル５７２Ｓ１、５７２Ｓ２、５７２Ｓ３の各々は、同じ大きさ、たとえば同じ直径を有する。外科用器具のシース付きシャフトがチャネルを通過することができるように、直径が選択される。外科用器具チャネル５７２Ｓ１、５７２Ｓ２、５７２Ｓ３は、標準的な外科用器具チャネルと呼ばれる。
【０１４２】
図５Ａでは、特定のベースアセンブリ４３２＿０、４３２＿１、４３２＿２、４３２＿３に関連する標準入口ガイド５７０Ｓのチャネルを点線で示す。ベースアセンブリに関連するチャネルとは、そのベースアセンブリに装着された外科用器具のシャフトがチャネルを通して挿入されることを意味する。たとえば、外科用器具２６０＿２がベースアセンブリ４３２＿２に装着され、シャフト４６７がチャネル５７２Ｓ２を通過する。このように、ベースアセンブリ４３２＿２および外科用器具２６０＿２の両方がチャネル５７２Ｓ２に関連する。
【０１４３】
図５Ｃは、第２の入口ガイド５７０ＭＳの断面図である。入口ガイド５７０ＭＳは、カニューレ５８１内に位置決めされている。入口ガイド５７０ＭＳはまた、チャネルと呼ばれる４つの管腔を有する。入口ガイド５７０ＭＳは、標準入口ガイド５７０Ｓの外径よりも大きい外径を有する。
【０１４４】
入口ガイド５７０ＭＳは、長円形のカメラチャネル５７１ＭＳ、２つの標準的な円形の外科用器具チャネル５７２ＭＳ１、５７２ＭＳ３を有する。この態様では、入口ガイド５７０ＭＳはまた、手動器具チャネル５７３ＭＳを含む。一態様では、手動で制御される外科用器具がチャネル５７３ＭＳを通過する。別の態様では、遠隔操作の外科用器具がチャネル５７３ＭＳを通過する。
【０１４５】
図５Ｄでは、ｘ軸５９０およびｙ軸５９１は、入口ガイド５７０ＭＳの中心に原点を有する。入口ガイド５７０Ｓは、破線で表され、その中心も原点にあって、入口ガイド５７０ＭＳに重なっている。図５Ｄの入口ガイド５７０ＭＳの中心は、入口ガイド５７０ＭＳの長手方向軸線を表す。
【０１４６】
入口ガイド５７０ＭＳが使用中であり、ベースアセンブリ４３２＿１、４３２＿３に取り付けられた外科用器具の位置決め要素が図５Ａに示すように標準位置にあるとすると、外科用器具２６０＿１、２６０＿３（図３Ａ）のシャフトは、チャネル５７２ＭＳ１、５７２ＭＳ３を通して挿入するためには適切に位置決めされていない。代わりに、外科用器具２６０＿１、２６０＿３のシャフトは、標準入口ガイド５７０Ｓのチャネル５７２Ｓ１、５７２Ｓ３を通過するように位置決めされる。同様に、カメラ器具２６０＿０は、チャネル５７１Ｓに対して位置決めされ、チャネル５７１ＭＳに対しては位置決めされない。
【０１４７】
一態様では、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、外科用器具２６０＿１に関連する第１の位置決め要素を矢印５８１で示す位置に移動させる。具体的には、その位置決め要素の移動は、外科用器具２６０＿１に結合されるので、外科用器具２６０＿１のシャフトを適切な位置に移動させて、シャフトを損傷することなくチャネル５７２ＭＳ１へのシャフトの挿入を可能にする。
【０１４８】
同様に、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、外科用器具２６０＿３に関連する第２の位置決め要素を矢印５８３で示す位置に移動させる。入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの器具マニピュレータ位置決めシステムはまた、カメラ器具２６０＿０に関連する第３の位置決め要素を矢印５８０で示す位置に移動させる。新たな位置では、外科用器具のシャフトおよびカメラ器具のシャフトは、入口ガイド５７０ＭＳの対応するチャネルを通した挿入を可能にするように位置決めされる。一態様では、すべての位置決め要素が正しい位置に同時に移動する。一態様では、位置決め要素がシステム２３１Ｅの横方向運動機構に含まれる。
【０１４９】
図５Ｅでは、点線は、挿入アセンブリ５３１および第１の入口ガイド、たとえば入口ガイド５７０Ｓ用に構成されたシャフト５６７を有する外科用装置アセンブリ５００の位置を表す。シャフト５６７が入口ガイド５７０Ｓから引き出され、かつ入口ガイド５７０ＭＳなどの第２の入口ガイドがシステムに配置されている場合には、点線で示すように、シャフト５６７の位置は第２の入口ガイドの対応するチャネルに挿入するには正しくない（図５Ｄ参照）。
【０１５０】
図５Ｅの実線は、入口ガイドマニピュレータ５３０の器具マニピュレータ位置決めシステム５５０が、外科用装置アセンブリ５００に結合された要素５４９を移動させた結果を示す。具体的には、挿入アセンブリ５３１は、位置決め要素５４９に接続された浮動プラットフォーム５３２Ａに装着されている。位置決め要素５４９が器具マニピュレータ位置決めシステム５５０によって移動すると、浮動プラットフォーム５３２Ａが移動し、次にシャフト５６７を含む外科用装置アセンブリ５００全体を移動させる。
【０１５１】
このように、入口ガイド５７０ＭＳの外科用装置アセンブリ５００を再位置決めするために、器具マニピュレータ位置決めシステム５５０は、位置決め要素５４９を移動させ、次に浮動プラットフォーム５３２Ａを移動させて、挿入アセンブリ５３１およびシャフト５６７を含む外科用装置アセンブリ５００全体が図５Ｅの点線で示す位置から実線で示す位置まで移動する。一態様では、手動でノブを回すことにより、位置決め要素５４９を移動させる。別の態様では、サーボモータを用いて位置決め要素５４９を移動させる。
【０１５２】
図５Ｅでは、ただ１つの外科用装置アセンブリ５００およびそれに関連するベースアセンブリ５３２を示している。しかし、これは一態様における４つのベースアセンブリの各々を表しているので、この説明はベースアセンブリの総数、たとえば４つのベースアセンブリの各々にも適用可能であり、あるいは、いくつかの態様では、ベースアセンブリの総数より少ない数のベースアセンブリにも適用可能である。また、外科用装置アセンブリを関連するベースアセンブリに結合するための挿入アセンブリの使用は、単なる例示であり、限定することを意図するものではない。別の態様では、外科用装置アセンブリは、ベースアセンブリに直接結合される。
【０１５３】
図５Ｅはまた、シャフト５６７の円形状の湾曲を示す。円形状の湾曲では、シャフト５６７の湾曲は円の円弧である。シャフト５６７が円形状に湾曲する場合には、以下でより完全に説明されるように、円形状の湾曲は、すべての可能な湾曲のうちで湾曲の長さにわたる最小の応力を導入する。
【０１５４】
図６Ａは、入口ガイドマニピュレータ５３０の器具マニピュレータ位置決めシステム６４０Ａの一実施態様を示す。図６Ａでは、ただ１つの外科用装置アセンブリ５００およびそれに関連するベースアセンブリ５３２を示している。しかし、これは一態様におけるベースアセンブリの総数の各々を表しているので、この説明は４つのベースアセンブリの各々にも適用可能であり、あるいは、いくつかの態様では、ベースアセンブリの総数より少ない数のベースアセンブリにも適用可能である。
【０１５５】
ベースアセンブリ５３２の浮動プラットフォーム６００Ａ、たとえば可動プラットフォームは、挿入アセンブリ５３１に接続されている。したがって、上に示したように、浮動プラットフォーム６００Ａの移動はシャフト５６７の位置を移動させる。器具マニピュレータ位置決めシステム６４０Ａの横方向運動機構の位置決め要素６１０は、浮動プラットフォーム６００Ａに結合されている。この実施例では、位置決め要素６１０および浮動プラットフォーム６００Ａは、４つの自由度で、たとえば第１の軸６０１に沿って、第２の軸６０２に沿って、ピッチ６０３で、およびヨー６０４で移動することができる。第１の軸６０１および第２の軸６０２は、先に示したように、入口ガイドの長手方向軸線に垂直な平面内にある。
【０１５６】
一態様では、位置決め要素６１０が浮動プラットフォーム６００Ａを、したがって挿入アセンブリ５３１を方向６０１、６０２に移動させることができるように、プラットフォーム６００Ａはレールシステムに懸架されている。プラットフォーム６００Ａはまた、位置決め要素６１０およびプラットフォーム６００Ａのピッチを変更することを可能にする支持体６２０に移動可能に懸架されており、たとえばレールシステムは支持体６２０装着されている。支持体６２０はまた、アンカー６３０の周りで回転して、位置決め要素６１０およびプラットフォーム６００Ａのヨーを変更することができる。
【０１５７】
上に示したように、患者側支援システム２１０Ｅは、多種多様な入口ガイドと共に使用される。使用される特定の入口ガイドは、通常、実行される手術に依存する。いくつかの例では、入口ガイドのチャネルは、入口ガイドを通って真っ直ぐに延在しなくてもよい。この場合には、入口ガイドから出る器具シャフトは、入口ガイドの長手方向軸線に対してすべてが平行であるわけではなく、むしろ器具シャフトは扇形に拡がっている。入口ガイドは、入口ガイドの長手方向軸線に対してある角度をなす、たとえば、チャネルが傾斜している、１つまたは複数のチャネルを有する。この入口ガイドでは、位置決め要素６１０のピッチおよび／またはヨーは、シャフト５６７を傾斜したチャネルに挿入するように変更することができる。
【０１５８】
図６Ｂは、少なくとも１つの傾斜したチャネル６７０Ｃを有する入口ガイド６７０の断面図であり、たとえば、チャネル６７０Ｃは長手方向軸線６９０に対してある角度をなしている。長手方向軸線６９０は、入口ガイド６７０の遠位端６７０Ｄから入口ガイド６７０の近位端６７０Ｐまで延在する。チャネル６７０Ｃの長さ方向軸線６７０ＣＬは、長手方向軸線６９０に対してある角度をなしている。入口ガイド６７０は、図６Ｂで見ることができる２つのチャネルよりも多くを有してもよい。
【０１５９】
一態様では、チャネル６７０Ｃは手動チャネルである。手動チャネルの角度は、手動の器具、たとえばステープラを手術部位の中心に向けるように選択される。
【０１６０】
図６Ｃは、入口ガイドの長手方向軸線に垂直な面内で２つの直交する方向６０１、６０２に、すなわち２つの自由度で、挿入アセンブリ５３１、および結果的にシャフト５６７を移動させる、器具マニピュレータ位置決めシステム６４０Ｃの一例を示す。挿入アセンブリ５３１は、第２の浮動プラットフォーム６００Ｃの開口部６５３を通って延在する。挿入アセンブリ５３１の近位端は、第１の浮動プラットフォーム６００Ｂに装着されている。プラットフォーム６００Ｂは、第１の組のレール６６３の上に載っている。一組のレール６６３は、プラットフォーム６００Ｃに装着されている。サーボモータ６６０は、第１の位置決め要素により、この態様では、送りねじ６６１およびナットにより、プラットフォーム６００Ｂに接続されている。
【０１６１】
プラットフォーム６００Ｃは、第２の組のレール６５２の上に載っている。サーボモータ６５０は、第２の位置決め要素により、この態様では、送りねじ６５１およびナットにより、プラットフォーム６００Ｂに接続されている。サーボモータ６５０は、プラットフォーム６００Ｃおよび結果的に挿入アセンブリ５３１を方向６０１に移動させる。サーボモータ６６０は、プラットフォーム６００Ｂおよび結果的に挿入アセンブリ５３１を方向６０２に移動させる。ピッチおよびヨーを変化させる能力を追加するために、一組のレール６５２が２つの自由度を有する支持体上に装着されている。位置決め機構６４０Ｃの構成は単なる例示にすぎず、例示した特定の要素に限定することを意図するものではない。
【０１６２】
図７Ａ〜図７Ｃは、浮動プラットフォーム７００を含むベースアセンブリ７３２の一部の一態様のそれぞれ上面図、底面図、および斜視図である。ベースアセンブリ７３２は、ベースアセンブリ４３２の一態様を表す。図７Ａ〜図７Ｃでは、浮動プラットフォーム７００のこの態様を理解するために必要な構成要素のみが含まれている。
【０１６３】
浮動プラットフォーム７００は、第１のプラットフォーム７００Ａおよび第２のプラットフォーム７００Ｂを含む。第１のプラットフォーム７００Ａは、脚部７００Ｌ１、７００Ｌ２（図７Ｂ）を有する。脚部７００Ｌ１は、脚部７００Ｌ２の内側面７００Ｌ２Ｓを含む平面に垂直な平面内にある外側面７００Ｌ１Ｓを有する。軸７９０は外側面７００Ｌ１Ｓに沿っており、軸７９１は内側面７００Ｌ２Ｓに沿っている。
【０１６４】
脚部７００Ｌ１の外側面７００Ｌ１Ｓは、第１の組の精密直線レール７５２に結合されている。一組のレール７５２は、ベースアセンブリ７３２の内側面に固定されている。図７Ｂおよび図７Ｃでは、一組のレール７５２のうち遠位レールだけが見える。近位レールもまた、ベースアセンブリ７３２に固定されている。複数の組の軸受７０１が、脚部７００Ｌ１の外側面７００Ｌ１Ｓに装着されている。複数の組の軸受７０１は、予め装着されており、一組のレール７５２の上に載っている。
【０１６５】
第２のプラットフォーム７００Ｂの側面は、脚部７００Ｌ２の内側面７００Ｌ２Ｓに結合されている。第２のプラットフォーム７００Ｂの近位部分７００Ｂ１は、脚部７００Ｌ２の近位端表面の上に延在する。第２のプラットフォーム７００Ｂの別の側面は、挿入アセンブリ７３１の一部に固定されている。一態様では、挿入アセンブリ７３１は、フレーム、中間キャリッジ、および遠位キャリッジを含む。図７Ａ〜図７Ｃに示す挿入アセンブリ７３１の一部は、フレームである。中間キャリッジは、フレーム内のボールねじ７１３に載っている。一態様では、ボールねじ７１３は６ｍｍピッチであり、ボールねじ７１３は逆駆動可能である。中間キャリッジは、遠位キャリッジを駆動する金属ベルトを含む。遠位キャリッジは、外科用装置アセンブリに取り付けられている。
【０１６６】
第２の組の精密直線レール７６３は、脚部７００Ｌ２の内側面７００Ｌ２Ｓに固定されている。第２の組のレール７６３は、第１の組のレール７５２に対して垂直である。図７Ｂおよび図７Ｃでは、一組のレール７６３のうち遠位レールだけが見える。近位レールもまた、脚部７００Ｌ２の内側面７００Ｌ２Ｓに固定されている。複数の組の軸受７０２が、プラットフォーム７００Ｂの側面に装着されている。複数の組の軸受７０２は、予め装着されており、一組のレール７６３の上に載っている。
【０１６７】
第２のプラットフォーム７００Ｂの近位部分７００Ｂ１は、ベースアセンブリ筐体７３２の近位端表面の円形開口部７１５に配置された位置決め要素レセプタクル７１０を含む。以下でより完全に説明するように、位置決め要素を含むユニットが筐体７３２に装着されており、位置決め要素、たとえばピンが位置決め要素レセプタクル７１０と嵌合するようになっている。一態様では、ピンおよび位置決め要素レセプタクル７１０の両方は強度の高い鋼で作られ、位置決め要素レセプタクル７１０のピンの結合のバックラッシュを最小にするように精密に機械加工される。一態様では、第２のプラットフォーム７００Ｂは、ステンレス鋼、たとえば、３０％冷間加工されたＮｉｔｒｏｎｉｃ６０で作製される。しかし、良好に機能する、たとえば、かじり(galling)または冷間圧接を示さない任意の強度の高い鋼を、他の鋼と共に用いてもよい。
【０１６８】
図７Ｄは、位置決め要素レセプタクル７１０の一態様の破断図である。位置決め要素レセプタクルアセンブリ７１４が、第２のプラットフォーム７００Ｂの近位部分７００Ｂ１に装着されている。位置決め要素レセプタクルアセンブリ７１４は、筐体７１４Ｈ、位置決め要素レセプタクル７１０、および２つの軸受７１１、７１２を含む。位置決め要素レセプタクル７１０は、この態様では、中空の円筒であって、近位端において開口し、かつ遠位端において開口している。軸受７１１は、筐体７１４Ｈと位置決め要素レセプタクル７１０との間で、位置決め要素レセプタクル７１０の近位端に隣接して配置されている。軸受７１２は、筐体７１４Ｈと位置決め要素レセプタクル７１０との間で、位置決め要素レセプタクル７１０の遠位端に隣接して配置されている。軸受７１１、７１２は、位置決め要素レセプタクル７１０が筐体７１４Ｈに対して、および結果的に第２のプラットフォーム７００Ｂに対して回転することを可能にする。軸受７１１、７１２の使用は単なる例示であり、限定することを意図するものではない。一態様では、軸受は位置決め要素レセプタクルアセンブリ７１４に含まれない。
【０１６９】
プラットフォーム７００は、２つの組のレール７５２、７６３の上に浮いている。位置決め要素が位置決めレセプタクル７１０と嵌合すると、位置決め要素の移動は、浮動プラットフォーム７００を軸７９０、７９１の一方または両方に沿って移動させる。入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの器具マニピュレータ位置決めシステム２３１Ｅは、位置決め要素を特定の位置に移動させることにより、挿入アセンブリ７３１の位置を制御する。
【０１７０】
図８Ａは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに含まれ、かつ浮動プラットフォーム７００に結合され得る器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ａの第１の例である。器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ａは、固定ディスク８７０Ａに結合された調整ディスク８４１Ａを含む。調整ディスク８４１Ａおよび固定ディスク８７０Ａが互いに同期して動くと、上述したように、固定ディスク８７０Ａの回転によって複数の外科用装置アセンブリ３００を１つのグループとしてロール運動させる。具体的には、固定ディスク８７０Ａの回転が調整ディスク８４１Ａに結合された外科用装置アセンブリをロール運動させるように、調整ディスク８４１Ａが固定ディスク８７０Ａと同期して動く。
【０１７１】
しかし、特定の入口ガイドに挿入するように器具のシャフトを位置決めするために、調整ディスク８４１Ａの回転が固定ディスク８７０Ａに伝達されないように、調整ディスク８４１Ａは最初に固定ディスク８７０Ａから分離される。入口ガイドの所与の組について、位置決め要素の位置は、各入口ガイドのチャネルに対して既知である。この実施例では、入口ガイドの所与の組について、位置決め要素は、既知である６つの位置Ｐ０〜Ｐ５のいずれかに移動することができる。１つの位置から次の位置へ位置決め要素を移動させるために必要な変位は、器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ａにプログラムされている。この実施例では、調整カム８４３Ａは、６つの位置Ｐ０〜Ｐ５の各々の位置決め要素の位置を規定する。
【０１７２】
カムフォロワ８４２Ａは、調整カム８４３Ａの上に載るように装着され、固定スロット８４４Ａ内に装着されている。固定スロット８４４Ａは、カムフォロワ８４２Ａの移動範囲を制限するので、位置決め要素の運動を制限する。一態様では、カムフォロワ８４２Ａを用いて２つのタイプの運動、すなわち、直線に沿った直線運動および円弧に沿った円運動が可能である。
【０１７３】
直線に沿った運動では、カムフォロワ８４２Ａがロッドを含み、ロッドの一方の端部は調整カム８４３Ａに載っており、ロッドの第２の端部は、たとえば、位置決め要素レセプタクル７１０内に延在する。したがって、調整ディスク８４１Ａが回転すると、ロッドが固定スロット８４４Ａ内で移動し、次に移動プラットフォーム７００および挿入アセンブリ７３１に結合された器具の遠位端を平面内の直線に沿って移動させる。
【０１７４】
円弧に沿った運動では、リンクロッド８４５（図８Ｂ）が、カムフォロワ８４２Ａを回転ディスク８４６Ｂに連結する。位置決め要素８４９Ｂは、回転ディスク８４６Ｂの側面に固定されている。調整ディスク８４１Ａが回転すると、カムフォロワ８４２Ａのピンが調整カム８４３Ａに追従し、スライダークランクのように作用して、回転ディスク８４６Ｂを駆動する。出力ピン８９４Ｂ、すなわち位置決め要素は、ディスク８４６Ｂの側面に装着されている。このように、回転ディスク８４６Ｂが回転すると、出力ピン８４９Ｂが一定の半径の円弧に沿って移動する。一態様では、出力ピン８４９Ｂが位置決め要素レセプタクル７１０に装着され、浮動プラットフォーム７００に結合された器具のシャフトが一定の半径の円弧に沿って移動する。
【０１７５】
一態様（図８Ｃ）では、位置決め要素８４９Ｃは、二次ディスク８４７の側面に装着されている。二次ディスク８４７は、回転ディスク８４６Ｃと噛合している。したがって、出力ピン８４９Ｃは、出力ピン８４９Ｂが追従する円弧とは異なる円弧に追従する。
【０１７６】
図８Ａでは、単一の固定スロット、単一のカムフォロワ、および単一の調整カムのみを示しているが、調整ディスク８４１Ａは、複数の外科用装置アセンブリ３００の各々について固定スロット、カムフォロワ、および調整カムを含んでもよいし、あるいは複数の外科用装置アセンブリ３００の一部の各々について固定スロット、カムフォロワ、および調整カムを含んでもよい。
【０１７７】
図８Ｄは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに含まれ、かつ浮動プラットフォーム７００に結合され得る器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ｄの別の例を示す。器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ｄは、固定ディスク８７０Ｄを含む。複数の外科用装置アセンブリ３００は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの固定ディスク８７０Ｄに結合されており、固定ディスク８７０Ｄの回転によって、複数の外科用装置アセンブリ３００を１つのグループとしてロール運動させる。この態様では、調整ディスクが使用されていないが、それは外科用装置アセンブリを正しい位置に手動で移動させるためであることに留意されたい。
【０１７８】
特定の入口ガイドに挿入するように器具のシャフトを位置決めするために、位置決め要素レセプタクル７１０が、固定ディスク８７０Ｄの貫通孔である、６つの位置Ｐ０〜Ｐ５のうちの１つと位置合わせされるまで、ユーザが浮動プラットフォーム７００を手動で移動させる。一態様では、チャネルに隣接する入口ガイドの外面は、０〜５のうちの１つの数を含んでいるので、オペレータは６つの位置Ｐ０〜Ｐ５のうちのどれを選択するかが分かる。
【０１７９】
位置決め要素レセプタクル７１０が固定ディスク８７０Ｄの正しい位置に位置合わせされると、ピンが位置決め要素レセプタクル７１０を貫通して固定ディスク８７０Ｄの孔に挿入され、浮動プラットフォームを所定の位置に固定する。一態様では、ボールロックピンが浮動プラットフォーム７００を固定ディスク８７０Ｄに固定するために使用される。図８Ｄには、１組の位置のみを示しているが、固定ディスク８７０Ｄは、複数の外科用装置アセンブリ３００の各々について、あるいは複数の外科用装置アセンブリ３００の一部の各々について、１組の位置を含むことができる。
【０１８０】
図８Ｅは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに含まれ、かつ浮動プラットフォーム７００に結合され得る器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ｅの別の例を示す。器具マニピュレータ位置決めシステム８４０Ｅは、固定ディスク８７０Ｅの調整経路８４３Ｅを含む。複数の外科用装置アセンブリ３００は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの固定ディスク８７０Ｅに結合されており、固定ディスク８７０Ｅの回転によって、複数の外科用装置アセンブリ３００を１つのグループとしてロール運動させる。
【０１８１】
入口ガイドの所与の組について、位置決め要素レセプタクル７１０の許容可能な位置は、各入口ガイドのチャネルに対して既知である。この実施例では、入口ガイドの所与の組について、許容可能な位置は、固定ディスク８７０Ｅの調整経路８４３Ｅに沿っている。
【０１８２】
しかし、器具のシャフトを移動させて特定の入口ガイドに挿入するために、入口ガイド２７０Ｅの長手方向軸線が垂直になるように、入口ガイド２７０Ｅを移動させる。次に、シャフトを有する外科用器具が外科用装置アセンブリを形成するために器具マニピュレータ上に装着され、外科用装置アセンブリのシャフトが入口ガイド２７０Ｅのチャネルに挿入される。シャフトが湾曲すると、器具マニピュレータは、調整経路８４３Ｅに沿って最小エネルギーの位置まで移動する、たとえば、器具マニピュレータが、シャフトの湾曲が最小になるところへ移動して、シャフトの湾曲が最小化される。外科用装置アセンブリが最小エネルギーの位置に移動した後に、浮動プラットフォーム７００が、その位置で調整経路８４３Ｅに固定される。一態様では、ボールロックピンが浮動プラットフォーム７００を固定ディスク８７０Ｅの調整経路８４３Ｅの位置にロックするために使用される。図８Ｅには、単一の調整経路８４３Ｅのみを示しているが、固定ディスク８７０Ｅは、１組の調整経路、すなわち複数の外科用装置アセンブリ３００の各々について１つの経路、または複数の外科用装置アセンブリ３００の一部の各々について１つの経路を含むことができる。
【０１８３】
図９は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに含まれる器具マニピュレータ位置決めシステム９４０の別の態様を示す。器具マニピュレータ位置決めシステム９４０は、横方向運動機構を含む。横方向運動機構は、駆動ギヤもしくは調整リングギヤと呼ばれることもある調整ギヤ９４１、および複数のギヤボックス９４２＿０、９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３を含む。以下でより完全に説明するように、ギヤボックス９４２＿０、９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３の各々は、調整ギヤ９４１に係合する入力スパー(spur)ギヤ、および出力ピンを有する。出力ピンは、上述した位置決め要素である。各位置決め要素は、浮動プラットフォームの位置決め要素レセプタクル、たとえば、浮動プラットフォーム７００の位置決め要素レセプタクル７１０に嵌合する。
【０１８４】
ギヤボックス９４２＿０、９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３の各々は、リリースピン９４３＿０、９４３＿１、９４３＿２、９４３＿３で取り付けられている。リリースピンは、取り付け中に各ギヤボックスを固定して、ギヤボックスが適切に同期することを保証する。図９では、リリースピン９４３＿１は、ギヤボックス９４２＿１から取り外されている。
【０１８５】
一態様では、調整ギヤ９４１を回転させることによって、ギヤボックス９４２＿０、９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３の各々が位置決め要素を移動させて、位置決め要素に結合された浮動プラットフォームが特定の軌道上を移動する。前述したように、挿入アセンブリは浮動プラットフォームに取り付けられており、外科用装置アセンブリは挿入アセンブリに取り付けられている。したがって、位置決め要素が特定の軌道上で浮動プラットフォームを移動させると、外科用器具のシャフトの遠位端がその特定の軌道に追従する。
【０１８６】
図９では、ギヤボックス９４２＿０、９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３は、１組のギヤボックスを表している。図１０Ａ〜図１０Ｄには、ギヤボックスの第１の組を示す。図１１Ａ〜図１１Ｋには、ギヤボックスの第２の組を示す。１つの組におけるギヤボックスの組合せは単なる例示にすぎず、限定することを意図するものではない。以下でより完全に説明するように、図９の１組のギヤボックスで使用されるギヤボックスの特定の組合せは、患者側支援システム２１０Ｅで使用される入口ガイドおよび器具によって決定される。
【０１８７】
また、４つのギヤボックスの組の使用は単なる例示にすぎず、限定することを意図するものではない。この開示に鑑みて、一組のギヤボックスは、任意の数のギヤボックスを含むことができ、たとえば、自動的に位置決めされるマニピュレータアセンブリ２４０ごとに１つのギヤボックスを含むことができる。４つのギヤボックスの組を用いて、図３Ａおよび図３Ｂの４つのマニピュレータアセンブリの各々が自動的に位置決めされる。しかし、上述したように、いくつかの態様は、システムに５つ以上のマニピュレータアセンブリ（図５Ｆ参照）を含むことができるので、すべてのマニピュレータアセンブリが自動的に位置決めされる場合には、一組のギヤボックスが、このようなシステムに５つ以上のギヤボックスを含むことができる。同様に、マニピュレータアセンブリのすべてではなく、そのうちの一部が自動的に位置決めされる場合には、一組のうちのギヤボックスの数は、マニピュレータアセンブリの総数よりも少なくなる。図９は、一組のうちのギヤボックスの可能な組合せの各々について繰り返さないが、それは、この開示に鑑みて、当業者であれば、異なる器具および／またはガイドチューブに適合するように自動的に位置決めされるマニピュレータアセンブリの数に対してギヤボックスを選択することができ、たとえば、一組のうちのギヤボックスの数は、１からシステムのマニピュレータアセンブリの総数までの範囲で変化させることができるからである。
【０１８８】
一態様では、２つのタイプのギヤボックスが第１の組のギヤボックスに使用される。第１のギヤボックスは、円軌道上で位置決め要素を移動させる。第２のギヤボックスは、直線軌道上で位置決め要素を移動させる。この態様では、直線軌道ギヤボックス９４２＿０＿１（図１０Ｃ、図１０Ｄ）は、ギヤボックス９４２＿０（図９）に対して用いられ、円軌道ギヤボックス９４２（図１０Ａ、図１０Ｂ）は、ギヤボックス９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３（図９）の各々に対して用いられる。ギヤボックスのこの組合せは単なる例示にすぎず、限定することを意図するものではない。以下でより完全に説明するように、図９で使用されるギヤボックスの特定の組合せは、患者側支援システム２１０Ｅで使用される入口ガイドおよび器具によって決定される。
【０１８９】
図１０Ａは、ギヤボックス９４２の近位端側の図である。この態様では、ギヤボックス９４２は、円軌道を有する、図９のギヤボックス９４２＿１、９４２＿２、９４２＿３の各々を表している。図１０Ｂは、ギヤボックス９４２の遠位端側の図である。図１０Ａおよび図１０Ｂでは、ギヤボックス筐体の一部が取り除かれている。
【０１９０】
ギヤボックス９４２は、入力ギヤ１００１＿Ａおよび出力ギヤ１００２＿Ａを含むギヤ列を支持する筐体を有する。上では、入力ギヤ１００１＿Ａは入力スパーギヤと呼ばれていた。
【０１９１】
出力ピン１０４９＿Ｂ、たとえば位置決め要素は、出力ギヤ１００２＿Ａの遠位側面１００２Ｓ＿Ｂに装着されている。この態様では、出力ピン１０４９＿Ｂは、出力ギヤ１００２＿Ａの回転中心からオフセットされて、出力ギヤ１００２＿Ａに装着されている。したがって、出力ピン１０４９＿Ｂ、および結果的に外科用器具のシャフトの軌道は、一定の半径の円弧である。一態様では、出力ピン１０４９＿Ｂは、ステンレス鋼ピン、たとえば、３０％冷間加工されたＮｉｔｒｏｎｉｃ６０である。しかし、良好に機能する、すなわち、かじりまたは冷間圧接を示さない任意の強度の高い鋼を、他の鋼と共に用いてもよい。
【０１９２】
出力ピン１０４９＿Ｂは、表面１００２Ｓ＿Ｂから筐体の遠位側１０３２Ｓ＿Ｂの開口部１０４４＿Ｂを通って遠位方向に延在する。開口部１０４４＿Ｂの形状は、出力ピン１０４９＿Ｂの移動範囲を制御するように選択される。したがって、開口部１０４４＿Ｂは、出力ピン１０４９＿Ｂに対する移動制限である。
【０１９３】
図１０Ｃは、直線軌道ギヤボックスであるギヤボックス９４２＿０＿１の近位端側の図である。ギヤボックス９４２＿０＿１は、ギヤボックス９４２＿０（図９）の一例である。図１０Ｄは、ギヤボックス９４２＿０＿１の遠位端側の図である。図１０Ｃおよび図１０Ｄでは、筐体の内側の要素が見えるように、ギヤボックス筐体を透明にしてある。
【０１９４】
ギヤボックス９４２＿０＿１は、入力ギヤ１００１＿Ｃおよびカムギヤ１００２＿Ｃを含むギヤ列を支持する筐体を有する。カムギヤ１００２＿Ｃは、遠位面１００２Ｓ＿Ｄ（図１０Ｄ）からカムギヤ１００２＿Ｃ内に機械加工されたスロットである調整カム１０４３を含む。したがって、調整カム１０４３をカムスロット１０４３と呼ぶことがある。
【０１９５】
出力ピン１０４９＿Ｄの近位端、たとえば位置決め要素の近位端は、調整カム１０４３に載っている。出力ピン１０４９＿Ｄは、一対の直線レール１０５２の上に載っているキャリッジ１００５に装着されている。直線レール１０５２は、筐体の内側遠位面に装着されている。一態様では、出力ピン１０４９＿Ｄは、ステンレス鋼ピン、たとえば、３０％冷間加工されたＮｉｔｒｏｎｉｃ６０である。しかし、良好に機能する、すなわち、かじりまたは冷間圧接を示さない任意の強度の高い鋼を、他の鋼と共に用いてもよい。
【０１９６】
出力ピン１０４９＿Ｄは、筐体の遠位側１０３２Ｓ＿Ｄの固定スロット１０４４＿Ｄを通って遠位方向に延在する。固定スロット１０４４＿Ｄの大きさは、出力ピン１０４９＿Ｄの移動範囲を制御するように選択される。したがって、固定スロット１０４４＿Ｄは、出力ピン１０４９＿Ｄに対する移動制限である。
【０１９７】
入力ギヤ１００１＿Ｃがカムギヤ１００２＿Ｃを駆動すると、調整カム１０４３が出力ピン１０４９＿Ｄを移動させる。通常、カムギヤ１００２＿Ｃが回転する際には、出力ピン１０４９＿Ｄとカムスロット１０４３との間にはかなりの量の摩擦がある。しかし、一態様では、出力ピン１０４９＿Ｄがカムスロット１０４３に着座されている場合には、一対の軸受が出力ピン１０４９＿Ｄに装着されているので、ギヤボックス９４２＿０＿１は摺動運動ではなく軸受のロール運動を通してピン運動を伝達する。
【０１９８】
ギヤボックス９４２＿０＿１では、出力ピン１０４９＿Ｄの位置は、調整カム１０４３＿Ｄのプロファイルによって誘導される。しかし、キャリッジ１００５および直線レール１０５２は、出力ピン１０４９＿Ｄの動きを直線上の動きに制限する。この構成は、可逆であるという利点を有しており、出力ピン位置の順序付けをより柔軟にする。
【０１９９】
別の態様では、図１１Ａ〜図１１Ｋに示すように、第２の組のギヤボックスは、４つの異なるギヤボックスを含む。図１１Ａは、直線軌道ギヤボックスであるギヤボックス９４２＿０＿２の近位端側の図である。ギヤボックス９４２＿０＿２は、ギヤボックス９４２＿０（図９）の一例である。ギヤボックス９４２＿０＿２は、第２の組のギヤボックスの中の第１のギヤボックスであり、通常、カメラ器具を位置決めするために使用される。図１１Ｂは、ギヤボックス９４２＿０＿２の遠位端側の図である。図１１Ａおよび図１１Ｂでは、筐体の内側の要素が見えるように、ギヤボックス筐体を透明にしてある。図１１Ａでは、リリースピン９４３＿０＿２は、ギヤボックス９４２＿０＿２から取り外されているので、図示されていない。
【０２００】
ギヤボックス９４２＿０＿２は、入力ギヤ１１０１＿Ａおよびカムギヤ１１０２＿Ａを含むギヤ列を支持する筐体を有する。カムギヤ１１０２＿Ａは、遠位面１１０２ＤＳ＿Ｂ（図１１Ｂ）からカムギヤ１１０２＿Ａ内に機械加工されたスロットである調整カム１１４３＿Ｂを含む。したがって、調整カム１１４３＿Ｂをカムスロット１１４３＿Ｂと呼ぶことがある。
【０２０１】
出力ピン１１４９＿Ｂの近位端はカムフォロワに接続されており、たとえば、位置決め要素の近位端は、調整カム１１４３＿Ｂに載っているカムフォロワに結合されている。出力ピン１１４９＿Ｂは、筐体の遠位側１１３２ＤＳ＿Ｂの固定スロット１１４４＿Ｂを通って遠位方向に延在する。固定スロット１１４４＿Ｂの大きさは、出力ピン１１４９＿Ｂの移動範囲に基づいて選択される。固定スロット１１４４＿Ｂの幅は、公差を加えたスロット端面上でロール運動する出力ピン１１４９＿Ｂの一部を収容するのに十分な幅である。
【０２０２】
この態様では、ストップピン１１０３＿Ａは、カムギヤ１１０２＿Ａの近位面１１０２ＰＳ＿Ａから近位方向に延在する。ストップピン１１０３＿Ａは、筐体の近位側１１３２ＰＳ＿Ａの内面のスロット１１０４＿Ａに載っている。スロット１１０４＿Ａと組み合わせたストップピン１１０３＿Ａがカムギヤ１１０２＿Ａの回転範囲を制限するので、この組合せは移動範囲の制限である。
【０２０３】
入力ギヤ１１０１＿Ａがカムギヤ１１０２＿Ａを回転させると、調整カム１１４３＿Ｂは、スロット１１４４＿Ｂ内の出力ピン１１４９＿Ｂを移動させる。出力ピン１１４９＿Ｂの位置は、調整カム１１４３＿Ｄのプロファイルによって誘導される。しかし、スロット１１４４＿Ｂは、出力ピン１１４９＿Ｂの動きを直線上の動きに制限する。図１８Ｃを参照されたい。
【０２０４】
図１１Ｃは、第１の２自由度の軌道ギヤボックスである、ギヤボックス９４２＿１＿２の近位端側の図である。ギヤボックス９４２＿１＿２は、ギヤボックス９４２＿１（図９）の一例である。ギヤボックス９４２＿１＿２は、第２の組のギヤボックスの中の第２のギヤボックスである。図１１Ｄは、ギヤボックス９４２＿０＿２の遠位端側の図である。図１１Ｃおよび図１１Ｄでは、筐体の内側の要素が見えるように、ギヤボックス筐体を透明にしてある。図１１Ｃでは、リリースピン９４３＿１＿２は、ギヤボックス９４２＿１＿２から取り外されているので、図示されていない。
【０２０５】
ギヤボックス９４２＿１＿２は、入力ギヤ１１０１＿Ｃおよびカムギヤ１１０２＿Ｃを含むギヤ列を支持する筐体を有する。カムギヤ１１０２＿Ｃは、遠位面１１０２ＤＳ＿Ｄ（図１１Ｂ）からカムギヤ１１０２＿Ｃ内に機械加工されたスロットである調整カム１１４３＿Ｄを含む。したがって、調整カム１１４３＿Ｄをカムスロット１１４３＿Ｄと呼ぶことがある。
【０２０６】
出力ピン１１４９＿Ｄの近位端はカムフォロワに接続されており、たとえば、位置決め要素の近位端は、調整カム１１４３＿Ｄに載っているカムフォロワに結合されている。出力ピン１１４９＿Ｄは、筐体の遠位側１１３２ＤＳ＿Ｄの固定スロット１１４４＿Ｄを通って遠位方向に延在する。固定スロット１１４４＿Ｄの大きさは、出力ピン１１４９＿Ｄの移動範囲に基づいて選択される。固定スロット１１４４＿Ｄの幅は、公差を加えたスロット端面上でロール運動する出力ピン１１４９＿Ｄの一部を収容するのに十分な幅である。
【０２０７】
この態様では、ストップピン１１０３＿Ｃは、カムギヤ１１０２＿Ｃの近位面１１０２ＰＳ＿Ｃから近位方向に延在する。ストップピン１１０３＿Ｃは、筐体の近位側１１３２ＰＳ＿Ｃの内面のスロット１１０４＿Ｃに載っている。スロット１１０４＿Ｃと組み合わせたストップピン１１０３＿Ｃがカムギヤ１１０２＿Ｃの回転範囲を制限するので、この組合せは移動範囲の制限である。
【０２０８】
入力ギヤ１１０１＿Ｃがカムギヤ１１０２＿Ｃを回転させると、調整カム１１４３＿Ｄは、スロット１１４４＿Ｄ内の出力ピン１１４９＿Ｄを移動させる。出力ピン１１４９＿Ｄの位置は、調整カム１１４３＿Ｄのプロファイルによって誘導される。しかし、スロット１１４４＿Ｄは、出力ピン１１４９＿Ｄの動きを２つの円弧の組合せの動きに制限する。出力ピン１１４９＿Ｄは、２つの自由度を有する。図１８Ｅを参照されたい。
【０２０９】
図１１Ｅおよび図１１Ｆは、第２の２自由度の軌道ギヤボックスである、ギヤボックス９４２＿２＿２の近位端側の図である。ギヤボックス９４２＿２＿２は、ギヤボックス９４２＿２（図９）の一例である。ギヤボックス９４２＿２＿２は、第２の組のギヤボックスの中の第３のギヤボックスである。図１１Ｇは、ギヤボックス９４２＿２＿２の遠位端側の図である。図１１Ｈは、ギヤボックス９４２＿２＿２の断面図である。図１１Ｅ、図１１Ｆ、および図１１Ｇでは、筐体の内側の要素が見えるように、ギヤボックス筐体を透明にしてある。
【０２１０】
ギヤボックス９４２＿２＿２は、入力ギヤ１１０１＿Ｅおよびカムギヤ１１０２＿Ｅを含むギヤ列を支持する筐体を有する。カムギヤ１１０２＿Ｅは、遠位面１１０２ＤＳ＿Ｇ（図１１Ｂ）からカムギヤ１１０２＿Ｅ内に機械加工されたスロットである調整カム１１４３＿Ｇを含む。したがって、調整カム１１４３＿Ｇをカムスロット１１４３＿Ｇと呼ぶことがある。
【０２１１】
図１１Ｅでは、リリースピン９４３＿２＿２は、ギヤボックス９４２＿２＿２に挿入した状態で示してある。前述のように、各リリースピン、たとえばリリースピン９４３＿２＿２は、取り付け中にそのギヤボックスを固定し、ギヤボックスが調整ギヤ９４１と適切に同期することを保証する。図１１Ｆでは、リリースピン９４３＿２＿２は、ギヤボックス９４２＿２＿２から取り外されている。
【０２１２】
出力ピン１１４９＿Ｇの近位端はカムフォロワに結合されており、たとえば、位置決め要素の近位端は、調整カム１１４３＿Ｇに載っているカムフォロワに結合されている。出力ピン１１４９＿Ｇは、筐体の遠位側１１３２ＤＳ＿Ｇの固定スロット１１４４＿Ｇを通って遠位方向に延在する。固定スロット１１４４＿Ｇの大きさは、出力ピン１１４９＿Ｇの移動範囲に基づいて選択される。固定スロット１１４４＿Ｇの幅は、公差を加えたスロット端面上でロール運動する出力ピン１１４９＿Ｇの一部を収容するのに十分な幅である。
【０２１３】
この態様では、ストップピン１１０３＿Ｅは、カムギヤ１１０２＿Ｅの近位面１１０２ＰＳ＿Ｅから近位方向に延在する。ストップピン１１０３＿Ｅは、筐体の近位側１１３２ＰＳ＿Ｅの内面のスロット１１０４＿Ｅに載っている。スロット１１０４＿Ｅと組み合わせたストップピン１１０３＿Ｅがカムギヤ１１０２＿Ａの回転範囲を制限するので、この組合せは移動範囲の制限である。
【０２１４】
入力ギヤ１１０１＿Ｅがカムギヤ１１０２＿Ｅを回転させると、調整カム１１４３＿Ｇは、スロット１１４４＿Ｇ内の出力ピン１１４９＿Ｇを移動させる。出力ピン１１４９＿Ｇの位置は、調整カム１１４３＿Ｇのプロファイルによって誘導される。しかし、スロット１１４４＿Ｇは、出力ピン１１４９＿Ｇの動きを直線と円弧との組合せの動きに制限する。出力ピン１１４９＿Ｇは、２つの自由度を有する。図１８Ｇを参照されたい。
【０２１５】
第２の組の中の他のギヤボックス、すなわちギヤボックス９４２＿０＿２、９４２＿１＿２、９４２＿３＿２の各々は、図１１Ｈのギヤボックス９４２＿２＿２の断面図と同様の断面図を有する。したがって、各ギヤボックス９４２＿０＿２、９４２＿１＿２、９４２＿３＿２の断面図は、さらなる情報を付加しないので、示していない。図１１Ｈに示すように、この態様では、出力ピン１１４９＿Ｇは、ブッシング１１６１によりカムフォロワ１１６０に結合されている。カムフォロワ１１６０は、カムスロット１１０４＿Ｅに載っている。この態様では、出力ピン１１４９＿Ｇを支持するために軸受を用いていないが、それは、出力ピン１１４９＿Ｇが位置決め要素レセプタクルアセンブリ７１４（図７Ｄ）の軸受７１１、７１２によって支持されているからである。この態様では、ギヤボックス９４２＿２＿２の筐体は、ベース１１７０＿Ｇおよび蓋１１７１＿Ｇを含む。
【０２１６】
図１１Ｉは、第３の２自由度の軌道ギヤボックスである、ギヤボックス９４２＿３＿２の近位端側の図である。ギヤボックス９４２＿３＿２は、ギヤボックス９４２＿３（図９）の一例である。ギヤボックス９４２＿３＿２は、第２の組のギヤボックスの中の第４のギヤボックスである。図１１Ｊは、ギヤボックス９４２＿３＿２の遠位端側の図である。図１１Ｉおよび図１１Ｊでは、筐体の内側の要素が見えるように、ギヤボックス筐体を透明にしてある。図１１Ｉでは、リリースピン９４３＿３＿２は、ギヤボックス９４２＿３＿２から取り外されているので、図示されていない。
【０２１７】
ギヤボックス９４２＿３＿２は、逆転遊び(idler)ギヤ１１０８＿Ｉ、入力ギヤ１１０１＿Ｉおよびカムギヤ１１０２＿Ｉを含むギヤ列を支持する筐体を有する。逆転遊びギヤ１１０８＿Ｉは、調整ギヤ９４１上に載っており、カムギヤ１１０２＿Ｉを駆動する。逆転遊びギヤ１１０８＿Ｉは、この態様では、マニピュレータ位置決めシステムが不安定状態に入らないことを保証するために使用される。カムギヤ１１０２＿Ｉは、遠位面１１０２ＤＳ＿Ｊ（図１１Ｊ）からカムギヤ１１０２＿Ｉ内に機械加工されたスロットである調整カム１１４３＿Ｊを含む。したがって、調整カム１１４３＿Ｊをカムスロット１１４３＿Ｊと呼ぶことがある。
【０２１８】
出力ピン１１４９＿Ｊの近位端はカムフォロワに結合されており、たとえば、位置決め要素の近位端は、調整カム１１４３＿Ｊに載っているカムフォロワに結合されている。出力ピン１１４９＿Ｊは、筐体の遠位側１１３２ＤＳ＿Ｊの固定スロット１１４４＿Ｊを通って遠位方向に延在する。固定スロット１１４４＿Ｊの大きさは、出力ピン１１４９＿Ｊの移動範囲に基づいて選択される。固定スロット１１４４＿Ｊの幅は、公差を加えたスロット端面上でロール運動する出力ピン１１４９＿Ｊの一部を収容するのに十分な幅である。
【０２１９】
この態様では、ストップピン１１０３＿Ｉは、カムギヤ１１０２＿Ｉの近位面１１０２ＰＳ＿Ｉから近位方向に延在する。ストップピン１１０３＿Ｉは、筐体の近位側１１３２ＰＳ＿Ｉの内面のスロット１１０４＿Ｉに載っている。スロット１１０４＿Ｉと組み合わせたストップピン１１０３＿Ｉがカムギヤ１１０２＿Ｉの回転範囲を制限するので、この組合せは移動範囲の制限である。
【０２２０】
入力ギヤ１１０１＿Ｉがカムギヤ１１０２＿Ｉを回転させると、調整カム１１４３＿Ｊは、スロット１１４４＿Ｊ内の出力ピン１１４９＿Ｊを移動させる。出力ピン１１４９＿Ｊの位置は、調整カム１１４３＿Ｊのプロファイルによって誘導される。しかし、スロット１１４４＿Ｊは、出力ピン１１４９＿Ｊの動きを２つの円弧の組合せの動きに制限する。出力ピン１１４９＿Ｊは、２つの自由度を有する。図１８Ｉを参照されたい。
【０２２１】
図１１Ｋは、カムギヤ１１０２＿Ｉのより詳細な図である。一態様では、出力ピン１１４９＿Ｊは、カムギヤ１１０２＿Ｉの回転によって７つの位置のうちの１つに移動する。出力ピン１１４９＿Ｊの７つの位置は、カムスロット１１４３＿Ｊの点線１１４９＿Ｊ＿１〜１１４９＿Ｊ＿７で表している。図１１Ｋのより明るい色の線は、作動線であるが、必須のものではない。
【０２２２】
出力ピン１１４９＿Ｊがカムスロット１１４３＿Ｊ内で停止する各位置において、カム面は平坦である、すなわち、カムの平坦な面は、カムギヤ１１０２＿Ｉの中心を通る半径方向線に対して垂直である。これによって、カムギヤ１１０２＿Ｉの逆駆動を防止する。いくつかの状況では、外科用装置アセンブリの重量によって、そのアセンブリのための対応する出力ピンに力を伝達するように、外科用装置アセンブリ３００を位置決めすることができる。出力ピン１１４９＿Ｊの停止位置のフラットスポットは、ピンによってカムギヤ１１０２＿Ｉに伝達された力のみがカムギヤ１１０２＿Ｉの中心を通る半径方向の力であることを保証するので、カムギヤ１１０２＿Ｉの逆駆動は問題とならない。カムギヤ１１０２＿Ｉはまた、第２の組の中の他のギヤボックスの各々のカムギヤを表しているが、カム面は各ギヤボックスで同一ではない。
【０２２３】
カムギヤ１１０２＿Ｉの別の特徴は、出力ピン１１４９＿Ｊが、カムギヤ１１０２の回転の均等な増分によって、図１１Ｋに示すように、適切な停止位置に移動することである。この実施例では、カムギヤ１１０２＿Ｉが９０度回転して、出力ピン１１４９＿Ｊを位置１１４９＿Ｊ＿１（ドレーピング位置）から位置１１４９＿Ｊ＿２へ移動させ、次にカムギヤ１１０２＿Ｉが４５度回転して、出力ピン１１４９＿Ｊを次の各停止位置、すなわち、位置１１４９＿Ｊ＿３〜１１４９＿Ｊ＿７へ移動させる。カムギヤ１１０２＿Ｉは均等な増分で回転するが、出力ピン１１４９＿Ｊはカムスロット１１４３＿Ｊ内で動くように制限されているので、停止位置１１４９＿Ｊ＿２〜１１４９＿Ｊ＿７は、図１１Ｋでは均等な増分にはなっていない。
【０２２４】
一態様では、第２の組のギヤボックスのうちのギヤボックスの各々は、同一の材料を用いて構成されている。ベースは２０２４−Ｔ４アルミニウムで作られている。蓋は６０６１−Ｔ６アルミニウムで作られている。カムギヤを含むギヤはすべて、２０２４−Ｔ４アルミニウムで作られている。一態様では、出力ピンの各々は、ステンレス鋼ピン、たとえば、３０％冷間加工されたＮｉｔｒｏｎｉｃ６０、または４１６ステンレス鋼である。しかし、良好に機能する、すなわち、かじりまたは冷間圧接を示さない任意の強度の高い鋼を、他の鋼と共に用いてもよい。ここで挙げた材料は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。他の同等な金属および／またはプラスチックを用いることもできる。
【０２２５】
一態様では、ロールシステムおよび器具マニピュレータ位置決めシステムは、両方とも入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅに含まれる。ロールシステムは、複数の外科用装置アセンブリ３００（図３Ｂ）をロール運動するために使用されるロールリングギヤを含む。器具マニピュレータ位置決めシステム９４０の調整リングギヤ９４１は、各ギヤボックス、たとえばギヤボックス９４２＿０〜９４２＿３の入力ギヤとインターフェースする。
【０２２６】
ギヤボックスの各々の出力ピンは、たとえば２つの方法の一方で移動する。ロールリングギヤが静止状態に保持され、調整リングギヤが回転する、あるいは調整リングギヤが静止状態に保持され、ロールリングギヤが回転する。しかし、一般的には、２つのギヤの一方が他方のギヤに対して差動的に動く場合に、たとえば、２つのギヤが異なる角速度で動く場合に、適切な位置決めを得ることができる。
【０２２７】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、入口ガイドマニピュレータの一例を示しており、ロールリングギヤが静止状態に保持され、調整リングギヤが回転して、外科用装置アセンブリの各々を同時に移動させることで、外科用器具を損傷させて入口ガイドのチャネルを通過するために、その器具シャフトが適切な位置に配置される。図１３Ａおよび図１３Ｄは、入口ガイドマニピュレータの一例を示しており、調整リングギヤが静止状態に保持され、ロールリングギヤが回転して、外科用装置アセンブリの各々を同時に移動させることで、外科用器具を損傷させずに入口ガイドのチャネルを通過するために、その器具シャフトが適切な位置に配置される。両方の実施例では、通常の動作中には、ロールリングギヤおよび調整リングギヤの回転が同期しており、それは２つのリングギヤが同じ角速度で一緒に回転することを意味している。
【０２２８】
これらの実施例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。この開示に鑑みて、ロールリングギヤおよび調整リングギヤを非同期で動かす、たとえば２つのギヤが差動的に動く他の方法は、外科用装置アセンブリを適切な位置に移動させて、それらのシャフトが入口ガイドを通過することを可能にするために、たとえば、２つのリングギヤが異なる角速度で回転できるように、使用することができる。
【０２２９】
図１２Ａは、ロールシステム１２１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１２２０を有する入口ガイドマニピュレータ２３０Ｄの別の態様の概略図である。ロールシステム１２１０は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｄに結合された外科用器具アセンブリのすべてを１つのグループとしてロール運動させる。器具マニピュレータ位置決めシステム１２２０は、必要に応じて、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｄに結合された外科用器具アセンブリのすべてまたは一部を同時に移動させて、外科用装置アセンブリのシャフトを入口ガイドの異なるチャネルに位置合わせすることで、入口ガイドに入る際にシャフトが湾曲する場合に、シャフトがシャフトへの応力限界を超えることなく入口ガイドに入り、それを通過することができる。
【０２３０】
駆動アセンブリ１２９０は、ロールシステム１２１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１２２０に結合されている。外科用装置アセンブリ１２３０は、マニピュレータ位置決めシステム１２２０に結合されている。図１２Ａには示していないが、外科用装置アセンブリ１２３０は、ロールシステム１２１０にも結合されている。
【０２３１】
ロールシステム１２１０は、ロールリングギヤ１２７０を含む。ロールシステム１２１０は他の構成要素を含むが、これらの構成要素は、駆動アセンブリ１２９０の説明を容易にするために図面には示していない。器具マニピュレータ位置決めシステム１２２０は、調整リングギヤ１２４１およびギヤボックス９４２Ｄを含む。ギヤボックス９４２Ｄは、位置決め要素を含む。外科用装置アセンブリ１２３０は、たとえば上述したように、ギヤボックス９４２Ｄの位置決め要素に結合されているので、位置決め要素が移動すると、器具のシャフトも移動する。ギヤボックス９４２Ｄが位置決め要素を移動させると、外科用装置アセンブリ１２３０のシャフトの位置が平面内で移動するが、この平面は、一態様では、入口ガイドの長手方向軸線に垂直な横方向平面である。
【０２３２】
図１２Ａでは、説明を容易にするために、単一のギヤボックス９４２Ｄのみを示している。しかし、調整リングギヤ１２４１は、図９に示したものと同等の方法で複数のギヤボックスと係合し、各ギヤボックスは、外科用装置アセンブリに結合可能である。外科用装置アセンブリ１２３０は、上述した複数の外科用装置アセンブリ３００のうちの外科用装置と同等であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【０２３３】
駆動アセンブリ１２９０は、ロールリングギヤ１２７０および調整リングギヤ１２４１に結合されたロールモータアセンブリ１２９１を含む。調整リングギヤ１２４１は、調整ギヤと呼ばれることもある。ロール動作では、ロールモータアセンブリ１２９１がロールリングギヤ１２７０および調整リングギヤ１２４１を駆動することにより、２つのギヤの回転が同期する。
【０２３４】
ブレーキ１２９２およびクラッチ１２９５が、ロールリングギヤ１２７０に結合されている。調整ギヤ駆動アセンブリ１２９３が、調整リングギヤ１２４１に結合されている。この態様では、直線運動でノブ１２９４を動かすことによりクラッチ１２９５が解放されると、調整ギヤ駆動アセンブリ１２９３は、ノブ１２９４を回すことにより手動で操作することができる。
【０２３５】
マニピュレータ位置調整工程では、ノブ１２９４がクラッチ１２９５を解放し、ブレーキ１２９２がロールリングギヤ１２７０の回転を防止する。ノブ１２９４を回すことによって、調整ギヤ駆動アセンブリ１２９３が調整リングギヤ１２４１を回転させる。ロールリングギヤ１２７０が静止状態に保持されるので、ギヤボックス９４２Ｄは動かない。しかし、調整ギヤ駆動アセンブリ１２９３の回転は、上述したように、ギヤボックス９４２Ｄの位置決め要素を移動させ、次に外科用装置アセンブリ１２３０のシャフトの位置を変化させる。ロールリングギヤ１２７０と調整リングギヤ１２４１との間の差動運動は、ギヤボックス９４２Ｄの位置決め要素の移動を制御する。
【０２３６】
図１２Ｂは、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｄの筐体１２３２内に装着されたロールリングギヤ１２７０および調整リングギヤ１２４１を有する１つの構成を示す。一態様では、調整リングギヤ１２４１は、調整ディスク８４１または調整ギヤ９４１のいずれかであってもよい。
【０２３７】
ロールリングギヤ１２７０は、一態様では、４点接触軸受上で筐体１２３２の内側で回転する。調整リングギヤ１２４１は、ロールリングギヤ１２７０上で自由に回転し、遊星ギヤ差動機構１２５０の出力ギヤ１２０２（図１２Ｃ）により駆動される。図１２Ｃは、遊星ギヤ差動機構１２５０の一態様の断面図であり、図１２Ｄは、遊星ギヤ差動機構１２５０の底面図である。遊星ギヤ差動機構１２５０は、クラッチ１２９５および調整ギヤ駆動アセンブリ１２９３の実施態様の一例である。
【０２３８】
ロールリングギヤ１２７０に対する調整リングギヤ１２４１の動きは、筐体１２３２に配置された単一の手動ノブ１２９４を通してユーザにより制御される。ノブ１２９４は、スプラインシャフト１２１８に装着されている。
【０２３９】
調整リングギヤ１２４１を駆動するために、ユーザは、予圧ばね１２１９に抗してノブ１２９４を引いて、ロック１２１３からノブ１２９４を解放し、それからノブ１２９４を回転させる。このように使用されると、ロールリングギヤ１２７０がクラッチ１２９５によってノブ１２９４から解放され、ブレーキ１２９２がロールリングギヤ１２７０の動きを防止し（サン(sun)ギヤ１２１７を有効に固定する）、ノブ１２９４の回転によって遊星キャリア１２１５を回転させる。遊星キャリア１２１５の回転は、遊星ギヤ１２１６を回転させ、次にリングギヤ１２１４を駆動する。リングギヤ１２１４は、出力ギヤ１２０２を駆動する。出力ギヤ１２０２の歯は、調整リングギヤ１２４１の外周の歯と噛合する。このように、ノブ１２９４の係合がロールリングギヤ１２７０を固定し、ノブ１２９４の回転が調整リングギヤ１２４１を回転させる。調整リングギヤ１２４１の回転は、上述したように位置決め要素を移動させる。ギヤ１２０１、１２２０は、構造体の適切な動作を支援するように構成された遊びギヤである。
【０２４０】
遊星ギヤ差動機構１２５０のすべての構成要素のギヤ比は、ノブ１２９４が固定されて、クラッチ１２９５が係合された場合に、調整リングギヤ１２４１およびロールリングギヤ１２７０が同期することを保証するように選択される。ギヤ比はまた、ノブの回転と調整ディスクの回転との間の適切な関係を得るように選択される。一態様では、位置決め要素の位置に対応したノブ１２９４上の位置は、ボール戻り止めクリックとしてユーザに伝えられ、位置はまたいくつかのオーバーセンター(over-center)感触を同様に有することができる。
【０２４１】
一態様では、調整リングギヤ１２４１の手動制御が用いられる。別の態様では、ノブ１２９４が取り除かれ、スプラインシャフト１２１８は、サーボモータのシャフトまたはソレノイドに結合される。サーボモータは、手動操作について上述したように、予圧ばね１２１９に抗して押したり引いたりして、ロールリングギヤ１２７０を固定し、且つ調整リングギヤ１２４１と係合するように構成される。
【０２４２】
図１３Ａは、ロールシステム１３１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０を有する入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの別の態様の概略図である。ロールシステム１３１０は、システム１３１０に結合された器具アセンブリのすべてを１つのグループとしてロール運動させる。器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０は、システム１３１０に結合された器具アセンブリのすべてまたは一部を同時に位置決めして、機器を損傷することなく、入口ガイドの異なるチャネルに外科用装置アセンブリのシャフトを挿入することを可能にする。
【０２４３】
駆動アセンブリ１３９０は、ロールシステム１３１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０に結合されている。外科用装置アセンブリ１３３０は、マニピュレータ位置決めシステム１３２０に結合されている。図１３Ａには示していないが、外科用装置アセンブリ１３３０は、ロールシステム１３１０にも結合されている。
【０２４４】
ロールシステム１３１０は、ロールリングギヤ１３７０を含む。器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０は、調整リングギヤ１３４１およびギヤボックス９４２Ｄを含む。ギヤボックス９４２Ｄは、位置決め要素を含む。外科用装置アセンブリ１３３０は、たとえば上述したように、ギヤボックス９４２Ｄの位置決め要素に結合されている。ギヤボックス９４２Ｄが位置決め要素を移動させると、外科用装置アセンブリ１３３０のシャフトの位置が平面内で移動するが、この平面は、一態様では、横方向平面である。横方向平面は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの回転軸に垂直である。
【０２４５】
図１３Ａでは、説明を容易にするために、単一のギヤボックス９４２Ｄのみを示している。しかし、調整リングギヤ１３４１は、図９に示したものと同等の方法で複数のギヤボックスと係合し、各ギヤボックスは、外科用装置アセンブリに結合可能である。外科用装置アセンブリ１３３０は、上述した外科用装置アセンブリ３００と同等であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【０２４６】
一態様では、駆動アセンブリ１３９０は、ロールモータアセンブリ１３９１、クラッチ１３９２、およびブレーキ１３９３を含む。ロールモータアセンブリ１３９１は、ロールリングギヤ１３７０に直接結合され、かつ、クラッチ１３９２が係合されると、クラッチ１３９２を介して調整リングギヤ１３４１に直接結合される。クラッチ１３９２が係合解除されると、ロールモータアセンブリ１３９１は、調整リングギヤ１３４１に結合されない。
【０２４７】
ブレーキ１３９３は、調整リングギヤ１３４１に直接結合される。ブレーキ１３９３が係合されると、ブレーキ１３９３が調整リングギヤ１３４１の回転を防止する。ブレーキ１３９３が係合解除されると、調整リングギヤ１３４１が回転することができる。
【０２４８】
一態様では、クラッチ１３９２およびブレーキ１３９３は、電磁的構成要素として実現される。クラッチ１３９２は、電力がクラッチ１３９２に印加された場合にクラッチ１３９２が解放され、すなわち、係合が解除され、電力が印加されない場合にはクラッチ１３９２が係合されるように実現される。ブレーキ１３９３は、電力が印加された場合にブレーキ１３９３が解放され、電力がない場合にはブレーキが係合されるように実現される。
【０２４９】
一態様では、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅは少なくとも３つの動作モード、すなわち、ロールモード、故障モード、および器具マニピュレータ位置決めのシステム調整モードを有する。ロールモードでは、ロールシステム１３１０に結合された外科用装置アセンブリを１つのグループとしてロール運動させる。故障モードでは、ロールシステム１３１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０の両方を無効にする。器具マニピュレータ位置決めシステムの調整モードでは、システム１３２０に結合された各外科用装置アセンブリを個別に移動させて、その器具シャフトが、そのシャフトの応力限界を超えることなく入口ガイドを通過するための適切な位置にあるようにする。表１は、各動作モードで制御システムがクラッチ１３９２およびブレーキ１３９３に電力を供給する方法の一例である。
【表１】
2019198670.tif 000003
【０２５０】
図１３Ａに戻ると、ロールモードでは、ブレーキ１３９３が解放され、クラッチ１３９２が係合される。したがって、ロールモータアセンブリ１３９１がロールリングギヤ１３７０および調整リングギヤ１３４１を駆動することにより、２つのリングギヤの回転が同期する。
【０２５１】
故障モードでは、クラッチ１３９２およびブレーキ１３９３の両方に対する電力が切断される。このようにして、ブレーキ１３９３およびクラッチ１３９２の両方が係合される。ブレーキ１３９３は、調整リングギヤ１３４１が回転することを防止する。係合されたクラッチ１３９２を介してロールリングギヤ１３７０が調整リングギヤ１３４１に接続されるので、ロールリングギヤ１３７０もブレーキ１３９３により回転が阻止される。このようにして、故障モードでは、リングギヤの動きが阻止される。
【０２５２】
調整モードでは、クラッチ１３９２が解放され、ブレーキ１３９３が係合される。したがって、調整リングギヤ１３４１は回転が阻止されるが、ロールモータアセンブリ１３９１がロールリングギヤ１３７０を回転させる。調整リングギヤ１３４１とロールリングギヤ１３７０との間の位置の差が、器具シャフトが適切に位置決めされるようになるまで、ロールリングギヤ１３７０が回転する。
【０２５３】
図１２Ａ〜図１２Ｄの先の実施例では、ギヤボックスは静止状態に保たれており、調整リングギヤ１２４１の動きがギヤボックスの入力ギヤを回転させて、出力ピンを位置決めした。ここでは、ギヤボックスが調整リングギヤ１３４１に対して回転し、この動きがギヤボックスのギヤを回転させて、出力ピン、すなわち位置決め要素が正しい位置に移動する。
【０２５４】
図１３Ｂ〜図１３Ｄは、図１３Ａの入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅを実施する一態様のより詳細な図である。図１３Ｂは、カバーが取り外された入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅを示す。図１３Ｂでは、ギヤボックス９４２＿１、９４２＿２（図９参照）、ベースアセンブリ７３２＿１、７３２＿３（図７Ａ〜図７Ｃ参照）、および挿入アセンブリ７３１＿１、７３１＿３（図７Ａ〜図７Ｃ参照）が見える。図１３Ｂでは、調整リングギヤ１３４１の外側ギヤ歯およびロールリングギヤ１３７０のギヤ歯も見える。調整リングギヤ１３４１の外径は、ロールリング１３７０の外径と同じである。デジタルポテンショメータ１３５０は、入口ガイドマニピュレータ２３０Ｅの機械的接地板(ground)に対するロールリングギヤ２３７０の絶対位置を測定する。
【０２５５】
図１３Ｃは、調整リングギヤ１３４１とギヤボックス９４２＿１の入力ギヤ１００１との間のインターフェースを示す破断図である。入力ギヤ１００１のギヤ歯は、調整リングギヤ１３４１の内側ギヤ歯と係合する。
【０２５６】
図１３Ｄは、ロールギヤアセンブリ１３１０および器具マニピュレータ位置決めシステム１３２０のための駆動アセンブリ１３９０の破断図である。モータアセンブリ１３９１、クラッチ１３９２、ブレーキ１３９３、および第２のポテンショメータ１３５１が、駆動アセンブリ１３９０の筐体１３９４に装着されている。本明細書で使用されるように、クラッチは１つのシャフトを別のシャフトとの間で接続および分離し、ブレーキはシャフトを接地板との間で接続および分離する。
【０２５７】
モータ出力ギヤ１３１７は、ロールギヤ列１３７１を駆動し、ギヤ列１３７１は、ロールリングギヤ１３７０を駆動する。ロールギヤ列１３７１は、ロール入力ギヤ１３７２およびロール出力ギヤ１３７３を含む。ロール入力ギヤ１３７２およびロール出力ギヤ１３７３は、一緒に回転する。
【０２５８】
調整ギヤ列１３６０は、クラッチ１３９２によりロールギヤ列１３７１に結合されている。調整ギヤ列１３６０は、器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤ列１３６０と呼ばれることがある。調整ギヤ列１３６０は、調整リングギヤ１３４１を駆動する。調整ギヤ列１３６０は、調整入力ギヤ１３６１および調整出力ギヤ１３６２を含む。調整入力ギヤ１３６１および調整出力ギヤ１３６２は、一緒に回転する。
【０２５９】
ロールギヤ列１３７１および調整ギヤ列１３６０のギヤ比は同じである。したがって、ギヤ列１３７１、１３６０の両方がモータ１３９１により駆動されると、ロールリングギヤ１３７０および調整リングギヤ１３４１が同期して回転する、たとえば、ロールリングギヤ１３７０および調整リングギヤ１３４１が１対１で回転する。
【０２６０】
この例では、ロールモータアセンブリ１３９１は、シャフト１３１３を有する小型高トルク・スロットレス・ブラシレス直流モータ１３１２である。ロールモータアセンブリ１３９１は、ホールセンサアセンブリ１３１４およびエンコーダ１３１５を含む。モータシャフト１３１３は、ハーモニック(harmonic)・ギヤ・ドライブ１３１６に結合されている。ハーモニック・ギヤ・ドライブ１３１６は、モータ出力ギヤ１３１７に結合されている。
【０２６１】
当業者には知られているように、ハーモニック・ギヤ・ドライブ１３１６は、３つの構成要素、すなわちウェーブジェネレータ、フレックスプライン、およびサーキュラ(circular)スプラインを含む。ハーモニック・ギヤ・ドライブ１３１６は、ゼロバックラッシュ、他のギヤ技術に対する高い位置精度、および他のギヤ技術に対する高トルク対重量比を有する。
【０２６２】
モータ出力ギヤ１３１７は、ロールシステムギヤ列１３７１のロール入力ギヤ１３７２を駆動する。ロール入力ギヤ１３７２は、一対の軸受に装着されている。一対の軸受は、クラッチ１３９２のシャフト１３３１に装着されている。クラッチ１３９２のハブ１３３５は、ロールシステムギヤ列１３７１のロール入力ギヤ１３７２に固定されている。
【０２６３】
クラッチ１３９２のシャフト１３３１は、シャフト１３３１の各端部の軸受を用いて筐体１３９４に回転可能に装着されている。器具マニピュレータ位置決めシステムギヤ列１３６０の調整入力ギヤ１３６１は、シャフト１３３１に固定されているので、シャフト１３３１が回転すると、調整入力ギヤ１３６１が回転する。
【０２６４】
クラッチ１３９２のハブ１３３５は、ロール入力ギヤ１３７２のハブを介してシャフト１３３１に装着されている。アーマチャ(armature)１３３４は、永久磁石を含み、板ばねによってハブ１３３５に機械的に接続されているので、アーマチャ１３３４、ハブ１３３５、およびロール入力ギヤ１３７２がシャフト１３３１の周りで一体として回転する。
【０２６５】
ロータ１３３３はシャフト１３３１に装着されているので、ロータ１３３１が回転すると、シャフト１３３１も回転する。電磁コイル１３３２に電力が印加されていない場合には、永久磁石アーマチャ１３３４はロータ１３３３にも取り付けられているので、ブレーキ１３９３が係合されていない場合には、調整入力ギヤ１３６１がロール入力ギヤ１３７２と同期して回転する。
【０２６６】
電磁コイル１３３２に電力が印加されると、電磁コイル１３３２を通る電流の流れがロータ１３３３を磁化する磁界を生成するので、ロータ１３３３とアーマチャ１３３４との間にはもはや磁気的連結が存在しない。アーマチャ１３３４およびハブ１３３５を連結する板ばねは、アーマチャ１３３４を引き上げて、ロータ１３３３からアーマチャ１３３４を分離する。したがって、アーマチャ１３３４およびロータ１３３３が切り離され、シャフト１３３１はもはやロール入力ギヤ１３７２に結合されない。これにより、クラッチ１３９２が係合解除される際に調整入力ギヤ１３６１を回転させずに、ロール入力ギヤ１３７２を回転させることができる。
【０２６７】
ロール入力ギヤ１３７２は、ロールシステムギヤ列１３７１のロール出力ギヤ１３７３を駆動する。ロール出力ギヤ１３７３は、一対の軸受に装着されている。一対のベアリングは、ブレーキ１３９３のシャフト１３２２に装着されている。ロール出力ギヤ１３７３は、ロールリングギヤ１３７０に係合されている。
【０２６８】
ブレーキ１３９３のシャフト１３２２は、シャフト１３２２の各端部の軸受を用いて筐体１３９４に回転可能に装着されている。器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤ列１３６０の調整出力ギヤ１３６２は、シャフト１３２２に固定されているので、シャフト１３３１が自由に回転すると、調整出力ギヤ１３６２が回転する。調整出力ギヤ１３６２は、器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤ列１３６０の調整入力ギヤ１３６１によって駆動される。
【０２６９】
ブレーキ１３９３のハブ１３２４は、電磁コイルおよび永久磁石を含む本体１３２３に隣接して、シャフト１３２２に装着されている。本体１３２３は、駆動筐体１３９４に固定されている。アーマチャ１３２５は、板ばねによってハブ１３２４に接続されている。本体１３２３の電磁コイルに電力が供給されていない場合には、アーマチャ１３２５は、本体１３２３の永久磁石の磁力線により本体１３２３に固定される。したがって、この状態では、シャフト１３２２は筐体１３９４に接続され、たとえば、シャフト１３２２は基板に接続されている。したがって、シャフト１３２２は回転できないので、器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤ列１３６０の調整出力ギヤ１３６２は定位置に保持され、回転することができない。本体１３２３の電磁コイルに電力が印加されると、本体１３２３の永久磁石の磁界を打ち消す磁界が発生し、ハブ１３２４およびアーマチャ１３２５を接続する板ばねがアーマチャ１３２５を引き上げて、本体１３２３からアーマチャ１３２５を分離する。このようにして、シャフト１３２２が自由に回転し、すなわち、ブレーキ１３９３が解放される。
【０２７０】
ロールシステムギヤ列１３７１のロール出力ギヤ１３７３は、ロールリングギヤ１３７０を駆動する。器具マニピュレータ位置決めシステムのギヤ列１３６０の調整出力ギヤ１３６２は、調整リングギヤ１３４１を駆動する。ブレーキシャフト１３２２の一端は、駆動筐体１３９４に装着された第２のデジタルポテンショメータ１３５１に結合されている。デジタルポテンショメータ１３５１は、機械的接地板に対する調整リングギヤ１３４１の絶対位置を測定する。
【０２７１】
このように、第１のデジタルポテンショメータ１３５０（図１３Ｂ）は、機械的接地板に対するロールリングギヤ１３７０の絶対位置を測定し、第２のデジタルポテンショメータ１３５１は、同じ機械的接地板に対する調整リングギヤ１３４１の絶対位置を測定する。ロールモード（表１参照）では、ロールリングギヤ１３７０および調整リングギヤ１３４１が同期して回転すると、第１のデジタルポテンショメータ１３５０および第２のデジタルポテンショメータ１３５１が共に回転する。調整モードでは、調整リングギヤ１３４１が制動されるので、第２のデジタルポテンショメータ１３５１は回転しない。しかし、第１のデジタルポテンショメータ１３５０は、回転してインクリメントされる。外科用装置アセンブリの構成は、調整モードにおける第１のデジタルポテンショメータと第２のデジタルポテンショメータとの差によって、すなわち、ロールリングギヤ１３７０の調整リングギヤ１３４１に対する相対位置によって決定される。
【０２７２】
上述したように、患者側支援システム２１０Ｅは、器具の様々な組合せを使用する多様な外科的処置に用いられる。さらに上述したように、器具は、一態様では、器具のシャフト特性に基づいて器具の複数の組、たとえば標準的な外科用器具、高度な外科用器具、およびカメラ器具に分類される。また、いくつかの手術では、手動の器具を遠隔操作の外科用器具と併せて使用することができる。
【０２７３】
一態様では、各標準的な外科用器具は、指定された外径、たとえば、６ｍｍ（０．２３７インチ）の外径のシャフトを有する。高度な外科用器具のシャフトの外径は、標準的な外科用器具のシャフトの外径よりも大きい。一態様では、高度な外科用器具は、８ｍｍ（０．３１５インチ）および１２ｍｍ（０．４７３インチ）の外径のシャフトを有する。高度な外科用器具の例は、ステープラおよび血管封止器を含む。
【０２７４】
システム２１０Ｅは、特定の処置のためのこれらの器具ならびにカメラ器具の特定の組合せを収容する柔軟性を有する。一態様では、いくつかの異なる入口ガイドがシステム２１０Ｅで使用される。それぞれの異なる入口ガイドは、以下でより完全に説明するように、チャネルの異なる構成を含む。チャネルは、一態様では、標準的な器具チャネル、高度な器具チャネル、カメラチャネル、および手動チャネルを含む。別の態様では、手動チャネルは、含まれておらず、取り除いてもよいし、標準的な器具チャネルまたは高度な器具チャネルに交換してもよい。標準的な器具チャネルは、標準的な外科用器具チャネルと呼ばれることがある。高度な器具チャネルは、高度な外科用器具チャネルと呼ばれることがある。
【０２７５】
システム２１０Ｅの入口ガイドおよびカニューレサイズの選択は、臨床的ニーズ、システムの実現性、物流、および製造容易性に基づいていた。入口ガイドの器具チャネルは、外科用器具に装着されたシースを含むように大きさが設定されていた。シースは、組織または入口ガイド特徴が器具関節に引っ掛かることを防止する。
【０２７６】
一態様では、入口ガイドのチャネル間の最小間隔は、たとえば０．０４６インチ（１．１７ｍｍ）の隣接チャネル間の最小厚さであり、製造容易性に基づいて最小ウェビング(webbing)厚さを提供するように選択された。同様に、入口ガイドの最小外壁厚さは、たとえば０．０３５インチ（０．８９ｍｍ）の最小外壁厚さであり、製造容易性に基づいて選択された。手動器具の入口ガイドチャネルの直径は、最小外壁厚さおよび隣接チャネル間の最小厚さを維持しつつ、できるだけ大きくされた。
【０２７７】
図１４Ａ〜図１４Ｊは、システム２１０Ｅで使用することができる入口ガイドのファミリの断面図である。ファミリ中に１０の入口ガイドが含まれていることは単なる例示にすぎず、限定することを意図するものではない。ファミリ中の入口ガイドの数は、たとえば、外科的処置に使用される外科用器具の異なるタイプの数、ならびに異なる形状の入口ガイドおよび／または異なるタイプと数の外科用器具を必要とする外科的処置の数に依存する。一態様では、ファミリの中の各入口ガイドは、上述した特性を含んでいる。入口ガイドのファミリは、２つ以上の入口ガイドのキットに分類することができる。各入口ガイドは、複数のチャネルを含む。チャネルは、入口ガイドの１つまたは複数の内壁によって画定される。
【０２７８】
上で示したように、各入口ガイドは、カニューレに挿入される。各カニューレは、共通の壁厚さを有する。カニューレの壁は、切開部の大きさを最小にするようにできるだけ薄くするが、作業負荷を支援するのに十分な厚さにする。加えて、壁の厚さは、カニューレの遠位端がナイフエッジを有しないように十分に大きい。入口ガイドは、必要な、異なる大きさのカニューレの数を最小にするように選択された。円形断面を有する入口ガイドでは、２つのカニューレサイズが選択され、たとえば、内径約２５ｍｍ（０．９８６インチ）および約３１ｍｍ（１．２２２インチ）のカニューレであった。非円形断面を有する入口ガイドでは、ロールが可能であるとすれば、非円形の入口ガイドが入口ガイドマニピュレータ２３０の長手方向軸線の周りでロールすることができる最も小さな円形カニューレサイズが報告されている。しかし、典型的には、非円形の入口ガイドおよびカニューレはロール運動しない。
【０２７９】
したがって、図１４Ａ〜図１４Ｊに示す１０の入口ガイドは、最小の３つのカニューレサイズを必要とする。標準的な内径２５ｍｍのカニューレは、標準入口ガイド７０１と共に使用される。内径３１ｍｍのカニューレは、他の円形断面の入口ガイドと共に使用される。２５ｍｍのカニューレおよび３１ｍｍのカニューレの両方は、異なる患者の解剖学的構造に適応するために、２つのサイズ、すなわち短い長さおよび長い長さを有する。処置においてロール運動が可能であれば、非円形断面のカニューレは、３６ｍｍ（１．４２０インチ）の内径を有するカニューレを必要とするであろう。肋骨間に配置される非円形の入口ガイドは、通常、ロール運動しないであろう。
【０２８０】
様々な非円形断面の入口ガイドの器具チャネルの位置は、以下でより完全に説明するように、入口ガイドの外周を抱え込んで、器具マニピュレータ位置決めシステムの制限内に適合するように調整（内向きに）された。４つの固有の非円形断面の入口ガイドが入口ガイドのファミリに含まれており、１つは経口手術のための水平構成であり、１つは経口手術のためのクロスアーム構成であり、２つは肋間手術のための垂直構成である。
【０２８１】
入口ガイド１４０１（図１４Ａ）は、標準入口ガイドと呼ばれ、入口ガイド５７１Ｓと同じである。入口ガイド１４０１は、円形断面を有する。入口ガイド１４０１は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、カメラチャネル１４０１Ｃおよび３つの標準的な外科用器具チャネル１４０１Ｓ１、１４０１Ｓ２、１４０１Ｓ３である。カメラチャネル１４０１Ｃは、長円形断面を有する。本明細書では、長円形チャネルとは、長円形断面を有するチャネルを指す。標準的な外科用器具チャネル１４０１Ｓ１、１４０１Ｓ２、１４０１Ｓ３は、円形断面を有する。本明細書では、円形チャネルとは、円形断面を有するチャネルを指す。この態様では、３つの円形の標準的な外科用器具チャネル１４０１Ｓ１、１４０１Ｓ２、１４０１Ｓ３の各々は、同じサイズ、すなわち同じ直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。
【０２８２】
入口ガイド１４０２（図１４Ｂ）は、高度な器具入口ガイドの第１の例である。入口ガイド１４０２は、円形断面を有する。入口ガイド１４０２は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０２Ｃ、第１の円形の高度な外科用器具チャネル１４０２Ａ１、円形の標準的な外科用器具チャネル１４０２Ｓ２、および第２の円形の高度な外科用器具チャネル１４０２Ａ３である。この態様では、第１および第２の円形高度器具チャネル１４０２Ａ１、１４０２Ａ３は、同一の直径、たとえば０．４２８インチ（１０．９ｍｍ）を有する。
【０２８３】
入口ガイド１４０３（図１４Ｃ）は、高度な器具入口ガイドの第２の例である。入口ガイド１４０３は、円形断面を有する。入口ガイド１４０３は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０３Ｃ、第１の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０３Ｓ１、円形の高度な外科用器具チャネル１４０３Ａ２、および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０３Ｓ３である。この態様では、第１および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０３Ｓ１、１４０３Ｓ３は、同一の直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。一態様では、円形の高度な外科用器具チャネル１４０３Ａ２は、ステープラ用のサイズであり、たとえば、直径０．５９５インチ（１５．１ｍｍ）である。
【０２８４】
入口ガイド１４０４（図１４Ｄ）は、手動ポート入口ガイドの第１の例である。入口ガイド１４０４は、円形断面を有する。入口ガイド１４０４は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０４Ｃ、第１の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０４Ｓ１、円形の手動チャネル１４０４Ｍ、および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０４Ｓ３である。この態様では、第１および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０４Ｓ１、１４０４Ｓ３は、同一の直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。一態様では、円形の手動チャネル１４０４Ｍは、０．６７１インチ（１７ｍｍ）の直径を有する。
【０２８５】
入口ガイド１４０５（図１４Ｅ）は、手動ポート入口ガイドの第２の例である。入口ガイド１４０５は、円形断面を有する。入口ガイド１４０５は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０５Ｃ、第１の円形の高度な外科用器具チャネル１４０５Ａ１、円形の手動チャネル１４０５Ｍ、および第２の円形の高度な外科用器具チャネル１４０５Ａ３である。この態様では、第１および第２の円形の高度な外科用器具チャネル１４０５Ａ１、１４０５Ａ３は、同一の直径、たとえば０．４２８インチ（１０．９ｍｍ）を有する。一態様では、円形の手動チャネル１４０５Ｍは、０．４７２インチ（１２ｍｍ）の直径を有する。
【０２８６】
入口ガイド１４０６（図１４Ｆ）は、手動ポートの入口ガイドの第３の例である。入口ガイド１４０６は、円形断面を有する。入口ガイド１４０６は、５つのチャネルを含む。５つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０６Ｃ、３つの円形の標準的な器具チャネル１４０６Ｓ１、１４０６Ｓ２、１４０６Ｓ３、および円形の手動チャネル１４０６Ｍである。この態様では、３つの円形の標準的な外科用器具チャネル１４０６Ｓ１、１４０６Ｓ２、１４０６Ｓ３の各々は、同じサイズ、すなわち同じ直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。一態様では、円形の手動チャネル１４０６Ｍは、０．５０５インチ（１２．８ｍｍ）の直径を有する。
【０２８７】
入口ガイド１４０７（図１４Ｇ）は、経口入口ガイドの第１の例である、すなわち、入口ガイド１４０７は、低侵襲性経口手術で使用される。入口ガイド１４０７はまた、低侵襲性胸部手術でも使用することができる。入口ガイド１４０７は、非円形断面、たとえば長円形断面を有する。入口ガイド１４０７の長円形断面は、長軸１４９０および短軸１４９１を有する。長軸１４９０は、短軸１４９１に対して垂直である。入口ガイド１４０７は、３つのチャネルを含む。３つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０７Ｃ、および２つの円形の標準的な器具チャネル１４０７Ｓ１、１４０７Ｓ３である。この態様では、第１および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０７Ｓ１、１４０７Ｓ３は、同一の直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。第１の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０７Ｓ１は、長さ方向軸線１４８１を有する。カメラチャネル１４０７Ｃの長円形断面は長軸１４８２を有し、第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０７Ｓ２は長さ方向軸線１４８３を有する。長軸１４８２は、入口ガイド１４０７の長円形断面の長軸１４９０と一致する。長さ方向軸線１４８１および長さ方向軸線１４８３は、長軸１４９０と交差する。第１および第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０７Ｓ１、１４０７Ｓ３は、入口ガイド１４０７の長円形断面の短軸１４９１に関して鏡面対称性を有する。
【０２８８】
入口ガイド１４０８（図１４Ｈ）は、経口入口ガイドの第２の例である。入口ガイド１４０８は、変形された三角形の断面を有する。断面は非円形断面であり、三角形形状の頂点が丸くなっており、三角形の一辺は中心において小さな円弧を有するので、変形された三角形断面と呼ぶ。入口ガイド１４０８は、４つのチャネルを含む。４つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０８Ｃ、および３つの円形の標準的な器具チャネル１４０８Ｓ１、１４０８Ｓ２、１４０８Ｓ３である。この態様では、３つの円形の標準的な外科用器具チャネル１４０８Ｓ１、１４０８Ｓ２、１４０８Ｓ３は、同一の直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。
【０２８９】
第１の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０８Ｓ１は、長さ方向軸線１４８５を有する。カメラチャネル１４０８Ｃの長円形断面は、長軸１４８６および短軸１４８７を有する。第３の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０８Ｓ３は、長さ方向軸線１４８８を有する。第２の円形の標準的な外科用器具チャネル１４０８Ｓ２は、長さ方向軸線１４８９を有する。
【０２９０】
長さ方向軸線１４８５、１４８８は、長軸１４８６を含む線１４９０と交差する。線１４９０を入口ガイド１４０８の断面の長軸１４９０と呼ぶ。長さ方向軸線１４８９は、短軸１４８７を含む直線１４９１と交差する。線１４９１を入口ガイド１４０８の断面の短軸１４９１と呼ぶ。長軸１４９０および短軸１４９１は、長円形カメラチャネル１４０８Ｃの長さ方向軸線において交差する。入口ガイド１４０８は、短軸１４９１に関して鏡面対称性を有する。
【０２９１】
入口ガイド１４０９（図１４Ｉ）は、胸部入口ガイドの第１の例である。入口ガイド１４０９は、２つの円弧によって接続された平行な２辺を有する断面、たとえば長円状の断面である非円形断面を有する。入口ガイド１４０９は、３つのチャネルを含む。３つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４０９Ｃ、および２つの円形の標準的な器具チャネル１４０９Ｓ１、１４０９Ｓ３である。この態様では、２つの円形の標準的な外科用器具チャネル１４０９Ｓ１、１４０９Ｓ３は、同一の直径、たとえば０．３１０インチ（７．９ｍｍ）を有する。
【０２９２】
入口ガイド１４１０（図１４Ｊ）は、胸部入口ガイドの第２の例である。入口ガイド１４１０は、長円状の断面である非円形断面を有する。入口ガイド１４１０は、３つのチャネルを含む。３つのチャネルは、長円形カメラチャネル１４１０Ｃ、および２つの円形の高度な外科用器具チャネル１４１０Ａ１、１４１０Ａ３である。この態様では、２つの円形の高度な外科用器具チャネル１４１０Ａ１、１４１０Ａ３は、同一の直径、たとえば０．４２８インチ（１０．９ｍｍ）を有する。
【０２９３】
表２は、入口ガイド１４０１〜１４１０について上に示した情報の要約である。提示したサイズは例示にすぎず、入口ガイドを提示した特定の寸法に限定するものではない。
【表２】
2019198670.tif 000004
【０２９４】
３つのカニューレを有する１０の入口ガイド構成を解析して、４つのギヤボックスの各々に実装される、必要な移動範囲および軌道を決定した。図１５は、解析を実行するために使用される方法の処理流れ図である。
【０２９５】
「入口ガイドのファミリを選択する」１５０１では、入口ガイドのファミリが選択される。この処理は、図１４Ａ〜図１４Ｊに関して上述した考慮事項と同等であるので、ここでは繰り返さない。一般用語では、ファミリの入口ガイドおよびカニューレサイズの選択は、臨床的ニーズ、システムの実現性、物流、および製造容易性に基づくものであった。臨床的ニーズは、低侵襲性手術システムによって実行することができる種々の外科的処置のために必要とされる外科用器具を含んでいた。上の例では、ファミリは、標準的な外科用器具、高度な外科用器具、手動の外科用器具、カメラ器具、およびこれらの器具の組合せのための入口ガイドを含む。さらに、入口ガイドは、一態様では、可能な限り少数の異なるカニューレサイズを用いることを容易にするように選択される。入口ガイドチャネル構成は、外科用器具を用いる際の物流および入口ガイドの製造容易性にしたがって配置される。
【０２９６】
入口ガイドのファミリが選択された後に、「モデルによる入口ガイドパラメータの決定」処理１５０２が実行される。入口ガイドパラメータのうちのいくつかは、器具マニピュレータ位置決めシステムまたは外科用装置アセンブリを考慮せずに、入口ガイドの形状およびサイズから直接導出することができる。たとえば、カメラ器具チャネルは、常にＹ軸上に中心があり、カメラ器具チャネルの中心は、入口ガイドの長手方向軸線からできるだけ遠くに配置される。これは、他の外科用器具チャネルおよび手動器具チャネルのための大部分の空間を提供し、その結果、外科医のためにカメラに対する外科用器具の直観的な構成が得られる。同様に、第１および第３の外科用装置アセンブリのシャフトのチャネルは、通常、カメラチャネルに関して対照的に、かつ入口ガイドの周囲に、かつカメラチャネルのできるだけ近くに配置される。これは、手動チャネルのための大部分の空間と、ベースアセンブリに装着された別の外科用装置アセンブリのシャフトのためのチャネルを配置するためのより大きな柔軟性と、を提供する。
【０２９７】
「モデルによる入口ガイドパラメータの決定」処理１５０２が完了すると、「応力領域」処理１５０３において、実際の器具位置と理想的（最小応力）器具位置との間の許容可能なずれを示す各器具管腔位置の周りで応力領域が描かれる。各応力領域の境界は、等応力(isostress)線である。境界の内部の任意の点は、等応力境界上の応力よりも小さい応力を有する。
【０２９８】
このようにして、最小応力位置が最初に決定される。一態様では、最小応力位置は、シャフトの湾曲が円形の湾曲である位置として選択される。シャフトの一端が所定の位置に固定され、シャフトの別の部分が入口ガイドとほぼ２点で接触するので、シャフトは円弧に追従する。応力は、純粋なモーメントによって印加されている。この円形の湾曲は、湾曲の長さにわたって、たとえば６インチ（１５２．２ｍｍ）の長さにわたって、シャフトの応力を最小にするものされた。表３では、位置決め要素に対する理想的な位置、および外科用器具シャフトが、（ｘ，ｙ）座標として与えられている。ｘおよびｙ方向は、ベースアセンブリの各位置決め要素の位置において定義される。表３の（ｘ，ｙ）座標（単位インチ）の値は、各器具挿入アセンブリのための公称位置を示す。図１６Ａは、（ｘ，ｙ）座標系を追加して再描画した図５Ａである。当業者には知られているように、表３の座標は、各座標を２５．４倍することによりミリメートルに変換することができる。
【表３】
2019198670.tif 000005
【０２９９】
経口および胸部入口ガイド１４０７〜１４１０は、３つの器具マニピュレータのうちの２つのみ使用しているが、位置は３つのすべてのベースアセンブリの位置決め要素について指定されている。これは、衝突を回避するために、かつ、無菌ドレープにギャップを提供するために行われる。通常、２つのマニピュレータアセンブリのみと関連する外科用器具とが入口ガイドと共に使用される場合には、ベースアセンブリ４３２＿１およびベースアセンブリ４３２＿２が、２つのマニピュレータアセンブリを位置決めするために使用される。
【０３００】
カニューレ直径を最小にするために入口ガイドのチャネルを互いにより接近して配置することを容易にするために、外科用器具のシャフトは、器具の筐体（図４Ｂ参照）から傾斜し、カニューレを通過する際に入口ガイドに対して湾曲する。これは、シャフトの軸受に失われ、かつ器具の筐体の壁厚に失われた空間を補う。図１６Ｂは、カニューレ内に装着された入口ガイド１６７０に入るシャフト１６６７を有する外科用器具１６６０を示す。シャフト１６６７は、入口ガイド１６７０に対して湾曲している。外科用器具４６０は、外科用器具１６６０の一例である。図１６Ｃは、外科用器具２６０＿１、２６０＿２、２６０＿３についての図３Ａおよび図３Ｂに示すように装着された３つの外科用器具１６６０＿１、１６６０＿２、１６６０＿３の概略上面図である。
【０３０１】
シャフト１６６７の一端が器具の筐体に固定され、シャフト１６６７の別の点が入口ガイド１６７０（図１６Ｂ）のチャネルの壁とほぼ２点で接触するので、図１６Ｂに示すようにシャフト１６６７は円弧に追従する。必要な湾曲量すなわち角度θは、器具筐体の底部から入口ガイド１６７０の上部までの距離Ｌと、隣接する機器筐体および管腔からのチャネルの相対距離と、の関数である。角度θは、筐体からのシャフト出口角である。距離δは、シャフト１６６７の中心からシャフト１６６７の近位端に装着された軸受Ｂ（図１６Ｃ）の外径までの距離である。距離ｈは、チャネルに対する器具筐体の導出された位置を示すために使用される筐体の理論的な鋭い寸法である。距離Ｇは、隣接する器具筐体の間で維持される最小距離である。
【０３０２】
円形湾曲の仮定は、最悪の場合である挿入深さＬであれば湾曲長さにわたってシャフトの応力を最小にする。しかし、他の湾曲は、器具筐体と入口ガイド管腔との間のさらなるオフセットを与えるために、必要に応じて達成することができる。このＳ字湾曲は、その大きさおよび方向（円形湾曲に対して垂直またはインラインのいずれか）の関数としてのシャフト応力を増大させる。本明細書では、モーメントおよび力がシャフトに同時に印加された場合に、Ｓ形状湾曲、たとえばＳ字湾曲が生成される。所与のシャフト材料について、どの程度のＳ字湾曲が許容されるかを理解するために、等応力境界で囲まれた領域が理想的な器具位置の周りにプロットされる。位置決め要素は、シャフトの応力が等応力境界上またはその内側に維持されている限り、シャフトをチャネルに挿入するために必要に応じてオフセットすることができる。位置決め要素が理想的な位置から移動する場合には、余分なシャフトの湾曲が器具シャフトに加えられるが、位置決め要素の位置が、したがって器具シャフトが等応力境界内に留まる限りは、余分なシャフトの湾曲に関連する応力は許容可能な応力レベルの範囲内である。
【０３０３】
一態様では、標準的な外科用器具のシャフト材料は、ステンレス鋼、たとえば、１７−４または１７−７ステンレス鋼条件Ｈ１０５０などの析出硬化ステンレス鋼であった。しかし、高度な外科用器具では、異なる材料が使用される。より大きなシャフトにおける増大した湾曲角度を許容するために、血管封止器およびステープラ器具のシャフトのための異なる材料を選択する必要がある。
【０３０４】
高度な外科用器具は、カニューレを介して湾曲を可能にするために、高強度プラスチックシャフトを有する。一態様では、シャフトは、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）プラスチックで作られている。ＰＥＥＫプラスチックは、有機ポリマー熱可塑性プラスチックである。一態様では、１１．８ＧＰａ（１，７１１ｋｓｉ）の曲げ弾性率を有するＰＥＥＫプラスチックが、高度な外科用器具のシャフト用に選択される。１０７周期におけるこのＰＥＥＫプラスチックの引張疲労は、約１４，５００ｐｓｉの引張り強度である。これらの特性を有するＰＥＥＫプラスチックは、ＰＥＥＫ  ４５０ＧＬ３０としてＶｉｃｔｒｅｘ（登録商標）Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄにより製造されている（ＶＩＣＴＲＥＸは、英国Ｌａｎｃａｓｈｉｒｅ  ＦＹ５  ４ＱＤのＶｉｃｔｒｅｘ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄの登録商標である。）。より高い剛性を有するＰＥＥＫの代替的なグレードが利用可能である。ＰＥＥＫの代替的なグレードは、４５ＧＰａおよび２２ＧＰａの弾性率を有する。これらのグレードは、高いケーブル張力下のシャフト座屈を防止するために、いくつかの高度な外科用器具に必要であろう。
【０３０５】
図１７では、等応力線で囲まれた、すなわち等応力境界で囲まれた、応力プロファイルと呼ばれることもある応力領域は、理想的（最小応力）器具シャフト位置からの許容可能なオフセットを示す位置決め要素および関連する入口ガイドチャネルごとに提示される。各領域は、おおよそアメリカンフットボール形状の断面、すなわち偏平回転楕円体形状の断面である形状を有する。シャフトが等応力境界内の位置に位置合わせされた場合には、器具のシャフトへの応力は許容可能である。このように、図１７の応力領域は、器具のシャフトの湾曲に関連する許容可能な応力の領域である。各応力プロファイルの参照符号は、表３の情報に基づいて理想的な位置を示し、応力プロファイルの中心にある。参照符号の最初の部分は図１４Ａ〜図１４Ｊの対応するチャネルの参照符号であり、参照符号が位置を指していることを示す＿Ｐがこれに続く。たとえば、１４０８Ｓ０＿Ｐは、入口ガイド１４０８のチャネル１４０８Ｓ０に挿入された場合の、カメラ器具シャフトの理想的な位置である。
【０３０６】
図１７は、チャネル１４０１Ｓ０＿Ｐ〜１４１０Ｓ０＿Ｐに対するカメラ器具シャフトの理想的な位置は、直線上にあり、それは入口ガイドマニピュレータ座標系のｙ軸の正の部分であることを示す。カメラ器具のシャフトに対しては、等応力境界が決定されていないが、上述したように、カメラ器具は予め湾曲されており、入口ガイドを通過する際にシャフトが湾曲されないからである。
【０３０７】
ベースアセンブリ４３２＿１に関連する位置決め要素によって制御される器具シャフトの応力プロファイルは、主にｘ軸に沿ってｙ軸の右側にあり、たとえば、図１７に示すように、応力プロファイルは中心１４０１Ｓ１＿Ｐ〜１４１０Ｓ１＿Ｐを有する。図１７では、ベースアセンブリ４３２＿２に関連する位置決め要素によって制御される器具シャフトの応力プロファイルは、ｘ軸の下側にあり、たとえば、この態様では、応力プロファイルは中心１４０１Ｓ２＿Ｐ〜１４１０Ｓ３＿Ｐ、１４０６Ｓ２＿Ｐ、１４０８Ｓ２＿Ｐ〜１４１０Ｓ２＿Ｐを有する。
【０３０８】
ベースアセンブリ４３２＿３に関連する位置決め要素によって制御される器具シャフトの応力プロファイルは、図１７には示されていない。その理由は、ベースアセンブリ４３２＿１に関連する位置決め要素によって制御される器具シャフトの応力プロファイルの境界を画定する各（ｘ，ｙ）値について、ベースアセンブリ４３２＿３に関連する位置決め要素によって制御される器具シャフトの応力プロファイルの境界上の対応する値が（−ｘ，−ｙ）だからである。したがって、ベースアセンブリ４３２＿１に関連する位置決め要素について第１の軌道が決定されると、ベースアセンブリ４３２＿３に関連する位置決め要素についての第２の軌道は、第１の軌道の負である。したがって、位置１４０１Ｓ１＿Ｐ〜１４１０Ｓ１＿Ｐに関連する応力データの解析は、ベースアセンブリ４３２＿３に関連する位置決め要素の同じ情報を決定するために十分である。
【０３０９】
「応力領域」処理１５０３において生成された応力領域は、「位置を選択する」処理１５０４で使用される。始めに処理１５０４では、直線軌道ギヤボックス（図１０Ｃ、図１０Ｄ）を使用するか、円軌道ギヤボックス（図１０Ａ、図１０Ｂ）を使用するかを決定する必要がある。
【０３１０】
したがって、予備的な軌道の終点は、必要な移動範囲の全体を制限するように画定される。カメラ器具に関連する位置決め要素については、移動範囲は、（ｘ，ｙ）座標系において位置１７０１〜１７０２である。ベースアセンブリ４３２＿１の浮動プラットフォームに結合された第１の外科用器具に関連する位置決め要素については、移動範囲は、（ｘ，ｙ）座標系において位置１７０３〜１７０４である。最後に、ベースアセンブリ４３２＿２の浮動プラットフォームに結合された第２の外科用器具に関連する位置決め要素については、移動範囲は、（ｘ，ｙ）座標系において位置１７０５〜１７０６である。
【０３１１】
移動範囲が画定された後に、軌道およびこの軌道を構成する位置が選択される。カメラ器具については、直線軌道が必要となる。したがって、直線軌道ギヤボックスがカメラ器具用に選択される。第１の外科用器具については、図１７の応力プロファイルは、点１７０３と点１７０４との間に引いた直線がすべての応力プロファイルと交差することを示している。したがって、第１の外科用器具シャフトの応力は、点１７０３と点１７０４との間のｘ軸に沿った点のチャネルのそれぞれの応力プロファイルの範囲内である。したがって、直線軌道ギヤボックスが第１および第３の外科用器具用に選択される。
【０３１２】
第２の外科用器具については、点１７０５と点１７０６との間の直線は応力プロファイルのすべてと交差しないので、直線軌道は許容できない。円形軌道を決定するために、点１７０５および点１７０６含み、かつ、すべての応力プロファイルと交差する一定の半径の円弧を見いだすために、反復処理が用いられる。点１７０５および点１７０６を含み、かつ、すべての応力プロファイルと交差する一定の半径の円弧１７１０が、第２の外科用器具のための軌道として選択される。
【０３１３】
次に、一組の位置が、位置決め要素の各軌道上で形成される。各選択された位置は、境界線上または応力プロファイル内にある。選択された位置は器具シャフトの応力が許容可能であることを保証するが、隣接する器具が選択された位置に移動すると、器具筐体が衝突する可能性がある。このように、選択された位置における器具と筐体との関係を解析して、位置が何らかの衝突を生じないことを保証する。
【０３１４】
それぞれの実際の位置において、対応する器具の筐体が、図１６Ｃのレイアウトに基づいて描かれている。問題を定義することを回避するため、入口ガイドのファミリのうちの入口ガイドのサブセットは、経験的に選択される。入口ガイド構成ごとの隣接する外科用器具の筐体は対になっており、筐体間の隙間が測定される。衝突がある場合には、筐体間の隙間が所定の間隔Ｇ、たとえば０．１００インチ（２．５４ｍｍ）に設定され、選択された位置がこの間隔を得るように調整される。衝突がない場合には、器具筐体間の隙間は、軌道の最終的な検証のために保存される。この処理は、入口ガイドのサブセットの各入口ガイドについて繰り返される。所定の隙間は、カメラ位置決め要素のオフセットを画定するためにも使用される。隣接する器具筐体との隙間によって制限されない位置については、軌道に沿って、あるいは器具シャフトの応力が最小となるところに沿って均等に離間されているなどの都合の良い特性にしたがって、位置が選択される。
【０３１５】
図１７のｘ軸に沿った正方形のボックスは、第１の外科用器具の直線軌道上の位置を表している。上述したように、位置決め要素は単一方向に移動するように制限されないので、直線軌道の位置は重要ではない。一態様では、直線軌道は、直線ギヤボックスの設計に基づく軌道に沿って軌道が前後に移動する際に、点のうちのいくつかを複数回使用する。図１７の円弧１７１０に沿った正方形のボックスは、第２の外科用器具の円軌道上の位置を表している。
【０３１６】
図１８Ａは、図１４Ａ〜図１４Ｊの入口ガイドのファミリのための、外科用器具およびカメラ器具の軌道、ならびにギヤボックス１８４２＿０、１８４２＿１、１８４２＿２の出力ピンの移動範囲を示す。プロットはカニューレを見下ろすように配向され、各ギヤボックス位置にはラベルが付されている。ギヤボックス１８４２＿３の出力ピン（図示せず）の軌道が描かれていないが、それは、ギヤボックス１８４２＿１の軌道および移動範囲の負として得られるからである。図示するように、ギヤボックス１８４２＿３の出力ピンの軌道は円形であり、他の３つのギヤボックスの他の軌道は直線である。表４は、入口ガイド１４０１〜１４１０について図１８の参照符号に関連する値を与える。
【表４】
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【０３１７】
カメラ器具の移動範囲を減少させるために、一態様では、２つのカメラ器具が、外科用システム、たとえば外科用システム２００Ｃで使用される。第１のカメラ器具は、入口ガイド１４０７、１４０８を除くすべての入口ガイドと共に使用される。第２のカメラ器具は、入口ガイド１４０７、１４０８にのみ使用される。２つのカメラの間の差は、シャフトの湾曲の位置である。図１９Ａおよび図１９Ｂは、カメラ器具１９６０Ａ、１９６０Ｂの概略図である。カメラ器具２６０＿０は、カメラ器具１９６０Ａまたはカメラ器具１９６０Ｂのいずれかの一例である。
【０３１８】
線１９００Ａ、１９００Ｂは、紙面に垂直な平面１９００Ａ、１９００Ｂをそれぞれ示す。平面１９００Ａは、カメラ器具１９６０Ａの遠位関節動作関節に運動を与えるカメラ器具１９６０Ａの駆動ディスクの第１の対を二等分する。シャフト１９６７Ａの湾曲の開始位置は、シャフトの湾曲の開始から平面１９００Ａまでの距離によって規定される。第１のカメラ器具では、距離はＸ１、たとえば１．７３９インチ（４４．１０ｍｍ）である。平面１９００Ｂは、カメラ器具１９６０Ｂの遠位関節動作関節に運動を与えるカメラ器具１９６０Ｂの駆動ディスクの第１の対を二等分する。第２のカメラ器具では、距離はＸ２、たとえば１．８３３インチ（４６．４８ｍｍ）である。
【０３１９】
２つのカメラ器具の使用は、カメラ器具に関連する直線ギヤボックスが必要とする移動範囲を、図１７に示す０．０〜０．４６１インチ（０．０〜１１．６９ｍｍ）の移動範囲の代わりに、図１８に示す範囲に減少させる。別の態様では、単一のカメラ器具のみが使用される。
【０３２０】
３つの外科用器具のためのギヤボックスの移動範囲は、半径方向に０．２４６インチ（６．２４ｍｍ）であり、横方向に０．２１７インチ（５．５０ｍｍ）である。カメラギヤボックスは、半径方向に０．２１６インチ（５．４８ｍｍ）の移動範囲を有する。したがって、すべての器具が必要とする組合せ移動範囲は、半径方向に０．２４６インチ（６．２４ｍｍ）、横方向に０．２１７インチ（５．５０ｍｍ）である。
【０３２１】
入口ガイドマニピュレータの位置決めシステムによって移動される入口ガイドの順序は、第２の外科用器具の円形ギヤボックス位置によって規定される。表５では、相対位置は、円形ギヤボックスの出力ギヤ角の関数として規定されている。
【表５】
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【０３２２】
以上の解析では、器具のシャフトに関連する曲げ応力は、入口ガイドの特定のチャネルに挿入されるように設計された器具についてのみ決定された。たとえば、より小さい直径のシャフトを有する標準的な外科用器具は、高度な外科用器具用に設計されたより大きな直径のチャネルのうちの１つに挿入されるようには考慮されていなかった。
【０３２３】
しかし、別の態様では、標準的な外科用器具が、たとえば高度な外科用器具用に設計されたチャネルを通過することができるように、ブッシングが、より大きな直径のチャネルに挿入されることが仮定されていた。このように、標準的な外科用器具が、たとえば高度な外科用器具用に設計されたガイドチューブチャネルと共に使用され得る場合に、一組のガイドチューブについて、応力解析が繰り返された。また、解析は、器具の衝突は問題ではないことを保証した。最後に、解析はまた、入口ガイドの異なるチャネル位置によって課せられる制約に加えて、器具マニピュレータごとにドレーピング位置を規定する。具体的には、ドレーピングが容易になるように、器具マニピュレータは離れるように移動した。この解析の結果は、図１１Ａ〜図１１Ｋに示す第２の組のギヤボックスであった。
【０３２４】
ドレーピング位置と組み合わせた入口ガイドの解析は、各器具マニピュレータ、たとえば各外科用装置アセンブリを、対象とする一組の入口ガイドに適応する７つの位置のうちの１つへ移動させなければならないことを見出した。第１の位置はドレーピング位置であり、他の６つの位置は、使用されている入口ガイドと外科用装置アセンブリとの組合せに基づいている。
【０３２５】
図１８Ｂは、ギヤボックス９４２＿０＿２（図１１Ａおよび図１１Ｂ）に関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す。図１８Ｃは、スロット１１４４＿Ｂ（図１１Ｂ）の出力ピン１１４９＿Ｂの７つの位置を示す。図１８Ｂ〜図１８Ｉでは、座標系は、マニピュレータアセンブリに対するものであって、ワールド(world)座標系に対するものではない。表６Ａは、図１８Ｂに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表６Ｂは、図１８Ｃに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表６Ａおよび表６Ｂの括弧内の数字は、ミリメートル単位である。
【表６】
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2019198670.tif 000009
【０３２６】
図１８Ｄは、ギヤボックス９４２＿１＿２（図１１Ｃおよび図１１Ｄ）に関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す。図１８Ｅは、スロット１１４４＿Ｄ（図１１Ｄ）の出力ピン１１４９＿Ｄの７つの位置を示す。表７Ａは、図１８Ｄに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表７Ｂは、図１８Ｅに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表７Ａおよび表７Ｂの括弧内の数字は、ミリメートル単位である。
【表７】
2019198670.tif 000010
【０３２７】
図１８Ｆは、ギヤボックス９４２＿２＿２（図１１Ｅ〜図１１Ｈ）に関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す。図１８Ｇは、スロット１１４４＿Ｇ（図１１Ｇ）の出力ピン１１４９＿Ｇの７つの位置を示す。表８Ａは、図１８Ｆに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表８Ｂは、図１８Ｇに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表８Ａおよび表８Ｂの括弧内の数字は、ミリメートル単位である。
【表８】
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【０３２８】
図１８Ｈは、ギヤボックス９４２＿３＿２（図１１Ｉ〜図１１Ｊ）に関連する器具マニピュレータについての７つの位置を示す。図１８Ｉは、スロット１１４４＿Ｊ（図１１Ｊ）の出力ピン１１４９＿Ｊの７つの位置を示す。表９Ａは、図１８Ｄに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表９Ｂは、図１８Ｅに示す寸法の各々についてインチ単位での値を示す。表９Ａおよび表９Ｂの括弧内の数字は、ミリメートル単位である。
【表９】
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【０３２９】
一態様では、外科用システムの制御システム２０００（図２０Ａ）は、器具マニピュレータ位置決めシステムの互換性モジュール２０１０を含む。制御システム２０００はまた、メモリに記憶されている互換性および構成データ２０１５、ならびにシステム管理モジュール２０２５を有する。
【０３３０】
図２０Ａでは、制御システム２０００およびシステム管理モジュール２０２５は、単一の位置にある要素として示してある。これは説明を容易にするためであり、限定することを意図するものではない。通常、制御システム２０００およびシステム管理モジュール２０２５は、外科用システム全体に分散され、必要に応じて様々な構成要素が通信できるように相互接続されている。また、当業者であれば、モジュールは、ハードウェア、ファームウェア、プロセッサ上で実行される格納されたコンピュータコード、または３つの任意の組合せで実現することができることを理解する。
【０３３１】
一態様では、器具マニピュレータ位置決めシステムの互換性モジュール２０１０は、方法２０５０（図２０Ｂ）を実行する。方法２０５０についてさらに詳細に考慮する前に、外科用器具および入口ガイド入力２００１のうちのいくつかを理解することが役に立つ。無菌アダプタアセンブリ２５０がマニピュレータアセンブリ２４０（図４Ａ）に装着されると、スイッチが作動して、システム管理モジュール２０２５ならびに互換性および構成データ２０１５に信号を送り、無菌アダプタ２０２５が装着されたことを示す。この信号に応答して、制御システム２０００は、マニピュレータアセンブリ２４０の駆動モータを作動させて、マニピュレータアセンブリ２４０の駆動ディスクを無菌アダプタ２５０の中間ディスクと嵌合する。
【０３３２】
外科用器具２６０が無菌アダプタアセンブリ２５０に装着されると、第２のスイッチが作動して、システム管理モジュール２０２５ならびに互換性および構成データ２０１５に信号を送り、外科用器具２６０が装着されたことを示す。この信号に応答して、制御システム２０００は、マニピュレータアセンブリ２４０の駆動モータを作動させて、無菌アダプタアセンブリ２５０の中間ディスクを外科用器具２６０の被駆動インターフェースアセンブリ４６１と嵌合する。制御システム２０００はまた、マニピュレータアセンブリ２４０のＲＦＩＤリーダ４４５を作動させて、外科用器具２６０のＲＦＩＤタグ４５５を読み出す。ＲＦＩＤタグから読み出した識別情報は、システム管理モジュール２０２５ならびに互換性および構成データ２０１５に供給される。
【０３３３】
このように、各外科用器具がシステム２１０Ｃに装着されると、外科用器具に関する装着および情報を示す信号が「システム準備完了」チェック処理２０５１に供給される。また、カニューレ２７５Ｅおよび入口ガイド２７０Ｅの識別情報も、「システム準備完了」チェック処理２０５１に供給される。一態様では、カニューレ２７５Ｅおよび入口ガイド２７０ＥのＲＦＩＤタグを制御システム２０９０に接続されたＲＦＩＤリーダによりスキャンして、識別情報を得る。別の態様では、ユーザは、制御システム２０００によって提供されるユーザインターフェース、たとえば外科医の制御操作盤のユーザインターフェースを介して、カニューレ２７５Ｅおよび入口ガイド２７０Ｅの識別情報を入力する。また、識別情報は、色、マウント塗料上のピンなどの物理的特徴、磁気リングなどを介して得ることができる。
【０３３４】
「システム準備完了」チェック処理２０５１が外科用器具から、ならびにカニューレおよび入口ガイドから情報を受け取る前に、ユーザがシステム２００Ｃを使おうとすると、「システム準備完了」チェック処理２０５１は、システム管理モジュール２０２５に対して第１の警告信号２００３を作動させる。第１のアクティブ警告信号２００３に応答して、システム管理モジュール２０２５はユーザへの警告を生成する。たとえば、１つまたは複数の構成要素が制御システム２０００に登録されていないこと、ならびに登録が成功するまでシステム動作が禁止されることを示すメッセージが表示画面上に表示される。視覚メッセージに加えて、音声メッセージまたは警告を生成してもよい。
【０３３５】
すべての外科用器具、カニューレ、および入口ガイドが制御システム２０００に登録されると、「システム準備完了」チェック処理２０５１は、「互換性」チェック処理２０５２に処理を移行する。「互換性」チェック処理２０５２は、システム２００Ｃに装着された入口ガイドに関連する、記憶された互換性および構成データ２０１５から情報を読み出す。「互換性」チェック処理２０５２は、入口ガイドが、入口ガイドマニピュレータ２３０の器具マニピュレータ位置決めシステムに関連する入口ガイドのファミリの中に存在するかどうかを最初にチェックする。入口ガイドがファミリの中に存在しない場合には、チェック処理２０５２が制御システム２０００に対して第２のアクティブ警告信号２００３を送信し、次に制御システム２０００は、入口ガイドがシステム２００Ｃで用いるのに適切でないことをユーザに通知する。
【０３３６】
入口ガイドがファミリの中に存在する場合には、チェック処理２０５２は、装着された外科用器具およびカメラ器具が装着された入口ガイドと互換性があるかどうかを判断し、外科用器具に互換性がある場合には、外科用器具が正しい位置に装着されているかどうかを判断する。これらのチェックのいずれかが真でない場合には、チェック処理２０５２は制御システム２０００に対して第３のアクティブ警告信号２００３を送信し、次に制御システム２０００は外科用器具の構成の問題点をユーザに通知する。
【０３３７】
一態様では、チェック処理２０５２は、ドレープ、足踏みペダル制御アセンブリ、マスタ制御アセンブリなどの、システム２００Ｃに取り付けられた他の要素に互換性があるかどうかを入口ガイド構成に基づいて判断し、非互換性が検出された場合には、警告メッセージを送信する。
【０３３８】
チェック処理２０５２がシステム２００Ｃに取り付けられた様々な要素に互換性があると判断した場合には、処理は、「システムを構成する」処理２０５３に移行する。一態様では、「システムを構成する」処理２０５３は、器具マニピュレータ位置決めシステムを自動的に作動させて、調整ディスクを適切な位置に移動させ、器具シャフトの各々を入口ガイドに挿入するために位置決めする。別の態様では、「システムを構成する」処理２０５３は、システム管理モジュール２０２５に対して第１のアクティブ構成メッセージ信号２００４を送信する。信号２００４に応答して、システム管理モジュール２０２５は、表示モジュールにコマンドを送信して、調整ディスクを正しい位置に手動で移動させるようにユーザに通知する。
【０３３９】
一態様では、「システムを構成する」処理２０５３はまた、互換性および構成データ２０１５から構成データを読み出し、システム管理モジュール２０２５にそのデータを送信して、入口ガイドと共に動作するためにシステム２００Ｃを構成する。たとえば、システム管理モジュール２０２５は、構成データを使用して、取り付けられた入口ガイドのタイプが与えられた手術の特定のタイプのユーザインターフェースを調整する。モジュール２０２５は、構成データを使用して、ユーザインターフェース要素、許容可能な制御モード、制御モードのタイプおよび挙動、可視インターフェース要素の設計、可聴トーン、ならびに外科医または患者側補助者のいずれかのためのユーザインターフェースの他の任意の態様を、入口ガイド構成に基づいて調整することができる。「システムを構成する」処理２０５３が完了すると、「完全動作を可能にする」処理２０５４が、システム管理モジュール２０２５にアクティブイネーブル信号２００５を送信して、システム２００Ｃがシステム２００Ｃに装着された入口ガイドを用いて手術を行うように適切に構成されていることを示す。
【０３４０】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、入口ガイドマニピュレータ２３０の一部２１３０に装着されたベースアセンブリ２１３２＿０、２１３２＿１の側面図を示す。一態様では、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリが、ベースアセンブリ２１３２＿０、２１３２＿１の各々の浮動プラットフォームに接続されているが、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリは、図２１Ａおよび図２１Ｂには示していない。
【０３４１】
ベースアセンブリ２１３２＿０は、ヒンジアセンブリ２１３３＿０により部分２１３０に接続されている。ヒンジアセンブリ２１３３＿０の長手方向軸線を含む平面は、入口ガイドマニピュレータ２３０の長手方向軸線を含む平面に対して垂直である。同様に、ベースアセンブリ２１３２＿１は、ヒンジアセンブリ２１３３＿１により部分２１３０に接続されている。図２１Ａでは見ることができない他の２つのベースアセンブリの各々は、同様に部分２１３０に接続されている。図２１Ｂでは、ベースアセンブリ２１３２＿０、２１３２＿１は、保守または他の措置のためにベースアセンブリ２１３２＿０、２１３２＿１にアクセスできるように、枢着されている。ベースアセンブリ２１３２＿２、２１３２＿３は、図２１Ｂに見ることができる。
【０３４２】
図２２Ａは、入口ガイドマニピュレータ２３０の部分２２３０に装着されたベースアセンブリ２２３２＿０、２２３２＿１の側面図を示す。図２２Ｂおよび図２２Ｃは、部分２２３０に取り付けられたベースアセンブリ２２３２＿０、２２３２＿１、２２３２＿２、２２３２＿２の上面図である。一態様では、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリが、ベースアセンブリ２２３２＿０、２２３２＿１、２２３２＿２の各々の浮動プラットフォームに接続されているが、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリは、図２２Ａ〜図２２Ｃには示していない。
【０３４３】
ベースアセンブリ２２３２＿０は、ヒンジアセンブリ２２３３＿０により部分２２３０に接続されている。ヒンジアセンブリ２２３３＿０は、入口ガイドマニピュレータ２３０から遠位方向に延在する。同様に、ベースアセンブリ２２３２＿１は、ヒンジアセンブリ２２３３＿１により部分２２３０に接続されている。他の２つのベースアセンブリ２２３２＿２、２２３２＿２の各々も同様に、それぞれヒンジ２２３３＿２、ヒンジ２２３３＿３により部分２２３０に接続されている。図２２Ｃでは、ベースアセンブリ２２３２＿１は、保守または他の措置のためにベースアセンブリ２２３２＿１にアクセスできるように、枢着されている。
【０３４４】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、入口ガイドマニピュレータ２３０の部分２３３０に装着されたベースアセンブリ２３３２＿０、２３３２＿１の側面図を示す。一態様では、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリが、ベースアセンブリ２３３２＿０、２３３２＿１の各々の浮動プラットフォームに接続されているが、取り付けられた外科用装置アセンブリを有する挿入アセンブリは、図２３Ａおよび図２３Ｂには示していない。
【０３４５】
ベースアセンブリ２３３２＿０は、一組のレールにより部分２３３０に接続されている。同様に、ベースアセンブリ２３３２＿１は、一組のレールにより部分２３３０に接続されている。図２３Ａでは見ることができない他の２つのベースアセンブリの各々は、同様に部分２３３０に接続されている。図２３Ｂでは、ベースアセンブリ２３３２＿１は、保守または他の措置のためにベースアセンブリ２３３２＿１にアクセスできるように、一組のレール２３３３＿１上で滑り出されている。ベースアセンブリ２３３２＿２は、図２３Ｂで見ることができる。
【０３４６】
上記の実施例のいくつかでは、「近位の」または「近位に」という用語は、システムの動きの運動学的連鎖に沿ってマニピュレータアームベースにより近い、あるいはシステムの動きの運動学的連鎖に沿って遠隔の運動中心（または手術部位）からより遠くにある、物体または要素を記述するために一般的に使用される。同様に、「遠位の」または「遠位に」という用語は、システムの動きの運動学的連鎖に沿ってマニピュレータアームベースからより遠くにある、あるいはシステムの動きの運動学的連鎖に沿って遠隔の運動中心（または手術部位）により近い、物体または要素を記述するために一般的に使用される。
【０３４７】
本明細書で用いられる「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」などは、異なる構成要素または要素を区別するために使用される形容詞である。したがって、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」などは、構成要素または要素のいかなる順序付け、あるいは異なるタイプの要素のいかなる特定の数も意味するものではなく、たとえば、同一タイプの３つの要素を第１の、第２の、および第３の要素として示すことができる。
【０３４８】
本発明の態様および実施形態を示す上記の説明および添付の図面は、限定するものとして解釈すべきではなく、特許請求の範囲が保護される発明を定義する。様々な機械的な、組成的な、構造的な、電気的な、および動作上の変更は、本明細書および特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、行うことができる。いくつかの例では、周知の回路、構造、および技術は、本発明を不明瞭にすることを避けるために、詳細には図示または説明していない。
【０３４９】
さらに、本明細書の専門用語は、本発明を限定するものではない。たとえば、空間的に相対的な用語、たとえば「下に」、「下方に」、「下部の」、「上方に」、「上部の」、「近位の」、「遠位の」などは、図面に示すように、１つの要素または特徴の、別の要素または特徴に対する関係を記述するために使用することができる。これらの空間的に相対的な用語は、図面に示した位置および向きに加えて、使用または動作時における装置の異なる位置（すなわち場所）および向き（すなわち回転配置）を包含するように意図されている。たとえば、図面中の装置を反転した場合には、他の要素または特徴の「下方に」もしくは「下に」と説明した要素は、他の要素または特徴の「上方に」または「上に」となる。このように、例示的な用語である「下方」は、上方および下方の位置および向きの両方を包含することができる。装置はその他の方向（９０度回転または他の向き）であってもよく、本明細書で用いられる空間的に相対的な表現はそれに応じて解釈される。同様に、様々な軸に沿った、およびその軸周りの動きについての説明は、様々な特別な装置位置および向きを含む。
【０３５０】
文脈で別途指示しない限り、単数形は複数形も含むものとする。「備える」、「含む」などの用語は、記載した特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を示すが、１つもしくは複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはグループの存在もしくは追加を排除するものではない。結合されるように記載された構成要素は、電気的あるいは機械的に直接結合されてもよく、あるいは１つまたは複数の中間構成要素を介して間接的に結合されてもよい。
【０３５１】
すべての実施例および例示的な参照は、非限定的なものであって、特許請求の範囲を、本明細書に記載した特定の実施態様および実施形態ならびにそれらの均等物に限定するために用いるべきではない。見出しは単にフォーマッティングのためだけのものであって、いかなる形であれ本主題を限定するために用いるべきではなく、それは、１つの見出しの下のテキストは、１つまたは複数の見出しの下のテキストと相互参照し、あるいはそのテキストに適用することができるからである。最後に、本開示に鑑みて、一態様または一実施形態に関連して記載した特定の特徴は、図面に具体的に示されていない、あるいは本文に具体的に記載されていない場合であっても、本発明の他の開示した態様または実施形態に適用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１１Ｋ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１４Ｉ】
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【図１４Ｊ】
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【図１５】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１８Ｈ】
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【図１８Ｉ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
2019198670.tif 000099
【図２３Ｂ】
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【外国語明細書】
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